CN215187370U - Mems发声装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种MEMS发声装置。固定框架具有收容空间，连接件收容于收容空间内，且包括第一面和与第一面相对设置的第二面，连接件设有出音孔，第一面设有第一开口，第二面设有第二开口，出音孔连通第一开口和第二开口；第二振膜包括固设于第二面且封闭第二开口的第一承载部、环绕第一承载部且与第一承载部间隔设置的第二承载部及连接第一承载部与第二承载部的弹性连接臂；第一驱动器固设于第一承载部，并用于驱动第二振膜振动以发声，并经由出音孔、第一开口将声音发出；第二驱动器固设于第二承载部，以能够通过连接件驱动第一振膜振动以发声。本实用新型的MEMS发声装置相比现有技术，具有降低功耗、提高声音输出音质的效果。

Description

MEMS发声装置

【技术领域】

本实用新型涉及声学技术领域，尤其涉及一种MEMS发声装置。

【背景技术】

MEMS发声装置相比传统扬声器，具有一致性好、功耗低、尺寸小、价格低等优势，市场前景广阔。

现有技术中的MEMS发声装置通过驱动器驱动振膜发声，声音通过出音孔传出，目前的发声装置在出音孔与振膜之间形成了空腔，该空腔会对驱动器的振动和声压的传播产生额外阻尼，造成了不必要的损耗，同时还对驱动器产生的声音音质造成影响。

因此，有必要提供一种新型的MEMS发声装置来解决上述问题。

【实用新型内容】

本实用新型的目的在于提供一种MEMS发声装置，包括：

固定框架，其具有收容空间；

连接件，收容于所述收容空间内，所述连接件包括第一面和与所述第一面相对设置的第二面，所述连接件设有出音孔，所述第一面设有第一开口，所述第二面设有第二开口，所述出音孔连通所述第一开口和所述第二开口；

第一振膜，所述第一振膜为环形振膜，所述第一振膜的内缘环设于所述第一开口，并固设于所述第一面，所述第一开口连通所述出音孔和外部空间；所述第一振膜的外缘固设于所述固定框架；

第二振膜，所述第二振膜包括固设于所述第二面且封闭所述第二开口的第一承载部、环绕所述第一承载部且与所述第一承载部间隔设置的第二承载部及连接所述第一承载部与所述第二承载部的弹性连接臂；

第一驱动器，固设于所述第一承载部，并用于驱动所述第二振膜振动以发声，并经由所述出音孔、所述第一开口将声音发出；及

第二驱动器，固设于所述第二承载部，以能够通过所述连接件驱动所述第一振膜振动以发声。

作为本实用新型的一种优选改进，所述固定框架为衬底，所述衬底环设于所述连接件，所述外缘固设于所述衬底。

作为本实用新型的一种优选改进，所述固定框架为装配件，所述MEMS发声装置还包括衬底，所述衬底收容于所述收容空间，所述衬底环设于所述连接件，所述装配件环设于所述衬底且所述装配件背离所述第一振膜一侧与所述衬底连接，所述外缘固设于所述装配件。

作为本实用新型的一种优选改进，所述出音孔的内径从所述第一开口至所述第二开口方向逐渐减小，以使所述出音孔的内壁相对所述第二振膜呈钝角设置。

作为本实用新型的一种优选改进，所述第一振膜背离所述第一面一侧沿所述第一振膜周向设有褶皱。

作为本实用新型的一种优选改进，所述MEMS发声装置还包括设于所述内缘和所述第一面之间的第一垫圈，所述第一垫圈环设于所述第一开口，以调整所述内缘与所述第一面之间的接触面积。

作为本实用新型的一种优选改进，所述MEMS发声装置还包括设于所述外缘和所述衬底之间的第二垫圈，所述第二垫圈沿所述衬底周向设置，以调整所述外缘与所述衬底之间的接触面积。

作为本实用新型的一种优选改进，所述第二振膜设有多个所述弹性连接臂，所述第二承载部包括与所述弹性连接臂连接的自由部和远离所述自由部的用于固定所述第二驱动器的固定部。

作为本实用新型的一种优选改进，所述MEMS发声装置包括多个所述第二驱动器，所述第二驱动器包括呈夹角设置的第一段和第二段，所述第一段一端端部与所述第二段一端端部连接，所述第二驱动器周向均布于所述第二承载部；所述第一段与所述第二段相交处为所述第二驱动器的第一端，所述第一段和所述第二段远离所述第一端的端部为第二端，所述第一端与所述固定部固定连接，所述第二端与所述自由部及所述弹性连接臂连接，以使所述第二驱动器安装于所述第二承载部，并环设于所述第一承载部。

