CN220830536U - 电子器件以及电子系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及电子器件以及电子系统。一种微机电电声换能器包括：微机电电声换能器，包括：包括半导体材料的支撑框架；中心轴线；半导体膜，沿周界耦接到支撑框架，膜具有关于中心轴线的对称性，膜包括：细长形状的贯通狭缝；以及条带，重叠并且延伸穿过贯通狭缝；在膜的外围部分上的压电致动器。利用本公开的实施例有利地提供舒适和实用的用于电声换能器的设备，而不牺牲音频再现的质量。

Description

电子器件以及电子系统

技术领域

本公开涉及电子器件以及电子系统，并且具体地涉及膜微机电电声换能器。

背景技术

众所周知，绝大多数移动和陆基处理和通信设备(例如智能电话，平板计算机，便携式和台式计算机)的用户受益于头戴式设备和耳机的使用，这些头戴式设备和耳机目前非常广泛。这种广泛传播，以及在许多情况下头戴式设备和耳机被长时间连续佩戴的事实，使得需要提供舒适和实用的设备，而不牺牲音频再现的质量。因此，对于小型化扬声器或微型扬声器的制造具有重要的推动力。然而，当前可用的解决方案并不完全令人满意，并且在高声压级(SPL)和成本方面并不代表在尺寸和性能之间的有效折衷。

第一类型的扬声器利用常规的电磁激励并且能够确保高再现质量。然而，电磁致动扬声器不适于小型化超过一定限度。

基于MEMS(微机电系统)技术的其它解决方案允许获得更好的小型化水平，但是成本和/或性能还不合适，例如代替电动扬声器。

例如，混合器件是已知的，其中例如压电类型的微机电致动器耦合到微机电的聚合物膜。聚合物膜具有高屈服力(低杨氏模量)的优点，其允许良好的响应，但从工艺和成本的观点来看具有重要问题。实际上，在制造相同的致动器之后，仅在后端步骤中，即在专用处理步骤中，将膜施加到容纳致动器的器件的部分。此外，混合微型扬声器不适于使用SMT(表面安装技术)技术组装在板上，因为膜不能承受焊接温度。

完全使用MEMS技术制造的其它器件满足小型化和成本要求，但是没有获得关于响应动态和带宽的足够性能。

特别地，一些微型扬声器包括沿其周界连接到支撑框架的连续半导体膜。这些器件的关键性主要在于膜的低屈服性。实际上，为了获得合适的声压级，由于小型化引起的膜的面积减小应该通过更大的位移来补偿(声压实际上与乘积A*d*f成比例，其中A是膜的面积，d是位移，f是频率)。然而，半导体材料的刚度不允许足够的位移，特别是在低频下。

在其它MEMS微型扬声器中，膜在中心部分精确地是不连续的，以具有更大的屈服和允许更宽的位移。除了真正的膜之外，换能器还包括多个悬臂结构，每个悬臂结构限定多边形的段或圆形的扇区，并且从支撑框架延伸。段或扇区的顶点在换能器的中心处彼此相邻，但不连接。因此可以获得更宽的响应动态，然而，其在音频带宽上不是恒定的。悬臂结构的变形，再次特别是在低频和谐振时，实际上可能在换能器的中心产生气孔并损害性能。此外，这种类型的MEMS微型扬声器的响应质量受到工艺扩展的非常大的影响，因为即使悬臂结构中的微小差异也可能导致声音发射中的不均匀运动和不对称性，从而影响总谐波失真(THD)。例如，器件可以简单地受到它们在半导体晶片上形成的位置的影响。特别地，一些特性，例如由材料的残余应力引起的零时间偏移，可能在更靠近晶片中心或外围的器件之间变化。

实用新型内容

本公开的目的是提供电子器件和电子系统，以至少部分地解决现有技术中存在的上述问题。

本公开的一方面提供了一种器件，包括：微机电电声换能器，包括：包括半导体材料的支撑框架；中心轴线；半导体材料的膜，沿周界耦接到支撑框架，膜具有关于中心轴线的对称性，膜包括：细长形状的贯通狭缝；以及聚合物材料的条带，重叠并且延伸穿过贯通狭缝；在膜的外围部分上的压电致动器。

根据一个或多个实施例，其中支撑框架具有四边形的内周界，并且膜由贯通狭缝中的相应贯通狭缝分成悬臂部分。

根据一个或多个实施例，其中支撑框架具有矩形内周界，并且悬臂部分包括两个三角形悬臂部分和两个梯形悬臂部分，两个三角形悬臂部分具有连接到支撑框架的内周界的相应短边的相应底部，并且两个梯形悬臂部分具有连接到支撑框架的内周界的相应长边的相应主底部。

