CN116137693A - 具有悬臂元件的弯曲轮廓的mems音频转换器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于产生和/或检测声波的MEMS音频转换器(1)，所述MEMS音频转换器具有：载体(2)，所述载体(2)具有腔体壁部(4)，所述腔体壁部(4)至少部分地形成所述MEMS音频转换器(1)的腔体(3)的边界；和至少一个悬臂元件(5，6，7，8)，所述悬臂元件(5，6，7，8)具有与所述载体(2)连接的基础区段(9)和突出于所述腔体壁部(4)的柔性的偏转区段(10)，其中所述偏转区段(10)具有朝向所述腔体壁部(4)的基端(11)和可沿所述MEMS音频转换器的升降轴(H)方向相对所述载体(2)偏转的自由端(12)。根据本发明，所述偏转区段(10)的基端(11)在音频转换器俯视图中具有弯曲的第一轮廓(27)。

Description

具有悬臂元件的弯曲轮廓的MEMS音频转换器

技术领域

本发明涉及一种用于产生和/或检测声波的MEMS音频转换器，所述MEMS音频转换器具有：载体，所述载体具有腔体壁部，所述腔体壁部至少部分地形成所述MEMS音频转换器的腔体的边界；至少一个悬臂元件，所述悬臂元件具有与所述载体固定连接的基础区段和突出于所述腔体壁部的柔性的偏转区段，其中所述偏转区段具有朝向所述腔体壁部的基端和可沿所述MEMS音频转换器的升降轴方向相对所述载体偏转的自由端。

背景技术

EP 2 692 153 A1揭示过一种MEMS音频转换器，其具有衬底和多个(至少三个)相邻的渐细的转换器直条。每个直条均包括交替的压电层和电极层，其中压电层构建成将所施加的压力转化为电压。每个直条均包括条基、条顶和布置在条基与条顶之间的条体，其中每个直条均从条基至条顶逐渐变细。每个直条均沿条基与衬底连接，沿其条体不包括衬底。直条如此地布置，使得各直条的条顶大体朝一个点聚拢。这种MEMS音频转换器的缺点在于，转换器直条或悬臂元件中会出现局部负荷峰值，其在功率较大的情况下可能导致悬臂元件损坏，即特别是压电转换层损坏。基于这一点，在制造MEMS音频转换器时，必须保持极为严格的公差，以将负荷峰值保持在可接受的水平。其后果是制造废品率和制造成本较高。此外，迄今为止已知的MEMS音频转换器因局部负荷峰值而仅能在低功率下工作。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中已知的缺点，特别是提升MEMS音频转换器的性能，以及/或者降低制造废品率和制造成本。

本发明用以达成上述目的的解决方案为一种MEMS音频转换器。

本发明提出一种用于产生和/或检测声波的MEMS音频转换器。所述MEMS音频转换器适于产生和/或检测处于可听波长谱中的声波。在这种情况下，所述MEMS音频转换器优选构建为高音用扩音器和/或用于音响系统。作为补充或替代方案，所述MEMS音频转换器适于产生和/或检测超声波范围的声波。在这种情况下，所述MEMS音频转换器优选构建为超声波传感器和/或超声波发送器。作为补充或替代方案，所述MEMS音频转换器适于发送和/或接收优选编码成音频信息的特别是二进制的数据。在这种情况下，所述MEMS音频转换器优选是数据传输装置的组成部分。

所述MEMS音频转换器包括载体，所述载体具有至少一个腔体壁部，所述腔体壁部至少部分地形成所述MEMS音频转换器的腔体的边界。所述MEMS音频转换器还具有至少一个悬臂元件，所述悬臂元件具有与所述载体固定连接的基础区段和突出于所述腔体壁部的柔性偏转区段。术语“悬臂元件”是指具有一个固定张紧的末端和一个自由摆动的末端的直条状元件。所述偏转区段具有朝向所述腔体壁部的基端和可沿所述MEMS音频转换器的升降轴方向相对所述载体偏转的自由端。本发明提出，所述偏转区段的基端在音频转换器俯视图中具有弯曲的第一轮廓。

