電聲轉換器的製作方法

2023-10-06 07:18:09

本發明涉及一種電聲轉換器，尤其涉及一種壓電式的電聲轉換器。
背景技術：
：：電聲轉換器(electro-acoustictransducer)可應用麥克風(microphone)等音頻輸入設備，且可應用於揚聲器(speaker)等聲音輸出裝置。以壓電式的電聲轉換器而言，施加電信號於壓電材料的上下電極而利用壓電材料的壓電效應使其變形，並藉以帶動對應的振動膜振動而產生對應的聲波。反之，亦可施加聲波于振動膜而使對應的壓電材料振動變形，以利用壓電材料的壓電效應而產生對應的電信號。消費性電子產品，如智能型手機(smartphone)、筆記本電腦(notebookcomputer)、平板電腦(tabletpc)等，一般皆配備麥克風及揚聲器，而在消費者追求高質量及多功能化之消費性電子產品的趨勢下，為了提高產品的市場競爭力，產業界皆希望應用先進技術來開發及製造應用於麥克風及揚聲器的電聲轉換器。因此，如何有效提升聲音輸入/輸出裝置的電聲轉換效能為電聲轉換器研發領域的重要議題。技術實現要素：本發明提供一種電聲轉換器，具有良好的電聲轉換質量。本發明的電聲轉換器包括基座及多個振動部。各振動部包括壓電轉換層且具有兩連接端及自由端。這些連接端連接於基座，這些自由端彼此分離。這些壓電轉換層適於接收電信號而變形，以帶動這些振動部振動而產生對應的聲波。這些振動部適於接收聲波而振動，以帶動這些壓電轉換層變形而產生對應的電信號。在本發明的一實施例中，上述的基座具有開口，這些振動部位於開口內，這些連接端連接於開口的內緣。在本發明的一實施例中，上述的各振動部與開口的內緣之間具有缺口，缺口位於兩連接端之間。在本發明的一實施例中，上述的基座具有多個延伸部，這些延伸部連接於開口的內緣且分別對位於這些缺口並分離於這些振動部。在本發明的一實施例中，上述的各振動部還包括承載層，壓電轉換層配置於承載層上，壓電轉換層適於相對於承載層變形以帶動振動部振動，且振動部適于振動以帶動壓電轉換層相對於承載層變形。在本發明的一實施例中，上述的承載層的材質為非壓電材料。在本發明的一實施例中，上述的各壓電轉換層包括上電極層、壓電材料層及下電極層，壓電材料層配置於上電極層與下電極層之間。在本發明的一實施例中，上述的上電極層對位於連接端。基於上述，在本發明的電聲轉換器中，各振動部除了藉其兩連接端而連接於基座，更具有自由端。藉此，在一體化的基座及振動部被製作出之後，其整體結構中的非預期的內應力可藉由所述自由端被釋放。從而，當輸入電信號至壓電轉換層而帶動振動部振動並產生對應的聲波時，不致因所述內應力而影響聲波輸出的準確度。此外，當振動部接收聲波而帶動壓電轉換層變形並產生對應的電信號時，不致因所述內應力而影響電信號輸出的準確度。如此一來，可使電聲轉換器具有良好的電聲轉換質量。為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合附圖作詳細說明如下。附圖說明圖1是本發明一實施例的電聲轉換器的俯視圖；圖2是圖1的電聲轉換器沿i-i線的剖面圖；圖3是本發明另一實施例的電聲轉換器的俯視圖；圖4a至圖4c是圖1的電聲轉換器的製造流程圖。附圖標記：50：基材100、200：電聲轉換器110、210：基座112、212：開口114、214延伸部120、220：振動部120a、220a：連接端120b、220b：自由端122：壓電轉換層122a、222a：上電極層122b：壓電材料層122c：下電極層124：承載層e3、e4、e3』、e4』：電極n、n』：缺口t、t』：溝槽具體實施方式圖1是本發明一實施例的電聲轉換器的俯視圖。圖2是圖1的電聲轉換器沿i-i線的剖面圖。請參考圖1及圖2，本實施例的電聲轉換器100例如是微機電製程所製作出的電聲轉換器，可應用於麥克風(microphone)等音頻輸入設備、揚聲器(speaker)等聲音輸出裝置或超音波傳感器(ultrasoundtransducer)。電聲轉換器100包括基座110及多個振動部120(顯示為四個)。各振動部120包括壓電轉換層122(標示於圖2)。這些壓電轉換層122適於接收電信號而變形，以帶動這些振動部120振動而產生對應的聲波。此外，這些振動部120適於接收聲波而振動，以帶動這些壓電轉換層122變形而產生對應的電信號。在本實施例中，各振動部120具有的兩連接端120a及自由端120b。這些連接端120a連接於基座110，這些自由端120b彼此分離。在此配置方式之下，在一體化的基座110及振動部120被製作出之後，其整體結構中的非預期的內應力可藉由所述自由端120b被釋放。從而，當輸入電信號至壓電轉換層122而帶動振動部120振動並產生對應的聲波時，不致因所述內應力而影響聲波輸出的準確度。