CN111885469B - Mems扬声器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种MEMS扬声器,具有互相平行的上底面和下底面,二者之间具有侧壁,所述扬声器中的执行器的振动方向平行于其底面;所述执行器具有多个分支,多个所述分支在所述扬声器的高度方向布置为一层或多层。采用本发明的技术方案,能够更充分的利用扬声器内部空间,有助于提高扬声器整体空间推动空气的体积,提高扬声器的声压输出。
Description
技术领域
本发明涉及一种MEMS扬声器及其制造方法。
背景技术
微型扬声器目前被广泛的应用于各类小型化微型化的声学器件、电子设备,用于多媒体及电子娱乐设备之中。而MEMS(微机电系统)执行器是上述扬声器的重要组成部分,其核心工作原理是利用压电材料实现声能(机械能)-电能的耦合和相互转化。如图1A和图1B所示,图1A和图1B是根据现有技术中的MEMS扬声器的结构的示意图,其中扬声器的执行器2固定在外壳1上,执行器2在Z轴方向上下振动产生声波,孔隙结构3使空气得以流动。图1C是根据现有技术中的MEMS扬声器的立体示意图。可以看出扬声器在外形上是一个扁平的盒体。
目前,扬声器的小型/微型化是业内的关注点之一。由于尺寸小,扬声器的性能(如输出声压)提升受到一定的制约。如何在小尺寸/小空间下进行扬声器的内部结构优化设计是影响微型扬声器性能的关键要素。
发明内容
有鉴于此,本发明提出了一种MEMS扬声器及其制造方法,这种MEMS扬声器具有较大的输出声压。
根据本发明的一个方面,提供了一种MEMS扬声器。
本发明的这种MEMS扬声器具有互相平行的上底面和下底面,二者之间具有侧壁,所述扬声器中的执行器的振动方向平行于其底面;所述执行器具有多个分支,多个所述分支在所述扬声器的高度方向布置为一层或多层。
可选地,扬声器外壳形状为长方体;各个执行器分支互相平行,扬声器外壳的一组相对的侧壁连接有执行器的分支的一端,各执行器分支的另一端为自由端。
可选地,扬声器外壳形状为长方体;各个执行器分支互相平行,两端分别连接于扬声器外壳的一组相对的侧壁。
可选地,扬声器外壳形状为长方体;各个执行器分支互相平行,一端连接于扬声器外壳的一个侧壁,另一端与该侧壁的相对侧壁之间有间距。
可选地,扬声器外壳形状为长方体;各个执行器分支互相平行;还包括与执行器分支平行的负载盘,负载盘与执行器端部之间具有连接部;负载盘端部连接有连接柱,该连接柱连接至所述扬声器的外壳的上底面和/或下底面。
可选地,所述扬声器内部还具有中间壁;该中间壁的一侧或两侧连接有所述执行器的分支。
可选地,执行器分支的连接部为如下之一:所述连接部呈S形;所述连接部形状与执行器分支相同,但比执行器分支更薄;所述连接部具有2个分支,该两个分支与所述侧壁围成三棱柱。
可选地,还包括与执行器分支平行的负载盘,负载盘与执行器的自由端之间具有连接部。
可选地,所述负载盘分为两部分,所述连接部呈S形并且连接于负载盘的靠近执行器分支的端部以及连接于执行器分支端部。
可选地,所述负载盘分为两部分,所述连接部位于负载盘端部附近与执行器端部之间;所述负载盘端部连接有连接柱,该连接柱连接至所述扬声器的外壳的上底面和/或下底面。
可选地,所述扬声器的外壳内有多个隔板,使外壳内形成多个独立空间。
可选地,所述执行器分支为弯曲的形状。
可选地,扬声器外壳形状为长方体;各个执行器的分支互相平行,并且具有如下中的至少两种:扬声器外壳的一组相对的侧壁连接有执行器的分支的一端,各执行器分支的另一端为自由端,一个侧壁上连接的执行器与另一个侧壁上连接的执行器长度相同;扬声器外壳的一组相对的侧壁连接有执行器的分支的一端,各执行器分支的另一端为自由端,一个侧壁上连接的执行器与另一个侧壁上连接的执行器长度不同;各个执行器分支的两端分别连接于扬声器外壳的一组相对的侧壁;各个执行器分支一端连接于扬声器外壳的一个侧壁,另一端与该侧壁的相对侧壁之间有间距。
