TW202203661A - 聲能轉換器、穿戴式聲音裝置以及聲能轉換器的製造方法 - Google Patents

Abstract

一種聲能轉換器，其用以執行聲學轉換。聲能轉換器設置在穿戴式聲音裝置中或將要設置在穿戴式聲音裝置中。聲能轉換器包括至少一錨定結構、膜結構以及致動件。膜結構設置在第一層中，並錨定於設置在第二層中的錨定結構。致動件設置在膜結構上，致動件用以致動膜結構以暫時性地形成通氣口。膜結構將一空間分隔成第一容積與第二容積，第一容積連接穿戴式聲音裝置使用者的耳道，第二容積連接穿戴式聲音裝置外的環境。耳道與環境將透過膜結構被致動時暫時性開啟的通氣口來連接。

Description

聲能轉換器、穿戴式聲音裝置以及聲能轉換器的製造方法

本發明係關於一種聲能轉換器、一種穿戴式聲音裝置以及一種聲能轉換器的製造方法，尤指一種能夠抑制閉鎖效應(occlusion effect)的聲能轉換器、一種具有聲能轉換器的穿戴式聲音裝置、以及一種聲能轉換器的製造方法。

在現今社會中，穿戴式聲音裝置例如入耳式（塞入耳道）耳機、耳掛式耳機或耳罩式耳機等一般用於產生聲音或接收聲音。基於磁體動圈(Magnet and Moving coil, MMC)的微型揚聲器 已開發了數十年並廣泛地應用在許多上述裝置中。近年來，由半導體製程所製的微機電系統(Micro Electro Mechanical System, MEMS)的聲能轉換器可作為穿戴式聲音裝置中的聲音產生/接收元件。

閉鎖效應是由於耳道的密封容積以引起聆聽者的較大可感知聲壓。舉例而言，當聆聽者使用穿戴式聲音裝置（例如，將穿戴式聲音裝置塞入耳道中）做特定運動（例如走路、跑步、說話、咀嚼、觸碰聲能轉換器等）以產生骨頭傳導聲音時，會發生閉鎖效應。因為基於加速度的聲壓位準(sound pressure level, SPL)的生成（SPL ∝ a = dD² /dt² ）和基於壓縮的SPL的生成（SPL ∝ D）的差異，閉鎖效應對於低音的特別強。舉例來說，在20Hz時僅1μm（微米）的位移會導致在阻塞的耳道中的SPL = 1μm/25mm atm = 106dB（成年人的耳道的平均長度為25mm（毫米））。因此，若閉鎖效應產生，則聆聽者會聽到閉鎖噪音(occlusion noise)，使得聆聽者的體驗品質會相當差。

在傳統技術中，穿戴式聲音裝置在耳道與裝置外部的環境之間存在氣流通道，使得閉鎖效應產生的壓力可從此氣流通道中釋放出來，以抑制閉鎖效應。然而，由於氣流通道始終存在，因此在頻率響應中，較低頻率（例如低於500Hz）的SPL有顯著下降。舉例而言，若傳統的穿戴式聲音裝置使用典型的115dB揚聲器驅動器，則20Hz時的SPL遠低於110dB。另外，若用以形成氣流通道的固定式通口的尺寸較大，則SPL的下降將會更大，且水與灰塵的防護將會變得困難。

在一些情況下，傳統穿戴式聲音裝置可使用比典型的115dB揚聲器驅動器更強的揚聲器驅動器，以補償較低頻率的SPL因為氣流通道的存在所導致的損失。舉例而言，假設SPL的損失為20dB，如果使用在密封耳道的話，那麼在氣流通道存在的情況下要使SPL保持相同115dB所需的揚聲器驅動器則是135dB揚聲器驅動器。然而，10倍強的低音輸出會要求揚聲器的振膜的行程也要增加10倍，這意味著線圈的高度與揚聲器驅動器的磁通間隙的高度都需要增加10倍。因此，傳統具有強的揚聲器驅動器的穿戴式聲音裝置難以做到體積小、重量輕。

因此，需要對現有技術進行改善，以抑制閉鎖效應。

因此，本發明的主要目的是提供一種能夠抑制閉鎖效應的聲能轉換器，並提供一種具有聲能轉換器的穿戴式聲音裝置以及一種聲能轉換器的製造方法。

本發明的一實施例提供一種聲能轉換器，其用以執行聲學轉換。聲能轉換器設置在穿戴式聲音裝置中或將要設置在穿戴式聲音裝置中。聲能轉換器包括至少一錨定結構、膜結構以及致動件。膜結構設置在第一層中，並錨定於設置在第二層中的錨定結構。致動件設置在膜結構上，致動件用以致動膜結構以暫時性地形成通氣口。膜結構將一空間分隔成第一容積與第二容積，第一容積連接穿戴式聲音裝置使用者的耳道，第二容積連接穿戴式聲音裝置外的環境。耳道與環境將透過膜結構被致動時暫時性開啟的通氣口來連接。

本發明的另一實施例提供聲能轉換器的製造方法。此製造方法包括：提供晶圓，其中晶圓包括第一層與第二層；形成並圖案化在晶圓的第一側上的致動材料；圖案化晶圓的第一層，以形成溝道線；以及移除晶圓的第二層的第一部。第二層的第二部形成至少一錨定結構，且圖案化的第一層形成被錨定結構錨定的膜結構。狹縫是因為溝道線而形成在膜結構中並貫穿膜結構。膜結構用以被致動以暫時性地形成通氣口，且通氣口是因為狹縫而形成。膜結構將一空間分隔成第一容積與第二容積，第一容積連接耳道，第二容積連接穿戴式聲音裝置外的環境。耳道與環境將透過暫時性開啟的通氣口來連接。

在閱讀了下文繪示有各種附圖的實施例的詳細描述之後，對於所屬領域的通常知識者來說，應可清楚明瞭本發明的目的。

為使本領域的通常知識者能更進一步瞭解本發明，下文將詳細說明所列舉的本發明的優選實施例、關鍵元件的典型材料或參數範圍，並配合具有標記的附圖說明本發明的構成內容及所欲達成的功效。須注意的是，附圖均為簡化的示意圖，且基於目前技術說明了關鍵元件的材料和參數範圍，因此，僅顯示與本發明有關之元件與組合關係，以對本發明的基本架構、實施方法或操作提供更清楚的描述。實際的元件與佈局可能更為複雜，且所使用的材料或參數範圍可能會隨著未來技術的發展而變化。另外，為了方便說明，本發明的各附圖中所示之元件可非以實際數目、形狀、尺寸做等比例繪製，其詳細情況可依照設計的需求進行調整。

在下文說明書與申請專利範圍中，「包括」、「含有」、「具有」等詞為開放式詞語，因此其應被解釋為「含有但不限定為…」之意。因此，當本發明的描述中使用術語「包括」、「含有」及/或「具有」時，其指定了相應的特徵、區域、步驟、操作及/或構件的存在，但不排除一個或多個相應的特徵、區域、步驟、操作及/或構件的存在。

在下文說明書與申請專利範圍中，當「A1構件由B1所形成」時，B1存在於A1構件的形成或B1使用在A1構件的形成，並且，A1構件的形成中不排除一個或多個其他的特徵、區域、步驟、操作及/或構件的存在與使用。

在下文說明書與申請專利範圍中，術語「實質上」是指可存在或不存在微小偏差。舉例來說，術語「實質上平行」、「實質上沿著」是指兩構件之間的夾角可小於或等於特定角度閥值，例如10度、5度、3度或1度。舉例來說，術語「實質上對齊」是指兩構件之間的偏差可小於或等於特定差異閥值，例如2μm（微米）或1μm。舉例來說，術語「實質上相同」是指偏差在給定值或給定範圍內，例如在10%、5%、3%、2%、1%或0.5%內。

