CN113891223A - 封装结构和制造发声晶片、封装结构和发声仪器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种封装结构和制造发声晶片、封装结构和发声仪器的方法；其中封装结构包括壳以及发声晶片。所述发声晶片设置在所述壳中。所述发声晶片包括振膜以及致动元件。所述振膜包括联结板和连接到所述联结板的弹簧结构。所述致动元件用以提供一驱动信号以致动所述振膜。所述弹簧结构位于所述联结板与所述致动元件之间。所述致动元件借由所述弹簧结构致动所述联结板。

Description

封装结构和制造发声晶片、封装结构和发声仪器的方法
技术领域
本发明涉及封装结构、制造发声晶片的方法、形成封装结构的方法和形成发声仪器的方法，特别是涉及具有能提高音质的发声晶片的封装结构以及制造发声晶片、形成封装结构和形成发声仪器的相关方法。
背景技术
包括平衡电枢(balance-armature,BA)扬声器驱动器在内的基于磁体动圈(Magnet and Moving coil,MMC)的发声装置已开发了数十年，且许多现代设备仍然借此来产生声音。
由于装置的多种共振频率落在可听频带内，因此磁体动圈不适合作为真正的宽频声源。例如，与振膜及其支撑物相关的共振、与动圈的电感(inductance,L)和振膜支撑物的机械电容(capacitance,C)相关的共振、由后壳内的空气弹簧和振膜的质量所引起的机械共振、振膜表面的振铃、或者在平衡电枢扬声器的情况下，前腔、后腔和通口管(port tube)等的三重共振会落在可听频带内。在磁体动圈的设计中，一些这样的共振被视为期望的特征，并且进行了巧妙的布置以利用这种共振来增加振膜的位移量并因此产生更高的声压位准(sound pressure level,SPL)。
近年来，微机电系统(Micro Electro Mechanical System,MEMS)的微型扬声器成为另一种发声装置，其利用薄膜压电(piezoelectric)材料作为致动件以及利用薄单晶硅层作为振膜，并利用半导体工艺。尽管采用了此些材料和工艺，但传统的磁体动圈的设计思想和实践方式几乎盲目地应用于微机电系统的微型扬声器，而没有考虑磁体动圈和微机电系统之间的差异。因此，微机电系统的发声装置产品存在缺陷。
因此，需要对现有技术进行改善。
发明内容
因此，本发明的主要目的是提供一种具有能够提高音质的发声晶片的封装结构。此外，本发明亦提供了制造发声晶片的相关方法、形成封装结构的相关方法和形成发声仪器的相关方法。
本发明的一实施例提供了一种封装结构，其包括一壳和一发声晶片。发声晶片设置在壳中。发声晶片包括振膜和致动元件。振膜包括联结板和连接到联结板的弹簧结构。致动元件用以接收一驱动信号以致动振膜。弹簧结构位于联结板与致动元件之间。致动元件借由弹簧结构致动联结板。
本发明的另一实施例提供了一种制造发声晶片的方法，其包括提供一晶圆，其中晶圆包括一第一层和一第二层、形成并图案化在晶圆的一第一侧上的一致动材料、图案化晶圆的第一层，以形成一沟道线、以及移除晶圆的第二层的一第一部。第二层的一第二部形成至少一锚定结构，且图案化的第一层形成被至少一锚定结构固定的一振膜。一狭缝由于沟道线而形成在振膜中并贯穿振膜。振膜包括一联结板与一弹簧结构，弹簧结构连接联结板，且弹簧结构由于狭缝而形成。弹簧结构位于联结板与致动元件之间。致动元件借由弹簧结构致动联结板。
本发明的另一实施例提供了一种形成封装结构的方法，其包括提供一壳、借由上述的方法制造一发声晶片、以及设置发声晶片在壳中。
本发明的另一实施例提供了一种形成发声仪器的方法，其包括借由上述的方法形成一封装结构、以及将封装结构借由一表面贴装技术组合到发声仪器中。
本发明实施例将微机电系统发声装置的共振频率向上移动至音频信号的频带之上(例如，超过16kHz)，使得在音频信号的频带中极少或没有共振。因此，当发声装置产生声波时，可避免振膜偏移、总谐波失真和互调、非线性以及延长振铃，其中声波的频率在音频信号的频带内。在此情况下，发声装置可达到高的性能。
在阅读了下文绘示有各种附图的实施例的详细描述之后，对于本领域相关人员来说，应可清楚明了本发明的目的。
附图说明
图1所示为本发明一实施例的具有第一类型的发声晶片的发声装置的俯视示意图。
图2所示为本发明一实施例的具有第一类型的发声晶片的发声装置的剖面示意图。
图3所示为本发明一实施例的振膜的频率响应以及输入音频带的示意图。
图4所示为本发明第一实施例的发声装置的俯视示意图。
图5所示为沿着图4的剖面线A-A’的剖面示意图。
图6所示为本发明一实施例的具有不同狭缝的振膜的频率响应的示意图。
图7所示为本发明第二实施例的发声装置的俯视示意图。
图8所示为本发明第三实施例的发声装置的俯视示意图。
图9所示为本发明第四实施例的发声装置的俯视示意图。
图10所示为图9的中心部分的放大图。
图11所示为本发明第五实施例的发声装置的俯视示意图。
图12所示为图11的中心部分的放大图。
图13所示为本发明第六实施例的发声装置的俯视示意图。
图14所示为本发明第七实施例的发声装置的剖面示意图。
图15所示为本发明一实施例的声压位准的下降量与狭缝中的空隙之间的关系示意图。
图16所示为本发明一实施例的具有第二类型的发声晶片的发声装置的俯视示意图。
图17所示为本发明第八实施例的发声装置的俯视示意图。
图18到图24所示为本发明一实施例的发声晶片的制造方法在不同阶段的结构的示意图。
图25所示为本发明一实施例的发声晶片的剖面示意图。
图26所示为本发明一实施例的封装结构的衬底和集成电路晶片的俯视示意图。
图27所示为本发明一实施例的封装结构的俯视示意图。
图28所示为本发明一实施例的封装结构的底视示意图。
图29所示为沿着图27和图28的剖面线A-A’的剖面示意图。
图30所示为本发明一实施例的封装结构的剖面示意图。
图31所示为本发明一实施例的封装结构的剖面示意图。
图32所示为本发明一实施例的封装结构的剖面示意图。
图33所示为本发明一实施例的封装结构的剖面示意图。
图34所示为本发明一实施例的封装结构的剖面示意图。
图35所示为本发明一实施例的封装结构的剖面示意图。
图36所示为本发明一实施例的发声仪器的剖面示意图。
附图标记
20、22：曲线
100、100’、100_1、100_2、100_3、100_4、100_5、100_6、200、300、SPC：发声晶片
110：振膜
110Df：变形型态
110e：外边缘
112：驱动板
112a：第一驱动部
112b：第二驱动部
112c：第三驱动部
112d：第四驱动部
114：弹簧结构
114a：第一弹簧结构
114b：第二弹簧结构
114c：第三弹簧结构
114d：第四弹簧结构
116：联结板
120：致动元件
120a：第一部
120b：第二部
120c：第三部
120d：第四部
130：锚定结构
ABN：输入音频带
ACP1、ACP2、ACP3：黏合元件
AG：空隙
AM：致动材料
APT：发声仪器
ATC：主动元件
B2B：板到板连接器
BL：基部硅层
BS：衬底
BS_AS：仪器衬底
BS_ASc：导电垫
BS_ASp：仪器衬底开口
BSa：衬底表面
CAL：导电黏着层
CB：音腔
CE1、CE1_1、CE1_2：第一连接端
CE2、CE2_1、CE2_2：第二连接端
CFL：保形层
CPD、CPD1、CPD2、CPD3：连接垫
CPS：补偿氧化物层
CSS：导电结构
CT1：第一导电层
CT2：第二导电层
CV：腔体
CV1：第一子腔体
CV2：第二子腔体
D1、D2、D3、D4：宽度
Dn：法线方向
e1：第一部分
e2：第二部分
e3：第三部分
EL1：第一电极
EL2：第二电极
fmax：最大频率
fR：第一共振频率
HS：壳
i1：第一段
i2：第二段
i3：第三段
IC：集成电路晶片
ICa：电路晶片表面
L：回归线
MS1、MS2：网孔状结构
NV：凹槽
OC：外壳
OCp：出口开口
OL：氧化层
OP1：第一开口
OP2：第二开口
PKG：封装结构
PL：保护层
PSC：无源元件
PR：脉冲
S1、S2：子部
SD：发声装置
SIL：隔离绝缘层
SL：狭缝
SLe：连边狭缝
SLi：内部狭缝
SW：侧壁
TL：顶部硅层
TRS：连接走线
TS：顶结构
W1：第一层
W1a：上表面
W2：第二层
W3：绝缘层
WF：晶圆
WL：沟道线
WR：导线
X1：交叉点
Δf：第一共振带宽
A-A’：剖面线
具体实施方式
为使本领域技术人员能更进一步了解本发明，以下特列举本发明的优选实施例、关键元件的典型材料或参数范围，并配合附图详细说明本发明的构成内容及所欲达成的功效。须注意的是，附图均为简化的示意图，且关键元件的材料与参数范围是基于现今技术来说明，因此，仅显示与本发明有关的元件与组合关系，以对本发明的基本架构、实施方法或操作方法提供更清楚的描述，而实际的元件与布局可能更为复杂，且所使用的参数范围或材料可随着未来技术的发展而变化。另外，为了方便说明，本发明的各附图中所示的元件可非以实际数目、形状、尺寸做等比例绘制，其详细情况可依照设计的需求进行调整。
在下文说明书与权利要求书中，“包括”、“含有”、“具有”等词为开放式词语，因此其应被解释为“含有但不限定为…”之意。因此，当本发明的描述中使用术语“包括”、“含有”及/或“具有”时，其指定了相应的特征、区域、步骤、操作及/或构件的存在，但不排除一个或多个相应的特征、区域、步骤、操作及/或构件的存在。
在下文说明书与权利要求书中，当“A1构件由B1所形成”，则表示A1构件的形成存在有B1或使用B1，且A1构件的形成不排除一个或多个其他的特征、区域、步骤、操作及/或构件的存在或使用。
说明书与权利要求书中所使用的序数例如“第一”、“第二”等的用词用以修饰元件，其本身并不意含及代表该(或该些)元件有任何之前的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的元件得以和另一具有相同命名的元件能作出清楚区分。权利要求书与说明书中可不使用相同用词，据此，说明书中的第一构件在权利要求中可能为第二构件。