作为本实用新型的一种优选改进，所述MEMS发声装置包括多个所述第二驱动器，所述第二驱动器为圆弧形，所述第二驱动器周向均布于所述第二承载部；所述第二驱动器的两端分别为第一端和第二端，所述第一端与所述固定部固定连接，所述第二端与所述自由部及所述弹性连接臂连接，以使所述第二驱动器安装于所述第二承载部，并环设于所述第一承载部。

作为本实用新型的一种优选改进，所述第二振膜为正六边形，所述第一承载部为正六边形，所述第二承载部为环形结构，所述第二承载部上均布有三个用于安装所述第二驱动器的安装部，所述安装部的正投影为梯形形状，所述第二驱动器与所述安装部形状相匹配，所述安装部靠近所述内缘一端为所述自由部，所述安装部远离所述内缘一端为所述固定部。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型的MEMS发声装置，在连接件上设有出音孔，并且出音孔连通第一开口和第二开口，第一振膜的内缘环设于第一开口，以使第一开口完全敞开，第一驱动器驱动第二振膜振动发声，能够经由出音孔、第一开口将声音发出，且在声音发出的过程中受到的阻尼较低，相比现有技术，具有降低功耗、提高声音输出的音质的效果。

【附图说明】

图1为本实用新型其中一种实施例MEMS发声装置的整体结构示意图；

图2为图1所示的MEMS发声装置的结构爆炸示意图；

图3为图1所示的MEMS发声装置的仰视图；

图4为图1所示MEMS发声装置的A－A部分截面剖视图；

图5为另一实施例中的MEMS发声装置的整体结构示意图；

图6为另一实施例中的MEMS发声装置的整体结构示意图；

图7为图6所示的MEMS发声装置的结构爆炸示意图；

图8为图7所示B－B部分的截面剖视图；

图9为另一实施例MEMS发声装置的整体结构示意图；

图10为图9所示MEMS发声装置C－C部分的截面剖视图；

图11为另一实施例MEMS发声装置的部分结构爆炸示意图。

其中：1、连接件；11、出音孔；2、第一振膜；21、内缘；22、折环；23、外缘；24、褶皱；3、衬底；4、第二振膜；41、弹性连接臂；42、第一承载部；43、第二承载部；5、第一驱动器；6、第二驱动器；61、第一端；62、第二端；7、第二垫圈；8、第一垫圈；9、装配件；100、驱动层。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步说明。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

需要说明的是，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、内、外、顶部、底部……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

本实用新型公开了一种MEMS发声装置，参照图1－图4所示，MEMS发声装置包括固定框架、连接件1、第一振膜2、第二振膜4、第一驱动器5和第二驱动器6；固定框架具有收容空间，连接件1收容于收容空间内，连接件1包括第一面和与第一面相对设置的第二面，连接件1设有出音孔11，第一面设有第一开口，第二面设有第二开口，出音孔11连通第一开口和第二开口；第一振膜2为环形振膜，第一振膜2的内缘21环设于第一开口，并固设于第一面，第一开口连通出音孔11和外部空间，第一振膜2的外缘23固设于固定框架；第二振膜4包括固设于第二面且封闭第二开口的第一承载部42、环绕第一承载部42且与第一承载部42间隔设置的第二承载部43及连接第一承载部42与第二承载部43的弹性连接臂41；第一驱动器5固设于第一承载部42，并用于驱动第二振膜4振动以发声，并经由出音孔11、第一开口将声音发出；第二驱动器6固设于第二承载部43，以能够通过连接件1驱动第一振膜2振动以发声。

具体地，连接件1为环形结构，连接件1的中部沿连接件1的高度方向开设有通孔，即为用来供声音通过的出音孔11，在连接件1的第一面和第二面分别安装第一振膜2的第二振膜4，且在第二振膜4背离第一振膜2的第二面上安装第一驱动器5和第二驱动器6，第一驱动器5用来驱动第二振膜4发声，第一驱动器5设置第二振膜4对应出音孔11第二开口的正投影位置处，以使第一驱动器5驱动第二振膜4发出的声音能够经由出音孔11传出；而第二驱动器6则通过连接件1将振动传递给第一振膜2，以使第一振膜2发声，第一振膜2为环形结构，同时第一振膜2可设有折环22结构，第一振膜2在相对第二振膜4的表面向上凸出弧形的折环22，能够提高第一振膜2输出的音质。本实用新型将第一振膜2设为环形结构，使第一振膜2的内缘21环设于第一开口，另外第二振膜4设于第二面上并封闭第二开口，以能够使整体的MEMS发声装置的第一振膜2和第二振膜4的发声受到的阻尼降低，相比现有技术，具有降低功耗、提高声音输出的音质的效果。

