DK2254353T3 - Høreindretning med en lydomformer og fremgangsmåde til fremstilling af en lydomformer - Google Patents

Description

Opfindelsen angår at høreapparat med en lydomformer til fremstillingen af en luftlyd. Lydomformeren omfatter en feltfremstillingsindretning til fremstillingen af et elektrisk eller magnetisk felt, og en udstrålingsindretning til fremstillingen af en luftlyd. Ved begrebet høreindretning skal der her forstås et høreapparat. Under dette begreb falder der imidlertid også andre bærbare akustiske apparater, såsom headsets, hovedtelefon og lignende. Høreapparater er bærbare høreindretninger, som tjener til forsyningen af tungt hørende. For at imødekomme de mange individuelle behov stilles der forskellige konstruktioner af høreapparater, såsom bag-øret-høreapparater (HdO), høreapparater med ekstern telefon (RIC; receiver i the canal) og i-øret-høreapparater (IdO), f.eks. også Concha-høreapparater eller kanal-høreapparater (ITE, CIC), til disposition. De eksempelvis anførte høreapparater bæres på det ydre øre eller i øregangen. Derudover står der på markedet imidlertid også knogleledningshøre-hjælp, implanterbare eller vibrotaktile hørehjælp til rådighed. Derved sker stimuleringen af den beskadigede hørelse enten mekanisk eller elektrisk. Høreapparater har principielt som væsentlige komponenter en indgangsomformer, en forstærker og en udgangsomformer. Indgangsomformeren er i reglen en lydmodtager, f.eks. en mikrofon, og/eller en elektromagnetisk modtager, f.eks. en induktionsspole. Udgangsomformeren er for det meste realiseret som elektroakustisk omformer, f.eks. miniaturehøjttaler eller som elektromekanisk omformer, f.eks. knogleledningstelefon. Forstærkeren er traditionelt integreret i signalforarbejdningsenheden. Denne principielle opbygning er i figur 1 vist som et eksempel på et bag-øret-høreapparat. I høreapparathuset 1 til bæring bag øret er der indbygget en eller flere mikrofoner 2 til optagelse af lyden fra omgivelserne. En signalforarbejdningsenhed 3, som ligeledes er integreret i høreapparathuset 1, forarbejder mikrofonsignalerne og forstærker dem. Signalforarbejdningsenhedens 3 udgangssignal overføres til en højttaler eller telefon 4, som udsender et akustisk signal. Lyden overføres eventuelt via en lydslange, som er fikseret i øregangen med en autoplastik, til apparatbæreren trommehinde. Høreapparatets energiforsyning og især signalforarbejdningsenhedens 3 energiforsyning foregår ved hjælp af et ligeledes i høreapparathuset 1 integreret batteri 5.

En telefon eller høretelefon er en elektroakustisk lydomformer. Med denne er det muligt at omforme et elektrisk audiosignal til en akustisk luftlyd. I forbindelse med høreindretninger bestræber man sig på så vidt muligt at udvikle små høretelefoner, som så lader sig bære bekvemt på øret eller endog i øregangen. Det er derfor ønskeligt at tilvejebringe en højttaler, som ikke er større end få millimeter, og hvis volumen kun udgør en kubikmillimeter. Fra DE 10 2007 030 744 A1 kendes en sådan mikro-højttaler, som er tilvejebragt i form af en mikrochip.

En sådan mikrochip er en integreret koblingskreds, hvor elektroniske komponenter er tildannet på et bæreunderlag. Komponenterne er ved mikrochippen derved dannet af lag af forskellige materialer, som under fremstillingen af mikrochippen påføres bæreunderlaget efter hinanden og derefter fjernes delvis igen, f.eks. ved hjælp af en ætsnings- eller bejdsningsmetode for således at danne komponenternes ønskede struktur. Ud over elektroniske komponenter lader der sig også tildanne elektromagnetiske aktuatorer på samme måde på et bæreunderlag. En tilsvarende mikrochip betegnes så som et mikro-elektro-mekanisk system (MEMS - micro e-lectro-mechanical system).

Den i det nævnte skrift beskrevne mikrohøjttaler omfatter en plade, som er ophængt i en ramme på to steder. Pladen er endvidere belagt med et magnetostrik-tivt materiale. Sammen med det magnetostriktive lag danner pladen en udstrålingsindretning til tilvejebringelsen af en luftlyd. Ved hjælp af en feltfremstillingsindretning bestående af en spole og en spolekerne lader der sig fremstille et magnetfelt. Når dette felt gennemtrænger det magnetostriktive lag deformerer dette sig som følge af den magnetostriktive effekt. Da laget er hæftet fast til pladen, opstår der derved mekaniske spændinger i pladen. Ved hjælp af disse bliver pladen hvælvet. Idet det magnetiske felt ændrer sig i afhængighed af et elektrisk audiosignal, bringes pladen i tilsvarende svingning. Den virker så som en membran og udstråler en luftlyd i omgivelserne.