此外，當振動部120接收聲波而帶動壓電轉換層122變形並產生對應的電信號時，不致因所述內應力而影響電信號輸出的準確度。 如此一來，可使電聲轉換器100具有良好的電聲轉換質量。在本實施例中，基座110如圖1所示具有開口112，這些振動部120位於開口112內，這些連接端120a連接於開口112的內緣。各振動部120與開口112的內緣之間具有缺口n，缺口n位於兩連接端120a之間，使振動部120藉由彼此分離的兩連接端120a而成為兩端支撐的振動結構。基座110具有多個延伸部114(顯示為四個)，這些延伸部114連接於開口112的內緣且分別對位於這些缺口n並分離於這些振動部120。藉由延伸部114來遮蔽兩連接端120a之間的缺口n，可避免聲波通過缺口n而損失。此外，本實施例的各振動部120如圖2所示還包括承載層124，壓電轉換層122配置於承載層124上，壓電轉換層122適於接收電信號而相對於承載層124伸縮變形以帶動振動部120振動，且振動部120適於接收聲波而振動以帶動壓電轉換層122相對於承載層124伸縮變形，據以使壓電轉換層122產生電信號。承載層124例如是絕緣體上矽晶(silicononinsulator，soi)形式的結構層(devicelayer)或由其他適當的非壓電材料所構成，然本發明不以此為限。基座110亦例如是絕緣體上矽晶(silicononinsulator，soi)形式的基板層(handlelayer)或由其他適當材料所構成，本發明不對此加以限制。更詳細而言，本實施例的各壓電轉換層122包括上電極層122a、壓電材料層122b及下電極層122c，壓電材料層122b配置於上電極層122a與下電極層122c之間。上電極層122a的材質例如是但不限制為金(au)，上電極層122a對位於連接端120a。下電極層122c的材質例如是但不限制為鉑(pt)。此外，上電極層122a及下電極層122c更延伸至基座110並在基座110處分別具有電極e3及電極e4。電聲轉換器100可藉由上電極層122a、上電極層122a的電極e3、下電極層122c的電極e4而輸入或輸出電信號。圖3是本發明另一實施例的電聲轉換器的俯視圖。在圖3的電聲轉換器200中，基座210、開口212、延伸部214、振動部220、連接端220a、自由端220b、上電極層222a、電極e3』、電極e4』、缺口n』、溝槽t』的配置與作用方式類似圖1的基座110、開口112、延伸部114、振動部120、連接端120a、自由端120b、上電極層122a、電極e3、電極e4、缺口n、溝槽t的配置與作用方式，於此不再贅述。電聲轉換器200與電聲轉換器100的不同處在於，缺口n』及延伸部214的形狀為半圓形而非如圖1所示為三角形。在其他實施 例中，缺口及延伸部可為其他適當形狀，本發明不對此加以限制。以下將以圖1所示電聲轉換器100為例，說明其製造流程。圖4a至圖4c是圖1的電聲轉換器的製造流程圖，其對應於圖1的電聲轉換器100沿i-i線的剖面。首先，如圖4a所示在基材50上形成下電極層122c及壓電材料層122b。接著，如圖4b所示在壓電材料層122b上形成上電極層122a，上電極層122a、壓電材料層122b及下電極層122c構成壓電轉換層122，且上電極層122a及下電極層122c分別具有電極e3及電極e4，上電極層122a、上電極層122a的電極e3、下電極層122c的電極e4例如為共面。如圖4c所示在基材50及壓電轉換層122形成溝槽t，並如圖2所示移除部分基材50，以區隔出振動部120及延伸部114。例如是藉由幹蝕刻(dryetching)製程來形成溝槽t，使溝槽t具有較小寬度以避免聲波通過溝槽t而損失。然本發明不以此為限，亦可藉由離子研磨(ionmilling)製程或深反應離子蝕刻(deepreactiveionetch，drie)製程來形成溝槽t。綜上所述，在本發明的電聲轉換器中，各振動部除了藉其兩連接端而連接於基座，更具有自由端。藉此，在一體化的基座及振動部被製作出之後，其整體結構中的非預期的內應力可藉由所述自由端被釋放。從而，當輸入電信號至壓電轉換層而帶動振動部振動並產生對應的聲波時，不致因所述內應力而影響聲波輸出的準確度。此外，當振動部接收聲波而帶動壓電轉換層變形並產生對應的電信號時，不致因所述內應力而影響電信號輸出的準確度。如此一來，可使電聲轉換器具有良好的電聲轉換質量。雖然本發明已以實施例揭示如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬
技術領域：
：中普通技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的改動與潤飾，故本發明的保護範圍當視所附權利要求界定範圍為準。當前第1頁12當前第1頁12