說明書與申請專利範圍中所使用的序數例如「第一」、「第二」等之用詞用以修飾元件，其本身並不意含及代表該（或該些）元件有任何之前的序數，也不代表某一元件與另一元件的順序、或是製造方法上的順序，該些序數的使用僅用來使具有某命名的元件得以和另一具有相同命名的元件能作出清楚區分。申請專利範圍與說明書中可不使用相同用詞，據此，說明書中的第一構件在申請專利範圍中可能為第二構件。

須知悉的是，以下所舉實施例可以在不脫離本發明的精神下，可將數個不同實施例中的特徵進行替換、重組、混合以完成其他實施例。各實施例間特徵只要不違背發明精神或相衝突，均可任意混合搭配使用。

在本發明中，聲能轉換器可執行聲學轉換(acoustic transformation)，其中聲學轉換可將訊號（例如，電訊號或其他適合類型的訊號）轉換為聲波，或可將聲波轉換至其他適合類型的訊號（例如，電訊號）。在一些實施例中，聲能轉換器可為聲音產生裝置、揚聲器、微型揚聲器或其他適合的裝置，以將電訊號轉換成聲波，但不以此為限。在一些實施例中，聲能轉換器可為聲音量測裝置、麥克風或其他適合的裝置，以將聲波轉換成電訊號，但不以此為限。

在下文中，聲能轉換器可為示例性聲音產生裝置，其用以使本領域的通常知識者能更好地了解本發明，但不以此為限。在下文中，聲能轉換器舉例可設置在穿戴式聲音裝置（例如，入耳式設備(in-ear device)）內，但不以此為限。須說明的是，聲能轉換器的操作是指由聲能轉換器執行聲學轉換（例如，聲波是透過電性驅動訊號致動聲能轉換器來產生）。

請參考第1圖至第3圖，第1圖所示為本發明第一實施例的聲能轉換器的俯視示意圖，第2圖所示為本發明第一實施例的聲能轉換器的剖面示意圖，第3圖所示為本發明第一實施例的聲能轉換器與殼結構的剖面示意圖。如第1圖與第2圖所示，聲能轉換器100包括基底BS。基底BS可為硬質或可撓，其中基底BS可包括矽(silicon)、鍺(germanium)、玻璃、塑膠、石英、藍寶石、金屬、聚合物（例如，聚醯亞胺(polyimide, PI)、聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate, PET)）、任何適合的材料或其組合。在一範例中，基底BS可為包括積層板(laminate)（例如銅箔基板(copper clad laminate, CCL)）、平面網格陣列板(land grid array board, LGA board)或任何其他適合的包含導電材料的板的電路板，但不以此為限。

在第1圖與第2圖中，基底BS具有平行於方向X與方向Y的水平表面SH，其中方向Y不平行方向X（例如，方向X可垂直於方向Y）。須說明的是，本發明的方向X與方向Y可視為水平方向。

聲能轉換器100包括膜結構FS與至少一錨定結構140，設置在基底BS的水平表面SH，其中膜結構FS錨定於錨定結構140。如第1圖所示，聲能轉換器100可包括四個錨定結構140，膜結構FS可包括第一振膜110。錨定結構140設置在第一振膜110的外側，並連接第一振膜110的至少一外緣110e，其中第一振膜110的外緣110e定義出第一振膜110的邊界。舉例而言，錨定結構140可環繞第一振膜110，並連接第一振膜110的所有外緣110e，但不以此為限。

在聲能轉換器100的操作中，第一振膜110可被致動以移動。在本實施例中，第一振膜110可被致動以向上移動與向下移動，但不以此為限。舉例而言，在第2圖中，當第一振膜110被致動時，第一振膜110可變形成變形態110Df，但不以此為限。須說明的是，在本發明中，術語「向上移動」與「向下移動」表示振膜實質上沿著方向Z移動，而方向Z平行於第一振膜110的法線方向或平行於基底BS的水平表面SH的法線方向（即，方向Z可垂直於方向X與方向Y）。

在聲能轉換器100的操作過程中，錨定結構140可為固定不動。換句話說，在聲能轉換器100的操作過程中，錨定結構140可為相對於第一振膜110的固定端（或固定邊緣）。

第一振膜110（膜結構FS）與錨定結構140可包括任何適合的材料。在一些實施例中，第一振膜110（膜結構FS）與錨定結構140可各自包括矽（例如，單晶矽或多晶矽）、矽化合物（例如，碳化矽、氧化矽）、鍺、鍺化合物（例如，氮化鎵、砷化鎵）、鎵、鎵化合物、不銹鋼或其組合，但不以此為限。第一振膜110與錨定結構140可具有相同或不同的材料。

另外，由於第一振膜110與錨定結構140的存在，第一腔體CB1可存在於基底BS與第一振膜110之間。在本實施例中，基底BS可另包括背部通口BVT（例如，第3圖所示的背部通口BVT），且第一腔體CB1可透過背部通口BVT連接於聲能轉換器100的後側的外部（即，基底BS背後的空間）。

聲能轉換器100可包括第一致動件120，設置在第一振膜110（膜結構FS）上，並用以致動第一振膜110（膜結構FS）。舉例來說，在第1圖與第2圖中，第一致動件120可接觸於第一振膜110，但不以此為限。此外，在本實施例中，如第1圖與第2圖所示，第一致動件120可不完全重疊第一振膜110，如第1圖的方向Z的視角所示，但不以此為限。可選擇地，在第2圖中，第一致動件120可設置在錨定結構140上並重疊錨定結構140，但不以此為限。在另一實施例中，在第1圖的方向Z的視角所示，第一致動件120可不重疊於錨定結構140，但不以此為限。

第一致動件120對於第一振膜110沿方向Z上的運動具有單調的機電轉換功能。在一些實施例中，第一致動件120可包括壓電式致動件、靜電式致動件、奈米靜電致動式(nanoscopic-electrostatic-drive, NED)致動件、電磁式致動件或任何其他適合的致動件，但不以此為限。舉例而言，在一實施例中，第一致動件120可包括壓電式致動件，壓電式致動件可包含例如兩電極與設置在兩電極之間的壓電材料層（例如，鋯鈦酸鉛(lead zirconate titanate, PZT)），其中壓電材料層可依據電極所接收到的驅動訊號（例如，驅動電壓）來致動第一振膜110，但不以此為限。舉例而言，在另一實施例中，第一致動件120可包括電磁式致動件（如平面式線圈(planar coil)），其中電磁式致動件可依據所接收到的驅動訊號（例如，驅動電流）與磁場來致動第一振膜110（即，第一振膜110可由電磁力所致動），但不以此為限。舉例而言，在另一實施例中，第一致動件120可包括靜電式致動件（如，導電板）或NED致動件，其中靜電式致動件或NED致動件可依據所接收到的驅動訊號（例如，驅動電壓）與電場來致動第一振膜110（即，第一振膜110可由靜電力所致動），但不以此為限。

在本實施例中，第一振膜110與第一致動件120可用以執行聲學轉換。也就是說，聲波是因為藉由第一致動件120致動所造成的第一振膜110的運動而產生，且第一振膜110的運動相關於聲波的聲壓位準(sound pressure level, SPL)。

第一致動件120可基於所接收到的驅動訊號來致動第一振膜110以產生聲波。聲波對應於輸入音訊訊號，而驅動訊號對應於（相關於）輸入音訊訊號。

在一些實施例中，聲波、輸入音訊訊號與驅動訊號具有相同頻率，但不以此為限。也就是說，聲能轉換器100以聲音的頻率產生聲音（即，聲能轉換器100產生符合古典聲波定理的零平均流假設(zero-mean-flow assumption)的聲波），但不以此為限。

