一種雙背極MEMS發聲裝置及電子設備的製作方法

2023-11-08 00:45:56

本發明涉及換能器領域，更準確地說，本發明涉及一種發聲裝置；本發明還涉及一種電子設備。

背景技術：

發聲裝置是電子設備中的重要聲學部件，作為一種把電信號轉變為聲信號的換能器件，其已經普遍應用在手機、筆記本電腦等電子產品上。現有的揚聲器模組，包括外殼，以及設置在外殼內的振動系統、磁路系統，其中振動系統包括振膜以及設置在振膜上用於驅動振膜發聲的音圈，磁路系統包括磁鐵、華司等。線圈的一端連接在振膜上，另一端伸入至磁路系統的磁間隙內。

這種發聲裝置的結構較為複雜，使得發聲裝置的體積較大，而且多為人工流水線組裝，自動化程度不高，遠遠不能滿足現代化的發展需求。

技術實現要素：

本發明的一個目的是提供一種雙背極MEMS發聲裝置的新技術方案。

根據本發明的第一方面，提供了一種雙背極MEMS發聲裝置，包括襯底，在所述襯底上通過沉積、刻蝕的方式依次設置有下背極、振膜、上背極，所述下背極、振膜、上背極之間通過絕緣層進行支撐；所述襯底上設置有與下背極對應設置的背腔；所述上背極、下背極被配置為分別持續施加相反電壓的直流電信號，所述振膜被配置為施加交流電信號。

可選地，所述振膜整體由導電材料構成。

可選地，所述振膜包括非導電層以及導電層，所述導電層設置在非導電層的下方、上方或者內部。

可選地，所述導電層通過沉積、印刷、噴塗、電鍍或者化學鍍的方式與非導電層結合在一起。

可選地，還包括基板以及與基板構成封裝結構的殼體，所述襯底位於封裝結構內並安裝在基板上，在所述殼體上設置有音孔。

可選地，所述基板為電路板。

可選地，所述振膜包括位於邊緣用於連接的連接部，位於中心位置的振動部，以及位於連接部與振動部之間的折環部。

可選地，在所述上背極上設置有第一貫通孔；或/和在所述下背極上設置有第二貫通孔。

可選地，所述發聲裝置為揚聲器或者受話器。

根據本發明的另一方面，還提供了一種電子設備，包括上述的雙背極MEMS發聲裝置。

本發明的發聲裝置，上背極、下背極構成了一平行板電容器結構，在上背極與下背極之間形成了電場，帶交流信號的振膜會受到上背極與下背極之間的電場力作用，從而使得振膜隨信號頻率發生振動，實現了振膜的發聲。本發明的這種發聲裝置，可以應用到受話器或者揚聲器當中，其突破了傳統線圈、磁鐵的安裝結構，使其體積更小，而且可以採用MEMS工藝進行製造。

本發明的發明人發現，在現有技術中，發聲裝置的結構較為複雜，其體積較大，而且多為人工流水線組裝，自動化程度不高，遠遠不能滿足現代化的發展需求。因此，本發明所要實現的技術任務或者所要解決的技術問題是本領域技術人員從未想到的或者沒有預期到的，故本發明是一種新的技術方案。

通過以下參照附圖對本發明的示例性實施例的詳細描述，本發明的其它特徵及其優點將會變得清楚。

附圖說明

被結合在說明書中並構成說明書的一部分的附圖示出了本發明的實施例，並且連同其說明一起用於解釋本發明的原理。

圖1是本發明發聲裝置的結構示意圖。

圖2是本發明發聲裝置另一實施例的結構示意圖。

具體實施方式

現在將參照附圖來詳細描述本發明的各種示例性實施例。應注意到：除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數字表達式和數值不限制本發明的範圍。

以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本發明及其應用或使用的任何限制。

對於相關領域普通技術人員已知的技術、方法和設備可能不作詳細討論，但在適當情況下，所述技術、方法和設備應當被視為說明書的一部分。

在這裡示出和討論的所有例子中，任何具體值應被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實施例的其它例子可以具有不同的值。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨後的附圖中不需要對其進行進一步討論。

參考圖1，本發明提供了一種雙背極MEMS發聲裝置，其包括襯底3、振膜5、上背極6、下背極4等。本發明的襯底3可以採用單晶矽，這種矽襯底的材料屬於本領域技術人員的公知常識。所述下背極4、振膜5、上背極6依次通過沉積、刻蝕的方式形成在襯底2上，且所述下背極4、振膜5、上背極6之間通過絕緣部進行支撐，使得下背極4、振膜5、上背極6之間均具有一定的間隙。在所述襯底3上對應下背極4的位置還設置有背腔結構。

本發明的振膜5可以為一平整的膜層，在本發明一個優選的試實施方式中，參考圖2，所述振膜5包括位於邊緣位置的連接部11，以及位於中部位置的振動部12，以及位于振動部12與連接部11之間的折環部10。所述振膜5的連接部11搭載在下背極4上，振膜5中部區域的振動部12可以懸置在下背極4的上方；折環部10可以呈波紋狀或者鋸齒狀，通過該折環部10可以提高振膜5的振動效果。

在本發明一個具體的實施方式中，所述下背極4可以採用多晶矽或者金屬材料等本領域技術人員所熟知的導電材料。在製作的時候，例如可以在襯底3上沉積背極層，然後通過刻蝕的方式形成下背極4的圖案。為了保證襯底3與下背極4之間的絕緣性，在所述襯底3與下背極4之間接觸的區域可設置第一絕緣層7，該第一絕緣層7可以採用二氧化矽等本領域技術人員所熟知的絕緣材料。

