CN112261560B - 发声装置及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种发声装置及电子设备，其中发声装置包括：中心设有第一通孔的第一基体、设置于第一基体上方的振膜、以及位于第一基体下方的驱动装置；驱动装置包括：第一驱动器、以及第二驱动器，第一驱动器包括对应振膜中心区域设置的第一压电振动单元，第二驱动器包括设置在第一压电振动单元外周的第二压电振动单元，第二压电振动单元对应振膜中心区域的外周设置，第一压电振动单元、第二压电振动单元共用一第二基体，第一压电振动单元、第二压电振动单元之间通过第一间隙间隔；其中，第一压电振动单元与第二压电振动单元之间通过多个弹性连接结构进行连接，振膜与第一驱动器、第二驱动器之间分别通过第一连接件第二连接件进行连接。

Description

发声装置及电子设备
【技术领域】
本发明涉及电声转换领域，尤其涉及一种发声装置及电子设备。
【背景技术】
使用MEMS(微型机电系统)技术的微扬声器可以是静电型、电磁型或压电型，特别地，压电型微扬声器可以在比静电型更低的电压下工作。此外，压电型微扬声器可以具有简单的结构，并且与电磁型微扬声器相比能够做得更薄。
为使压电型微扬声器覆盖更大频域，目前出现了双驱动的MEMS扬声器的方案，该扬声器包括振膜、驱动器、与振膜连接的压电单元和连接驱动器与振膜的连杆，连杆的一端与振膜的中心相连接，连杆的另一端与驱动器相连接，驱动器对振膜提供活塞运动，压电单元对振膜提供面外振动，驱动器和压电单元的双驱动提高了振膜的振幅范围。
然而，这种结构是两个驱动器的压电单元分别位于两个不同平面的晶圆上，后续再键合在一起工作，成本及工艺难度较大。其次，两个驱动器之间电信号互联线设计难度增加，比如需要将两个驱动器的信号互联，则需要在一片晶圆上制备TSV(Through SiliconVia，硅通孔)，如果不需要互联，最终做出来的焊盘将分布在不同的面上，后续与外围电路及测试均较麻烦。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种发声装置及电子设备，用于解决现有技术中发声装置工艺难度高、成本高的问题。
本发明的技术方案如下：
一种发声装置，包括：中心设有第一通孔的第一基体、设置于所述第一基体上方的振膜、以及位于所述第一基体下方的驱动装置；
所述驱动装置包括：第一驱动器、以及第二驱动器，所述第一驱动器包括对应所述振膜中心区域设置的第一压电振动单元，所述第二驱动器包括设置在所述第一压电振动单元外周的第二压电振动单元，所述第二压电振动单元对应所述振膜中心区域的外周设置，所述第一压电振动单元、第二压电振动单元共用一第二基体，所述第一压电振动单元、第二压电振动单元之间通过第一间隙间隔；
其中，所述第一压电振动单元与第二压电振动单元之间通过多个弹性连接结构进行连接，所述振膜与所述第一驱动器、第二驱动器之间分别通过第一连接件第二连接件进行连接。
本发明的有益效果在于：
第一、由于两个驱动器的压电振动单元均处于同一个平面上，这样使得两个驱动器都设置在一个晶圆上，而另外一片晶圆作为振膜使用，其成本和工艺难度均下降。
第二、由于两个驱动器的电信号焊盘均在一个表面上，无需在一片晶圆上制作TSV，对于后续与外围电路布置及测试均比较容易。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一的发声装置的结构分解示意图。
图2为本发明实施例一的发声装置的俯视示意图。
图3为图2中的AA剖面示意图。
图4为图本发明实施例一的发声装置的另一视角剖面示意图。
图5为本发明实施例一的发声装置的另一视角结构分解示意图。
图6为本发明实施例一的发声装置的振膜加强筋结构示意图。
图7为本发明实施例二的发声装置的结构分解示意图。
图8为本发明实施例二的发声装置的结构分解剖面示意图。
【具体实施方式】
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以通过许多其他不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例一
参考附图1-4所示，本发明公开了一种发声装置，其包括：中心设有第一通孔的第一基体110、设置于第一基体110上方的振膜111、以及位于第一基体111下方的驱动装置；该驱动装置包括：第一驱动器、以及第二驱动器，第一驱动器包括对应振膜111中心区域设置的第一压电振动单元121，第二驱动器包括设置在第一压电振动单元121外周的第二压电振动单元122，第二压电振动单元122对应振膜111中心区域的外周设置，第一压电振动单元121、第二压电振动单元122共用一第二基体120，构成第一驱动器和第二驱动器，第一压电振动单元121、第二压电振动单元122之间通过第一间隙126进行间隔；其中，第一压电振动单元121与第二压电振动单元122之间通过多个弹性连接结构123进行连接，振膜111与第一驱动器、第二驱动器之间分别通过第一连接件、第二连接件进行连接。在本实施例中，两个驱动器的压电振动单元均处于同一个平面上，这样使得两个驱动器都设置在一个晶圆上，而另外一片晶圆作为振膜111使用，其成本和工艺难度均下降。此外，本实施例两个驱动器的电信号焊盘均在一个表面上，无需在一片晶圆上制作TSV，对于后续与外围电路布置及测试均比较容易。