须知悉的是，以下所举实施例可以在不脱离本发明的精神下，可将数个不同实施例中的特征进行替换、重组、混合以完成其他实施例。各实施例间特征只要不违背发明精神或相冲突，均可任意混合搭配使用。
磁体动圈(Magnet and Moving Coil,MMC)发声装置和微机电系统(MicroElectro Mechanical System,MEMS)发声装置(例如压电致动的微机电系统发声装置)之间有两个主要区别：(1)声音产生过程中产生的振膜运动特性完全不同，其中磁体动圈发声装置是基于力的发声装置，而压电致动的微机电系统发声装置是基于位置的发声装置；(2)微机电系统发声装置共振的品质因数(即Q因数(Q factor))通常为100±40，具有尖峰和窄的峰值的频率响应；而磁体动圈共振的Q因数通常在
Figure BDA0003143172840000081
的范围内，比微机电系统发声装置的Q小得多，因此具有非常平滑和宽广的峰值。
磁体动圈发声装置利用共振产生期望的频率响应的可行度，很大程度上取决于这种共振的低Q因数值，低Q因数值允许将多个相对较宽频的平滑峰混合在一起并形成相对共振频率平坦的频率响应。
然而，共振混合对于微机电系统发声装置不可行，因为共振Q因数值太高，并且共振频率周围的过度振铃(ringing)将导致：(a)严重的振膜偏移并引起相当大的非线性，以及(b)激发源终止后出现延长振铃(高Q因数值来自低耗散因数，因此一旦振铃开始，就像撞击硬币的边缘一样，在撞击后振铃将持续一段延长时间)。由于过度的振膜偏移引起的非线性，因此项目a导致总谐波失真(Total Harmonic Distortion,THD)和互调(Inter-modulation,IM)升高，而项目b会导致音质“变色”(colored)和“混浊”(muddied)。
本发明的基本思想是将微机电系统发声装置的共振频率向上移动至音频信号的频带之上(例如，超过16kHz)，使得在音频信号的频带中极少或没有共振。因此，当发声装置产生声波时，可避免振膜偏移、总谐波失真和互调、非线性以及延长振铃，其中声波的频率在音频信号的频带内。在此情况下，发声装置可达到高的性能。
请参考图1至图3，图1所示为本发明一实施例的具有第一类型的发声晶片的发声装置的俯视示意图，图2所示为本发明一实施例的具有第一类型的发声晶片的发声装置的剖面示意图，图3所示为本发明一实施例的振膜的频率响应以及输入音频带的示意图。如图1与图2所示，发声装置SD包括衬底BS以及设置在衬底BS上的至少一发声晶片100。衬底BS可为硬质或可挠，其中衬底BS可包括硅(silicon)、锗(germanium)、玻璃、塑胶、石英、蓝宝石、金属、聚合物(例如，聚酰亚胺(polyimide,PI)、聚对苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephthalate,PET))、任何适合的材料或其组合。在一范例中，衬底BS可为包括积层板(laminate)(例如敷铜层板(copper clad laminate,CCL))、平面网格阵列板(land gridarray board,LGA board)或任何其他适合的包含导电材料的板的电路板，使得衬底BS可包括一个或多个导电元件，例如连接走线、主动元件、无源元件及/或连接垫。在另一范例中，衬底BS可为集成电路晶片，但不以此为限。
在图1中，发声装置SD可包括一个发声晶片100，但不以此为限。发声晶片100为微机电系统晶片，用以产生声波。详细而言，发声晶片100可包括至少一振膜110、至少一致动元件120与锚定结构130，其中振膜110通过致动元件120致动以产生声波，锚定结构130连接于振膜110的多个外边缘110e，振膜110的外边缘110e则定义出振膜110的边界。在图1中，发声晶片100可包括一个振膜110与一个致动元件120，但不以此为限。对应地，在图2中，由于发声晶片100设置在衬底BS上，因此发声装置SD还可包括音腔CB，存在于振膜110与衬底BS之间。具体地，由于致动元件120需要致动振膜110，因此致动元件120可设置在振膜110上或邻近振膜110。举例而言，在图1与图2中，致动元件120设置在振膜110上(例如，致动元件120可接触于振膜110)，但不以此为限。致动元件120具有高线性度的机电转换功能。在一些实施例中，致动元件120可包括压电式致动件、静电式致动件、纳米静电致动式(nanoscopic-electrostatic-drive,NED)致动件、电磁式致动件或任何其他适合的致动元件，但不以此为限。举例来说，在一实施例中，致动元件120可包括压电式致动件，压电式致动件可包含例如两电极与设置在两电极之间的压电材料层，其中压电材料层可依据电极所接收到的驱动电压来致动振膜110，但不以此为限。再举例而言，在另一实施例中，致动元件120可包括电磁式致动件(如平面式线圈(planar coil))，其中电磁式致动件可依据所接收到的驱动电流与磁场来致动振膜110(即，振膜110可由电磁力所致动)。再举例而言，在另一实施例中，致动元件120可包括静电式致动件(如导电板)或纳米静电致动式致动件，其中静电式致动件或纳米静电致动式致动件可依据所接收到的驱动电压与电场来致动振膜110(即，振膜110可由静电力所致动)。致动元件120可根据致动元件120的类型及/或其他需求而设置在振膜110上或设置在振膜110中。
须说明的是，在发声装置SD的操作过程中，锚定结构130可为相对于振膜110的固定端(或固定边缘)。换句话说，当致动元件120致动振膜110时，锚定结构130不需被致动元件120所致动，且锚定结构130在发声装置SD的操作过程中为固定不动。须说明的是，本发明所述的“发声装置SD的操作”代表发声装置SD在产生声波。
关于通过致动元件120所引起的致动，致动元件120用以接收驱动信号(驱动电压及/或驱动电流)以致动振膜110，其中驱动信号对应输入音频信号，而由发声晶片100所产生的声波对应输入音频信号。举例来说，声波、输入音频信号与驱动信号具有相同频率，但不以此为限。并且，在一个频率中，驱动信号随着输入音频信号提升而增大，使得声波的声压位准(sound pressure level,SPL)提升。此外，在本发明中，输入音频信号与驱动信号具有输入音频带ABN，输入音频带ABN具有一上限，而此上限位于最大频率fmax。也就是说，输入音频信号的频率不高于最大频率fmax，或者，在输入音频信号(及/或驱动信号)中，高于最大频率fmax的部分能量小于一特定阈值。在本发明中，取决于各种应用，最大频率fmax可为人类最大可听频率(例如22kHz)或更低。举例而言，语音相关应用的最大频率fmax可为5kHz，其明显低于人类最大可听频率(如，22kHz)，但不以此为限。
在图3中，代表振膜110的频率响应的曲线20以及代表输入音频信号的输入音频带ABN的曲线22都示意性地绘示于图3。如图3所示，本发明的振膜110被设计为具有高于最大频率fmax的第一共振频率fR，使得振膜110的共振几乎不会发生在输入音频带ABN中。在一些实施例中，第一共振频率fR高于人类最大可听频率，但不以此为限。须说明的是，第一共振频率fR为振膜110的最低共振频率，且振膜110的第一共振频率fR是在发声晶片100完全形成后才进行量测。换句话说，根据发声晶片100的设计，若至少一结构(例如，致动元件120及/或其他适合的结构)设置在振膜110上，振膜110的第一共振频率fR是通过测量振膜110和设置在振膜110上的结构的组合来获得；若没有其他结构设置在振膜110上，振膜110的第一共振频率fR是仅通过测量振膜110来获得。
在一些实施例中，为了避免振膜110的共振落在或发生在输入音频带ABN中，振膜110的第一共振频率fR应明显高于输入音频带ABN的最大频率fmax。举例来说，如图3所示，振膜110的第一共振频率fR应至少高于最大频率fmax加上第一共振频率fR所对应的第一共振带宽Δf的一半(即，第一共振频率fR>最大频率fmax+第一共振带宽Δf的一半(Δf/2))，其中第一共振带宽Δf代表第一共振频率fR所对应的脉冲PR的半峰全幅值(full width at halfmaximum,FWHM)，第一共振带宽Δf的一半(即，Δf/2)代表第一共振频率fR所对应的脉冲PR的半峰半幅值(half width at half maximum,HWHM)。较佳地，可选择振膜110的第一共振频率fR以在输入音频带ABN中产生3～10dB的上升，以减轻在输入音频带ABN内的共振或甚至保证在输入音频带ABN内没有共振。在一些实施例中，振膜110的第一共振频率fR可高于最大频率fmax加上第一共振带宽Δf的数倍，但不以此为限。
在一些实施例中，振膜110的第一共振频率fR可相较输入音频带ABN的最大频率fmax(即，输入音频带ABN的上限)高至少10％。举例而言，对于接收例如CD音乐或MP3等的脉冲码调制(Pulse-Code Modulation,PCM)编码源的发声装置SD，或对于接收例如蓝牙(Bluetooth)等的无线通道源的发声装置SD，资料取样速率通常为44.1kHz，并且，根据奈奎斯特定律(Nyquist law)，输入音频信号的上限频率(即，最大频率fmax)应约为22kHz。因此，第一共振频率fR将较佳地选在23kHz至27.5kHz之间的范围内(≈25kHz±10％·22kHz)，这将保证发声装置SD的驱动信号在第一共振频率fR附近时不包含频率分量。据此，可以避免振膜偏移和延长振铃，并可以进一步地提高音质。
需注意的是，Q因数可定义为Q＝(fR/Δf)。振膜110的Q因数可在100±40的范围内，或至少50。在此情况下，当Q因数足够大时，与第一共振频率fR相比，第一共振带宽Δf＝(fR/Q)将相对小。
需注意的是，第一共振频率fR、第一共振带宽Δf与Q因数是在制造过程时或之前决定的参数。一旦设计与制造了发声装置SD，这些参数就固定了。
为了达到上述特性，可提供任何适合类型的发声晶片100。在下文中，示例性地提供与说明绘示在图1与图2中的第一类型的发声晶片100，但本发明并不以此为限。
一般而言，振膜110的共振频率可通过许多方式来调整。举例而言，振膜110的材料、振膜110的几何形状、设置在振膜110上的元件的材料、设置在振膜110上的元件的配置以及设置在振膜110上的元件的几何形状可影响振膜110的共振频率，但不以此为限。