Ved udviklingen af mikro-højttalere skal man være opmærksom på, at et egensvingningsforhold i forbindelse med en lydomformers udstrålingsindretning ikke forvrænger det akustiske signal på uønsket måde. I en fagartikel af Baffoun med m.fl. (Bassem Baffoun, Alexander Sutor, Reinhard Lerch, ’’Development in Combined Sibased Magnetic Microactuator”, 2005 IEEE-Sensorer, IEEE - Piscataway, NJ, USA, side 461 - 463) er der beskrevet en fremgangsmåde til at fremstille et mikro-elektromekanisk system til lydfremstilling, ved hvilket en finger af et magnetostriktivt lag er anbragt over et hul i en siliciumbærer og ved hjælp af flade spoler, som ligeledes er tildannet på siliciumbæreren, kan fingeren bringes i mekaniske svingninger. I WO 94/30030 A1 er der beskrevet en mikromekanisk struktur til fremstillingen af lydbølger, hvorved der på en enkelt svingbar tunge er fremstillet to kamagtige strukturer, som består af fingre, der krydser hinanden.

Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe en lydomformer til en høreindretning, hvor denne lydomformer lader sig tildanne som miniature-højttaler, hvormed der lader sig fremstille et akustisk signal med en ringe forvrængning.

Dette opnås ved hjælp af en høreindretning ifølge krav 1. Det opnås også ved hjælp af en fremgangsmåde ifølge krav 15. Fordelagtige udførelsesformer for hø-reindretningen ifølge opfindelsen er angivet i underkravene.

Ved høreindretningen ifølge opfindelsen tilvejebringes en lydomformer med en feltfremstillingsindretning og en udstrålingsindretning. Ved hjælp af feltfremstillingsindretningen lader der sig fremstille et elektrisk eller et magnetisk felt. Udstrålingsindretningen omfatter et antal af fingre, som gennemtrænges af feltfremstillingsindretningens felt. Ved en finger menes der her en struktur, som har en lang, flad og smal form. En sådan finger er en frit udragende struktur, som kun er fastholdt på en smal side. Billedlig talt lader en finger sig sammenligne med en tand på en kam.

Formen af hver tand eller kam er ved høreindretningen ifølge opfindelsen regulerbar ved hjælp af feltfremstillingsindretningens felt. Derved lader der sig ved hjælp af udstrålingsindretningen fremstille en lyd.

Lydfremstillingen beror på følgende princip: Formen af hver finger afhænger af det elektriske eller magnetiske felt, der gennemtrænger den respektive finger. Afhængig af feltstyrken krummer fingrene sig derved, således at fingrenes frit bevægelige ender f.eks. udbøjes i retning af fingrenes smalleste udstrækning. Ved ændring af feltfremstillingsindretningens felt lader fingrene sig bringe i en palmebladbevægelse, således at de frit bevægelige ender svinger frem og tilbage. Derved lader der sig i et medium, som omgiver fingrene, fremstille lydbølger, som udbreder sig i omgivelserne og således udstråles af udstrålingsindretningen. Fingrene danner således udstrålingsindretningens aktuatorer. Fortrinsvis fremstilles der ved hjælp af fingrene en lyd i luften. Der kan imidlertid også fremstilles en lyd i vand eller i en knogle.

Ved udstrålingsindretningen i høreindretningen ifølge opfindelsen lader der sig bestemme en akustisk egenskab, især egensvingningsforholdet, på enkel og nøjagtig måde ved hjælp af passende dimensionering af de enkelte fingre. Herved opnås den fordel, at lydomformeren lader sig tilvejebringe som mikrohøjttaler, og derved kan udstrålingsindretningens akustiske egenskaber fastlægges målrettet på en ønsket måde.

Ved høreindretningen ifølge opfindelsen er derved udstrålingsindretningen tilvejebragt to rækker af indbyrdes parallelle fingre. Disse to rækker lader sig så anbringe i et plan over for hinanden, således at der lader sig tilvejebringe et til lydfremstillingen tilstrækkeligt større område, hvori fingrene bøjer synkront ud til fremstillingen af lyden i afhængighed af det elektriske audiosignal. Derved lader antallet af fingre sig drive på fordelagtig måde med hinanden til den fælles fremstilling af lydbølger.

Ved høreindretningen ifølge opfindelsen er i det mindste en af fingrene fremstillet af i det mindste to parallelt anbragte lag. I det mindste et af disse lag er derved deformerbart som følge af den omvendte piezoelektriske effekt eller den mag-netostriktive effekt. Et sådant deformerbart lag betegnes her som aktivt lag. De andre lag kan derved f.eks. være et passivt lag, som ikke deformerer sig selv signifikant, når de gennemtrænges af et elektrisk eller magnetisk felt. Ved hjælp af parallel anbringelse og forbindelse f.eks. af et passivt lag med det ved hjælp af et felt derformerbare aktive lag, lader de to lag sig krumme ved hjælp af et felt på tværs af lagenes plan. En således deformeret finger er med hensyn til sin funktionsmåde sammenlignelig med et bimetal, hvorved bimetallet krummer sig naturligt i afhængighed af en temperatur.

Ved de i det mindste tolagede fingre opnås den fordel, at en krumning af fingrene og dermed også en bøjning af fingrenes frit bevægelige ender er særlig stor.

Ifølge en fordelagtig videreudvikling af høreindretningen ifølge opfindelsen har i det mindste en finger to lag, som er deformerbare ved hjælp af den omvendte piezoelektriske eller magnetostriktive effekt. Med andre ord har fingrene altså i det mindste to aktive lag. Lagene lader sig så tildanne på en sådan måde, at der med dem kan fremstilles en kraft i modsatte retninger. Så kan et af de to lag anvendes til at fremstille en kraft, hvormed fingrene krummer i en retning. De andre lag lader sig så indrette til at fremstille en tilbagestillingskraft, hvormed fingrene krummes i den modsatte retning. Derved opnås den fordel, at et svingningsforhold i forbindelse med fingeren kan styres særligt nøjagtigt. Lagene kan også være således indrettet, at de lader sig deformere ved hjælp af felter af forskellig type.

