KR20180031744A

KR20180031744A - Dsr 스피커 요소 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20180031744A
Application number: KR1020187005198A
Authority: KR
Inventors: 셰이 카플란; 유발 코헨; 다니엘 레빈; 메이어 벤 시몬; 에릭 안드레아스 하버
Original assignee: 오디오 픽셀즈 리미티드
Priority date: 2015-07-22
Filing date: 2016-07-21
Publication date: 2018-03-28
Also published as: JP2018520612A; CN107852555A; IL256741A; US10433067B2; CN107852555B; US20190045307A9; EP3314911A1; EP3314911B1; IL256741B; WO2017013665A1; US20180213332A1

Abstract

적어도 중앙 이동 요소, 복수의 주변 플렉셔 벤더들 - 각각의 플렉셔 벤더는 적어도 한 쌍의 전극들 및 적어도 압전 재료층을 포함하며, 플렉셔 벤더들은 사운드를 형성하기 위해, 상기 이동 요소에 연결되고 상기 전극들에 인가되는 전기 자극에 응답하여, 이동 요소 표면에 수직인 축을 따라 이동 요소를 이동시키도록 구성됨 - 및 상기 이동 요소의 모션을 제한하도록 구성되는 적어도 기계적 스토퍼를 포함하는 DSR 스피커가 제공된다. 다양한 제조 방법들이 또한 설명된다.

Description

DSR 스피커 요소 및 그 제조 방법

본 개시된 발명 대상은 일반적으로 압전 요소들에 관한 것으로서, 특히 압전 요소들을 포함하고 디지털 사운드 재구성(Digital Sound Reconstruction(DSR)) 스피커들에서 사용될 수 있는 음압 생성 요소들에 관한 것이다.

DSR 스피커들은 전자기 작동, 정전기 작동, 또는 압전 작동과 같은 상이한 유형들의 작동을 사용할 수 있다.

예를 들어, DSR 스피커들은 동일 출원인에 대한, 미국 특허 번호 제8,085,964호, 미국 특허 번호 제8,780,673호 및 미국 특허 공개 번호 제2015/0071467호에 개시된다.

압전 액추에이터들은 또한 PI Ceramics GMBH PL022.30 또는 PL112-PL140과 같은, 기술 분야에 공지되어 있다.

본원에서의 위의 참조 문헌들 및 디바이스의 확인은 이들이 본 개시된 발명 대상의 특허성과 임의의 방식으로 관련되어 있다는 것을 의미하는 것으로 추론되지 않아야 한다.

DSR 스피커들은 일반적으로 가청 사운드를 생성하기 위해, 하나의 대형 멤브레인과는 대조적으로, 작은 이동 요소들의 어레이를 사용한다. 이들 작은 이동 요소들 중 각각의 요소는 음압 웨이브 펄스들을 생성할 수 있다. 원래의 사운드 파형은 클럭 당 펄스의 수가 그것이 생성하기를 원하는 음압 웨이브와 상관되는 경우 및 펄스 클럭 주파수가 단일 펄스들을 구별하는 인간의 귀의 능력보다 더 높은 경우 DSR 스피커들에 의해 재구성될 수 있다.

상기 DSR 스피커들을 제조하기 위한 새로운 DSR 스피커들 및 새로운 방법들에 대한 필요성이 이 기술 분야에 존재한다.

본 개시된 발명 대상의 특정 양태들에 따르면, 적어도 중앙 이동 요소; 복수의 주변 플렉셔(flexure) 벤더들 - 각각의 플렉셔 벤더는 적어도 한 쌍의 전극들 및 적어도 압전 재료층을 포함하며, 플렉셔 벤더들은 상기 이동 요소에 연결되고 사운드를 생성하기 위해, 상기 전극들에 인가되는 전기 자극에 응답하여, 이동 요소 표면에 수직인 축을 따라 상기 이동 요소를 이동시키도록 구성됨 -, 및 상기 이동 요소의 모션을 제한하도록 구성되는 적어도 기계적 스토퍼를 포함하는 DSR 스피커 요소가 제공된다.

일부 실시예들에 따르면, DSR 스피커 요소는 캐비티를 포함하는 기판을 포함하며, 상기 기판은 또한 상기 기계적 스토퍼의 역할을 한다. 일부 실시예들에 따르면, 기계적 스토퍼는 이동 요소의 일 측면 상에 위치되며, 여기서 DSR 스피커 요소는 이동 요소의 다른 측면 상에 위치되는 추가적인 기계적 스토퍼를 더 포함한다. 일부 실시예들에 따르면, 각각의 플렉셔 벤더는 제1 전극을 포함하는 제1 전극층, 적어도 상기 제1 전극층 상의 제1 압전 재료층, 상기 제1 압전 재료층 상의 제2 전극층 -상기 제2 전극층은 제2 전극을 포함함 -, 및 적어도 상기 제2 전극층 상의 제2 압전 재료층을 포함한다. 일부 실시예들에 따르면, 각각의 플렉셔 벤더는 상기 제2 압전 재료층 상에 제3 전극층을 더 포함하며, 상기 제3 전극층은 제3 전극을 포함한다. 일부 실시예들에 따르면, 이동 요소는 압전 재료 및/또는 실리콘 또는 다른 재료를 포함한다. 일부 실시예들에 따르면, 상기 전극들 중 임의의 전극의 적어도 일부는 적어도 2개의 상이한 서브 전극들로 분할된다. 일부 실시예들에 따르면, 전도층 및 절연층은 희생층의 상단 상에 및 제1 전극층의 아래에 배치된다. 일부 실시예들에 따르면, 전도층 및 절연층은 상단 전극층의 상단 상에 배치된다. 일부 실시예들에 따르면, 압전 재료층의 적어도 일부는 상기 한 쌍의 전극들 사이에 위치된다. 일부 실시예들에 따르면, 각각의 플렉셔 벤더의 상기 압전 재료층 및 이동 요소는 공통 압전 재료층을 증착하고 상기 공통 압전 재료층에 갭들을 이후에 형성함으로써 이루어진다. 일부 실시예들에 따르면, 상기 갭들은 선택적으로 제거될 수 있는 재료로부터 이루어지는 핀들의 제거, 또는 갭들 내의 재료의 에칭에 의해 이후에 형성된다. 일부 실시예들에 따르면, 각각의 플렉셔 벤더에 대해, 상기 한 쌍의 전극들 중 제1 전극은 제1 전도성 요소에 연결되고, 제1 전극 및 제1 전도성 요소는 제1 전극층에 속하고, 상기 한 쌍의 전극들 중 제2 전극은 제2 전도성 요소에 연결되고, 제2 전극 및 제2 전도성 요소는 제2 전극층에 속하고, 제1 전극층의 제1 전도성 요소는 제2 전극층의 제2 전도성 요소와 정렬되어 있지 않다.

본 개시된 발명 대상의 일부 양태들에 따르면, DSR 스피커 요소들의 어레이를 포함하는 DSR 스피커가 제공된다.

본 개시된 발명 대상의 일부 양태들에 따르면, DSR 스피커 요소를 형성하는 방법이 제공되며, 방법은 기판 베이스를 제공하는 단계; 상기 기판 베이스의 적어도 일부 상에 희생층을 배치하는 단계; 상기 희생층의 적어도 일부 상에 제1 전극층을 배치하는 단계; 상기 제1 전극층 및 희생층의 적어도 일부 상에 제1 압전 재료층을 배치하는 단계, 상기 제1 압전 재료층의 적어도 일부 상에 제2 전극층을 배치하는 단계 - 제1 및 제2 전극층들의 적어도 일부는 정렬되어 있음 -, 제1 압전 재료층에 갭들을 형성하는 단계로서, 상기 제1 전극층의 일 부분, 상기 제1 압전 재료층의 일 부분 및 상기 제2 전극층의 일 부분을 포함하는 적어도 하나의 주변 플렉셔 벤더, 및 상기 제1 압전 재료층의 다른 부분을 포함하는 중앙 이동 요소를 정의하며, 상기 플렉셔 벤더가 상기 제1 및 제2 전극층들에 인가되는 전기 자극에 응답하여 상기 이동 요소를 이동시키기 위해, 상기 이동 요소에 연결되는 단계를 포함한다.

일부 실시예들에 따르면, 제1 및 제2 전극층들의 적어도 일부는 곡선 형상을 갖도록 증착된다. 일부 실시예들에 따르면, 제1 및 제2 전극층들은 복수의 별개 전극 부분들을 각각 포함하도록 배치되며, 방법은 제1 전극층의 전극 부분, 상기 제1 압전 재료층의 일 부분 및 제2 전극층의 전극 부분을 각각 포함하는 복수의 주변 플렉셔 벤더들, 및 상기 제1 압전 재료층의 다른 부분을 포함하는 중앙 이동 요소를 정의하기 위해, 제1 압전 재료층에 상기 갭들을 형성하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에 따르면, 방법은 상기 제2 전극층의 적어도 일부 및 희생층 상에 위치되는 제1 압전층의 적어도 일부 상에 제2 압전 재료층을 배치하는 단계 및 상기 제1 전극층의 일 부분, 상기 제1 압전 재료층의 일 부분, 상기 제2 전극층의 일 부분, 및 상기 제2 압전 재료층의 일 부분을 포함하는 적어도 하나의 주변 플렉셔 벤더, 및 상기 제1 압전 재료층의 다른 부분 및 상기 제2 압전 재료층의 다른 부분을 포함하는 이동 요소를 정의하기 위해 제1 및 제2 압전 재료층들에 갭들을 형성하는 단계, 및 상기 제2 압전 재료층 상에 제3 전극층을 배치하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에 따르면, 방법은 캐비티를 형성하기 위해, 상기 이동 요소의 직경보다 더 작은 직경으로 상기 기판 베이스의 일부를 제거하는 단계, 및 상기 이동 요소의 이동을 제한하는 기계적 스토퍼를 형성하기 위해 희생층의 일부를 제거하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에 따르면, 방법은 상기 이동 요소의 모션을 제한하기 위해, 기판 베이스에 대향하는 상기 이동 요소의 일 측면 상에 기계적 스토퍼를 배치하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에 따르면, 방법은 상기 기판 베이스에 희생층을 배치하는 단계 이후 및 상기 희생층 상에 제1 전극층을 배치하는 단계 이전에, 상기 희생층 상에 제거 가능한 핀들을 배치하는 단계를 포함하며, 상기 제거 가능한 핀들은 상기 갭들을 형성하기 위해 이후에 선택적으로 제거될 수 있는 재료를 포함한다. 일부 실시예들에 따르면, 제1 압전 재료층을 배치하는 단계는 스퍼터링; 졸-겔 증착; 압전 재료의 미세 파우더의 프레싱; 및 바인더와 혼합되는 압전 재료의 파우더의 프레싱의 목록으로부터의 방법들 중 하나를 포함한다. 일부 실시예들에 따르면, 상기 제1 압전 재료층을 통해 갭들을 형성하는 상기 단계는: 건식 에칭 공정; 습식 에칭 공정, 화학적 용해, 및 레이저 커팅의 목록으로부터 선택된 방법들 중 하나를 포함한다. 일부 실시예들에 따르면, 상기 제1 및 제2 전극층들은 각각의 전극층의 상이한 전극들 사이의 연결 및 다른 DSR 스피커 요소 및/또는 외부 전원과의 연결을 위한 전도성 요소들을 포함한다. 일부 실시예들에 따르면, 상기 제1 및 제2 전극층들은 정렬되어 있지 않은 전도성 요소들을 포함한다. 일부 실시예들에 따르면, 상기 플렉셔 벤더의 두께 대 상기 갭들 중 적어도 하나의 갭의 폭의 비율은 2보다 더 크다.

본 개시된 발명 대상의 일 부분 양태들에 따르면, DSR 스피커 요소를 형성하는 상기 방법을 사용하여 형성되는 DSR 스피커 요소들의 어레이가 제공된다.

본 개시된 발명 대상의 일부 양태들에 따르면, DSR 스피커 요소를 형성하는 방법이 제공되며, 방법은 기판 베이스를 제공하는 단계; 상기 기판 베이스 상에 희생층을 배치하는 단계; 상기 희생층 상에 제1 전극층을 배치하는 단계; 상기 제1 전극층의 적어도 일부 상에 제1 압전 재료층을 배치하는 단계, 상기 제1 압전 재료층 상에 제2 전극층을 배치하는 단계 - 제1 및 제2 전극층들의 적어도 일부는 정렬되어 있음 -, 압전 재료와 상이한 재료를 포함하는 이동 요소 층을 배치하는 단계; 제1 전극층의 일 부분, 제1 압전 재료층의 일 부분 및 제2 전극층의 일 부분을 포함하는 섹션의 각각의 측면 상에 갭들을 형성하는 단계로서, 상기 제1 전극층의 상기 일 부분, 제1 압전 재료층의 상기 일 부분 및 제2 전극층의 상기 일 부분을 포함하는 적어도 하나의 주변 플렉셔 벤더, 및 압전 재료와 상이한 재료를 포함하는 중앙 이동 요소를 정의하며, 상기 플렉셔 벤더가 상기 제1 및 제2 전극층들에 인가되는 전기 자극에 응답하여 상기 이동 요소를 이동시키기 위해, 상기 이동 요소에 연결되는 단계를 포함한다.

일부 실시예들에 따르면, 제1 및 제2 전극층들은 복수의 별개 전극 부분들을 각각 포함하도록 배치되며, 방법은 제1 전극층의 전극 부분, 상기 제1 압전 재료층의 일 부분 및 제2 전극층의 전극 부분을 각각 포함하는 복수의 주변 플렉셔 벤더들, 및 압전 재료와 상이한 재료를 포함하는 중앙 이동 요소를 정의하는, 상기 갭들을 형성하는 단계를 포함한다.