原则上，当振膜110的杨氏模数(Young's modulus)越大，振膜110的第一共振频率fR可越高。举例来说，为了使振膜110获得足够高的第一共振频率fR，本实施例的振膜110可具有高杨氏模数的材料，例如杨氏模数大于100GPa的单晶硅(single crystal silicon)，但不以此为限。因此，振膜可具有大于例如100GPa的杨氏模数，但不以此为限。振膜110的杨氏模数可根据实际需求而调整。须说明的是，振膜110的杨氏模数是在发声晶片100完全形成后才进行量测。换句话说，根据发声晶片100的设计，若至少一结构(例如，致动元件120及/或其他适合的结构)设置在振膜110上，振膜110的杨氏模数是通过测量振膜110和设置在振膜110上的结构的组合来获得；若没有其他结构设置在振膜110上，振膜110的杨氏模数是仅通过测量振膜110来获得。
关于发声晶片100的材料，发声晶片100可包括具有高杨氏模数的材料，以形成具有高的第一共振频率fR的振膜110，其中此处的高杨氏模数举例可大于100GPa，但不以此为限。在本实施例中，发声晶片100可包括硅(例如，单晶硅或多晶硅(poly-crystallinesilicon))、碳化硅(silicon carbide)、锗(germanium)、氮化镓(gallium nitride)、砷化镓(gallium arsenide)、不锈钢(stainless steel)、其他适合的高硬度材料或其组合。举例来说，发声晶片100可由硅晶圆、硅覆绝缘体(silicon on insulator,SOI)晶圆、多晶硅覆绝缘体(polysilicon on insulator,POI)晶圆、外延硅覆绝缘体(epitaxial siliconon insulator)晶圆或锗覆绝缘体(germanium on insulator,GOI)晶圆来形成，但不以此为限。在图2中，本实施例的发声晶片100举例由SOI晶圆所形成。在一些实施例中，振膜110所包含的各材料具有高于100GPa的杨氏模数，使得振膜110的第一共振频率fR可更高，但不以此为限。此外，若振膜110所包含的各材料具有高杨氏模数，可减少振膜110的老化现象，且振膜110可具有高的温度耐受性。
在图1与图2中，因为致动元件120设置在振膜110上，故致动元件120可影响振膜110的共振频率。在本实施例中，由于致动元件120可能会因为例如致动元件120的材料的杨氏模数或致动元件120的重量而降低振膜110的共振频率，因此致动元件120可被设计为图案化膜层，以降低致动元件120的重量以及对于振膜110的共振频率的影响。换句话说，致动元件120可覆盖振膜110的一部分。在图案化的致动元件120的条件下，不仅可减少由致动元件120所引起的振膜110的第一共振频率fR的下降，还可降低致动元件120的重量。在相同信号的条件下，振膜110的位移量会因为致动元件120的重量越轻而越大，进而提高声波的SPL。并且，由于致动元件120的重量或面积下降，因此在发声装置SD的操作过程中由致动元件120所消耗的能量可被减少。
如图1与图2所示，在第一类型的发声晶片100中，发声晶片100的振膜110包括联结板116与至少一弹簧结构114，而弹簧结构114连接联结板116，其中弹簧结构114在俯视上位于联结板116与致动元件120之间。振膜110可选择性地包括驱动板112，弹簧结构114可连接在驱动板112与联结板116之间，且驱动板112可连接在锚定结构130与弹簧结构114之间。联结板116的形状、面积与尺寸以及驱动板112的形状、面积与尺寸可依据需求而设计。根据上述内容，由于致动元件120为图案化膜层，因此致动元件120部分覆盖振膜110。具体地，如图1与图2所示，致动元件120在振膜110的法线方向Dn上未重叠于联结板116(举例来说，振膜110的法线方向Dn可平行于衬底BS的法线方向)，致动元件120的至少一部分可设置在驱动板112的至少一部分上(即，致动元件120的至少一部分可重叠于驱动板112的至少一部分)。举例来说，在一些实施例中，致动元件120可完全地设置在驱动板112的至少一部分上，但不以此为限；在一些实施例中，致动元件120的一部分可设置在驱动板112的至少一部分上，致动元件120的另一部分可设置在锚定结构130的至少一部分上，但不以此为限。在此情况下，致动元件120可致动驱动板112以致动整个振膜110。虽然致动元件120并未重叠联结板116，但致动元件120可通过设置有致动元件120的驱动板112以及连接在驱动板112与联结板116之间的弹簧结构114来致动联结板116(即，联结板116是由致动元件120通过弹簧结构114致动以移动)。可选地，致动元件120可在振膜110的法线方向Dn上不重叠于弹簧结构114，但不以此为限。
致动元件120可区分为多个部，振膜110可通过致动元件120的这些部而从多个方向来致动。举例而言，如图1所示，致动元件120可包括第一部120a、第二部120b、第三部120c与第四部120d，第一部120a与第二部120b可设置在联结板116的相对侧，第三部120c与第四部120d可设置在联结板116的相对侧。在图1中，在第一类型的发声晶片100中，致动元件120可大体上环绕联结板116，使得第三部120c可在第一部120a与第二部120b之间，第四部120d可在第一部120a与第二部120b之间并相对于第三部120c，但不以此为限。在一些实施例中，致动元件120可不环绕联结板116(例如，后续实施例中所描述的第二类型的发声晶片100)。此外，在图1中，致动元件120的第一部120a、第二部120b、第三部120c与第四部120d可借由例如连边狭缝SLe(连边狭缝SLe将于后续实施例中详述)来彼此分隔，但不以此为限。在一些实施例中，致动元件120还可包括外侧部(未绘示)，设置在锚定结构130上，而致动元件120的第一部120a、第二部120b、第三部120c与第四部120d可连接于外侧部，但不以此为限。
另外，如图1与图2所示，由于致动元件120设置在驱动板112上，并大体上环绕联结板116，因此，驱动板112可大体上环绕联结板116。举例而言，驱动板112可包括设置有致动元件120的第一部120a的第一驱动部112a、设置有致动元件120的第二部120b的第二驱动部112b、设置有致动元件120的第三部120c的第三驱动部112c、以及设置有致动元件120的第四部120d的第四驱动部112d。第一驱动部112a与第二驱动部112b可设置在联结板116的相对侧，第三驱动部112c与第四驱动部112d可设置在联结板116的相对侧。类似地，在图1中，驱动板112的第一驱动部112a、第二驱动部112b、第三驱动部112c与第四驱动部112d可借由例如连边狭缝SLe(连边狭缝SLe将于后续实施例中详述)来彼此分隔，但不以此为限。在一些实施例中，联结板116可位于振膜110的中心，但不以此为限。
相应地，由于致动元件120被区分为多个部，因此发声晶片100包括多个弹簧结构114(即，至少一弹簧结构114包括多个弹簧结构114)。详细而言，发声晶片100可包括第一弹簧结构114a、第二弹簧结构114b、第三弹簧结构114c以及第四弹簧结构114d。第一弹簧结构114a与第二弹簧结构114b可设置在联结板116的相对侧，第三弹簧结构114c与第四弹簧结构114d可设置在联结板116的相对侧。第一弹簧结构114a连接在联结板116与第一驱动部112a之间，第二弹簧结构114b连接在联结板116与第二驱动部112b之间，第三弹簧结构114c连接在联结板116与第三驱动部112c之间，第四弹簧结构114d连接于联结板116与第四驱动部112d之间。在另一观点，联结板116连接在第一弹簧结构114a与第二弹簧结构114b之间，联结板116也连接在第三弹簧结构114c与第四弹簧结构114d之间。
另外，弹簧结构114用以提升振膜110的位移量(即，提升声波的SPL)及/或释放振膜110的残余应力，其中残余应力原本就存在于发声晶片100中或是在发声晶片100的制造过程中产生。此外，由于弹簧结构114的存在，振膜110可在发声装置SD的操作过程中弹性变形。在本实施例中，振膜110在图2中可交替地向上变形(或向上移动)与下向变形(或向下移动)。举例来说，振膜110可变形为图2所示的变形型态110Df，但不以此为限。须说明的是，在本发明中，术语“向上”与“向下”是大体上沿着平行于振膜110的法线方向Dn的方向。在一些实施例中，联结板116可仅连接于弹簧结构114，以进一步提升振膜110在发声装置SD的操作过程中的位移量，但不以此为限。在本发明中，弹簧结构114可为任何适合的结构，并可达到上述功能。在下文的实施例中，将示例性地说明弹簧结构114的细节。
关于本发明的发声晶片100的制造方法，发声晶片100由任何适合的工艺所形成。在本实施例中，发声晶片100可由至少一半导体工艺所形成，以成为微机电系统晶片。在下文中，发声晶片100的制造过程的细节以发声晶片100由SOI晶圆所形成的条件下为例进行说明，但制造方法并不以此为限。如图2所示，发声晶片100包括基部硅层BL、顶部硅层TL与氧化层OL，氧化层OL设置在基部硅层BL与顶部硅层TL之间。首先，对顶部硅层TL进行图案化，以形成振膜110的轮廓(例如，联结板116、驱动板112与弹簧结构114的轮廓)，其中图案化工艺可包括例如光刻(photolithography)、蚀刻工艺(etching process)、任何其他适合的工艺或其组合。然后，在顶部硅层TL上形成图案化的致动元件120。之后，对基部硅层BL与氧化层OL进行部分蚀刻，以完成由顶部硅层TL所形成的振膜110，其中残留的基部硅层BL、残留的氧化层OL与部分的顶部硅层TL可结合而作为连接振膜110的锚定结构130。此外，在本实施例中，由于发声晶片100由至少一半导体工艺所形成，因此，不仅可以缩减发声晶片100的尺寸(即，厚度及/或横向维度)，还可以降低发声晶片100的工艺的步骤数量与制造成本。此外，若振膜110仅包括一种具有高杨氏模数的材料(例如，硅或其他适合的材料)，还可进一步的减少发声晶片100的工艺的步骤数量与制造成本。
