DE19946467A1 - Electroacoustic converter has piezo converter elements mounted at a distance apart and connected via sound transfer medium with opposed membrane surface normals - Google Patents
Electroacoustic converter has piezo converter elements mounted at a distance apart and connected via sound transfer medium with opposed membrane surface normalsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen elektroakustischen Wandler, auf weisend mindestens ein schichtförmiges Wandlerelement mit folgendem Schichtaufbau: Piezoelement und Membran mit einer vom Piezoelement wegweisenden Flächennormalen. Daneben wird ein Verfahren zur Herstellung des elektroakustischen Wandlers angegeben.The invention relates to an electroacoustic transducer pointing at least one layered transducer element following layer structure: piezo element and membrane with one surface normals pointing away from the piezo element. Next to it a method of manufacturing the electroacoustic transducer specified.
Ein elektroakustischer Wandler der genannten Art ist aus DE 37 18 486 C2 bekannt. Dieser elektroakustische Wandler dient einer Umwandlung eines Drucks eines Schalls, der als Schall druck bezeichnet, in ein elektrisches Signal und/oder einer Umwandlung eines elektrischen Signals in einen Schalldruck.An electroacoustic transducer of the type mentioned is from DE 37 18 486 C2 known. This electroacoustic transducer is used a conversion of a pressure of a sound, called sound pressure referred to in an electrical signal and / or Converting an electrical signal into sound pressure.
Ein bei einem Senden und/oder Empfangen eines Schalls auftre ten Druck ist sehr klein. Der Druck bzw. das dadurch hervor gerufenen Signal kann durch eine unerwünschte Vibration über lagert sein, die beispielsweise durch den Wandler selbst her vorgerufen wird.A occurs when a sound is sent and / or received The pressure is very small. The pressure or the result called signal can be caused by an unwanted vibration be stored, for example, by the converter itself is called.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektroakustischen Wand ler mit einer im Vergleich zum Stand der Technik vibrati onsunempfindlicheren Signalerzeugung anzugeben.The object of the invention is an electroacoustic wall compared to the prior art vibrati to indicate less sensitive signal generation.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein elektroakustischer Wandler angegeben, aufweisend mindestens ein schichtförmiges Wand lerelement mit folgendem Schichtaufbau auf: Piezoelement und Membran, die eine Oberfläche mit einer vom Piezoelement weg weisenden Flächennormale aufweist. Der Wandler ist dadurch gekennzeichnet, daß dem Wandlerelement zumindest ein weiteres Wandlerelement zugeordnet ist, aufweisend ein weiteres Piezo element und eine weitere Membran mit einer vom weiteren Pie zoelement wegweisenden weiteren Flächennormalen, das Wand lerelement und das weitere Wandlerelement in einem bestimmten Abstand zueinander angeordnet und durch mindestens ein Medium zur Schallübertragung miteinander verbunden sind und die Flä chennormale der Membran des Wandlerelements und die weitere Flächennormale der weiteren Membran des weiteren Wandlerele ments einander entgegengerichtet sind.An electroacoustic transducer is used to solve the task indicated, having at least one layered wall element with the following layer structure: Piezo element and Membrane that has a surface with one away from the piezo element pointing surface normal. The converter is thereby characterized in that the transducer element at least one more Is assigned transducer element, comprising a further piezo element and another membrane with one more pie zoelement groundbreaking further surface normals, the wall lerelement and the further transducer element in a certain Spaced from each other and by at least one medium are connected to each other for sound transmission and the surfaces normal of the membrane of the transducer element and the further Area normal of the further membrane of the further converter element are opposed to each other.
Das Piezoelement des Wandlerelements bzw. das weitere Piezo element des weiteren Wandlerelements besteht beispielsweise aus einer piezokeramischen Schicht, wobei an zwei gegenüber liegenden Seiten der piezokeramischen Schicht jeweils eine Elektrode in Form einer Elektrodenschicht angebracht ist. Auf einer der Elektroden befindet sich die Membran des Wandlers. Eine von dem entsprechenden Piezoelement abgekehrte Oberflä che der Membran steht mit einem Medium zur Schallübertragung in Kontakt. Ein Druck des durch das Medium auf die Membran übertragenen Schalls erzeugt eine als Auslenkung bezeichnete Verformung der Membran. Diese Auslenkung erzeugt eine auf das Piezoelement wirkende Kraft, die eine Expansion und/oder Kon traktion des Piezoelements bewirkt. Im Piezoelement wird ein von der Expansion und/oder Kontraktion abhängiges elektri sches Signal erzeugt, das am Piezoelement abgegriffen werden kann. In dieser Form wirkt der Wandler als Empfänger eines Schalls.The piezo element of the transducer element or the further piezo element of the further converter element, for example from a piezoceramic layer, with two opposite lying sides of the piezoceramic layer one each Electrode is attached in the form of an electrode layer. On one of the electrodes is the membrane of the transducer. A surface facing away from the corresponding piezo element surface of the membrane stands with a medium for sound transmission in contact. A pressure of the medium through the membrane Transmitted sound generates what is referred to as deflection Deformation of the membrane. This deflection creates one on the Piezo element acting force, the expansion and / or Kon traction of the piezo element causes. A is in the piezo element electri dependent on expansion and / or contraction generated signal, which are tapped at the piezo element can. In this form, the transducer acts as a receiver Sound.
Der elektroakustische Wandler kann aber auch als Sender eines Schalls fungieren. Dabei werden die Elektroden des Piezoele ments mit einer Spannung beaufschlagt. Durch ein Anlegen der Spannung wird eine Expansion bzw. Kontraktion der piezoelek trischen Schicht hervorgerufen. Dies führt zu einer Auslen kung der am Piezoelement angebrachten Membran. Es wird ein Schall an das Medium zur Schallübertragung abgegeben.The electroacoustic transducer can also act as a transmitter Sound act. The electrodes of the Piezoele stressed. By creating the Voltage becomes an expansion or contraction of the piezoelectric trical layer. This leads to an excursion kung the membrane attached to the piezo element. It will be a Sound emitted to the medium for sound transmission.
Durch eine Vibration wird in einem der beiden Wandlerelemente eine Rückstoßkraft erzeugt. Die Rückstoßkraft ist abhängig von einer Stärke der Vibration, einem Abstand des Wandlerele ments vom Entstehungsort der Vibration und vom Medium, durch die die Vibration übertragen wird. Ebenso ist die Rückstoß kraft abhängig vom Wandlerelement selbst. Hier spielen bei spielsweise Material, Schichtaufbau und/oder Abmessung des Wandlerelements eine wichtige Rolle.A vibration in one of the two transducer elements generates a recoil force. The recoil force is dependent of a strength of the vibration, a distance of the transducer element from the source of the vibration and the medium which the vibration is transmitted. So is the recoil force depends on the transducer element itself for example material, layer structure and / or dimension of the Transformer element play an important role.