所述振膜5通過沉積、刻蝕的方式形成在下背極4上，例如可在下背極4上沉積振膜層，之後通過刻蝕的方式形成振膜5的圖案。為了保證下背極4與振膜5之間的絕緣性，以及為了使下背極4與振膜5之間具有一定的間隙，在所述下背極4與振膜5之間接觸的區域設置有第二絕緣層8，該第二絕緣層8可以採用本領域技術人員所熟知的二氧化矽等材料。

本發明的振膜5為導電振膜，其可以採用導電金屬、多晶矽等本領域技術人員所熟知的導電材料等。在本發明一個具體的實施方式中，所述振膜5整體採用導電材料，也就是說，振膜5僅由導電材料構成；第二絕緣層8設置在所述振膜5與下背極4之間，以保證二者之間的絕緣。

在本發明另一個具體的實施方式中，所述振膜5包括導電層以及非導電層，該非導電層例如可以採用本領域技術人員所熟知的非導電振膜材料。非導電層通過MEMS工藝沉積在襯底3上，所述導電層可設置在非導電層的下方、上方或者內部。優選的是，根據導電層與非導電層之間的關係以及導電層的材質，所述導電層可以選擇通過沉積、印刷、噴塗、光刻膠、電鍍或者化學鍍的方式與非導電層結合在一起。

例如在製作的時候，可以首先在下背極4上沉積第二絕緣層8，在第二絕緣層8的上方沉積導電層，在導電層的上方沉積非導電層，從而得到導電層在下、非導電層在上的振膜結構。

或者是，首先沉積非導電層，在非導電層的上方沉積、印刷、噴塗、光刻膠、電鍍或者化學鍍的方式形成導電層，從而得到導電層在上、非導電層在下的振膜結構。

或者是，首先沉積非導電層，在非導電層的上方沉積、印刷、噴塗、光刻膠、電鍍或者化學鍍的方式形成導電層，在導電層上繼續沉積一層非導電層，從而形成了夾心的多層結構。

本發明的發聲裝置，所述上背極6可以採用多晶矽或者金屬等本領域技術人員所熟知的材料，所述上背極6通過沉積、刻蝕的方式形成在振膜5上，例如可在振膜5上沉積背極層，之後通過刻蝕的方式形成上背極6的圖案。為了保證上背極6與振膜5之間的絕緣性，以及為了使上背極6與振膜5之間具有一定的間隙，在所述上背極6與振膜5之間接觸的區域設置有第三絕緣層9，該第三絕緣層9可以採用本領域技術人員所熟知的二氧化矽等材料。

本發明的發聲裝置，所述上背極6、下背極4被配置為分別持續施加相反電壓的直流電信號，所述振膜5被配置為施加交流電信號。也就是說，上背極6、下背極4施加的電荷是相反的，例如上背極6持續施加直流的正電荷，下背極4持續施加直流的負電荷，這就使得上背極6、下背極4構成了一平行板電容器結構，在上背極6與下背極4之間形成了電場。此時，為振膜輸入交流電信號，帶交流信號的振膜5會受到上背極6與下背極4之間的電場力，從而使得振膜5隨信號頻率發生振動，實現了振膜的發聲。

本發明的這種發聲裝置，可以應用到受話器或者揚聲器當中，其突破了傳統線圈、磁鐵的安裝結構，使其體積更小，而且可以採用MEMS工藝進行製造。

本發明的發聲裝置，還可以包括基板1以及設置在基板1上的殼體2；該基本1優選為電路板，所述殼體2固定在基板1上後，形成了封裝結構。襯底3、下背極4、振膜5、上背極6等結構均設置在封裝結構的內部，例如可以將襯底3貼裝在基板1上，使得基板1封閉住襯底3的背腔，以完成發聲裝置的封裝。其中，在所述殼體2上還設置有音孔20，以便振膜5發出的聲音可以流出。其中，可在基板1上與振膜5對應的位置上設置洩壓孔13，通過該洩壓孔13可以均衡發聲裝置後聲腔中的氣壓，以提高振膜5的振動效果。

本發明的發聲裝置，可以對上背極6進行圖案化，以在上背極6上形成有第一貫通孔60，通過該第一貫通孔60使得外界與振膜5連通起來，以此來均衡氣壓；或者，可以對下背極4進行圖案化，以在下背極4上形成第二貫通孔40，通過該第二貫通孔40使得振膜5可以與襯底3的背腔連通起來，也就是說，使得發聲裝置具有較大的後聲腔，以提高發聲裝置的發音效果。或者是，可以在上背極6、下背極4上分別設置第一貫通孔60、第二貫通孔40，以保證振膜5的振動效果。而且在通過MEMS工藝進行製造的時候，還可以通過第一貫通孔60、第二貫通孔40對第二絕緣層8、第三絕緣層9進行腐蝕，從而將振膜5、下背極4、上背極6釋放出來，這種腐蝕的工藝屬於本領域技術人員的公知常識，在此不再具體說明。

本發明的發聲裝置可以應用到各電子設備中，為此本發明還提供了一種電子設備，其包括上述的駐極體發聲裝置。

雖然已經通過例子對本發明的一些特定實施例進行了詳細說明，但是本領域的技術人員應該理解，以上例子僅是為了進行說明，而不是為了限制本發明的範圍。本領域的技術人員應該理解，可在不脫離本發明的範圍和精神的情況下，對以上實施例進行修改。本發明的範圍由所附權利要求來限定。