可选地,所述扬声器壳体的上底面和/或下底面具有条形孔隙。
可选地,所述扬声器壳体的上底面和下底面具有条形孔隙并且上底面的孔隙和下底面的孔隙在水平方向上错开。
可选地,所述扬声器壳体内包含一个或多个隔板,从而将该壳体内划分为多个独立空间。
可选地,所述执行器分支的截面为梯形。
可选地,所述梯形的底角在70°至90°之间。
可选地,多个所述分支在所述扬声器的高度方向布置为两层,两层之间有牺牲层。
可选地,多个所述分支在所述扬声器的高度方向布置为两层以上,相邻层之间为空隙。
根据本发明的另一方面,提供了第一种MEMS扬声器的制造方法,用于制造上述的MEMS扬声器,该方法包括:准备具有顶硅、底硅和二者之间的牺牲层的3层材料;在顶硅上刻蚀出顶部执行器分支的支撑层和扬声器侧壁;在顶部执行器分支的支撑层上,制作底电极层、压电层、以及顶电极层;将硅片键合到顶硅的顶部作为所述扬声器的一个底面;将器件翻转,使底硅位于顶部;在底硅上刻蚀出底部执行器分支的支撑层和扬声器侧壁;在底部执行器分支的支撑层上,制作底电极层、压电层、以及顶电极层;释放除上下相邻执行器分支之间位置以外的牺牲层;将硅片键合到底硅的顶部作为所述扬声器的另一个底面。
根据本发明的又一方面,提供了第二种MEMS扬声器的制造方法,用于制造上述的MEMS扬声器,该方法包括:准备具有顶硅、底硅和二者之间的牺牲层的3层材料;在顶硅上刻蚀出顶部执行器分支的支撑层和扬声器侧壁;在顶部执行器分支的支撑层上,制作底电极层;在底电极层上制作压电层;在顶硅顶部键合硅片,然后将器件翻转,使底硅位于顶部,以及去除该硅片;在底电极层上继续制作压电层;在压电层上制作顶电极;在底硅顶部键合硅片。
根据本发明的再一方面,提供了第三种MEMS扬声器的制造方法,用于制造上述的MEMS扬声器,该方法包括:步骤1:准备具有顶硅、底硅和二者之间的牺牲层的3层材料;步骤2:在顶硅上刻蚀出顶部执行器分支的支撑层和扬声器侧壁;步骤3:在执行器分支的支撑层上,制作底电极层、压电层、以及顶电极层;步骤4:去掉底部的硅层,然后作为第一层执行器分支键合到有硅基底的硅片上;步骤5:将一层或多层的单层执行器分支叠加键合到所述第一层执行器上,所述单层执行器的制作方法为执行所述步骤1至步骤3并且去除底部的硅层和所述牺牲层;步骤6:在顶部执行器分支上方键合硅片。
根据本发明实施方式的技术方案,执行器排布在扬声器壳体内时,执行器的振动方向平行于壳体底面,这样能够更充分的利用扬声器内部空间,有助于提高扬声器整体空间推动空气的体积,提高扬声器的声压输出。
附图说明
为了说明而非限制的目的,现在将根据本发明的优选实施例、特别是参考附图来描述本发明,其中:
图1A和图1B是根据现有技术中的MEMS扬声器的结构的示意图;
图1C是根据现有技术中的MEMS扬声器的立体示意图;
图2是根据本发明实施方式的一种MEMS扬声器的三视图;
图3是根据本发明实施方式的一种MEMS扬声器的结构的立体示意图;
图4、图5是根据本发明实施方式的孔隙结构的位置的示意图;
图6A和图6B是根据本发明实施方式的具有中间壁的MEMS扬声器的示意图;
图7是根据本发明实施方式的另一种MEMS扬声器的结构的示意图;
图8A至图8D是根据本发明实施方式的执行器分支与扬声器壳体的侧壁的连接关系的示意图;
图9A至图9D是根据本发明实施方式的执行器的连接部的结构的示意图;
图10A至图10D是根据本发明实施方式的平板位移增大结构的示意图;
图11是根据本发明实施方式的内部具有中间壁的MEMS扬声器的示意图;
图12是根据本发明实施方式的弯曲型的执行器分支的示意图;
图13A至图13G是根据本发明实施方式的一种典型MEMS扬声器的制造流程的示意图;
图14A至图14I是根据本发明实施方式的双层执行器的加工流程的示意图;
图15A至图15K是根据本发明实施方式一种执行器的加工流程的示意图;