Durch eine geeignete Maßnahme kann dafür gesorgt werden, daß die Rückstoßkraft im Wandlerelement und die Rückstoßkraft im zugeordneten Wandlerelement annähernd zeitgleich und mit an nähernd gleicher Stärke auftreten. Darüber hinaus wird dafür gesorgt, daß sich diese Rückstoßkräfte einander entgegenge richtet sind und dadurch gegenseitig vermindern bzw. kompen sieren.A suitable measure can ensure that the recoil force in the transducer element and the recoil force in assigned transducer element approximately at the same time and with approximately the same strength occur. In addition, it will worried that these recoil forces oppose each other are directed and thereby reduce or compensate each other sieren.
Eine Maßnahme besteht in einer Zuordnung der Wandlerelemente. Das Wandlerelement und das zugeordnete Wandlerelement liegen in einer besonderen Ausgestaltung als Paar vor. Dem Wand lerelement wird dabei ein gleiches weiteres Wandlerelement zugeordnet. Das Wandlerelement und das zugeordnete Wand lerelement weisen beispielsweise einen gleichen Schichtaufbau mit gleichem Material auf. Ebenso sind die Abmessungen der Wandlerelemente gleich. Sie weisen beispielsweise einen na hezu gleichen Durchmesser, eine gleiche Höhe und/oder eine gleiche Schichtdicke einer Schicht auf. Es kann einem Wand lerelement aber auch ein vom Wandlerelement verschiedenes Wandlerelement zugeordnet sein. Denkbar ist auch, daß einem Wandlerelement mehrere Wandlerelemente zugeordnet sind.One measure consists in assigning the converter elements. The transducer element and the associated transducer element are located in a special configuration as a couple. The wall lerelement is an identical further transducer element assigned. The transducer element and the associated wall lerelement have, for example, the same layer structure with the same material. Likewise, the dimensions of the Transducer elements the same. For example, they have a na same diameter, same height and / or one same layer thickness of a layer. It can be a wall lerelement but also a different from the transducer element Be assigned transducer element. It is also conceivable that one Transducer element several transducer elements are assigned.
Eine weitere Maßnahme besteht darin, daß sich das Wandlerele ment und das zugeordnete Wandlerelement in einer Orientierung der Flächennormalen der Membranen der Wandlerelemente unter scheiden. Die Membran des Wandlerelements verfügt über eine Oberfläche mit einer Flächennormalen, die vom Piezoelement wegweist. Diese Flächennormale der Membran des Wandlerele ments und die entsprechende Flächennormale der Membran des zugeordneten weiteren Wandlerelements sind einander entgegen gerichtet. Another measure is that the converter element ment and the associated transducer element in one orientation the surface normal of the membranes of the transducer elements below divorce. The membrane of the transducer element has a Surface with a surface normal from the piezo element points away. This surface normal of the membrane of the converter element ment and the corresponding surface normal of the membrane of the assigned further transducer elements are opposite to each other directed.
In einem Ruhezustand des Wandlerelements können die Oberflä che der Membran und eine Oberfläche des Piezoelements nahezu planparallel vorliegen. Herstellungsbedingt kann es zu einer gewissen (tolerablen) Abweichung davon kommen. Dadurch ergibt sich automatisch eine Streuung einer Orientierung der Flä chennormalen. In einer bestimmten Richtung treten die Orien tierungen der Flächennormalen mit einer bestimmten Verteilung auf. Eine derartige Verteilung tritt übrigens in einem ausge lenkten Zustand der Membran automatisch auf.In a state of rest of the transducer element, the surface surface of the membrane and a surface of the piezo element almost are plane-parallel. Due to the manufacturing process, it can become a certain (tolerable) deviation from it. This gives there is automatically a spread of an orientation of the surfaces normal. The orias occur in a certain direction surface normals with a certain distribution on. Such a distribution occurs in one way automatically opened the condition of the membrane.
Dadurch, daß die Flächennormalen der Membranen einander ent gegengerichtet sind, sind auch die Rückstoßkräfte, die durch die Vibrationen in den Wandlerelementen auftreten, entgegen gerichtet. Wenn die Rückstoßkräfte betragsgleich sind, kommt es dabei zu einer gegenseitigen Auslöschung der Rückstoß kräfte. Durch quasi negative Interferenz der an den beiden Wandlerelementen ankommenden Vibration und den dadurch her vorgerufenen Rückstoßkräften wird die Vibration im Wandler vermindert bzw. ganz unterdrückt. Die Vibration tritt nach außen hin nicht auf.The fact that the surface normals of the membranes ent are also the recoil forces caused by the vibrations occur in the transducer elements directed. If the recoil forces are equal, come there is a mutual annihilation of the recoil powers. By quasi negative interference of the two Transducer elements incoming vibration and thereby The recoil forces are caused by the vibration in the transducer diminished or completely suppressed. The vibration occurs not on the outside.
Vorzugsweise sind die Membran des Wandlerelements und die Membran des weiteren Wandlerelements durch das Medium zur Schallübertragung miteinander verbunden. Eine Vibration tritt durch eine Verbindung zwischen dem Wandlerelement und dem zu geordneten weiteren Wandlerelement in beiden Wandlerelementen auf. Das Medium zur Schallübertragung ist beispielsweise ein Gas oder Gasgemisch. Das Medium kann aber auch eine Flüssig keit oder ein Feststoff, beispielsweise ein Festkörper sein. Insbesondere bei flüssigen und gasförmigen Medien sind die Wandlerelemente durch eine feste Verbindung miteinander ver bunden. Sowohl die feste Verbindung als auch das Medium zur Schallübertragung tragen zu einer Ausbreitung einer Vibration im Wandler bei.Preferably, the membrane of the transducer element and the Membrane of the further transducer element through the medium Sound transmission linked together. A vibration occurs through a connection between the transducer element and the ordered further converter element in both converter elements on. The medium for sound transmission is, for example Gas or gas mixture. The medium can also be a liquid speed or a solid, for example a solid. These are particularly the case with liquid and gaseous media Ver transducer elements by a fixed connection with each other bound. Both the fixed connection and the medium for Sound transmission contributes to the spread of vibration in the converter.