일부 실시예들에 따르면, 방법은 상기 제2 전극층의 적어도 일부 및 희생층 상에 위치되는 제1 압전층의 적어도 일부 상에 제2 압전 재료층을 배치하는 단계, 및 제1 전극층의 상기 일 부분, 제1 압전 재료층의 상기 일 부분, 제2 전극층의 상기 일 부분, 및 제2 압전 재료층의 상기 일 부분을 포함하는 적어도 하나의 주변 플렉셔 벤더, 및 압전 재료와 상이한 재료를 포함하는 중앙 이동 요소를 정의하기 위해 제1 전극층의 일 부분, 제1 압전 재료층의 일 부분, 제2 전극층의 일 부분, 및 제2 압전 재료층의 일 부분을 포함하는 섹션의 각각의 측면 상에 갭들을 형성하는 단계, 및 상기 제2 압전 재료층 상에 제3 전극층을 배치하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, DSR 스피커 요소를 형성하는 방법이 제공된다. 방법은: 기판 베이스를 제공하고, 기판 베이스 상에 희생층을 배치하고, 희생층 상에 제1 전극층을 배치하고, 제1 전극층 상에 제1 압전 재료층을 배치하는 절차들을 포함한다. 제1 압전 재료층은 1㎛ 내지 25㎛ 범위의 두께를 갖는다. 방법은 또한 제1 전극층과 정렬로 제1 압전 재료층 상에 제2 전극층을 배치하는 절차를 포함한다. 제2 전극층은 플렉셔 벤더의 형태로 형상화된다. 방법은 또한 제2 전극층 상에 제2 압전 재료층을 배치하는 절차를 포함한다. 제2 압전 재료층은 1㎛ 내지 25㎛ 범위의 두께를 갖는다. 방법은 또한 제1 전극층 및 제2 전극층과 정렬로 제2 압전 재료층 상에 제3 전극층을 배치하는 절차를 포함한다. 제3 전극층은 플렉셔 벤더의 형태로 형상화된다. 방법은 또한 이동 요소와 이동 요소를 둘러싸는 영역 사이에 부착 및 위치되는 적어도 하나의 플렉셔 벤더를 정의하기 위해 제1 압전 재료층 및 제2 압전 재료층을 통해 갭들을 형성하는 절차를 포함한다. 플렉셔 벤더는 제1 전극층, 제2 전극층, 및 제3 전극층을 포함한다. 플렉셔 벤더는 또한 제1 전극층과 제2 전극층 사이에 개재되는 제1 압전 재료층의 일부, 및 제2 전극층과 제3 전극층 사이에 개재되는 제2 전극층의 일부를 포함하며, 이에 의해 플렉셔 벤더 섹션 및 이동 요소 섹션을 포함하는 갭 증착된 압전층을 형성한다. 플렉셔 벤더 섹션은 이동 요소 섹션에 연결되고 전극층들에 대한 전기 자극에 응답하여 구부러져서 주변 영역의 평면에 수직인 축을 따라 이동 요소를 이동시키도록 구성되고, 여기서 이동 요소의 압전 재료 및 플렉셔 벤더의 압전 재료의 부분들은 압전 재료층들의 공통 증착 및 압전 재료층의 갭들의 후속 형성에 의해 주어진 압전 재료층으로 제조된다. 방법은 또한 이동 요소의 직경보다 더 작은 제1 직경으로 기판 베이스의 일부를 제거하는 절차를 포함하며, 이에 의해 캐비티를 형성하여 희생층 요소에 접근하고 이동 요소의 이동을 제한하는 기계적 스톱을 형성하는 부분 기판 베이스를 구성한다. 방법은 또한 이동 요소 부분의 제1 측면과 제1 압전 재료층 및 제2 압전 재료층을 언더커팅한 기판 베이스 사이에 공간을 형성하기 위해 제1 직경보다 더 큰 제2 직경으로 희생층의 일부를 제거하고 이동 요소의 자유 이동을 허용하기 위해 플렉셔 벤더 아래의 영역을 해제하는 절차를 포함한다.

DSR 스피커 요소를 형성하는 방법의 특정 실시예에 따르면, 제2 압전 재료층 상에 제3 전극층을 배치하는 절차는 제1 압전 재료층 및 제2 압전 재료층을 통해 갭들을 형성하는 절차 이후에 행하여 진다.

DSR 스피커 요소를 형성하는 방법의 특정 실시예에 따르면, 기판 베이스는 다음 재료들: 유리 및 실리콘 중 하나로 제조된다.

DSR 스피커 요소를 형성하는 방법의 특정 실시예에 따르면, 희생층은 다음 재료들: 이산화규소 및 실리콘 중 하나로 제조된다.

DSR 스피커 요소를 형성하는 방법의 특정 실시예에 따르면, 압전층은 PZT로 제조된다. DSR 스피커 요소를 형성하는 방법의 다른 실시예들에 따르면, 압전층은 ZnO로제조된다.

DSR 스피커 요소를 형성하는 방법의 특정 실시예에 따르면, 기판 베이스 상에 희생층을 배치하는 절차 이후 및 희생층 상에 제1 전극층을 배치하는 절차 이전에, 희생층 상에서 이후 선택적으로 제거될 수 있는 재료로 제조되는 제거 가능한 핀들을 배치하는 절차가 존재한다. 핀들은 이후에 추가될 압전 재료의 미래의 갭들을 정의한다. 이들 갭들은 층의 나머지로부터 그들을 분리함으로써 플렉셔 벤더들 및 이동 요소를 정의한다.

DSR 스피커 요소를 형성하는 방법의 특정 실시예에 따르면, 압전 재료층을 통해 갭들을 형성하는 절차는 핀들을 제거하는 서브 절차를 더 포함한다.

DSR 스피커 요소를 형성하는 방법의 특정 실시예에 따르면, 방법은 플렉셔 벤더들이 작동되는 경우 이동 요소의 모션을 제한하기 위해 이동 요소의 다른 측면 상에 스토퍼를 배치하는 절차를 포함한다. 작동은 전극층들을 통해 전기 자극을 압전 재료층에 제공함으로써 이루어진다.

DSR 스피커 요소를 형성하는 방법의 특정 실시예에 따르면, 제1 압전 재료층을 배치하는 절차, 및/또는 제2 압전 재료층을 배치하는 절차는: 스퍼터링, 졸-겔 증착, 압전 재료의 미세 파우더의 프레싱, 및 바인더와 혼합되는 압전 재료의 미세 파우더의 프레싱의 항목으로부터 선택되는 서브 절차들 중 하나를 포함한다.

DSR 스피커 요소를 형성하는 방법의 특정 실시예에 따르면, 압전 재료층을 통해 갭들을 형성하는 절차, 및/또는 기판 베이스의 일 부분/섹션을 제거하는 절차, 및/또는 희생층의 일 부분/섹션을 제거하는 절차는: 건식 에칭 공정, 습식 에칭 공정, 화학적 용해, 및 레이저 커팅의 항목으로부터 선택되는 서브 절차들 중 하나를 더 포함한다.

DSR 스피커 요소를 형성하는 방법의 특정 실시예에 따르면, 전극층들은 동일한 전극층 상에서 하나의 전극을 다른 전극에, 하나의 스피커 요소 상의 전극들을 다른 스피커 요소 상의 전극들 또는 전원에 연결하기 위해 전도성 요소들을 포함한다.

DSR 스피커 요소를 형성하는 방법의 특정 실시예에 따르면, 상이한 전극층들 상의 전도성 요소는 그들 사이에 최소 커패시턴스를 갖도록 구성된다.

DSR 스피커 요소를 형성하는 방법의 특정 실시예에 따르면, 방법을 사용하여 형성되는 DSR 스피커 요소들의 어레이가 제공된다.

DSR 스피커 요소를 형성하는 방법의 특정 실시예에 따르면, 방법을 사용하여 형성되는 DSR 스피커 요소들의 어레이들을 사용하여 형성되는 DSR 스피커가 제공된다.

DSR 스피커 요소를 형성하는 방법의 특정 실시예에 따르면, 제1 압전 재료층을 배치하는 절차 다음에 제1 압전 재료층을 소결하는 절차가 이어진다.

DSR 스피커 요소를 형성하는 방법의 특정 실시예에 따르면, 제2 압전 재료층을 배치하는 절차 다음에 제2 압전 재료층을 소결하는 절차가 이어진다.

DSR 스피커 요소를 형성하는 방법의 특정 실시예에 따르면, 이는 핀들을 연마하는 절차를 포함한다.

DSR 스피커 요소를 형성하는 방법의 특정 실시예에 따르면, 플렉셔 벤더들의 두께 대 층의 나머지로부터 이들을 분리하는 갭들의 폭의 비율은 2보다 더 크다.

본 발명의 양태에 따르면, DSR 스피커 요소가 제공된다. DSR 스피커 요소는: 압전 재료로 제조되는 이동 요소, 및 한 쌍의 전극들 및 압전 재료의 일 부분을 포함하는 적어도 하나의 플렉셔 벤더를 포함한다. 플렉셔 벤더는 이동 요소에 연결되고 이동 요소 표면에 수직인 축을 따라 전극들에 대한 전기 자극에 응답하여 이동 요소를 이동시키도록 구성된다. 이동 요소 내의 압전 재료 및 플렉셔 벤더 내의 압전 재료의 일부는 압전 재료층의 공통 증착 및 압전 재료층 내의 갭들의 후속 형성에 의해 주어진 압전 재료로 제조된다. 압전 재료층은 이동 요소 아래에 캐비티를 갖는 기판 상에 지지된다. 기판은 또한 이동 요소의 이동을 제한하는 기계적 스토퍼의 역할을 한다.

특정 실시예들에 따르면, DSR 스피커 요소는 이동 요소의 다른 측면 상에 배치되는 스토퍼를 포함한다. 스토퍼는 이동 요소의 모션을 제한하도록 구성된다.

DSR 스피커 요소의 특정 실시예들에 따르면, 플렉셔 벤더는 한 쌍의 전극들 상에 배치되는 제2 압전 재료층 및 제2 압전 재료층 상에 배치되는 제3 전극을 포함한다.

DSR 스피커 요소의 특정 실시예들에 따르면, 갭들은 희생층 상에서 이후에 선택적으로 제거될 수 있는 재료로 제조되는 제거 가능한 핀들을 배치하는 것을 사용하여 형성된다. 핀들은 이후에 추가될 압전 재료에서 미래의 갭들을 정의한다.

DSR 스피커 요소의 특정 실시예들에 따르면, 압전 재료는 제거 가능한 핀들 위에 또는 이후에 이동 요소의 일 부분을 형성할 압전 재료 이외의 재료 위에 배치되고, 상기 배치된 압전 재료는 연마, 화학 기계적 연마, 또는 기술 분야에 공지된 다른 평탄화 기술들을 사용하여 상기 구조들로부터 제거될 수 있다.

DSR 스피커 요소의 특정 실시예들에 따르면, 전극들 중 하나는 전극들 중 다른 것보다 더 두껍고 측면 수축에 저항한다.

DSR 스피커 요소의 특정 실시예들에 따르면, DSR 스피커 요소들의 어레이가 제공된다.

DSR 스피커 요소의 특정 실시예들에 따르면, 플렉셔 벤더들의 두께 대 갭의 폭의 비율은 2보다 더 크다.

본 발명의 양태에 따르면, 압전 요소를 형성하는 방법이 제공된다. 방법은 기판 베이스를 제공하고 기판 베이스 상에 제1 전극층을 배치하는 절차들을 포함한다. 제1 전극층은 기판 베이스의 표면 영역보다 더 작고 특정 기능 또는 목적을 위해 크기화되고 지정된다. 방법은 또한 제1 전극층 상에 얇은 압전 재료층을 배치하는 절차를 포함한다. 증착된 얇은 압전 재료층은 기판의 지지 없이 스스로 유지하거나 지지할 수 없다. 방법은 또한 압전 재료층 상에 제2 전극층을 배치하는 절차를 포함한다. 제2 전극층은 제1 얇은 압전 재료층의 표면 영역보다 더 작고 제1 전극층보다 더 두껍거나 더 얇다. 방법은 또한 전극층들의 일 부분 및 압전 재료를 포함하는 제1 기능 섹션 및 실질적으로 압전 재료층으로만 구성되는 제2 기능 섹션을 정의하기 위해 압전 재료층을 통해 갭들을 형성하는 절차를 포함한다.

압전 요소를 형성하는 방법의 특정 실시예들에 따르면, 압전 재료층 상에 제2 전극층을 배치하는 절차 이후에, 제2 전극층 상에 제2 얇은 압전 재료층을 배치하는 절차가 존재한다.

압전 요소를 형성하는 방법의 특정 실시예들에 따르면, 제2 전극층 상에 제2 얇은 압전 재료층을 배치하는 절차 이후에, 제2 압전 재료층 상에 제3 전극을 배치하는 절차가 존재한다.

압전 요소를 형성하는 방법의 특정 실시예들에 따르면, 기판 베이스를 제조하는 절차 이후 및 기판 베이스 상에 제1 전극을 배치하는 절차 이전에 기판 베이스 상에 희생층을 배치하는 절차가 존재한다.

