[發明專利]雙環形環繞圓形振動膜的壓電MEMS揚聲器及制備方法

有效

• 申請號: 202011534438.X
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112637748B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 劉景全;王淇;阮濤
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H04R19/00
• 分類號: H04R19/00;H04R19/02;H04R31/00
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀;趙楠

1.一種雙環形環繞圓形振動膜結構的壓電MEMS揚聲器，其特征在于，包括：

基底；所述基底的背面設有背部腔；

設置于所述基底上表面的第一電極；且所述第一電極位于所述背部腔的上表面，所述第一電極與所述背部腔的腔體之間為用于產生振動的致動層；

設置于所述第一電極上的壓電層；

設置于所述壓電層上的第二電極；

由所述第一電極、所述壓電層、所述第二電極以及所述致動層構成振動膜層；所述振動膜層設有沿徑向分布的圓形振動膜、第一環形振動膜及第二環形振動膜；其中，所述圓形振動膜位于所述振動膜層的中心位置，所述第一環形振動膜套設于所述圓形振動膜的外層；所述第二環形振動膜套設于所述第一環形振動膜的外層；所述圓形振動膜與所述第一環形振動膜之間設有第一溝槽間隙；所述第一環形振動膜與所述第二環形振動膜之間設有第二溝槽間隙；所述第二環形振動膜與所述背部腔的內壁之間設有第三溝槽間隙；且所述第一溝槽間隙、所述第二溝槽間隙、所述第三溝槽間隙與所述背部腔的腔體連通；所述圓形振動膜、所述第一環形振動膜及所述第二環形振動膜通過支撐梁連接；

所述圓形振動膜、第一環形振動膜和第二環形振動膜三個部分振動膜結構共用一個所述第一電極和一個所述第二電極，同步驅動使得所述圓形振動膜、第一環形振動膜和第二環形振動膜三者的振動一致，同一時刻產生的聲壓級較高，且電極通過梁進行各部分連接；其中，所述圓形振動膜共振頻率范圍在10000Hz-20000Hz之間；由所述圓形振動膜和所述第一環形振動膜組合的結構振動膜，其共振頻率在1000Hz-10000 Hz之間；由所述圓形振動膜、所述第一環形振動膜和所述第二環形振動膜組合的結構振動膜，其共振頻率在20Hz-1000 Hz之間。

2.根據權利要求1所述的雙環形環繞圓形振動膜結構的壓電MEMS揚聲器，其特征在于，所述支撐梁采用十字交叉的垂直梁、三交叉梁或四交叉梁的任一種。

3.根據權利要求1所述的雙環形環繞圓形振動膜結構的壓電MEMS揚聲器，其特征在于，所述第一溝槽間隙、所述第二溝槽間隙、所述第三溝槽間隙的寬度均為3μm-20μm。

4.根據權利要求1所述的雙環形環繞圓形振動膜結構的壓電MEMS揚聲器，其特征在于，所述基底選用SOI晶圓、柔性基底、金屬基底或非金屬基底的任一種。

5.根據權利要求4所述的雙環形環繞圓形振動膜結構的壓電MEMS揚聲器，其特征在于，所述柔性基底的材料選用聚二甲基硅氧烷、聚乙烯或聚酰亞胺的任一種。

6.根據權利要求1所述的雙環形環繞圓形振動膜結構的壓電MEMS揚聲器，其特征在于，所述壓電層的材料選用PZT壓電陶瓷、氧化鋅、氮化鋁、鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛聚偏氟乙烯的任一種壓電材料。

7.根據權利要求1所述的雙環形環繞圓形振動膜結構的壓電MEMS揚聲器，其特征在于，所述第一電極和所述第二電極的材料選用鉑、金、鉻、鋁的任一種。