CN113923551A - 声能转换器以及声能转换器的制造方法 - Google Patents

声能转换器以及声能转换器的制造方法 Download PDF

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Abstract

一种声能转换器以及声能转换器的制造方法，其中声能转换器其用以执行声学转换。声能转换器设置在穿戴式声音装置中或将要设置在穿戴式声音装置中。声能转换器包括至少一锚定结构、膜结构以及致动件。膜结构设置在第一层中，并锚定于设置在第二层中的锚定结构。致动件设置在膜结构上，致动件用以致动膜结构以暂时性地形成通气口。膜结构将一空间分隔成第一容积与第二容积，第一容积连接穿戴式声音装置使用者的耳道，第二容积连接穿戴式声音装置外的环境。耳道与环境将通过膜结构被致动时暂时性开启的通气口来连接。

Description

声能转换器以及声能转换器的制造方法
技术领域
本发明关于一种声能转换器以及一种声能转换器的制造方法，尤指一种能够抑制闭锁效应(occlusion effect)的声能转换器以及一种声能转换器的制造方法。
背景技术
在现今社会中，穿戴式声音装置例如入耳式(塞入耳道)耳机、耳挂式耳机或耳罩式耳机等一般用于产生声音或接收声音。基于磁体动圈(Magnet and Moving coil,MMC)的微型扬声器已开发了数十年并广泛地应用在许多上述装置中。近年来，由半导体工艺所制的微机电系统(Micro Electro Mechanical System,MEMS)的声能转换器可作为穿戴式声音装置中的声音产生/接收元件。
闭锁效应是由于耳道的密封容积以引起聆听者的较大可感知声压。举例而言，当聆听者使用穿戴式声音装置(例如，将穿戴式声音装置塞入耳道中)做特定运动(例如走路、跑步、说话、咀嚼、触碰声能转换器等)以产生骨头传导声音时，会发生闭锁效应。因为基于加速度的声压位准(sound pressure level,SPL)的生成(SPL∝a＝dD2/dt2)和基于压缩的SPL的生成(SPL∝D)的差异，闭锁效应对于低音的特别强。举例来说，在20Hz时仅1μm(微米)的位移会导致在阻塞的耳道中的SPL＝1μm/25mm atm＝106dB(成年人的耳道的平均长度为25mm(毫米))。因此，若闭锁效应产生，则聆听者会听到闭锁噪音(occlusion noise)，使得聆听者的体验品质会相当差。
在传统技术中，穿戴式声音装置在耳道与装置外部的环境之间存在气流通道，使得闭锁效应产生的压力可从此气流通道中释放出来，以抑制闭锁效应。然而，由于气流通道始终存在，因此在频率响应中，较低频率(例如低于500Hz)的SPL有显著下降。举例而言，若传统的穿戴式声音装置使用典型的115dB扬声器驱动器，则20Hz时的SPL远低于110dB。另外，若用以形成气流通道的固定式通口的尺寸较大，则SPL的下降将会更大，且水与灰尘的防护将会变得困难。
在一些情况下，传统穿戴式声音装置可使用比典型的115dB扬声器驱动器更强的扬声器驱动器，以补偿较低频率的SPL因为气流通道的存在所导致的损失。举例而言，假设SPL的损失为20dB，如果使用在密封耳道的话，那么在气流通道存在的情况下要使SPL保持相同115dB所需的扬声器驱动器则是135dB扬声器驱动器。然而，10倍强的低音输出会要求扬声器的振膜的行程也要增加10倍，这意味着线圈的高度与扬声器驱动器的磁通间隙的高度都需要增加10倍。因此，传统具有强的扬声器驱动器的穿戴式声音装置难以做到体积小、重量轻。
因此，需要对现有技术进行改善，以抑制闭锁效应。
发明内容
因此，本发明的主要目的是提供一种能够抑制闭锁效应的声能转换器，并提供一种具有声能转换器的穿戴式声音装置以及一种声能转换器的制造方法。
本发明的一实施例提供一种声能转换器，其用以执行声学转换。声能转换器设置在穿戴式声音装置中或将要设置在穿戴式声音装置中。声能转换器包括至少一锚定结构、膜结构以及致动件。膜结构设置在第一层中，并锚定于设置在第二层中的锚定结构。致动件设置在膜结构上，致动件用以致动膜结构以暂时性地形成通气口。膜结构将一空间分隔成第一容积与第二容积，第一容积连接穿戴式声音装置使用者的耳道，第二容积连接穿戴式声音装置外的环境。耳道与环境将通过膜结构被致动时暂时性开启的通气口来连接。
本发明的另一实施例提供声能转换器的制造方法。此制造方法包括：提供晶圆，其中晶圆包括第一层与第二层；形成并图案化在晶圆的第一侧上的致动材料；图案化晶圆的第一层，以形成沟道线；以及移除晶圆的第二层的第一部。第二层的第二部形成至少一锚定结构，且图案化的第一层形成被锚定结构锚定的膜结构。狭缝是因为沟道线而形成在膜结构中并贯穿膜结构。膜结构用以被致动以暂时性地形成通气口，且通气口是因为狭缝而形成。膜结构将一空间分隔成第一容积与第二容积，第一容积连接耳道，第二容积连接穿戴式声音装置外的环境。耳道与环境将通过暂时性开启的通气口来连接。
在阅读了下文绘示有各种附图的实施例的详细描述之后，对于本领域技术人员来说，应可清楚明了本发明的目的。
附图说明
图1所示为本发明第一实施例的声能转换器的俯视示意图。
图2所示为本发明第一实施例的声能转换器的剖面示意图。
图3所示为本发明第一实施例的声能转换器与壳结构的剖面示意图。
图4所示为本发明第一实施例的第一振膜在第一模式下的示意图。
图5所示为本发明另一实施例的第一振膜在第二模式下的剖面示意图。
图6所示为本发明第一实施例的狭缝的相对侧的一对相对位置的多个范例的示意图。
图7所示为本发明第一实施例的频率响应的多个范例的示意图。
图8所示为本发明另一实施例的第一振膜在第一模式下的剖面示意图。
图9所示为本发明一实施例具有声能转换器的穿戴式声音装置的示意图。
图10至图12所示为本发明一实施例的另一类型的声能转换器的剖面示意图。
图13所示为本发明第二实施例的声能转换器的剖面示意图。
图14所示为本发明另一种第二实施例的声能转换器的剖面示意图。
图15所示为本发明第三实施例的声能转换器的俯视示意图。
图16所示为本发明第四实施例的声能转换器的俯视示意图。
图17所示为本发明第五实施例的声能转换器的俯视示意图。
图18所示为本发明第六实施例的声能转换器的俯视示意图。
图19所示为本发明第七实施例的声能转换器的俯视示意图。
图20所示为图19的中心部分的放大示意图。
图21所示为本发明第八实施例的声能转换器的俯视示意图。
图22所示为本发明第九实施例的声能转换器的俯视示意图。
图23所示为本发明第十实施例的声能转换器的俯视示意图。
图24至图30所示为本发明一实施例的声能转换器的制造方法在不同阶段时的结构的示意图。
图31所示为本发明一实施例声能转换器的剖面示意图。
符号说明：
100,100’,200,200’,300,400,500,600,700,800,900,1000:声能转换器
110:第一振膜
110Df:变形态
110e:外缘
110R:角落
112a,112b,112c,112d:振膜部
114:联结板
120:第一致动件
120a,120b,120c,120d:致动部
130,130a,130b,130c,130d,230:狭缝
130_L:较长狭缝
130_N:内部狭缝
130_S:较短狭缝
130_T:外部狭缝
130P:间隙
130T:通气口
140,240:锚定结构
150:感测装置
160:驱动电路
162:模拟数字转换器
164:数字信号处理单元
166:数字模拟转换器
210:第二振膜
220:第二致动件
902:单元
1002:高频声音单元
1004:低频声音单元
A,B,C,D:点
AM:致动材料
BS:基底
BVT,BVT1,BVT2:背部通口
CB1:第一腔体
CB2:第二腔体
CPD:连接垫
CPS:补偿氧化物层
CT1:第一导电层
CT2:第二导电层
DC,DD:距离
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
Ex1,Ex2,Ex3,Ex4,Ex5,Ex6:范例
FS:膜结构
HL:孔
HO1:第一壳开口
HO2:第二壳开口
HSS:壳结构
PL:保护层
S1:第一侧壁
S2:第二侧壁
SH:水平表面
SIL:隔离绝缘层
U1:第一单元
U2:第二单元
Uz:位移
V1,V2,V3,V4,V5,V6:电压
VL1:第一容积
VL2:第二容积
W1:第一层
W1a:上表面
W2:第二层
W3:绝缘层
WF:晶圆
WL:沟道线
WSD:穿戴式声音装置
X,Y,Z:方向
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，下文将详细说明所列举的本发明的优选实施例、关键元件的典型材料或参数范围，并配合具有标记的附图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，且基于目前技术说明了关键元件的材料和参数范围，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、实施方法或操作提供更清楚的描述。实际的元件与布局可能更为复杂，且所使用的材料或参数范围可能会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。
在下文说明书与申请专利范围中，“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。
在下文说明书与申请专利范围中，当“A1构件由B1所形成”时，B1存在于A1构件的形成或B1使用在A1构件的形成，并且，A1构件的形成中不排除一个或多个其他的特征、区域、步骤、操作及/或构件的存在与使用。
在下文说明书与申请专利范围中，术语“实质上”是指可存在或不存在微小偏差。举例来说，术语“实质上平行”、“实质上沿着”是指两构件之间的夹角可小于或等于特定角度阀值，例如10度、5度、3度或1度。举例来说，术语“实质上对齐”是指两构件之间的偏差可小于或等于特定差异阀值，例如2μm(微米)或1μm。举例来说，术语“实质上相同”是指偏差在给定值或给定范围内，例如在10％、5％、3％、2％、1％或0.5％内。