弯曲的第一轮廓的作用是使得负荷均匀分布在偏转区段中，即特别是基端区域内。这样就能避免因局部负荷对悬臂元件造成的损伤。此外，由于负荷沿悬臂元件的横向均匀分布，悬臂元件整体上也可以吸收更大的力。由此，也可以通过弯曲的第一轮廓来提升MEMS音频转换器的性能。此外，通过弯曲的第一轮廓来减少悬臂元件的中心与其角区之间的结构差异，这又确保MEMS音频转换器的运行更加稳定。弯曲的第一轮廓的另一优点在于，悬臂元件，特别是其自由端，沿升降轴实施更加干净利落的升降运动。有利地，可以由此增大MEMS音频转换器的制造公差。因此，悬臂元件相对于载体和/或相对于其他悬臂元件的高定向误差是可接受的。因此，由于对制造精度的要求降低，又能降低MEMS音频转换器的制造成本。

作为前述特征，即所述偏转区段的基端在音频转换器俯视图中具有弯曲的第一轮廓的补充或替代方案，本发明提出，所述偏转区段的自由端在音频转换器俯视图中具有优选在自由端的横向上相互隔开的两个角。此外，有利地，自由端的这两个角在悬臂元件特别是自由端的横向上通过端侧相连。有利地，可以由此提升悬臂元件在其自由端区域内的性能。

有利地，在音频转换器俯视图中，腔体壁部特别是在偏转区段的区域内和/或与偏转区段相邻地具有与偏转区段的第一轮廓对应的弯曲的第二轮廓。由此，腔体壁部的弯曲的第二轮廓有利地预设了偏转区段的第一轮廓的形状。

同样有利地，第一轮廓形成正形，第二轮廓形成对应的负形。

同样有利地，第一轮廓呈凸面弯曲，第二轮廓呈凹面弯曲。这样就能确保悬臂元件的偏转区段中的极佳的负荷分布。此外，可以通过第二轮廓的凹面弯曲来增大腔体的容积。

在本发明的一种有利改进方案中，有利地，弯曲的第一轮廓构建为特别是具有可变斜率的曲线，和/或构建为折线。术语“曲线”是指平滑的，也就是无弯折且无级的弯曲轮廓。术语“折线”是指由通过直线连接线段相连的多个点形成的轮廓。直线连接线段与分别相邻的连接线段成一个角度，因此，以“较粗的网格”跟随第一弯曲轮廓的理想化曲线。折线也可以构建为分级的，以及/或者构建为离散曲线。

同样有利地，至少偏转区段在其整个长度范围内均构建为柔性的和/或弹性的。由此，悬臂元件在不包含载体的偏转区段的整个长度范围内均匀地弯曲。作为补充或替代方案，有利地，在音频转换器俯视图中，至少偏转区段从基端朝自由端方向特别是呈梯形或三角形地逐渐变细。

此外，有利地，在音频转换器俯视图中，自由端构建为矩形尖端，其中矩形尖端的侧面优选构建为直线或弯曲的。术语“矩形尖端”是指自由端的呈矩形的尖端。其中，自由端的两个角和端侧形成这个矩形的自由侧。有利地，由此可以以结构上更简单的方式为自由端配设两个角。

有利地，悬臂元件特别是在升降轴的方向上构建为多层的，且包括至少一个特别是柔性的载体层和一个特别是柔性的和/或压电的转换层。此外，有利地，悬臂元件具有至少一个电极层。有利地，至少一个压电层在横截面图中夹层式地布置在两个电极层之间。有利地，载体层在悬臂元件的纵向上特别是完全在基础区段和偏转区段上延伸。作为补充或替代方案，有利地，转换层在悬臂元件的纵向上特别是仅部分地在基础区段和/或偏转区段上/中延伸。作为补充或替代方案，有利地，转换层在悬臂元件的纵向上从偏转区段延伸进基础区段。这样就能产生强大的升降力。但问题在于，由此在腔体壁部区域内的转换层中产生应力，这可能导致转换层损坏。但这些应力又可以通过弯曲的第一轮廓减小。

此外，有利地，转换层构建为致动层和/或传感层。作为致动层，转换层用于使得悬臂元件的偏转区段基于所施加的应力主动偏转。作为传感层，转换层用于将悬臂元件的偏转区段的偏转转化为电压。

同样有利地，偏转区段，特别是载体层和/或转换层在音频转换器俯视图中呈三角形。作为补充或替代方案，有利地，偏转区段，特别是载体层和/或转换层具有朝自由端方向相向延伸的优选呈直线的两个纵侧。作为补充或替代方案，有利地，偏转区段，特别是载体层和/或转换层在背离自由端的末端上具有横侧。优选地，横侧在悬臂元件的横向上延伸以及/或者将两个纵侧连接在一起。在此过程中在横侧与相应的纵侧之间产生的角可以经过倒圆。