Ved udbøjningsindretningen er fortrinsvis et lag tilvejebragt med et hul, via hvilket fingrene er anbragt. Fingrenes frit bevægelige ender kan derved svinge frit i luften. Ved fingrenes anbringelse via hullet kan der også på fordelagtig måde tilvejebringes et resonansrum for lydomformeren. I en fordelagtig videreudvikling af høreindretningen ifølge opfindelsen har udstrålingsindretningen en membran, som dækker fingrene. Derved opnås den fordel, at der ikke kan strømme nogen luft imellem de enkelte fingre, og derved undgås en akustisk kortslutning ved udstrålingsindretningen. Membranen er derved fortrinsvis tildannet af polyethylen PET. En membran af PET er særlig fleksibel, således at en kraft, som ved fingrenes deformering også er nyttig til deformeringen af membranen, er særlig lille.

Ved høreindretningen ifølge opfindelsen opnås en yderligere fordel, hvis fingrene i en række er lige lange. Så krummer fingrene sig også tilsvarende kraftigt ved fremstillingen af et bestemt felt. Således ændrer afstandene imellem fingrenes frit bevægelige ender i forhold til hinanden kun ganske lidt. Herved bliver spalter, som tildannes imellem de enkelte fingre, ikke udvidet signifikant ved deformerin-gen af fingrene. Derved åbnes der mulighed for at undgå en akustisk kortslutning, som ellers foregår, når der kan strømme for meget luft imellem fingrene. I en anden fordelagtig videreudvikling af høreindretningen ifølge opfindelsen er der tilvejebragt fingre med forskellig længde. Derved kan der tilvejebringes fingre med forskellige egenfrekvenser, dvs. med forskellig mekanisk egensvingningsforhold. Dette indebærer den fordel, at udstrålingsindretningens akustiske egenskaber lader sig bestemme ved tilpasning af de enkelte fingres længde.

En yderligere fordel opnås, hvis fingrene er forsat i forhold til hinanden, så opnås der særlige korte spalter imellem fingrene. Disse øger på fordelagtig måde udstrålingsindretningens akustiske strålingsmodstand og især spaltens strålingsmodstand.

Ved en yderligere fordelagtig udførelsesform for høreindretningen ifølge opfindelsen er der overalt anbragt to lige lange fingre over for hinanden. Som det allerede er blevet beskrevet i forbindelse med en parallel anbringelse af fingre, som er lige lange, opnås der også her den fordel, at der til feltstyrker med forskellig styrke overalt opnås en lille afstand imellem de frit bevægelige fingerender, og derved kan der kun strømme særlig lidt luft forbi de to fingerender. I en anden fordelagtig videreudvikling af høreindretningen ifølge opfindelsen har feltfremstillingsindretningen en permanentmagnet. Derved lader en form af fingrene, dvs. deres krumning fastlægge i det tilfælde, at der ikke foreligger noget akustisk signal, hvormed feltet kan bestemmes. Ved hjælp af permanentmagneterne kan der altså på fordelagtig måde indstilles et arbejdspunkt i udstrålingsindretningen.

Ved en foretrukken udførelsesform for høreindretningen ifølge opfindelsen er lydomformeren tildannet som mikro-elektro-mekanisk system. Derved opnås den fordel, at lydomformeren kan være tildannet særligt lille.

En særlig fordelagtig udførelsesform opnås, hvis feltfremstillingsindretningen omfatter en flad spole. Så lader feltfremstillingsindretningen sig på fordelagtig måde tilvejebringe som mikrochip.

Ved en foretrukken udførelsesform for høreindretningen ifølge opfindelsen er feltfremstillingsindretningen i det mindste delvis tildannet som en første mikrochip og udstrålingsindretningen som en anden mikrochip. Herved er lydomformeren tildannet ved forbindelse af de to mikrochips. Ved denne udførelsesform opnås der flere fordele. For det første lader de to mikrochip sig fremstille uafhængigt af hinanden, således at en fremstillingsproces til feltfremstillingsindretningen på den ene side og udstrålingsindretningen på den anden side kan optimeres specielt til de til de respektive indretninger stillede krav. Samtidigt lader fremstillingsprocesserne sig også forenkle, uden at kvaliteten af en af de to indretninger påvirkes derved. Derudover kan de to mikrochip tilvejebringes særligt flade og med et særligt lille antal af lag. Der kan også tilvejebringes et særligt stort resonansrum til udstrålingsindretningen, idet de to mikrochips ved udstrålingsindretningen anbringes tilsvarende langt fra hinanden. Endelig lader permanentmagneter sig anbringe imellem de to mikrochips.

Et yderligere aspekt ved opfindelsen angår en fremgangsmåde til fremstilling af en lydomformer. Lydomformeren har derved et antal af fingre til tilvejebringelsen af en lyd. Ifølge fremgangsmåden tilvejebringes der først et substrat eller underlag. På en forside af substratet anbringes et beskyttelseslag, hvorved der ved et forløb af beskyttelseslagets rand bestemmes en form af fingrene. Derefter påføres et middel til opløsningen af substratet på forsiden og en bagside af substratet.