根据一个或多个实施例，其中贯通狭缝包括对角狭缝和中心狭缝，其中对角狭缝在中心狭缝的末端与支撑框架的内周界的相应顶点之间延伸，并且将三角形悬臂部分的侧边与梯形悬臂部分的相应相邻边分离，并且其中中心狭缝在三角形悬臂部分的顶点之间延伸并且分离梯形悬臂部分的彼此相邻的副底部。

根据一个或多个实施例，其中支撑框架具有方形内周界，悬臂部分包括四个彼此相同的三角形悬臂部分，并且贯通狭缝沿膜的对角线延伸。

根据一个或多个实施例，其中贯通狭缝在膜的一侧上用聚合物材料的条带至少部分地封闭。

根据一个或多个实施例，其中条带被形成在膜的与由膜重叠的腔体相对的面上。

根据一个或多个实施例，其中条带延伸贯穿贯通狭缝的长度。

根据一个或多个实施例，其中条带具有大于贯通狭缝的第二宽度的第一宽度，并且条带沿着与贯通狭缝相邻的边缘被耦接到膜。

根据一个或多个实施例，其中聚合物材料具有不高于500MPa的杨氏模量。

根据一个或多个实施例，其中聚合物材料是薄膜形式的光敏聚合物材料。

根据一个或多个实施例，其中膜包括沿贯通狭缝中的至少一些贯通狭缝定位的桥，桥被配置为在操作中约束相应贯通狭缝的相对侧，并且由相应桥连接的膜的点被配置为在操作中彼此移动。

根据一个或多个实施例，其中膜具有包括至少一个桥的中心连续连接部分。

根据一个或多个实施例，其中每个桥由膜的延伸穿过贯通狭缝中的相应贯通狭缝的相应连续部分限定，并且其中桥和膜具有厚度。

根据一个或多个实施例，其中贯通狭缝具有的第一宽度小于空气粘性边界层厚度的两倍，例如不大于10μm。

根据一个或多个实施例，其中在贯通狭缝的宽度与膜的厚度之间的比率小于1。

本公开的另一方面提供了一种电子系统，包括：包括根据的电声换能器的微型扬声器，并且电声换能器包括：支撑框架，包括半导体材料并且具有周界；中心轴线；半导体材料的膜，沿周界连接到支撑框架并且具有对称性，膜包括：细长形状的贯通狭缝；以及聚合物材料的条带，重叠并且延伸穿过贯通狭缝；压电致动器，在膜的外围部分上。

根据一个或多个实施例，电子系统还包括与微型扬声器通信的处理单元。

本公开的另一方面提供了一种电子器件，包括：微机电电声换能器，包括：支撑框架，具有周界；中心轴线；膜，沿着周界耦接到支撑框架，膜包括：外围部分，耦接到支撑框架；中心部分，在中心轴线处；中间部分，在中心部分和外围部分之间，中间部分被耦接到外围部分和中心部分；至少一个贯通狭缝，沿着膜的周界部分延伸，至少一个贯通狭缝包括：径向部分，在从周界指向中心轴线的径向方向上延伸；以及周向部分，在横向于径向方向的周向方向上延伸。

根据一个或多个实施例，电子器件还包括沿中间部分的多个周向贯通狭缝，多个周向贯通狭缝被间隔为比至少一个贯通狭缝的周向部分更靠近中心轴线。

利用本公开的实施例有利地提供舒适和实用的用于电声换能器的设备，而不牺牲音频再现的质量。

附图说明

为了更好地理解本公开，现在将仅通过非限制性示例并参考附图来描述其一些实施例，其中：

图1是处理和通信设备的简化框图；

图2是结合在图1的器件中的根据本公开的实施例的电声换能器的俯视图；

图3示出了图2的放大细节；

图4是沿着图2的线IV－IV截取的穿过图2的换能器的截面；

图5是沿图2的线V－V截取的穿过图2的换能器的截面；

图6是沿着图4的线VI－VI截取的穿过图2的换能器的截面；

图7示出了图5的放大细节；

图8是根据本公开的不同实施例的电声换能器的顶视图；

图9示出了图8的放大细节；

图10是图8的换能器的放大细节的透视图；

图11是根据本公开的另一实施例的电声换能器的俯视图；

图12示出了图11的一个放大详图；

图13是根据本公开的另一实施例的电声换能器的俯视图；

图14示出了图13的一个放大详图；

图15是沿图13的线XV－XV截取的穿过图13的换能器的横截面；

图16是沿图13的线XVI－XVI截取的穿过图13的换能器的横截面；

图17是根据本公开的另一实施例的电声换能器的俯视图；

图18示出了图17的放大详图；

图19是沿图17的线XIX－XIX截取的穿过图17的换能器的横截面；

图20是根据本公开的另一实施例的电声换能器的俯视图；以及

图21示出了图20的放大细节。

具体实施方式

参考图1，作为整体用数字1表示的电子系统包括与微放大器3通信耦合的处理和通信设备2。

处理和通信设备2可以是支持与再现外围设备(诸如微放大器3)的音频通信的任何便携式或陆基设备。处理和通信设备2可以是但不限于便携式计算机、个人计算机、平板计算机、智能电话或可穿戴设备，例如智能手表，并且特别地包括处理单元5和通信模块6，其与微放大器3的相应通信模块8耦合。处理和通信设备2通常可以包括未示出的其它组件，例如显示单元、存储器单元、插入和指示设备、外围设备、电池、I/O接口。