有利地，在音频转换器俯视图中，转换层比载体层更小，特别是面积更小，在横向上更窄以及/或者在纵向上更短。

此外，有利地，在音频转换器俯视图中，转换层的纵侧与载体层的纵侧隔开，其中这个隔开的间距优选在整个长度上是恒定的。这样就能节省转换层的材料，从而降低悬臂元件的制造成本。

同样有利地，转换层的至少一个纵侧与载体层的对应纵侧平行。

此外，有利地，第一轮廓和/或第二轮廓至少部分地构建为圆弧段。

同样有利地，悬臂元件的第一轮廓和/或腔体壁部的第二轮廓在音频转换器俯视图中具有曲率互不相同的多个弯曲区段。此外，就此而言，有利地，悬臂元件的第一轮廓和/或腔体壁部的第二轮廓具有第一曲率的第一弯曲区段和/或至少一个第二曲率的第二弯曲区段。

同样有利地，第一和/或第二曲率构建为圆弧段。作为补充或替代方案，有利地，第一曲率相对于第二曲率具有更大的半径。

有利地，第一曲率的第一圆心在音频转换器俯视图中处于悬臂元件的纵向中心轴上，和/或与基端的距离远大于与自由端的距离。此外，有利地，第二曲率的第二圆心在音频转换器俯视图中处于悬臂元件的纵向侧轴上，和/或处于基端与自由端之间。

同样有利地，第一弯曲区段在音频转换器俯视图中和/或在MEMS音频转换器的横向上布置在两个第二弯曲区段之间。

有利地，MEMS音频转换器具有多个，特别是四个悬臂元件，这些悬臂元件优选以某种方式相对布置，使其自由端在音频转换器俯视图中布置在腔体和/或MEMS音频转换器的中心。

此外，有利地，两个相邻的悬臂元件的两个第二弯曲区段具有相同的第二曲率，使得这些弯曲区段形成一个共同的圆弧段。

有利地，两个相邻的悬臂元件以分隔槽相互隔开，其中分隔槽优选从悬臂上侧完全延伸至悬臂下侧。

同样有利地，分隔槽在音频转换器俯视图中从这两个悬臂元件的自由端出发朝腔体壁部方向延伸。作为补充或替代方案，有利地，分隔槽的朝向腔体壁部的槽端与腔体壁部隔开，使得这两个相邻的悬臂元件的载体层在这个区域内连接和/或由整体材料形成。

此外，有利地，分隔槽在其槽端具有沿槽横向延伸和/或弯曲的减压槽。这样就能避免槽端的裂缝。

此外，有利地，多个分隔槽在MEMS音频转换器的中心形成H形的分隔槽区域，该分隔槽区域将悬臂元件的自由端相互隔开。

附图说明

本发明的更多优点参阅下文对实施例的描述。其中：

图1为具有悬臂元件的MEMS音频转换器的俯视图，所述悬臂元件具有弯曲的第一轮廓，

图2为图1所示MEMS音频转换器在悬臂元件中的一个的区域内的纵向剖面，

图3为图1和图2所示具有可视化弯曲几何形状的MEMS音频转换器的仰视图，以及

图4为图1、图2和图3所示MEMS音频转换器的中心区域的详图。

具体实施方式

图1至图4示出用于产生和/或检测声波的MEMS音频转换器1。MEMS音频转换器1适于产生和/或检测处于可听波长谱中的声波。在这种情况下，MEMS音频转换器1优选构建为高音用扩音器和/或用于音响系统。作为补充或替代方案，MEMS音频转换器1适于产生和/或检测超声波范围的声波。在这种情况下，MEMS音频转换器1优选构建为超声波传感器和/或超声波发送器。作为补充或替代方案，MEMS音频转换器1适于发送和/或接收优选编码成音频信息的数据。在这种情况下，MEMS音频转换器1优选是数据传输装置的组成部分。

根据图1、图2和图3，MEMS音频转换器1具有载体2。载体2可以是硅衬底。替代地，载体2也可以是PCB印制电路板。此外，MEMS音频转换器1包括腔体3。其中，腔体指的是优选构建在声学元件背面的声腔，该声学元件可以在其正面产生和/或检测声压。

载体2具有至少一个腔体壁部4，该腔体壁部4至少部分地形成腔体3的边界。在所示实施例中，图3所示载体2包括多个，特别是四个腔体壁部4a、4b、4c、4d，其中四个腔体壁部中各有两个相对布置。因此，腔体壁部4a、4b、4c、4d形成特别是四边形和/或周向闭合的框架。为产生和/或检测声压，MEMS音频转换器1具有该至少一个声学元件，其在此构建为悬臂元件5、6、7、8。