图16A至图16F是根据本发明实施方式的另一种执行器的加工流程的示意图;
图17A至图17F是根据本发明实施方式的三层执行器的加工流程的示意图。
具体实施方式
在本发明实施方式中,将执行器改变姿态,使其振动方向沿XY平面,具体参见图2,图2是根据本发明实施方式的一种MEMS扬声器的三视图,其中同时示出了局部放大图。
图2中,1为扬声器外壳,该部分对内部压电驱动器结构起到保护作用并起到各驱动器之间物理/电学连接的作用。扬声器外壳可以为扁平的长方体,即长和宽的尺寸明显大于高度。长和宽限定的平面为上下底面,上下底面之间为垂直于底面的侧壁。作为举例,整个扬声器的尺寸(长×宽×高)可在0.5mm×0.5mm×0.1mm到20mm×20mm×1mm之间。3为孔隙结构,使扬声器内部的空气可以随执行器的振动而进入/排出,通过特定的开孔位置可以一定程度上的增大声压。当然扬声器外壳也可以是扁平的圆柱体,即底面直径的尺寸明显大于高度。
2为执行器分支,实现扬声器中电能与声能之间的相互转化。因为所有执行器分支被统一地控制,所以本文的描述中,认为是扬声器外壳中包含1个执行器,该执行器具有多个分支。执行器可以将输入的电信号(电能)转化成为机械振动(声能)。通常执行器分支的长度为0.5mm-10mm,宽度为0.1mm-1mm,厚度为2um-30um。图中同时以局部放大的方式示出了执行器分支的一种可选的内部结构,在该结构中,如图所示,4为电极层,为执行器提供电学连接;5为压电层,将电信号转换为执行器的机械振动;6为支撑层,为执行器其他部件提供支撑。
从图2可以看出,执行器分支的振幅方向位于XY平面内,即执行器的振动方向平行于扬声器壳体的底面。这样可以更有效的利用扬声器外壳内的空间,使执行器分支排布得更密(与图1相比),能够容纳更多的执行器分支,有助于提高扬声器的输出声压。可参考图3,图3是根据本发明实施方式的一种MEMS扬声器的结构的立体示意图。图3中示出了扬声器外壳1内的多个执行器分支2,其上表面有孔隙结构3。图4、图5是根据本发明实施方式的孔隙结构的位置的示意图。图3中孔隙结构是开在上底面,也可以开在下底面。或者同时在上下底面设置孔隙结构(如图4所示)并且还可以上下底面的孔隙在XY平面上错开(如图5所示,图5示出了ZY平面的视图)。孔隙能够增大扬声器的空气进入量,使被推动的空气的体积更大,有助于提高扬声器的输出声压。图5中的孔隙错开的排布方式有助于使扬声器上下面通过孔隙结构的空气流动方向一致,尽量避免相邻孔隙间空气的互相干扰,进而有助于提高可输出的声压级。
本发明实施方式MEMS扬声器的壳体内还可以设置一个或多个隔板,如图5所示,执行器分支2之间有隔板51和隔板52,使壳体内包含多个独立空间。图中仅为示意,在实现中各隔板之间的执行器分支数可以灵活选择。在有隔板的情况下,壳体上仍可以有孔隙结构。隔板创造了执行器间相对密闭的空间,引导空气从合适的孔隙结构中流动;对于无隔板结构,如果执行器发生断裂等机械损伤,会影响扬声器内的其他执行器工作,甚至导致扬声器无法工作,隔板结构的引入可以在部分执行器损坏时保护其他执行器继续工作,增加了设备的可靠性。
以上的结构中,在高度方向上皆为1层执行器分支,另也可以是多层,如图6A和图6B所示,图6A和图6B是根据本发明实施方式的一种具有多层执行器分支的MEMS扬声器的结构的示意图。图6A示出的是XY平面的俯视图,其中外壳1内的执行器分支具有上下两层,分别为执行器分支621和执行器分支622,二者中间有牺牲层61。又如图7所示,图7是根据本发明实施方式的另一种具有多层执行器分支的MEMS扬声器的结构的示意图,其中执行器分支70在扬声器外壳71的高度方向设置有三层。三层中的各层之间为空,这有区别于两层的情形。上述两种结构的制造方法在后文中说明。