如第1圖至第3圖所示，聲能轉換器100的膜結構FS包括至少一狹縫130，其中狹縫130可具有第一側壁S1與相對於第一側壁S1的第二側壁S2。在本發明中，狹縫130的間隙130P在平行於方向X與方向Y的平面上存在於第一側壁S1與第二側壁S2之間（即，狹縫130的間隙130P平行於基底BS的水平表面SH），其中狹縫130的間隙130P的寬度可依據需求設計（例如，寬度可為，但不限於，約1µm）。在本發明中，根據第一致動件120所接收到的驅動訊號，狹縫130可在第一側壁S1與第二側壁S2之間暫時性地產生通氣口130T（即，膜結構FS用以被致動以暫時性地形成通氣口130T），其中通氣口130T的開口是在方向Z上，使得通氣口130T開口所形成的平面實質上垂直於方向X與方向Y。須說明的是，在下文說明書與申請專利範圍中，「間隙130P」所在的平面平行於方向X與方向Y，並為沿狹縫130橫向的空間（即，在平行於方向X與方向Y的平面上的第一側壁S1與第二側壁S2之間的空間）；「通氣口130T」是指在方向Z（基底BS的水平表面SH的法線方向，垂直於方向X與方向Y）上的第一側壁S1與第二側壁S2之間的空間。

只要狹縫130可基於第一致動件120所接收的驅動訊號而在第一側壁S1 與第二側壁S2之間形成通氣口130T，狹縫130可為任何適合類型。

狹縫130可設置在任何適合的位置。在本實施例中，如第1圖所示，第一振膜110可具有狹縫130（即，狹縫130是穿過第一振膜110的切口，以形成在第一振膜110中），使得第一振膜110可包括狹縫130的第一側壁S1與第二側壁S2，但不以此為限。換句話說，在本實施例中，執行聲學轉換的第一振膜110可用以被致動以形成通氣口130T，且通氣口130T是因為狹縫130而形成。

在另一實施例中（例如，第10圖），狹縫130可為第一振膜110的邊界，使得第一振膜110可包括狹縫130的第一側壁S1但不包括狹縫130的第二側壁S2，而狹縫130的第一側壁S1可為第一振膜110的外緣110e的其中之一，但不以此為限。

在本發明中，包括在聲能轉換器100中的狹縫130的數量可依據需求而調整。舉例來說，如第1圖所示，聲能轉換器100可包括四個狹縫130a、130b、130c、130d，使得第一振膜110可包括由狹縫130a、130b、130c、130d所分隔的四個振膜部112a、112b、112c、112d（即，各狹縫130將第一振膜110區分成兩個振膜部），但不以此為限。在第1圖中，振膜部112a在狹縫130a、130d之間，振膜部112b在狹縫130a、130b之間，以此類推。相應地，第一致動件120包括四個致動部120a、120b、120c、120d，分別設置在振膜部112a、112b、112c、112d上。

因此，狹縫130的第一側壁S1與第二側壁S2可分別屬於第一振膜110的不同振膜部。以狹縫130a為例，狹縫130a可形成在振膜部112a、112b之間，使得狹縫130a的第一側壁S1與第二側壁S2分別屬於振膜部112a、112b。換句話說，振膜部112a與致動部120a在狹縫130a的一側，振膜部112b與致動部120b在狹縫130a的另一側。舉例來說，點C在狹縫130a的第一側壁S1上，點D在狹縫130a的第二側壁S2，使得點C與點D分別屬於振膜部112a、112b，並形成由狹縫130a的間隙130P分隔的一對點。

在本發明中，狹縫130的形狀/圖案並沒有限制。舉例而言，狹縫130可為直線狹縫、曲線狹縫、直線狹縫的組合、曲線狹縫的組合、或直線狹縫和曲線狹縫的組合。在本實施例中，如第1圖與第2圖所示，狹縫130可為曲線狹縫，但不以此為限。在本實施例中，如第1圖與第2圖所示，狹縫130 舉例可從第一振膜110的角落110R延伸朝向第一振膜110的中心部分。在本實施例中，隨著狹縫130從第一振膜110的角落110R朝向第一振膜110的中心部分延伸，狹縫130的曲率可隨之增加，使得狹縫130可形成鉤狀圖案，但不以此為限。具體地，以狹縫130a為例，在狹縫130a上的點A的第一曲率半徑小於在狹縫130a上的點B的第二曲率半徑，其中相較於點B，點A較遠離角落110R（即，沿著狹縫130a而在點A與角落110R之間的第一長度大於沿著狹縫130a而在點B與角落110R之間的第二長度），但不以此為限。此外，如第1圖所示，多個狹縫130可在第一振膜110上向內延伸以形成漩渦圖案，但不以此為限。

在另一觀點，如第3圖所示，狹縫130可將第一振膜110（膜結構FS）分隔成彼此相對的兩瓣。換句話說，第一振膜110中由狹縫130所分隔的兩振膜部可分別為第一瓣與第二瓣，使得第一側壁S1可屬於第一瓣，第二側壁S2可屬於第二瓣。第一瓣可包括第一端與第二端（或稱為自由端），第一端可錨定於一個錨定結構140，第二端（即，自由端）可用以執行第一上下運動（即，第一瓣的第二端可向上與向下移動）以形成通氣口130T。第二瓣可包括第一端與第二端（或稱為自由端），第一端可錨定於一個錨定結構140，第二端（即，自由端）可用以執行第二上下運動（即，第二瓣的第二端可向上與向下移動）以形成通氣口130T。第二瓣的自由端的運動可不同於（例如，第4圖的實施例）或相反於（例如，第8圖的實施例）第一瓣的自由端的運動。

以第1圖中形成在振膜部112a、112b之間的狹縫130a為例，狹縫130a的第一側壁S1可為第一瓣的自由端（即，點C可在第一瓣的第二端上），狹縫130a的第二側壁S2可為第二瓣的自由端（即，點D可在第二瓣的第二端上），但不以此為限。

此外，狹縫130可釋放第一振膜110的殘餘應力(residual stress)，其中殘餘應力是在第一振膜110的製造過程中產生或是原本就存在於第一振膜110中。

如第1圖與第2圖所示，由於狹縫130的佈局，第一振膜110可選擇性地包括聯結板114，聯結板114連接於振膜部112a、112b、112c、112d。在本實施例中，所有振膜部112a、112b、112c、112d都連接於聯結板114，且聯結板114被振膜部112a、112b、112c、112d（即，聯結板114為第一振膜110的中心部分）及/或狹縫130所環繞，但不以此為限。舉例來說，聯結板114僅連接振膜部112a、112b、112c、112d，但不以此為限。舉例來說，在第1圖中，第一致動件120可在方向Z（基底BS的水平表面SH的法線方向）上不重疊聯結板114，但不以此為限。在本實施例中，由於聯結板114的存在，即使因為狹縫130的形成而使第一振膜110的結構強度減弱，第一振膜110被破壞的可能性被降低，及/或第一振膜110在製造期間中的破壞可被避免。換句話說，聯結板114可將第一振膜110的結構強度維持在一定的水平。

由於狹縫130的存在，可視為第一振膜110包括多個彈簧結構，其中彈簧結構是因為狹縫130而形成。在第1圖與第2圖中，彈簧結構可視為連接在聯結板114與重疊於第一致動件120的第一振膜110的部分之間。由於彈簧結構的存在，第一振膜110的位移量可被提升，及/或第一振膜110可在聲能轉換器100的操作過程中彈性變形。