图2示出通过这种悬臂元件5、6、7、8的纵向剖面，该悬臂元件在纵向上包括基础区段9和偏转区段10。在基础区段9中，悬臂元件5、6、7、8与载体2固定连接。由此，悬臂元件5、6、7、8在一侧，也就是在其基础区段9中固定夹紧在载体2上，因此，悬臂元件5、6、7、8在这个区段中相对载体2不可动。相反，偏转区段10从腔体壁部4伸出或突出于腔体壁部4。由此，悬臂元件5、6、7、8在其偏转区段10中不受载体2支撑，使得悬臂元件5、6、7、8在这个区段中可以在其长度范围内弯曲。偏转区段10沿悬臂元件5、6、7、8的纵向包括朝向腔体壁部4的基端11和背离腔体壁部4的自由端12。基端11紧邻腔体壁部4，因而具有与腔体壁部4对应的形状。整个偏转区段10且特别是自由端12是完全独立的，也就是不与其他元件连接。

悬臂元件5、6、7、8的偏转区段10优选在其整个长度范围内均构建为柔性的，使得偏转区段10或悬臂元件5、6、7、8的自由端12可以通过偏转区段10的弯曲，特别是通过偏转区段10的整个长度范围内的弯曲在升降轴H的方向上偏转。这可以基于传入的声波反应性地实施，或者也可以主动实施以产生声波。

特别是从图2可以看出，悬臂元件5、6、7、8构建为多层的。因此，悬臂元件5、6、7、8包括多个在升降轴H的方向上叠置的层。这些层中的一个是载体层13，该载体层优选由柔性材料，例如硅或聚合物形成。其中，载体层13承担至少另一层的承载功能。因此，除了载体层13之外，悬臂元件5、6、7、8还包括至少一个转换层14。可以用这个转换层14检测和/或产生声波。这通过将动能转化为电和/或将电转化为动能来实施。为了能够偏转，转换层14特别是在其整个长度范围内同样构建为柔性的。转换层14优选是指压电层。因此，为了产生声波，转换层14特别是可以构建为压电的致动层。作为补充或替代方案，转换层14特别是构建为压电的传感层以检测声波。与转换层14相邻地，特别是还可以布置有附加的电极层。

根据图2所示的悬臂元件5、6、7、8中的一个的纵向剖面，载体层13在悬臂元件5、6、7、8的整个长度范围内延伸。相反，转换层14在悬臂元件5、6、7、8的纵向上比载体层13构建得更短。因此，转换层14的背离腔体壁部4的第一末端15与悬臂元件5、6、7、8的自由端12在悬臂元件5、6、7、8的纵向上隔开。转换层14的相对的第二末端16与悬臂元件5、6、7、8或载体层13的外端17隔开。转换层14布置在悬臂元件5、6、7、8的基础区段9中以及偏转区段10中。因此，转换层14的设在基础区段9中的部分固定在载体2上，使得这个部分无法弯曲。转换层14的设在偏转区段10中的部分突出于腔体壁部4。由此，当偏转区段10偏转时，这个部分在特别是其整个长度范围内在升降轴H的方向上弯曲。

从图1所示俯视图和图3所示MEMS音频转换器1的腔体侧仰视图可以看出，悬臂元件5、6、7、8朝自由端12方向逐渐变细。因此，悬臂元件5、6、7、8在基础区段9的区域内构建得比在自由端12的区域内更宽。在本实施例中，悬臂元件5、6、7、8呈三角形地逐渐变细。因此，自由端12形成悬臂元件5、6、7、8的在升降轴H的方向上自由摆动的顶端。

悬臂元件5、6、7、8包括两个纵侧18、19。根据图1，这两个纵侧18、19朝自由端12方向相向延伸。其中，这两个纵侧18、19呈直线。悬臂元件5、6、7、8在外端17上包括横侧22，该横侧22优选形成悬臂元件5、6、7、8的最宽处。根据图1所示俯视图，转换层14包括与悬臂元件5、6、7、8的纵侧18、19对应的纵侧20、21。但转换层14比载体层13构建得更窄，从而使得转换层14的纵侧20、21与悬臂元件5、6、7、8的纵侧18、19隔开。优选地，转换层14的纵侧20、21与悬臂元件5、6、7、8的纵侧18、19平行。此外，转换层14还包括横侧23，该横侧23构建在转换层14的第二末端16上和/或形成第二末端16。根据图1所示俯视图，转换层14的横侧23呈凸面弯曲。此外，转换层14在横侧23与相应的纵侧20、21之间具有优选经过倒圆的角24。