图8A至图8D是根据本发明实施方式的执行器分支与扬声器壳体的侧壁的连接关系的示意图。图8A至图8D是XY平面的视图,其中执行器可以连接在一个侧壁或者一组相对的侧壁。图8A为双侧平板居中狭缝结构,其中狭缝80位于整个平板的中心位置,图8B为无狭缝结构,图8C为单侧平板结构,图8D为双侧平板偏置狭缝结构。不同的执行器平板结构设计可以获得不同的声学频率响应,在这些结构中选择2种以上并按照一定的规律排布可以使扬声器获得不同的频率响应曲线。
图9A至图9D是根据本发明实施方式的执行器的连接部的结构的示意图。各图中示出了执行器分支与扬声器外壳侧壁的连接部,这些连接部的形式也可应用于执行器分支与扬声器壳体内的中间壁的连接。图9A为该连接的基本结构,过大的约束会限制执行器的振动幅度,因此在保证执行器与外壳连接稳定的情况下最好是减小执行器与机械外壳之间的约束,例如图9B蛇形结构连接,连接部7为蛇形;图9C为减薄连接,连接部8的厚度小于执行器厚度;图9D为三角形连接,连接部9具有两个分支,在图中视角下,与壳体包围成三角形。在这三种连接方式中,连接部的材质可以仅包含支撑层,以达到减小约束的作用。
扬声器的声压与执行器推动空气的体积成正相关,为了获得更大的机械位移,使扬声器获得更大的声压,本发明实施方式中的执行器还可以配备有负载盘,如图10A至图10D所示,图10A至图10D是根据本发明实施方式的平板位移增大结构的示意图。各图中,108为负载盘,当执行器分支振动时带动整个负载盘进行振动,从而获得相当于单纯执行器所推动空气2倍以上的空气推动量,有助于产生更大的声压。
图10A为执行器分支2的端部直接带动负载盘101振动,但这样会一定程度的阻碍执行器分支的振动,使其振动幅度减小,图10B中的蛇形/U形连接部102可以一定程度上的减少这样的阻碍,相比图10A获得更大的振幅。图10C与图10D中采取了杠杆结构,扬声器外壳内设置连接柱103,其一端或两端连接于扬声器外壳的底面,负载盘101一端与连接柱103连接,该端附近又连接执行器分支2的端部,可以看出由于执行器分支2与负载盘的连接点两侧的负载盘长度差异相当大,所以当执行器分支2振动时负载盘可以将执行器的位移放大多倍从而推动更多体积的空气以实现更大的声压。
在以上的图示中,执行器分支互相平行设置。实际上本发明实施方式中的执行器分支也可以不互相平行,例如图11所示,图11是根据本发明实施方式的内部具有中间壁的MEMS扬声器的示意图。这里的中间壁仅指扬声器壳体内有壁,并不必须位于正中间,例如在图11中,扬声器内部有多个自四角向中心延伸的中间壁121,执行器分支2连接在中间壁121上。从图中可以看出这样一方面能够更加灵活地利用壳体内部空间,另一方面执行器的长度有更丰富的变化,从而使扬声器有更丰富的频率响应。所以中间壁的数量、位置可以灵活设置。
在以上的图示中,执行器分支为直板的形状。实际上本发明实施方式中的执行器分支可以是弯曲的形状,例如图12所示,图12是根据本发明实施方式的弯曲型的执行器分支的示意图。图12中,弧形的执行器分支2固定在中间壁131上,相应地,壳体1呈圆形,当然也可以是椭圆形,相应地若设置孔隙结构,则孔隙132也可以是弧形。
此外扬声器壳体可以是其他各种形状,例如三角形、多边形,甚至是凹多边形,这样使扬声器器件在空间占位等因素方面能够更好地适应于其所在的设备或系统。
以下对于本发明实施方式中的MEMS扬声器的制造工艺加以说明。在以下的说明中,结合ZY平在的图加以说明,并且为了示意清晰,只示出单个执行器分支的断面,实际上加工过程中,在刻蚀出执行器的图形时是刻蚀出横向(参见图2的ZY平面视图)多个执行器分支。
图13A至图13G是根据本发明实施方式的一种典型MEMS扬声器的制造流程的示意图。图中各部分释义如下:
20:支撑层,对执行器起支撑作用,材料可选用硅,二氧化硅,氮化铝以及钼,铝,金等金属,以及派瑞林(Parylene),聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),聚二甲基硅氧烷(PDMS),聚酰亚胺(PI),光刻胶等有机材料。