在本實施例中，聲能轉換器100可選擇性地包括晶片，設置在基底BS的水平表面SH，其中晶片可至少包括膜結構FS（包含了第一振膜110與狹縫130）、錨定結構140與第一致動件120。晶片的製造方法並沒有限制。舉例而言，在本實施例中，晶片可透過至少一半導體製程來形成，以成為微機電系統(Micro Electro Mechanical System, MEMS)晶片，但不以此為限。

須說明的是，本發明的第一振膜110、狹縫130、第一致動件120與錨定結構140可視為第一單元U1。

如第3圖所示，聲能轉換器100設置在穿戴式聲音裝置中的殼結構HSS內。在第3圖中，殼結構HSS可具有第一殼開口HO1與第二殼開口HO2，其中第一殼開口HO1可連接穿戴式聲音裝置使用者的耳道，第二殼開口HO2可連接穿戴式聲音裝置外的環境，而膜結構FS位於第一殼開口HO1與第二殼開口HO2之間。須說明的是，穿戴式聲音裝置外的環境可不在耳道內（例如，穿戴式聲音裝置外的環境可直接連接耳朵外面的空間）。此外，在第3圖中，由於第一腔體CB1可存在於基底BS與第一振膜110（膜結構FS）之間，第一腔體CB1可藉由基底BS的背部通口BVT與殼結構HSS的第二殼開口HO2而連接至穿戴式聲音裝置外的環境。

如第3圖所示，第一振膜110（包含有第一瓣與第二瓣的膜結構FS）可將形成在殼結構HSS內的空間分隔成第一容積VL1與第二容積VL2，第一容積VL1連接穿戴式聲音裝置使用者的耳道，第二容積VL2連接穿戴式聲音裝置外的環境。因此，當藉由第一致動件120的致動而使在方向Z（基底BS的水平表面SH的法線方向）上的通氣口130T被暫時性地形成在狹縫130的第一側壁S1（即，第一瓣的自由端/第二端）與第二側壁S2（即，第二瓣的自由端/第二端）之間時，第一容積VL1可透過通氣口130T連接第二容積VL2，使得穿戴式聲音裝置外的環境與穿戴式聲音裝置使用者的耳道彼此連接。也就是說，穿戴式聲音裝置外的環境與耳道可透過第一振膜110被致動時暫時性開啟的通氣口130T來連接。相反地，當在方向Z上的通氣口130T不形成在狹縫130的第一側壁S1（即，第一瓣的自由端/第二端）與第二側壁S2（即，第二瓣的自由端/第二端）之間時，第一容積VL1與第二容積VL2實質上斷開連接，使得穿戴式聲音裝置外的環境與穿戴式聲音裝置使用者的耳道實質上彼此被分隔。也就是說，當通氣口130T未形成及/或通氣口130T關閉時，穿戴式聲音裝置外的環境與穿戴式聲音裝置使用者的耳道實質上被彼此分隔。

「通氣口130T關閉」的情況表示第3圖中的狹縫130的第一側壁S1（即，第一瓣的自由端/第二端）在水平方向上部分或完全重疊於狹縫130的第二側壁S2（即，第二瓣的自由端/第二端）；「通氣口130T開啟」與等效的「通氣口130T形成」的情況表示第3圖中的狹縫130的第一側壁S1（即，第一瓣的自由端/第二端）在水平方向上不重疊於狹縫130的第二側壁S2（即，第二瓣的自由端/第二端）。須說明的是，第一側壁S1與第二側壁S2的高度是由第一振膜110的厚度所定義。

在第3圖中，第一容積VL1連接殼結構HSS的第一殼開口HO1，第二容積VL2連接殼結構HSS的第二殼開口HO2。因此，第一容積VL1藉由第一殼開口HO1而連接穿戴式聲音裝置使用者的耳道，第二容積VL2藉由第二殼開口HO2而連接穿戴式聲音裝置外的環境。需注意的是，第一腔體CB1為第二容積VL2的一部分。

請參考第4圖，第4圖所示為本發明第一實施例的第一振膜在第一模式下的示意圖。如第2圖與第4圖所示，當第一振膜110被致動，第一振膜110變形成變形態110Df。在本發明中，聲能轉換器100可包括第一模式與第二模式，其中第一致動件120在第一模式中接收第一驅動訊號，以在方向Z（基底BS的水平表面SH的法線方向）上產生形成在狹縫130的第一側壁S1（即，第一瓣的自由端/第二端）與第二側壁S2（即，第二瓣的自由端/第二端）之間的通氣口130T，而第一致動件120在第二模式中接收第二驅動訊號，以在方向Z上不產生位於狹縫130的第一側壁S1與第二側壁S2之間的通氣口130T。

如第4圖所示，在第一模式中，狹縫130的第一側壁S1與第二側壁S2可具有不同的位移，以導致狹縫103中位於第一側壁 S1與第二側壁S2之間的間隙130P產生變化。當此些位移在方向Z上的差異大於第一振膜110的厚度時，第一側壁S1不再重疊於第二側壁S2，使得位於第一側壁S1與第二側壁S2之間的開口形成，且稱為開啟通氣口130T。以第1圖的狹縫130a中位於兩側的點C、D為例，當第一振膜110在第一模式下被致動，振膜部112a上的第一側壁S1的點C根據第一驅動訊號（例如，電壓）而被致動，以具有沿著方向Z的第一位移Uz_a，振膜部112b上的第二側壁S2的點D根據第一驅動訊號而被致動，以具有沿著方向Z的第二位移Uz_b，且點C的第一位移Uz_a顯著地大於點D的第二位移Uz_b，使得第一側壁S1中靠近點C的區段以及第二側壁S2中靠近點D的區段變為不重疊，以形成（或開啟）通氣口130T。通氣口130T的開口尺寸U_ZO 由第一位移Uz_a與第二位移Uz_b之間的振膜位移差異ΔUz、第一振膜110的厚度來決定：U_ZO = ΔUz − T110，其中ΔUz = | Uz_a − Uz_b |，T110為第一振膜110的厚度且T110實踐上可為5~7µm，但不以此為限。當振膜位移差異ΔUz在第一模式中大於第一振膜110（膜結構FS）的厚度T110，其稱為通氣口130T「暫時性地開啟」。當通氣口130T的開口尺寸U_ZO 越大，通氣口130T開啟的越寬。

當通氣口130T暫時性地開啟，如第4圖所示，空氣會因為第一振膜110的兩側的壓力差而開始在兩容積（即，第一容積VL1與第二容積VL2）之間流動，使得閉鎖效應所造成的壓力會被釋放（即，耳道與穿戴式聲音裝置外的環境之間的壓力差可透過流經通氣口130T的氣流而被釋放），以抑制閉鎖效應。

以下將描述形成通氣口130T的基本原理。請參考第1圖所繪示的狹縫130a的點C、D，點C位在振膜部112a上的第一側壁S1上，點D位在振膜部112b上的第二側壁S2上，點D相對於點C而橫跨狹縫130的間隙130P。振膜部112a在點C上的位移是透過致動部120a來驅動，振膜部112b在點D上的位移是透過致動部120b來驅動。點C與振膜部112a的錨定邊緣之間的距離DC大於點D與振膜部112b的錨定邊緣之間的距離DD。由於較短的距離意味著較高的剛性，因此即使施加相同的驅動力，點D的變形量會小於點C的變形量。此外，第1圖上表示距離DC的箭頭重疊於含有致動部的區域，而表示距離DD的箭頭則沒有，其意味著致動部120a施加在點C上的驅動力強於致動部120b施加在點D上的驅動力。結合此些因素，振膜部112a在點C（驅動力較強且剛性較低）上的位移量會大於振膜部112b在點D上的位移量。