除了通信模块8之外，微放大器3还包括电声换能器10和驱动器11。驱动器11通过通信模块8接收音频信号并启动电声换能器10。

处理和通信设备2和微放大器3的通信模块6，8可以通过无线或电缆连接相互耦合并相互通信。

参考图2－图5，电声换能器10是压电型薄膜微机电换能器，并且包括支撑框架12、薄膜13和压电致动器15。

支撑框架12由半导体材料制成并且具有在一侧开口并且在相对侧由膜13封闭的腔体16(图4和图5)。更精确地，支撑框架12可以包括例如单晶硅的衬底，以及一个或多个外延层，也是单晶硅的外延层，或者伪外延层或多晶硅的沉积层。

薄膜13也由半导体材料制成，例如多晶硅，薄膜13沿其周界连接到支撑框架12上，并相对于沿中心轴线的中心C对称。例如，膜13可以关于穿过并沿着中心C处的中心轴线的平面(例如，穿过并沿着如图2所示的上和下径向狭缝17并且穿过并沿着中心C处的中心轴线的平面)对称。在一些实施例中，支撑框架12也可以关于平面对称。在一些实施例中，膜13可以是圆形的或具有多边形的形状，例如具有16个边，如图2和3所示。膜13具有半径R，这意味着如果膜是圆形的，则精确地表示相同膜的半径，或者如果膜具有多边形形状，则精确地表示围绕膜的圆周的半径。

膜13具有容纳压电致动器15的周界部分13a，中心连接部分13b和在周界部分13a和中心连接部分13b之间的中间部分13c。

在图2－图5的实施例中，膜13的周界部分13a是连续的，并且实际上限定了从支撑框架12向内侧悬臂延伸大约膜13的半径R的三分之一的冠部。压电致动器15相对于膜13的中心C对称布置。在图2－图5所示的实施例中，具体地，压电致动器15具有多边形环的形状并且占据膜13的周界部分13a(在这种情况下，该周界部分是多边形的)。可替代地，压电致动器15可以具有例如圆形冠的形状或包括多个梯形形状的压电致动结构，这些压电致动结构占据膜13的相应段的周界部分。压电致动器15(图4和图5)由层的堆叠限定，该层的堆叠包括形成在膜13上的下电极层15a，在下电极层15a上的例如锆钛酸铅(PZT)或氮化铝(AlN)的压电层15b和在压电层15b上的上电极层15c。为了简单起见，压电致动器15由驱动器11通过图2和图3中未示出的连接线来控制。

膜13的中心连接部分13b是圆形或多边形且连续的，并且用作防止膜13的相对区域由于相同膜13的变形而分离的连接元件。应当注意，为此目的，使膜13的中心连接部分13b完全连续并且没有开口不是必要的。即使在存在可能的开口的情况下，膜13的中心部分13b也被用作连接元件，其防止相同的膜13不可控地打开，同时保持屈服(yielding)。在一个实施例中，中心位置13b在径向方向上延伸大约膜13的半径R的三分之一。

在中间部分13c中，膜13具有细长形状的贯通狭缝。特别地，膜13具有径向贯通狭缝17和周向狭缝18，贯通狭缝17和周向狭缝18相对于围绕膜13的中心连接部分13b的中心C对称地延伸。径向狭缝17和周向狭缝18具有较大的尺寸或长度(分别在径向和周向方向上)和横向于该长度的较小的尺寸或宽度(分别在周向和径向方向上)。

在图2－图5的实施例中，膜13具有以均匀方式成角度地间隔开的八个径向狭缝17，其从中心连接部分延伸到外围部分13a和压电致动器15的内边缘。圆周狭缝18部分地沿着外圆周(或多边形线)和部分地沿着内圆周(或多边形线)围绕膜13的中心连接部分13b布置。在一个实施例中，沿着外圆周布置的圆周狭缝18相对于沿着内圆周布置的圆周狭缝18更多并且具有更短的长度。此外，外圆周的圆周狭缝18相对于内圆周的圆周狭缝18成角度地偏移。每个径向狭缝17将径向内端与外圆周的相应圆周狭缝18连接，使得相应径向狭缝17和相应圆周狭缝18形成T形形状(至少参见本公开的图2)。应当理解，径向狭缝17和周向狭缝18的数目、长度和布置可以与基于设计偏好所描述的不同地选择，以获得电声换能器在音频带宽上的声压等级方面的期望响应。