21:牺牲层,为了防止执行器因为碰触到扬声器外壳而导致扬声器音量降低,音质变差。同时为了便于加工而设置的牺牲材料。根据工艺不同,材料可选为硅,二氧化硅,氮化铝以及钼,铝,金等金属,以及派瑞林(Parylene),聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),聚二甲基硅氧烷(PDMS),聚酰亚胺(PI),光刻胶等有机材料。
22:底电极层,材料可选钼,铝,金,钨,钌等等。
23:压电层,可采用氮化铝,氧化锌,以及上述材料的稀土元素参杂版本(如一定原子比的参钪氮化铝),锆钛酸铅,掺杂锆钛酸铅,铌酸锂,钽酸锂,聚偏氟乙烯(pvdf)等。
24:顶电极层,材料可选钼,铝,金,钨,钌等等。
典型的加工流程如下,图13A至图13G分别对应步骤1至步骤7:
步骤1:将绝缘衬底上的硅片(SOI)进行清洗(底硅为扬声器外壳,顶硅为执行器的支撑层,通常顶部支撑层的厚度决定执行器分支的高度)。
步骤2:按照需求刻蚀出执行器分支的图形,生长底电极层。
步骤3:刻蚀多余的电极材料。
步骤4:用同样的方法生长压电层和顶电极层并刻蚀多余的材料。
步骤5:在底层硅中刻蚀开孔。
步骤6:释放牺牲层(二氧化硅)。
步骤7:将刻蚀后带有孔隙结构的硅片通过键合或粘附到整体结构上。
双层执行器的加工流程如图14A至图14I所示,图14A至图14I是根据本发明实施方式的双层执行器的加工流程的示意图,图14A至图14I分别对应步骤A至步骤I:
步骤A:将绝缘衬底上的硅片(SOI)进行清洗(底硅为扬声器外壳,顶硅为执行器分支的支撑层,通常顶部支撑层的厚度决定执行器分支的高度)。
步骤B:按照需求刻蚀出顶部执行器分支的形状。
步骤C:生长底电极层,压电层及顶电极层并进行图形化。
步骤D:将刻蚀好开孔结构的硅键合到器件上。
步骤E:旋转器件,将底部作为器件的顶部。
步骤F:将另一侧刻蚀出执行器分支的形状。
步骤G:生长底电极层,压电层及顶电极层并进行图形化。
步骤H:释放牺牲层(二氧化硅)。
步骤I:将刻蚀好开孔结构的硅键合到器件上。
由于器件具有较大的深宽比,可能导致压电层材料生长状态不好,通常顶部会生长更多的材料,导致压电层生长为倒梯形。因此采用图15A至图15K所示的制作方案来解决这个问题。图15A至图15K是根据本发明实施方式一种执行器的加工流程的示意图,图15A至图15K分别对应步骤A至步骤K:
步骤A:将绝缘衬底上的硅片(SOI)进行清洗(底硅为扬声器外壳,顶硅为执行器分支的支撑层,通常顶部支撑层的厚度决定执行器分支的高度)。
步骤B:按照需求刻蚀出顶部执行器分支的形状。
步骤C:生长底电极层并进行图形化。
步骤D:生长顶部氮化铝,并进行图形化。
步骤E:在顶部键合一片硅片。
步骤F:将硅片旋转180°,将底部作为器件的顶部,并去掉顶部的硅。
步骤G:再次生长氮化铝,并进行图形化。
步骤H:生长顶电极并进行图形化。
步骤I:在底部硅上刻蚀出开孔结构。
步骤J:释放牺牲材料。
步骤K:键合有开孔结构的硅片。
另外由于器件具有较大的深宽比,难以做到绝对垂直的角度,因此本发明实施方式中,也可以将执行器制作为梯形,来降低工艺难度,当倾角在70°至90°之间时倾角对器件性能的损失很小,同时由于形状的改变,在一定程度上可以抑制器件的谐振,获得更好的器件性能。图16A至图16F是根据本发明实施方式的另一种执行器的加工流程的示意图,图16A至图16F分别对应步骤A至步骤F:
步骤A:将绝缘衬底上的硅片(SOI)进行清洗(底硅为扬声器外壳,顶硅为执行器分支的支撑层,通常顶部支撑层的厚度决定执行器分支的高度)。按照需求刻蚀出执行器分支的图形。
步骤B:生长底电极层。
步骤C:刻蚀多余的电极材料。
步骤D:生长压电层并进行图形化。
步骤E:生长顶电极层并进行图形化。