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung sind die Mem bran des Wandlerelements und die Membran des weiteren Wand lerelements einander gegenüberliegend angeordnet. Insbeson dere weist der Wandler durch ein Gegenüberanordnen der Membra nen zweier gleicher Wandlerelemente einen annähernd spiegel symmetrischen Aufbau auf bezüglich einer (gedachten) Spie gelebene, die zwischen den Wandlerelementen liegt. Spiegelsym metrischer Aufbau bedeutet, daß nicht nur das Wandlerelement und das zugeordnete Wandlerelement gleich sind, sondern daß beispielsweise im Bereich der Wandlerelemente ein Trägerkör per des Wandlerelements und ein Trägerkörper des zugeordneten Wandlerelements gleich sind. Die Trägerkörper bestehen aus dem gleichen Material und weisen die gleiche Schichtdicke auf. In diesem Zusammenhang bedeutet spiegelsymmetrisch aber auch, daß eine gewisse Abweichung von einer Spiegelsymmetrie möglich und erlaubt ist. Durch den (annähernd) spiegelsymme trischen Aufbau wird erreicht, daß die durch eine Vibration in den Wandlerelementen hervorgerufenen Rückstoßkräfte nahezu zeitgleich, mit nahezu gleicher Stärke und entgegengerichtet auftreten.In a special embodiment of the invention, the mem bran of the transducer element and the membrane of the further wall lerelements arranged opposite each other. In particular the transducer indicates this by arranging the membra opposite one another NEN two identical transducer elements an approximately mirror symmetrical structure with respect to a (imaginary) game gel plane that lies between the transducer elements. Mirror sym Metric structure means that not only the transducer element and the associated transducer element are the same, but that for example, a carrier body in the area of the transducer elements per of the transducer element and a carrier body of the associated Transducer element are the same. The carrier bodies consist of the same material and have the same layer thickness on. In this context, mirror symmetry means also that some deviation from mirror symmetry is possible and allowed. By (approximately) mirror symmetry trical structure is achieved by vibration recoil forces caused in the transducer elements almost at the same time, with almost the same strength and opposite occur.
Zur Unterstützung bzw. zur Feinabstimmung einer Kompensation der Vibration durch die Wandlerelemente ist in einer weiteren Ausgestaltung das Wandlerelement und das weitere Wandlerele ment elektronisch voneinander unabhängig ansteuerbar. Die Wandlerelemente sind beispielsweise einzeln ansteuerbar. Es können auch mehrere Wandlerelemente, die im obigen Sinn nicht einander zugeordnet sind, parallel angesteuert werden. Da durch kann eine elektroakustische Eigenschaft der Wandlerele mente aufeinander abgestimmt werden. Dadurch kann beispiels weise ein Empfindlichkeitsunterschied zwischen den beiden einander zugeordneten Wandlerelementen ausgeglichen werden. Zudem ist es nicht nötig, daß die Ausmaße der Wandlerelemente exakt übereinstimmt. Herstellungsbedingt kann immer eine To leranz auftreten, die auf elektronischem Wege kompensiert werden kann. Durch eine elektronische Kompensation ist es beispielsweise auch möglich, Wandlerelemente einander zuzu ordnen, die sich voneinander unterscheiden, die also nicht gleich sind. Durch die elektronische Ansteuerung der Wand lerelemente ist es übrigens auch möglich, das eigentliche Si gnal zu verstärken. Beispielsweise werden bei einem Hörer das Wandlerelement und das zugeordnete weitere Wandlerelement so angesteuert, daß sich die durch das Ansteuern bedingten Volu menänderungen addieren. Das Ergebnis ist ein weitgehend rauschfreies Signal.To support or fine-tune compensation the vibration from the transducer elements is in another Design the transducer element and the further transducer element can be controlled electronically independently of each other. The Transducer elements can be controlled individually, for example. It can also have multiple transducer elements that are not in the above sense assigned to each other can be controlled in parallel. There can cause an electro-acoustic property of the transducer elements can be coordinated. This can, for example a difference in sensitivity between the two mutually associated transducer elements are compensated. In addition, it is not necessary that the dimensions of the transducer elements exactly matches. Due to the manufacturing process, a To lerance occur, which is compensated for electronically can be. It is through electronic compensation For example, it is also possible to close transducer elements to one another order that differ from each other, so they don't are the same. By electronically controlling the wall Incidentally, it is also possible to use the actual Si to strengthen gnal. For example, with a listener Transducer element and the associated further transducer element so controlled that the Volu add menu changes. The result is largely noise-free signal.
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist das Wand lerelement an einem Trägerkörper und das weitere Wandlerele ment an einem weiteren Trägerkörper angeordnet und der Trä gerkörper und der weitere Trägerkörper durch mindestens einen Abstandshalter miteinander verbunden. Der Abstandshalter stellt den bestimmten Abstand zwischen den Wandlerelementen her. Der Abstandshalter ist gleichzeitig die feste Verbindung zwischen den Wandlerelementen bzw. den Trägerkörpern der Wandlerelemente. Durch den Abstandshalter, die Trägerkörper und die Membranen wird ein Raum begrenzt, der das Medium zur Schallübertragung enthält. Abstandshalter, Trägerkörper und Medium tragen zur Weiterleitung einer unerwünschten Vibration bei bzw. bedingen das Entstehen der unerwünschten Vibration. Durch Anordnung und/oder elektronische Ansteuerung der Wand lerelemente wird diese Vibration kompensiert.In a special embodiment of the invention, the wall lerelement on a support body and the further converter element ment arranged on another support body and the Trä body and the further carrier body by at least one Spacers connected together. The spacer represents the determined distance between the transducer elements forth. The spacer is also the fixed connection between the transducer elements or the carrier bodies of the Transducer elements. Through the spacer, the support body and the membranes are delimited a space that the medium for Contains sound transmission. Spacers, support bodies and Medium contribute to the transmission of an unwanted vibration with or cause the development of the unwanted vibration. By arranging and / or electronically controlling the wall This vibration is compensated for.
In einer weiteren Ausgestaltung weist zumindest einer der Trägerkörper mindestens zwei Wandlerelemente auf. Die Wand lerelemente unterscheiden sich beispielsweise durch einen Durchmesser der Membran und damit durch eine unterschiedliche Resonanzfrequenz. Der Durchmesser bewegt sich beispielsweise zwischen 0,5 und 3 mm. Sie können sich aber auch durch unter schiedliche Materialien und/oder durch unterschiedliche Schichtfolgen voneinander unterscheiden, die ebenfalls zu ei ner unterschiedlichen Resonanzfrequenz führen. Eine unter schiedliche Membran bzw. ein unterschiedliches Membranmate rial ist ebenfalls denkbar. Durch eine Wahl geeigneter Reso nanzfrequenzen der Membranen kann beispielsweise eine be stimmte Klangcharakteristik (etymotischer Frequenzgang) des elektroakustischen Wandlers eingestellt werden. In a further embodiment, at least one of the Carrier body at least two transducer elements. The wall Learning elements differ, for example, by a Diameter of the membrane and therefore a different one Resonance frequency. The diameter moves, for example between 0.5 and 3 mm. You can also go through below different materials and / or different ones Differentiate shift sequences from each other, which also lead to ner different resonance frequency lead. One under different membrane or a different membrane mat rial is also conceivable. By choosing a suitable Reso nance frequencies of the membranes can be, for example correct sound characteristics (etymotic frequency response) of the electroacoustic transducer can be set.