根据上述的制造方法，由于存在有连接于弹簧结构114的联结板116，因此，即使因为弹簧结构114的形成而使振膜110的结构强度减弱(例如，在一些实施例中，弹簧结构114可通过对顶部硅层TL进行图案化而形成)，振膜110被破坏的可能性可被降低，及/或振膜110在制造期间中的破坏可被避免。换句话说，联结板116可将振膜110的结构强度维持在一定的水平。
下文将进一步地示例性说明第一类型的发声晶片的一些细节。要注意的是，第一类型的发声晶片不受以下示例性提供的实施例的限制。
请参考图4与图5，图4所示为本发明第一实施例的发声装置的俯视示意图，图5所示为沿着图4的剖面线A-A’的剖面示意图，其中发声晶片100_1属于第一类型。相较于图1，图4与图5所示的发声晶片100_1还会绘示出振膜110的多个狭缝SL，其中弹簧结构114是由于狭缝SL的至少部分而形成。在本实施例中，因为狭缝SL的存在，故振膜110的残余应力可被释放。因为弹簧结构114是由于狭缝SL的至少部分而形成，故振膜110的位移量的提升相关于狭缝SL的配置。换言之，声波的SPL可依据狭缝SL的配置而提高。此外，狭缝SL可被设计而使振膜110在发声装置SD的操作过程中可弹性变形。
狭缝SL的配置与狭缝SL的图案可依据需求而设计，其中各狭缝SL可为直线狭缝、弯曲狭缝、直线狭缝的组合、弯曲狭缝的组合或直线狭缝与弯曲狭缝的组合。举例来说，在本实施例中，如图4与图5所示，狭缝SL可包括多个连边狭缝SLe与多个内部狭缝SLi，各连边狭缝SLe连接于振膜110的外边缘110e的至少一个(例如，连边狭缝SLe仅有其中一端连接于振膜110的外边缘110e的至少一个)，各连边狭缝SLe朝着振膜110的联结板116延伸，而内部狭缝SLi不连接于振膜110的外边缘110e。举例而言，连边狭缝SLe的至少一个可连接振膜110的外边缘110e的一个角落(例如，图4中的各连边狭缝SLe连接于振膜110的外边缘110e的一个角落)，但不以此为限。可选择地，在一些实施例中，内部狭缝SLi可不位于设置有致动元件120的驱动板112的区域中(例如，此设置绘示于图4)，但不以此为限。此外，在本实施例中，一些内部狭缝SLi可连接于连边狭缝SLe，且一些内部狭缝SLi可不连接于其他狭缝，但不以此为限。举例来说，在图4中，各连边狭缝SLe可连接于两个内部狭缝SLi，但不以此为限。举例来说，在图4中，各内部狭缝SLi可为直线狭缝，连接同一个连边狭缝SLe的两个内部狭缝SLi可沿不同方向延伸，但不以此为限。须说明的是，交叉点(例如，交叉点X1)是由于至少三个狭缝SL的交会而形成，且交叉点X1是此至少三个狭缝SL的端点。换句话说，交叉点X1可为此至少三个交会的狭缝SL的区分点。举例而言，在图4中，交叉点X1是由于一个连边狭缝SLe与两个内部狭缝SLi的交会而形成，且交叉点X1为一个连边狭缝SLe与两个内部狭缝SLi的端点，但不以此为限。可选择地，一些实施例的联结板116可大体上由狭缝SL所环绕，但不以此为限。
此外，本实施例的弹簧结构114是由于连边狭缝SLe与内部狭缝SLi而形成。请参考图4的上部分，其大体上绘示了振膜110的四分之一，三个内部狭缝SLi可大体上彼此平行(例如，三个内部狭缝SLi可平行于上侧的外边缘110e)，而通过形成此三个内部狭缝SLi以及位于此三个内部狭缝SLi旁边的两个连边狭缝SLe来形成第一弹簧结构114a，但不以此为限。此外，图4中的各弹簧结构114具有连接驱动板112的两个第一连接端CE1以及连接联结板116的一个第二连接端CE2，各第一连接端CE1邻近于一个连边狭缝SLe，第二连接端CE2在两个第一连接端之间，但不以此为限。图4所示的其他弹簧结构114的形成类似于上述内容，不再重复赘述。
图6所示为本发明一实施例的具有不同狭缝的振膜的频率响应的示意图，其中图6中的宽度D1、D2、D3、D4代表不同狭缝SL的宽度，而宽度D1>宽度D2>宽度D3>宽度D4。一般而言，狭缝SL可能在发声装置SD的操作过程中泄漏空气，以降低声波的SPL。举例而言，SPL的下降可发生在低频(例如，20Hz至200Hz的范围内)的声波。在一观点中，根据绘示了SPL在低频(例如，20Hz至200Hz的范围内)声波的下降的图6，SPL的下降量会随着狭缝SL的宽度缩减而减少。因此，狭缝SL需变窄以减少空气泄漏。在一些实施例中，在发声装置SD不操作的情况下，狭缝SL的宽度可约为或小于2微米(μm)，或可约为或小于1μm，但不以此为限。此外，关于振膜110的设计，在发声装置SD的操作过程中，邻近狭缝SL并分别位于狭缝SL相对侧的振膜110的部分可具有相近的位移量，使得可缩减狭缝SL在操作过程中的扩大，借此减少空气通过狭缝SL的泄漏量。在另一观点中，联结板116可限制振膜110的运动，以缩减狭缝SL在发声装置SD的操作过程中的扩大，借此减少空气通过狭缝SL的泄漏量。据此，可改善低频声波的SPL的下降量。
此外，在本实施例中，振膜110可具有不均匀的厚度。在图4与图5中，振膜110的厚度随着与振膜110中心的越接近而减少。举例而言，振膜110可大体上具有第一厚度与第二厚度，第一厚度可小于第二厚度，而具有第一厚度的(振膜)部分可被具有第二厚度的(振膜)部分所环绕，但不以此为限。举例来说，第一厚度可对应联结板116的一部分，第二厚度可对应联结板116的另一部分、弹簧结构114及/或驱动板112，但不以此为限。在一些实施例中，振膜110的厚度可渐进改变。简而言之，具有不均匀的厚度的振膜110意味着振膜110可包括具有第一厚度的第一振膜部以及具有第二厚度的第二振膜部，而第二厚度不同于第一厚度。
另外，在图4中，致动元件120可完全覆盖驱动板112(即，整个驱动板112可重叠于致动元件120)，但不以此为限。
此外，聚合物材料具有低的杨氏模数与低的热稳定性，且聚合物材料会随着时间而明显老化。在本实施例中，由于聚合物材料不存在于发声晶片100_1中与发声晶片100_1上(例如，发声晶片100_1并未包括聚合物材料，且发声晶片100_1并未被覆上含有聚合物材料膜层)，因此，振膜110的共振频率、发声装置SD的操作温度以及发声装置SD的寿命不受聚合物材料的不利影响。
图7所示为本发明第二实施例的发声装置的俯视示意图，其中发声晶片100_2属于第一类型，且发声晶片100_2并未被覆上例如含有低杨氏模数的聚合物材料的膜层(例如，此膜层可用以封住狭缝)。如图7所示，第一实施例(如图4与图5)与本实施例的差异在于狭缝SL的配置。在本实施例中，各内部狭缝SLi可连接于一个连边狭缝SLe，但不以此为限。举例而言，在图7中，各连边狭缝SLe可连接于两个内部狭缝SLi，但不以此为限。此外，在图7中，内部狭缝SLi可具有不同的类型。举例来说，在连接同一个连边狭缝SLe的两个内部狭缝SLi中，其中一个内部狭缝SLi可为直线狭缝，另一个内部狭缝SLi可为直线狭缝与弯曲狭缝的组合，但不以此为限。此外，请参考图7的上部分，其大体上绘示了振膜110的四分之一，并绘示了一个为直线狭缝的内部狭缝SLi以及一个为直线狭缝与弯曲狭缝的组合的内部狭缝SLi，且此两个内部狭缝SLi的直线狭缝在一横向方向(垂直于振膜110的法线方向Dn)上排列并彼此平行。另外，如图4的上部分(大体上绘示了振膜110的四分之一)所示，通过形成此两个内部狭缝SLi与位于此两个内部狭缝SLi旁边的两个连边狭缝SLe来形成第一弹簧结构114a，但不以此为限。此外，图7中的各弹簧结构114具有连接驱动板112并邻近一个连边狭缝SLe的一个第一连接端CE1，各弹簧结构114还具有连接联结板116并邻近另一个连边狭缝SLe的一个第二连接端CE2，但不以此为限。图7所述的其他弹簧结构114的形成类似于上述内容，不再重复赘述。另外，在本实施例中，内部狭缝SLi可使振膜110在俯视上形成漩涡图案，但不以此为限。
图8所示为本发明第三实施例的发声装置的俯视示意图，其中发声晶片100_3属于第一类型，发声晶片100_3并未被覆上例如含有低杨氏模数的聚合物材料的膜层(例如，此膜层可用以封住狭缝)。如图8所示，第一实施例(如图4与图5)与本实施例的差异在于狭缝SL的配置。在本实施例中，狭缝SL可仅包括多个连边狭缝SLe，且弹簧结构114是由于连边狭缝SLe而形成，其中各弹簧结构114可在两相邻的的连边狭缝SLe之间。举例而言，在图8中，本实施例的各连边狭缝SLe可包括第一部分e1、连接于第一部分e1的第二部分e2以及连接于第二部分e2的第三部分e3，而第一部分e1、第二部分e2与第三部分e3从振膜110的外边缘110e至内部依序排列，其中，在连边狭缝SLe的其中一个中，作为直线狭缝的第一部分e1的延伸方向可不平行于作为直线狭缝的第二部分e2的延伸方向，而第三部分e3可为弯曲狭缝(即，连边狭缝SLe可为两个直线狭缝与一个弯曲狭缝的组合)，但不以此为限。第三部分e3可具有连边狭缝SLe的钩型弯曲端，其中图8中的钩型弯曲端环绕联结板116。钩型弯曲端意味着，从俯视上观察，弯曲端的曲率或第三部分e3的曲率大于第一部分e1的曲率或第二部分e2的曲率。第三部分e3的弯曲端可用以使弹簧结构的端部附近的应力集中最小化。此外，具有钩型的连边狭缝SLe朝着振膜110的中心延伸，或朝着振膜110的联结板116延伸。连边狭缝SLe可在振膜110中切出圆角。
连边狭缝SLe的图案可依据需求而设计。在本实施例中，如图8所示，各弹簧结构114可具有连接驱动板112的一个第一连接端CE1以及连接联结板116的一个第二连接端CE2，弹簧结构114位在第一连接端CE1与第二连接端CE2之间，第一连接端CE1可位于一个连边狭缝SLe的第一部分e1与另一个连边狭缝SLe的第二部分e2之间，第二连接端CE2可位于两相邻的连边狭缝SLe的第三部分e3之间，但不以此为限。可选择地，如图8所示，第一连接端CE1的连接方向不平行于第二连接端CE2的连接方向，但不以此为限。此外，在本实施例中，狭缝SL可在俯视上形成漩涡图案，但不以此为限。另外，在图8中，驱动板112的一部分可重叠于致动元件120，但不以此为限。
