CN106658317A - 一种mems发声装置及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种MEMS发声装置及电子设备，在衬底上通过沉积、刻蚀的方式设置有背极、振膜，所述背极、振膜之间通过绝缘层进行支撑；所述衬底上设置有与背极、振膜对应设置的背腔；所述背极、振膜被配置为：在背极、振膜上施加交流电信号，以在背极与振膜之间形成电势差。由于该平板电容器中的一个极板采用振膜的方式，在该电势差的作用下，使得振膜可以朝向或者远离背极的方向移动，从而实现了振膜的振动发声。本发明的发声装置可以应用到各电子设备中，为此本发明还提供了一种电子设备，其包括上述的发声装置。

Description

一种MEMS发声装置及电子设备
技术领域
本发明涉及换能器领域，更准确地说，本发明涉及一种发声装置；本发明还涉及一种电子设备。
背景技术
发声装置是电子设备中的重要声学部件，作为一种把电信号转变为声信号的换能器件，其已经普遍应用在手机、笔记本电脑等电子产品上。现有的扬声器模组，包括外壳，以及设置在外壳内的振动系统、磁路系统，其中振动系统包括振膜以及设置在振膜上用于驱动振膜发声的音圈，磁路系统包括磁铁、华司等。线圈的一端连接在振膜上，另一端伸入至磁路系统的磁间隙内。
这种发声装置的结构较为复杂，使得发声装置的体积较大，而且多为人工流水线组装，自动化程度不高，远远不能满足现代化的发展需求。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种MEMS发声装置的新技术方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种MEMS发声装置，包括衬底，在所述衬底上通过沉积、刻蚀的方式设置有背极、振膜，所述背极、振膜之间通过绝缘层进行支撑；所述衬底上设置有与背极、振膜对应设置的背腔；所述背极、振膜被配置为：在背极、振膜上施加交流电信号，以在背极与振膜之间形成电势差。
可选地，所述振膜整体由导电材料构成。
可选地，所述振膜包括非导电层以及导电层，所述导电层设置在非导电层的下方、上方或者内部。
可选地，所述导电层通过沉积、印刷、喷涂、电镀或者化学镀的方式与非导电层结合在一起。
可选地，还包括基板以及与基板构成封装结构的壳体，所述衬底位于封装结构内并安装在基板上，在所述壳体上设置有音孔。
可选地，所述基板为电路板。
可选地，所述振膜包括位于边缘用于连接的连接部，位于中心位置的振动部，以及位于连接部与振动部之间的折环部。
可选地，在所述背极上设置有贯通孔。
可选地，所述背极、振膜被配置为：在背极、振膜上施加有直流的预偏置电压。
根据本发明的另一方面，还提供了一种电子设备，包括如上述的MEMS发声装置。
本发明的发声装置，所述背极、振膜被配置为：在背极、振膜上持续施加交流的电信号，以在所述背极与振膜之间形成电势差，由于该平板电容器中的一个极板采用振膜的方式，在该电势差的作用下，使得振膜可以朝向或者远离背极的方向移动，从而实现了振膜的振动发声。本发明的发声装置可以应用到各电子设备中，为此本发明还提供了一种电子设备，其包括上述的发声装置。
本发明的发明人发现，在现有技术中，发声装置的结构较为复杂，其体积较大，而且多为人工流水线组装，自动化程度不高，远远不能满足现代化的发展需求。因此，本发明所要实现的技术任务或者所要解决的技术问题是本领域技术人员从未想到的或者没有预期到的，故本发明是一种新的技术方案。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1是本发明发声装置的结构示意图。
图2是本发明发声装置另一实施例的结构示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
参考图1，本发明提供了一种MEMS发声装置，其包括衬底7、振膜4、背极3等。本发明的衬底7可以采用单晶硅，这种硅衬底的材料属于本领域技术人员的公知常识。所述背极3、振膜4可通过沉积、刻蚀的方式形成在衬底7上，且所述背极3与振膜4之间通过第一绝缘部5(例如氧化硅材料)进行支撑，使得背极3、振膜4之间均具有一定的间隙。
所述背极3与振膜4构成了平板电容器结构，该平板电容器结构例如可以是背极3在上、振膜4在下的方式，也可以是背极3在下、振膜4在上的方式。为了便于描述，现以背极3在下、振膜4在上的平板电容器结构为例来描述本发明的技术方案。
为了保证该平板电容器结构与衬底7之间的绝缘，在衬底7与平板电容器结构之间设置有第二绝缘部6。其中，为了使本发明的平板电容器结构发挥作用，在所述衬底7上还设置有背腔结构，这种背腔结构的设计属于本领域技术人员的公知常识，在此不再具体说明。
本发明的振膜4可以为一平整的膜层，在本发明一个优选的试实施方式中，参考图2，所述振膜4包括位于边缘位置的连接部40，以及位于中部位置的振动部41，以及位于振动部41与连接部40之间的折环部42。所述振膜4的连接部40搭载在第一绝缘部5上，振膜4中部区域的振动部41可以悬置在背极3的上方；折环部42可以呈波纹状或者锯齿状，通过该折环部42可以提高振膜4的振动效果。