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung weisen zumin dest zwei Wandlerelemente eine gemeinsame Membran aus. Denk bar ist zum Beispiel, daß auf dem Trägerkörper ganzflächig eine Membran aufgebracht ist. Durch nachträgliches Entfernen der Trägerschicht und Nachbehandeln bzw. Aufbringen weiterer Schichten werden die verschiedenen Wandlerelemente auf dem Trägerkörper hergestellt. Als gemeinsames verbindendes Ele ment bleibt beispielsweise nur die Membran bestehen.In a special embodiment of the invention, at least least two transducer elements from a common membrane. Think bar is, for example, that over the entire surface of the support body a membrane is applied. By subsequent removal the backing layer and aftertreatment or application of further The various transducer elements on the layers are Carrier body made. As a common connecting ele For example, only the membrane remains.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Wand lerelement und zumindest ein am Wandlerelement angrenzendes benachbartes Wandlerelement des Trägerkörpers durch ein Mit tel zum mechanischen Entkoppeln der Wandlerelemente miteinan der verbunden. Entkoppeln bedeutet, daß eine Kraft von einem Wandlerelement im wesentlichen nicht auf ein benachbartes Wandlerelement übertragen wird. Die Kraft wird weitgehend nur an das Medium zur Schallübertragung weitergeleitet. Das Mit tel zum Entkoppeln ist beispielsweise in der Lage, eine Kraft zu dämpfen. Das Mittel weist einen dafür notwendigen Elasti zitätsmodul auf. Das Mittel ist beispielsweise eine Feder. Denkbar ist auch, daß das Mittel ein Elastomer aufweist.In a further embodiment of the invention, the wall lerelement and at least one adjacent to the transducer element adjacent transducer element of the carrier body by a tel for mechanical decoupling of the transducer elements the connected. Decoupling means that a force of one Transducer element essentially not to an adjacent one Transducer element is transmitted. The force is largely only forwarded to the medium for sound transmission. The with For example, decoupling is able to apply a force to dampen. The agent has the necessary elastic module. The agent is, for example, a spring. It is also conceivable that the agent has an elastomer.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Wand lerelemente eines Trägerkörpers in einer Reihe angeordnet. Daraus ergibt sich ein sogenanntes Array aus Wandlerelemen ten. Die Wandlerelemente können aber auch in Form einer Ma trix angeordnet sein. Eine Matrix besteht aus mehreren neben einander angeordneten Arrays. Im Zusammenhang mit den zuvor genannten Ausgestaltungen ist zum Beispiel denkbar, daß zwei Trägerkörper mit jeweils einem Array von Wandlerelementen einander gegenüberliegend angeordnet sind. Dabei ist ein Wandlerelement des einen Trägerkörpers einem Wanderelement des weiteren Trägerkörpers zugeordnet. Die zugeordneten Wand lerelemente sind vorteilhaft mit ihren Membranen einander ge genüberliegend angeordnet. Der Abstand der Membranen zweier gegenüberliegender Wandlerelemente beträgt beispielsweise 1 mm. Die beiden Trägerkörper sind durch einen Abstandshalter in Form einer Abstandsplatte beispielsweise durch Löten oder Kleben mit einander verbunden. Insgesamt wird ein nahezu spiegelsymmetrischer Aufbau des elektroakustischen Wandlers erreicht.In a further embodiment of the invention, the wall ler elements of a carrier body arranged in a row. This results in a so-called array of converter elements The converter elements can also be in the form of a dimension be arranged. A matrix consists of several in addition arranged arrays. In connection with the previous The configurations mentioned are conceivable, for example, that two Carrier body with an array of transducer elements are arranged opposite each other. There is one Transducer element of a carrier body a moving element assigned to the further carrier body. The assigned wall lerelemente are advantageous with their membranes each other ge arranged opposite. The distance between the membranes of two opposite converter elements is, for example, 1 mm. The two support bodies are by a spacer in the form of a spacer plate, for example by soldering or Gluing joined together. Overall, one is almost Mirror-symmetrical construction of the electroacoustic transducer reached.
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung weist minde stens ein Wandlerelement eine Verkapselung zum Schütz einer piezoelektrischen Schicht des Piezoelements vor einer Ver schmutzung auf. Eine Verschmutzung kann insbesondere dann auftreten, wenn der elektroakustische Wandler als Hörer ver wendet wird. Beispielsweise wird der Wandler in den Gehörgang eines Menschen gesteckt. Dabei kann nicht verhindert werden, daß Schweiß oder Cerumen in den Hörer gelangt. Dieser Schweiß bzw. das Cerumen können insbesondere die Funktionsfähigkeit insbesondere der empfindlichen piezoelektrischen Schicht stark beeinflussen. Um diesen negativen Einfluß von Cerumen auf die Funktionsfähigkeit zu unterbinden, wird die piezo elektrische Schicht verkapselt. Die Verkapselung ist dabei so gestaltet, daß ein Schall beispielsweise durch eine Öffnung für den Schall von außen auf die Membran auftreffen kann. Durch die Öffnung kann zwar Cerumen oder Schweiß an die Mem bran gelangen und deren Eigenschaften beeinträchtigen. Die Membran kann aber leicht gereinigt werden. Dabei wird der elektroakustische Wandler beispielsweise in ein leicht flüch tiges Reinigungsmittel getaucht. Durch die Öffnung gelangt das Reinigungsmittel an die Membran. Dort wird die Verschmut zung durch Einwirken des Reinigungsmittels von der Membran gelöst. Ein Lösen kann beispielsweise dadurch beschleunigt werden, daß die Membran während des Einwirkens zu einer Ei genschwingung angeregt wird. Das Reinigungsmittel ist bevor zugt ein organisches Lösungsmittel wie Benzin.In a special embodiment of the invention, minde At least one transducer element encapsulation to protect one piezoelectric layer of the piezo element in front of a ver dirt on. Contamination can then occur in particular occur when the electroacoustic transducer ver is applied. For example, the transducer is in the ear canal of a human being. It cannot be prevented that sweat or cerumen gets into the earpiece. That sweat or the cerumen can in particular the functionality especially the sensitive piezoelectric layer strongly influence. To this negative influence of cerumen to prevent functionality, the piezo encapsulated electrical layer. The encapsulation is like this designed that a sound, for example, through an opening for the sound can hit the membrane from the outside. Cerumen or sweat can adhere to the mem branch and affect their properties. The Membrane can be cleaned easily. The electroacoustic transducers, for example, in a slightly cursed detergent immersed. Passed through the opening the detergent to the membrane. There is the foulness by the action of the detergent from the membrane solved. This can accelerate loosening, for example that the membrane becomes an egg during exposure vibration is excited. The cleaning agent is coming attracts an organic solvent such as gasoline.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weisen minde stens zwei Elemente eine gemeinsame Verkapselung auf. Insbe sondere weisen zumindest die Wandlerelemente eines Trägerkör pers eine gemeinsame Verkapselung auf. Das Material der Ver kapselung ist beispielsweise aus Silizium. Es ist aber auch jedes andere Material denkbar, das gegenüber Cerumen, Schweiß und/oder einer Säure inert ist. Denkbar ist beispielsweise, daß die Verkapselung den gesamten Hörer umhüllt, ausgenommen eine gemeinsame Öffnung für den Schall.In a further embodiment of the invention, minde At least two elements have a common encapsulation. In particular special have at least the transducer elements of a support body pers a common encapsulation. The material of the ver Encapsulation is made of silicon, for example. It is also any other material conceivable that compared to cerumen, sweat and / or an acid is inert. For example, that the encapsulation envelops the entire listener, except a common opening for sound.