图9所示为本发明第四实施例的发声装置的俯视示意图，图10所示为图9的中心部分的放大图，其中发声晶片100_4属于第一类型，发声晶片100_4并未被覆上例如含有低杨氏模数的聚合物材料的膜层(例如，此膜层可用以封住狭缝)。如图9与图10所示，第三实施例(如图8)与本实施例的差异在于狭缝SL的配置。在本实施例中，狭缝SL还可包括多个内部狭缝SLi，各内部狭缝SLi可在两个连边狭缝SLe之间，但不以此为限。在图9中，各内部狭缝SLi并未连接连边狭缝SLe，而各内部狭缝SLi朝着振膜110的联结板116延伸，但不以此为限。连边狭缝SLe的图案与内部狭缝SLi的图案可依据需求而设计。举例而言，本实施例的各内部狭缝SLi可包括第一段i1、连接第一段i1的第二段i2以及连接第二段i2的第三段i3，而第一段i1、第二段i2与第三段i3朝着振膜110的内部依序排列，其中，在内部狭缝SLi的其中一个中，作为直线狭缝的第一段i1的延伸方向可不平行于作为直线狭缝的第二段i2的延伸方向，而第三段i3可为弯曲狭缝(即，内部狭缝SLi可为两个直线狭缝与一个弯曲狭缝的组合)，但不以此为限。另外，在内部狭缝SLi的其中一个中，第一段i1的一端可连接于第二段i2，第一段i1的另一端可位于驱动板112且不连接于任何狭缝。举例来说，在图9中，第一段i1中不连接于任何狭缝的一端可位于驱动板112中未设置有致动元件120的区域(即，内部狭缝SLi可不位于驱动板112中设置有致动元件120的区域)，但不以此为限。再举例来说，第一段i1中不连接于任何狭缝的一端可位于驱动板112中设置有致动元件120的区域，但不以此为限。
在图9与图10中，设置在两相邻的连边狭缝SLe之间的各弹簧结构114可借由一个内部狭缝SLi而区分为两个子部S1、S2，各子部S1、S2可具有连接于驱动板112的第一连接端CE1_1、CE1_2以及连接于联结板116的第二连接端CE2_1、CE2_2，而各子部S1、S2分别位在各自的第一连接端CE1_1、CE1_2与各自的第二连接端CE2_1、CE2_2之间。举例而言，子部S1的第一连接端CE1_1可在一个连边狭缝SLe的第一部分e1与一个内部狭缝SLi的第二段i2之间，子部S1的第二连接端CE2_1可在一个连边狭缝SLe的第三部分e3与一个内部狭缝SLi的第三段i3之间，子部S2的第一连接端CE1_2可在一个连边狭缝SLe的第二部分e2与一个内部狭缝SLi的第一段i1之间，子部S2的第二连接端CE2_2可在一个连边狭缝SLe的第三部分e3与一个内部狭缝SLi的第三段i3之间，但不以此为限。可选择地，如图9与图10所示，在各子部S1中，第一连接端CE1_1的连接方向不平行于第二连接端CE2_1的连接方向；在各子部S2中，第一连接端CE1_2的连接方向不平行于第二连接端CE2_2的连接方向，但不以此为限。此外，在本实施例中，狭缝SL可在俯视上形成漩涡图案，但不以此为限。
请参考图11与图12，图11所示为本发明第五实施例的发声装置的俯视示意图，图12所示为图11的中心部分的放大图，其中发声晶片100_5属于第一类型，发声晶片100_5并未被覆上例如含有低杨氏模数的聚合物材料的膜层(例如，此膜层可用以封住狭缝)。如图11与图12所示，第一实施例(如图4与图5)与本实施例的差异在于狭缝SL的配置。在图11与图12中，连接于连边狭缝SLe的内部狭缝SLi可为L形(即，两个直线狭缝的组合)，不连接于连边狭缝SLe的内部狭缝SLi可为一字形(即，直线狭缝)，而一字形的内部狭缝SLi可平行于L形的内部狭缝SLi的一部分，但不以此为限。在本实施例中，本实施例的弹簧结构114是由于内部狭缝SLi而形成。如图11与图12所示，各弹簧结构114可通过一个一字形的内部狭缝SLi与两个L形的内部狭缝SLi来形成，但不以此为限。可选择地，如图12所示，弹簧结构114的第一连接端CE1的连接方向不平行于弹簧结构114的第二连接端CE2的连接方向，但不以此为限。另外，如图11与图12所示，联结板116的面积可远小于驱动板112的面积，但不以此为限。另外，在图11中，驱动板112的一部分可重叠于致动元件120，但不以此为限。
图13所示为本发明第六实施例的发声装置的俯视示意图，其中发声晶片100_6属于第一类型，发声晶片100_6并未被覆上例如含有低杨氏模数的聚合物材料的膜层(例如，此膜层可用以封住狭缝)。如图13所示，第一实施例(如图4与图5)与本实施例的差异在于狭缝SL的配置。在图13中，连接于连边狭缝SLe的内部狭缝SLi可为L形(即，两个直线狭缝的组合)，不连接于连边狭缝SLe的内部狭缝SLi可为W形(即，四个直线狭缝的组合)，而W形的内部狭缝SLi的一部分平行于L形的内部狭缝SLi的一部分，但不以此为限。在本实施例中，本实施例的弹簧结构114是由于内部狭缝SLi而形成。如图13所示，各弹簧结构114可通过两个L形的内部狭缝SLi与两个W形的内部狭缝SLi来形成，使得形成图13所示的M形的弹簧结构114，但不以此为限。须说明的是，第一弹簧结构114a连接于联结板116、第一驱动部112a与第三驱动部112c，第二弹簧结构114b连接于联结板116、第二驱动部112b与第四驱动部112d，第三弹簧结构114c连接于联结板116、第二驱动部112b与第三驱动部112c，第四弹簧结构114d连接于联结板116、第一驱动部112a与第四驱动部112d，但不以此为限。可选择地，如图13所示，弹簧结构114的第一连接端CE1的连接方向并不平行于弹簧结构114的第二连接端CE2的连接方向，但不以此为限。此外，如图13所示，联结板116的面积可远小于驱动板112的面积，但不以此为限。另外，在图13中，驱动板112的一部分可重叠于致动元件120，但不以此为限。
要注意的是，以上实施例所述的狭缝SL的配置皆为范例，其他可增加振膜110的位移量及/或释放振膜110的残余应力的任何适合的狭缝SL的配置都可在本发明中使用。
请参考图14与图15，图14所示为本发明第七实施例的发声装置的剖面示意图，图15所示为本发明一实施例的声压位准的下降量与狭缝中的空隙之间的关系示意图。须说明的是，发声晶片100’可属于第一类型、第二类型(于后续的实施例说明)或其他适合的类型。举例而言，若发声晶片100’属于第一类型，则发声晶片100’的振膜110可参考上述实施例或是不脱离本发明的精神的变化实施例，但不以此为限。如图14所示，发声装置SD还可包括覆盖发声晶片100’的保形层(conformal layer)CFL。在本实施例中，发声晶片100’被覆上保形层CFL，但不以此为限。可选择地，衬底BS被覆上保形层CFL或被保形层CFL覆盖，但不以此为限。另外，保形层CFL可包括任何适合的介电材料，例如二氧化硅(silicon dioxide)、氮化硅(silicon nitride)及/或聚合物材料，例如聚酰亚胺或聚一氯对二甲苯(Parylene-C)，但不以此为限。含有介电材料的保形层CFL可通过原子层沉积(atomic layerdeposition,ALD)或气相沉积(例如化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD))来形成，例如，保形层CFL可为沉积层，但不以此为限。
保形层CFL用以减小存在于狭缝SL中的空隙AG，或用以密封狭缝SL，借此减少空气通过狭缝SL的泄漏量，进而克服低频声波(例如，20Hz至200Hz的范围内)的SPL下降现象。在一些实施例中，如图14所示，保形层CFL的一部分与空隙AG可存在于狭缝SL中，但不以此为限。在一些实施例中，保形层CFL的一部分可存在于狭缝SL中，使得狭缝SL可被保形层CFL密封，但不以此为限。如图15所示，随着空隙AG的宽度越小，SPL的下降量就越小(例如，参考回归线L)。另外，在图15中，当狭缝SL通过保形层CFL密封而使空隙AG不存在于狭缝SL中时，SPL的下降量最少。因此，为了减少低频声波的SPL的下降量，在一些实施例中，若空隙AG存在于狭缝SL中，则空隙AG的宽度可小于2μm(空隙AG的宽度是在发声装置SD不操作的情况下进行量测)，或者，保形层CFL密封狭缝SL而使空隙AG不存在于狭缝SL中，但不以此为限。
图16所示为本发明一实施例的具有第二类型的发声晶片的发声装置的俯视示意图。如图16所示，相较于第一类型的发声晶片100，第二类型的发声晶片200中的致动元件120可不环绕联结板116。详细而言，本实施例的致动元件120可包括第一部120a与第二部120b，第一部120a与第二部120b可设置在联结板116的相对侧。相应地，振膜110的驱动板112可包括设置有致动元件120的第一部120a的第一驱动部112a、以及设置有致动元件120的第二部120b的第二驱动部112b，而第一驱动部112a与第二驱动部112b可设置在联结板116的相对侧。相应地，发声晶片200可包括第一弹簧结构114a与第二弹簧结构114b(即，多个弹簧结构114)，而第一弹簧结构114a与第二弹簧结构114b可设置在联结板116的相对侧，其中第一弹簧结构114a连接在联结板116与第一驱动部112a之间，第二弹簧结构114b连接在联结板116与第二驱动部112b之间。换言之，振膜110可通过致动元件120从两个方向致动。
在一些实施例中，弹簧结构114可参考上述狭缝SL的配置，但不以此为限。在一些实施例中，其他可增加振膜110的位移量及/或释放振膜110的残余应力的任何适合的狭缝SL的配置都可在本发明中使用。
图17所示为本发明第八实施例的发声装置的俯视示意图。
如图17所示，发声装置SD可包括多个振膜。发声装置SD的多个振膜可同时在基部硅层BL上制造或同时设置在基部硅层BL上而成为单一个发声晶片300，或者，发声装置SD的多个振膜也可分别在多个发声晶片300上而设置在衬底BS上。各发声晶片300可作为声音产生单元以产生声波，其中发声晶片300可为彼此相同或不同。在本发明中，各发声晶片300可属于第一类型、第二类型或任何适合的类型。
在一个观点中，发声装置SD可包括一个发声晶片300，而发声晶片300包括多个声音产生单元，而各声音产生单元可由图1所示的发声晶片100所实现(即，一个发声晶片300可包括多个振膜110与多个致动元件120)。在另一观点中，发声装置SD可包括多个发声晶片300，而各发声晶片300可由图1所示的发声晶片100所实现。