另外通过弹性连接臂41能够使第一驱动器5和第二驱动器6之间的连接为弹性连接，可以减少相互之间的影响，从而提高两者输出的音质。参照图1－10所示，在一种MEMS发声装置的实施例中，固定框架为衬底3，衬底3环设于连接件1，外缘23固设于衬底3。

本实施例中，具体地，衬底3可设置成与连接件1的形状相匹配，如连接件1为矩形、圆形或正六边形时，衬底3也可为相对应的矩形、圆形或正六边形。衬底3的中部设有通孔，即声腔，以形成收容空间，连接件1收容在衬底3的通孔内，连接件1的高度可设置成与衬底3的高度相同，以使第一振膜2的内缘21和外缘23高度相匹配，提高音质。

在另一种MEMS发声装置的实施例中，固定框架为装配件9，所述MEMS发声装置还包括衬底3，衬底3收容于收容空间，衬底3环设于所述连接件1，装配件9环设于衬底3且装配件9背离第一振膜2一侧与衬底3连接，外缘23固设于装配件9。

本实施例中，装配件9为PCB板或其他装配结构件，衬底3可安装在装配件9，装配件9的将衬底3收容在里面，外缘23连接在衬底3之外的装配件9上，扩大的实际的发声尺寸，既节省了面积，也不影响音频的输出，还能够提升发声装置的单位产量。

另外，可设置一个环设于第一驱动器5的第二驱动器6，或设置多个第二驱动器6环设于第一驱动器5，下面以多个第二驱动器6环设方式为例进行说明。结合图2和图3，连接件1为环形矩块状结构，出音孔11沿连接件1的厚度方向贯穿连接件1，出音孔11可为圆形孔、矩形孔等形式，在连接件1的第二面上固设有封闭第二开口的第二振膜4，第二振膜4为矩形板状结构，包括用于安装第一驱动器5的第一承载部42和用于安装第二驱动器6的第二承载部43。

在一MEMS发声装置的实施例中，第二振膜4设有多个弹性连接臂41，第二承载部43包括与弹性连接臂41连接的自由部和远离自由部的用于固定第二驱动器6的固定部。通过固定部和自由部将第二驱动器6的一端固定，从而形成第二驱动器6一端自由一端固定，并且第二驱动器6的振动方向为从固定部到自由部，能够有效的减少第二驱动器6的振幅所需要的长度和面积，达到缩小体积的效果。

在其他实施例中，MEMS发声装置包括多个第二驱动器6，第二驱动器6包括呈夹角设置的第一段和第二段，第一段一端端部与第二段一端端部连接，第二驱动器6周向均布于第二承载部43，第一段与第二段相交处为第二驱动器6的第一端61，第一段和第二段远离第一端61的端部为第二端62，第一端61与固定部固定连接，第二端62与自由部及弹性连接臂41连接，以使第二驱动器6安装于第二承载部43，并环设于第一承载部42。

具体地，第一段和第二段的长度相同，设置有四个第二驱动器6分别安装地第二承载部43的四个角上，固定部设于第二承载部43的四个角上，且四个第二驱动器6均布在第二承载部43上，第二驱动器6包括一个位于其中部折弯处的第一端61和位于两个端部的第二端62，第一端61用来与固定部固定连接，第一端61用来与弹性连接臂41连接，以形成自由端，第二驱动器6的振动方向由第一端61向第二端62，使第二驱动器6的振动方向能够为第一段和第二段的延伸方向，形成斜向朝向第一驱动器5，以能够缩小第二驱动器6振动所需的面积大小，能够起到缩小整体MEMS发声装置的作用，适用于安装在一些小的发声设备，如耳机等中。

弹性连接臂41连接着第一承载部42和第二承载部43，第一承载部42为矩形板状结构，在其背离第一振膜2一侧正对出音孔11的正投影驱动安装第一驱动器5，以使第一驱动器5能够驱动第二振膜4的第一承载部42部分发声，并经由出音孔11将声音传出，弹性连接臂41连接在第一承载部42的四边中部位置处，第二承载部43上设有与第一承载部42相匹配的通孔，且第二承载部43优选厚度与第一承载部42厚度保持一致。

结合图5－图11所示，第一承载部42可为矩形、圆形或正六边形等形状，而第二承载部43可与第一承载部42设置呈相匹配的矩形、圆形或正六边形的环状等结构。第二驱动器6的形状不限，可为圆弧形或扇形或L形或梯形，其与第二承载部43形状匹配为佳。