说明书与申请专利范围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(或所述)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，所述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。申请专利范围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申请专利范围中可能为第二构件。
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。
在本发明中，声能转换器可执行声学转换(acoustic transformation)，其中声学转换可将信号(例如，电信号或其他适合类型的信号)转换为声波，或可将声波转换至其他适合类型的信号(例如，电信号)。在一些实施例中，声能转换器可为声音产生装置、扬声器、微型扬声器或其他适合的装置，以将电信号转换成声波，但不以此为限。在一些实施例中，声能转换器可为声音量测装置、麦克风或其他适合的装置，以将声波转换成电信号，但不以此为限。
在下文中，声能转换器可为示例性声音产生装置，其用以使本领域的通常知识者能更好地了解本发明，但不以此为限。在下文中，声能转换器举例可设置在穿戴式声音装置(例如，入耳式设备(in-ear device))内，但不以此为限。须说明的是，声能转换器的操作是指由声能转换器执行声学转换(例如，声波是通过电性驱动信号致动声能转换器来产生)。
请参考图1至图3，图1所示为本发明第一实施例的声能转换器的俯视示意图，图2所示为本发明第一实施例的声能转换器的剖面示意图，图3所示为本发明第一实施例的声能转换器与壳结构的剖面示意图。如图1与图2所示，声能转换器100包括基底BS。基底BS可为硬质或可挠，其中基底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，基底BS可为包括积层板(laminate)(例如铜箔基板(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，但不以此为限。
在图1与图2中，基底BS具有平行于方向X与方向Y的水平表面SH，其中方向Y不平行方向X(例如，方向X可垂直于方向Y)。须说明的是，本发明的方向X与方向Y可视为水平方向。
声能转换器100包括膜结构FS与至少一锚定结构140，设置在基底BS的水平表面SH，其中膜结构FS锚定于锚定结构140。如图1所示，声能转换器100可包括四个锚定结构140，膜结构FS可包括第一振膜110。锚定结构140设置在第一振膜110的外侧，并连接第一振膜110的至少一外缘110e，其中第一振膜110的外缘110e定义出第一振膜110的边界。举例而言，锚定结构140可环绕第一振膜110，并连接第一振膜110的所有外缘110e，但不以此为限。
在声能转换器100的操作中，第一振膜110可被致动以移动。在本实施例中，第一振膜110可被致动以向上移动与向下移动，但不以此为限。举例而言，在图2中，当第一振膜110被致动时，第一振膜110可变形成变形态110Df，但不以此为限。须说明的是，在本发明中，术语“向上移动”与“向下移动”表示振膜实质上沿着方向Z移动，而方向Z平行于第一振膜110的法线方向或平行于基底BS的水平表面SH的法线方向(即，方向Z可垂直于方向X与方向Y)。
在声能转换器100的操作过程中，锚定结构140可为固定不动。换句话说，在声能转换器100的操作过程中，锚定结构140可为相对于第一振膜110的固定端(或固定边缘)。
第一振膜110(膜结构FS)与锚定结构140可包括任何适合的材料。在一些实施例中，第一振膜110(膜结构FS)与锚定结构140可各自包括硅(例如，单晶硅或多晶硅)、硅化合物(例如，碳化硅、氧化硅)、锗、锗化合物(例如，氮化镓、砷化镓)、镓、镓化合物、不锈钢或其组合，但不以此为限。第一振膜110与锚定结构140可具有相同或不同的材料。
另外，由于第一振膜110与锚定结构140的存在，第一腔体CB1可存在于基底BS与第一振膜110之间。在本实施例中，基底BS可另包括背部通口BVT(例如，图3所示的背部通口BVT)，且第一腔体CB1可通过背部通口BVT连接于声能转换器100的后侧的外部(即，基底BS背后的空间)。
声能转换器100可包括第一致动件120，设置在第一振膜110(膜结构FS)上，并用以致动第一振膜110(膜结构FS)。举例来说，在图1与图2中，第一致动件120可接触于第一振膜110，但不以此为限。此外，在本实施例中，如图1与图2所示，第一致动件120可不完全重叠第一振膜110，如图1的方向Z的视角所示，但不以此为限。可选择地，在图2中，第一致动件120可设置在锚定结构140上并重叠锚定结构140，但不以此为限。在另一实施例中，在图1的方向Z的视角所示，第一致动件120可不重叠于锚定结构140，但不以此为限。
第一致动件120对于第一振膜110沿方向Z上的运动具有单调的机电转换功能。在一些实施例中，第一致动件120可包括压电式致动件、静电式致动件、奈米静电致动式(nanoscopic-electrostatic-drive,NED)致动件、电磁式致动件或任何其他适合的致动件，但不以此为限。举例而言，在一实施例中，第一致动件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(例如，锆钛酸铅(leadzirconate titanate,PZT))，其中压电材料层可依据电极所接收到的驱动信号(例如，驱动电压)来致动第一振膜110，但不以此为限。举例而言，在另一实施例中，第一致动件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信号(例如，驱动电流)与磁场来致动第一振膜110(即，第一振膜110可由电磁力所致动)，但不以此为限。举例而言，在另一实施例中，第一致动件120可包括静电式致动件(如，导电板)或NED致动件，其中静电式致动件或NED致动件可依据所接收到的驱动信号(例如，驱动电压)与电场来致动第一振膜110(即，第一振膜110可由静电力所致动)，但不以此为限。
在本实施例中，第一振膜110与第一致动件120可用以执行声学转换。也就是说，声波是因为藉由第一致动件120致动所造成的第一振膜110的运动而产生，且第一振膜110的运动相关于声波的声压位准(sound pressure level,SPL)。
第一致动件120可基于所接收到的驱动信号来致动第一振膜110以产生声波。声波对应于输入音频信号，而驱动信号对应于(相关于)输入音频信号。
在一些实施例中，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。也就是说，声能转换器100以声音的频率产生声音(即，声能转换器100产生符合古典声波定理的零平均流假设(zero-mean-flow assumption)的声波)，但不以此为限。
如图1至图3所示，声能转换器100的膜结构FS包括至少一狭缝130，其中狭缝130可具有第一侧壁S1与相对于第一侧壁S1的第二侧壁S2。在本发明中，狭缝130的间隙130P在平行于方向X与方向Y的平面上存在于第一侧壁S1与第二侧壁S2之间(即，狭缝130的间隙130P平行于基底BS的水平表面SH)，其中狭缝130的间隙130P的宽度可依据需求设计(例如，宽度可为，但不限于，约1μm)。在本发明中，根据第一致动件120所接收到的驱动信号，狭缝130可在第一侧壁S1与第二侧壁S2之间暂时性地产生通气口130T(即，膜结构FS用以被致动以暂时性地形成通气口130T)，其中通气口130T的开口是在方向Z上，使得通气口130T开口所形成的平面实质上垂直于方向X与方向Y。须说明的是，在下文说明书与申请专利范围中，“间隙130P”所在的平面平行于方向X与方向Y，并为沿狭缝130横向的空间(即，在平行于方向X与方向Y的平面上的第一侧壁S1与第二侧壁S2之间的空间)；“通气口130T”是指在方向Z(基底BS的水平表面SH的法线方向，垂直于方向X与方向Y)上的第一侧壁S1与第二侧壁S2之间的空间。
只要狭缝130可基于第一致动件120所接收的驱动信号而在第一侧壁S1与第二侧壁S2之间形成通气口130T，狭缝130可为任何适合类型。
狭缝130可设置在任何适合的位置。在本实施例中，如图1所示，第一振膜110可具有狭缝130(即，狭缝130是穿过第一振膜110的切口，以形成在第一振膜110中)，使得第一振膜110可包括狭缝130的第一侧壁S1与第二侧壁S2，但不以此为限。换句话说，在本实施例中，执行声学转换的第一振膜110可用以被致动以形成通气口130T，且通气口130T是因为狭缝130而形成。
在另一实施例中(例如，图10)，狭缝130可为第一振膜110的边界，使得第一振膜110可包括狭缝130的第一侧壁S1但不包括狭缝130的第二侧壁S2，而狭缝130的第一侧壁S1可为第一振膜110的外缘110e的其中之一，但不以此为限。
在本发明中，包括在声能转换器100中的狭缝130的数量可依据需求而调整。举例来说，如图1所示，声能转换器100可包括四个狭缝130a、130b、130c、130d，使得第一振膜110可包括由狭缝130a、130b、130c、130d所分隔的四个振膜部112a、112b、112c、112d(即，各狭缝130将第一振膜110区分成两个振膜部)，但不以此为限。在图1中，振膜部112a在狭缝130a、130d之间，振膜部112b在狭缝130a、130b之间，以此类推。相应地，第一致动件120包括四个致动部120a、120b、120c、120d，分别设置在振膜部112a、112b、112c、112d上。