在一个实施例中，径向狭缝17和周向狭缝18都具有相同的宽度，在图6和7中用W表示。径向狭缝17和周向狭缝18的宽度W小于空气的粘性边界层的厚度B的两倍厚度T’，特别是在包括例如在－20℃和+40℃之间的工作温度范围内。在一个实施例中，宽度W小于空气的粘性边界层的厚度B，但是不大于10μm。此外，膜13的宽度W和厚度T之间的比率不大于1。在其他实施例中，根据设计偏好，这些狭缝可以具有彼此不同的宽度，只要这些宽度小于空气的粘性边界层的厚度B的两倍厚度T’。

相对于相同尺寸的连续膜的情况，狭缝17，18的存在增加了膜13的总屈服。因此，膜13从静止位置经受更大的位移，从而产生声压的优点。如已经提到的，实际上，声压P由下式给出

P∝A*d*f

其中A是膜的面积，d是位移，f是振动频率，并且符号“∝”表示比例关系。因此，位移d的增加转化为声压P的相应增加，在低频时尤其显著。

同时，狭缝17，18的宽度足够小以避免显著的气流，因此，从声学的观点来看，膜13表现得像闭合的或连续的膜，同时机械地打开。

膜13在中心连接部分13b中的连续结构具有不同的有利效果。首先，通过中央连接部分13b的连接避免了过度变形，并且特别地，缝隙17，18可以打开以产生通风孔，使得适应损害电声换能器10的响应。此外，膜13的中心连接部分13b有助于保持运动对称和均匀，使得狭缝18在膜13的平面外位移期间保持相同的宽度W。中心连接部分13b还允许补偿或至少减轻与由于残余应力引起的初始位置未对准相关的由于工艺扩展引起的任何缺陷。特别地，膜13的行为在制造期间较少受到半导体晶片内器件位置的影响。结果，有缺陷的工件和废品的百分比有利地降低。

因此，本公开允许利用MEMS器件制造技术来提供具有高性能和音频再现质量的电声换能器和微放大器。因此，本公开产生了与MEMS技术相关的其它优点，例如高度小型化，减少或消除后端处理步骤以及与SMT焊接工艺的兼容性。

根据本公开的不同实施例，如图8－图10所示，电声换能器100包括支撑框架112、膜113和压电致动器115。如已经描述的，支撑框架112和膜113由半导体材料制成，并且压电致动器115布置在膜113的周界部分113a上，该周界部分113a径向延伸相同膜的半径的大约三分之一。

膜113具有外围部分113，容纳压电电容器115，具有中心连接部分113b，并具有在外围部分113a和中心连接部分113b之间的中间部分113c。

在图8和图9的实施例中，压电致动器115包括多个压电致动结构115a，其具有梯形形状并占据膜113的各个段的周界部分。

膜113具有径向狭缝117和周向狭缝118。径向狭缝117在与支撑框架112相邻的成对压电致动结构115a之间延伸的长度略大于压电致动结构115a的径向尺寸。在压电致动结构115a的径向内端附近，径向狭缝117与相应的周向狭缝118相交。压电致动结构115a与膜113的压电致动结构115a位于其上的部分一起形成独立的悬臂致动元件。

可选地，一些较大长度的径向狭缝117沿垂直方向两两相对地延伸，直到它们在膜113的中心连接部分113b附近与另外的周向狭缝118相交。这些类型的径向狭缝117可以位于电声换能器100的左手侧，右手侧，顶侧和底侧，如图8所示。

周向狭缝118沿中心连接部分113b和压电致动器115之间的多个同心圆周布置。可以根据设计偏好选择同心圆周的数目，例如高达20，例如以最大化膜113的平面外位移和声学性能。

较长的径向狭缝117被桥120中断，桥接件120连接并约束相同的径向狭缝117的相对侧，并且可以是形成膜113的相同材料。图10示出了桥120的示例；应当理解，其它桥120以相同的方式形成。桥120由膜113的连续部分限定，因此桥120和膜113具有相同的厚度T并且由相同的材料制成。桥120延伸穿过狭缝(在这种情况下是径向狭缝117；这同样适用于从一侧117a到相对侧117b的周向狭缝118)从一侧117a到相对侧117b。由于狭缝117，118是薄的并且它们的宽度对应于桥120的长度，实际上，每个桥120迫使膜113的分别连接的点以近似刚性的方式彼此移动，从而避免狭缝打开太宽并且声学上封闭的膜条件被破坏。更精确地，桥120的刚度基本上与膜113的其余部分相同。然而，桥120的宽度很小，使得横向于各个狭缝117，118的变形可以忽略。因此，桥120基本上限定了深度(punctual)约束，并且不在膜113的延伸部分上增加加强结构。桥120的数目，尺寸和布置可以根据设计偏好来选择。