在第二模式中，振膜位移差異小於第一振膜110的厚度，也就是ΔUz ≤ T110。換句話說，第一側壁S1在點C處的側壁在水平方向上可部分或完全重疊於第二側壁S2在點D處的側壁。舉例而言，相關於狹縫130的兩振膜部（即，第一瓣與第二瓣）在第二模式下的情況繪示於第3圖，此兩振膜部（兩瓣）可實質上彼此平行，且實質上平行於基底BS的水平表面SH，但不以此為限。在另一範例中，相關於狹縫130的兩振膜部（即，第一瓣與第二瓣）在第二模式下的情況繪示第5圖，此兩振膜部（兩瓣）可不平行於基底BS的水平表面SH，第一瓣的自由端/第二端（第一側壁S1）相對於第一瓣的錨定端/第一端可更靠近基底BS，第二瓣的自由端/第二端（第二側壁S2）相對於第二瓣的錨定端/第一端可更靠近基底BS，但不以此為限，且ΔUz ≤ T110。因此，在狹縫130及其相關的振膜部處於第二模式的任一情況下，即ΔUz ≤ T110的情況下，通氣口130T並未開啟/形成，及/或通氣口130T關閉。

狹縫130的間隙130P的寬度應足夠小，例如以1~2 µm來實踐。由於沿著氣流路徑的壁的黏力/阻力(viscous forces/resistance)（其可稱作流體力學的場內邊界層效應），通過狹窄通道的氣流可以是高阻尼地(highly damped)。所以，在第二模式中通過狹縫130的間隙130P的氣流遠小於在第一模式中通過狹縫130的通氣口130T的氣流（例如，在第二模式中通過狹縫130的間隙130P的氣流可被忽略，或比在第一模式中通過狹縫130的通氣口130T的氣流低10倍）。換句話說，狹縫130的間隙130P的寬度足夠小，使得在第二模式中通過狹縫130的間隙130P的氣流/洩漏相較於第一模式中通過通氣口130T的氣流可被忽略（例如，小於第一模式中通過通氣口130T的氣流的10%）。

根據上述，在第一模式與第二模式中，作為第一瓣的自由端/第二端的第一側壁S1可執行第一上下運動，作為第二瓣的自由端/第二端的第二側壁S2可執行第二上下運動。特別地，如第3圖至第5圖所示，當第一側壁S1（第一瓣的自由端/第二端）執行第一上下運動時，第一側壁S1與聲能轉換器100內的任何其他元件沒有物理性接觸；當第二側壁S2（第二瓣的自由端/第二端）執行第二上下運動時，第二側壁S2與聲能轉換器100內的任何其他元件沒有物理性接觸。

請參考第6圖與第7圖，第6圖所示為本發明第一實施例的狹縫的相對側的一對相對位置的多個範例的示意圖，第7圖所示為本發明第一實施例的頻率響應的多個範例的示意圖。第6圖繪示了振膜部112a（或第一瓣）上的點C（或自由端/第二端）與振膜部112b（或第二瓣）上的點D（或自由端/第二端）的相對位置對的六個範例Ex1~Ex6，此六個範例Ex1~Ex6對應六個逐漸提高的致動件的驅動電壓V1~V6，而驅動電壓V1~V6如第6圖的水平軸上的標示所示。第6圖的鉛直軸表示點C、D在方向Z上的位移Uz。須說明的是，第6圖中表示為點C、D的方塊的高度對應第一振膜110的厚度。第7圖繪示當第一振膜110藉由第6圖所示的驅動電壓V1~V6（範例Ex1~Ex6）來驅動時的聲能轉換器100的頻率響應。須說明的是，第6圖與第7圖所示的數值為示例，實際施加的電壓可根據實際情況進行調整。

如第4圖與第6圖所示，在此情況下（a 第一驅動方法），狹縫130的第一側壁S1（即，第一瓣的第二端）的點C與第二側壁S2（即，第二瓣的第二端）的點D在相同方向上移動，即，第一側壁S1與第二側壁S2都隨著施加在第一致動件120上的電壓提升而在正向的方向Z上向上移動，且電壓升高到閥值以上（例如電壓V5或V6）以形成/開啟通氣口130T；相反地，both the 第一側壁S1與第二側壁S2都隨著施加在第一致動件120上的電壓下降而在正向的方向Z上向下移動，且電壓下降到閥值以下（例如V1~V3）以關閉通氣口130T。

如第6圖所示，當電壓V1（例如，1V）施加在第一致動件120上時，點C低於點D；當電壓 V2（例如，8V）施加在第一致動件120上時，點C實質上對齊點D；當閥值電壓V4（例如，22V）施加在第一致動件120上時，點C比點D高出恰好為第一振膜110的厚度；當電壓V5~V6施加在第一致動件120上時，點C比點D高出多於第一振膜110的厚度。因此，在第6圖中，當第一致動件120接收到高於閥值電壓V4的電壓時，例如電壓V5~V6，則將形成通氣口130T，即通氣口130T開啟；相反地，當第一致動件120接收到低於閥值電壓V4的電壓時，例如電壓V1~V3，通氣口130T將不會被形成，而稱為通氣口130T關閉。

換句話說，當電壓V1施加在第一致動件120上時，振膜部112a上的點C部分低於振膜部112b上的點D。當電壓V2施加在第一致動件120上時，振膜部112a上的點C實質上在水平方向上對齊振膜部112b上的點D。當電壓V3施加在第一致動件120上時，振膜部112a上的點C部分高於振膜部112b上的點D。當電壓V4施加在第一致動件120上時，振膜部112a上的點C的下緣實質上在水平方向上對齊於振膜部112b上的點D的上緣。當大於閥值電壓V4的電壓（例如，電壓V5或V6）施加在第一致動件120上時，振膜部112a上的點C在方向Z上完全高於振膜部112b上的點D，使得通氣口130T被形成與開啟。

如第6圖所示，在本實施例中，在第一模式時將電壓V5或V6施加在第一致動件120上，在第二模式時將電壓V1、V2或V3施加在第一致動件120上。換句話說，在第一模式時施加在第一致動件120上的第一驅動訊號的絕對值可大於或等於閥值，在第二模式時施加在第一致動件120上的第二驅動訊號的絕對值可小於閥值，其中閥值為第6圖中所繪示的電壓V4（22V），但不以此為限。

根據上述，在第二模式中，振膜部112a可部分低於、部分高於或實質上對齊振膜部112b。也就是說，在第二模式中，第一致動件120接收第二驅動訊號以使得第一側壁S1在水平方向（平行於基底BS的水平表面SH）上對應（或重疊）第二側壁S2（即，通氣口130T關閉及/或不形成）。在本實施例中，在第二模式中，整個第一側壁S1在水平方向上對應（或重疊）第二側壁S2。

另一方面，在第一模式中，第一致動件120接收第一驅動訊號，以使得第一側壁S1的至少一部分在水平方向上並未對應或重疊於第二側壁S2，使得通氣口130T形成在第一側壁S1與第二側壁S2之間的非重疊區域（在水平方向上）。

如第7圖所示，由於狹縫130的間隙130P的寬度應足夠小，在聲能轉換器100的頻率響應中，第二模式中的SPL的低頻滾降(low frequency roll-off, LFRO)截角頻率(corner frequency)是低的，通常為35Hz或更低。相反地，當通氣口130T開啟/存在於第一模式中時，空氣將流通過通氣口130T，其氣流阻抗與通氣口130T的開口尺寸成反比，因此，在聲能轉換器100的頻率響應中，第一模式中的LFRO截角頻率將顯著地高於第二模式中的LFRO截角頻率。舉例來說，第一模式中的LFRO截角頻率可為80~400 Hz，其取決於通氣口130T的開口尺寸，但不以此為限。