Ved hjælp af fremgangsmåden ifølge opfindelsen opnås den fordel, at der dermed lader sig fremstille en udstrålingsindretning i en lydomformer som mikrochip til høreindretningen ifølge opfindelsen.

Som substrat kan der tilvejebringes et bæresubstrat med derpå anbragte lag til dannelse af fingrene. Bæresubstratet består derved af silicium med krystalorienteringen <100>. Angivelsen af krystalorienteringen svarer her til den i sammenhæng med fremstillingen af mikrochips kendte anvendte notation. Bæresubstratet kan f.eks. være en Wafer med den tilsvarende orientering. Beskyttelseslaget anbringes så, således at den respektive fingers længdeakse er anbragt i en vinkel på 45° i forhold til bæresubstratets krystalakser. Totalt set opnås derved den fordel, at midlet til opløsningen særligt enkelt kan nå ind under fingrene og bæresubstratet derved fjernes på pålidelig måde direkte under fingrene.

Beskyttelseslaget kan være tildannet af en fotolak. En sådan fotolak lader sig ved hjælp af en litografi-maske belyse områdevis og derpå udvaske ved hjælp af en passende opløsning, således at der af fotolakken kun den som beskyttelseslag tjenende del forbliver fasthængende med den ønskede form på substratet. Til fremstillingen af lydomformeren kan så substratets forside dækkes med beskyttelseslaget under et yderligere trin. Derpå påføres der et middel til opløsningen af substratet på dettes bagside, således at der på bagsiden opstår et hul i substratet. Før der ved hjælp af midlet tildannes en gennemgangsåbning i substratet, fjernes afdækningen på forsiden, således at beskyttelseslaget og især også de ikke af beskyttelseslaget dækkede områder af substratet ligger blottet. Under et yderligere trin påføres et middel til opløsningen af substratet på dettes forside. Under dette trin opnås der så en gennembrydning imellem for- og bagsiden, hvorved formen af gennemgangsåbningen igennem beskyttelseslaget er bestemt. Med andre ord bliver under dette trin fingrene tildannet som fritstående strukturer i substratet.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen lader sig ligeledes videreudvikle i overensstemmelse med videreudviklingerne af høreindretningen ifølge opfindelsen. Derved opnås der også de i forbindelse med videreudviklingen af høreindretningen ifølge opfindelsen beskrevne fordele.

Opfindelsen beskrives nærmere i det følgende ved hjælp af eksempler. Hertil viser: figur 1 en skematisk afbildning af en opbygning af et bag-øret-høreapparat, figur 2 en afbildning af en principiel opbygning af en enkel finger i en udstrålingsindretning, således som denne udgør en bestanddel af høreindretningen ifølge opfindelsen, figur 3 en skematisk afbildning af to mikrochips til en lydomformer i en udførelsesform for høreindretningen ifølge opfindelsen, set ovenfra, figur 4 en skematisk afbildning af en lydomformer med to mikrochips, set fra siden, hvorved lydomformeren er en bestanddel af en udførelsesform for høreindretningen ifølge opfindelsen, figur 5 skematiske afbildninger af udstrålingsindretninger, således som disse er mulige ved forskellige udførelsesformer for høreindretningen ifølge opfindelsen, figur 6 et diagram, ved hjælp af hvilket en fingers udbøjning er afhængig af et magnetfelt ved en udstrålingsindretning i en udførelsesform for høreindretningen ifølge opfindelsen, og figur 7 skematiske afbildninger af udstrålingsindretninger, set i tværsnit, hvorved udstrålingsindretningerne er bestanddele af forskellige udførelsesformer for høreindretningen ifølge opfindelsen.

Ved hjælp af eksemplerne er der illustreret foretrukne udførelsesformer for opfindelsen.

De i forbindelse med eksemplerne beskrevne træk ved de enkelte udførelsesformer for høreindretningen ifølge opfindelsen kan også tilvejebringes i en anden end den i de respektive eksempler viste kombination eller alene ved en yderligere udførelsesform for opfindelsen. I figur 2 er der i en perspektivisk afbildning vist en finger 10, som er tildannet som en frit udragende struktur ved en mikrochip 12. Mikrochippen 12 er her kun vist delvis, hvilket er antydet ved hjælp af bølgeformede brudlinjer. Fingeren 10 har form af en lang, flad, smal tand, dvs. at fingeren 10 langs en x-akse har en større dimension end langs en y-akse, hvorved de to dimensioner selv er større end en dimension langs en z-akse. Disse retninger er antydet i figur 2 og også i de øvrige figurer ved hjælp af et koordinatkryds. De angivne retninger stemmer herved overens imellem de enkelte figurer.

Ved hjælp af fingeren 10 lader der sig fremstille en lyd i det hørbare område, idet en frit bevægelig ende 14 af fingeren 10 udbøjes i retning af fingerens 10 mindste dimension, dvs. langs z-aksen. Tilsvarende udbøjningsretninger 16, 16’ er antydet ved hjælp af pile i figur 2. Fingeren 10 er med andre ord en aktuator til fremstillingen af en luftlyd i afhængighed af et felt, som gennemtrænger den. Til fremstillingen af en lyd skal fingeren 10 derved naturligvis svinge frem og tilbage med en passende høj frekvens.