因此，狭缝130的第一侧壁S1与第二侧壁S2可分别属于第一振膜110的不同振膜部。以狭缝130a为例，狭缝130a可形成在振膜部112a、112b之间，使得狭缝130a的第一侧壁S1与第二侧壁S2分别属于振膜部112a、112b。换句话说，振膜部112a与致动部120a在狭缝130a的一侧，振膜部112b与致动部120b在狭缝130a的另一侧。举例来说，点C在狭缝130a的第一侧壁S1上，点D在狭缝130a的第二侧壁S2，使得点C与点D分别属于振膜部112a、112b，并形成由狭缝130a的间隙130P分隔的一对点。
在本发明中，狭缝130的形状/图案并没有限制。举例而言，狭缝130可为直线狭缝、曲线狭缝、直线狭缝的组合、曲线狭缝的组合、或直线狭缝和曲线狭缝的组合。在本实施例中，如图1与图2所示，狭缝130可为曲线狭缝，但不以此为限。在本实施例中，如图1与图2所示，狭缝130举例可从第一振膜110的角落110R延伸朝向第一振膜110的中心部分。在本实施例中，随着狭缝130从第一振膜110的角落110R朝向第一振膜110的中心部分延伸，狭缝130的曲率可随之增加，使得狭缝130可形成钩状图案，但不以此为限。具体地，以狭缝130a为例，在狭缝130a上的点A的第一曲率半径小于在狭缝130a上的点B的第二曲率半径，其中相较于点B，点A较远离角落110R(即，沿着狭缝130a而在点A与角落110R之间的第一长度大于沿着狭缝130a而在点B与角落110R之间的第二长度)，但不以此为限。此外，如图1所示，多个狭缝130可在第一振膜110上向内延伸以形成漩涡图案，但不以此为限。
在另一观点，如图3所示，狭缝130可将第一振膜110(膜结构FS)分隔成彼此相对的两瓣。换句话说，第一振膜110中由狭缝130所分隔的两振膜部可分别为第一瓣与第二瓣，使得第一侧壁S1可属于第一瓣，第二侧壁S2可属于第二瓣。第一瓣可包括第一端与第二端(或称为自由端)，第一端可锚定于一个锚定结构140，第二端(即，自由端)可用以执行第一上下运动(即，第一瓣的第二端可向上与向下移动)以形成通气口130T。第二瓣可包括第一端与第二端(或称为自由端)，第一端可锚定于一个锚定结构140，第二端(即，自由端)可用以执行第二上下运动(即，第二瓣的第二端可向上与向下移动)以形成通气口130T。第二瓣的自由端的运动可不同于(例如，图4的实施例)或相反于(例如，图8的实施例)第一瓣的自由端的运动。
以图1中形成在振膜部112a、112b之间的狭缝130a为例，狭缝130a的第一侧壁S1可为第一瓣的自由端(即，点C可在第一瓣的第二端上)，狭缝130a的第二侧壁S2可为第二瓣的自由端(即，点D可在第二瓣的第二端上)，但不以此为限。
此外，狭缝130可释放第一振膜110的残余应力(residual stress)，其中残余应力是在第一振膜110的制造过程中产生或是原本就存在于第一振膜110中。
如图1与图2所示，由于狭缝130的布局，第一振膜110可选择性地包括联结板114，联结板114连接于振膜部112a、112b、112c、112d。在本实施例中，所有振膜部112a、112b、112c、112d都连接于联结板114，且联结板114被振膜部112a、112b、112c、112d(即，联结板114为第一振膜110的中心部分)及/或狭缝130所环绕，但不以此为限。举例来说，联结板114仅连接振膜部112a、112b、112c、112d，但不以此为限。举例来说，在图1中，第一致动件120可在方向Z(基底BS的水平表面SH的法线方向)上不重叠联结板114，但不以此为限。在本实施例中，由于联结板114的存在，即使因为狭缝130的形成而使第一振膜110的结构强度减弱，第一振膜110被破坏的可能性被降低，及/或第一振膜110在制造期间中的破坏可被避免。换句话说，联结板114可将第一振膜110的结构强度维持在一定的水平。
由于狭缝130的存在，可视为第一振膜110包括多个弹簧结构，其中弹簧结构是因为狭缝130而形成。在图1与图2中，弹簧结构可视为连接在联结板114与重叠于第一致动件120的第一振膜110的部分之间。由于弹簧结构的存在，第一振膜110的位移量可被提升，及/或第一振膜110可在声能转换器100的操作过程中弹性变形。
在本实施例中，声能转换器100可选择性地包括芯片，设置在基底BS的水平表面SH，其中芯片可至少包括膜结构FS(包含了第一振膜110与狭缝130)、锚定结构140与第一致动件120。芯片的制造方法并没有限制。举例而言，在本实施例中，芯片可通过至少一半导体工艺来形成，以成为微机电系统(Micro Electro Mechanical System,MEMS)芯片，但不以此为限。
须说明的是，本发明的第一振膜110、狭缝130、第一致动件120与锚定结构140可视为第一单元U1。
如图3所示，声能转换器100设置在穿戴式声音装置中的壳结构HSS内。在图3中，壳结构HSS可具有第一壳开口HO1与第二壳开口HO2，其中第一壳开口HO1可连接穿戴式声音装置使用者的耳道，第二壳开口HO2可连接穿戴式声音装置外的环境，而膜结构FS位于第一壳开口HO1与第二壳开口HO2之间。须说明的是，穿戴式声音装置外的环境可不在耳道内(例如，穿戴式声音装置外的环境可直接连接耳朵外面的空间)。此外，在图3中，由于第一腔体CB1可存在于基底BS与第一振膜110(膜结构FS)之间，第一腔体CB1可藉由基底BS的背部通口BVT与壳结构HSS的第二壳开口HO2而连接至穿戴式声音装置外的环境。
如图3所示，第一振膜110(包含有第一瓣与第二瓣的膜结构FS)可将形成在壳结构HSS内的空间分隔成第一容积VL1与第二容积VL2，第一容积VL1连接穿戴式声音装置使用者的耳道，第二容积VL2连接穿戴式声音装置外的环境。因此，当藉由第一致动件120的致动而使在方向Z(基底BS的水平表面SH的法线方向)上的通气口130T被暂时性地形成在狭缝130的第一侧壁S1(即，第一瓣的自由端/第二端)与第二侧壁S2(即，第二瓣的自由端/第二端)之间时，第一容积VL1可通过通气口130T连接第二容积VL2，使得穿戴式声音装置外的环境与穿戴式声音装置使用者的耳道彼此连接。也就是说，穿戴式声音装置外的环境与耳道可通过第一振膜110被致动时暂时性开启的通气口130T来连接。相反地，当在方向Z上的通气口130T不形成在狭缝130的第一侧壁S1(即，第一瓣的自由端/第二端)与第二侧壁S2(即，第二瓣的自由端/第二端)之间时，第一容积VL1与第二容积VL2实质上断开连接，使得穿戴式声音装置外的环境与穿戴式声音装置使用者的耳道实质上彼此被分隔。也就是说，当通气口130T未形成及/或通气口130T关闭时，穿戴式声音装置外的环境与穿戴式声音装置使用者的耳道实质上被彼此分隔。
“通气口130T关闭”的情况表示图3中的狭缝130的第一侧壁S1(即，第一瓣的自由端/第二端)在水平方向上部分或完全重叠于狭缝130的第二侧壁S2(即，第二瓣的自由端/第二端)；“通气口130T开启”与等效的“通气口130T形成”的情况表示图3中的狭缝130的第一侧壁S1(即，第一瓣的自由端/第二端)在水平方向上不重叠于狭缝130的第二侧壁S2(即，第二瓣的自由端/第二端)。须说明的是，第一侧壁S1与第二侧壁S2的高度是由第一振膜110的厚度所定义。
在图3中，第一容积VL1连接壳结构HSS的第一壳开口HO1，第二容积VL2连接壳结构HSS的第二壳开口HO2。因此，第一容积VL1藉由第一壳开口HO1而连接穿戴式声音装置使用者的耳道，第二容积VL2藉由第二壳开口HO2而连接穿戴式声音装置外的环境。需注意的是，第一腔体CB1为第二容积VL2的一部分。
请参考图4，图4所示为本发明第一实施例的第一振膜在第一模式下的示意图。如图2与图4所示，当第一振膜110被致动，第一振膜110变形成变形态110Df。在本发明中，声能转换器100可包括第一模式与第二模式，其中第一致动件120在第一模式中接收第一驱动信号，以在方向Z(基底BS的水平表面SH的法线方向)上产生形成在狭缝130的第一侧壁S1(即，第一瓣的自由端/第二端)与第二侧壁S2(即，第二瓣的自由端/第二端)之间的通气口130T，而第一致动件120在第二模式中接收第二驱动信号，以在方向Z上不产生位于狭缝130的第一侧壁S1与第二侧壁S2之间的通气口130T。
如图4所示，在第一模式中，狭缝130的第一侧壁S1与第二侧壁S2可具有不同的位移，以导致狭缝103中位于第一侧壁S1与第二侧壁S2之间的间隙130P产生变化。当所述位移在方向Z上的差异大于第一振膜110的厚度时，第一侧壁S1不再重叠于第二侧壁S2，使得位于第一侧壁S1与第二侧壁S2之间的开口形成，且称为开启通气口130T。以图1的狭缝130a中位于两侧的点C、D为例，当第一振膜110在第一模式下被致动，振膜部112a上的第一侧壁S1的点C根据第一驱动信号(例如，电压)而被致动，以具有沿着方向Z的第一位移Uz_a，振膜部112b上的第二侧壁S2的点D根据第一驱动信号而被致动，以具有沿着方向Z的第二位移Uz_b，且点C的第一位移Uz_a显著地大于点D的第二位移Uz_b，使得第一侧壁S1中靠近点C的区段以及第二侧壁S2中靠近点D的区段变为不重叠，以形成(或开启)通气口130T。通气口130T的开口尺寸UZO由第一位移Uz_a与第二位移Uz_b之间的振膜位移差异ΔUz、第一振膜110的厚度来决定：UZO＝ΔUz-T110，其中ΔUz＝|Uz_a-Uz_b|，T110为第一振膜110的厚度且T110实践上可为5～7μm，但不以此为限。当振膜位移差异ΔUz在第一模式中大于第一振膜110(膜结构FS)的厚度T110，其称为通气口130T“暂时性地开启”。当通气口130T的开口尺寸UZO越大，通气口130T开启的越宽。
当通气口130T暂时性地开启，如图4所示，空气会因为第一振膜110的两侧的压力差而开始在两容积(即，第一容积VL1与第二容积VL2)之间流动，使得闭锁效应所造成的压力会被释放(即，耳道与穿戴式声音装置外的环境之间的压力差可通过流经通气口130T的气流而被释放)，以抑制闭锁效应。