在聲能轉換器100的第一驅動方法中，當閉鎖效應發生時，第一驅動訊號可施加在第一致動件120，以使聲能轉換器100處於第一模式，使得通氣口130T被形成/開啟，以允許通過通氣口130T的氣流釋放閉鎖效應所引起的壓力，以抑制閉鎖效應。舉例而言，在本實施例中，第一驅動訊號可包括通氣口產生訊號（例如，電壓V5或V6）與共同訊號（例如，共同訊號加上通氣口產生訊號），但不以此為限。當閉鎖效應未發生時，第二驅動訊號可被施加在第一致動件120上，以使聲能轉換器100處於第二模式，使得不形成通氣口130T。舉例而言，在本實施例中，第二驅動訊號可包括通氣口抑制訊號（例如，電壓V1、V2或V3）與共同訊號（例如，共同訊號加上通氣口抑制訊號），但不以此為限。

共同訊號可依據需求而設計。在一些實施例中，共同訊號可包括恆定(DC)偏壓、輸入音訊(AC)訊號或其組合。舉例而言，當共同訊號包括輸入音訊訊號時，共同訊號包括對應於（相關於）輸入音訊訊號的值的訊號，使得第一振膜110在第一模式下可產生聲波且形成通氣口130T，或者，第一振膜110可產生聲波且抑制（關閉）通氣口130T。在一實施例中，共同訊號可包括恆定偏壓，以維持第一振膜110在一特定位置。舉例而言，施加在第一致動件120的恆定偏壓可造成第一振膜110（例如，第一瓣與第二瓣）實質上平行於基底BS的水平表面SH。

須說明的是，第4圖至第7圖所示的實施例與範例屬於第一驅動方法，其狹縫130的第一側壁S1與第二側壁S2在相同方向上移動以開啟（形成）或關閉通氣口130T。用以產生通氣口130T的第二驅動方法是涉及使第一側壁S1與第二側壁S2沿不同方向移動，而用以產生通氣口130T的第三驅動方法是涉及只有一個側壁（如，第一側壁S1）移動且另一個側壁（如，第二側壁S2）靜止。

請參考第8圖，第8圖所示為本發明另一實施例的第一振膜在第一模式下的剖面示意圖，其中第8圖繪示聲能轉換器100的第一振膜110根據第二驅動方法被致動而處於第一模式。如第8圖所示，關於其中一個狹縫130，第一瓣（含有狹縫130的第一側壁S1的振膜部）可被致動以向第一方向移動，第二瓣（含有狹縫130的第二側壁S2的振膜部）可被致動以向相反於第一方向的第二方向移動，使得通氣口130T形成。換句話說，第一側壁S1（第一瓣的自由端/第二端）的第一上下運動相反於第二側壁S2（第二瓣的自由端/第二端）的第二上下運動。舉例而言，第一方向與第二方向可實質上平行於方向Z，在從第二模式（例如，第3圖所示）到第一模式（例如，第8圖所示）的過渡中，第一瓣的自由端/第二端（第一側壁S1）可向上移動而第二瓣的自由端/第二端（第二側壁S2）可向下移動。相反地，在從第一模式（例如，第8圖所示）回到第二模式（例如，第3圖所示）的過渡中，第一瓣的自由端/第二端（第一側壁S1）可向下移動而第二瓣的自由端/第二端（第二側壁S2）可向上移動。在上述的任一轉換中，第一瓣的第一側壁S1與第二瓣的第二側壁S2朝不同方向移動。

此外，第一瓣的自由端/第二端（第一側壁S1）可被致動以具有朝向第一方向的第一位移Uz_a，第二瓣的自由端/第二端（第二側壁S2）可被致動以具有朝向第二方向的第二位移Uz_b。在一實施例中，第一側壁S1的第一位移與第二側壁S2的第二位移在距離上實質相等，但方向相反。

另外，第一側壁S1的第一位移與第二側壁S2的第二位移可暫時性地對稱，即，第一側壁S1與第二側壁S2的運動實質上在任何時間段內的移動長度基本相等，但方向相反。當第8圖的第一側壁S1與第二側壁S2的運動暫時性地對稱時，以其中一個狹縫130來說，第一空氣運動是因為第一瓣（含有狹縫130的第一側壁S1的振膜部）被致動以朝著第一方向移動而產生，第一空氣運動的方向相關於第一方向，第二空氣運動是因為第二瓣（含有狹縫130的第二側壁S2的振膜部）被致動以朝著相反於第一方向的第二方向移動而產生，第二空氣運動的方向相關於第二方向。由於第一空氣運動與第二空氣運動可分別相關於相反方向，因此，當第一瓣（含有狹縫130的第一側壁S1的振膜部）與第二瓣（含有狹縫130的第二側壁S2的振膜部）同時被致動以開啟/關閉通氣口130T時，第一空氣運動的至少一部分與第二空氣運動的至少一部分可相互抵消。

在一些實施例中，當第一瓣與第二瓣同時被致動以開啟/關閉通氣口130T時（舉例而言，朝著第一方向的第一位移與朝著第二方向的第二位移可在距離上實質相等，但方向相反），第一空氣運動與第二空氣運動可實質上相互抵消。換句話說，由於開啟/關閉通氣口130T而產生的淨空氣運動（包含第一空氣運動與第二空氣運動）實質上為0。在結果上，由於在開啟/關閉通氣口130T的操作過程中淨空氣運動實質上為0，開啟/關閉通氣口130T的操作不會產生使聲能轉換器100的使用者可察覺到的聲學干擾，且開啟/關閉通氣口130T的操作可稱為「被隱藏」。

在相關於第1圖、第2圖、第4圖、第6圖、第7圖的實施例中，在本文稱為第一驅動方法中，一個驅動訊號被施加在第一致動件120上。在第二驅動方法中，如第8圖的實施例的驅動訊號，施加在第一致動件120中位於第一瓣（含有第一側壁S1的部分）上的致動部的驅動訊號可不同於施加在第一致動件120中位於第二瓣（含有第二側壁S2的部分）上的致動部的驅動訊號。詳細而言，設置在第一瓣（包含第一側壁S1的振膜部）上的第一致動件120接收到第一訊號，設置在第二瓣（包含第二側壁S2的振膜部）上的第一致動件120接收到第二訊號。因此，第一瓣是根據第一訊號而移動，第二瓣是根據第二訊號而移動。

第一訊號與第二訊號可包含被設計成使第一瓣（包含第一側壁S1的振膜部）與第二瓣（包含第二側壁S2的振膜部）分別以相反方向移動的分量訊號。舉例而言，第一訊號可包括共同訊號加上增量電壓，第二訊號可包括相同的共同訊號加上減量電壓，其中增量電壓可以在0V和正電壓之間切換（例如在0V與10V之間切換），減量電壓可以在0V和負電壓之間切換（例如在0V與-10V之間切換），但不以此為限。須說明的是，共同訊號可包括恆定偏壓、輸入音訊訊號或其組合，但不以此為限。

舉例而言，在第8圖的聲能轉換器100的第一模式中，增量電壓可具有正電壓，例如10V，使得第一訊號比共同訊號高10V，減量電壓可具有負電壓，例如-10V，使得第二訊號比共同訊號低10V，並且，當第一振膜部（包含第一側壁S1）與第二振膜部（包含第二側壁S2）的位移差異大於第一振膜110的厚度時，通氣口130T會被開啟/形成。相反地，在聲能轉換器100的第二模式中，第一訊號的增量電壓與第二訊號的減量電壓可都約為0V，使得實質上相同的驅動訊號被施加到第一振膜110的兩部分上的致動件，導致兩振膜部（一個包含第一側壁S1，另一個包含第二側壁S2）產生大約相同的位移，在結果上，通氣口130T不被形成/開啟，或者通氣口130T被關閉。