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung weist ein Ma terial des ersten Trägerkörpers, des weiteren Trägerkörpers, des Abstandshalters und/oder der Verkapselung Silizium auf. Silizium hat den Vorteil, daß auf eine Technik zur Struktu rierung des Wandlers zurückgegriffen werden kann, die aus der Mikromechanik des Siliziums bekannt ist. Es kann auf einfache und billige Weise eine Strukturierung des elektroakustischen Wandlers durchgeführt werden. Alternativen zum Silizium sind andere Metalle, aber auch Keramik und Kunststoffe. Eine Aus wahl der Materialien erfolgt vorzugsweise im Hinblick auf ei nen aufeinander abgestimmten thermischen Ausdehnungskoeffizi enten der verwendeten Materialien.In a special embodiment of the invention, a Ma material of the first carrier body, the further carrier body, of the spacer and / or the encapsulation silicon. Silicon has the advantage of being based on a technology for structuring ration of the converter, which can be accessed from the Micromechanics of silicon is known. It can be done on simple and cheap way of structuring the electroacoustic Be carried out converter. Alternatives to silicon are other metals, but also ceramics and plastics. An out The choice of materials is preferably made with a view to egg a coordinated coefficient of thermal expansion of the materials used.
Wie oben angedeutet, ist das Piezoelement aus einer piezo elektrischen Schicht mit zwei Elektrodenschichten aufgebaut. Denkbar ist auch, daß mehrere piezoelektrische Schichten und Elektrodenschichten so übereinander angeordnet sind, daß eine piezoelektrische Schicht zwischen zwei Elektrodenschichten und eine Elektrodenschicht zwischen zwei piezoelektrischen Schichten angeordnet sind. Eine Elektrodenschicht fungiert dabei als Elektrode für zwei benachbarte piezoelektrische Schichten.As indicated above, the piezo element is made of a piezo electrical layer with two electrode layers. It is also conceivable that several piezoelectric layers and Electrode layers are arranged one above the other so that a piezoelectric layer between two electrode layers and an electrode layer between two piezoelectric ones Layers are arranged. An electrode layer acts thereby as an electrode for two adjacent piezoelectric Layers.
Die piezoelektrische Schicht weist beispielsweise einen pie zoelektrischen Kunststoff wie Polyvinylidenfluorid (PVDF) auf. Bevorzugt weist die piezoelektrische Schicht ein piezo keramisches Material. Dieses Material ist beispielsweise ein Perowskit wie Bariumtitanat (BaTiO3) oder Bleizirkonattitanat (PZT). Eine Schichtdicke der piezoelektrischen Schicht be trägt zwischen 0,5 bis 2 µm. Eine derartige Schichtdicke wird bevorzugt mit einer Sputtertechnik zum Herstellen der piezo keramischen Schicht erreicht. Wird dagegen die piezokerami sche Schicht durch ein Sol-Gel-Verfahren hergestellt, so wird beispielsweise eine Schichtdicke bis zu 3 µm herab erreicht. Ein Vorteil der Sputtertechnik besteht darin, daß die piezo keramische Schicht im Gegensatz zum Sol-Gel-Verfahren nicht extra polarisiert werden muß. Außerdem weißt eine durch das Sputterverfahren hergestellte 0,5 bis 2 µm dicke piezokerami sche Schicht eine durch ein großes inneres Feld stabilisierte Domänenkonfiguration auf. Selbst bei einer hohen Ansteuer spannung ist ein nichtlinearer Beitrag zum piezoelektrischen Effekt vernachlässigbar. Es wird keine Verzerrung (Klirrfak tor) erzeugt. Im übrigen genügt für einen Hörer bei den ge nannten Schichtdicken der piezokeramischen Schichten eine An steuerspannung von 1 V oder weniger.The piezoelectric layer has, for example, a piezoelectric plastic such as polyvinylidene fluoride (PVDF). The piezoelectric layer preferably has a piezo-ceramic material. This material is, for example, a perovskite such as barium titanate (BaTiO 3 ) or lead zirconate titanate (PZT). A layer thickness of the piezoelectric layer be between 0.5 to 2 microns. Such a layer thickness is preferably achieved with a sputtering technique for producing the piezo-ceramic layer. If, on the other hand, the piezoceramic layer is produced by a sol-gel process, a layer thickness of up to 3 μm is achieved, for example. An advantage of the sputtering technique is that, unlike the sol-gel process, the piezo-ceramic layer does not have to be specially polarized. In addition, a 0.5 to 2 µm thick piezoceramic layer produced by the sputtering method has a domain configuration stabilized by a large inner field. Even with a high control voltage, a non-linear contribution to the piezoelectric effect is negligible. No distortion (distortion factor) is generated. For the rest, it is sufficient for a listener at the ge layer thicknesses of the piezoceramic layers to a control voltage of 1 V or less.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wirkt zumindest ein Wandlerelement als Mikrophon. Das Wandlerelement empfängt einen Schall und wandelt diesen Schall in ein elektrisches Signal um. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wirkt ein Wandlerelement als Hörer. Dabei nimmt das Wand lerelement ein elektrisches Signal auf und wandelt es in ein Schallsignal um. Insbesondere wirken alle Wandlerelemente des elektroakustischen Wandlers als Mikrophon oder Hörer.In a further embodiment of the invention, at least it works a transducer element as a microphone. The transducer element receives a sound and converts this sound into an electrical one Signal around. In a further embodiment of the invention a transducer element acts as a receiver. The wall takes element and converts it into an electrical signal Sound signal around. In particular, all converter elements of the electro-acoustic transducer as a microphone or receiver.
Denkbar ist aber auch, daß ein erstes Wandlerelement eines elektroakustischen Wandlers als Mikrophon, ein zweites Wand lerelement des elektroakustischen Wandlers als Hörer fun giert. Mit Hilfe des als Mikrophon wirkenden Wandlerelements wird ein Signal generiert, das zum Ansteuern des Wandlerele ments benutzt wird, das als Hörer fungiert. Dadurch wird bei spielsweise eine Empfindlichkeit des Hörers reguliert.It is also conceivable that a first transducer element electro-acoustic transducer as a microphone, a second wall lerelement of the electro-acoustic transducer as a fun yaws. With the help of the transducer element acting as a microphone a signal is generated which is used to control the converter element is used, which acts as a listener. This will help for example regulates a sensitivity of the listener.