以下将描述形成通气口130T的基本原理。请参考图1所绘示的狭缝130a的点C、D，点C位在振膜部112a上的第一侧壁S1上，点D位在振膜部112b上的第二侧壁S2上，点D相对于点C而横跨狭缝130的间隙130P。振膜部112a在点C上的位移是通过致动部120a来驱动，振膜部112b在点D上的位移是通过致动部120b来驱动。点C与振膜部112a的锚定边缘之间的距离DC大于点D与振膜部112b的锚定边缘之间的距离DD。由于较短的距离意味着较高的刚性，因此即使施加相同的驱动力，点D的变形量会小于点C的变形量。此外，图1上表示距离DC的箭头重叠于含有致动部的区域，而表示距离DD的箭头则没有，其意味着致动部120a施加在点C上的驱动力强于致动部120b施加在点D上的驱动力。结合此些因素，振膜部112a在点C(驱动力较强且刚性较低)上的位移量会大于振膜部112b在点D上的位移量。
在第二模式中，振膜位移差异小于第一振膜110的厚度，也就是ΔUz≤T110。换句话说，第一侧壁S1在点C处的侧壁在水平方向上可部分或完全重叠于第二侧壁S2在点D处的侧壁。举例而言，相关于狭缝130的两振膜部(即，第一瓣与第二瓣)在第二模式下的情况绘示于图3，此两振膜部(两瓣)可实质上彼此平行，且实质上平行于基底BS的水平表面SH，但不以此为限。在另一范例中，相关于狭缝130的两振膜部(即，第一瓣与第二瓣)在第二模式下的情况绘示图5，此两振膜部(两瓣)可不平行于基底BS的水平表面SH，第一瓣的自由端/第二端(第一侧壁S1)相对于第一瓣的锚定端/第一端可更靠近基底BS，第二瓣的自由端/第二端(第二侧壁S2)相对于第二瓣的锚定端/第一端可更靠近基底BS，但不以此为限，且ΔUz≤T110。因此，在狭缝130及其相关的振膜部处于第二模式的任一情况下，即ΔUz≤T110的情况下，通气口130T并未开启/形成，及/或通气口130T关闭。
狭缝130的间隙130P的宽度应足够小，例如以1～2μm来实践。由于沿着气流路径的壁的粘力/阻力(viscous forces/resistance)(其可称作流体力学的场内边界层效应)，通过狭窄通道的气流可以是高阻尼地(highly damped)。所以，在第二模式中通过狭缝130的间隙130P的气流远小于在第一模式中通过狭缝130的通气口130T的气流(例如，在第二模式中通过狭缝130的间隙130P的气流可被忽略，或比在第一模式中通过狭缝130的通气口130T的气流低10倍)。换句话说，狭缝130的间隙130P的宽度足够小，使得在第二模式中通过狭缝130的间隙130P的气流/泄漏相较于第一模式中通过通气口130T的气流可被忽略(例如，小于第一模式中通过通气口130T的气流的10％)。
根据上述，在第一模式与第二模式中，作为第一瓣的自由端/第二端的第一侧壁S1可执行第一上下运动，作为第二瓣的自由端/第二端的第二侧壁S2可执行第二上下运动。特别地，如图3至图5所示，当第一侧壁S1(第一瓣的自由端/第二端)执行第一上下运动时，第一侧壁S1与声能转换器100内的任何其他元件没有物理性接触；当第二侧壁S2(第二瓣的自由端/第二端)执行第二上下运动时，第二侧壁S2与声能转换器100内的任何其他元件没有物理性接触。
请参考图6与图7，图6所示为本发明第一实施例的狭缝的相对侧的一对相对位置的多个范例的示意图，图7所示为本发明第一实施例的频率响应的多个范例的示意图。图6绘示了振膜部112a(或第一瓣)上的点C(或自由端/第二端)与振膜部112b(或第二瓣)上的点D(或自由端/第二端)的相对位置对的六个范例Ex1～Ex6，此六个范例Ex1～Ex6对应六个逐渐提高的致动件的驱动电压V1～V6，而驱动电压V1～V6如图6的水平轴上的标示所示。图6的铅直轴表示点C、D在方向Z上的位移Uz。须说明的是，图6中表示为点C、D的方块的高度对应第一振膜110的厚度。图7绘示当第一振膜110藉由图6所示的驱动电压V1～V6(范例Ex1～Ex6)来驱动时的声能转换器100的频率响应。须说明的是，图6与图7所示的数值为示例，实际施加的电压可根据实际情况进行调整。
如图4与图6所示，在此情况下(a第一驱动方法)，狭缝130的第一侧壁S1(即，第一瓣的第二端)的点C与第二侧壁S2(即，第二瓣的第二端)的点D在相同方向上移动，即，第一侧壁S1与第二侧壁S2都随着施加在第一致动件120上的电压提升而在正向的方向Z上向上移动，且电压升高到阀值以上(例如电压V5或V6)以形成/开启通气口130T；相反地，boththe第一侧壁S1与第二侧壁S2都随着施加在第一致动件120上的电压下降而在正向的方向Z上向下移动，且电压下降到阀值以下(例如V1～V3)以关闭通气口130T。
如图6所示，当电压V1(例如，1V)施加在第一致动件120上时，点C低于点D；当电压V2(例如，8V)施加在第一致动件120上时，点C实质上对齐点D；当阀值电压V4(例如，22V)施加在第一致动件120上时，点C比点D高出恰好为第一振膜110的厚度；当电压V5～V6施加在第一致动件120上时，点C比点D高出多于第一振膜110的厚度。因此，在图6中，当第一致动件120接收到高于阀值电压V4的电压时，例如电压V5～V6，则将形成通气口130T，即通气口130T开启；相反地，当第一致动件120接收到低于阀值电压V4的电压时，例如电压V1～V3，通气口130T将不会被形成，而称为通气口130T关闭。
换句话说，当电压V1施加在第一致动件120上时，振膜部112a上的点C部分低于振膜部112b上的点D。当电压V2施加在第一致动件120上时，振膜部112a上的点C实质上在水平方向上对齐振膜部112b上的点D。当电压V3施加在第一致动件120上时，振膜部112a上的点C部分高于振膜部112b上的点D。当电压V4施加在第一致动件120上时，振膜部112a上的点C的下缘实质上在水平方向上对齐于振膜部112b上的点D的上缘。当大于阀值电压V4的电压(例如，电压V5或V6)施加在第一致动件120上时，振膜部112a上的点C在方向Z上完全高于振膜部112b上的点D，使得通气口130T被形成与开启。
如图6所示，在本实施例中，在第一模式时将电压V5或V6施加在第一致动件120上，在第二模式时将电压V1、V2或V3施加在第一致动件120上。换句话说，在第一模式时施加在第一致动件120上的第一驱动信号的绝对值可大于或等于阀值，在第二模式时施加在第一致动件120上的第二驱动信号的绝对值可小于阀值，其中阀值为图6中所绘示的电压V4(22V)，但不以此为限。
根据上述，在第二模式中，振膜部112a可部分低于、部分高于或实质上对齐振膜部112b。也就是说，在第二模式中，第一致动件120接收第二驱动信号以使得第一侧壁S1在水平方向(平行于基底BS的水平表面SH)上对应(或重叠)第二侧壁S2(即，通气口130T关闭及/或不形成)。在本实施例中，在第二模式中，整个第一侧壁S1在水平方向上对应(或重叠)第二侧壁S2。
另一方面，在第一模式中，第一致动件120接收第一驱动信号，以使得第一侧壁S1的至少一部分在水平方向上并未对应或重叠于第二侧壁S2，使得通气口130T形成在第一侧壁S1与第二侧壁S2之间的非重叠区域(在水平方向上)。
如图7所示，由于狭缝130的间隙130P的宽度应足够小，在声能转换器100的频率响应中，第二模式中的SPL的低频滚降(low frequency roll-off,LFRO)截角频率(cornerfrequency)是低的，通常为35Hz或更低。相反地，当通气口130T开启/存在于第一模式中时，空气将流通过通气口130T，其气流阻抗与通气口130T的开口尺寸成反比，因此，在声能转换器100的频率响应中，第一模式中的LFRO截角频率将显著地高于第二模式中的LFRO截角频率。举例来说，第一模式中的LFRO截角频率可为80～400Hz，其取决于通气口130T的开口尺寸，但不以此为限。
在声能转换器100的第一驱动方法中，当闭锁效应发生时，第一驱动信号可施加在第一致动件120，以使声能转换器100处于第一模式，使得通气口130T被形成/开启，以允许通过通气口130T的气流释放闭锁效应所引起的压力，以抑制闭锁效应。举例而言，在本实施例中，第一驱动信号可包括通气口产生信号(例如，电压V5或V6)与共同信号(例如，共同信号加上通气口产生信号)，但不以此为限。当闭锁效应未发生时，第二驱动信号可被施加在第一致动件120上，以使声能转换器100处于第二模式，使得不形成通气口130T。举例而言，在本实施例中，第二驱动信号可包括通气口抑制信号(例如，电压V1、V2或V3)与共同信号(例如，共同信号加上通气口抑制信号)，但不以此为限。
共同信号可依据需求而设计。在一些实施例中，共同信号可包括恒定(DC)偏压、输入音频(AC)信号或其组合。举例而言，当共同信号包括输入音频信号时，共同信号包括对应于(相关于)输入音频信号的值的信号，使得第一振膜110在第一模式下可产生声波且形成通气口130T，或者，第一振膜110可产生声波且抑制(关闭)通气口130T。在一实施例中，共同信号可包括恒定偏压，以维持第一振膜110在一特定位置。举例而言，施加在第一致动件120的恒定偏压可造成第一振膜110(例如，第一瓣与第二瓣)实质上平行于基底BS的水平表面SH。
须说明的是，图4至图7所示的实施例与范例属于第一驱动方法，其狭缝130的第一侧壁S1与第二侧壁S2在相同方向上移动以开启(形成)或关闭通气口130T。用以产生通气口130T的第二驱动方法是涉及使第一侧壁S1与第二侧壁S2沿不同方向移动，而用以产生通气口130T的第三驱动方法是涉及只有一个侧壁(如，第一侧壁S1)移动且另一个侧壁(如，第二侧壁S2)静止。
请参考图8，图8所示为本发明另一实施例的第一振膜在第一模式下的剖面示意图，其中图8绘示声能转换器100的第一振膜110根据第二驱动方法被致动而处于第一模式。如图8所示，关于其中一个狭缝130，第一瓣(含有狭缝130的第一侧壁S1的振膜部)可被致动以向第一方向移动，第二瓣(含有狭缝130的第二侧壁S2的振膜部)可被致动以向相反于第一方向的第二方向移动，使得通气口130T形成。换句话说，第一侧壁S1(第一瓣的自由端/第二端)的第一上下运动相反于第二侧壁S2(第二瓣的自由端/第二端)的第二上下运动。举例而言，第一方向与第二方向可实质上平行于方向Z，在从第二模式(例如，图3所示)到第一模式(例如，图8所示)的过渡中，第一瓣的自由端/第二端(第一侧壁S1)可向上移动而第二瓣的自由端/第二端(第二侧壁S2)可向下移动。相反地，在从第一模式(例如，图8所示)回到第二模式(例如，图3所示)的过渡中，第一瓣的自由端/第二端(第一侧壁S1)可向下移动而第二瓣的自由端/第二端(第二侧壁S2)可向上移动。在上述的任一转换中，第一瓣的第一侧壁S1与第二瓣的第二侧壁S2朝不同方向移动。