본원에 개시되는 발명 대상을 더 잘 이해하고 그것이 실제로 어떻게 실행될 수 있는지 예를 들어 설명하기 위해, 이제 실시예들은 첨부 도면을 참조하여 비 제한적 예로서만 설명될 것이다.
도 1a는 일 실시예에 따른 압전 작동 DSR 스피커 요소의 개략적인 평면 사시도이다.
도 1b는 도 1a의 DSR 스피커 요소의 상단 전극층의 개략적인 평면도이다.
도 1c는 도 1a의 DSR 스피커 요소의 중간 전극층의 개략적인 평면도이다.
도 1d는 도 1a의 DSR 스피커 요소의 하단 전극층의 개략적인 평면도이다.
도 1e는 도 1b 내지 도 1d의 전극층들의 개략적인 평면도이며, 여기서 전극층들의 적어도 일 부분은 서로 정렬되어 있다.
도 1f는 도 1a의 복수의 압전 작동 DSR 스피커 요소들을 포함하는 DSR 스피커 어레이의 일 부분의 개략적인 평면 사시도이다.
도 1g는 도 1f의 복수의 DSR 스피커 어레이들을 포함하는 기판의 개략적인 평면도이다.
도 2는 전기 연결부들을 갖는 압전 플렉셔 벤더의 개략적인 측면 사시도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 핀들을 포함하는 미완성된 DSR 스피커 요소의 개략적인 측, 단면도이다.
도 3a는 일 실시예에 따른 핀들, 및 비 압전 재료로 제조되는 이동 요소를 위한 층을 포함하는 미완성된 DSR 스피커 요소의 개략적인 측, 단면도이다.
도 4는 전극층들 및 압전층들을 포함하는 도 3의 미완성된 DSR 스피커 요소의 개략적인 측, 단면도이다.
도 4a는 전극층들, 압전층들 및 마스크 층을 포함하는 도 3a의 미완성된 DSR 스피커 요소의 개략적인 측, 단면도이다.
도 5는 핀들이 제거되고 상단 전극들이 추가되는 도 4의 미완성된 DSR 스피커 요소의 개략적인 측, 단면도이다.
도 5a는 기판의 대부분의 표면 위에 존재하는 도 5의 실시예의 변형예이다.
도 5b는 일 실시예에 따른 핀들이 제거되고 상단 전극들이 추가되는 도 4a의 미완성된 DSR 스피커 요소의 개략적인 측, 단면도이다.
도 5c는 도 5b와 유사하지만 이러한 경우, 상이한 전극층들이 기판의 대부분의 표면 위에 존재한다.
도 6은 일 실시예에 따른 핀들이 없는 미완성된 DSR 스피커 요소의 개략적인 측, 단면도이다.
도 6a는 다른 실시예에 따른 핀들이 없고 그리고 압전 재료를 포함하지 않고 중앙 이동 요소의 일 부분 일 수 있는 층을 포함하는 미완성된 DSR 스피커 요소의 개략적인 측, 단면도이다.
도 7은 상이한 기능 섹션들을 정의하는 갭들의 형성 이후의 도 6의 DSR 스피커 요소의 개략적인 측, 단면도이다.
도 7a는 상이한 기능 섹션들을 정의하기 위한 갭들의 형성 이후 및 압전 재료로 이루어지지 않은 이동 요소를 갖는 6a의 DSR 스피커 요소의 개략적인 측, 단면도이다.
도 8은 완성된 DSR 스피커 요소의 일 실시예의 측, 단면도이다.
도 8a는 다른 일 실시예에 따른 완성된 DSR 스피커 요소의 개략적인 측, 단면도이며, 여기서 중앙 이동 요소는 압전 재료를 포함하지 않는다.
도 9는 다른 실시예에 따른 2개의 전극층들을 갖는 완성된 DSR 스피커 요소의 개략적인 측, 단면도이다.
도 10은 다른 실시예에 따른 비 기능성 금속 부분을 포함하는 전극층의 개략적인 평면도이다.
도 11은 도 10의 전극층을 사용하여 이루어진 미완성된 DSR 스피커 요소의 개략적인 측, 단면도이다.
도 11a 및 도 11b는 DSR 스피커용 DSR 스피커 요소를 형성하고 생성하는 방법의 일 실시예의 흐름도들이다.
도 12는 DSR 스피커 요소를 제조하는 방법의 다른 실시예의 대안적인 흐름도를 설명한다.
도 13은 DSR 스피커 요소의 전극층의 개략적인 평면도이고, 전극들은 서브 전극들로 분할되고, 전기 공급 지점으로부터 멀리 있는 서브 전극들은 얇은 금속 트레이스를 사용하여 공급된다.
도 13a는 도 13의 전극들을 포함하는 플렉셔 벤더의 개략적인 단면도이다.
도 14는 DSR 스피커 요소의 전극층의 개략적인 평면도이고, 전극들은 서브 전극들로 분할되고, 전기 공급 지점으로부터 멀리 있는 서브 번극은 적어도 하나의 추가적인 전도층을 사용하여 공급된다.
도 14a는 도 14의 전극들을 포함하는 플렉셔 벤더의 개략적인 단면도이다.

특정 실시예들은 압전 구조들을 포함하는 DSR 스피커 요소(또한 음압 생성 요소 또는 압전 DSR 스피커 요소로 지정될 수 있음), 및 그 형성 방법에 관한 것이다.

도 1a는 DSR 스피커 요소(1)의 일 실시예의 개략적인 평면 사시도이다. DSR 스피커는 전형적으로 복수의 이들 DSR 스피커 요소들(1)을 포함할 수 있다.

도 1a에 도시된 바와 같이, DSR 스피커 요소(1)는 중앙 이동 요소(10)를 포함한다. 이러한 중앙 이동 요소(10)는 압전 작동에 의해 이동될 수 있다.

이러한 실시예에서, DSR 스피커 요소(1)는 중앙 이동 요소(10)를 포함하는 제1 기능 섹션 또는 부분, 및 복수의 주변 플렉셔 벤더들(12)을 포함하는 제2 별개 기능 섹션 또는 부분을 포함한다. 3개의 주변 플렉셔 벤더들이 도 1a에 도시되지만, 3개보다 더 많은 주변 플렉셔 벤더들이 사용될 수 있다.

도시된 바와 같이, DSR 스피커 요소(1)는 또한 주위 영역(11)을 포함할 수 있다.

일부 실시예들에 따르면, 이동 요소(10)의 크기(예를 들어 직경)는 이동 요소(10)의 이동에 의해 생성되는 음압 펄스의 최단 파장보다 더 작다.

일부 실시예들에 따르면, 이동 요소(10)는 실질적으로 가능한 작게 이루어질 수 있다. 실제로, 이동 요소(10)가 더 작을수록, 더 많은 이동 요소들(10)이 동일한 표면 영역에 포함되어 더 양호한 분해능을 갖는 거의 동일한 음압 레벨(sound pressure level(SPL))을 생성할 수 있다.

특정 실시예들에서, DSR 스피커는 크기가 50 ㎛ 내지 1000 ㎛(그러나, 이들 값들은 제한적이지 않음)의 범위인 이동 요소들(10)을 포함할 수 있으며, 이는 생성되는 음압 펄스에 포함되는 최단 파장보다 훨씬 더 작다.

일부 실시예들에 따르면, 플렉셔 벤더들(12)은 제1 단부에서 이동 요소(10)에 연결되고 제2 단부에서 이동 요소(10) 및 플렉셔 벤더들(12)을 둘러싸는 영역(11)에 연결된다. 플렉셔 벤더들(12)은 플렉셔 벤더들(12)를 작동시키는 것이 이동 요소(10)가 표면(11)에 (실질적으로) 수직인(그리고 또한 이동 요소 표면에 실질적으로 수직인) 축을 따라 이동하게 하도록 구성된다.

일부 실시예들에 따르면, 이동 요소(10), 플렉셔 벤더들(12), 및 영역(11)은 적어도 하나의 공통 압전 재료층에서 비롯되는 압전 재료를 포함한다.

본 명세서에서, 표현 "압전 재료층"은 적어도 압전 재료, 또는 압전 재료만을 포함하는 층을 지칭한다.

적절한 압전 재료의 하나의 비 제한적인 예는 지르콘 티탄산 납(Lead Zirconate Titanate(PZT))이다. 특정 실시예들에서, 전체 압전 재료층의 두께는 2㎛ 내지 100㎛의 범위일 수 있다.

플렉셔 벤더들의 각각의 측면 상의 압전 재료층 내의 갭들(14)은 별개 기능 섹션들(10, 11 및 12)을 정의한다. 상이한 플렉셔 벤더들(12) 사이의 갭들(16)은 각각의 플렉셔 벤더의 주변 영역을 정의한다.

언급된 바와 같이, 플렉셔 벤더들(12)은 적어도 압전 재료층을 포함한다(예를 들어 도 2의 참조 번호들(21 또는 22)을 참조).

일부 실시예들에 따르면, 플렉셔 벤더들(12)은 상기 압전 재료층 아래에 배치되는 제1 전극층(19) 및 상기 압전 재료층 위에 배치되는 제2 전극층(17)을 더 포함한다.

일부 실시예들에 따르면(예를 들어, 도 8 및 도 9 참조), 플렉셔 벤더들(12)은 제1 압전 재료층(21) 아래에 배치되는 제1 전극층(19), 제1 압전 재료층(21) 위에 배치되는 제2 (중간) 전극층(17), 제2 전극층(17) 위에 배치되는 제2 압전 재료층(22), 및 제2 압전 재료층(22) 위에 배치되는 제3 전극층(15)을 포함한다. 일부 실시예들에 따르면, 전극층들(19, 17, 15)은 금속을 포함할 수 있다.

압전 재료층들(21, 22) 각각은 예를 들어 1 ㎛ 내지 25 ㎛ 또는 1.5 ㎛ 내지 15 ㎛ 범위의 상대적으로 얇은 층일 수 있다. 그러나 이들 값들은 비 제한적이다.

2개의 압전층들을 갖는 플렉셔 벤더(12)는 단일 압전층을 갖는 플렉셔 벤더에 인가되는 동일한 양의 전압에 대해 더 큰 진폭을 갖는 굽힘을 가질 수 있다는 점이 주목되어야 한다. 이것은 플렉셔 벤더(12)가 상대적으로 낮은 전압들에도 동작하는 것을 허용한다.

이제, 도 1b 내지 도 1d를 주목한다. 이들 도면들은 3개의 전극층들 및 2개의 압전 재료층들이 사용되는 구성을 나타내지만, 각각의 플렉셔 벤더는 또한 단지 2개의 전극층들 및 그들 사이의 단일 압전 재료층, 또는 2개의 전극층들 사이의 제1 압전 재료층을 갖는 2개의 전극층 및 상단 전극층 상의 제2 압전 재료층을 포함할 수 있다는 점이 주목되어야 한다.

다른 실시예들에 따르면, N 전극층들(N>3을 가짐) 및 N-l(또는 N) 압전 재료층들이 사용될 수 있다. 이러한 구성에서, 대안적으로 전극층 및 압전 재료층이 존재할 수 있다.

도 1b 내지 도 1d에 도시된 바와 같이, 전극층들(15, 17 및 19) 각각은 플렉셔 벤더 형상 전극들(15F, 17F 및 19F)(이러한 실시예에서, 곡선 형상을 갖는 3개의 전극들이 각각의 전극층에 대해 도시됨) 및 상기 전극들에 전위들을 공급하기 위해 사용되는 전도성 요소들 또는 라인들(13)을 포함한다.

명세서에서 이후에 설명되는 바와 같이(예를 들어 도 13 및 도 14 참조), 전극들의 표현은 개략적이고 일부 실시예들에 따르면, 전극들의 적어도 일부는 적어도 2개의 별개 서브 전극들로 분할될 수 있다.

도 1b는 상단 전극층(15)의 개략적인 평면도이다. 상단 전극층(15)은 플렉셔 벤더 형상 전극들(15F)(이러한 경우 3개의 주변 전극들) 및 제1 패턴 또는 레이아웃의 전도성 라인들(13A)을 포함한다. 각각의 전극(15F)의 적어도 하나의 단부는 전도성 라인들(13A)에 연결된다.

전극들(15F)은 도 1과 관련하여 이미 언급된 바와 같이, 갭들(16)에 의해 양자들이 분리되어 있다.

도 1c는 중간 전극층(17)의 개략적인 평면도이다. 중간 전극층(17)은 플렉셔 벤더 형상 전극들(17F)(이러한 경우 3개의 주변 전극들) 및 전도성 라인들(13A)의 패턴과 상이한 제2 패턴 또는 레이아웃의 전도성 라인들(13B)을 포함한다.

각각의 전극(17F)의 적어도 하나의 단부는 전도성 라인들(13B)에 연결된다.

전극들(17F)은 도 1과 관련하여 이미 언급된 바와 같이, 갭들(16)에 의해 양자들이 분리되어 있다.

도 1d는 하단 전극층(19)의 개략적인 평면도이다. 하단 전극층(19)은 기능 전극들(19F)(이러한 경우, 3개의 주변 전극들) 및 전도성 라인들(13A 또는 13B)의 패턴과 상이한 제3 패턴 또는 레이아웃의 전도성 라인들(13C)을 포함한다. 전극들(19F)은 플렉셔 벤더 형상으로 예시되지만, 다른 형상들 및 구성들이 가능하다. 이것은 또한 전극층들(15 및 17)의 전극들에 적용할 수 있다는 점이 주목되어야 한다.

상이한 전극층들(15, 17 및 19)의 전도성 요소 라인들(13A, 13B 및 13C)은 전극층들(15, 17 및 19) 중 적어도 일부가 DSR 스피커 요소(1)에서 정렬되어 있는 경우(이러한 경우, 각각의 전극층의 각각의 전극은 도 1e에 도시된 바와 같이, 2개의 다른 전극층들의 대응하는 전극들과 정렬되어 있음), 전도성 요소 라인들(13A, 13B 및 13C)이 정렬되어 있지 않도록 상이한 패턴들을 갖는다. 특히, 일부 실시예들에 따르면, 전도성 요소 라인들(13A, 13B 및 13C)의 중첩은 기생 커패시턴스를 최소화하기 위해 감소되거나 최소화된다.

도 1e는 도 1b 내지 도 1d의 전극층들의 개략적인 평면도이며, 여기서 전극층들의 적어도 일부가 서로 정렬되어 있다. 도 1a의 압전 재료층들은 도시되지 않는다. 전극층들(15, 17 및 19)의 전극들(15F, 17F 및 19F)은 플렉셔 벤더들(12)을 위해 지정되는 플렉셔 영역에서 정렬되어 있는 반면에, 전도성 요소 라인들(13A, 13B 및 13C)은 최소 중첩을 가짐으로써 기생 커패시턴스를 최소화하도록 구성된다.

도 1a를 다시 참조하면, 플렉셔 벤더들(12)은 전계가 전극층들(15, 17 및 19)에 인가되는 경우, 플렉셔 벤더들(12)이 구부러지고 이동 요소(10)를 표면(11)에 수직인 축을 따라 상향 또는 하향으로 이동시키도록 구성될 수 있다. 플렉셔 벤더들(12)이 이동 요소(10)를 이동시키는 방향은 인가되는 전계의 방향에 의존한다. 플렉셔 벤더들(12)이 이동 요소(10)를 이동시키는 진폭은 복수의 인자들에 의존하며, 예를 들어 이러한 인자들 중 하나는 인가된 전계의 진폭이다.