Fingeren 10 er tildannet af to lag 18, 20. I det mindste et af lagene 18, 20 er et aktivt lag, som består af et materiale, der er deformerbart ved hjælp af den omvendte piezoelektriske effekt eller den magnetostriktive effekt. For det i figur 2 viste eksempel antages det, at laget 18 er et sådant aktivt lag. Til deformeringen af fingeren 10 skal der kun fremstilles et passende felt, som gennemtrænger laget 18. En feltfremstillingsindretning kan f.eks. omfatte en indretning bestående af to elektrisk ledende plader, hvorimellem der kan fremstilles et elektrisk felt. Til fremstillingen af et magnetisk felt kan der anvendes en spole.

Til belysningen af eksemplet antages det endvidere, at laget 18 dannes af et magnetostriktivt materiale. Hvis der i omgivelsen af fingeren 10 fremstilles et magnetfelt, som gennemtrænger fingeren 10, kan laget 18 bevæges på en sådan måde, at det f.eks. udvider sig langs x-aksen. Laget 18 og laget 20 er fast forbundet med hinanden. I det tilfælde, at laget 20 ikke ændrer sig med hensyn til længden på samme måde som laget 18, dannes der i fingeren 10 en mekanisk spænding, ved hjælp af hvilken fingre krummes og derved bøjer den frit bevægelige ende 14 i retningen 16’. Ved hurtig ændring af det magnetiske felt lader der sig således ved hjælp af fingeren 10 fremstille lydbølger, som udstråles hovedsagelig langs z-aksen fra fingeren 10.

Laget 20 kan ligeledes være tildannet af et aktivt materiale. Ved passende valg af materialerne til lagene 18 og 20 kan der så opnås, at ved et bestemt magnetfelt bliver et lag forlænget, medens det andet lag forkortes. Derved kan der for det første til et bestemt magnetfelt åbnes mulighed for en større udbøjning af den frit bevægelige ende 14 langs retningerne 16 henholdsvis 16’. De to lag 18 og 20 kan også være således indrettet, at den ene er deformerbar ved hjælp af den omvendte piezoelektriske effekt og den anden ved hjælp af den magnetostriktive effekt. I figur 3 er der vist to mikrochips 22 og 24, som danner en lydomformers komponenter. De to mikrochips 22 og 24 er mikro-elektromekaniske systemer (MEMS). Ved hjælp af mikrochippen 22 tilvejebringes en udstrålingsindretning, og ved hjælp af mikrochippen 24 tilvejebringes en feltfremstillingsindretning.

Et bæresubstrat til mikrochippene 22 og 24 kan være tildannet af silicium (Si). På mikrochippens 22 bæresubstrat er der af yderligere lag tildannet to rækker 26 og 28 af parallelt med hinanden anbragte fingre 10. Af fingrene 10 i figur 3 er kun to forsynet med et henvisningstal. Mikrochippens 22 fingre 10 er i princippet tildannet på samme måde som den i figur 2 viste finger. Ved mikrochippen 22 er fingrene 10 anbragt i x-y-planet. I det viste eksempel kan de ved hjælp af den magnetostriktive effekt bukkes omkring en akse, som strækker sig parallelt med y-aksen, således at fingrenes 10 frie ender bøjer ud i den positive eller negative z-retning. I bæresubstratet er der tildannet et hul 30, hvoraf der i figur 3 er antydet et forløb af en i bæresubstratet værende væg, som afgrænser hullet. På mikrochippens 24 bæresubstrat er der anbragt en blød magnetisk kerne 32. Spolekernen 32 har to sokler 34, omkring hver af hvilke der strækker sig vi ndinger af flade spoler 36. Spolerne 36 kan via i figur 3 ikke viste ledninger være koblet sammen med en signalforarbejdningsenhed, som kan fremstille et elektrisk audiosignal. Ved hjælp af det elektriske audiosignal lader der sig så ved hjælp af spolerne 36 fremstille et magnetisk vekselfelt. I stedet for de flade spoler 36, kan der også være tilvejebragt cylindriske spoler. Det er også muligt at tilvejebringe flere oven på hinanden stablede flade spoler med flere end et lag af vindinger og lag af isoleringer imellem vindingerne.

Den bløde magnetiske kerne 32 kan være tildannet af en nikkel-jernlegering (NiFe). Den bløde magnetiske kerne 32 og spolerne 36 kan være fremstillet ved hjælp af en pådampningsproces og/eller ved hjælp af elektroplettering eller galvanisering. I figur 4 er der vist en lydomformer 38, som er tildannet af de to i figur 3 viste mikrochips 22 og 24. Lydomformeren 38 er i figur 4 vist i tværsnit. Imellem de to mikrochips 22 og 24 befinder der sig to permanentmagneter 40. Mikrochippene 22 og 24 samt permanentmagneterne 40 kan være forbundet med hinanden ved hjælp af et klæbemiddel.

Permanentmagneterne 40 fremstiller et permanentmagnetfelt. Dette permanente magnetfelt danner et offset-magnetfelt, som gennemtrænger fingrene 10 selv i en hvilestilling, når der ikke strømmer nogen strøm igennem spolerne 36. Ved hjælp af dette offset-mag netfelt fastlægges et arbejdspunkt for lydomformeren 38. Dette beskrives nærmere i forbindelse med figur 6.