此外，第一瓣的自由端/第二端(第一侧壁S1)可被致动以具有朝向第一方向的第一位移Uz_a，第二瓣的自由端/第二端(第二侧壁S2)可被致动以具有朝向第二方向的第二位移Uz_b。在一实施例中，第一侧壁S1的第一位移与第二侧壁S2的第二位移在距离上实质相等，但方向相反。
另外，第一侧壁S1的第一位移与第二侧壁S2的第二位移可暂时性地对称，即，第一侧壁S1与第二侧壁S2的运动实质上在任何时间段内的移动长度基本相等，但方向相反。当图8的第一侧壁S1与第二侧壁S2的运动暂时性地对称时，以其中一个狭缝130来说，第一空气运动是因为第一瓣(含有狭缝130的第一侧壁S1的振膜部)被致动以朝着第一方向移动而产生，第一空气运动的方向相关于第一方向，第二空气运动是因为第二瓣(含有狭缝130的第二侧壁S2的振膜部)被致动以朝着相反于第一方向的第二方向移动而产生，第二空气运动的方向相关于第二方向。由于第一空气运动与第二空气运动可分别相关于相反方向，因此，当第一瓣(含有狭缝130的第一侧壁S1的振膜部)与第二瓣(含有狭缝130的第二侧壁S2的振膜部)同时被致动以开启/关闭通气口130T时，第一空气运动的至少一部分与第二空气运动的至少一部分可相互抵消。
在一些实施例中，当第一瓣与第二瓣同时被致动以开启/关闭通气口130T时(举例而言，朝着第一方向的第一位移与朝着第二方向的第二位移可在距离上实质相等，但方向相反)，第一空气运动与第二空气运动可实质上相互抵消。换句话说，由于开启/关闭通气口130T而产生的净空气运动(包含第一空气运动与第二空气运动)实质上为0。在结果上，由于在开启/关闭通气口130T的操作过程中净空气运动实质上为0，开启/关闭通气口130T的操作不会产生使声能转换器100的使用者可察觉到的声学干扰，且开启/关闭通气口130T的操作可称为“被隐藏”。
在相关于图1、图2、图4、图6、图7的实施例中，在本文称为第一驱动方法中，一个驱动信号被施加在第一致动件120上。在第二驱动方法中，如图8的实施例的驱动信号，施加在第一致动件120中位于第一瓣(含有第一侧壁S1的部分)上的致动部的驱动信号可不同于施加在第一致动件120中位于第二瓣(含有第二侧壁S2的部分)上的致动部的驱动信号。详细而言，设置在第一瓣(包含第一侧壁S1的振膜部)上的第一致动件120接收到第一信号，设置在第二瓣(包含第二侧壁S2的振膜部)上的第一致动件120接收到第二信号。因此，第一瓣是根据第一信号而移动，第二瓣是根据第二信号而移动。
第一信号与第二信号可包含被设计成使第一瓣(包含第一侧壁S1的振膜部)与第二瓣(包含第二侧壁S2的振膜部)分别以相反方向移动的分量信号。举例而言，第一信号可包括共同信号加上增量电压，第二信号可包括相同的共同信号加上减量电压，其中增量电压可以在0V和正电压之间切换(例如在0V与10V之间切换)，减量电压可以在0V和负电压之间切换(例如在0V与-10V之间切换)，但不以此为限。须说明的是，共同信号可包括恒定偏压、输入音频信号或其组合，但不以此为限。
举例而言，在图8的声能转换器100的第一模式中，增量电压可具有正电压，例如10V，使得第一信号比共同信号高10V，减量电压可具有负电压，例如-10V，使得第二信号比共同信号低10V，并且，当第一振膜部(包含第一侧壁S1)与第二振膜部(包含第二侧壁S2)的位移差异大于第一振膜110的厚度时，通气口130T会被开启/形成。相反地，在声能转换器100的第二模式中，第一信号的增量电压与第二信号的减量电压可都约为0V，使得实质上相同的驱动信号被施加到第一振膜110的两部分上的致动件，导致两振膜部(一个包含第一侧壁S1，另一个包含第二侧壁S2)产生大约相同的位移，在结果上，通气口130T不被形成/开启，或者通气口130T被关闭。
因此，在某些情况下，增量电压与减量电压可实质上为相同的量值(或称为绝对值)，但不以此为限；在某些情况下，例如在通气口130T开启的第一模式中，第一信号可比第二信号高一个电压水平，以足够造成位移差异大于振膜厚度，但不以此为限；在某些情况下，例如在通气口130T关闭的第二模式中，增量电压与减量电压可都为0V或接近0V，但不以此为限。
根据上述，本发明的狭缝130可藉由第一驱动方法或第二驱动方法来驱动，以作为声能转换器100的动态前通气口，其中当动态前通气口开启时(即，即，狭缝130的通气口130T开启及/或形成)，壳结构HSS中的第一容积VL1与第二容积VL2彼此连接，而当动态前通气口关闭时(即，狭缝130的通气口130T被关闭及/或不被形成)，壳结构HSS中的第一容积VL1与第二容积VL2彼此被分隔。通气口130T越宽，则动态前通气口越大。因此，前通气口的尺寸可依据需求而藉由驱动信号来改变。
此外，由于动态前通气口，本发明的声能转换器100可具有较好的防水效果与防尘效果。
在本发明中，声能转换器100可使用任何适合的驱动器。举例来说，声能转换器100可使用小型驱动器(例如，典型的115dB驱动器)，使得本发明的声能转换器100可适用于小尺寸装置。
请参考图9，图9所示为本发明一实施例具有声能转换器的穿戴式声音装置的示意图。如图9所示，穿戴式声音装置WSD可另包括感测装置150与驱动电路160，驱动电路160电连接感测装置150与声能转换器100的致动件(例如，第一致动件120)。
感测装置150可用以感测穿戴式声音装置WSD外的任何所需的因素，并对应产生感测结果。举例而言，感测装置150可使用红外线(IR)感测方式、光学感测方式、超声波感测方式、电容感测方式或其他适合的感测方式来感测任何所需的因素，但不以此为限。
在一些实施例中，根据感测结果判断是否形成通气口130T。当感测结果指示的感测量以第一极性跨过特定阀值时，将开启(或形成)通气口130T，而当感测量以相反于第一极性的第二极性跨过特定阀值时，将关闭(或不形成)通气口130T。举例来说，第一极性可由低到高，第二极性可由高到低，使得当感测量从低于特定阀值改变成高于特定阀值时，通气口130T被开启，而当感测量从高于特定阀值改变成低于特定阀值时，通气口130T被关闭，但不以此为限。
此外，在一些实施例中，通气口130T的开口程度可单调地相关于感测结果指示的感测量。换句话说，通气口130T的开口程度随着感测量增加或减少而增加或减少。
在一些实施例中，感测装置150可选择性地包括动作感测器(motion sensor)，其用以检测使用者的身体动作及/或穿戴式声音装置WSD的动作。举例而言，感测装置150可检测导致闭锁效应的身体动作，例如走路、跑步、说话、咀嚼等。在一些实施例中，感测结果指示的感测量表示出使用者的身体动作及/或穿戴式声音装置WSD的动作，通气口130T的开口程度相关于所感测到的动作。举例来说，通气口130T的开口程度随着动作增加而增加。
在一些实施例中，感测装置150可选择性地包括邻近感应器(proximity sensor)，其用以感测物体与邻近感应器之间的距离。在一些实施例中，感测结果指示的感测量表示出物体与邻近感应器之间的距离，而通气口130T的开口程度相关于所感测到的距离。举例来说，当此距离小于预定距离时，通气口130T被开启(或形成)，且通气口130T的开口程度随着此距离减少而增加。举例来说，若使用者想要开启(或形成)通气口130T，使用者可使用任何适合的物体(例如，手)来接近穿戴式声音装置WSD，以使邻近感应器感测到此物体以对应产生感测结果，进而开启/形成通气口130T。
此外，邻近感应器还可具有用以检测使用者(可预测地)轻敲或触摸具有声能转换器100的穿戴式声音装置WSD的功能，因为这些动作也可能导致闭锁效应。
在一些实施例中，感测装置150可选择性地包括力量感测器，其用以感测施加在穿戴式声音装置WSD的力量感测器上的力量，感测结果指示的感测量表示出施加在穿戴式声音装置WSD上的力量，而通气口130T的开口程度相关于所感测到的力量。
在一些实施例中，感测装置150可选择性地包括光感测器，其用以感测穿戴式声音装置WSD外的环境光，感测结果指示的感测量表示出光感测器所感测的环境光的亮度，而通气口130T的开口程度相关于所感测到的环境光的亮度。
驱动电路160用以产生施加在致动件(例如，第一致动件120)上的驱动信号，以致动第一振膜110，其中驱动信号是可基于感测装置150的感测结果以及输入音频信号的值。在图9中，驱动电路160可为集成电路(integrated circuit)，但不以此为限。
举例而言，在第一驱动方法中，第一驱动信号与第二驱动信号可由驱动电路160所产生，第一驱动信号的通气口产生信号以及第二驱动信号的通气口抑制信号可根据感测结果而被产生，但不以此为限。
举例而言，在第二驱动方法中，第一信号与第二信号可由驱动电路160所产生，第一信号的增量电压与第二信号的减量电压可根据感测结果而被产生，但不以此为限。
类似地，由于通气口130T的开口程度可单调地相关于感测结果指示的感测量，第二驱动方法中的增量电压及/或减量电压(或第一驱动方法中的通气口产生信号)可与感测结果指示的感测量之间具有单调关系。
类似地，当感测装置150包括动作感测器时，在第二驱动方法中的增量电压的量值及/或减量电压的量值(或第一驱动方法中的通气口产生信号)可随着动作增加而增加(或减少)，但不以此为限。类似地，当感测装置150包括邻近感应器时，在第二驱动方法中的增量电压的量值及/或减量电压的量值(或第一驱动方法中的通气口产生信号)可随着距离减少或减少到一阀值以下而增加(或减少)，但不以此为限。类似地，当感测装置150包括力量感测器时，在第二驱动方法中的增量电压的量值及/或减量电压的量值(或第一驱动方法中的通气口产生信号)可随着力量增加而增加(或减少)，但不以此为限。类似地，当感测装置150包括光感测器时，在第二驱动方法中的增量电压的量值及/或减量电压的量值(或第一驱动方法中的通气口产生信号)可随着环境光的亮度减少而增加(或减少)，但不以此为限。