일부 실시예들에 따르면, 요소의 플렉셔 영역의 전극층들(15, 17 및 19)은 플렉셔 벤더들(12)이 동시에 모두 작동하도록 병렬로 연결된다.

DSR 스피커 요소(1)가 DSR 스피커를 형성하는 요소 어레이의 일부인 경우, 동일한 행 또는 열 상의 DSR 스피커 요소들(1)의 전극층들(15, 17 및 19)은 수동 매트릭스 어드레싱(passive matrix addressing)이 사용되는 경우 전도성 요소 라인들(13)을 통해 직렬로 연결될 수 있다. 수동 매트릭스 어드레싱은 본원에 참조로 완전히 통합되는 미국 특허 공개 번호 제2015/0071467호에 상세히 논의된다(예를 들어 단락들 [0081] 및 [0098] 참조). DSR 스피커 요소(1)는 또한 아래에 상세히 설명되는 캐비티 및 하나 이상의 스토퍼들을 갖는 지판 베이스를 포함할 수 있다. 또한, 각각의 요소의 하나 이상의 층들의 전도성 요소 라인들(13)을 전압 소스에 직접 연결할 수 있다.

이제, 도 1f 및 1g를 참고하면, DSR 스피커는 어레이들(135)로 배열되는 이동 요소들(10)을 갖는 복수의 DSR 스피커 요소(1)를 포함할 수 있다.

도 1f는 압전 작동 이동 요소(10)를 각각 포함하는 복수의 DSR 스피커 요소들을 포함하는 DSR 스피커 어레이(135)의 일 부분의 평면, 사시도이다.

도 1f에서, 대부분의 압전 작동 이동 요소들(10)은 이동 요소들(10)을 둘러싸는 영역(11)과 실질적으로 동일한 평면 상에 이동 요소들(10)을 갖는, 그들의 정지 위치(100)에 도시된다. 하나의 작동 이동 요소(lOAC)는 작동 이동 요소(lOAC)가 표면 영역(11)으로부터 (상부 방향으로) 멀리 푸시되는 작동 위치(110)에 도시된다. 작동 이동 요소(lOAC)는 이동 요소(lOAC)의 플렉셔 벤더들(12)을 작동시킴으로써 작동 위치(110)로 이동된다. 도 1f에서, 작동 위치(110)는 비 작동 이동 요소(10)와 작동 이동 요소(lOAC) 사이의 차이를 명확하게 도시하고 강조하기 위해 과장된다. 전형적으로, 각각의 방향에서의 작동 이동 요소(lOAC)의 이동은 함께 가산되는 전극층들 및 압전 재료의 두께의 합과 동일 또는 미만이다. 그러나, 이것은 비 제한적이다.

도 1g는 기판(31) 상에 배열되는 복수의 DSR 스피커 어레이들(135)을 포함하는 디바이스의 개략적인 평면도이다. 특정 실시예들에서, 기판(31)은 둥근 실리콘 또는 유리 웨이퍼, 또는 실리콘 또는 유리의 시트처럼 보일 수 있다. 제조 후에, DSR 스피커 어레이들은 분리될 수 있다.

도 2는 플렉셔 벤더(12)의 개략적인 측면 사시도이다. 명확성을 위해, 그것은 직사각형 유닛으로 도시된다. 플렉셔 벤더(12)는 2개의 압전 재료층들(21 및 22) 및 3개의 전극층들(15, 17, 19)의 3개의 전극들을 포함할 수 있다. 이미 언급된 바와 같이, 상이한 개수들의 전극층들 및 압전 재료층들이 사용될 수 있다.

일부 실시예들에 따르면, 플렉셔 벤더(12)는 적어도 하나의 절연층 및 적어도 하나의 추가적인 전도층(예를 들어 전극들이 서브 전극들로 분할되는 경우) 및/또는 추가적인 층들을 포함할 수 있다.

압전층들(21, 22)은 전극층들(15, 17, 19)의 전극들 사이에 개재된다. 전극층(19)에 형성되는 전극은 압전층(21) 아래에 배치되고, 전극층(15)에 형성되는 전극은 압전층(22)의 상단 상에 배치되고, 전극층(17)에 형성되는 전극은 압전층들(21 및 22) 사이에 배치된다.

도 2는 모든 층이 아래에 배치되는 층을 전적으로 커버하는 구성을 도시하지만, 일부 실시예들에 따르면, 층들의 적어도 일부는 아래에 배치되는 층의 일부만을 커버한다.

전위가 전극층들(15, 17 및 19) 상에 인가되는 경우, 하나의 압전층(21)은 수축할 수 있는 반면에 다른 압전층(22)은 팽창할 수 있어서, 플렉셔 벤더(12)의 일 측면이 제1, 정지 위치(23)로부터 제2, 다운 위치(25)를 향하여 하향으로 이동하게 한다. 반대 전위가 인가되는 경우, 하나의 압전층(21)은 팽창할 수 있는 반면에 다른 압전층(22)은 수축할 수 있어서, 플렉셔 벤더(12)의 일 측면이 제1, 정지 위치(23)로부터 제3, 업 위치(24)를 향하여 상향으로 이동하게 한다. 플렉셔 벤더(12)의 측면(23)의 이동의 정도는: 압전층들(21, 22)에 대해 사용되는 압전 재료들, 압전층들(21, 22)의 층 두께, 인가되는 전압, 서브 전극들의 개수, 플렉셔 벤더(12)의 그들의 형상 및 그들의 자극 방식 및 길이와 같은(그러나 이제 제한되지 않음), 복수의 인자들에 의존한다.

플렉셔 벤더(12)로부터 달성되는 변환(translation)은 플렉셔 벤더(12)가 주어진 전계에 대해 더 길어지는 경우 더 커지므로, 이동 요소(10)를 둘러싸는 영역(11)에 이동 요소(10)를 실질적으로 평탄하고 평행하게 유지시키는 동안에 이동 요소(10)를 이동시키기를 원하는 DSR 스피커 응용을 위해, 플렉셔 벤더들(12)은 동작 전압을 감소시키기 위해 가능하면 길게 되도록 일부 실시예에 따라 설계될 수 있다. 그러나, 이것은 제한적이지 않다.

특정 실시예들에서, 상대적으로 긴 플렉셔 벤더들(12)은 이동 요소(10)의 둘레를 따라 배열된다. 기계적 고려사항들로 인해, 일부 실시예들에 따르면, 각각의 플렉셔 벤더(12)는 이동 요소(10)를 위 또는 아래로 푸시하기 보다 플렉셔 벤더들(12)이 중간에서 구부러지는 것을 회피하기 위해, 이동 요소(10) 주위의 3분의 1 둘레보다 훨씬 더 길지 않도록 설계될 수 있다(따라서 3개의 플렉셔 벤더들(12)이 도 1a 및 도 1b에 도시됨. 플렉셔 벤더들(12)이 구부러지고, 이에 의해 이동 요소(10)를 위 또는 아래로 푸시하는 경우, 이동 요소(10)는 실질적으로 구부러지거나 기울어지는 것 없이 하나의 실질적으로 평탄한 표면으로 이동한다(이동 요소(10)는 표면 영역(11)에 실질적으로 평행하게 남아있다).

계속해서 도 2를 참조하면, 전기 연결부들(26, 27 및 28)(1b 내지 도 1d에서 각각의 전극의 각각의 단부로부터 연장되는 전도성 요소 라인들의 일부에 대응함)은 전극층들(15, 17 및 19)의 전극들을 전압 소스(미도시)와 같은 외부 전기 구성요소에 연결할 수 있다. 전기 연결부(28)는 전극층(15)에 연결되고, 전기 연결부(27)는 전극층(17)에 연결되고, 전기 연결부(26)는 전극층(19)에 연결된다.

플렉셔 벤더(12)가 DSR 스피커에서 벤더 액추에이터로 사용되는 경우, 전기 연결부들(26 및 28)은 전극층들(15 및 19)의 전극들을 전압 소스의 단자들 중 하나, 예를 들어 음극 단자에 연결할 수 있다. 전기 연결부(27)는 중간 전극(17)의 전극을 전압 소스의 다른 단자, 예를 들어 양극 단자에 연결할 수 있다. 전압 소스로부터의 전압은 플렉셔 벤더(12)가 구부러지게 할 것이다.

플렉셔 벤더(12)가 마이크로폰 응용에서 벤더 센서로 사용되는 경우, 전기 연결부들(26 및 28)은 전극층들(15 및 19)의 전극들을 증폭기의 하나의 단자에 연결할 수 있고, 전기 연결부(27)는 중간 전극층(17)의 전극을 증폭기의 다른 단자에 연결할 수 있다. 플렉셔 벤더(12)가 예를 들어 음압 웨이브들로부터의 압력에 응답하여 어느 하나의 방향으로 구부러지는 경우, 증폭기에 의해 증폭될 수 있는 작은 전압이 전극층들(15, 17 및 19) 사이에 발생할 것이다.

도 3 내지 도 7은 특정 실시예에 따른, 위에서 상세히 설명된 DSR 스피커 요소(1)와 같은 압전 요소들을 제조하기 위한 공정 동안의 다양한 단계들에서 미완성된 압전 요소(이후, "미완성된 음압 생성 요소" 또는 "미완성된 요소")를 예시한다. 수직 치수들은 도면들의 일부들에서 특정 요소들을 강조하기 위해 과장된다. 특정 실시예들에서, 기판은 제조 및 음향 문제들에 의해 결정되는 바와 같은 약 500 ㎛ 또는 다른 두께를 가질 수 있고 상부 층들은 3.5 ㎛에 더 가까운 전체 두께를 가질 것이다. 그러나, 이들 값들은 비 제한적이다. 용어 "배치된", "증착된", "배치하는" 및 "증착하는"은 임의의 중간 층들이 없는 직접 배치, 또는 중간 층 또는 중간 층들을 포함하는 간접 배치를 지칭할 수 있다.

도 3은 핀들(33)을 포함하는 미완성된 DSR 스피커 요소(34)의 측, 단면도이다. 미완성된 요소(34)는 희생층(32)이 추가되는 기판(31)을 포함한다.

특정 실시예들에서, 기판(31)은 직경이 100 mm에서 450 mm까지 변화할 수 있는 실리콘 또는 유리 웨이퍼들, 또는 측면 상에서 450 mm보다 더 클 수 있는 실리콘 또는 유리 시트들일 수 있다. 그러나, 이들 값들은 제한적이지 않다.

희생층(32)은 이후에 추가될 이동 요소(10)에게 기판(31)에서 멀어지거나 (또는 기판(31)을 향해) 이동하는 자유도를 허용하기 위한 공간을 생성하기 위해 공정의 이후 단계에서 부분적으로 제거될 수 있다. 희생층(32)을 배치하는 공정은 기판 베이스(31)의 어느 하나의 측면 상에 희생 재료의 층을 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 희생층(32)은 기판 베이스(31)에 추가되거나 성장되는 이산화규소 재료와 같은 임의의 적절한 재료로 제조될 수 있다. 다른 재료들이 사용될 수 있다.

미완성된 요소(34)는 또한 희생층(32) 상에, 또는 기판(31) 상에 배치되는 임시 핀들(33)을 포함한다.

핀들(33)은 예를 들어 화학적 용해에 의해 이후에 제거될 수 있는 재료(또는 복수의 재료들)로 제조될 수 있다. 핀들(33)은 다른 층들, 예컨대 압전 재료층들(21, 22), 전극층들(15, 17, 및 19), 또는 희생층(32)을 손상시키는 것 없이 이후에 선택적으로 제거될 수 있는 재료로 제조될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 핀들(33)에 대해 사용되는 재료(들)는 또한 압전 재료를 처리 또는 소결하거나 압전 재료를 결정화하기에 적절한 상대적으로 높은 온도를 견디는 것이 가능할 수 있다. 핀들(33)이 구성되는 재료(들)는 희생층(32)의 재료와 상이할 수 있다. 일 예로서, 핀들(33)은 희생층(32)의 상단에 증착되는 폴리 실리콘의 층으로 구성되고 폴리 실리콘의 층을 원하는 형상의 핀들로 제한하기 위해 리소그래피 공정들에 의해 이후에 정의될 수 있다.

핀들(33)은 핀들(33)이 갭들(14)을 생성하는 공정의 이후 단계에서 제거될 수 있는 방식으로 구성된다. 일부 실시예들에 따르면, 갭들(14)은 압전층들(21, 22)에 생성되고, 플렉셔 벤더들(12)의 기능 섹션을 정의하다. 따라서, 핀들(33)은 예를 들어 도 1에 도시되는 바와 같이 형성될 원하는 갭들(14)과 동일한 형상을 가질 수 있다.

도 3a는 핀들(33) 및 희생층(32)을 포함하는 미완성된 DSR 스피커 요소(36)의 더 다른 실시예를 도시한다.

이러한 실시예에서, 이동 요소 부분을 구성하기 위해 사용되는 층(35)은 압전 재료를 포함하지 않는다. 일부 실시예들에 따르면, 이동 요소(35)를 구성하기 위해 사용되는 층(35)은 핀들(33)과 동일한 재료로 제조된다.

이것은 고밀도이고 고주파수들에서 이동하기에 더 어려울 수 있는 압전 재료로 제조되는 것보다 더 작은 질량을 갖는 이동 요소를 야기할 수 있다.

도 4는 기판(31)의 상단에 증착되는 전극층들(17, 19) 및 압전층들(21, 22)을 포함하는 도 3의 미완성된 요소(34)의 측, 단면도이다.

기판(31) 및 희생층(32)은 얇은 압전 재료층들(21, 22)을 지지하고 유지시킨다. 압전 재료층들(21, 22)은 또한 희생층(32)의 중앙 부분에 존재한다.

기판 베이스(31)의 표면 영역보다 더 작은 제1 전극층(19)은 플렉셔 벤더들(12)를 위해 지정되는 영역인, 플렉셔 영역들(37)에서 희생층(32)의 상단 상에 패터닝된다.