膜113的中心连接部分113b是连续的并且用作连接元件，该连接元件防止膜113的相对区域由于相同膜113的变形而分离，并且与桥120协作以在膜的整个面外位移中保持与狭缝相同的宽度。

一些周向狭缝118通过中间部分113c的相应部分121彼此分开。相应部分121从中间部分113的紧邻电声换能器100的外围部分113a的区域向内延伸。相应部分121在到达电声换能器100的中心连接部分113b之前沿着中间部分113c终止。

图10和11示出了根据本公开的另一实施例的电声换能器200。电声换能器200包括支撑框架212、膜213和在膜213的周界部分213a上的压电致动器215，压电致动器215具有基本上如参照图8和9所述的径向狭缝217和周向狭缝218。在这种情况下，压电致动器215包括多个梯形形状的压电致动结构215a，其占据膜213的相应段的周界部分并且在径向方向上延伸膜213的半径的大约三分之二。

膜213具有容纳压电致动器215的周界部分213a，中心连接部分213b和在周界部分213a和中心连接部分213b之间的中间部分213c。

一些较大长度的径向狭缝217沿着垂直方向两两相对地延伸，直到它们在膜213的中心连接部分213b附近与另外的圆周狭缝218相交，该中心连接部分213b是连续的并且用作连接元件，从而防止膜213的相对区域由于相同膜213的变形而分离。

周向狭缝218沿中心连接部分213b和压电致动结构215a之间的多个同心圆周布置。

桥220沿着至少一些狭缝217，218定位，例如沿着最径向延伸的径向狭缝217定位。桥220约束相应狭缝217，218的相对侧，使得由相应桥220连接的膜213的点彼此刚性地移动。

压电致动结构215a的尺寸的选择，特别是在径向方向上的尺寸的选择，以及专用于致动的面积与膜213的弹性部分之间的比率允许根据设计偏好来确定电声换能器的电容并校准其响应。

参考图13－图16，根据一个实施例，压电薄膜型电声换能器300包括支撑框架312、薄膜313和压电致动器315。支撑框架312具有矩形内周界P，并且与已经示出的类似，横向界定了腔体316(图15和16)，该腔体在一侧由膜313封闭。此外，如已经描述的，支撑框架312可以包括例如单晶硅的衬底，以及一个或多个外延层，也可以是单晶硅，或者伪外延或沉积的多晶硅层。

膜313也由半导体材料制成，例如多晶硅，膜313沿其周界连接到支撑框架312并具有中心对称。膜313的周界与支撑框架的内周界P重合。因此，膜313也是矩形的，并被对角狭缝317和中心狭缝318进一步分成两个三角形悬臂部分313a和两个梯形悬臂部分313b。三角形悬臂部分313a具有等腰三角形的形状，并具有连接到支撑框架312的内周界P的相应短边的相应底部。梯形悬臂部分313b具有等腰梯形的形状，并且具有连接到支撑框架312的内周界P的相应长边的相应主底部。梯形悬臂部分313b的副底部彼此相邻并由中心狭缝318分开，该狭缝在三角形悬臂部分313a的顶点之间延伸。对角狭缝317在中心狭缝318的端部和支撑框架312的内周界P的相应顶点之间延伸，并将三角形悬臂部分313a的侧边与梯形悬臂部分313b的相应相邻侧边分开。

基本上参照图8和图9所述类型的桥320沿对角狭缝317和/或中心狭缝318定位。更准确地说，在图13和图14的非限制性实施例中，它们位于对角狭缝317和中心狭缝318的端部和中间部分。在狭缝317，318的端部处的桥320彼此连接，并且将三角形悬臂部分313a的顶点连接到梯形悬臂部分313b的相应相邻顶点。然而，如已经观察到的，桥320的数目和位置可以根据设计偏好来选择。例如，中心狭缝318可以不具有桥或者具有相对于中心偏移且相对的桥。以这种方式，即使在没有隔膜313的中心连接部分的情况下，也可以保持声学上封闭的隔膜状态。