需说明的是，图17是出于说明性目的，其示出了包括多个声音产生单元(或多个发声晶片)的发声装置SD的概念。各个振膜(单元)的构造并无限制。举例来说，除了发声晶片100(绘示于图1)之外，声音产生单元(或发声晶片300)可由上述发声晶片100_1(绘示于图4)、100_2(绘示于图7)、100_3(绘示于图8)、100_4(绘示于图9)、100_5(绘示于图11)、100_6(绘示于图13)与200(绘示于图16)的其中一个或多个所实现。另外，声音产生单元(或发声晶片300)可为不脱离本发明的精神的变化实施例，而此变化实施例也在本发明的范围内。举例而言，在图17中，各发声晶片300可以是类似于图1的第一类型的发声晶片，但不以此为限。
在另一实施例中，发声装置SD可包括一个发声晶片，此发声晶片含有多个声音产生单元以产生声波。详细而言，一个发声晶片可包括多个振膜110、多个致动元件120与锚定结构130，而一个振膜110与一个致动元件120的组合可作为一个声音产生单元。
下文中将进一步示例性地说明制造发声晶片SPC的方法的细节。须说明的是，制造方法并不以下述示例性地提供的实施例为限，且制造方法可用于制造第一类型、第二类型或任何其他适合的类型的发声晶片SPC。须注意的是，在下述的制造方法中，发声晶片SPC中的致动元件120可例如为压电式致动件，但不以此为限。发声晶片SPC中可使用任何适合的种类的致动元件120。
在下述制造方法中，形成工艺可包括原子层沉积、化学气相沉积、其他适合的工艺或上述工艺的结合。图案化工艺可例如包括光刻、蚀刻工艺、任何其他适合的工艺或上述工艺的结合。
请参考图18到图24，图18到图24所示为本发明一实施例的发声晶片的制造方法在不同阶段的结构的示意图。在本实施例中，发声晶片SPC可由至少一半导体工艺所形成，以成为微机电系统晶片，但不以此为限。如图18所示，提供一晶圆WF，其中晶圆WF包括第一层W1、绝缘层W3和第二层W2，而绝缘层W3形成于第一层W1与第二层W2之间。
第一层W1、绝缘层W3和第二层W2可各自包括任何适合的材料，使得晶圆WF可为任何适合的种类。举例来说，第一层W1和第二层W2可各自包括硅(例如单晶硅或多晶硅)、碳化硅、锗、氮化镓、砷化镓、不锈钢、其他适合的高硬度材料或其组合。在一些实施例中，第一层W1可包括单晶硅，使得晶圆WF可为硅覆绝缘体晶圆，但不以此为限。在一些实施例中，第一层W1可包括多晶硅，使得晶圆WF可为多晶硅覆绝缘体晶圆，但不以此为限。举例来说，绝缘层W3可包括氧化物，如氧化硅(例如二氧化硅)，但不以此为限。
第一层W1、绝缘层W3和第二层W2的厚度可各自依需求而被调整。举例来说，第一层W1的厚度可为5μm，而第二层W2的厚度可为350μm，但不以此为限。
在图18中，补偿氧化物层CPS可选择性地设置在晶圆WF的第一侧上，其中第一侧比第一层W1中相反于第二层W2的上表面W1a还高，使得第一层W1位于补偿氧化物层CPS与第二层W2之间。补偿氧化物层CPS中包含的氧化物的材料和补偿氧化物层CPS的厚度可依照需求进行设计。
在图18中，第一导电层CT1和致动材料AM可依序形成在晶圆WF的第一侧上(形成在第一层W1上)，使得第一导电层CT1可位于致动材料AM与第一层W1之间及/或位于致动材料AM与补偿氧化物层CPS之间。在一些实施例中，第一导电层CT1与致动材料AM接触。
第一导电层CT1可包括任何适合的导电材料，而致动材料AM可包括任何适合的材料。在一些实施例中，第一导电层CT1可包括金属(例如铂(platinum))，而致动材料AM可包括压电材料，但不以此为限。举例来说，压电材料可例如包括锆钛酸铅(lead-zirconate-titanate,PZT)材料，但不以此为限。此外，第一导电层CT1的厚度和致动材料AM的厚度可各自依照需求进行调整。
如图19所示，致动材料AM、第一导电层CT1和补偿氧化物层CPS可被图案化。在一些实施例中，致动材料AM、第一导电层CT1和补偿氧化物层CPS可依序被图案化。
如图20所示，隔离绝缘层SIL可形成在致动材料AM上并被图案化。隔离绝缘层SIL的厚度和材料可依照需求进行设计。举例来说，隔离绝缘层SIL的材料可为氧化物，但不以此为限。
如图21所示，第二导电层CT2可形成在致动材料AM和隔离绝缘层SIL上，接着，可图案化第二导电层CT2。第二导电层CT2的厚度和材料可依照需求进行设计。举例来说，第二导电层CT2可包括金属(例如铂)，但不以此为限。
经图案化的第一导电层CT1作为致动元件120的第一电极EL1，经图案化的第二导电层CT2作为致动元件120的第二电极EL2，而致动材料AM、第一电极EL1和第二电极EL2可为发声晶片SPC中的致动元件120的元件，以使得致动元件120为压电式致动件。举例来说，第一电极EL1和第二电极EL2会与致动材料AM接触，但不以此为限。
在图21中，隔离绝缘层SIL可用于隔开第一导电层CT1的至少一部分与第二导电层CT2的至少一部分。
如图22所示，晶圆WF的第一层W1可被图案化以形成沟道线WL。在图22中，沟道线WL为第一层W1中被移除的一部分。换句话说，沟道线WL位于第一层W1的两个部之间。
如图23所示，保护层PL可选择性地形成在第二导电层CT2上以覆盖晶圆WF、第一导电层CT1、致动材料AM、隔离绝缘层SIL和第二导电层CT2。保护层PL可包括任何适合的材料，且可具有任何适合的厚度。
在一些实施例中，保护层PL可用于保护致动元件120免于暴露在环境中，并确保致动元件120的可靠性和/或稳定性，但不以此为限。在一些实施例中，保护层PL可为上述图14中示出的保形层CFL，但不以此为限。在本发明中，保护层PL和保形层CFL可互换使用。
可选择地，在图23中，保护层PL可被图案化以暴露出第二导电层CT2的一部分及/或第一导电层CT1的一部分，借此形成电连接到外部装置的连接垫CPD。
如图24所示，晶圆WF的第二层W2可被图案化，以使得第二层W2形成至少一锚定结构130和使得第一层W1形成被锚定结构130固定的振膜110，其中振膜110包括联结板116与连接到联结板116的弹簧结构114。详细来说，晶圆WF的第二层W2可具有第一部和第二部，第二层W2的第一部可被移除，而第二层W2的第二部可形成锚定结构130。由于第二层W2的第一部被移除，因此第一层W1形成振膜110。
可选择地，在图24中，由于晶圆WF的绝缘层W3存在，因此在晶圆WF的第二层W2被图案化之后，也可移除对应于第二层W2的第一部的绝缘层W3的一部分，以使得第一层W1形成振膜110，但不以此为限。
在图24中，由于第二层W2的第一部被移除以使得第一层W1形成振膜110，狭缝SL可由于沟道线WL而形成在振膜110内并贯穿振膜110。结果，包括在振膜110中的弹簧结构114可由于狭缝SL而形成。由于狭缝SL可因沟道线WL而形成，沟道线WL的宽度可依据狭缝SL的需求进行设计。举例来说，沟道线WL的宽度可以小于或等于5μm、小于或等于3μm、或小于或等于2μm，使得狭缝SL可具有期望的宽度，但不以此为限。如图24所示，保护层PL(即，保护层PL的垂直部分)可形成在形成于振膜110的侧壁之间的狭缝SL内。形成保护层PL(或保形层)可减少狭缝SL的宽度或甚至(大致上)密封狭缝SL，其可降低或最小化声波在低频的SPL的下降。
图25所示为本发明另一实施例的发声晶片的剖面示意图。在另一实施例中，与图24所示的结构相比，图25所示的结构中晶圆WF不具有绝缘层W3。换句话说，第一层W1直接形成在第二层W2上(与第二层W2接触)。结果，振膜110可由于图案化晶圆WF的第二层W2而直接由晶圆WF的第一层W1所形成。在此条件下，第一层W1(即振膜110)可包括氧化物，例如氧化硅，但不以此为限。
下文中将进一步示例性地说明发声晶片SPC的封装结构PKG的详细内容。须说明的是，封装结构PKG并不限于以下示例性地提供的实施例，且封装结构PKG可具有第一类型、第二类型或任何其他适合类型的发声晶片SPC。
请参考图26到图29，图26所示为本发明一实施例的封装结构的衬底和集成电路晶片的俯视示意图，图27所示为本发明一实施例的封装结构的俯视示意图，图28所示为本发明一实施例的封装结构的底视示意图，图29所示为沿着图27和图28的剖面线A-A’的剖面示意图。如图26到图29所示，本发明的发声晶片SPC的封装结构PKG包括壳HS以及设置在壳HS内的上述的发声晶片SPC，其中发声晶片SPC可例如具有六个振膜110。
壳HS可包括衬底BS、顶结构TS和位于衬底BS与顶结构TS之间的至少一侧壁SW，其中衬底BS和顶结构TS可大致上平行于彼此。须说明的是，术语“大致上平行”是指两个元件之间的角度可小于或等于5度、小于或等于3度、或小于或等于1度。在本实施例中，衬底BS和顶结构TS可大致上平行于发声晶片SPC的振膜110，且侧壁SW可围绕发声晶片SPC。
衬底BS、顶结构TS和侧壁SW可为硬质或可挠，且可包括任何适合的材料。举例来说，衬底BS、顶结构TS和侧壁SW可各自包括硅、锗、玻璃、塑胶、石英、蓝宝石、金属、聚合物(例如PI、PET)、任何其他适合的材料或上述材料的组合。在一范例中，图26到图29中的衬底BS可为包括积层板(例如敷铜层板)、平面网格阵列板或任何其他适合的包含导电材料的板的电路板，使得衬底BS可包括一个或多个导电元件，例如连接走线、主动元件、无源元件及/或连接垫，但不以此为限。在一范例中，图26到图29中的顶结构TS和侧壁SW可包括金属并形成一件式结构(one-piece structure)(例如，帽盖)，且侧壁SW可借由黏合元件ACP1连接到衬底BS，但不以此为限。
如图29所示，壳HS内的腔体CV可借由发声晶片SPC的振膜110被分成两个子腔体(即第一子腔体CV1和第二子腔体CV2)，其中振膜110位于两个子腔体之间。第一子腔体CV1可位于振膜110与顶结构TS之间，而第二子腔体CV2可位于振膜110与衬底BS之间。
此外，在图29中，至少一第一开口OP1以及至少一第二开口OP2可形成在壳HS上，其中第一开口OP1可连接到第一子腔体CV1，而第二开口OP2可连接到第二子腔体CV2。第一开口OP1和第二开口OP2可形成在壳HS的任何适合的位置，例如衬底BS、顶结构TS及/或侧壁SW。举例来说，如图29所示，第一开口OP1可形成在侧壁SW上，而第二开口OP2可形成在衬底BS上，但不以此为限。