전극층(19)은 또한 플렉셔 벤더들(12)의 동시 동작을 가능하게 하기 위해, 동일한 층의 상이한 전극들(19F)을 서로 및/또는, 이웃하는 요소들 및/또는 전압 공급 지점에 연결하기 위해 전도성 요소 라인들(13C)을 포함할 수 있다.

전극층(19)의 형성은 전극층(19)의 재료(예컨대 금속)를 증착시키고 그 다음 전극층(19)의 원하는 형상(즉, 상이한 전극들, 전도성 요소 라인들 및 전극층의 다른 구조들)을 획득하기 위해 금속 내의 갭들을 에칭하는 단계를 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 전극층(19)은 금속 내의 갭들이 형성될 부분들 상에 포토 레지스트 재료를 증착시키고 그 다음 포토 레지스트 재료를 제거("리프트 오프")함으로써 형성될 수 있다.

제1 압전 재료층(21)은 전극층(19)의 상단 상에 배치될 수 있다. 기판 베이스(31)의 표면 영역보다 더 작은 제2 플렉셔 벤더 형상 전극층(17)은 플렉셔 벤더들(12)을 위해 지정되는 영역인, 플렉셔 영역들(37)에서 제1 압전층(21)의 상단 상에 패터닝될 수 있으며, 제2 전극층(17)의 적어도 일 부분은 제1 전극층(19)과 정렬되어 있다.

전극층(17)은 또한 동일한 층의 상이한 전극들(17F)을 서로 및 이웃하는 요소들 및/또는 동일 요소 상의 전압 공급 지점에 연결하기 위해 전도성 라인들(13B)을 포함할 수 있다.

전극층(17)은 전극층(19)에 대해 설명된 기술들과 유사한 기술들을 사용하여 형성될 수 있다.

전도성 라인들(13B 및 13C)은 도 1e를 참조하여 이미 설명된 바와 같이, 최소 중첩을 가짐으로써 기생 커패시턴스를 최소화하도록 구성될 수 있다.

제2 압전 재료층(22)은 제2 전극층(17)의 상단에 배치될 수 있다. 제2 압전 재료층(22)은 얇은 층일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제2 압전 재료층(22)은 증착되지 않고 제1 전극층(19)과 제2 전극층(17) 사이에 단일 압전 재료층만 존재한다.

실질적인 DSR 스피커 어레이들(135)의 구성은 1 ㎛ 내지 25 ㎛ 또는 1.5㎛ 내지 15 ㎛의 두께 범위에서 압전층들의 스택들을 사용하는 것을 요구할 수 있다.

이와 같은 두께 범위에서 압전 재료의 얇은 필름들의 취급 및 운반은 그러한 얇은 압전층들이 매우 깨지기 쉽기 때문에 어려울 수 있고, 종종 그들의 높이 및 길이의 크기에 따라, 그들 자신의 무게를 유지하거나 지지할 수 없다.

먼저, 이와 같은 두께 범위의 얇은 압전 시트를 기판(31)과 분리하여 제조하고 그 다음 이와 같은 압전 시트들을 기판(31)으로 이송 및 접합시키는 것은 매우 어려울 것이다. 따라서, 압전 재료는 기판(31) 및 희생층(32)에 의해 지지되는 얇은 압전층들을 형성하기 위해 기판(31) 상에 먼저 배치될 수 있고, 그 다음 플렉셔 벤더들(12)이 정의될 수 있다.

기판(31)은 상대적으로 안정된 재료로 제조될 수 있고, 예를 들어, 플렉셔 벤더들 및 이동 요소를 정의하는 갭들(14)이 형성될 때까지 압전 재료층들을 지지하기 위해 캐리어 재료로서 사용되는 실리콘, 유리 또는 임의의 다른 적절한 재료를 포함할 수 있다.

갭들(14)이 형성된 후에, 기판(31)의 일 부분은 희생층(32)의 에칭 및/또는 DSR 스피커의 음향 성능을 위해 요구될 수 있는 캐비티(800)(예를 들어, 도 8 참조)를 생성하기 위해 제거될 수 있다.

기판(31)의 상단 상에 핀들(33)을 사용하는 경우, 그리고 압전층들이 프레싱 기술을 사용하여 구성되면, 프레싱 동작 동안에 핀들(33)에 손상을 주는 것을 회피하기 위해 하단 압전층(21)을 프레싱하는 경우 버퍼 재료를 사용할 수 있다. 이러한 버퍼 재료는 액체 형태일 수 있다.

압전 재료층들(21, 22)의 증착 및 형성은 스퍼터링, 졸-겔 증착 및 있는 그대로, 또는 바인더와 혼합된 비 소결된 압전 재료의 미세 파우더(2 ㎛ 미만의 입자 크기)를 프레싱하는 것과 같은 기술 분야에 공지된 상이한 방법들을 사용하여 수행될 수 있으며, 일부 경우들에서, 이들 단계들 다음에 압전 재료의 소결 또는 재결정을 위한 열처리가 이어진다. 압전 재료층들(21, 22)은 디바이스 제조가 완료된 이후 전극들(15, 17, 19) 사이에 전위를 인가함으로써 접촉 전극들(15, 17, 19) 사이에서 분극화될 수 있다.

하단 압전층(21)은 얇은 전도성 전극층(19)의 추가 이전에 열처리 될 수 있다. 대안적으로, 하단 압전 재료층(21)은 전극층(19)이 추가된 이후 얇은 전도성 전극층(19)과 함께 열처리 될 수 있다. 더 대안적으로, 하단 압전 재료층(21)은 얇은 전도성 전극층(19) 및 상단 압전 재료층(22)과 함께 열처리 될 수 있다. 전도성 요소 전극층들(17, 19) 및 압전 재료층들(21, 22)을 증착시킨 이후에, 열처리 이전 또는 이후에, 핀들(33)의 상단 표면은 연마될 수 있다. 연마는 다른 재료가 핀들(33)의 상단 상에 증착된 이후에 핀들(33) 재료에 접근하기 위해 행하여질 수 있다. 연마 다음에 플렉셔 벤더들(12)을 정의하는 갭들(14)을 갖는 압전 재료 표면을 남기는 (예를 들어, 핀들(33)의 재료의 용해에 의해) 핀들(33)의 제거가 이어질 수 있다. 핀들(33)은 건식 에칭, 습식 에칭, 화학 용해, 또는 임의의 다른 적절한 공정과 같은 제거 공정들을 사용하여 제거될 수 있다.

도 4a는 도 4와 유사하지만, 도 3a의 미완성된 요소(36)를 도시한다. 도 4에 대해 설명된 것과 유사하게, 제1 전극층(41)(전극층(19)과 유사함)이 증착될 수 있다. 이러한 경우, 제1 전극층(41)은 위에 설명된 바와 같이 증착되고 패터닝된다. 제1 압전 재료층(43)은 제1 전극층(41) 상에 증착될 수 있고, 제2 전극층(42)은 제1 압전 재료층(43) 상에 증착 및 패터닝될 수 있고, 제2 압전 재료층(44)는 제2 전극층(42) 상에 증착될 수 있다.

도 4a에 대해 이미 언급된 바와 같이, 이동 요소를 정의하는 층(35)은 압전 재료를 포함하지 않고 핀들(33)과 동일한 재료로 제조될 수 있다.

도 4a의 실시예에서, 추가적인 마스크(47)는 핀들(33)이 갭들(14)을 생성하기 위해 에칭될 경우 이러한 층(35)을 보호하기 위해 층(35) 상에 배치된다. 상기 마스크(47)는 포토 리소그래피에 사용되는 임의의 적절한 재료로 제조될 수 있고/있거나, 또한 핀들(33)의 에칭 공정에 저항할 수 있는 금속, 이산화규소, 산화알루미늄 또는 임의의 다른 재료로 제조되는 하드 마스크일 수 있다.

도 5는 핀들(33)이 제거된 도 4의 미완성된 요소(34)의 측, 단면도이다.

핀들(33)을 제거하는 것은 플렉셔 벤더들(12), 이동 요소(10), 및 주위 압전 재료(11) 사이에 갭들(14)을 형성함으로써 플렉셔 벤더들(12) 및 이동 요소(10)를 정의하기 위해 행하여진다. 도 5의 미완성된 요소(34)는 플렉셔 벤더 영역들(37)에서 압전층(22) 상에 배치되는, 기판 베이스(31)의 영역보다 더 작은, 제3 플렉셔 벤더 형상 전극층(15)을 포함하며, 여기서 제3 전극층(15)의 적어도 일부는 제1 전극층(19) 및 제2 전극층(17)의 적어도 일부와 정렬되어 있다. 전극층(15)은 동일 층의 상이한 전극들(15F)을 서로 및 이웃하는 요소들 및/또는 동일 요소 상의 전압 공급 지점에 연결하기 위해 전도성 라인들(13A)을 포함한다. 전극층(15)은 갭들(14)(갭들(14)은 예를 들어 갭들(14)의 네거티브 형상들인 핀들(33)의 제거에 의해 형성됨)의 형성 이전 또는 이후에 압전층(22) 상에 배치될 수 있다. 전극층(15)의 패터닝은 전극층들(17 및 19)을 형상화하기 위해 사용되는 것들과 유사한 방법들에 의해 행하여질 수 있다.

도 5a는 도 5와 유사하지만 이러한 경우, 상이한 전극층들이 대부분의 표면 상에 존재한다.

제1, 제2 및 제3 전극층들의 부분들(41, 42, 및 46)은 플렉셔 벤더들에 존재한다.

제1, 제2 및 제3 전극층들의 부분들(411, 412 및 521)은 주위 영역(11)에 존재하고, 제1, 제2 및 제3 전극층들의 부분들(500, 501 및 502)은 중앙 이동 부분(10)의 일부가 될 층에 존재한다.

이미 언급된 바와 같이, 부분들(41, 42 및 46)은 전위에 연결된다. 이러한 실시예에서, 다른 부분들(411, 421, 521 및 500, 501, 502)은 임의의 전위에 연결되지 않는다. 이들 다른 부분들은 일부 공정들이 더 쉽게 수행되도록 할 수 있다.

도 5b는 도 5와 유사하지만 이러한 실시예에서, 이동 요소는 압전 재료로 제조되지 않는다.

도 5c는 도 5b와 유사하지만 이러한 경우, 상이한 전극층 부분들은 요소의 대부분의 표면 위에 존재한다.

제1, 제2 및 제3 전극층들의 부분들(411, 412 및 521)은 주위 영역(11)에 존재하고, 제3 전극층의 부분(59)은 중앙 이동 부분(10)의 일부가 될 층(35) 상에 존재한다.

이미 언급된 바와 같이, 부분들(41, 42 및 46)은 전위에 연결된다. 이러한 실시예에서, 다른 부분들(411, 421, 521 및 59)은 임의의 전위에 연결되지 않고 전기적으로 플로팅 상태로 남아있다. 이들 다른 부분들은 도 5c의 미완성된 요소의 일부 처리를 용이하게 하는 데 유용할 수 있다.

도 6은 핀들이 없는 미완성된 요소의 측, 단면도이고, 도 7은 대안적인 실시예에 따른 갭들(14)을 포함하는 도 6의 미완성된 스피커 요소의 측, 단면도이다. 도 6 및 도 7의 실시예에서, 플렉셔 벤더들(12)을 정의하는 갭들(14)은 예를 들어: 레이저 커팅, 리소그래피, 건식 에칭 공정들, 습식 에칭 공정들, 또는 다른 적절한 공정들을 사용하여 재료를 제거하는, 대안적인 제거 기술들을 사용함으로써 핀들 없이 생성된다. 갭들(14)의 형성은 압전 재료를 소결하기 이전 또는 이후에 위에 열거된 기술들에 의해 형성될 수 있다. 갭들(14)은 제1 전극층의 일 부분, 제1 압전 재료층의 일 부분, 제2 전극층의 일 부분 및 제2 압전 재료층의 일 부분(존재한다면, 또한 제3 전극층의 일 부분)을 포함하는 섹션의 각각의 측면 상에서, 압전 재료층(이러한 경우, 층들(21 및 22))의 재료를 제거함으로써 형성될 수 있다.

도 7의 미완성된 요소는 도 5의 미완성된 요소와 실질적으로 동일하다. 갭들(14)의 형성(플렉셔 벤더들(12)을 정의하는 것을 허용함)은 예를 들어 압전 재료의 소결 이전 또는 이후에 위에 열거된 기술들에 의해 수행될 수 있다.

도 6a는 도 6과 유사하지만 이러한 실시예에서, 중앙 이동 요소(10)를 구성할 층(69)은 압전 재료를 포함하지 않는다.

도 7a는 제1 전극층(61), 제1 압전 재료층(63)의 일 부분, 제2 전극층(62), 제2 압전 재료층(64)의 일 부분, 및 제3 전극층(65)을 포함하는 섹션의 각각의 측면 상에서 갭들(70)을 형성한 이후의 도 6a의 미완성된 요소(60)를 나타낸다. 갭들(70)은 도 7에 대해 언급된 기술들 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.

도 8은 DSR 스피커 요소(1)의 일 실시예의 측, 단면도이다.

DSR 스피커 요소(1)는 이동 요소(10), 이동 요소(10)에 연결되는 플렉셔 벤더들(12), 및 주위 압전 재료층(11)을 포함할 수 있다. 갭들(14)은 플렉셔 벤더들(12)와 이동 요소(10) 사이, 및 플렉셔 벤더들(12)과 주위 압전 재료층(11) 사이에 존재한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 캐비티(800)는 DSR 스피커 요소(1)의 음향 성능을 위해 형성될 수 있다.

캐비티(800)는 이동 요소(10) 및 플렉셔 벤더들(12)을 포함하는 부분의 직경보다 더 작은 제1 직경(80)으로, 기판 베이스(31)에 형성될 수 있다. 캐비티(800)는 또한 직경(80)보다 더 큰 제2 직경으로 희생층(32)의 일부를 에칭하기 위한 액세스 개구로서 사용될 수 있다.