因此，在某些情況下，增量電壓與減量電壓可實質上為相同的量值（或稱為絕對值），但不以此為限；在某些情況下，例如在通氣口130T開啟的第一模式中，第一訊號可比第二訊號高一個電壓水平，以足夠造成位移差異大於振膜厚度，但不以此為限；在某些情況下，例如在通氣口130T關閉的第二模式中，增量電壓與減量電壓可都為0V或接近0V，但不以此為限。

根據上述，本發明的狹縫130可藉由第一驅動方法或第二驅動方法來驅動，以作為聲能轉換器100的動態前通氣口，其中當動態前通氣口開啟時（即，即，狹縫130的通氣口130T開啟及/或形成），殼結構HSS中的第一容積VL1與第二容積VL2彼此連接，而當動態前通氣口關閉時（即，狹縫130的通氣口130T被關閉及/或不被形成），殼結構HSS中的第一容積VL1與第二容積VL2彼此被分隔。通氣口130T越寬，則動態前通氣口越大。因此，前通氣口的尺寸可依據需求而藉由驅動訊號來改變。

此外，由於動態前通氣口，本發明的聲能轉換器100可具有較好的防水效果與防塵效果。

在本發明中，聲能轉換器100可使用任何適合的驅動器。舉例來說，聲能轉換器100可使用小型驅動器（例如，典型的115dB驅動器），使得本發明的聲能轉換器100可適用於小尺寸裝置。

請參考第9圖，第9圖所示為本發明一實施例具有聲能轉換器的穿戴式聲音裝置的示意圖。如第9圖所示，穿戴式聲音裝置WSD可另包括感測裝置150與驅動電路160，驅動電路160電連接感測裝置150與聲能轉換器100的致動件（例如，第一致動件120）。

感測裝置150可用以感測穿戴式聲音裝置WSD外的任何所需的因素，並對應產生感測結果。舉例而言，感測裝置150可使用紅外線(IR)感測方式、光學感測方式、超聲波感測方式、電容感測方式或其他適合的感測方式來感測任何所需的因素，但不以此為限。

在一些實施例中，根據感測結果判斷是否形成通氣口130T。當感測結果指示的感測量以第一極性跨過特定閥值時，將開啟（或形成）通氣口130T，而當感測量以相反於第一極性的第二極性跨過特定閥值時，將關閉（或不形成）通氣口130T。舉例來說，第一極性可由低到高，第二極性可由高到低，使得當感測量從低於特定閥值改變成高於特定閥值時，通氣口130T被開啟，而當感測量從高於特定閥值改變成低於特定閥值時，通氣口130T被關閉，但不以此為限。

此外，在一些實施例中，通氣口130T的開口程度可單調地相關於感測結果指示的感測量。換句話說，通氣口130T的開口程度隨著感測量增加或減少而增加或減少。

在一些實施例中，感測裝置150可選擇性地包括動作感測器(motion sensor)，其用以偵測使用者的身體動作及/或穿戴式聲音裝置WSD的動作。舉例而言，感測裝置150可偵測導致閉鎖效應的身體動作，例如走路、跑步、說話、咀嚼等。在一些實施例中，感測結果指示的感測量表示出使用者的身體動作及/或穿戴式聲音裝置WSD的動作，通氣口130T的開口程度相關於所感測到的動作。舉例來說，通氣口130T的開口程度隨著動作增加而增加。

在一些實施例中，感測裝置150可選擇性地包括鄰近感應器(proximity sensor)，其用以感測物體與鄰近感應器之間的距離。在一些實施例中，感測結果指示的感測量表示出物體與鄰近感應器之間的距離，而通氣口130T的開口程度相關於所感測到的距離。舉例來說，當此距離小於預定距離時，通氣口130T被開啟（或形成），且通氣口130T的開口程度隨著此距離減少而增加。舉例來說，若使用者想要開啟（或形成）通氣口130T，使用者可使用任何適合的物體（例如，手）來接近穿戴式聲音裝置WSD，以使鄰近感應器感測到此物體以對應產生感測結果，進而開啟/形成通氣口130T。

此外，鄰近感應器還可具有用以偵測使用者（可預測地）輕敲或觸摸具有聲能轉換器100的穿戴式聲音裝置WSD的功能，因為這些動作也可能導致閉鎖效應。

在一些實施例中，感測裝置150可選擇性地包括力量感測器，其用以感測施加在穿戴式聲音裝置WSD的力量感測器上的力量，感測結果指示的感測量表示出施加在穿戴式聲音裝置WSD上的力量，而通氣口130T的開口程度相關於所感測到的力量。

在一些實施例中，感測裝置150可選擇性地包括光感測器，其用以感測穿戴式聲音裝置WSD外的環境光，感測結果指示的感測量表示出光感測器所感測的環境光的亮度，而通氣口130T的開口程度相關於所感測到的環境光的亮度。

驅動電路160用以產生施加在致動件（例如，第一致動件120）上的驅動訊號，以致動第一振膜110，其中驅動訊號是可基於感測裝置150的感測結果以及輸入音訊訊號的值。在第9圖中，驅動電路160可為積體電路(integrated circuit)，但不以此為限。

舉例而言，在第一驅動方法中，第一驅動訊號與第二驅動訊號可由驅動電路160所產生，第一驅動訊號的通氣口產生訊號以及第二驅動訊號的通氣口抑制訊號可根據感測結果而被產生，但不以此為限。

舉例而言，在第二驅動方法中，第一訊號與第二訊號可由驅動電路160所產生，第一訊號的增量電壓與第二訊號的減量電壓可根據感測結果而被產生，但不以此為限。

類似地，由於通氣口130T的開口程度可單調地相關於感測結果指示的感測量，第二驅動方法中的增量電壓及/或減量電壓（或第一驅動方法中的通氣口產生訊號）可與感測結果指示的感測量之間具有單調關係。

類似地，當感測裝置150包括動作感測器時，在第二驅動方法中的增量電壓的量值及/或減量電壓的量值（或第一驅動方法中的通氣口產生訊號）可隨著動作增加而增加（或減少），但不以此為限。類似地，當感測裝置150包括鄰近感應器時，在第二驅動方法中的增量電壓的量值及/或減量電壓的量值（或第一驅動方法中的通氣口產生訊號）可隨著距離減少或減少到一閥值以下而增加（或減少），但不以此為限。類似地，當感測裝置150包括力量感測器時，在第二驅動方法中的增量電壓的量值及/或減量電壓的量值（或第一驅動方法中的通氣口產生訊號）可隨著力量增加而增加（或減少），但不以此為限。類似地，當感測裝置150包括光感測器時，在第二驅動方法中的增量電壓的量值及/或減量電壓的量值（或第一驅動方法中的通氣口產生訊號）可隨著環境光的亮度減少而增加（或減少），但不以此為限。

另外，驅動電路160可包括任何適合的元件。舉例而言，驅動電路160可包括類比數位轉換器(analog-to-digital converter, ADC)162、數位訊號處理(digital signal processing, DSP)單元164、數位類比轉換器(digital-to-analog converter, DAC)166、任何其他適合的元件（例如，偵測環境聲音的SPL或閉鎖噪音的SPL的麥克風）或其組合。

在本實施例中，根據感測裝置所產生的感測結果，驅動電路160可對應施加驅動訊號至第一致動件120，以使聲能轉換器100處於第一模式或第二模式。在第一模式中，聲能轉換器100形成通氣口130T，以抑制閉鎖效應。並且，聲能轉換器100在第一模式時可選擇性地產生聲波。在第二模式中，聲能轉換器100產生聲波。