另外，驱动电路160可包括任何适合的元件。举例而言，驱动电路160可包括模拟数字转换器(analog-to-digital converter,ADC)162、数字信号处理(digital signalprocessing,DSP)单元164、数字模拟转换器(digital-to-analog converter,DAC)166、任何其他适合的元件(例如，检测环境声音的SPL或闭锁噪音的SPL的麦克风)或其组合。
在本实施例中，根据感测装置所产生的感测结果，驱动电路160可对应施加驱动信号至第一致动件120，以使声能转换器100处于第一模式或第二模式。在第一模式中，声能转换器100形成通气口130T，以抑制闭锁效应。并且，声能转换器100在第一模式时可选择性地产生声波。在第二模式中，声能转换器100产生声波。
可选择地，驱动电路160可另包括频率响应均衡器(frequency responseequalizer)，其用以调整声能转换器100在特定频率范围中的驱动信号。如图7所示，其绘示声能转换器100的频率响应中对应四种不同的通气口130T的状况的的四个不同的LFRO截角频率。在一实施例中，由于通气口130T的不同开口程度，包含频率响应均衡器的信号处理单元可用以补偿声能转换器100的频率响应的不同的LFRO截角频率。举例而言，当驱动电压V5(或V6)被施加在第一致动件120上且通气口130T如图6所示的开启时，频率响应均衡器可被启用以补偿范例Ex5(或Ex6)的LFRO频率响应曲线。换句话说，频率响应均衡器可在第一模式时被启用(当通气口130T开启时，频率响应均衡器被启用)，频率响应均衡器可在第二模式时被禁用(当通气口130T关闭时，频率响应均衡器被禁用)。此外，频率响应均衡器产生的均衡量可以是根据通气口130T的开口尺寸而动态变化、调整。在结果上，频率响应均衡器可补偿声能转换器100中由于通气口130T被开启所导致的低频响应的变化的LFRO(即，频率响应均衡器可补偿声能转换器100在第一模式时的低频响应的退化)，使得声能转换器100的频率响应的变化可被均衡，对声能转换器100的发声特性的干扰被最小化，并最佳化聆听者的音频聆听体验。
本发明的声能转换器不以上述实施例为限，下文将继续揭示其它实施例，然为了简化说明并突显各实施例与上述实施例之间的差异，下文中使用相同标号标注相同元件，并不再对重复部分作赘述。
请参考图10至图12，图10至图12所示为本发明一实施例的另一类型的声能转换器的剖面示意图，其中图10绘示声能转换器100’的第二模式，图11与图12绘示声能转换器100’的第一模式。如图10至图12所示，此声能转换器100’与声能转换器100之间的差异在于本实施例的声能转换器100’的第一振膜110包括狭缝130的第一侧壁S1，但不第一振膜110不包括狭缝130的第二侧壁S2。换句话说，狭缝130为第一振膜110的边界的一部分(即，狭缝130的第一侧壁S1可为第一振膜110的外缘110e的其中之一)。在图10至图12中，狭缝130的第二侧壁S2在声能转换器100’的操作过程中可为静止/固定不动。举例而言，狭缝130的第二侧壁S2可属于锚定结构140，但不以此为限。由于图10至图12所示的狭缝130的设计，锚定结构140可不连接第一振膜110的外缘110e的一部分，但不以此为限。
在另一观点中，如图10至图12所示，第一振膜110仅包括第一瓣且不包括第二瓣，其中第一瓣的第一端锚定于锚定结构140，第一瓣的第二端/自由端用以执行第一上下运动(即，第一瓣的第二端可向上与向下移动)以形成通气口130T(如图11与图12所示的通气口130T)，狭缝130的第一侧壁S1属于第一瓣的第二端/自由端。
在此设计中，由于第二侧壁S2在声能转换器100’的操作过程中为静止/固定不动，可以通过增加施加到第一致动件120的驱动信号使第一侧壁S1沿方向Z向上移动来形成通气口130T，如图11所示。举例而言，第一致动件120的电极的跨压为30V，以使第一侧壁S1在方向Z向上移动，但不以此为限。或者，在图12所示的情况下，当第一致动件120的电极的跨压为0V，第一振膜110可具有负向起始位移，即，第一侧壁S1在方向Z上的位移举例可为-18μm。假设振膜厚度举例为为5μm(即，表示第一侧壁S1的高度为5μm)，当0V被施加在第一致动件120上时，通气口130T的状态为“开启”，且通气口130T的开口尺寸为18-5＝13μm。因此，在本实施例中，通过对第一致动件120施加正驱动信号(例如，16V)，以造成第一振膜110的表面变成实质上平行于水平表面SH(例如，如图10所示)，使得通气口130T处于第二模式；通过对第一致动件120施加0V，使得通气口130T处于第一模式。
请参考图13，图13所示为本发明第二实施例的声能转换器的剖面示意图。如图13所示，本实施例与第一实施例的差异在于本实施例的声能转换器200另包括第二振膜210、第二致动件220与锚定结构240，设置在基底BS的水平表面SH上，其中第二振膜210锚定于锚定结构240，第二致动件220用以致动第二振膜210，第二腔体CB2存在于基底BS与第二振膜210之间。在本实施例中，膜结构FS可包括第一振膜110与第二振膜210，但不以此为限。在本实施例中，声能转换器200可选择性地包括设置在基底BS的水平表面SH上的芯片，芯片可至少包括膜结构FS(包括第一振膜110与第二振膜210)、第一致动件120、第二致动件220与锚定结构140、240(即，此些结构集成在一个芯片中)，但不以此为限。
第一振膜110与第一致动件120所提供的功能不同于第二振膜210与第二致动件220所提供的功能。在本实施例中，第一振膜110与第一致动件120可用以抑制闭锁效应，第二振膜210与第二致动件220可用以执行声学转换。也就是说，第一振膜110与第一致动件120不执行声学转换。
详细而言，在第一模式中，第一致动件120可产生形成在狭缝130的第一侧壁S1与第二侧壁S2之间并在方向Z(基底BS的水平表面SH的法线方向)上的通气口130T。在第二模式中，第一致动件120可不产生形成在狭缝130的第一侧壁S1与第二侧壁S2之间并在方向Z上的通气口130T。不论声能转换器200是处于第一模式还是第二模式，第二致动件220可接收对应于(相关于)输入音频信号的值的声音驱动信号，以产生声波。换句话说，施加在第一致动件120上的驱动信号可不对应于(相关于)输入音频信号的值。举例来说，在第一驱动方法中，第一驱动信号可包括通气口产生信号(例如，图11中所讨论的30V或图12中所讨论的0V)，而第二驱动信号可包括通气口抑制信号(例如，图10中所讨论的16V)，但不以此为限。
第二振膜210、第二致动件220与锚定结构240可根据需求而设计，其中第二振膜210、第二致动件220与锚定结构240的设计需适用于产生声波。举例来说，在本实施例中，第二振膜210、第二致动件220与锚定结构240的俯视配置可相似于图1所示的第一实施例的第一振膜110、第一致动件120与锚定结构140，但不以此为限。需说明的是，第二振膜210可具有至少一狭缝230，使得第二振膜210的位移可提升及/或第二振膜210可在声能转换器200的操作过程中弹性变形，但不以此为限。
第二振膜210的材料与类型可参考第一实施例所述的第一振膜110，因此不再重复赘述。第二致动件220的材料与类型可参考第一实施例所述的第一致动件120，因此不再重复赘述。锚定结构240的材料可参考第一实施例所述的锚定结构140，因此不再重复赘述。
需说明的是，第二振膜210、狭缝230、第二致动件220与锚定结构240可视为第二单元U2。
第一单元U1可依据需求而设计，其中第一振膜110、第一致动件120与狭缝130的设计需适用于抑制闭锁效应。在本实施例中，本实施例的第一单元U1的第一振膜110包括狭缝130的第一侧壁S1，但不包括狭缝130的第二侧壁S2(即，第一振膜110仅包括第一瓣，且不包括第二瓣)。举例而言，如图13所示，第一单元U1可近似于图10所示的声能转换器100’，但不以此为限。
此外，第一腔体CB1可连接第二腔体CB2。在本实施例中，基底BS可包括多个背部通口BVT1、BVT2，第一腔体CB1可通过背部通口BVT1连接声能转换器200的后侧的外部(即，基底BS背后的空间)，第二腔体CB2可通过背部通口BVT2连接声能转换器200的后侧的外部(即，基底BS背后的空间)，因此，第一腔体CB1可通过背部通口BVT1、声能转换器200的后侧的外部(即，第二容积VL2的一部分)、背部通口BVT2连接第二腔体CB2，但不以此为限。
在另一实施例中，空气通道可存在于第一振膜110与基底BS之间，使得第一腔体CB1可通过空气通道连接第二腔体CB2。举例来说，空气通道可为穿过锚定结构140/240的两相对侧的孔HL，使得第一腔体CB1可通过孔HL连接第二腔体CB2，但不以此为限。
在制造过程中，如在本文后面详述的内容，第一振膜110与第二振膜210都可以在单一平面薄膜工艺程序的过程中制造；第一致动件120与第二致动件220都可以在另一个单一平面薄膜工艺程序的过程中制造；第一腔体CB1、第二腔体CB2与锚定结构140、240、140/240可以在一个单一的硅块材刻蚀程序的期间中形成。
请参考图14，图14所示为本发明另一种第二实施例的声能转换器的剖面示意图。如图14所示，相较于图13的声能转换器200，声能转换器200’的第一单元U1的第一振膜110包括狭缝130的第一侧壁S1与第二侧壁S2(即，第一振膜110包括第一瓣与第二瓣)。举例而言，如图14所示，第一单元U1可类似于图1所示的声能转换器100，但不以此为限。
在一些实施例中，如图14所示，从特定角度来看，第一单元U1(第一振膜110、第一致动件120与狭缝130)的设计与第二单元U2(第二振膜210、第二致动件220、狭缝230)的设计可具有相同的剖面。
请参考图15，图15所示为本发明第三实施例的声能转换器的俯视示意图。需说明的是，第三实施例的声能转换器300的振膜、致动件、狭缝与锚定结构的设计可实施在第一单元U1及/或第二单元U2。