에칭 희생층(32)은 이동 요소(10)가 이동할 수 있는, 이동 요소(10)와 기판 베이스(31) 사이에 제1 갭 또는 공간(81)을 생성하는 역할을 한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 희생층(32)이 에칭됨에 따라, 플렉셔 벤더들(12)은 언더컷되어 제1 캐비티(800)의 직경(80)보다 더 큰 직경을 갖는 제1 갭 또는 공간(81)을 기판(31)와 플렉셔 벤더들(12) 사이에서 개방된 채로 남겨둔다. 공간(81)은 이동 요소(10) 및 플렉셔 벤더들(12)의 직경보다 더 큰 직경을 갖는다.

이동 요소(10)와 기판(31) 사이의 이동 요소(10)의 일 측면 상에서, 이동 요소(10)는 이동 요소(10)가 기판 재료(31)의 표면에 도달할 때까지 기판(31)을 향하여 제1 방향으로 플렉셔 벤더들(12)을 구부림으로써 공간(81) 내에서 이동할 수 있다.

이동 요소(10)의 모션의 범위는 표면(811)에 의해 제1 방향으로 제한된다. 표면(811)은 이동 요소(10)의 모션의 제1 스토퍼(811)의 역할을 할 수 있다. 이동 요소(10)의 다른 측면 상에서, 이동 요소(10)는 자유롭게 이동한다. 이동 요소(10) 및 플렉셔 벤더들(12)을 포함하는 부분의 직경보다 더 큰 직경을 갖는 제2 공간(86) 내에서 이동 요소(10)의 이동을 제한하는 제2 스토퍼(82)가 형성될 수 있다.

일부 실시예들에 따르면, 제2 스토퍼(82)는 이동 요소(10)의 모션을 정지시키기 위한 반경 방향 부분(821), 및 제2 스토퍼(82)를 주위 압전 재료층 스택(11)에 고정하기 위한 앵커 부분(822)을 갖는다.

이동 요소(10)는 이동 요소(10)가 제2 스토퍼(82)에 도달할 때까지 기판(31)에서 떨어져 제2 방향으로 플렉셔 벤더들(12)을 구부림으로써 공간(86) 내에서 이동할 수 있다. 따라서, 이동 요소(10)의 모션의 범위는 제2 스토퍼(82)에 의해 제2 방향으로 제한된다.

따라서, 이동 요소(10)의 모션의 범위는 이동 요소(10)의 양측 상의 스토퍼들(82,811)에 이해 제한된다.

일부 실시예들에 따르면, 하단 스토퍼(811) 및/또는 상단 스토퍼(82)는 리지드(rigid)일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 하단 스토퍼(811) 및/또는 상단 스토퍼(82)는 음향 성능을 용이하게 하고, 수동 매트릭스 어드레싱을 가능하게 할 수 있다.

일부 실시예들에 따르면, 상단 스토퍼(82)는 DSR 스피커 요소(1)의 상단 상에서 전기주조 공정을 사용하여 이루어질 수 있다.

일부 실시예들에 따르면, 상단 스토퍼(82)는 앵커 부분들(822)을 갖는 미리 제조된 스토퍼들(82)을 DSR 스피커 요소(1)에 접합시킴으로써 이루어질 수 있다.

DSR 스피커를 만들기 위해 어레이(135)에 대한 이동 요소(10)를 설계하는 경우, 다른 고려사항들이 고려되어야만 한다. 일부 실시예들에 따르면, 이동 요소(10) 및 플렉셔 벤더들(12)의 고유 공진 주파수는 구동 클락에 대응할 수 있다. 게다가, 층 스택 영역(11)의 나머지로부터 압전 플렉셔 벤더들(12)을 정의하는 압전 재료층들의 갭들(14)은 이동 요소(10)의 두 측면들 사이에서 음향 단락을 최소화하도록 충분히 작을 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 이동 요소(10)의 전체 변환(translation)은 플렉셔 벤더들(12)의 일 부분인 층들의 전체 두께보다 더 작거나 이에 동일할 수 있다.

일부 실시예들에 따르면, 플렉셔 벤더들(12)의 두께 대 갭(14)의 폭의 비율은 2보다 더 크다. 그러나, 이러한 값은 제한적이지 않다.

일부 실시예들에 따르면, 하나 이상의 전극층들(15, 17 및 19)의 형상은 작동을 위한 플렉셔 벤더들(12) 및 DSR 스피커를 구성하기 위해 요구되는 스피커 요소 어레이(135)의 일부로서의 스피커 요소(1)를 연결하는 좁은 전도성 요소 라인들(13)을 형성하는 압전층들(21, 22)의 바로 아래 또는 위의 영역들에 제한될 수 있다.

요구되는 형상의 전극들(15F, 17F 및 19F)을 사용하는 것은 이동 요소(10)의 굽힘이 아닌 플렉셔 벤더들(12)만의 굽힘을 보장한다. 전도성 라인들(13A, 13B, 13C)의 중첩은 기생 커패시턴스를 감소시키도록 최소화될 수 있다. 이러한 이유 때문에, 각각의 층(15, 17 및 19)의 전극들(15F, 17F 및 19F)을 연결하는 전도성 요소 라인들(13A, 13B 및 13C)이 최소 중첩을 가지면 더 양호하다. 또한, 이러한 전도성 요소 라인 레이아웃은 압전 재료 분극이 이들 전도성 요소 라인들(13)에 전압을 인가하는 경우 분극 전위가 생성되는 플렉셔 벤더들(12)의 영역에서만 거의 발생할 것이라는 점을 보장한다.

정렬 구조들(미도시)은 다른 층들에 의해 매립되었던 이전에 증착된 요소들로 증착되고 있는 요소의 정렬을 가능하게 하기 위해 사용될 수 있다.

예를 들어, 정렬 구조들은 압전 재료층(21) 아래에 매립된 전극층(19)으로 전극층(17)을 정렬시키기 위해 사용될 수 있다. 정렬 구조들을 노출시키고 정확한 정렬을 가능하게 하기 위해, 윈도우들은 매립된 요소들이 정렬 공정을 위한 정렬 구조들을 노출시키기 위해 위치되는 일반 영역에서 정렬 구조들 위의 층들에서 개방될 수 있다(상부 층들의 일 부분이 제거되는 것을 의미함). 정렬 마크들은 요소 영역 또는 DSR 어레이에 배치될 필요가 없지만 완성된 제품을 단일 DSR 스피커 어레이들로 커팅하기 위해 이후에 사용되는 어레이들 사이의 개방 영역들에 존재할 수 있다.

도 8a는 도 8과 유사하지만 이러한 실시예에서, 이동 요소(10)는 압전 재료를 포함하지 않는다.

도 9는 다른 실시예에 따른 2개의 전극층을 갖는 DSR 스피커 요소(2)의 측, 단면도이다. DSR 스피커 요소(2)는 제1 하단 전극층(91)과 제2 상단 전극층(94) 사이에 개재되는 단일 압전 재료층(92)을 포함하는 플렉셔 벤더들(90)을 포함한다. 특정 실시예들에서, 전극층들(91 또는 94) 중 하나는 다른 전극층보다 더 얇거나 더 두꺼울 수 있고, 측면 수축에 저항할 정도로 충분히 두껍다(즉, 플렉셔 벤더(90)가 구부러지게 할 수 있는 하는 수축 및 팽창에 저항하기에 충분히 두껍다).

특정 실시예들에 따르면, 하나의 압전층이 수축하는 다른 압전층의 상단 상에서 팽창하는, 2개의 압전층들을 포함하는 플렉셔 벤더는 다른 보충 재료의 상단 상의 단일 압전층(92) 또는 단일 압전층(92) 자체만을 포함하는 플렉셔 벤터(90)보다 인가되는 전계 당 더 큰 변환을 가질 것이다.

특정 실시예들에서, 전도성 요소 라인들(13) 또는 플렉셔 벤더 형상 전극들은 연속 전극층에 갭들을 형성함으로써 정의될 수 있다.

도 10은 다른 실시예에 따른 비 기능성 금속 부분들(500)을 포함하는 전극층의 개략적인 평면도이다.

도 10의 전극층은 도 1b 내지 도 1d의 전극층들과 유사하지만, 이러한 실시예에서, 도 11의 전극층은 비 기능성 금속 부분들(500)을 포함한다.

비 기능성 금속 부분들(500)은 전극층을 형성하기 위해 사용되는 제조 공정의 결과일 수 있다. 예를 들어, 금속의 층은 기판 상에 배치될 수 있고 그 다음 전극들 및 전도성 요소 라인들(13)이 금속 시트의 에칭 갭들(41)에 의해 금속 시트로부터 형성되거나 절단될 수 있다. 전극들 및 전도성 요소 라인들의 절단은 이동 요소(10)의 영역 및 플렉셔 벤더들(12)을 둘러싸는 영역(11) 상에 배치되는 비 기능성 금속 부분들(500)을 야기할 것이다.

도 11은 도 10의 전극층을 사용하여 형성되는 미완성된 DSR 스피커 요소의 개략적인 단면도이다. 도 11의 구조는 도 11의 구조가 비 기능성 금속 부분들(500)을 포함하는 것을 제외하고, 도 5 및 도 7의 구조와 실질적으로 동일하다. 비 기능성 금속 부분들(500)은 중앙 이동 요소 및 주위 영역에 존재한다.

비 기능성 금속 부분들(500) 임의의 전위에 연결되지 않고 따라서 압전 재료에서 플로팅 상태일 것이다.

이제, DSR 스피커용 DSR 스피커 요소(1)를 형성하고 생성하는 방법의 실시예의 흐름도를 설명하는 도 11a 및 도 11b를 참조한다. 본 개시된 발명 대상의 실시예들에서, 도 11a 및 도 11b에 도시된 것들보다 더 적고/적어나, 더 많고/많거나 상이한 단계들이 실행될 수 있다.

본 개시된 발명 대상의 실시예들에서, 도 11a 및 도 11b에 도시된 하나 이상의 단계들은 상이한 순서로 실행될 수 있고/있거나 단계들의 하나 이상의 단계들의 그룹들이 동시에 실행될 수 있다. 방법은 일 부분 실시예들에 따라, 압전 재료의 공통 층으로부터 초기에 형성되는 복수의 별개 기능 섹션들 또는 부분들을 갖는 압전 요소를 형성하기에 적절하며, 여기서 기능 섹션들 또는 부분들은 압전 재료의 공통 층에 갭들을 형성함으로써 서로 별개로 형성된다. 그러나, 방법은 위에 설명된 DSR 스피커 요소(1)와 같은 DSR 스피커 요소를 형성하는 맥락에서 논의될 것이다.

게다가, 도 11a의 방법에서, 3개의 전극층들 및 2개의 압전층들이 형성된다. 그러나, 이것은 제한적이지 않고 상이한 수의 전극층들 및 압전층들이 다양한 이전 실시예들에 대해 이미 언급된 바와 같이, 형성될 수 있다.

단계(202)에서, 기판 베이스가 제공될 수 있다. 도 3을 참조하면, 기판 베이스(31)는 실리콘 또는 유리 재료와 같은 적절한 재료로부터 제공된다.

단계(204)에서, 희생층이 기판 베이스 상에 배치될 수 있다. 도 3을 참조하면, 이산화규소 재료와 같은(그러나 이에 제한되지 않는) 적절한 재료로 제조되는 희생층(32)이 기판 베이스(31) 상에 배치될 수 있다.

단계(206)에서, 제거 가능하고 일회용인 핀들이 희생층 상에 배치될 수 있으며, 핀들은 이후에 추가될 압전 재료에 미래의 갭들을 정의한다.

일부 실시예들에 따르면, 핀들은 배치되지 않고 갭들은 제거 기술들을 사용하여 이후에 형성될 수 있다.

도 3을 참조하면, 핀들(33)은 폴리 실리콘 재료와 같은(그러나 이에 제한되지 않는) 적절한 재료를 사용하여 형성될 수 있고, 갭들(14)을 정의할 패턴으로 희생층(32) 상에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 핀들(33)은 적절한 재료의 층을 배치하고 리소그래피 및 에칭 공정들을 사용하여 그러한 층으로부터 핀들(33)을 정의함으로써 생성될 수 있다.

단계(208)에서, 기판 베이스의 표면 영역보다 더 작은 제1 전극층이 희생층 상에 배치된다. 도 4를 참조하면, 전극층(19)은 플렉셔 벤더(12)에 작동하는 지정된 목적으로 형성되고, 희생층(32) 상에 배치된다. 특정 실시예들에서, 전극층(19)은 금속 내의 갭들이 형성될 희생층(32)의 부분들 상에 포토 레지스트 재료를 증착시키고 그 다음 희생층(32)의 상단 상에 금속을 증착시킴으로써 형성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 전극층(19)은 희생층(32) 상에 금속을 증착시키고 그 다음 금속 내의 갭들을 에칭함으로써 형성될 수 있다.

단계(210)에서, 제1 압전 재료층은 제1 전극층의 상단 상에 배치되고 기판 베이스에 의해 지지 및 유지될 수 있다.

도 4를 참조하면, PZT와 같은 적절한 압전 재료를 포함하는 1 ㎛ 내지 25 ㎛ 또는 1.5 ㎛ 내지 15 ㎛ 두께(이들 값들은 제한적이지 않음) 범위의 상대적으로 얇은 압전층(21)이 전극층(19) 상에 배치된다.

단계(212)에서, 제2, 중간 전극층(기판 베이스의 표면 영역보다 더 작음)은 제1 압전 재료층 상에 배치될 수 있다. 도 4를 참조하면, 전극층(17)은 압전 재료층(21) 상에 배치된다.

일부 실시예들에 따르면, 갭들(14 및 16)은 전극들(17F)을 정의하기 위해 형성된다. 적어도 갭들(16)은 "에칭" 또는 "리프트 오프"에 의해 형성될 수 있다.

단계(214)에서, 제2 압전 재료층은 중간 전극층 상에 배치될 수 있다.

일부 실시예들에 따르면, 기판 또는 희생층의 중간 부분에 배치되는 제1 및 제2 압전 재료층의 일 부분은 이동 요소를 구성할 것이다.

일부 실시예들에 따르면, 그리고 도 4에 도시된 바와 같이, 1 ㎛ 내지 25 ㎛ 또는 1.5 ㎛ 내지 15 ㎛ 범위에 있고 PZT와 같은 적절한 압전 재료를 포함하는 상대적으로 얇은 압전층(22)이 전극층(17) 상에 배치될 수 있다.