Derudover krummes fingrene 10 ved hjælp af permanentmagneternes 40 permanente magnetfelt på en sådan måde, at de i hvilestillingen har en ønsket form. Ved at forsyne spolerne 36 med strøm, således som det er muligt ved hjælp af signalbearbejdningsenheden, frembringes der et yderligere magnetfelt, som føres af kernen 32 og bøjer fingrene 10. Fingrene 10 kan så ændre deres form i afhængighed af magnetfeltet. Især bliver fingrenes 10 frie ender bøjet ud langs z-aksen. Hvis der ved hjælp af spolerne 36 tilvejebringes et magnetisk vekselfelt, hvis feltstyrke ændrer sig ifølge et audiosignal, opnås der ved fingrene 10 en passende tvunget svingning. Ved hjælp af fingrenes 10 svingninger frembringes så lydbølger. Et mellemrum imellem mikrochippen 22 og mikrochippen 24 danner derved et resonansrum 42. Den frembragte lyd udstråles via hullet 30 i mikrochippens 22 bæresubstrat i retning nedad i forhold til figur 4.

Permanentmagneterne 40 kan være tilvejebragt som selvstændige komponenter. De kan imidlertid også ved fremstillingen af kraftigt permeable hårde magnetiske lag være tildannet ved hjælp af en MEMS-teknologi på en af mikrochippene 22, 24, hvorved lagene under fremstillingen af mikrochippen bliver således magnetiseret, at de virker som permanentmagneter. I figur 5 er der vist, hvorledes fingre til fremstillingen af lyd kan være anbragt i en udstrålingsindretning. Figur 5 er hertil opdelt i seks delfigurer figur 5a til 5f. I den enkelte delfigur er der vist en indretning a) til f) af fingre, dvs. figur 5a viser indretningen a) osv. I det følgende henvises der ikke til de enkelte delfigurer, men direkte til de deri viste indretninger a) til f). Afbildningen af fingrene stemmer derved overens med den afbildning, der ses i figur 3 i forbindelse med mikrochippen 22. Længden af hver finger, dvs. dens dimension langs x-aksen, udgør i de i figur 5 viste eksempler imellem 0,5 og 5 mm. Imellem de respektive to fingre befinder der sig en spalte 44. Hver af de lange smalle fingre til tilvejebringelse af lyd har en mekanisk egenfrekvens, ved hjælp af hvilken den fjedrer frem og tilbage, når den én gang er blevet bøjet ud, og der ikke længere virker nogen ydre kraft på den.

Ved indretningerne b), c), d) og f) er de respektive to fingre anbragt forsat i forhold til hinanden henholdsvis fingre, som er af forskellig længde, anbragt ved siden af hinanden, således at de imellem de enkelte fingre forløbende spalter 44 er kortere end ved indretningen a). Dette øger en akustisk modstand i forbindelse med indretningerne. I indretningerne c) til f) er fingrene fremstillet med forskellig længde. Fingrene med forskellig længde har også forskellige egenfrekvenser. Ved hjælp af et passende valg af de enkelte fingres længde er der ved indretningerne c) til f) tilpasset en frekvenskarakteristik ved de enkelte indretninger på en sådan måde, at der med disse indretninger kan tilvejebringes en mikro-højttaler med et bestemt overføringsforhold. Derved er der til et bestemt audiobånd målrettet opnået en ønsket frekvenskarakteristik.

Ved indretningen e) er der overalt anbragt to lige lange fingre over for hinanden. Med andre ord er længdeakserne på to lige lange fingre overalt parallelle, og fingrene er anbragt efter hinanden i retning af deres længdeudstrækning. Derved peger fingrene med deres frit bevægelige ender på hinanden.

Hvis her to over for hinanden beliggende fingre bringes til at krumme ved hjælp af et magnetfelt med henblik på at bøje deres frie ender i en retning langs z-aksen, er udbøjningen ved begge ender omtrent lige store. Derved bliver bredden af en central spalte 46, dvs. dens dimension langs x-aksen ikke væsentligt øget. Derved forhindres, at der ved fremstillingen af lydbølger strømmer uforholdsmæssig megen luft igennem den centrale spalte 46 forbi fingrene (akustisk kortslutning). En sådan indretning har derfor en særlig høj virkningsgrad ved lydfremstillingen.

Fingrene kan være dækket med en folie eller membran, således at hele arrangementet af fingre er overtrukket med et lukket lag. Membranen aflukker således spalten 44, at der ikke længere kan strømme nogen luft forbi fingrene. I figur 6 er der vist en graf 48, som viser en fingers udbøjning A i afhængighed af en feltstyrke H af et magnetfelt, som gennemtrænger fingeren. Fingeren er en del af en lydomformers udstrålingsindretning. Feltet lader sig fremstille med en passende feltfremstillingsindretning i lydomformeren.

Udbøjningen A kan f.eks. være bestemt som resultatet af en afstand imellem to positioner som et punkt på fingeren indtager i rummet, når feltet har en feltstyrke på nul på den ene side og en bestemt feltstyrke H på den anden side. Udbøjningen A er herved således normeret, at den størst mulige udbøjning giver et resultat på én. Den magnetostriktive effekt er ikke lineær og udviser i nogle områder en omtrent kvadratisk afhængighed af udbøjningen fra magnetfeltstyrken H. Der ønskes under alle omstændigheder en så vidt mulig lineær afhængighed - i det mindste for små ændringer af H.