Zur Lösung der Aufgabe wird neben dem Wandler ein Verfahren zur Herstellung eines zuvor beschriebenen elektroakustischen Wandlers angegeben. Dabei werden das erste und das weitere Wandlerelement in einen festen Kontakt miteinander gebracht, so daß die Wandlerelemente durch das Medium zur Schallüber tragung verbunden sind. Insbesondere werden das erste und das weitere Wandlerelement dadurch in einen festen Kontakt mit einander gebracht, daß ein erster Trägerkörper mit dem ersten Wandlerelement und ein weiterer Trägerkörper mit dem weiteren Wandlerelement fest verbunden werden. Die beiden Wandlerele mente und/oder die Trägerkörper werden durch Kleben und/oder Löten fest miteinander verbunden werden. Die Trägerkörper können dabei direkt oder indirekt verbunden werden. Bei spielsweise werden die Trägerkörper auf eine Abstandsplatte geklebt.In addition to the converter, a method is used to solve the problem for the production of an electroacoustic described above Specified converter. The first and the next Transducer element brought into firm contact with each other, so that the transducer elements through the medium for sound transmission are connected. In particular, the first and the further transducer element thereby in firm contact with brought together that a first carrier body with the first Transducer element and another carrier body with the other Transducer element are firmly connected. The two converter elements elements and / or the carrier body are by gluing and / or Soldering to be firmly connected. The carrier body can be connected directly or indirectly. At for example, the carrier body on a spacer plate glued.
In einer besonderen Ausgestaltung beinhaltet das Verfahren eine Erzeugung eines Wandlerelements mit den Verfahrens schritten: a) Zusammenbringen eines Trägerkörpers und der Membran, b) Aufbringen eines Piezoelements auf der Membran und c) Freilegen der Membran von einer Trägerkörperseite her zur Herstellung der Oberfläche, die eine vom Piezoelement wegweisende Flächennormale aufweist. Als Material des Träger körpers wird insbesondere Silizium verwendet. Das Freilegen der Membran umfaßt dabei ein Ätzen des Trägerkörpers.In a special embodiment, the method includes a generation of a transducer element with the method steps: a) Bringing together a support body and the Membrane, b) applying a piezo element to the membrane and c) exposing the membrane from a carrier body side to produce the surface, one from the piezo element has groundbreaking surface normals. As the material of the carrier body is used in particular silicon. The exposure the membrane comprises an etching of the carrier body.
Wie oben angedeutet, kann die Herstellung eines Wandlerele ments in einer in der Mikromechanik des Siliziums bekannten Weise durchgeführt werden. Dabei werden beispielsweise ausge hend von einem flachen Trägerkörper aus Silizium (z. B. Sili ziumwafer) auf einer Ober- und Unterseite des Trägerkörpers eine Membran aufgetragen. Die Membran weist beispielsweise eine Schichtaufbau mit einer ersten Schicht aus Siliziumni trid (Si3N4), einer mittleren Schicht aus Siliziumdioxid (SiO2), und einer zweiten Schicht aus Siliziumnitrid auf. Ei ne Gesamtschichtdicke der Membran beträgt vorzugsweise zwi schen 0,5 und 2 µm. Denkbar ist auch eine Schichtaufbau mit einer ersten Schicht aus Siliziumdioxid, einer mittleren Schicht aus Siliziumnitrid und einer zweiten Schicht aus Si liziumdioxid. As indicated above, the manufacture of a converter element can be carried out in a manner known in the micromechanics of silicon. Here, for example, a membrane is applied starting from a flat carrier body made of silicon (for example silicon wafer) on an upper and lower side of the carrier body. The membrane has, for example, a layer structure with a first layer made of silicon nitride (Si 3 N 4 ), a middle layer made of silicon dioxide (SiO 2 ), and a second layer made of silicon nitride. A total layer thickness of the membrane is preferably between 0.5 and 2 µm. A layer structure with a first layer made of silicon dioxide, a middle layer made of silicon nitride and a second layer made of silicon dioxide is also conceivable.
Im nächsten Schritt erfolgt eine Strukturierung der Membran auf einer Seite des Trägerkörpers. Dadurch bleibt beispiels weise die Membran ringförmig auf der Seite des Trägerkörpers erhalten. Desweiteren wird auf die nichtstrukturierte Membran das Piezoelement aufgebracht. Dabei werden übereinander eine Elektrodenschicht, eine piezokeramische Schicht und eine wei tere Elektrodenschicht aufgesputtert. Die weitere Elektroden schicht wird beispielsweise in einem kleinen Bereich mit ei ner Goldschicht verstärkt. Darauf folgend werden nacheinander durch Ätzen die weitere Elektrodenschicht, die piezokerami sche Schicht und die untere Elektrodenschicht strukturiert. Weitere Schritte zur Herstellung des sind Aufbringen einer Isolationsschicht und gegebenenfalls Aufbringen Goldverstär kung einer Elektrodenschicht. Ein weiterer wichtiger Schritt besteht in der Strukturierung des Trägerkörpers von der Seite her, auf der die (ringförmig) strukturierte Membran ange bracht ist. Der Trägerkörper wird beispielsweise durch Ätzen strukturiert. Dabei wird die Membran freigelegt, auf der das Piezoelement aufgebracht ist. Ein Freilegen erfolgt von einer Rückseite her, d. h. von der dem Piezoelement abgewandten Sei te der Membran. Es entsteht die Oberfläche mit der Flä chennormalen, die vom Piezoelement wegweist. Zurück bleiben die (ringförmige) Membran und die dadurch geschützten Stellen des Trägerkörpers.In the next step, the membrane is structured on one side of the carrier body. This leaves, for example as the membrane in a ring on the side of the support body receive. Furthermore, the non-structured membrane applied the piezo element. Thereby one over the other Electrode layer, a piezoceramic layer and a white sputtered electrode layer. The other electrodes layer is, for example, in a small area with egg reinforced gold layer. This is followed one after the other by etching the further electrode layer, the piezokerami structured layer and the lower electrode layer. Other steps to making the are applying one Insulation layer and if necessary applying gold reinforcement an electrode layer. Another important step consists in the structuring of the carrier body from the side forth on which the (ring-shaped) structured membrane is attached is brought. The carrier body is, for example, by etching structured. The membrane on which the Piezo element is applied. An exposure is carried out by one Reverse side, d. H. from the side facing away from the piezo element te of the membrane. The surface with the surface is created chnormalen, which points away from the piezo element. Stay back the (ring-shaped) membrane and the areas protected by it of the carrier body.