在一个实施例中，对角狭缝317和中心狭缝318由形成在膜313上，特别是在与腔316相对的面上的聚合物材料条带325封闭。条带325可以由沉积或层压在膜313上的聚合物材料层获得，并且随后用光刻工艺图案化。在一个实施例中，条带325在对角狭缝317和中心狭缝318的整个长度上延伸。条带325的宽度略大于狭缝317，318的宽度，并且在与狭缝317，318相邻的边缘附近粘附到三角形悬臂部分313a和梯形悬臂部分313b。以这种方式，条带325完全密封膜313的一侧。然而，在未示出的一个实施例中，聚合物材料条可仅部分地封闭狭缝317，318。有利地，聚合物材料具有不大于500MPa的杨氏模量，以便不显著地使膜313变硬。因此，条带325确保或至少有助于保持膜的声学闭合状态，而不改变频率响应。例如，聚合物材料可以是光敏聚合物材料，例如薄膜中的干抗蚀剂，其可以层压到膜313上并用光刻工艺限定。

在图13－图16的实施例中，对角狭缝317和中心狭缝318的宽度小于空气的粘性边界层的厚度B的两倍厚度T’。然而，假定存在实际上密封狭缝317，318的条带325，相同狭缝317，318的宽度可甚至更大，而不违反声学封闭膜条件。

压电致动器315包括多个梯形形状的压电致动结构315a，其占据三角形悬臂部分313a和梯形悬臂部分313b的外围部分。

参考图17－图19，根据一个实施例，电声换能器400包括支撑框架412，膜413和压电致动器415。支撑框架412具有正方形内周界P′，并且与已经示出的类似，横向界定了腔体416(图14)，该腔体在一侧上由膜413封闭。

同样为正方形的膜413沿其周界连接到支撑框架412，所述周界与支撑框架412的内周界P′重合。膜413还被沿膜413的对角线延伸的贯通狭缝417分成四个彼此相同的三角形悬臂部分413a。

基本上参照图8和9已经描述的类型的桥420沿着狭缝417定位，例如在狭缝317的端部和中间部分。位于膜413中心的桥420彼此连接并连接三角形悬臂部分413a的顶点，形成中心连续连接部分。同样在这种情况下，桥420的数目和位置可以根据设计偏好来选择。例如，桥可以对称地布置在膜413的中间部分中。在这种情况下，图17－图19中所示的在膜413的中心的桥可以另外存在或缺失，而不损害整个音频频带中的声学封闭膜条件。

狭缝417可以用形成在膜413的与腔416相对的一面上的聚合物材料条425封闭。在狭缝417的整个长度上延伸的条425的宽度略大于相同狭缝417的宽度，并且在边缘附近附着到三角形悬臂部分413a。

压电致动器415包括多个梯形的压电致动结构415a，其占据三角形悬臂部分413a的外围部分。

参考图20和图21，电声换能器500具有与图2－7的电声换能器1基本相同的结构，因此与已经示出的相同的部件用相同的附图标记表示。在这种情况下，径向狭缝17和周向狭缝18被形成在膜13的与腔16相对的一个面上的聚合物材料条525封闭。条525具有比径向狭缝17和周向狭缝18稍大的宽度，并在其整个长度上延伸，在端部附近粘附到膜13上。

最后，显然可以对所描述的电声换能器进行修改和变化，而不脱离如所附权利要求中限定的本公开的范围。

如已经提到的，特别地，所描述的配置不被认为是限制狭缝的数目，尺寸和布置，狭缝的数目，尺寸和布置可以基于设计偏好来选择以获得电声换能器的期望响应。

此外，总体上，本公开的所有实施例可以包括聚合物材料的条带，这些条带完全地或部分地封闭该膜的狭缝。

桥的布置和数目也可以相对于已经描述的内容而变化，并且也可以基于膜的狭缝的构造来选择。此外，根据设计偏好，桥接件可以用于所有实施例中并且具有所有狭缝构造。例如，在一些实施例中，桥可以形成中心连续连接部分，其防止膜在中心打开。另一方面，在其他实施例中，桥可以被布置成使得即使在没有中央连续连接部分的情况下也遵守声学上封闭的膜条件。

聚合物材料条有助于保持声学封闭膜的状态。在一些实施例中，即使在没有中心连续连接部分和没有桥的情况下，条带也足以确保声学上封闭的膜条件。

根据设计偏好，压电致动器可以具有环形或包括相邻但不同且分离的压电致动结构。压电致动结构的数目和尺寸可以基于膜和狭缝的构造来选择。

一种微机电电声换能器可概括为包括支撑架(12；112；212；312；412)，包含半导体材料；半导体材料的膜(13；113；213；313；413)沿着周界连接到支撑框架(12；112；212)且具有中心对称性；压电致动器(15；115；215；315；415)在所述膜(13；113；213；313；413)的外围部分上；其中所述膜(13；113；213；313；413)具有贯通狭缝(17，18；117,118；217,218；317,318；417)，贯通狭缝具有细长形状，围绕所述膜(13；113；213；313；413)。