如图1和图3所示，MEMS音频转换器1包括多个悬臂元件5、6、7、8。这些悬臂元件按前文的描述构建。此外，MEMS音频转换器1包括特别是在图3中可见的多个腔体壁部4a、4b、4c、4d。优选地，这些腔体壁部4a、4b、4c、4d中的每个均与一个悬臂元件5、6、7、8对应。腔体壁部4a、4b、4c、4d在侧面形成腔体3的边界和/或形成周向闭合的框架25。框架25沿升降轴H的方向在至少一个末端上打开，从而形成框架开口26。悬臂元件5、6、7、8沿升降轴H的方向布置在这个框架开口26的区域内和/或至少局部地封闭这个框架开口26。

在本实施例中，MEMS音频转换器1包括四个悬臂元件5、6、7、8和/或四个腔体壁部4a、4b、4c、4d。其中，这四个腔体壁部4a、4b、4c、4d形成一个四边形的，特别是正方形的框架25。悬臂元件5、6、7、8中的两个分别彼此相对地布置。由此，两个悬臂元件的基端11处于框架25的两个相对的腔体壁部4a、4b、4c、4d上。

特别是如图1和图3所示，至少一个悬臂元件5、6、7、8的偏转区段10的基端11具有弯曲的第一轮廓27。这个第一轮廓27由紧邻的和/或对应的腔体壁部4a、4b、4c、4d定义。因此，根据图1至图3所示的音频转换器俯视图，腔体壁部4a、4b、4c、4d特别是在沿升降轴H的方向至少邻接偏转区段10的区域内具有与偏转区段10的第一轮廓27对应的弯曲的第二轮廓28。由此，基端11的第一轮廓27具有正形，腔体壁部4a、4b、4c、4d的第二轮廓28具有对应的负形。如图1和图3所示，悬臂元件5、6、7、8的基端11的第一轮廓27呈凸面弯曲。腔体壁部4a、4b、4c、4d的第二轮廓28呈凹面弯曲。

在所示实施例中，弯曲的第一轮廓27和弯曲的第二轮廓28呈曲线，特别是如图1和图3所示。这个曲线具有可变的斜率，使得该曲线构建为平滑且均匀的。但替代地，弯曲的第一轮廓27和弯曲的第二轮廓28也可以构建为折线。在这种情况下，第一轮廓27的曲率和第二轮廓28的曲率由通过直线连接线段相连的多个点形成。折线也可以构建为分级的，或构建为离散曲线。

特别是如图3所示，第一轮廓27和对应的第二轮廓28至少部分地构建为至少一个圆34、38的部分，或构建为至少一个圆弧段33、37。根据图3所示的音频转换器俯视图，第一轮廓27和对应的第二轮廓28具有曲率30、32互不相同的多个弯曲区段29、31。因此，第一轮廓27和/或第二轮廓28具有第一弯曲区段29，其具有第一曲率30。第一曲率30构建为具有第一圆心35的第一圆34的第一圆弧段33。第一圆心35位于相应悬臂元件5、6、7、8的纵向中心轴36上。此外，第一圆心35到偏转区段10的基端11的距离比到MEMS音频转换器1的自由端12远得多。第一弯曲区段29沿悬臂元件5、6、7、8的横向在转换层14的整个宽度范围内延伸。

如果腔体壁部4a、4b、4c、4d在俯视图中呈直线，则在悬臂元件5、6、7、8中产生局部负荷峰值，这可能导致悬臂元件5、6、7、8损坏，即特别是转换层14损坏。这种局部负荷峰值特别是出现在基端11区域内，特别是悬臂元件5、6、7、8的纵向中心轴36的区域内。弯曲的第一轮廓27和/或第二轮廓28的作用是使得负荷在悬臂元件5、6、7、8的横向上均匀分布在偏转区段10中，特别是基端11区域内。这样就能避免因超负荷对悬臂元件5、6、7、8造成的损伤。此外，由于负荷沿横向均匀分布，悬臂元件5、6、7、8整体上也可以吸收更大的力。由此，也可以通过第一轮廓27和/或第二轮廓28来提升MEMS音频转换器1的性能。此外，通过弯曲的第一轮廓27和/或第二轮廓28来减少悬臂元件5、6、7、8的中心与其角区之间的结构差异，从而改进悬臂元件5、6、7、8的配设有转换层14的区域与载体2的耦合，这又确保MEMS音频转换器1的运行更加稳定。弯曲的第一轮廓27和/或第二轮廓28的另一优点在于，悬臂元件5、6、7、8，特别是其自由端12，沿升降轴H实施更加干净利落的升降运动。有利地，可以由此改进MEMS音频转换器1的制造公差，这样又能降低制造成本。因此，基于弯曲的第一轮廓27和/或第二轮廓28，悬臂元件5、6、7、8相对于载体2和/或其他悬臂元件5、6、7、8的高定向误差是可接受的。