在另一实施例中，MEMS发声装置包括多个第二驱动器6，第二驱动器6为圆弧形，第二驱动器6周向均布于第二承载部43，第二驱动器6的两端分别为第一端61和第二端62，第一端61与固定部固定连接，第二端62与自由部及弹性连接臂41连接，以使第二驱动器6安装于第二承载部43，并环设于第一承载部42。

如图7和11所示，第二驱动器6采用圆弧形的形状，其固定端和自由端分别设置在两侧的圆弧上，即第二驱动器6的振动方向沿第一驱动器5的径向或辐向，与图1和图5的周向设置相比，更加稳定。

驱动层100由第一驱动器5、第二驱动器6和第二振膜4组成。第一驱动器5和第二驱动器6可以安装在第二振膜4的表面上，可以理解的是，第一驱动器5和第二驱动器6可以安装在第二振膜4朝向或背离第一振膜2的表面上，其中优选的方案为，第一驱动器5和第二驱动器6同时安装第二振膜4背离第一振膜2的下表面上。

在其他实施例中，第二振膜4为正六边形，第一承载部42为正六边形，第二承载部43为环形结构，第二承载部43上均布有三个用于安装第二驱动器6的安装部，安装部的正投影为梯形形状，第二驱动器6与安装部形状相匹配，安装部靠近内缘21一端为自由部，安装部远离内缘21一端为固定部。在第二振膜4为正六边形时，其振动面积相比矩形要大，因此声压的输出更大，并且与圆形第二振膜4相比，在制造上不会产生大量的边角料，而造成浪费。

如图8所示，在其他实施例中，出音孔11的内径从第一开口至第二开口方向逐渐减小，以使出音孔11的内壁相对第二振膜4呈钝角设置。

具体地，连接件1为环形结构，出音孔11的内径从上到下为逐渐缩小，其下开口被第二振膜4封闭，同时还可设置连接件1的外圈与出音孔11内壁对称，使连接件1的外圈与第二振膜4及驱动层100非垂直。通过将出音孔11的内径设置成与驱动层100钝角设置，拓展了第一驱动器5驱动第二振膜4发出的音频的传播方向，使该部分音频信号的离轴衰减显著降低。另外，需要强调的是，本实施例只是结合图8进行说明，图8的衬底3和连接件1的钝角设计也可用在本实用新型的任一实施例中。

结合图6和图7所示，另外，第一振膜2背离第一面一侧沿第一振膜2周向设有褶皱24。

具体地，褶皱24为设置在第一振膜2折环22上的多个条形槽，条形槽可沿出音孔11的径向延伸方向设置，或偏离出音孔11径向延伸方向设置。通过增加多个条型槽在第一振膜2上形成褶皱24，能够调整第一振膜2的整体刚度，起到抑制不利的振动模态的效果。

结合图7所示，另外，在其他实施例中，MEMS发声装置还包括设于内缘21和第一面之间的第一垫圈8，第一垫圈8环设于第一开口，以调整内缘21与第一面之间的接触面积。

在其他实施例中，MEMS发声装置还包括设于外缘23和衬底3之间的第二垫圈7，第二垫圈7沿衬底3周向设置，以调整外缘23与衬底3之间的接触面积。

具体地，第一垫圈8可设置成与连接件1的第一面形状相匹配的环形结构，第二垫圈7可设置成与衬底3的上表面相匹配的形状结构，第一垫圈8和第二垫圈7为环形板状结构，通过增加第一垫圈8和第二垫圈7能够调整第一振膜2的内外缘23与连接件1和衬底3的接触面积，以提升第一振膜2的整体装配稳定性。

在另一实施例中，第一驱动器5为压电换能器、静电换能器和电磁换能器中的至少一种；第二驱动器6为压电换能器、静电换能器和电磁换能器中的至少一种。

第一驱动器5可设置成高频驱动器，第二驱动器6可设置成低频驱动器，分别用来发出高频和低频的声音，以向第一振膜2和第二振膜4输入不同音频范围的信号，从而使第一振膜2和第二振膜4能够分别输出不同频段的音频。

本实用新型通过采用内外双驱动的布置，第一驱动器5和第二驱动器6能够分别处理不同频段的音频，使整个可听波段的声压输出平稳有力，并降低全频域总谐波失真。

在使用时，第一驱动器5可负责低频信号，低频信号通过连接件1传给相对柔软的第一振膜2，可以使低音丰富饱满；而第二驱动器6可负责高频信号，高频信号通过第二驱动器6自身的振动激发，第二驱动器6可由高杨氏模量的结构层和压电层组成，能够使高音更加清亮。