所述支撑框架(312；412)可以具有四边形内周界(P；P′)并且所述隔膜(313；413)可以由狭缝贯通(317，318；418)分成悬臂部分(313a，313b；413a)。

支撑框架(312)可以具有矩形内周界(P)，并且悬臂部分(313a，313b)可以包括两个三角形悬臂部分(313a)和两个梯形悬臂部分(313b)，三角形悬臂部分(313a)具有连接到支撑框架(312)的内周界(P)的相应短边的相应底部，梯形悬臂部分(313b)具有连接到支撑框架(312)的内周界(P)的相应长边的相应主底部。

贯通狭缝(317，318)可以包括对角狭缝(317)和中心狭缝(318)，其中对角狭缝(317)在中心狭缝(318)的端部和支撑框架(312)的内周界(P)的相应顶点之间延伸，并且从梯形悬臂部分(313b)的相应相邻边分离三角形悬臂部分(313a)的边，并且其中中心狭缝(318)可以在三角形悬臂部分(313a)的顶点之间延伸，并且可以分离梯形悬臂部分(313b)的彼此相邻的副底部。

支撑框架(412)可以具有正方形内周界(P′)，悬臂部分(413a)可以包括彼此相同的四个三角形悬臂部分，并且贯通狭缝(417)沿着膜(413)的对角线延伸。

贯通狭缝(17，18；217,218；317,318；417)可以在膜(13；313；413)的一侧以聚合物材料的条带(325；425；525)闭合。

条带(325；425；525)可以形成在与所述腔体(16；316；416；516)相对的膜(13；313；413)的一面上。

条带(325；425；525)可在贯通狭缝(17,18；217,218；317,318；417)的整个长度上延伸。

条带(325；425；525)可以具有大于贯通狭缝(17，18；217,218；317,318；417)的宽度并且可以粘附到所述膜(13；313；413)在邻近所述贯通狭缝(17，18；217,218；317,318；417)的边缘处。

聚合物材料可具有不高于500MPa的杨氏模量。

聚合物材料可以是薄膜形式的光敏聚合物材料。

膜(113；213；313；413)可包括桥(120；220；320；420)，桥沿着所述贯通狭缝(117，118；217,218；317,318；417)中的至少一些定位并且约束相应的贯通狭缝(117，118；217,218；317,318；417)，使得由所述隔膜(113；213)连接的点通过相应桥(120；220；320；420)彼此一起移动。

所述膜可以具有中央连续连接部分，所述中央连续连接部分包括所述桥(120；220；320；420)中的至少一个。

每个桥(120)可以由膜(113)的相应的连续部分限定，该连续部分延伸穿过相应的一个贯通狭缝(117，118)，其中桥(120)和膜(113)可以具有相同的厚度(T)，膜和桥(120)优选地由相同的材料制成。

贯通狭缝(17，18；117,118；217,218；317,318；417)的宽度(W)可以小于空气的粘性边界层的厚度的两倍，例如不大于10μm。

贯通狭缝(17,18；117,118；217,218)的宽度(W)与膜(13)的厚度(T)之间的比率可以不大于1。

微型扬声器可以概括为包括电声换能器。

电子系统可概括为包括微型扬声器和与微型扬声器通信耦合的处理单元(5)。

本公开的目的是提供一种微机电电声换能器，其允许克服或至少减轻所描述的限制。

微机电电声换能器的至少一个实施例包括：支撑框架，包括半导体材料；中心轴线；半导体材料的膜，沿周界耦接到所述支撑框架并且关于所述中心轴线对称；在所述膜的周界部分上的压电致动器；其中所述膜具有中心连接部分和围绕所述中心连接部分对称布置的细长形状的贯通狭缝；并且其中所述贯通狭缝的宽度小于空气的粘性边界层的厚度的两倍。

上述各种实施例可以组合以提供另外的实施例。如果需要，可以修改实施例的各方面以采用各种专利，申请和出版物的概念来提供另外的实施例。

根据上述详细描述，可以对实施例进行这些和其它改变。通常，在下面的权利要求中，所使用的术语不应该被解释为将权利要求限制到在说明书和权利要求中公开的特定实施例，而是应该被解释为包括所有可能的实施例以及这些权利要求被授权的等同物的全部范围。因此，权利要求不受本公开的限制。

Claims (22)