第一开口OP1的数量和排列方式以及第二开口OP2的数量和排列方式可依照需求进行设计。举例来说，在图26和图27中，壳HS可具有六个第二开口OP2(直径可例如为0.3毫米(mm)，但不以此为限)，且每一个振膜110可对应到至少一个第二开口OP2(例如对应到一个第二开口OP2)，但不以此为限。振膜110重叠于第二开口OP2的对应位置可依照需求进行设计。
发声晶片SPC可借由任何适合的方法设置在衬底BS上。在一些实施例中，如图29所示，发声晶片SPC可借由至少一黏合元件ACP2连接到衬底BS，使得发声晶片SPC可固定在衬底BS上，但不以此为限。在本实施例中，至少一黏合元件ACP2可位于衬底BS和发声晶片SPC之间，并与衬底BS和发声晶片SPC接触，但不以此为限。须说明的是，黏合元件ACP1、ACP2可依照需求而为可导电的或绝缘的，且黏合元件ACP1、ACP2可包括任何适合的黏合材料。
发声晶片SPC可借由任何适合的方法电连接到外部装置。举例来说，在图27和图29中，发声晶片SPC的顶部可具有至少一连接垫CPD1(例如，由第二导电层CT2所形成，如图24和图25所示)，衬底BS可具有至少一连接垫CPD2，且导线WR可连接到发声晶片SPC的连接垫CPD1以及衬底BS的连接垫CPD2，使得发声晶片SPC可借由导线WR、衬底BS的连接垫CPD2以及衬底BS的走线电连接到外部装置，但不以此为限。在此条件下，黏合元件ACP2可为绝缘的，但不以此为限。
举例来说，在一些实施例中，发声晶片SPC的连接垫CPD1可借由黏合元件ACP2电连接到衬底BS的连接垫CPD2，其中黏合元件ACP2可为导电的(例如，黏合元件ACP2可为焊料)。在一范例中，发声晶片SPC的连接垫CPD1可位于发声晶片SPC的底部，且发声晶片SPC的连接垫CPD1可借由发声晶片SPC的走线(例如，走线可位于发声晶片SPC的穿硅孔洞中)电连接到致动元件120，但不以此为限。在一范例中，发声晶片SPC的连接垫CPD1可借由覆晶封装(即，发声晶片SPC可颠倒设置)电连接到衬底BS的连接垫CPD2，但不以此为限。
如图26到图29所示，封装结构PKG可包括电连接到(耦合到)发声晶片SPC的集成电路晶片IC，其中集成电路晶片IC用于产生驱动信号，且驱动信号可施加在致动元件120上以致动振膜110。
集成电路晶片IC的位置可依照需求进行调整。如图26到图29所示，集成电路晶片IC和发声晶片SPC在振膜110的法线方向Dn上可彼此重叠，以降低封装结构PKG的尺寸，但不以此为限。举例来说，在图29中，锚定结构130设置在集成电路晶片IC上，且锚定结构130借由黏合元件ACP2连接到集成电路晶片IC(即，锚定结构130可重叠于集成电路晶片IC)，但不以此为限。在图29中，集成电路晶片IC可位于发声晶片SPC与衬底BS之间，但不以此为限。
特别地，如图26到图29所示，凹槽NV形成在衬底BS上，且集成电路晶片IC设置在凹槽NV中。在本实施例中，集成电路晶片IC的顶部具有电路晶片表面ICa，衬底BS的顶部具有对应到围绕凹槽NV(即，围绕集成电路晶片IC)的衬底BS的一部分的衬底表面BSa，而电路晶片表面ICa大致上对齐衬底表面BSa。须说明的是，术语“大致上对齐”是指两个元件之间的差距可小于或等于一特定界限。在图29所示的实施例中，特定界限可为20μm、10μm、5μm、3μm或1μm。在此条件下，由于设置集成电路晶片IC的凹槽NV的设计，发声晶片SPC可容易地设置在集成电路晶片IC上。
集成电路晶片IC可借由任何适合的方法电连接到衬底BS的导电元件，以电连接到发声晶片SPC。举例来说，在图26和图29中，集成电路晶片IC的顶部可具有至少一连接垫CPD3，且导线WR可连接到集成电路晶片IC的连接垫CPD3以及衬底BS的连接垫CPD2，但不以此为限。举例来说，在一些实施例中，集成电路晶片IC的连接垫CPD3可借由位于集成电路晶片IC与衬底BS之间的黏合元件(图中未示出)电连接到衬底BS的连接垫CPD2，其中黏合元件可为导电的。
封装结构PKG可选择性地包括至少一无源元件PSC及/或至少一主动元件ATC。无源元件PSC可包括电阻、电容、电感等。主动元件ATC可包括晶体管、二极管等。如图26到图29所示，发声晶片SPC在振膜110的法线方向Dn上可重叠于无源元件PSC和主动元件ATC以降低封装结构PKG的尺寸，但不以此为限。举例来说，在图26到图29中，集成电路晶片IC和无源元件PSC可设置在衬底BS的相对侧上，但不以此为限。
封装结构PKG可选择性地包括任何其他适合的元件。举例来说，封装结构PKG还可包括一个板到板连接器B2B，但不以此为限。举例来说，封装结构PKG还可包括覆盖第一开口OP1及/或第二开口OP2的至少一网孔状结构，以降低灰尘及/或液体对发声晶片SPC及/或壳HS内的其他结构的不利影响，但不以此为限。
封装结构PKG的形成方法可为任何适合的形成方法。在一些实施例的形成方法中，可提供壳HS，并借由上述方法制造发声晶片SPC。接着，发声晶片SPC可设置在壳HS中。举例来说，可在顶结构TS和侧壁SW设置在衬底BS上之前将发声晶片SPC设置在衬底BS上，但不以此为限。
请参考图30，图30所示为本发明一实施例的封装结构的剖面示意图。如图30所示，在另一个封装结构PKG中，无源元件PSC、集成电路晶片IC和发声晶片SPC可设置在衬底BS的同一侧上，且发声晶片SPC的锚定结构130可重叠于无源元件PSC和集成电路晶片IC。在图30中，发声晶片SPC的锚定结构130可借由黏合元件ACP2连接到无源元件PSC与集成电路晶片IC，但不以此为限。
此外，如图30所示，导线WR可电连接于发声晶片SPC的连接垫CPD1与集成电路晶片IC的连接垫CPD3之间，但不以此为限。
再者，在图30中，网孔状结构MS1可覆盖第一开口OP1，其中网孔状结构MS1可位于壳HS内，但不以此为限。
请参考图31，图31所示为本发明一实施例的封装结构的剖面示意图。如图31所示，发声晶片SPC可重叠于集成电路晶片IC，且发声晶片SPC可位于集成电路晶片IC与衬底BS之间。此外，在图31中，集成电路晶片IC可借由黏合元件ACP3电连接到发声晶片SPC(例如，集成电路晶片IC可借由覆晶封装设置在发声晶片SPC上)，但不以此为限。
此外，在图31中，网孔状结构MS1可覆盖第一开口OP1，网孔状结构MS2可覆盖第二开口OP2，其中网孔状结构MS1、MS2可位于壳HS外侧，但不以此为限。
请参考图32，图32所示为本发明一实施例的封装结构的剖面示意图。如图32所示，发声晶片SPC可不重叠于集成电路晶片IC，且发声晶片SPC和集成电路晶片IC可设置在衬底BS的同一侧上，但不以此为限。在图32中，第一开口OP1可形成在壳HS的顶结构TS上，但不以此为限。
在一些实施例中(图中未示出)，发声晶片SPC可不重叠于集成电路晶片IC，发声晶片SPC和集成电路晶片IC可设置在衬底BS的同一侧上，且导线WR可电连接于发声晶片SPC的连接垫CPD1与集成电路晶片IC的连接垫CPD3之间，但不以此为限。
请参考图33，图33所示为本发明一实施例的封装结构的剖面示意图。如图33所示，发声晶片SPC可重叠于集成电路晶片IC，且发声晶片SPC和集成电路晶片IC可设置在衬底BS的不同侧上，但不以此为限。换句话说，集成电路晶片IC可设置在壳HS的外侧，但不以此为限。
请参考图34，图34所示为本发明一实施例的封装结构的剖面示意图。如图34所示，发声晶片SPC和集成电路晶片IC可设置在壳HS中，发声晶片SPC可借由黏合元件ACP2连接到壳HS的顶结构TS，集成电路晶片IC可借由黏合元件(图34未示出)连接到衬底BS，且发声晶片SPC可重叠于集成电路晶片IC，但不以此为限。
可选择地，在图34中，壳HS的侧壁SW可具有导电结构CSS，导电结构CSS借由导电的黏合元件ACP1电连接到衬底BS的连接垫CPD2，其中导线WR连接于导电结构CSS与发声晶片SPC的连接垫CPD1之间以进行电连接，但不以此为限。
此外，在图34中，第一开口OP1可形成在壳HS的顶结构TS上，而第二开口OP2可形成在壳HS的侧壁SW上，但不以此为限。
请参考图35，图35所示为本发明一实施例的封装结构的剖面示意图。如图35所示，壳HS的顶结构TS和侧壁SW不形成一件式结构，其中侧壁SW可借由黏合元件(黏合元件可为导电的或绝缘的)连接到顶结构TS和衬底BS。举例来说，顶结构TS、侧壁SW和衬底BS可为电路板，使得连接到顶结构TS的电子元件(例如集成电路晶片IC)可借由侧壁SW中的连接走线TRS电连接到连接到衬底BS的电子元件(例如发声晶片SPC)，但不以此为限。
此外，在图35中，发声晶片SPC可借由覆晶封装设置在衬底BS上，且集成电路晶片IC可借由覆晶封装设置在顶结构TS上，但不以此为限。
再者，在图35中，无源元件PSC可设置在壳HS中，且无源元件PSC可分别连接到顶结构TS和衬底BS，但不以此为限。
下文中将进一步示例性地说明具有上述的发声晶片SPC的发声仪器APT的详细内容。须说明的是，发声仪器APT并不限于以下示例性地提供的实施例，且发声仪器APT包括的发声晶片SPC可以是第一类型、第二类型或任何其他合适的类型。须说明的是，发声晶片SPC的封装结构PKG可为上述实施例中的一者或为上述实施例的结合。
请参考图36，图36所示为本发明一实施例的发声仪器的剖面示意图。如图36所示，发声仪器APT可包括外壳OC、发声晶片SPC的封装结构PKG以及仪器衬底BS_AS，其中封装结构PKG可设置在仪器衬底BS_AS上和外壳OC内。
仪器衬底BS_AS可包括硅、锗、玻璃、塑胶、石英、蓝宝石、金属、聚合物(例如PI、PET)、任何其他适合的材料或上述材料的结合。在一范例中，图36中的仪器衬底BS_AS可为包括积层板(例如敷铜层板)、平面网格阵列板或任何其他适合的包含导电材料的板的电路板，使得仪器衬底BS_AS可包括一个或多个导电元件，例如连接走线、主动元件、无源元件及/或连接垫，但不以此为限。