Um zum elektroakustischen Wandler zu gelangen, werden zwei gleichartige Wandlerelemente auf gegenüberliegenden Seiten einer Abstandsplatte über die (ringförmig) erhaltenen Membran geklebt. Dabei ist die Abstandsplatte so strukturiert, daß die Membran der beiden Wandlerelemente einander gegenüberlie gend angeordnet sind. Es entsteht ein gemeinsamer Innenraum, der das Medium zur Schallübertragung aufweist.To get to the electroacoustic transducer, two similar converter elements on opposite sides a spacer plate over the (ring-shaped) membrane obtained glued. The spacer plate is structured so that the membrane of the two transducer elements facing each other are arranged. A common interior is created, which has the medium for sound transmission.
Zusammenfassend verbinden sich mit der Erfindung folgende
Vorteile:
In summary, the invention has the following advantages:
- - Es wird ein elektroakustischer Wandler angegeben, der ei ne Signalerzeugung aufweist, die gegenüber einer uner wünschten, störenden Vibration im Wandler unempfindlich ist. Der Aufbau des Wandlers ist nahezu vibrationskompen siert.- An electroacoustic transducer is specified, the egg ne signal generation that compared to an un wanted disturbing vibration in the transducer insensitive is. The construction of the converter is almost vibration-compensated siert.
- - Durch mehrere Wandlerelemente gelingt es, die Klangcha rakteristik des Wandlers sehr genau einzustellen.- The sound cha is achieved through several transducer elements characteristic of the converter to be set very precisely.
- - Der Wandler kann durch die Verwendung dünner piezoelek trischer Schichten ein geringe akustische Verzerrung auf weisen.- The converter can be used by using thin piezoelectric layers have a low acoustic distortion point.
- - Durch einen Aufbau mit geringen Schichtdicken ist das Wandlerelement gegenüber Schock- und Stoßbelastung resi stent, d. h. unempfindlich.- This is due to a structure with thin layers Resi against shock and shock load transducer element stent, d. H. insensitive.
- - Die empfindliche piezokeramische Schicht ist durch eine Verkapselung gegenüber Verunreinigungen insbesondere wäh rend des Betriebs des Wandlers geschützt.- The sensitive piezoceramic layer is through a Encapsulation against impurities in particular protected during operation of the converter.
- - Eine Reinigung der Membran des Wandlers von Verunreini gungen ist leicht möglich.- Cleaning the membrane of the Verunreini transducer is easily possible.
- - Mit einem Trägerkörper beispielsweise aus Silizium kann auf bekannte und bewährte Techniken zur Strukturierung zurückgegriffen werden. Eine einfache, billige und si chere Herstellung und Miniaturisierung des Wandlers ist dadurch garantiert.- With a carrier body made of silicon, for example on known and proven structuring techniques be resorted to. A simple, cheap and si Chere manufacture and miniaturization of the converter thereby guaranteed.
Anhand eines Ausführungsbeispiels und der dazugehörigen Figu ren wird der elektroakustische Wandler und das Verfahren zu seiner Herstellung vorgestellt. Die Figuren sind schematisch und stellen keine maßstabsgetreuen Abbildungen dar.Using an exemplary embodiment and the associated Figu The electroacoustic transducer and the method become too presented its manufacture. The figures are schematic and are not to scale illustrations.
Fig. 1 zeigt in einem Querschnitt den elektroakustischen Wandler von der Seite. Fig. 1 shows a cross section of the electroacoustic transducer from the side.
Fig. 2 zeigt den elektroakustischen Wandler in einem Quer schnitt von oben. Fig. 2 shows the electroacoustic transducer in a cross section from above.
Fig. 3 zeigt ein Verfahren zur Herstellung des elektroaku stischen Wandlers. Fig. 3 shows a method for producing the electroacoustic transducer.
Das Ausführungsbeispiel ist ein elektroakustischer Wandler 1 in Form eines piezoelektrischen Dünnfilmhörers für ein Minia turhörgerät. Der Hörer besteht im wesentlichen aus zwei Trä gerkörpern 17 und 27 in Form von dünnen Siliziumplättchen mit einer maximalen Schichtdicke von 0,5 mm. Jeder der Trägerkör per 17 und 27 weist eine Array 7 von Wandlerelementen 11, 31 und 51 auf. Die Wandlerelemente sind in Reihe hintereinander angeordnet.The embodiment is an electroacoustic transducer 1 in the form of a piezoelectric thin-film receiver for a mini hearing aid. The receiver essentially consists of two carrier bodies 17 and 27 in the form of thin silicon wafers with a maximum layer thickness of 0.5 mm. Each of the carrier bodies 17 and 27 has an array 7 of transducer elements 11 , 31 and 51 . The transducer elements are arranged in series one behind the other.
Jedes Wandlerelement 11, 21 besteht aus einem Piezoelement 12, 22 und einer Membran 13, 23. Die Wandlerelemente einer Trägerplatte 17, 27 verfügen über eine gemeinsame Membran 13, 23. Die Membran 13, 23 verfügt über eine Oberfläche 131, 132 mit einer Flächennormale 18, 28, die vom zugehörigen Piezo element 12, 22 wegweist. Jedes Piezoelement 12, 22 eines Wandlerelements 11, 21 weist den Schichtaufbau Elektroden schicht 14, piezokeramische Schicht 16, Elektrodenschicht 15 auf. Ein Wandlerelement 11 eines Trägerkörpers 17 ist einem Wandlerelement 21 des zweiten Trägerkörpers 27 zugeordnet. Die Membranen 13 und 23 der zugeordneten Wandlerelemente 11 und 21 sind einander gegenüberliegend angeordnet. Der Abstand 2 zwischen den Membranen 13 und 23 beträgt 2 mm.Each transducer element 11 , 21 consists of a piezo element 12 , 22 and a membrane 13 , 23 . The transducer elements of a carrier plate 17 , 27 have a common membrane 13 , 23 . The membrane 13 , 23 has a surface 131 , 132 with a surface normal 18 , 28 which points away from the associated piezo element 12 , 22 . Each piezo element 12 , 22 of a transducer element 11 , 21 has the layer structure, electrode layer 14 , piezoceramic layer 16 , electrode layer 15 . A transducer element 11 of a carrier body 17 is assigned to a transducer element 21 of the second carrier body 27 . The membranes 13 and 23 of the associated transducer elements 11 and 21 are arranged opposite one another. The distance 2 between the membranes 13 and 23 is 2 mm.