优选的，第一压电振动单元121与第二压电振动单元122为一体结构，具体的，第一压电振动单元121包括第一压电单元121a及与之层叠设置的第一驱动板121b，第二压电振动单元122包括第二压电单元122a及与之层叠设置的第二驱动板122b，其中，第一驱动板121b、第二驱动板122b可为一体结构，通过制作工艺留出弹性连接结构123实现连接。一体式结构易于在同一晶圆上进行加工制作，降低工艺难度。
本实施例中，如图1及图3所示，弹性连接结构123为水平连接结构，作为进一步的改进，弹性连接结构可为U形或S形结构，这样使得第二压电振动单元122能够达到更大的振幅。
优选的，如图5所示，第二压电振动单元122包括多个均布于第一压电振动单元121外周的分体单元122f，将第二压电振动单元122分割成多个分体单元122f，相对于整体式的结构而言，分体单元122f之间能分别独立的振动，进而能产生更大的振动幅度而不受其它分体单元122f的影响。当然，第一压电振动单元121也可以分割成多个分体单元，只要能共同驱动振膜的中心区域即可。
优选的，本实施例中，第一通孔112为方形结构，第一压电振动单元也为方形结构，第二压电振动单元对应第一压电振动单元的四周具有四个分体单元，四个分体单元分别在对应第一压电振动单元的角部区域通过弹性连接结构进行连接。
在本实施例中，第一连接件为设于振膜111中心部位的第一连杆，第一连杆114的第一端连接振膜111，第一连杆114的第二端连接第一压电振动单元121的自由端；第二连接件为环绕第一连杆114外周以环状设置的的第二连杆115，第二连杆115的第一端连接振膜111，第二连杆的第二端连接在第一压电振动单元121的边缘作为第一压电振动单元121的固定端，第二压电振动单元122的自由端通过弹性连接结构123连接到第二连杆115，第二压电振动单元122的固定端连接在第二基体120上，值得注意的是，本实施例所述的振膜的中心区域，即是第二连杆115环绕的区域，第二连杆115在第一通孔112内围成了第二通孔113，而第一连杆114位于第二通孔113的中心部位。本实施例中，第二驱动器的第二压电振动单元122做面外振动，推动整个第一驱动器的第一压电振动单元121、第二连杆115、第一连杆114、振膜111、及导向结构一起振动(振膜111通过导向结构设置于第一基体上)；第一压电振动单元121整体运动的同时，也可以推动第一连杆114和振膜11的一部分(第二连杆115包围的区域)一起做面外进一步的振动；这样，整体运动和局部运动就可以分别设计工作在不同的频域范围，达到全频域的优异响应特性。
进一步的，如图1、图3所示，第一压电振动单元121上的第一压电单元121a留出与第一连杆114的键合区域125，这样避免第一连杆114对第一压电单元121a产生影响，同时，键合区域125具备一定的固定限位作用。
进一步的，如图5所示，第一连杆114为方形柱状结构，第二连杆115在第一连杆114外周以方形环状设置。这种中心轴对称的设置方式，有利于整体结构运动的稳定性，以及可控性。
进一步的，如图1及图5所示，分体单元122f之间设置有第二间隙124。第二间隙124的设置避免了分体单元122f之间的运动摩擦，使得各个分体单元122f之间的运动互不干扰。
进一步的，如图1、3、5所示，振膜111内侧面对应第二压电振动单元122的区域设置有加强结构。具体的，加强结构为设置于振膜111内侧面的多条加强筋117。当然，作为可替代的实施方式，加强结构还可为加厚层或其它结构形式，而加强筋的结构形式，不会造成整体质量增加过多，对于整体质量影响较小。
进一步的，多条加强筋117相对于振膜111的中心轴线对称设置，进而使得振膜111的振动保持稳定和可控。
实施例二
如图7所示，与实施例一不同的是，第一压电振动单元121为圆形结构，第二压电振动单元122对应第一压电振动单元的外周具有多个均布的分体单元122f，多个分体单元122f分别通过弹性连接结构连接到第一压电振动单元121，多个分体单元122f整体也呈圆形布置。分体单元122f的数量可不依照方形结构分成四个分体单元，而是可以分成更多或更少的分体单元。当然，方形结构的，也不一定必须要分割成四个分体单元，也可以分割成两个或八个。
对应的，承载第一压电振动单元121、第二压电振动单元122的第二基体120上的第三通孔128也为圆形结构。
进一步的，与实施例一不同的是，第一连杆114为圆形柱状结构，第二连杆115在第一连杆114外周以圆形环状设置。对应的，第一压电振动单元121上也设置有圆形的键合区域与第一连杆114进行键合。
进一步的，与实施例一不同的是，加强结构为设置于振膜111内侧面的加厚层118。
进一步的，与实施例一不同的是，分体单元之间的第二间隙伸入到第一间隙126所围的范围内。这样，使得第一研压电动单元121与第二压电振动单元122的连接点更窄，可进一步提高第二压电振动单元的振动强度。