Ved det i figur 4 viste eksempel fremstilles der derfor ved hjælp af permanentmagneterne 40 et magnetisk offset-felt. Dette udbøjer fingrene på en sådan måde, at der opnås en omtrent lineær relation for en yderligere udbøjning i afhængighed af et ved hjælp af spolerne 36 fremstillet magnetfelt. I figur 6 er der vist et således muligt arbejdspunkt 50, hvori grafen 48 har et omtrent lineært forløb 52. I figur 7 er der vist en sammenstilling af eksempler a) til c), hvorpå fingre 10’, 10”, 10”’ kan være tildannet af forskellige lag. Figur 7 er herved ligesom i figur 5 opdelt i delfigurer figur 7a til figur 7c, hvorved figur 7a viser eksemplet a) osv. Der henvises i det følgende på ny direkte til det respektive eksempel og ikke til figuren, som viser eksemplet.

Fingrene 10’, 10”, 10”’ er aktuatorer, som kan deformeres ved hjælp af den mag-netostriktive effekt. Dertil har fingrene 10’, 10”, 10”’ hver for sig et aktivt lag 54, som er fremstillet af en legering af jern og kobolt (FeCo). I alle eksempler er et bæresubstrat 22’ fremstillet af silicium (Si). Ud over de aktive lag 54 har fingrene 10’, 10”, 10’” hver for sig et passivt lag 56’, 56”, 56’”. I eksemplet a) er fingrenes 10’ passive lag 56’ fremstillet af siliciumdioxid (S1O2). Det passive lag 56’ befinder sig imellem bæresubstratet 22’ og det aktive lag 54. Imellem det aktive lag 54 og det passive lag 56' befinder der sig et forholdsvis tyndt lag af chrom (Cr), som forbedrer en hæftning af det aktive lag 54 på det passive lag 56'. Ved hjælp af et magnetfelt er det muligt at iværksætte en forlængelse af det aktive lag 54 langs x-aksen. Herved krummer fingeren 10’ i figur 7 nedad, dvs. i den negative z-retning. I eksemplet b) er bæresubstratet 22’ og det aktive lag 54 ved hver finger 10” forbundet med hinanden ved hjælp af et tyndt lag af chrom. På det aktive lag 54 befinder der sig over alt et passivt lag 56” af SU8, en epoxidharpiks, som kan påføres det aktive lag 54 ved hjælp af en MEMS-teknologi. Hvis der ved hjælp af et magnetisk felt iværksættes en forlængelse af det aktive lag 54 langs x-aksen, bøjer fingrene 10” i dette eksempel b) sig i figur 7 opad i z-retningen.

Materialet SU8 har fordelagtige egenskaber i forhold til isolation og mekaniske samt kemiske egenskaber. Et lag af SU8 som passivt lag har den yderligere fordel, at materialet er mere fleksibelt end siliciumoxid. Det kan også lettere påføres det aktive lag 54 ved centrifugering (spinding). I eksemplet c) er fingrene 10”’ fremstillet på samme måde som i eksemplet a). Derudover er fingrene 10”’ dækket med en film eller en membran 58. Membranen 58 kan f.eks. være tildannet af polyethylen (PET). En yderligere forskel imellem eksemplerne a) og c) ligger i, at i eksemplet c) har fingrene 10”’ en større afstand 60 imellem hinanden. Ved hjælp af membranen 58 forhindres alligevel en akustisk kortslutning ved fremstillingen af lydbølger. I figur 7 er der også vist, hvorledes fingrene 10’, 10”, 10’” rager ud over et hul 30 i bæresubstratet 22’. Fingrenes 10’, 10”, 10’” frit bevægelige ender kan svinge frit langs z-aksen over hullet 30.

Hullet 30 kan fremstilles ved hjælp af en anisotrop ætsningsproces eller bejdsningsproces i bæresubstratet 22’. Uafhængigt af, om der ved denne proces anvendes en syre, en lud eller en anden kemisk opløsning, som middel til opløsningen, tales der her om ætsning. Et eksempel på en sådan proces er en totrinnet anisotrop ætsning ved hjælp af kaliumhydroxid (KOH).

Fremstillingsprocessen skal her beskrives nærmere i forbindelse med eksempel a) i figur 7. Bæresubstratet 22’ kan f.eks. være tilvejebragt ved hjælp af en Wafer af silicium. Som bæresubstratets 22’ orientering vælges fortrinsvis <100>. Litografimaskerne til fingrene har fortrinsvis en orientering på 45° i forhold til krystalakserne. Til fremstillingen af hullet dækkes lagene 22', 56’, chromlaget og laget 54 på en forside 62, dvs. på lagets 54 side, og ætsningsmidlet påføres en bagside 64, dvs. bæresubstratets 22’ side. Ætsningsmidlet opløser så bæresubstratet, hvorved hullet 30 opstår. Før der fremkommer et gennembrud, fjernes afdækningen på forsiden, og ætsningsmidlet påføres også forsiden 62. Inden for området af udsparingerne i litografi-masken fremkommer der så et gennembrud i substratet, således at fingrenes 10’ frit udragende strukturer fremkommer. Ved hjælp af fingrenes placering i forhold til krystalakserne og ætsningen på den beskrevne måde lader de ønskede strukturer sig fremstille særligt enkelt og nøjagtigt. Især er det muligt at bæresubstratet 22’ fjernes på pålidelig måde i et direkte op til laget 56’ stødende område ved hjælp af ætsningsprocessen. Herved sikres, at fingrene 10’ kan svinge frit.