步骤F:释放牺牲层材料。
为了让器件的有效振动空间更大,如前文所述,本发明实施方式中设计了多层堆叠的方案。以下对于该方案的加工方法加以说明,以三层的堆叠结构为例,如图17A至图17F所示,图17A至图17F是根据本发明实施方式的三层执行器的加工流程的示意图,图17A至图17F分别对应步骤A至步骤F:
步骤A:准备三片绝缘衬底上的硅片(SOI)进行清洗(底硅为扬声器外壳,顶硅为执行器的支撑层,通常顶部支撑层的厚度决定执行器分支的高度)。
步骤B:按照需求刻蚀出顶部执行器分支的形状。
步骤C:生长底电极层,压电层及顶电极层并进行图形化。
步骤D:释放牺牲层,去掉底部的硅层。至此,1层执行器分支制作完成。根据需要的层数,另制作相同的其他层执行器分支,即重复步骤A至步骤D,并且在步骤D之后去掉底部的硅层和牺牲层以得到图17D所示的单层执行器分支。
步骤E:将多个单层执行器分支键合到有硅基底的硅片上(图中叠加了3层)。键合与叠加时可采用光刻胶粘合剂。
步骤F:在最上面一层执行器分支上方键合具有开孔结构的硅片。
根据本发明实施方式的技术方案,执行器排布在扬声器壳体内时,执行器的振动方向平行于壳体底面,这样能够更充分的利用扬声器内部空间,有助于提高扬声器整体空间推动空气的体积,提高扬声器的声压输出。
上述具体实施方式,并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是,取决于设计要求和其他因素,可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明保护范围之内。
Claims (22)
1.一种MEMS扬声器,具有互相平行的上底面和下底面,二者之间具有侧壁,其特征在于,
所述扬声器中的执行器的振动方向平行于其底面;
所述执行器具有多个分支,多个所述分支在所述扬声器的高度方向布置为一层或多层;
所述执行器分支具有材料为硅或二氧化硅的支撑层,该支撑层的一组相对的侧面上为底电极层,该底电极层上为压电层,该压电层上为顶电极层;
所述执行器分支的截面为梯形。
2.根据权利要求1所述的MEMS扬声器,其特征在于,
扬声器外壳形状为长方体;
各个执行器分支互相平行,扬声器外壳的一组相对的侧壁连接有执行器的分支的一端,各执行器分支的另一端为自由端。
3.根据权利要求1所述的MEMS扬声器,其特征在于,
扬声器外壳形状为长方体;
各个执行器分支互相平行,两端分别连接于扬声器外壳的一组相对的侧壁。
4.根据权利要求1所述的MEMS扬声器,其特征在于,
扬声器外壳形状为长方体;
各个执行器分支互相平行,一端连接于扬声器外壳的一个侧壁,另一端与该侧壁的相对侧壁之间有间距。
5.根据权利要求4所述的MEMS扬声器,其特征在于,
扬声器外壳形状为长方体;
各个执行器分支互相平行;
还包括与执行器分支平行的负载盘,负载盘与执行器端部之间具有连接部;
负载盘端部连接有连接柱,该连接柱连接至所述扬声器的外壳的上底面和/或下底面。
6.根据权利要求1所述的MEMS扬声器,其特征在于,
所述扬声器内部还具有中间壁;
该中间壁的一侧或两侧连接有所述执行器的分支。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的MEMS扬声器,其特征在于,执行器分支的连接部为如下之一:
所述连接部呈S形;
所述连接部形状与执行器分支相同,但比执行器分支更薄;
所述连接部具有2个分支,该两个分支与所述侧壁围成三棱柱。
8.根据权利要求2至6中任一项所述的MEMS扬声器,其特征在于,还包括与执行器分支平行的负载盘,负载盘与执行器的自由端之间具有连接部。
9.根据权利要求8所述的MEMS扬声器,其特征在于,
所述负载盘分为两部分,所述连接部呈S形并且连接于负载盘的靠近执行器分支的端部以及连接于执行器分支端部。