단계(216)에서, 기판 베이스의 표면 영역보다 더 작은 제3 전극층(19)이 제2 압전 재료층 상에 배치될 수 있다.

도 5(및 도 6)를 참조하면, 플렉셔 벤더 형상 전극을 포함하는 전극층(15)은 그것이 플렉셔 벤더(12)에 작용하는 지정된 목적으로 형성되므로, 압전 재료층(22) 상에 배치된다.

일부 실시예들에 따르면, 갭들(14 및 16)은 전극들(15F)을 정의하기 위해 형성된다. 적어도 갭들(16)은 "에칭" 또는 "리프트 오프"에 의해 형성될 수 있다.

일부 실시예들에 따르면, 제1, 제2 및 제3 전극층들의 적어도 일부는 정렬되어 있도록 형성된다. 특히, 상이한 전극층들의 전극들은 예를 들어 도 1e에 도시된 바와 같이, 정렬되어 있을 수 있다.

단계(218)에서, 갭들은 압전 재료의 층들 또는 공통 층에서 복수의 별개 기능 섹션들 또는 부분들을 정의하기 위해 형성될 수 있다.

도 1a 및 도 5(및 도 7)를 참조하면, 갭들(14)은 플렉셔 벤더들(12)을 정의하기 위해 핀들(33)을 제거하거나 제1, 제2 및 제3 전극층들 및 2개의 압전 재료층들의 일부를 포함하는 섹션의 각각의 측면 상에서 에칭함으로써 형성될 수 있다.

갭(14)은 플렉셔 벤더(12)의 제1 측면과 이동 요소(10)를 형성하는 중앙 층 사이에 형성될 수 있고, 갭(14)은 또한 플렉셔 벤더(12)의 다른 측면과 주위 영역(11) 사이에 형성될 수 있다.

일부 실시예들에 따르면, 형성 갭들(14)은 적어도 2개의 전극층들(15, 19) 사이에 개재되는 적어도 하나의 압전 재료층(21 또는 22)을 갖는 플렉셔 벤더들(12)을 정의하고, 압전층(21 또는 22)의 일 부분을 포함하는 이동 요소(10) 섹션 및 플렉셔 벤더(12) 섹션을 정의한다.

단계(220)에서, 기판 베이스의 일 부분 또는 섹션은 희생층에 접근하기 위해 제거될 수 있으며, 기판 베이스는 먼저 압전층의 일 부분을 이전에 지지한다. 도 8을 참조하면, 기판 베이스(31)의 일 부분 또는 섹션은 희생층(32)에 접근하기 위해, 제1 직경(80)으로 제거되며, 이에 의해 캐비티를 형성한다.

단계(222)에서, 희생층의 일 부분 또는 섹션은 중앙 이동 요소와 기판 베이스 사이에 공간을 형성하기 위해 제거될 수 있다. 도 8을 참조하면, 희생층(32)의 일 부분 또는 섹션은 기판 베이스(31)가 이동 요소(10)의 모션의 범위를 한정하기 위한 제1 스토퍼(811)로서 기능하도록 이동 요소(10)의 제1 측면과 기판 베이스(31) 사이에 공간(81)을 형성하기 위해 캐비티(800)의 제1 직경(80)보다 더 큰 제2 직경으로 제거될 수 있다.

단계(224)(반드시 수행되는 것은 아님)에서, 제2 스토퍼는 중앙 이동 요소의 다른 측면에 인접하여 배치되거나 위치될 수 있다. 도 8을 참조하면, 스토퍼(82)는 이동 요소(10)의 다른 측면에 인접하여 배치되거나 위치될 수 있으며 이에 의해 이동 요소(10)와 스토퍼(82) 사이에 공간(86)을 형성한다. 제2 스토퍼(82)는 앵커(822)를 사용하여 DSR 스피커 요소(1)에 고정될 수 있다. 제2 스토퍼(82)는 플렉셔 벤더들(12)이 작동되는 경우 이동 요소(10)의 모션의 범위를 한정하며, 작동은 전극층들(15, 17, 19)을 통해 전기 자극을 압전층들(21, 22)에 제공함으로써 행하여진다.

도 12는 DSR 스피커 요소(1)를 제조하는 방법의 대안적인 실시예를 설명한다.

방법은 기판 베이스를 제공하는 단계(120), 및 기판 베이스 상에 희생층을 형성하는 단계(121)를 포함한다. 일부 실시예들에 따르면, 희생층은 형성되지 않는다.

방법은 압전 재료층을 포함하지 않는 이동 요소 층을 희생층 또는 기판의 중간 부분에 배치하는 단계(122)를 더 포함한다. 도 3a에서, 이것은 층(35)에 대응할 수 있다.

일부 실시예들에 따르면, 제거 가능한 핀들은 희생층 또는 기판 상에 배치된다(단계(143)).

그 다음, 방법은 전극층들 및 압전 재료층들을 배치하는 단계(124)를 포함할 수 있다. 전극층들 및 압전 재료층들의 수는 응용에 따라 선택될 수 있다.

일부 실시예들에 따르면, 단계(124)는 제1 전극층(예를 들어 도 4a의 전극층(41)을 참조)을 상기 희생층 상에 배치하는 단계, 제1 압전 재료층(예를 들어 도 4b의 제1 압전 재료층(43)을 참조)을 상기 제1 전극층의 적어도 일부 상에 배치하는 단계, 제2 전극층(예를 들어 도 4a의 제2 전극층(42)을 참조)을 상기 제1 압전 재료층 상에 배치하는 단계를 포함하며, 여기서 제1 및 제2 전극층들의 적어도 일 부는 정렬되어 있다. 제1 전극층(제2 전극층 각각)의 증착 이후 또는 그 일부로서, 갭들(예컨대 갭들(16))은 (예컨대 에칭 또는 리프트 오프에 의해) 상이한 주변 전극들을 정의하기 위해 각각의 전극층의 주변을 따라 형성될 수 있다.

그 다음, 방법은 중앙 이동 요소(압전 재료와 상이한 재료를 포함함) 및 플렉셔 벤더들을 정의하기 위해 갭들(예컨대 갭들(14))을 형성하는 단계(125)를 포함할 수 있다.

핀들이 배치되어 있는 경우, 핀들은 제거될 수 있다. 이동 요소 층이 핀들과 동일한 재료를 포함하면, 마스크가 이동 요소 층을 제거하는 것을 회피하기 위해 사용될 수 있다.

핀들이 존재하지 않으면, 갭들은 (레이저 커팅, 리소그래피, 건식 에칭 공정들, 또는 다른 적절한 공정들 사용하여 재료를 제거하는 것과 같지만, 이에 제한되지 않는) 제거 기술들을 사용함으로써 플렉셔 벤더들을 정의하는 섹션의 각각의 측면 상에 형성될 수 있다. 플렉셔 벤더들을 정의하는 섹션은 예를 들어 제1 전극층의 일 부분, 제1 압전 재료층의 일 부분 및 제2 전극층의 일 부분을 포함할 수 있다. 상이한 수의 압전 재료층들 또는 전극층들이 사용되면, 플렉셔 벤더들을 정의하는 섹션은 대응하는 수의 압전 재료층들 및 전극층들을 포함할 것이다.

방법은 DSR 스피커 요소를 제조하기 위해, 도 11에 대해 설명된 바와 같은 단계(220) 내지 단계(224)를 더 포함할 수 있다.

도 13은 DSR 스피커 요소(예컨대 요소(1))의 전극층(130)의 개략적인 평면도이다. 전극층(130)은 예를 들어 하단 전극층 및/또는 상단 전극층일 수 있다.

이러한 실시예에서, 상기 전극층의 각각의 전극은 2개의 서브 전극들로 분할된다(일부 실시예들에 따르면, 각각의 전극은 N 서브 전극들로 분할되며, N>2이다). 게다가, 각각의 서브 전극은 상이한 전위로 어드레스 될 수 있다.

도 13에 도시된 바와 같이, 서브 전극들(133) 중 하나는 다른 서브 전극(131)보다 전기 공급에 더 인접하여 있다. 더 인접한 전극 옆에 배치되는 얇은 금속 트레이스는 전기 공급을 다른 서브 전극에 제공하기 위해 사용될 수 있다.

전극들 각각이 적어도 2개의 서브 전극들로 분할되는 방식을 사용하는 경우, 일부 기하학적 구조들에서, 상이한 전위들이 서브 전극들 각각에 인가되면, 이동 요소(10)의 이동들은 단일 전극 레이아웃 및 동일한 전위들을 사용하는 경우보다 이동 요소의 표면에 수직인 방향으로 더 많은 변환을 가질 수 있다.

더 인접한 서브 전극(131)에 대한 전기 공급은 연결부(132)를 직접 사용하여 용이하게 될 수 있다.

일부 실시예들에 따르면, 복수의 서브 전극들로의 분할은 상단 전극층 및 하단 전극층에 대해 사용된다. 동작에서, 하단 전극의 서브 전극(131)은 대응하는 상단 전극의 그것과 반대 전위에 연결될 수 있고 하단 전극의 서브 전극(133)은 대응하는 상단 전극의 그것과 반대 전위에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 2개의 압전층들 및 3개의 전극층들 방식이 사용되면, 중간 전극은 그라운드 전위에 연결될 수 있다.

도 13a는 도 13에서 설명되는 전극들을 갖는 플렉셔 벤더의 개략적인 단면도이다.

상단 원 서브 전극(1330), 또는 도 13의 평면도의 (131)은 좁은 트레이스(134)(이 단면에서 보이지 않음)에 연결되는 컨덕터(1350)을 통해 전기 공급에 연결된다.

더 인접한 서브 전극(1310)은 연결 섹션(132)(이 단면에서 보이지 않음)을 통해 컨덕터(1350)에 직접 연결된다.

도 13a에 도시되는 실시예에서, 2개의 압전 재료층들(1370 및 1380) 및 3개의 전극층들(1325, 1326 및 1327)이 존재한다. 상단 전극층(1325) 및 하단 전극층(1326)은 분할된 전극들을 포함한다. 중간 전극층(1327)은 그라운드에 연결되고 분할되지 않은 단일 전극을 포함한다.

일부 실시예들에 따르면, 상단 원 서브 전극(1330)은 양 전위에 연결되고, 중간 전극(1360)은 그라운드에 연결되고, 하단 대응 원 서브 전극(1331)은 음 전위에 연결되고, 상단 근 서브 전극(1310)은 음 전위에 연결되고 하단 대응 근 반부 전극(1311)은 양 전위에 연결된다. 상기 전위는 반대 방향으로 플렉셔 벤더를 작동시키기 위해 반전될 수 있다.

도 14는 전극들 각각이 도 13에서와 같이 (적어도) 2개의 서브 전극들로 분할되는 전극층의 개략적인 평면도이지만, 전기 공급에서 멀리 있는 서브 전극(144)에 대한 전기 공급은 적어도 하나의 추가적인 전도층을 사용하여 용이하게 된다.

좁은 트레이스(134)가 그것 아래의 압전 재료층의 굽힘에 여전히 영향을 미칠 수 있으므로, 그것은 상기 전도층들과 전극들 사이에 절연층을 갖는 추가적인 전도층들을 사용함으로써 전기 공급에서 멀리 있는 전극(144)에 전위를 가져오는 것이 유리할 수 있다. 또한, 설명은 도 14a을 참조하여 제공될 것이다.

서브 전극(144)을 그것의 연결 컨덕터(147)에 연결하는 추가적인 전도층 사이의 연결은 절연층들 내의 2개의 비아 홀 개구들(145 및 146)을 통해 이루어진다. 이전과 같이, 연결 컨덕터(142)에 대한 더 인접한 서브 전극(141)의 연결은 직접 행하여질 수 있다.

도 14a는 도 14의 전극 레이아웃에 따른 레이아웃을 포함하는 플렉셔 벤더(1400)의 실시예의 개략적인 단면도이다. 상이한 수의 전극층들 및/또는 압전 재료층들 및/또는 서브 및 상단 전도층들은 설계에 따라, 사용될 수 있다는 점이 주목되어야 한다.

이러한 예에서, 플렉셔 벤더(1400)는 2개의 압전 재료층들(1401 및 1403), 모두 2개의 서브 전극들로 분할되는 상단 전극(1430), 하단 전극(1431) 및 상이한 서브 전극들로 분할되지 않은 중간 전극(1402)을 포함한다.

상단 전극(1430)은 서브 전극(1405)(도 14의 전극(144)과 동일함) 및 서브 전극(1409)(전기 공급에 더 인접하고 도 14의 전극(141)과 동일함)으로 분할된다.

서브 전극(1409)은 컨덕터(도 14의 컨덕터(142)와 동일하지만, 도 14a에 도시되지 않음)에 직접 연결되고, 이러한 컨덕터로부터 외부 컨덕터(1410)에 연결된다.

서브 전극(1405)에 대한 전기 공급은 상단 전도층(1407)을 통해 이루어질 수 있다. 이러한 전도층(1407)은 서브 전극(1409)으로부터 (전도층(1407) 아래에 배치되는) 절연층(1404)에 의해 전기적으로 절연되고 절연층(1404) 내의 비아 홀(1406)을 통해 서브 전극(1405)에만 연결될 수 있다. 전도층(1407)은 컨덕터(147)에 다른 비아 홀(146)을 통해 전기적으로 연결될 수 있으며, 둘 다는 이러한 단면도에 도시되지 않지만 도 14에서 보인다.

도 14에 도시된 바와 같이, 하단 전극 구조는 상단 전극 구조에 대칭이다. 상단 전극(1430)에 대해 이미 언급된 바와 같이, 하단 전극(1431)은 서브 전극(1415) 및 서브 전극(1419)으로 분할된다.

서브 전극(1415)은 비아 홀(1416)을 통해 하단 전도층(1417)에 연결되며, 여기서 비아 홀(1416)은 상단 전극층의 비아 홀(146) 및 컨덕터(147)와 유사하게, 절연층(1414)을 관통하고, 이로부터 다른 비아 홀 및 다른 컨덕터를 통해 외부 컨덕터(1413)로 진행한다.