Die Trägerkörper 17, 27 sind strukturiert und so zueinander angeordnet, daß ein gemeinsamer Zwischenraum 5 vorhanden ist, der das Medium 3 zur Schallübertragung aufweist. Das Medium 3 ist Luft. Die Trägerschichten 17, 27 sind derart struktu riert, daß ein Schall an die Membran 13, 23 gelangen kann. Beide Trägerkörper 17 und 27 sind durch einen Abstandshalter 4 in Form einer strukturierten Abstandsplatte miteinander verbunden. Die Abstandsplatte 4 besteht wie die Trägerkörper aus Silizium. Über die Membran 171 und 271 der Trägerkörper 17 und 27 sind die Trägerkörper 17 und 27 an die Abstand splatte 4 geklebt. Abstandsplatte 4 und die Trägerplatten 17 und 27 sind so strukturiert, daß ein gemeinsamer Zwischenraum 5 gebildet wird. Der Zwischenraum 5 weist das Medium zur Schallübertragung auf und ist durch eine Öffnung 30 mit einer Umgebung des Dünnfilmhörers verbunden.The carrier bodies 17 , 27 are structured and arranged with respect to one another in such a way that there is a common intermediate space 5 which has the medium 3 for sound transmission. Medium 3 is air. The carrier layers 17 , 27 are structured such that sound can reach the membrane 13 , 23 . Both carrier bodies 17 and 27 are connected to one another by a spacer 4 in the form of a structured spacer plate. The spacer plate 4 , like the carrier body, is made of silicon. About the membrane 171 and 271 of the support body 17 and 27 , the support body 17 and 27 are glued to the spacer plate 4 . Spacer plate 4 and the support plates 17 and 27 are structured so that a common space 5 is formed. The intermediate space 5 has the medium for sound transmission and is connected through an opening 30 to the surroundings of the thin-film receiver.
Eine Ober- und eine Unterseite des Dünnfilmhörers, an der die piezoelektrischen Schichten 16 und 26 der Wandlerelemente 11 und 21 angeordnet sind, sind durch eine Verkapselung 6 gegen Verschmutzung geschützt. Die Verkapselung 6 ist aus Silizium.An upper and a lower side of the thin-film earphone, on which the piezoelectric layers 16 and 26 of the transducer elements 11 and 21 are arranged, are protected against contamination by an encapsulation 6 . The encapsulation 6 is made of silicon.
Desweiteren verfügt der Dünnfilmhörer 1 über elektrische An schlüsse 8. Diese Anschlüsse 8 sind zur Steuerung der Wand lerelemente 11 und 21 da. Die Wandlerelemente eines Arrays werden über einen Anschluß parallel elektronisch angesteuert.Furthermore, the thin-film receiver 1 has electrical connections 8 . These connections 8 are for controlling the wall elements 11 and 21 there. The converter elements of an array are controlled electronically in parallel via a connection.
Abweichend davon ist in einem weiteren Ausführungsbeispiel jedes Wandlerelement durch ein Anschlußelement separat, d. h. einzeln ansteuerbar.The difference is in a further embodiment each transducer element separately by a connector, d. H. individually controllable.
Der vorgestellte elektroakustische Wandler wird dadurch her gestellt, daß die beiden Trägerkörper mit den Wandlerelemen ten auf eine Abstandsplatte geklebt und eingekapselt werden (Fig. 3, 304).The electroacoustic transducer presented is made in that the two carrier bodies with the transducer elements are glued and encapsulated on a spacer plate ( Fig. 3, 304).
Die beiden Trägerkörper mit den entsprechenden Wandlerelemen ten werden über folgende Verfahrensschritte erhalten: Auf bringen jeweils einer Membran auf zwei gegenüberliegenden Seiten eines Trägerkörpers und Strukturierung (teilweises Entfernen) einer der beiden Membranen, so daß der Trägerkör per an den Stellen freigelegt ist, an denen die Wandlerele mente entstehen sollen (301), Aufbringen der Piezoelemente auf die nichtstrukturierte Membran gegenüber den freigelegten Stellen des Trägerkörpers (302) und Rückseitenätzung des Trä gerkörpers, wobei die nichtstrukturierte Membran gegenüber den Piezoelementen freigelegt wird (303).The two carrier bodies with the corresponding transducer elements are obtained via the following process steps: Bring a membrane to two opposite sides of a carrier body and structuring (partial removal) of one of the two membranes, so that the carrier body is exposed at the points at which the Wandlerele elements should arise ( 301 ), application of the piezo elements to the non-structured membrane opposite the exposed areas of the carrier body ( 302 ) and backside etching of the carrier body, the non-structured membrane being exposed relative to the piezo elements ( 303 ).
Claims (21)
- - Piezoelement (12) und
- - Membran (13) mit einer Oberfläche (131), die eine vom Piezoelement (12) wegweisende Flächennormale (18) auf weist,
- - dem Wandlerelement (11) zumindest ein weiteres Wand lerelement (21) zugeordnet ist, aufweisend ein weiteres Piezoelement (22) und eine weitere Membran (23) mit einer vom weiteren Piezoelement (22) wegweisenden weiteren Flä chennormalen (28),
- - das Wandlerelement (11) und das weitere Wandlerelement (21) in einem bestimmten Abstand (2) zueinander angeord net und durch ein Medium (3) zur Schallübertragung mit einander verbunden sind und
- - die Flächennormale (18) der Membran (13) des Wandlerele ments (11) und die weitere Flächennormale (28) der weite ren Membran (23) des weiteren Wandlerelements (21) einan der entgegengerichtet sind.
- - Piezo element ( 12 ) and
- - membrane ( 13 ) with a surface ( 131 ) which has a surface normal ( 18 ) pointing away from the piezo element ( 12 ),
- - The transducer element ( 11 ) is assigned at least one further wall element ( 21 ), comprising a further piezo element ( 22 ) and a further diaphragm ( 23 ) with a further surface standard ( 28 ) pointing away from the further piezo element ( 22 ),
- - The transducer element ( 11 ) and the further transducer element ( 21 ) at a certain distance ( 2 ) angeord net and are connected to each other by a medium ( 3 ) for sound transmission and
- - The surface normal ( 18 ) of the membrane ( 13 ) of the Wandlerele element ( 11 ) and the further surface normal ( 28 ) of the wide ren membrane ( 23 ) of the further transducer element ( 21 ) are opposed to each other.
- a) Zusammenbringen eines Trägerkörpers aus Silizium und der Membran,
- b) Aufbringen eines Piezoelements auf der Membran und
- c) Freilegen der Membran von einer Trägerkörperseite her zur Herstellung der Oberfläche, die eine vom Piezoelement wegweisende Flächennormale aufweist.
- a) bringing together a support body made of silicon and the membrane,
- b) applying a piezo element to the membrane and
- c) Exposing the membrane from a carrier body side to produce the surface which has a surface normal pointing away from the piezo element.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1999146467 DE19946467A1 (en) | 1999-09-28 | 1999-09-28 | Electroacoustic converter has piezo converter elements mounted at a distance apart and connected via sound transfer medium with opposed membrane surface normals |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE1999146467 DE19946467A1 (en) | 1999-09-28 | 1999-09-28 | Electroacoustic converter has piezo converter elements mounted at a distance apart and connected via sound transfer medium with opposed membrane surface normals |
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| DE19946467A1 true DE19946467A1 (en) | 2001-04-26 |
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| DE1999146467 Ceased DE19946467A1 (en) | 1999-09-28 | 1999-09-28 | Electroacoustic converter has piezo converter elements mounted at a distance apart and connected via sound transfer medium with opposed membrane surface normals |
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| DE (1) | DE19946467A1 (en) |
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
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