以上的仅是本实用新型的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本实用新型的保护范围。

Claims (11)

1.一种MEMS发声装置，其特征在于，包括：

固定框架，其具有收容空间；

连接件，收容于所述收容空间内，所述连接件包括第一面和与所述第一面相对设置的第二面，所述连接件设有出音孔，所述第一面设有第一开口，所述第二面设有第二开口，所述出音孔连通所述第一开口和所述第二开口；

第一振膜，所述第一振膜为环形振膜，所述第一振膜的内缘环设于所述第一开口，并固设于所述第一面，所述第一开口连通所述出音孔和外部空间；所述第一振膜的外缘固设于所述固定框架；

第二振膜，所述第二振膜包括固设于所述第二面且封闭所述第二开口的第一承载部、环绕所述第一承载部且与所述第一承载部间隔设置的第二承载部及连接所述第一承载部与所述第二承载部的弹性连接臂；

第一驱动器，固设于所述第一承载部，并用于驱动所述第二振膜振动以发声，并经由所述出音孔、所述第一开口将声音发出；及

第二驱动器，固设于所述第二承载部，以能够通过所述连接件驱动所述第一振膜振动以发声。

2.根据权利要求1所述的MEMS发声装置，其特征在于：所述固定框架为衬底，所述衬底环设于所述连接件，所述外缘固设于所述衬底。

3.根据权利要求1所述的MEMS发声装置，其特征在于：所述固定框架为装配件，所述MEMS发声装置还包括衬底，所述衬底收容于所述收容空间，所述衬底环设于所述连接件，所述装配件环设于所述衬底且所述装配件背离所述第一振膜一侧与所述衬底连接，所述外缘固设于所述装配件。

4.根据权利要求2或3所述的MEMS发声装置，其特征在于：所述出音孔的内径从所述第一开口至所述第二开口方向逐渐减小，以使所述出音孔的内壁相对所述第二振膜呈钝角设置。

5.根据权利要求2或3所述的MEMS发声装置，其特征在于：所述第一振膜背离所述第一面一侧沿所述第一振膜周向设有褶皱。

6.根据权利要求2所述的MEMS发声装置，其特征在于：所述MEMS发声装置还包括设于所述内缘和所述第一面之间的第一垫圈，所述第一垫圈环设于所述第一开口，以调整所述内缘与所述第一面之间的接触面积。

7.根据权利要求6所述的MEMS发声装置，其特征在于：所述MEMS发声装置还包括设于所述外缘和所述衬底之间的第二垫圈，所述第二垫圈沿所述衬底周向设置，以调整所述外缘与所述衬底之间的接触面积。

8.根据权利要求2或3所述的MEMS发声装置，其特征在于：所述第二振膜设有多个所述弹性连接臂，所述第二承载部包括与所述弹性连接臂连接的自由部和远离所述自由部的用于固定所述第二驱动器的固定部。

9.根据权利要求8所述的MEMS发声装置，其特征在于：所述MEMS发声装置包括多个所述第二驱动器，所述第二驱动器包括呈夹角设置的第一段和第二段，所述第一段一端端部与所述第二段一端端部连接，所述第二驱动器周向均布于所述第二承载部；所述第一段与所述第二段相交处为所述第二驱动器的第一端，所述第一段和所述第二段远离所述第一端的端部为第二端，所述第一端与所述固定部固定连接，所述第二端与所述自由部及所述弹性连接臂连接，以使所述第二驱动器安装于所述第二承载部，并环设于所述第一承载部。

10.根据权利要求8所述的MEMS发声装置，其特征在于：所述MEMS发声装置包括多个所述第二驱动器，所述第二驱动器为圆弧形，所述第二驱动器周向均布于所述第二承载部；所述第二驱动器的两端分别为第一端和第二端，所述第一端与所述固定部固定连接，所述第二端与所述自由部及所述弹性连接臂连接，以使所述第二驱动器安装于所述第二承载部，并环设于所述第一承载部。

11.根据权利要求8所述的MEMS发声装置，其特征在于：所述第二振膜为正六边形，所述第一承载部为正六边形，所述第二承载部为环形结构，所述第二承载部上均布有三个用于安装所述第二驱动器的安装部，所述安装部的正投影为梯形形状，所述第二驱动器与所述安装部形状相匹配，所述安装部靠近所述内缘一端为所述自由部，所述安装部远离所述内缘一端为所述固定部。

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