10.根据权利要求8所述的MEMS扬声器,其特征在于,
所述负载盘分为两部分,所述连接部位于负载盘端部附近与执行器端部之间;
所述负载盘端部连接有连接柱,该连接柱连接至所述扬声器的外壳的上底面和/或下底面。
11.据权利要求1所述的MEMS扬声器,其特征在于,所述扬声器的外壳内有多个隔板,使外壳内形成多个独立空间。
12.根据权利要求1所述的MEMS扬声器,其特征在于,所述执行器分支为弯曲的形状。
13.根据权利要求1所述的MEMS扬声器,其特征在于,
扬声器外壳形状为长方体;
各个执行器的分支互相平行,并且具有如下中的至少两种:
扬声器外壳的一组相对的侧壁连接有执行器的分支的一端,各执行器分支的另一端为自由端,一个侧壁上连接的执行器与另一个侧壁上连接的执行器长度相同,
扬声器外壳的一组相对的侧壁连接有执行器的分支的一端,各执行器分支的另一端为自由端,一个侧壁上连接的执行器与另一个侧壁上连接的执行器长度不同,
各个执行器分支的两端分别连接于扬声器外壳的一组相对的侧壁,
各个执行器分支一端连接于扬声器外壳的一个侧壁,另一端与该侧壁的相对侧壁之间有间距。
14.根据权利要求1的述的MEMS扬声器,其特征在于,所述扬声器壳体的上底面和/或下底面具有条形孔隙。
15.根据权利要求4所述的MEMS扬声器,其特征在于,所述扬声器壳体的上底面和下底面具有条形孔隙并且上底面的孔隙和下底面的孔隙在水平方向上错开。
16.根据权利要求1或14所述MEMS扬声器,其特征在于,所述扬声器壳体内包含一个或多个隔板,从而将该壳体内划分为多个独立空间。
17.根据权利要求1所述的MEMS扬声器,其特征在于,所述梯形的底角在70°至90°之间。
18.根据权利要求1所述的MEMS扬声器,其特征在于,多个所述分支在所述扬声器的高度方向布置为两层,两层之间有牺牲层。
19.根据权利要求1所述的MEMS扬声器,其特征在于,多个所述分支在所述扬声器的高度方向布置为两层以上,相邻层之间为空隙。
20.一种MEMS扬声器的制造方法,用于制造权利要求18所述的MEMS扬声器,其特征在于,该方法包括:
准备具有顶硅、底硅和二者之间的牺牲层的3层材料;
在顶硅上刻蚀出顶部执行器分支的支撑层和扬声器侧壁;
在顶部执行器分支的支撑层上,制作底电极层、压电层、以及顶电极层;
将硅片键合到顶硅的顶部作为所述扬声器的一个底面;
将器件翻转,使底硅位于顶部;
在底硅上刻蚀出底部执行器分支的支撑层和扬声器侧壁;
在底部执行器分支的支撑层上,制作底电极层、压电层、以及顶电极层;
释放除上下相邻执行器分支之间位置以外的牺牲层;
将硅片键合到底硅的顶部作为所述扬声器的另一个底面。
21.一种MEMS扬声器的制造方法,用于制造权利要求1所述的MEMS扬声器,其特征在于,该方法包括:
准备具有顶硅、底硅和二者之间的牺牲层的3层材料;
在顶硅上刻蚀出顶部执行器分支的支撑层和扬声器侧壁;
在顶部执行器分支的支撑层上,制作底电极层;
在底电极层上制作压电层;
在顶硅顶部键合硅片,然后将器件翻转,使底硅位于顶部,以及去除该硅片;
在底电极层上继续制作压电层;
在压电层上制作顶电极;
在底硅顶部键合硅片。
22.一种MEMS扬声器的制造方法,用于制造权利要求19所述的MEMS扬声器,其特征在于,该方法包括:
步骤1:准备具有顶硅、底硅和二者之间的牺牲层的3层材料;
步骤2:在顶硅上刻蚀出顶部执行器分支的支撑层和扬声器侧壁;
步骤3:在执行器分支的支撑层上,制作底电极层、压电层、以及顶电极层;
步骤4:去掉底部的硅层,然后作为第一层执行器分支键合到有硅基底的硅片上;
步骤5:将一层或多层的单层执行器分支叠加键合到所述第一层执行器上,所述单层执行器的制作方法为执行所述步骤1至步骤3并且去除底部的硅层和所述牺牲层;
步骤6:在顶部执行器分支上方键合硅片。
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