도 13, 13a, 14 및 14a의 실시예들에서, 단일 압전 재료층이 사용되면, 중간 전극 없이 상단 전극 및 하단 전극만을 사용하는 것이 가능하다. 이러한 경우, 일부 실시예들에 따르면, 반대 극성들이 사용될 수 있다.

비 제한적인 예에서, 중간, 비 분할 전극(1402)은 그라운드 전위에 연결되고, 상단 서브 전극(1405)은 +10V의 전압 값에 연결될 수 있고, 하단 서브 전극(1415)은 -10V의 전압 값에 연결될 수 있고, 상단 서브 전극(1409)(전기 공급에 더 인접함)은 -10V의 전압 값에 연결될 수 있고 하단 서브 전극(1419)(전기 공급에 더 인접함)은 +10V의 전압 값에 연결될 수 있다.

단일 압전층 및 2개의 전극층들이 사용되는 다른 실시예들에 따르면, 하단 및 상단 전극들 둘 다는 적어도 2개의 서브 전극들로 분할될 수 있다.

이러한 경우, 2개의 서브 전극들은 반대 전위들에 연결될 수 있다.

단일 압전층 및 2개의 전극층들이 사용되는 다른 실시예들에 따르면, 전극들 중 하나, 예를 들어, 하단 전극은 2개의 서브 전극들로 분할될 수 있는 반면에 다른 전극은 전체 전극으로 남아있다.

이러한 경우, 2개의 서브 전극들은 반대 전위들에 연결될 수 있는 반면에 전체 전극은 그라운드에 연결될 수 있다.

다른 구성들(서브 전극들의 수, 전극층들 및 압전층들의 수 등)이 사용될 수 있다.

본 발명은 특정 정도의 특이성으로 설명되었지만, 당업자는 다양한 변경들 및 수정들이 수행될 수 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다.

다양한 실시예들에서 설명되는 다양한 특징들이 모든 가능한 기술적 조합들에 따라 조합될 수 있다는 점이 주목되어야 한다.

본 발명은 그것의 응용에서 본원에 포함되는 명세서에 진술되거나 도면들에 예시되는 상세들에 제한되지 않는다는 점이 이해되어야 한다. 본 발명은 다른 실시예들이 가능하고 다양한 방식들로 실시되고 실행되는 것이 가능하다. 따라서, 본원에서 이용되는 어법 및 용어는 설명을 위한 것이고 제한으로 간주되지 않아야 한다는 점이 이해되어야 한다. 따라서, 당업자는 본 개시가 기반으로 하는 개념이 본 개시된 발명 대상의 수개의 목적들을 수행하기 위한 다른 구조들, 방법들, 및 시스템들을 설계하기 위한 기초로서 쉽게 이용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

당업자는 다양한 수정들 및 변경들이 첨부된 청구항들에서 그리고 이에 의해 정의되는 그것의 사상으로부터 벗어나는 것 없이 이전에 설명된 바와 같은 본 발명의 실시예들에 적용될 수 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다.

Claims

DSR 스피커 요소로서,
적어도 중앙 이동 요소;
복수의 주변 플렉셔 벤더들로, 각각의 플렉셔 벤더는 적어도 한 쌍의 전극들 및 적어도 압전 재료층을 포함하며, 상기 플렉셔 벤더들은 상기 이동 요소에 연결되고 사운드를 생성하기 위해, 상기 전극들에 인가되는 전기 자극에 응답하여, 이동 요소 표면에 수직인 축을 따라 상기 이동 요소를 이동시키도록 구성되는, 복수의 주변 플렉셔 벤더들; 및
상기 이동 요소의 모션을 제한하도록 구성되는 적어도 기계적 스토퍼를 포함하는 DSR 스피커 요소.
제1항에 있어서,
캐비티를 포함하는 기판을 포함하며, 상기 기판은 상기 기계적 스토퍼의 역할도 수행하는 DSR 스피커 요소.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 기계적 스토퍼는 상기 이동 요소의 일 측면 상에 위치되며, 상기 DSR 스피커 요소는 상기 이동 요소의 다른 측면 상에 위치되는 추가적인 기계적 스토퍼를 더 포함하는 DSR 스피커 요소.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 플렉셔 벤더는:
제1 전극을 포함하는 제1 전극층,
적어도 상기 제1 전극층 상의 제1 압전 재료층,
상기 제1 압전 재료층 상의 제2 전극층으로, 상기 제2 전극층은 제2 전극을 포함하는, 제2 전극층, 및
적어도 상기 제2 전극층 상의 제2 압전 재료층을 포함하는 DSR 스피커 요소.
제4항에 있어서,
각각의 플렉셔 벤더는 상기 제2 압전 재료층 상의 제3 전극층을 더 포함하며, 상기 제3 전극층은 제3 전극을 포함하는 DSR 스피커 요소.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이동 요소는 압전 재료 및/또는 실리콘 재료를 포함하는 DSR 스피커 요소.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전극들 중 임의의 전극의 적어도 일부는 적어도 2개의 상이한 서브 전극들로 분할되는 DSR 스피커 요소.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 압전 재료층의 적어도 일부는 상기 한 쌍의 전극들 사이에 위치되는 DSR 스피커 요소.
제1항 내지 제5항, 제7항 및 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이동 요소 및 각각의 플렉셔 벤더의 상기 압전 재료층은 공통 압전 재료층을 증착하고 이후에 상기 공통 압전 재료층에 갭을 형성함으로써 이루어지는 DSR 스피커 요소.
제9항에 있어서,
상기 갭은: 선택적으로 제거될 수 있는 재료로 제조된 핀들의 제거, 또는 상기 갭 내의 상기 재료의 에칭에 의해, 이후에 형성되는 DSR 스피커 요소.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 플렉셔 벤더에 대해:
상기 한 쌍의 전극들 중 제1 전극은 제1 전도성 요소에 연결되고, 상기 제1 전극 및 상기 제1 전도성 요소는 제1 전극층에 속하고,
상기 한 쌍의 전극들 중 제2 전극은 제2 전도성 요소에 연결되고, 상기 제2 전극 및 상기 제2 전도성 요소는 제2 전극층에 속하고,
상기 제1 전극층의 상기 제1 전도성 요소는 상기 제2 전극층의 상기 제2 전도성 요소와 정렬되어 있지 않은, DSR 스피커 요소.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 DSR 스피커 요소들의 어레이를 포함하는 DSR 스피커.
DSR 스피커 요소를 형성하는 방법으로,
기판 베이스를 제공하는 단계;
상기 기판 베이스의 적어도 일부 상에 희생층을 배치하는 단계;
상기 희생층의 적어도 일부 상에 제1 전극층을 배치하는 단계;
상기 제1 전극층 및 상기 희생층의 적어도 일부 상에 제1 압전 재료층을 배치하는 단계;
상기 제1 압전 재료층의 적어도 일부 상에 제2 전극층을 배치하는 단계로, 상기 제1 및 제2 전극층들의 적어도 일부는 정렬되어 있는, 단계; 및
상기 제1 압전 재료층에 갭들을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 제1 압전 재료층에 갭들을 형성하는 단계는,
상기 제1 전극층의 일 부분, 상기 제1 압전 재료층의 일 부분 및 상기 제2 전극층의 일 부분을 포함하는 적어도 하나의 주변 플렉셔 벤더, 및
상기 제1 압전 재료층의 다른 부분을 포함하는 중앙 이동 요소를 규정하고,
상기 플렉셔 벤더가 상기 제1 및 제2 전극층들에 인가되는 전기 자극에 응답하여 상기 이동 요소를 이동시키기 위해, 상기 이동 요소에 연결되는 것을 특징으로 하는 방법.
제13항에 있어서,
상기 제1 및 제2 전극층들의 적어도 일부는 곡선 형상을 갖도록 증착되는 방법.
제13항 또는 제14항에 있어서,
상기 제1 및 제2 전극층들은 복수의 별개 전극 부분들을 각각 포함하도록 배치되며, 상기 방법은:
상기 제1 전극층의 전극 부분, 상기 제1 압전 재료층의 일 부분 및 상기 제2 전극층의 전극 부분을 각각 포함하는 복수의 주변 플렉셔 벤더들, 및
상기 제1 압전 재료층의 다른 부분을 포함하는 중앙 이동 요소를 규정하기 위해, 상기 제1 압전 재료층에 상기 갭들을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 전극층의 적어도 일부 및 상기 희생층 상에 위치되는 상기 제1 압전층의 적어도 일부 상에 제2 압전 재료층을 배치하는 단계;
상기 제1 및 제2 압전 재료층들에 갭들을 형성하는 단계; 및
상기 제2 압전 재료층 상에 제3 전극을 배치하는 단계를 더 포함하고,
상기 제1 및 제2 압전 재료층들에 갭들을 형성하는 단계는,
상기 제1 전극층의 일 부분, 상기 제1 압전 재료층의 일 부분, 상기 제2 전극층의 일 부분, 및 상기 제2 압전 재료층의 일 부분을 포함하는 적어도 하나의 주변 플렉셔 벤더, 및
상기 제1 압전 재료층의 다른 부분 및 상기 제2 압전 재료층의 다른 부분을 포함하는 이동 요소를 규정하기 위한 것인, 방법.
제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
캐비티를 형성하기 위해, 상기 이동 요소의 직경보다 더 작은 직경으로 상기 기판 베이스의 일 부분을 제거하는 단계; 및
상기 이동 요소의 이동을 제한하는 기계적 스토퍼를 형성하기 위해 상기 희생층의 일부를 제거하는 단계를 더 포함하는 방법.
제13항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이동 요소의 상기 모션을 제한하기 위해, 상기 기판 베이스에 대향하는 상기 이동 요소의 측면 상에 기계적 스토퍼를 배치하는 단계를 더 포함하는 방법.
제13항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판 베이스 상에 희생층을 배치하는 단계 이후 및 상기 희생층 상에 제1 전극층을 배치하는 단계 이전에, 상기 희생층 상에 제거 가능한 핀들을 배치하는 단계를 포함하며,
상기 제거 가능한 핀들은 상기 갭들을 형성하기 위해 이후 선택적으로 제거될 수 있는 재료를 포함하는 방법.
제13항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 압전 재료층을 배치하는 상기 단계는:
스퍼터링;
졸-겔 증착;
압전 재료의 미세 파우더의 프레싱; 및
바인더와 혼합된 압전 재료의 파우더의 프레싱을 포함하는 방법들 중 어느 하나를 포함하는 방법.
제13항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 압전 재료층을 통해 갭들을 형성하는 상기 단계는: 건식 에칭 공정, 습식 에칭 공정, 화학적 용해, 및 레이저 커팅 중 선택된 어느 하나의 방법을 포함하는, 방법.
제13항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 전극층들은 각각의 전극층의 상이한 전극들 사이의 연결 및 다른 DSR 스피커 요소 및/또는 외부 전원과의 연결을 위한 전도성 요소들을 포함하는 방법.
제13항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 전극층들은 정렬되어 있지 않은 전도성 요소들을 포함하는 방법.
제13항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서
상기 플렉셔 벤더의 두께 대 상기 갭들 중 적어도 하나의 갭의 폭의 비율은 2보다 큰, 방법.
제13항 내지 제24항 중 어느 한 항에 따른 방법을 사용하여 형성되는 DSR 스피커 요소들의 어레이.
DSR 스피커 요소를 형성하는 방법으로,
기판 베이스를 제공하는 단계;
상기 기판 베이스 상에 희생층을 배치하는 단계;
상기 희생층 상에 제1 전극층을 배치하는 단계;
상기 제1 전극층의 적어도 일부 상에 제1 압전 재료층을 배치하는 단계;
상기 제1 압전 재료층 상에 제2 전극층을 배치하는 단계로, 상기 제1 및 제2 전극층들의 적어도 일부는 정렬되어 있는, 단계;
압전 재료와 상이한 재료를 포함하는 이동 요소 층을 배치하는 단계; 및
상기 제1 전극층의 일 부분, 상기 제1 압전 재료층의 일 부분 및 상기 제2 전극층의 일 부분을 포함하는 섹션의 각각의 측면 상에 갭들을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 갭들을 형성하는 단계는,
상기 제1 전극층의 상기 부분, 상기 제1 압전 재료층의 상기 부분 및 상기 제2 전극층의 상기 부분을 포함하는 적어도 하나의 주변 플렉셔 벤더, 및
압전 재료와 상이한 재료를 포함하는 중앙 이동 요소를 규정하고,
상기 플렉셔 벤더는 상기 제1 및 제2 전극층들에 인가되는 전기 자극에 응답하여 상기 이동 요소를 이동시키기 위해, 상기 이동 요소에 연결되는, 방법.
제26항에 있어서,
상기 제1 및 제2 전극층들은 복수의 별개 전극 부분들을 각각 포함하도록 배치되며,
상기 방법은:
상기 제1 전극층의 전극 부분, 상기 제1 압전 재료층의 일 부분 및 상기 제2 전극층의 전극 부분을 각각 포함하는 복수의 주변 플렉셔 벤더들, 및
압전 재료와 상이한 재료를 포함하는 중앙 이동 요소를 규정하는, 상기 갭들을 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법
제26항 또는 제27항에 있어서,
상기 제2 전극층의 적어도 일부 및 상기 희생층 상에 위치되는 상기 제1 압전층의 적어도 일부 상에 제2 압전 재료층을 배치하는 단계;
상기 제1 전극층의 일 부분, 상기 제1 압전 재료층의 일 부분, 상기 제2 전극층의 일 부분, 및 상기 제2 압전 재료층의 일 부분을 포함하는 섹션의 각각의 측면 상에 갭들을 형성하는 단계로서,
상기 제1 전극층의 상기 부분, 상기 제1 압전 재료층의 상기 부분, 상기 제2 전극층의 상기 부분, 및 상기 제2 압전 재료층의 상기 부분을 포함하는 적어도 하나의 주변 플렉셔 벤더, 및
압전 재료와 상이한 재료를 포함하는 중앙 이동 요소를 규정하는 상기 단계; 및
상기 제2 압전 재료층 상에 제3 전극층을 배치하는 단계를 더 포함하는 방법.