Ved hjælp af eksemplerne er det vist, hvorledes lydbølger lader sig fremstille ved hjælp af lange, smalle fingre, som er fremstillet ved mikrosystemteknik. Ved fingrenes placering i nærheden af hinanden lader der sig med et arrangement af et antal af fingre fremstille lydbølger i audiofrekvensområdet på samme måde som med en lukket membran. Idet der som aktuatorer anvendes lange og smalle fingre, kan der ved hjælp af den piezoelektriske eller magnetostriktive effekt opnås særligt store udbøjninger af aktuatorerne. En yderligere fordel, der opnås ved tilvejebringelsen af enkelte fingre, ligger i, at hver finger har en mekanisk egenfrekvens, som er afhængig af dens længde. Det er således muligt ved tilvejebringelse af fingre med forskellig længde at fremstille en mikro-højttaler, ved hvilken en frekvenskarakteristik kan indstilles på en ønsket måde ved fastlæggelse af fingrenes respektive længder. Ved en højttaler med en enkelt membran er dette ikke muligt så let.

Claims (15)

1. Høreindretning med en lydomformer (38), som omfatter en feltfremstillingsindretning (24) til fremstillingen af et elektrisk eller magnetisk felt og en udstrålingsindretning (22) til fremstillingen af en lyd, hvorved udstrålingsindretningen omfatter to i et plan indbyrdes over for hinanden beliggende rækker (26, 28) af parallelt med hinanden anbragte fingre (10), og hvorved et antal af fingrene (10,10’, 10”, 10”’) gennemtrænges af feltfremstillingsindretningens (24) felt, hvorved fingrenes (10,10’, 10”, 10’”) form er regulerbar ved hjælp af feltfremstillingsindretningens (24) felt for at fremstille lyden.

2. Høreindretning ifølge krav 1, hvorved mindst en af fingrene (10, 10’, 10”, 10’”) er tildannet af i det mindste to parallelt anbragte lag (18, 20, 54, 56’, 56”, 56’”), hvoraf i det mindste et (18, 54) er deformerbart ved hjælp af den omvendte piezoelektriske effekt eller ved hjælp af den magnetostriktive effekt.

3. Høreindretning ifølge krav 2, hvorved i det mindste en af fingrene omfatter to lag, som hver for sig er deformerbare ved hjælp af en af effekterne.

4. Høreindretning ifølge et af de foregående krav, ved hvilken udstrålingsindretningen (22) omfatter et lag (22’) med et hul (30) og fingrene (10,10’, 10”, 10’”) er anbragt over hullet (30).

5. Høreindretning ifølge et af de foregående krav, ved hvilken udstrålingsindretningen har en membran (58), som dækker fingrene (10’”).

6. Høreindretning ifølge krav 5, hvorved membranen (58) er fremstillet af poly-ethylen.

7. Høreindretning ifølge et af de foregående krav, hvorved fingrene i en række (26, 28) er lige lange.

8. Høreindretning ifølge et af de foregående krav, hvorved fingrene har forskellig længde.

9. Høreindretning ifølge et af de foregående krav, hvorved fingrene er anbragt forsat i forhold til hinanden.

10. Høreindretning ifølge et af de foregående krav, hvorved over alt to lige lange fingre er anbragt over for hinanden.

11. Høreindretning ifølge et af de foregående krav, hvorved feltfremstillingsindretningen (24) omfatter en permanentmagnet (40).

12. Høreindretning ifølge et af de foregående krav, hvorved lydomformeren (38) er tildannet som mikro-elektromekanisk system.

13. Høreindretning ifølge et af de foregående krav, hvorved feltfremstillingsindretningen (24) omfatter en flad spole (36).

14. Høreindretning ifølge et af de foregående krav, hvorved feltfremstillingsindretningen er tildannet i det mindste delvis som en første mikrochip (24), og udstrålingsindretningen som en anden mikrochip (22).

15. Fremgangsmåde til fremstilling af en lydomformer, som til fremstillingen af en lyd har et antal af fingre (10, 10’, 10”, 10”’), hvorved to i et plan over for hinanden anbragte rækker (26,28) er tilvejebragt af parallelt med hinanden anbragte fingre (10), med trinnene: - tilvejebringelse af et substrat (54, 56’, 56”, 56”’, 22’), - anbringelse af et beskyttelseslag på en forside (62) af substratet, hvorved en form af fingrene (10,10’, 10”, 10”’) er bestemt ved et forløb af en rand på beskyttelseslaget, - påføring af et middel til opløsningen af substratet på forsiden (62) og på en bagside (64) af substratet, hvorved der som substrat tilvejebringes en bæresubstrat (22’) med herpå anbragte lag (54, 56’, 56”, 56”’) til dannelsen af fingrene, og hvorved bæresubstratet er af silicium med krystalorienteringen <100>, og hvorved beskyttelseslaget er således anbragt, at en længdeakse i forbindelse med de respektive fingre er anbragt under en vinkel på 45° i forhold til bæresubstratets krystalakser.