除了第一弯曲区段29之外，如图3所示，第一轮廓27和/或第二轮廓28具有至少一个第二弯曲区段31，其具有第二曲率32。相对于第一曲率30，第二曲率32的弯曲程度更大。第二曲率32构建为具有第二圆心39的第二圆38的第二圆弧段37。第二圆心39位于悬臂元件5、6、7、8的纵向侧轴40上。纵向侧轴40布置在两个在周向上相邻的悬臂元件5、6、7、8之间。第二圆心39布置在偏转区段10的基端11与MEMS音频转换器1的自由端12之间。由此，第二圆心39相对于第一圆心35更靠近基端11。因此，第二圆弧段37相对于第一圆弧段33具有更小的半径。

如图3所示，第一轮廓27和/或第二轮廓28具有两个第二弯曲区段31，其中第一弯曲区段29在悬臂元件5、6、7、8的横向上布置在这两个第二弯曲区段31之间。

根据前文的描述，对应腔体壁部4a、4b、4c、4d的第二轮廓28与第一轮廓27对应地构建。由此，第二轮廓28也具有第一弯曲区段29和两个在侧面相邻的第二弯曲区段31。其中，第一弯曲区段29大体形成腔体壁部4a、4b、4c、4d中的一个。如前所述，载体2包括多个，在本实施例中也就是四个这样的腔体壁部4a、4b、4c、4d。在两个在周向上相邻的腔体壁部4a、4b、4c、4d之间分别构建有一个腔体角41。根据本实施例，载体2的这些腔体角41经过倒圆。由此，两个相邻的第一弯曲区段29通过经倒圆的腔体角41流畅地相互过渡。相应腔体角41的倒圆部由对应的第二弯曲区段31形成。由此，腔体角41的倒圆部在俯视图中对应于第二曲率32。因此，如图3所示，载体2的腔体壁部4a、4b、4c、4d在俯视图中特别是呈凹面弯曲。此外，构建在两个相邻的腔体壁部4a、4b、4c、4d之间的腔体角41经过倒圆。

如图1和图3所示，悬臂元件5、6、7、8从载体2的腔体壁部4a、4b、4c、4d朝MEMS音频转换器1的中心42方向延伸。因此，悬臂元件5、6、7、8的自由端12处于中心42的区域内。在两个相邻的悬臂元件5、6、7、8之间分别构建有一个分隔槽43a、43b、43c、43d，该分隔槽43a、43b、43c、43d至少在一个区域内将这两个悬臂元件5、6、7、8相互隔开。其中，分隔槽43a、43b、43c、43d完整地穿过悬臂元件5、6、7、8的所有层，也就是从悬臂上侧延伸至悬臂下侧。如图1和图3所示，相应的分隔槽43a、43b、43c、43d在音频转换器俯视图中从两个相邻的悬臂元件5、6、7、8的自由端12朝载体2的分别对应的腔体壁部4a、4b、4c、4d延伸。由此，悬臂元件5、6、7、8在其自由端12的区域内被完全切开和/或相互间隔。其中，分隔槽43a、43b、43c、43d沿对应的纵向侧轴40延伸。

分隔槽43a、43b、43c、43d分别具有一个朝向对应的腔体壁部4a、4b、4c、4d的槽端44。槽端44特别是在纵向侧轴40的方向上与对应的腔体壁部4a、4b、4c、4d隔开。由此，两个相邻的悬臂元件5、6、7、8的载体层13在这个无槽的区域内相连且由整体材料形成。由此，在悬臂元件5、6、7、8的偏转区段10的区域内有利地构建有周向闭合的载体层边缘45。这个载体层边缘45使MEMS音频转换器1的稳定性和坚固性得到改善。

