[發明專利]MEMS聲換能器及其制造方法

在審

• 申請號: 201710138893.X
• 申請日: 2017-03-09
• 公開（公告）號: CN106911990A
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 詹竣凱;蔡孟錦
• 申請（專利權）人: 歌爾股份有限公司
• 主分類號: H04R19/04
• 分類號: H04R19/04;H04R31/00
• 代理公司: 北京博雅睿泉專利代理事務所(特殊普通合伙)11442
• 代理人: 王昭智,馬佑平

技術領域

本發明涉及聲換能器領域，更準確地說，涉及一種具有梳齒結構的聲換能器，例如MEMS發聲裝置或者其與MEMS麥克風的集成等；本發明還涉及一種MEMS聲換能器的制造方法。

背景技術

揚聲器是重要的電聲換能部件，大部分消費類電子產品中都設置有揚聲器或揚聲器模組。隨著手機、平板電腦等消費類電子產品的逐漸發展，人們對揚聲器的性能提出了更高的要求。

隨著可攜式產品的迅速發展，微型喇叭的需求已然是下一個微機電產品的重點，但MEMS組件的位移空間常取決于犧牲層的厚度，這是微型喇叭的最大限制，發音能力也因此受限。

此外可攜式產品除了組件體積要縮小外，對于聲音質量的要求與日俱增，采用數組的方式來滿足高低頻的聲音訊號設計已然違背MEMS組件的尺寸需求。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種MEMS聲換能器的新技術方案。

根據本發明的第一方面，提供了一種MEMS聲換能器,包括襯底以及振膜組件，所述振膜組件通過彈性梁與襯底連接在一起；其中，在所述振膜組件相對的兩側分別設置有至少一組第一可動梳齒，在所述振膜組件另外相對的兩側分別設置有至少一組第二可動梳齒；所述襯底上設置有用于與第一可動梳齒配合在一起的第一固定梳齒，以及用于與第二可動梳齒配合在一起的第二固定梳齒；

其中，在由所述第一可動梳齒與第一固定梳齒構成，以及由第二可動梳齒與第二固定梳齒構成的兩組梳齒結構中，其中一組梳齒結構的可動梳齒高于固定梳齒，另一組梳齒結構中的可動梳齒低于固定梳齒；

所述振膜組件被配置為提供聲換能器的振動狀態；

所述兩組梳齒結構被配置為：在各自的靜電力作用下分別為振膜組件整體在兩個相反方向上的位移提供驅動力。

可選地，所述第一可動梳齒高于第一固定梳齒，所述第二可動梳齒低于第二固定梳齒。

可選地，所述第一可動梳齒低于第一固定梳齒，所述第二可動梳齒高于第二固定梳齒。

可選地，所述振膜組件整體呈矩形，所述第一可動梳齒設置在振膜組件其中一對相對的側壁上，所述第二可動梳齒設置在振膜組件另一對相對的側壁上。

可選地，所述彈性梁設置有四條，分別連接的振膜組件的四個角。

可選地，所述振膜組件整體呈圓形，所述第一可動梳齒、第二可動梳齒均勻分布在振膜組件的圓周方向上。

可選地，所述襯底設置有容腔，所述振膜組件設置在襯底的容腔內，所述第一固定梳齒、第二固定梳齒設置在襯底容腔的內壁上。

可選地，所述彈性梁的材料選用液態金屬薄膜或者高分子薄膜。

可選地，所述振膜組件包括位于外側的框架，以及位于框架內的振膜。

可選地，所述框架與彈性梁是一體的，采用相同的材質。

可選地，所述振膜為發聲裝置的發聲振膜，所述振膜選用壓電陶瓷材料。

可選地，所述振膜為發聲裝置的發聲振膜，還包括用于與振膜配合以使所述振膜振動的配合部。

可選地，所述振膜為輸出音頻信號的發聲振膜；還包括用于與所述振膜構成平板電容結構的背極板；所述振膜與背極板構成了用于輸入表征周圍噪聲信號的麥克風。

可選地，所述第一可動梳齒、第二可動梳齒、第一固定梳齒、第二固定梳齒采用單晶硅或者多晶硅。

根據本發明的另一方面，還提供了一種制造上述MEMS聲換能器的方法,包括以下步驟：

a)提供襯底，在所述襯底上刻蝕出不同高度且呈梳狀結構的第一溝槽、第二溝槽；

b)在襯底上沉積導電層，所述導電層填充在第一溝槽、第二溝槽內；

c)刻蝕所述導電層，在所述第一溝槽、第二溝槽內形成第一可動梳齒、第二可動梳齒、第一固定梳齒、第二固定梳齒；

d)在襯底的上端面沉積并刻蝕形成振膜組件的框架以及彈性梁；

e)在框架上沉積形成振膜；

f)刻蝕襯底，將振膜、框架、第一可動梳齒、第二可動梳齒、第一固定梳齒、第二固定梳齒、彈性梁釋放出來。

本發明的MEMS聲換能器，振膜組件本身可以輸出高頻的音頻訊號，梳齒結構可以作為換能器的低頻結構，且二者的驅動接口可以獨立規劃，并整合于一單體中可同時輸出高低頻訊號，從而提供準確的聲音訊號。另外，本發明的聲換能器，振膜組件在接受音頻信號輸出聲音的同時，還可以形成麥克風結構從而為聲音源的修正提供外界的噪音信號參數，提高了聲換能器的抗噪能力。