如图36所示，仪器衬底BS_AS可具有至少一仪器衬底开口BS_ASp，且封装结构PKG的第二子腔体CV2可借由封装结构PKG的第二开口OP2连接到仪器衬底BS_AS的仪器衬底开口BS_ASp。换句话说，封装结构PKG的第二子腔体CV2可以通过第二开口OP2和仪器衬底开口BS_ASp连接到发声仪器APT的背部周围环境。
如图36所示，外壳OC可具有至少一出口开口OCp，且封装结构PKG的第一子腔体CV1可通过封装结构PKG的第一开口OP1和外壳OC的出口开口OCp连接到发声仪器APT前方的周围环境。
可选择地，本实施例的外壳OC可夹住仪器衬底BS_AS和封装结构PKG(例如，外壳OC可与仪器衬底BS_AS的侧壁和封装结构PKG的侧壁SW接触)，以进一步固定仪器衬底BS_AS和封装结构PKG，并在发声仪器APT中将第一子腔体CV1和第二子腔体CV2彼此分开，但不以此为限。可选择地，发声仪器APT中还可包括垫片，其中垫片可设置在封装结构PKG与外壳OC之间，且垫片可围绕出口开口OCp，但不以此为限。
在图36中，封装结构PKG可借由表面贴装技术(surface mount technology)组装到发声仪器APT中，其中导电黏着层CAL(例如，包括焊料)借由表面贴装技术设置在仪器衬底BS_AS与封装结构PKG的衬底BS之间，以使得封装结构PKG设置在仪器衬底BS_AS上。
在本发明中，由于使用了表面贴装技术，封装结构PKG可需要经过设计以能承受表面贴装技术的最高工艺温度。因此，封装结构PKG具有上限高于表面贴装技术的最高工艺温度的耐热温度，使得在执行表面贴装技术之后，封装结构PKG不会发生故障，且封装结构PKG可维持正常操作(即，可正常地产生声波)。在一些实施例中，表面贴装技术的最高工艺温度的范围可从240℃到250℃，因此，封装结构PKG的耐热温度的上限可大于240℃或大于250℃，但不以此为限。此外，在一些实施例中，封装结构PKG中含有的每个材料具有上限高于表面贴装技术的最高工艺温度的耐热温度，以确保封装结构PKG在表面贴装技术进行期间不会被损坏。举例来说，封装结构PKG中含有的每个材料可具有上限大于240℃或大于250℃的耐热温度，但不以此为限。
下文将说明表面贴装技术的内容。此外，下文所述的表面贴装技术仅为范例，且为了使表面贴装技术更加清楚，部分步骤则被省略。
在表面贴装技术的工艺中，首先提供具有至少一导电垫BS_ASc、至少一导电走线和仪器衬底开口BS_ASp的仪器衬底BS_AS，其中导电垫BS_ASc和仪器衬底开口BS_ASp可在执行表面贴装技术之前形成。接着，将导电黏着层CAL设置在仪器衬底BS_AS的导电垫BS_ASc上。举例来说，导电黏着层CAL可印在仪器衬底BS_AS上，但不以此为限。接着，将电子元件，例如发声晶片SPC的封装结构PKG，放置在导电黏着层CAL上并与导电黏着层CAL接触，其中封装结构PKG的连接垫CPD2与导电黏着层CAL接触。接着，执行一升温步骤(例如回流焊步骤)以提升工艺温度，使得导电黏着层CAL熔化并黏着到仪器衬底BS_AS的导电垫BS_ASc和封装结构PKG的连接垫CPD2。因此，借由使用表面贴装技术，封装结构PKG可设置在仪器衬底BS_AS上并借由导电黏着层CAL电连接到导电垫BS_ASc。
在传统的扬声器或传统的发声装置中，由于一些元件(例如橡皮悬承(rubbersuspension)及/或贴合到线圈的黏着材料)无法承受表面贴装技术的高工艺温度，因此表面贴装技术无法使用于传统的扬声器(或传统的发声装置)。相较之下，在本发明中，由于封装结构PKG被设计为可承受表面贴装技术的最高工艺温度，因此在执行表面贴装技术之后，封装结构PKG不会发生故障，且封装结构PKG可正常操作。此外，由于本发明使用了表面贴装技术，因此可不需执行引线接合方法或工艺(一种使用导线电连接于电子元件与仪器衬底BS_AS之间的方法或工艺)，并使发声仪器APT的横向尺寸显著地下降。
形成发声仪器APT的方法可为任何适合的形成方法。在一些实施例的形成发声仪器APT的方法中，封装结构PKG可借由上述方法形成。接着，封装结构PKG可借由表面贴装技术组装到发声仪器APT中。举例来说，封装结构PKG可借由表面贴装技术设置在发声仪器APT的仪器衬底BS_AS上。
综上所述，本发明提供了一种发声装置，其振膜的第一共振频率fR高于输入音频带的最大频率fmax，使得能够提高音质。此外，本发明还提供了发声晶片的封装结构、发声仪器、制造发声晶片的方法、形成封装结构的方法和形成发声仪器的方法。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (27)

1.一种封装结构，其特征在于，包括：
一壳；以及
一发声晶片，设置在所述壳中，所述发声晶片包括：
一振膜，包括一联结板与一弹簧结构，所述弹簧结构连接所述联结板；以及
一致动元件，用以接收一驱动信号以致动所述振膜；
其中，所述弹簧结构位于所述联结板与所述致动元件之间；
其中，所述致动元件借由所述弹簧结构致动所述联结板。
2.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，一第一开口形成在所述壳上，所述壳包括一顶结构和一侧壁，所述顶结构平行于所述振膜，且所述第一开口形成在所述顶结构上。
3.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，一第一开口形成在所述壳上，所述壳包括一顶结构和一侧壁，且所述第一开口形成在所述侧壁上。
4.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述壳包括一衬底，且一第二开口形成在所述衬底上。
5.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，还包括一集成电路晶片，耦合到所述发声晶片，其中所述集成电路晶片用以产生所述驱动信号。
6.如权利要求5所述的封装结构，其特征在于，所述集成电路晶片在所述振膜的一法线方向上重叠于所述发声晶片。
7.如权利要求5所述的封装结构，其特征在于，所述发声晶片包括一锚定结构，且所述锚定结构设置在所述集成电路晶片上。
8.如权利要求5所述的封装结构，其特征在于，所述壳包括一衬底，一凹槽形成在所述衬底上，且所述集成电路晶片设置在所述凹槽中。
9.如权利要求8所述的封装结构，其特征在于，所述集成电路晶片的一电路晶片表面对齐于对应到围绕所述集成电路晶片的所述衬底的一部分的一衬底表面。
10.如权利要求5所述的封装结构，其特征在于，还包括一无源元件。
11.如权利要求10所述的封装结构，其特征在于，所述壳包括一衬底，所述集成电路晶片和所述无源元件设置在所述衬底的相对侧上。
12.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述封装结构借由一表面贴装技术组合到一发声仪器中。
13.一种制造发声晶片的方法，其特征在于，包括：
提供一晶圆，其中所述晶圆包括一第一层和一第二层；
形成并图案化在所述晶圆的一第一侧上的一致动材料；
图案化所述晶圆的所述第一层，以形成一沟道线；以及
移除所述晶圆的所述第二层的一第一部；
其中，所述第二层的一第二部形成至少一锚定结构，且图案化的所述第一层形成被所述至少一锚定结构固定的一振膜；
其中，一狭缝由于所述沟道线而形成在所述振膜中并贯穿所述振膜；
其中，所述振膜包括一联结板与一弹簧结构，所述弹簧结构连接所述联结板，且所述弹簧结构由于所述狭缝而形成；
其中，所述弹簧结构位于所述联结板与一致动元件之间，所述致动元件包括所述致动材料；
其中，所述致动元件借由所述弹簧结构致动所述联结板。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，在所述晶圆的所述第一层与所述第二层之间形成一绝缘层，且所述方法包括：
移除所述绝缘层的一部分，使得所述狭缝贯穿所述振膜。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第一层包括单晶硅，且所述晶圆为硅覆绝缘体晶圆。
16.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第一层包括多晶硅，且所述晶圆为多晶硅覆绝缘体晶圆。
17.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第一层直接形成在所述第二层上。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述第一层包括氧化物。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述第一层包括氧化硅。
20.如权利要求13所述的方法，其特征在于，包括：
形成并图案化在所述致动材料与所述晶圆的所述第一层之间的一第一导电层；
其中，图案化的所述第一导电层作为所述致动元件的一第一电极。
21.如权利要求13所述的方法，其特征在于，包括：
形成并图案化在所述致动材料上的一第二导电层；
其中，图案化的所述第二导电层作为所述致动元件的一第二电极。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，包括：
形成一保护层，覆盖所述第二导电层。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述保护层形成在所述狭缝中。
24.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述致动材料包括一压电材料。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述压电材料包括锆钛酸铅材料。
26.一种形成封装结构的方法，其特征在于，包括：
提供一壳；
借由权利要求13所述的方法制造一发声晶片；以及
设置所述发声晶片在所述壳中。
27.一种形成发声仪器的方法，其特征在于，包括：
借由权利要求26所述的方法形成一封装结构；以及
将所述封装结构借由一表面贴装技术组合到所述发声仪器中。
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