为了防止槽端44的区域内出现裂缝，分隔槽43a、43b、43c、43d在其槽端44上具有减压槽46。这个减压槽46沿槽横向延伸且优选是弯曲的。

图4示出MEMS音频转换器1的中心42的详图，其中可以很好地看出，悬臂元件5、6、7、8的自由端12被布置在其间的分隔槽43a、43b、43c、43d完全隔开。此外，这些自由端在其上侧和下侧上同样不与附加组件连接。由此，这些自由端是完全暴露的自由端12。为了确保悬臂元件5、6、7、8间，特别是其自由端12间的气隙尽可能窄，在此处所示的音频转换器俯视图中，自由端12具有两个角47、48。这两个角47、48通过端侧49相连。因此，端侧49形成自由端12的端侧。端侧49优选呈直线。如图4所示，这两个角47、48和端侧49是矩形的组成部分，使得自由端12构建为矩形尖端50a、50b、50c、50d。为了确保气隙尽可能窄，第一矩形尖端对的矩形尖端50a、50c比第二矩形尖端对的矩形尖端50b、50d构建得更窄，该第一矩形尖端对包括两个相对的悬臂元件5、7的两个矩形尖端50a、50c。优选地，第一矩形尖端对在俯视图或仰视图中与第二矩形尖端对错开90°。此外，更窄的第一矩形尖端对的矩形尖端50a、50c布置在第二矩形尖端对的矩形尖端50b、50d的两个端侧49之间。分隔槽43a、43b、43c、43d在自由端12的区域内相连，使得这些分隔槽形成一个共用的连贯的分隔槽。因此，分隔槽43a、43b、43c、43d与矩形尖端50a、50b、50c、50d一起在中心42形成H形的分隔槽区域。

本发明不局限于示出的和描述的实施例。可以采用处于权利要求书范围内的变体，以及将特征加以组合，即便这些特征是在不同的实施例中揭示和描述。

附图标记表

1MEMS音频转换器

2 载体

3 腔体

4 腔体壁部

5 悬臂元件

6 第二悬臂元件

7 第三悬臂元件

8 第四悬臂元件

9 基础区段

10 偏转区段

11 基端

12 自由端

13 载体层

14 转换层

15 转换层的第一末端

16 转换层的第二末端

17 外端

18 悬臂元件的第一纵侧

19 悬臂元件的第二纵侧

20 转换层的第一纵侧

21 转换层的第二纵侧

22 悬臂元件的横侧

23 转换层的横侧

24 转换层的角

25 框架

26 框架开口

27 第一轮廓

28 第二轮廓

29 第一弯曲区段

30 第一曲率

31 第二弯曲区段

32 第二曲率

33 第一圆弧段

34 第一圆

35 第一圆心

36 纵向中心轴

37 第二圆弧段

38 第二圆

39 第二圆心

40 纵向侧轴

41 腔体角

42 中心

43 分隔槽

44 槽端

45 载体层边缘

46 减压槽

47 自由端的第一角

48 自由端的第二角

49 端侧

50 矩形尖端

H 升降轴

Claims (15)

1.一种用于产生和/或检测声波的MEMS音频转换器(1)，

具有载体(2)，

所述载体(2)具有腔体壁部(4)，所述腔体壁部(4)至少部分地形成所述MEMS音频转换器(1)的腔体(3)的边界，以及

具有至少一个悬臂元件(5，6，7，8)，

所述悬臂元件(5，6，7，8)具有与所述载体(2)固定连接的基础区段(9)和突出于所述腔体壁部(4)的柔性的偏转区段(10)，

其中所述偏转区段(10)具有朝向所述腔体壁部(4)的基端(11)和可沿所述MEMS音频转换器的升降轴(H)方向相对所述载体偏转(2)的自由端(12)，其特征在于，

所述偏转区段(10)的基端(11)在音频转换器俯视图中具有弯曲的第一轮廓(27)。

2.根据权利要求1所述的MEMS音频转换器，其特征在于，在所述音频转换器俯视图中，所述腔体壁部(4)特别是在所述偏转区段(10)的区域内和/或与所述偏转区段(10)相邻地具有与所述偏转区段(10)的第一轮廓(27)对应的弯曲的第二轮廓(28)，

其中优选地，所述第一轮廓(27)呈凸面弯曲，所述第二轮廓(28)呈凹面弯曲。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的MEMS音频转换器，其特征在于，所述悬臂元件(5，6，7，8)构建为多层的，且包括至少一个载体层(13)和一个特别是压电的转换层(14)，