如图15所示，本实施例与第一实施例的差异在于狭缝130与第一致动件120的配置。在本实施例中，狭缝130可为直线狭缝与曲线狭缝的结合。在图15中，本实施例的狭缝130可包括第一部分e1、连接第一部分e1的第二部分e2以及连接第二部分e2的第三部分e3，第一部分e1、第二部分e2与第三部分e3从第一振膜110的外缘110e至内部依序排列。在狭缝130中，第一部分e1与第二部分e2可为沿不同方向延伸的直线狭缝，而第三部分e3可为曲线狭缝，但不以此为限。第三部分e3可具有狭缝130的钩型弯曲端，其中钩型弯曲端环绕第一振膜110的联结板114。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的曲率曲率大于第一部分e1的曲率或第二部分e2的曲率。此外，具有钩型的狭缝130朝着第一振膜110的中心延伸，或朝着第一振膜110中的联结板114延伸。狭缝130可在第一振膜110中切出圆角。
第三部分e3的弯曲端可用以使狭缝130的端部附近的应力集中最小化。
请参考图16，图16所示为本发明第四实施例的声能转换器的俯视示意图。需说明的是，第四实施例的声能转换器400的振膜、致动件、狭缝与锚定结构的设计可实施在第一单元U1及/或第二单元U2。
如图16所示，本实施例与第三实施例的差异在于狭缝130的配置。在本实施例中，一些狭缝130可较短，而各较短狭缝130_S位于两个较长狭缝130_L之间，但不以此为限。在图16中，较短狭缝130_S可不连接第一振膜110的外缘110e，但不以此为限。
较短狭缝130_S可为直线狭缝与曲线狭缝的结合，较短狭缝130_S的图案可类似于较长狭缝130_L的图案。此外，在图16中，较短狭缝130_S可不位于第一致动件120所设置的区域中，但不以此为限。
请参考图17，图17所示为本发明第五实施例的声能转换器的俯视示意图。需说明的是，第五实施例的声能转换器500的振膜、致动件、狭缝与锚定结构的设计可实施在第一单元U1及/或第二单元U2。
如图17所示，本实施例与第一实施例的差异在于狭缝130与第一致动件120的配置。在本实施例中，较长狭缝130_L可为直线狭缝的结合(例如，三个直线狭缝所形成的Y字形)，但不以此为限。在本实施例中，较短狭缝130_S可在两个较长狭缝130_L之间，较短狭缝130_S可不连接第一振膜110的外缘110e，但不以此为限。在图17中，较短狭缝130_S可为直线狭缝，且较短狭缝130_S可平行于较长狭缝130_L的一部分，但不以此为限。
请参考图18，图18所示为本发明第六实施例的声能转换器的俯视示意图。需说明的是，第六实施例的声能转换器600的振膜、致动件、狭缝与锚定结构的设计可实施在第一单元U1及/或第二单元U2。
如图18所示，本实施例与第一实施例的差异在于狭缝130与第一致动件120的配置。在本实施例中，狭缝130可为直线狭缝与曲线狭缝的结合(例如，狭缝130由两个直线狭缝以及由曲线狭缝与直线狭缝形成的一个组合狭缝所结合，而狭缝130呈Y字形)，但不以此为限。
请参考图18中实质上绘示第一振膜110的四分之一的上面部分，狭缝130的直线狭缝与另一个狭缝130的组合狭缝的直线狭缝彼此平行，并在方向Y上重叠，但不以此为限。
请参考图19与图20，图19所示为本发明第七实施例的声能转换器的俯视示意图，图20所示为图19的中心部分的放大示意图。需说明的是，第七实施例的声能转换器700的振膜、致动件、狭缝与锚定结构的设计可实施在第一单元U1及/或第二单元U2。
如图19与图20所示，本实施例与第一实施例的差异在于狭缝130与第一致动件120的配置。在本实施例中，较长狭缝130_L可为直线狭缝的结合(例如，三个直线狭缝)，但不以此为限。在本实施例中，未连接到第一振膜110的外缘110e的较短狭缝130_S可为直线狭缝，其中较短狭缝130_S可平行于较长狭缝130_L的一部分，但不以此为限。
此外，如图19与图20所示，联结板114的面积对于第一振膜110的面积比例可为相当小，但不以此为限。
请参考图21，图21所示为本发明第八实施例的声能转换器的俯视示意图。需说明的是，第八实施例的声能转换器800的振膜、致动件、狭缝与锚定结构的设计可实施在第一单元U1及/或第二单元U2。
如图21所示，本实施例与第一实施例的差异在于狭缝130与第一致动件120的配置。在本实施例中，外部狭缝130_T可为直线狭缝的组合以形成Y字形，但不以此为限。在本实施例中，未连接到第一振膜110的外缘110e的内部狭缝130_N可为直线狭缝的组合以形成W字形。在图21中，内部狭缝130_N的一部分平行于外部狭缝130_T的一部分，但不以此为限。
另外，在图21中，联结板114的面积对于第一振膜110的面积比例可为相当小，但不以此为限。
需说明的是，上述实施例所述的狭缝130的配置皆为范例。本发明可使用任何适合的狭缝130的配置。
请参考图22，图22所示为本发明第九实施例的声能转换器的俯视示意图。如图22所示，声能转换器900包括多个单元902(即，第一单元U1、第二单元U2或其组合)，以包括多个振膜。在图22中，声能转换器900包括四个单元902以形成2×2矩阵，但不以此为限。在本发明中，声能转换器900可包括包含所有单元902的单一个芯片，或者，声能转换器900可包括多个芯片(芯片可为相同或不同)以达成多个单元902。
须说明的是，图22用于说明目的，其展示了包括多个发声单元902的声能转换器900的概念。各振膜的结构不限，且振膜可彼此相同或不同。
由于声能转换器900包括了多个单元902，此些单元902可以任何适合的方式产生声波。在一些实施例中，多个单元902可同时产生声波，使得声波的SPL可被提升，但不以此为限。
在一些实施例中，单元902可以时间交错方式(temporally interleaved manner)产生声波。关于时间交错方式，单元902可被区分为多个群组并产生空气脉冲，由不同群组所产生的空气脉冲可彼此时间交错，且此些空气脉冲可结合而成为用以重制成声波的整体空气脉冲。若单元902被区分为M个群组，且由每个群组所产生的空气脉冲的阵列具有脉冲率PRG，则整体空气脉冲的整体脉冲率为脉冲率PRG的M倍(M×脉冲率PRG)。换句话说，若群组的数量大于1，则由一个群组(即，一个或一些单元902)所产生的空气脉冲的阵列的脉冲率小于由所有群组(即，所有单元902)所产生的整体空气脉冲的整体脉冲率。
请参考图23，图23所示为本发明第十实施例的声能转换器的俯视示意图。如图23所示，本实施例与第九实施例的差异在于本实施例的声能转换器1000的单元902可具有不同尺寸，其中较小的单元902可为高频声音单元(如，高频扬声器(tweeter))1002，较大的单元902可为低频声音单元(如，低音扬声器(woofer))1004。须说明的是，高频声音单元1002的设计可为上述第一单元U1、上述第二单元U2或其组合，低频声音单元1004的设计可为上述第一单元U1、上述第二单元U2或其组合。
在声能转换器1000的操作中，高频声音单元1002用于高频声学转换，低频声音单元1004用于低频声学转换，但不以此为限。高频声音单元1002与低频声音单元1004的详细内容可参考申请人所提交的美国专利申请号17/153,849，为简洁起见，本文未详述。
在下文中，将进一步示例性地说明声能转换器的制造方法的细节。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包含第一单元U1及/或第二单元U2的声能转换器。须注意的是，在下述的制造方法中，声能转换器中的致动件(例如，第一致动件120及/或第二致动件220)可例如为压电式致动件，但不以此为限。声能转换器中可使用任何适合的种类的致动件。
在下述制造方法中，形成工艺可包括原子层沉积(atomic layer deposition,ALD)、化学气相沈积(chemical vapor deposition,CVD)、其他适合的工艺或其组合。图案化工艺可例如包括微影(photolithography)、刻蚀工艺(etching process)、任何其他适合的工艺或其组合。
请参考图24至图30，图24至图30所示为本发明一实施例的声能转换器的制造方法在不同阶段时的结构的示意图。在本实施例中，声能转换器可由至少一半导体工艺所形成，但不以此为限。如图24所示，提供一晶圆WF，其中晶圆WF包括第一层W1、电性绝缘层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(SOI)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(POI)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24中，补偿氧化物层CPS可选择性地形成在晶圆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的厚度可依照需求而设计。
在图24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而调整。
如图25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26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27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(例如金)，但不以此为限。
经图案化的第一导电层CT1作为致动件的第一电极EL1，经图案化的第二导电层CT2作为致动件的第二电极EL2，而致动材料AM、第一电极EL1和第二电极EL2可为声能转换器中的致动件(例如，第一致动件120及/或第二致动件220)中的元件，以使得致动件为压电式致动件。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27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28所示，晶圆WF的第一层W1可被图案化以形成沟道线WL。在图28中，沟道线WL为第一层W1中被移除的一部分。也就是说，沟道线WL位于第一层W1的两个部之间。