在本发明一个具体的实施方式中，所述背极3可以采用多晶硅或者金属材料等本领域技术人员所熟知的导电材料。在制作的时候，可以在衬底7上方的第二绝缘部6上沉积背极层，然后通过刻蚀的方式形成背极3的图案。
所述振膜4通过沉积、刻蚀的方式形成在背极3上，例如可在第一绝缘部5上沉积振膜层，并通过刻蚀的方式形成振膜4的图案，之后通过将位于背极3与振膜4之间的第一绝缘部5部分腐蚀掉，从而将振膜4释放出来。这种MEMS工艺中沉积、刻蚀、腐蚀牺牲层的方式属于本领域技术人员的公知常识，在此不再具体说明。
本发明的振膜4为导电振膜，其可以采用导电金属、多晶硅等本领域技术人员所熟知的导电材料等。在本发明一个具体的实施方式中，所述振膜4整体采用导电材料，也就是说，振膜4仅由导电材料构成；第一绝缘层5设置在所述振膜4与背极3之间，以保证二者之间的绝缘。
在本发明另一个具体的实施方式中，所述振膜4包括导电层以及非导电层，该非导电层例如可以采用本领域技术人员所熟知的非导电振膜材料。非导电层通过MEMS工艺进行沉积，所述导电层可设置在非导电层的下方、上方或者内部。优选的是，根据导电层与非导电层之间的关系以及导电层的材质，所述导电层可以选择通过沉积、印刷、喷涂、光刻胶、电镀或者化学镀的方式与非导电层结合在一起。
例如在制作的时候，可以首先沉积导电层，在导电层的上方沉积非导电层，从而得到导电层在下、非导电层在上的振膜结构。
或者是，首先沉积非导电层，在非导电层的上方沉积、印刷、喷涂、光刻胶、电镀或者化学镀的方式形成导电层，从而得到导电层在上、非导电层在下的振膜结构。
或者是，首先沉积非导电层，在非导电层的上方沉积、印刷、喷涂、光刻胶、电镀或者化学镀的方式形成导电层，在导电层上继续沉积一层非导电层，从而形成了夹心的多层结构。
本发明的发声装置，所述背极3、振膜4被配置为：在背极3、振膜4上持续施加交流的电信号，以在所述背极3与振膜4之间形成电势差，由于该平板电容器中的一个极板采用振膜4的方式，在该电势差的作用下，使得振膜4可以朝向或者远离背极的方向移动，从而实现了振膜的振动发声。
在本发明一个优选的实施方式中，所述背极3、振膜4被配置为：在背极3、振膜4之间施加有直流的预偏置电压，在该偏置电压的作用下，使振膜4与背极3之间可以保持在一个预紧的状态；再通过施加的交流电信号实现振膜4的振动发声，提高了振膜4的振动效果。
本发明的这种发声装置，可以应用到受话器或者扬声器当中，其突破了传统线圈、磁铁的安装结构，使其体积更小，而且可以采用MEMS工艺进行制造。
本发明的发声装置，还可以包括基板1以及设置在基板1上的壳体2；该基本1优选为电路板，所述壳体2固定在基板1上后，形成了封装结构。衬底7、背极3、振膜4等结构均设置在封装结构的内部，例如可以将衬底7贴装在基板1上，使得基板1封闭住衬底7的背腔，以完成发声装置的封装。其中，在所述壳体2上还设置有音孔20，以便振膜4发出的声音可以流出。优选的是，可在基板1上与背极3对应的位置上设置泄压孔10，通过该泄压孔10可以均衡发声装置后声腔中的气压，以提高振膜4的振动效果。
本发明的发声装置，可以对背极3进行图案化，以在背极3上形成有贯通孔30，通过该贯通孔30使得外界与振膜4连通起来，也就是说，使得发声装置具有较大的后声腔，以提高发声装置的发音效果。
本发明的发声装置可以应用到各电子设备中，为此本发明还提供了一种电子设备，其包括上述的发声装置。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种MEMS发声装置，其特征在于：包括衬底(7)，在所述衬底(7)上通过沉积、刻蚀的方式设置有背极(3)、振膜(4)，所述背极(3)、振膜(4)之间通过绝缘层进行支撑；所述衬底(7)上设置有与背极(3)、振膜(4)对应设置的背腔；所述背极(3)、振膜(4)被配置为：在背极(3)、振膜(4)上施加交流电信号，以在背极与振膜之间形成电势差。
2.根据权利要求1所述的MEMS发声装置，其特征在于：所述振膜(4)整体由导电材料构成。
3.根据权利要求1所述的MEMS发声装置，其特征在于：所述振膜(4)包括非导电层以及导电层，所述导电层设置在非导电层的下方、上方或者内部。
4.根据权利要求3所述的MEMS发声装置，其特征在于：所述导电层通过沉积、印刷、喷涂、电镀或者化学镀的方式与非导电层结合在一起。
5.根据权利要求1所述的MEMS发声装置，其特征在于：还包括基板(1)以及与基板(1)构成封装结构的壳体(2)，所述衬底(7)位于封装结构内并安装在基板(1)上，在所述壳体(2)上设置有音孔(20)。
6.根据权利要求5所述的MEMS发声装置，其特征在于：所述基板(1)为电路板。
7.根据权利要求1所述的MEMS发声装置，其特征在于：所述振膜(4)包括位于边缘用于连接的连接部(40)，位于中心位置的振动部(41)，以及位于连接部(40)与振动部(41)之间的折环部(42)。
8.根据权利要求1所述的MEMS发声装置，其特征在于：在所述背极(3)上设置有贯通孔(30)。
9.根据权利要求1所述的MEMS发声装置，其特征在于：所述背极(3)、振膜(4)被配置为：在背极(3)、振膜(4)上施加有直流的预偏置电压。
10.一种电子设备，其特征在于：包括如权利要求1至9任一项所述的MEMS发声装置。
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