其中优选地，所述载体层(13)在所述悬臂元件(5，6，7，8)的纵向上特别是完全在所述基础区段(9)和所述偏转区段(10)上延伸，以及/或者

其中优选地，所述转换层(14)在所述悬臂元件(5，6，7，8)的纵向上特别是仅部分地在所述基础区段(9)和/或所述偏转区段(10)上延伸，以及/或者，从所述偏转区段(10)延伸进所述基础区段(9)。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的MEMS音频转换器，其特征在于，在所述音频转换器俯视图中，所述偏转区段(10)，特别是所述载体层(13)和/或所述转换层(14)具有两个朝所述自由端(12)方向相向延伸的纵侧(18，19；20，21)和一个横侧(22；23)。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的MEMS音频转换器，其特征在于，在所述音频转换器俯视图中，所述转换层(14)的纵侧(20，21)与所述载体层(13)的纵侧(18，19)隔开。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的MEMS音频转换器，其特征在于，所述悬臂元件(5，6，7，8)的第一轮廓(27)和/或所述腔体壁部(4)的第二轮廓(28)在所述音频转换器俯视图中具有曲率(30，32)互不相同的多个弯曲区段(29，31)，

其中优选地，所述第一轮廓(27)和/或所述第二轮廓(28)具有第一曲率(30)的第一弯曲区段(29)和/或至少一个第二曲率(32)的第二弯曲区段(31)。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的MEMS音频转换器，其特征在于，所述第一和/或第二曲率(30，32)构建为圆弧段(33，37)，以及/或者

所述第一曲率(30)相对于所述第二曲率(32)具有更大的半径。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的MEMS音频转换器，其特征在于，所述第一曲率(30)的第一圆心(35)在所述音频转换器俯视图中处于所述悬臂元件(5，6，7，8)的纵向中心轴(36)上，和/或与所述基端(11)的距离远大于与所述自由端(12)的距离。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的MEMS音频转换器，其特征在于，所述第二曲率(32)的第二圆心(39)在所述音频转换器俯视图中处于所述悬臂元件(5，6，7，8)的纵向侧轴(40)上，和/或处于所述基端(11)与所述自由端(12)之间。

10.根据权利要求中1-9任一项所述的MEMS音频转换器，其特征在于，所述第一弯曲区段(29)在所述音频转换器俯视图中和/或在所述MEMS音频转换器(1)的横向上布置在两个第二弯曲区段(31)之间。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的MEMS音频转换器，其特征在于，所述MEMS音频转换器(1)具有多个，特别是四个悬臂元件(5，6，7，8)，所述悬臂元件(5，6，7，8)优选以某种方式相对布置，使其自由端(12)在所述音频转换器俯视图中布置在所述MEMS音频转换器(1)的中心(42)。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的MEMS音频转换器，其特征在于，两个相邻的悬臂元件(5，6，7，8)以分隔槽(43)相互隔开，

其中所述分隔槽(43)在所述音频转换器俯视图中从所述两个悬臂元件(5，6，7，8)的自由端(12)出发朝所述腔体壁部(4)方向延伸，以及/或者

其中所述分隔槽(43)的朝向所述腔体壁部(4)的槽端(44)与所述腔体壁部(4)隔开，使得所述两个相邻的悬臂元件(5，6，7，8)的载体层(13)在这个区域内连接。

13.根据权利要求1-12中任一项所述的MEMS音频转换器，其特征在于，所述分隔槽(43)在其槽端(44)具有沿槽横向延伸和/或弯曲的减压槽(46)。

14.根据权利要求1-13中任一项所述的MEMS音频转换器，其特征在于，在所述音频转换器俯视图中，所述自由端(12)构建为矩形尖端(50)，以及/或者

多个分隔槽(43)在所述MEMS音频转换器(1)的中心(42)形成H形的分隔槽区域，所述分隔槽区域将所述悬臂元件(5，6，7，8)的自由端(12)相互隔开。

15.一种特别是根据权利要求1-14中任一项所述的用于产生和/或检测声波的MEMS音频转换器(1)，

具有载体(2)，

所述载体(2)具有腔体壁部(4)，所述腔体壁部(4)至少部分地形成所述MEMS音频转换器(1)的腔体(3)的边界，以及

具有至少一个悬臂元件(5，6，7，8)，

所述悬臂元件(5，6，7，8)具有与所述载体(2)固定连接的基础区段(9)和突出于所述腔体壁部(4)的柔性的偏转区段(10)，

其中所述偏转区段(10)具有朝向所述腔体壁部(4)的基端(11)和可沿所述MEMS音频转换器的升降轴(H)方向相对所述载体偏转(2)的自由端(12)，其特征在于，

所述偏转区段(10)的自由端(12)在音频转换器俯视图中具有两个角(47，48)。

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