如图29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可用于保护致动件免于暴露在环境中，并确保致动件的可靠性/稳定性，但不以此为限。如图29所示，保护层PL的一部分可设置在沟道线WL内。
可选择地，在图29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，藉此形成电连接到外部装置的连接垫CPD。
如图30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140(及/或240)，并使得第一层W1形成被锚定结构140(及/或240)锚定的膜结构FS(例如，包括有第一振膜110及/或第二振膜210)，其中膜结构FS包括第一振膜110及/或第二振膜210。在另一观点中，膜结构FS包括第一瓣(第一部分)与第二瓣(第二部分)。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140(及/或240)。由于第二层W2的第一部被移除，因此第一层W1形成膜结构FS。换句话说，包括在膜结构FS中的元件，例如第一振膜110、第二振膜210、第一瓣及/或第二瓣可由相同的工艺所制，其中相同的工艺表示如图24至图30所示的相同的步骤顺序。
可选择地，在图30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形成膜结构FS，但不以此为限。
在图30中，由于第二层W2的第一部被移除以使得第一层W1形成膜结构FS，狭缝130是因为沟道线WL而形成在膜结构FS内并贯穿膜结构FS。由于狭缝130可因沟道线WL而形成，沟道线WL的宽度可依据狭缝130的需求进行设计。举例而言，沟道线WL的宽度可小于或等于5μm、小于或等于3μm、或小于或等于2μm，使得狭缝130可具有期望的宽度的间隙130P，但不以此为限。此外，由于保护层PL的一部分可形成在沟道线WL内，保护层PL可使得狭缝130的间隙130P的宽度小于沟道线WL的宽度。
图31所示为本发明另一实施例声能转换器的剖面示意图。在另一实施例中，相较于图30所示的结构，图31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(第一层W1与第二层W2接触)。在结果上，膜结构FS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。在此情况下，第一层W1(即，膜结构FS)可包括包含氧化物的绝缘体层，氧化物例如为二氧化硅，但不以此为限。
然后，提供一基底BS，并可将图30或图31所示的结构设置在基底BS上，以完成声能转换器的制造。
综上所述，由于狭缝的存在，声能转换器可产生声波，并且，声能转换器在第一模式时形成通气口以抑制闭锁效应，声能转换器在第二模式可不形成通气口。也就是说，狭缝作为声能转换器的动态前通气口。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (30)

1.一种声能转换器，其特征在于，设置在一穿戴式声音装置中或将要设置在所述穿戴式声音装置中，并用以执行一声学转换，所述声能转换器包括：
至少一锚定结构；
一膜结构，设置在一第一层中，并锚定于设置在一第二层中的所述至少一锚定结构；以及
一致动件，设置在所述膜结构上，所述致动件用以致动所述膜结构以暂时性地形成一通气口；
其中所述膜结构将一空间分隔成一第一容积与一第二容积，所述第一容积连接一穿戴式声音装置使用者的一耳道，所述第二容积连接所述穿戴式声音装置外的一环境；
其中所述耳道与所述环境将通过所述膜结构被致动时暂时性开启的所述通气口来连接。
2.根据权利要求1所述的声能转换器，其特征在于，设置在所述第一层中的所述膜结构包括一振膜，且所述振膜用以执行所述声学转换。
3.根据权利要求2所述的声能转换器，其特征在于，用以执行所述声学转换的所述振膜用以被致动而形成所述通气口，一狭缝形成在所述振膜中，且所述通气口是因为所述狭缝而形成。
4.根据权利要求3所述的声能转换器，其特征在于，在所述狭缝旁的所述膜结构的一部分与所述声能转换器内的任何其他元件没有物理性接触。
5.根据权利要求3所述的声能转换器，其特征在于：
所述狭缝将所述振膜区分成一第一振膜部与一第二振膜部；
所述第一振膜部被致动以具有一第一位移；
所述第二振膜部被致动以具有一第二位移；
在所述狭缝的一区段上，所述第一振膜部的所述第一位移与所述第二振膜部的所述第二位移之间的差异大于所述振膜的厚度，而所述通气口形成在所述狭缝的所述区段上。
6.根据权利要求1所述的声能转换器，其特征在于，所述膜结构包括：
一第一瓣，设置在所述第一层中，所述第一瓣包括：
一第一端，锚定于所述至少一锚定结构的一第一锚定结构；以及
一第二端，用以执行一第一上下运动以形成所述通气口。
7.根据权利要求6所述的声能转换器，其特征在于，所述膜结构包括：
一第二瓣，设置在所述第一层中，所述第二瓣包括：
一第一端，锚定于所述至少一锚定结构的一第二锚定结构；以及
一第二端，相对于所述第一瓣的所述第二端，并用以执行一第二上下运动以形成所述通气口。
8.根据权利要求7所述的声能转换器，其特征在于，设置在所述第一层中的所述膜结构包括一振膜，所述振膜用以执行所述声学转换，且所述振膜包括所述第一瓣与所述第二瓣。
9.根据权利要求1所述的声能转换器，其特征在于，所述穿戴式声音装置还包括一壳结构，且被分隔成所述第一容积与所述第二容积的所述空间形成在所述壳结构内。
10.根据权利要求1所述的声能转换器，其特征在于，所述穿戴式声音装置还包括：
一感测装置，用以产生一感测结果；
其中根据所述感测结果判断是否形成所述通气口。
11.根据权利要求10所述的声能转换器，其特征在于：
当所述感测结果指示的一感测量以一第一极性跨过一特定阀值时，将开启所述通气口；
当所述感测量以相反于所述第一极性的一第二极性跨过所述特定阀值时，将关闭所述通气口。
12.根据权利要求10所述的声能转换器，其特征在于，所述通气口的开口程度单调地相关于所述感测结果指示的一感测量。
13.根据权利要求10所述的声能转换器，其特征在于，所述感测装置包括一邻近感应器，所述感测结果指示的一感测量表示出一物件与所述邻近感应器之间的一距离，而所述通气口的开口程度相关于所感测到的所述距离。
14.根据权利要求10所述的声能转换器，其特征在于，所述感测装置包括一动作感测器，所述感测结果指示的一感测量表示出所述穿戴式声音装置的一动作，而所述通气口的开口程度相关于所感测到的所述动作。
15.根据权利要求1所述的声能转换器，其特征在于，还包括一振膜，所述振膜用以执行所述声学转换，其中
所述穿戴式声音装置包括一驱动电路，所述驱动电路用以产生一驱动信号以致动所述振膜；
所述驱动电路包括一频率响应均衡器；
当所述通气口开启时，所述频率响应均衡器被启用；
当所述通气口关闭时，所述频率响应均衡器被禁用。
16.一种声能转换器的制造方法，其特征在于，包括：
提供一晶圆，其中所述晶圆包括一第一层与一第二层；
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锚定的一膜结构；
其中一狭缝是因为所述沟道线而形成在所述膜结构中并贯穿所述膜结构；
其中所述膜结构用以被致动以暂时性地形成一通气口，且所述通气口是因为所述狭缝而形成；
其中所述膜结构将一空间分隔成一第一容积与一第二容积，所述第一容积连接一耳道，所述第二容积连接一穿戴式声音装置外的一环境；
其中所述耳道与所述环境将通过暂时性开启的所述通气口来连接。
17.根据权利要求16所述的制造方法，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，且所述制造方法包括：
移除所述绝缘层的一部分，使得所述狭缝贯穿所述膜结构。
18.根据权利要求16所述的制造方法，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(SOI)晶圆。
19.根据权利要求16所述的制造方法，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(POI)晶圆。
20.根据权利要求16所述的制造方法，其特征在于，所述第一层直接形成在所述第二层上。
21.根据权利要求20所述的制造方法，其特征在于，所述第一层包括一绝缘体层。
22.根据权利要求21所述的制造方法，其特征在于，所述绝缘体层包括二氧化硅。
23.根据权利要求16所述的制造方法，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一致动件的一第一电极。
24.根据权利要求16所述的制造方法，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一致动件的一第二电极。
25.根据权利要求24所述的制造方法，其特征在于，包括：
形成一保护层，覆盖所述第二导电层。
26.根据权利要求16所述的制造方法，其特征在于，所述致动材料包括压电材料。
27.根据权利要求16所述的制造方法，其特征在于，所述压电材料包括锆钛酸铅材料。
28.根据权利要求16所述的制造方法，其特征在于，
所述膜结构包括一振膜，所述振膜用以执行一声学转换；
所述膜结构包括通过所述狭缝分隔的一第一部分与一第二部分，且所述第一部分与所述第二部分用以被致动而暂时性地形成所述通气口；
所述第一部分、所述第二部分与所述振膜由相同的工艺所制。
29.根据权利要求16所述的制造方法，其特征在于，
由所述第一层所形成的所述膜结构包括一瓣；
所述瓣的一自由端用以执行一上下运动以形成所述通气口；
所述瓣的所述自由端在执行所述上下运动时，所述自由端与所述声能转换器内的任何其他元件没有接触。
30.根据权利要求16所述的制造方法，其特征在于，由于形成所述通气口而产生的净空气运动实质上为0。
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