1.一种电子器件，其特征在于，包括：

微机电电声换能器，包括：

包括半导体材料的支撑框架；

中心轴线；

膜，沿周界耦接到所述支撑框架，所述膜具有关于所述中心轴线的对称性，所述膜包括：

细长形状的贯通狭缝；以及

条带，重叠并且延伸穿过所述贯通狭缝；

在所述膜的外围部分上的压电致动器。

2.根据权利要求1所述的电子器件，其特征在于，所述条带为聚合物条带。

3.根据权利要求2所述的电子器件，其特征在于，所述支撑框架具有四边形的内周界，并且所述膜由所述贯通狭缝中的相应贯通狭缝分成悬臂部分。

4.根据权利要求3所述的电子器件，其特征在于，所述支撑框架具有矩形内周界，并且所述悬臂部分包括两个三角形悬臂部分和两个梯形悬臂部分，所述两个三角形悬臂部分具有连接到所述支撑框架的所述内周界的相应短边的相应底部，并且所述两个梯形悬臂部分具有连接到所述支撑框架的所述内周界的相应长边的相应主底部。

5.根据权利要求4所述的电子器件，其特征在于，所述贯通狭缝包括对角狭缝和中心狭缝，其中所述对角狭缝在所述中心狭缝的末端与所述支撑框架的所述内周界的相应顶点之间延伸，并且将所述三角形悬臂部分的侧边与所述梯形悬臂部分的相应相邻边分离，并且其中所述中心狭缝在所述三角形悬臂部分的顶点之间延伸并且分离所述梯形悬臂部分的彼此相邻的副底部。

6.根据权利要求3所述的电子器件，其特征在于，所述支撑框架具有方形内周界，所述悬臂部分包括四个彼此相同的三角形悬臂部分，并且所述贯通狭缝沿所述膜的对角线延伸。

7.根据权利要求1或2所述的电子器件，其特征在于，所述贯通狭缝在所述膜的一侧上用所述条带至少部分地封闭。

8.根据权利要求7所述的电子器件，其特征在于，所述条带被形成在所述膜的与由所述膜重叠的腔体相对的面上。

9.根据权利要求7所述的电子器件，其特征在于，所述条带延伸贯穿所述贯通狭缝的长度。

10.根据权利要求7所述的电子器件，其特征在于，所述条带具有大于所述贯通狭缝的第二宽度的第一宽度，并且所述条带沿着与所述贯通狭缝相邻的边缘被耦接到所述膜。

11.根据权利要求2所述的电子器件，其特征在于，所述聚合物具有不高于500MPa的杨氏模量。

12.根据权利要求2所述的电子器件，其特征在于，所述聚合物是薄膜形式的光敏聚合物。

13.根据权利要求1或2所述的电子器件，其特征在于，所述膜包括沿所述贯通狭缝中的至少一些贯通狭缝定位的桥，所述桥被配置为在操作中约束相应贯通狭缝的相对侧，并且由相应桥连接的所述膜的点被配置为在操作中彼此移动。

14.根据权利要求13所述的电子器件，其特征在于，所述膜具有包括至少一个所述桥的中心连续连接部分。

15.根据权利要求13所述的电子器件，其特征在于，每个桥由所述膜的延伸穿过所述贯通狭缝中的相应贯通狭缝的相应连续部分限定，并且其中所述桥和所述膜具有厚度。

16.根据权利要求1或2所述的电子器件，其特征在于，所述贯通狭缝具有的第一宽度小于空气粘性边界层厚度的两倍，例如不大于10μm。

17.根据权利要求16所述的电子器件，其特征在于，在所述贯通狭缝的宽度与所述膜的厚度之间的比率小于1。

18.一种电子系统，其特征在于，包括：

包括电声换能器的微型扬声器，并且所述电声换能器包括：

支撑框架，包括半导体材料并且具有周界；

中心轴线；

膜，沿所述周界连接到所述支撑框架并且具有对称性，所述膜包括：

细长形状的贯通狭缝；以及

条带，重叠并且延伸穿过所述贯通狭缝；

压电致动器，在所述膜的外围部分上。

19.根据权利要求18所述的电子系统，其特征在于，所述条带为聚合物条带。

20.根据权利要求18或19所述的电子系统，其特征在于，还包括与所述微型扬声器通信的处理单元。

21.一种电子器件，其特征在于，包括：

微机电电声换能器，包括：

支撑框架，具有周界；

中心轴线；

膜，沿着所述周界耦接到所述支撑框架，所述膜包括：

外围部分，耦接到所述支撑框架；

中心部分，在所述中心轴线处；

中间部分，在所述中心部分和所述外围部分之间，所述中间部分被耦接到所述外围部分和所述中心部分；

至少一个贯通狭缝，沿着所述膜的所述周界部分延伸，所述至少一个贯通狭缝包括：

径向部分，在从所述周界指向所述中心轴线的径向方向上延伸；以及

周向部分，在横向于所述径向方向的周向方向上延伸。

22.根据权利要求21所述的电子器件，其特征在于，还包括沿所述中间部分的多个周向贯通狭缝，所述多个周向贯通狭缝被间隔为比所述至少一个贯通狭缝的周向部分更靠近所述中心轴线。