本发明还提供了一种电子设备，根据本实施例的电子设备(图中未示出)包括发声装置，具体地，发声装置为包含上述全部或部分技术结构的发声装置。本实施例的电子设备具备振动稳定、发声正常的优点。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (18)

1.一种发声装置，其特征在于，包括：中心设有第一通孔的第一基体、设置于所述第一基体上方的振膜、以及位于所述第一基体下方的驱动装置；
所述驱动装置包括：第一驱动器、以及第二驱动器，所述第一驱动器包括对应所述振膜中心区域设置的第一压电振动单元，所述第二驱动器包括设置在所述第一压电振动单元外周的第二压电振动单元，所述第二压电振动单元对应所述振膜中心区域的外周设置，所述第一压电振动单元、第二压电振动单元共用一第二基体，所述第一压电振动单元、第二压电振动单元之间通过第一间隙间隔；
其中，所述第一压电振动单元与第二压电振动单元之间通过多个弹性连接结构进行连接，所述振膜与所述第一驱动器、第二驱动器之间分别通过第一连接件第二连接件进行连接；
所述第一压电振动单元与所述第二压电振动单元处于同一个平面上，所述第一驱动器、第二驱动器都设置在同一晶圆上；所述第一压电振动单元包括第一压电单元及与之层叠设置的第一驱动板，所述第二压电振动单元包括第二压电单元及与之层叠设置的第二驱动板，其中，所述第一驱动板、第二驱动板为一体结构，通过制作工艺留出所述弹性连接结构实现连接。
2.根据权利要求1所述的发声装置，其特征在于，所述第一压电振动单元与所述第二压电振动单元为一体结构。
3.根据权利要求1所述的发声装置，其特征在于，所述第二压电振动单元包括多个均布于所述第一压电振动单元外周的分体单元。
4.根据权利要求3所述的发声装置，其特征在于，所述第一通孔为方形结构，所述第一压电振动单元也为方形结构，所述第二压电振动单元对应所述第一压电振动单元的四周具有四个分体单元，所述四个分体单元分别在对应所述第一压电振动单元的角部区域通过所述弹性连接结构进行连接。
5.根据权利要求4所述的发声装置，其特征在于，所述第一连接件为设于所述振膜中心部位的第一连杆，所述第一连杆的第一端连接所述振膜，所述第一连杆的第二端连接所述第一压电振动单元的自由端；
所述第二连接件为环绕所述第一连杆外周以环状设置的第二连杆，所述第二连杆的第一端连接所述振膜，所述第二连杆的第二端连接在所述第一压电振动单元的边缘作为所述第一压电振动单元的固定端，所述第二压电振动单元的自由端通过所述弹性连接结构连接到所述第二连杆，所述第二压电振动单元的固定端连接在所述第二基体上。
6.根据权利要求5所述的发声装置，其特征在于，所述第一连杆为方形柱状结构，所述第二连杆在所述第一连杆外周以方形环状设置。
7.根据权利要求4所述的发声装置，其特征在于，所述分体单元之间设置有第二间隙。
8.根据权利要求4所述的发声装置，其特征在于，所述振膜内侧面对应所述第二压电振动单元的区域设置有加强结构。
9.根据权利要求8所述的发声装置，其特征在于，所述加强结构为设置于所述振膜内侧面的多条加强筋。
10.根据权利要求9所述的发声装置，其特征在于，所述多条加强筋相对于所述振膜的中心轴线对称设置。
11.根据权利要求3所述的发声装置，其特征在于，所述第一压电振动单元为圆形结构，所述第二压电振动单元对应所述第一压电振动单元的外周具有多个均布的分体单元，所述多个均布的分体单元分别通过所述弹性连接结构连接到所述第一压电振动单元，所述多个分体单元整体呈圆形布置。
12.根据权利要求11所述的发声装置，其特征在于，所述第一连接件为设于所述振膜中心部位的第一连杆，所述第一连杆的第一端连接所述振膜，所述第一连杆的第二端连接所述第一压电振动单元的自由端；
所述第二连接件为环绕所述第一连杆外周以环状设置的第二连杆，所述第二连杆的第一端连接所述振膜，所述第二连杆的第二端连接在所述第一压电振动单元的边缘作为所述第一压电振动单元的固定端，所述第二压电振动单元的自由端通过所述弹性连接结构连接到所述第二连杆，所述第二压电振动单元的固定端连接在所述第二基体上。
13.根据权利要求11所述的发声装置，其特征在于，所述第一连杆为圆形柱状结构，所述第二连杆在所述第一连杆外周以圆形环状设置。
14.根据权利要求11所述的发声装置，其特征在于，所述振膜内侧面对应所述第二压电振动单元的区域设置有加强结构。
15.根据权利要求14所述的发声装置，其特征在于，所述加强结构为设置于所述振膜内侧面的加厚层。
16.根据权利要求11所述的发声装置，其特征在于，所述分体单元之间设置有第二间隙，所述第二间隙伸入到所述第一间隙的范围内。
17.根据权利要求1所述的发声装置，其特征在于，所述弹性连接结构为S形结构或U形结构。
18.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1-17任意一项所述的发声装置。
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