可選擇地，驅動電路160可另包括頻率響應均衡器(frequency response equalizer)，其用以調整聲能轉換器100在特定頻率範圍中的驅動訊號。如第7圖所示，其繪示聲能轉換器100的頻率響應中對應四種不同的通氣口130T的狀況的的四個不同的LFRO截角頻率。在一實施例中，由於通氣口130T的不同開口程度，包含頻率響應均衡器的訊號處理單元可用以補償聲能轉換器100的頻率響應的不同的LFRO截角頻率。舉例而言，當驅動電壓V5（或V6）被施加在第一致動件120上且通氣口130T如第6圖所示的開啟時，頻率響應均衡器可被啟用以補償範例Ex5（或Ex6）的LFRO頻率響應曲線。換句話說，頻率響應均衡器可在第一模式時被啟用（當通氣口130T開啟時，頻率響應均衡器被啟用），頻率響應均衡器可在第二模式時被禁用（當通氣口130T關閉時，頻率響應均衡器被禁用）。此外，頻率響應均衡器產生的均衡量可以是根據通氣口130T的開口尺寸而動態變化、調整。在結果上，頻率響應均衡器可補償聲能轉換器100中由於通氣口130T被開啟所導致的低頻響應的變化的LFRO（即，頻率響應均衡器可補償聲能轉換器100在第一模式時的低頻響應的退化），使得聲能轉換器100的頻率響應的變化可被均衡，對聲能轉換器100的發聲特性的干擾被最小化，並最佳化聆聽者的音頻聆聽體驗。

本發明的聲能轉換器不以上述實施例為限，下文將繼續揭示其它實施例，然為了簡化說明並突顯各實施例與上述實施例之間的差異，下文中使用相同標號標注相同元件，並不再對重複部分作贅述。

請參考第10圖至第12圖，第10圖至第12圖所示為本發明一實施例的另一類型的聲能轉換器的剖面示意圖，其中第10圖繪示聲能轉換器100’的第二模式，第11圖與第12圖繪示聲能轉換器100’的第一模式。如第10圖至第12圖所示，此聲能轉換器100’與聲能轉換器100之間的差異在於本實施例的聲能轉換器100’的第一振膜110包括狹縫130的第一側壁S1，但不第一振膜110不包括狹縫130的第二側壁S2。換句話說，狹縫130為第一振膜110的邊界的一部分（即，狹縫130的第一側壁S1可為第一振膜110的外緣110e的其中之一）。在第10圖至第12圖中，狹縫130的第二側壁S2在聲能轉換器100’的操作過程中可為靜止/固定不動。舉例而言，狹縫130的第二側壁S2可屬於錨定結構140，但不以此為限。由於第10圖至第12圖所示的狹縫 130的設計，錨定結構140可不連接第一振膜110的外緣110e的一部分，但不以此為限。

在另一觀點中，如第10圖至第12圖所示，第一振膜110僅包括第一瓣且不包括第二瓣，其中第一瓣的第一端錨定於錨定結構140，第一瓣的第二端/自由端用以執行第一上下運動（即，第一瓣的第二端可向上與向下移動）以形成通氣口130T（如第11圖與第12圖所示的通氣口130T），狹縫130的第一側壁S1屬於第一瓣的第二端/自由端。

在此設計中，由於第二側壁S2在聲能轉換器100’的操作過程中為靜止/固定不動，可以透過增加施加到第一致動件120的驅動訊號使第一側壁S1沿方向Z向上移動來形成通氣口130T，如第11圖所示。舉例而言，第一致動件120的電極的跨壓為30V，以使第一側壁S1在方向Z向上移動，但不以此為限。或者，在第12圖所示的情況下，當第一致動件120的電極的跨壓為0V，第一振膜110可具有負向起始位移，即，第一側壁S1在方向Z上的位移舉例可為-18μm。假設振膜厚度舉例為為5μm（即，表示第一側壁S1的高度為5μm），當0V被施加在第一致動件120上時，通氣口130T的狀態為「開啟」，且通氣口130T的開口尺寸為18-5=13μm。因此，在本實施例中，透過對第一致動件120施加正驅動訊號（例如，16V），以造成第一振膜110的表面變成實質上平行於水平表面SH（例如，如第10圖所示），使得通氣口130T處於第二模式；透過對第一致動件120施加0V，使得通氣口130T處於第一模式。

請參考第13圖，第13圖所示為本發明第二實施例的聲能轉換器的剖面示意圖。如第13圖所示，本實施例與第一實施例的差異在於本實施例的聲能轉換器200另包括第二振膜210、第二致動件220與錨定結構240，設置在基底BS的水平表面SH上，其中第二振膜210錨定於錨定結構240，第二致動件220用以致動第二振膜210，第二腔體CB2存在於基底BS與第二振膜210之間。在本實施例中，膜結構FS可包括第一振膜110與第二振膜210，但不以此為限。在本實施例中，聲能轉換器200可選擇性地包括設置在基底BS的水平表面SH上的晶片，晶片可至少包括膜結構FS（包括第一振膜110與第二振膜210）、第一致動件120、第二致動件220與錨定結構140、240（即，此些結構集成在一個晶片中），但不以此為限。

第一振膜110與第一致動件120所提供的功能不同於第二振膜210與第二致動件220所提供的功能。在本實施例中，第一振膜110與第一致動件120可用以抑制閉鎖效應，第二振膜210與第二致動件220可用以執行聲學轉換。也就是說，第一振膜110與第一致動件120不執行聲學轉換。

詳細而言，在第一模式中，第一致動件120可產生形成在狹縫130的第一側壁S1與第二側壁S2之間並在方向Z（基底BS的水平表面SH的法線方向）上的通氣口130T。在第二模式中，第一致動件120可不產生形成在狹縫130的第一側壁S1與第二側壁S2之間並在方向Z上的通氣口130T。不論聲能轉換器200是處於第一模式還是第二模式，第二致動件220可接收對應於（相關於）輸入音訊訊號的值的聲音驅動訊號，以產生聲波。換句話說，施加在第一致動件120上的驅動訊號可不對應於（相關於）輸入音訊訊號的值。舉例來說，在第一驅動方法中，第一驅動訊號可包括通氣口產生訊號（例如，第11圖中所討論的30V或第12圖中所討論的0V），而第二驅動訊號可包括通氣口抑制訊號（例如，第10圖中所討論的16V），但不以此為限。

第二振膜210、第二致動件220與錨定結構240可根據需求而設計，其中第二振膜210、第二致動件220與錨定結構240的設計需適用於產生聲波。舉例來說，在本實施例中，第二振膜210、第二致動件220與錨定結構240的俯視配置可相似於第1圖所示的第一實施例的第一振膜110、第一致動件120與錨定結構140，但不以此為限。需說明的是，第二振膜210可具有至少一狹縫230，使得第二振膜210的位移可提升及/或第二振膜210可在聲能轉換器200的操作過程中彈性變形，但不以此為限。

第二振膜210的材料與類型可參考第一實施例所述的第一振膜110，因此不再重複贅述。第二致動件220的材料與類型可參考第一實施例所述的第一致動件120，因此不再重複贅述。錨定結構240的材料可參考第一實施例所述的錨定結構140，因此不再重複贅述。

需說明的是，第二振膜210、狹縫230、第二致動件220與錨定結構240可視為第二單元U2。

第一單元U1可依據需求而設計，其中第一振膜110、第一致動件120與狹縫130的設計需適用於抑制閉鎖效應。在本實施例中，本實施例的第一單元U1的第一振膜110包括狹縫130的第一側壁S1，但不包括狹縫130的第二側壁S2（即，第一振膜110僅包括第一瓣，且不包括第二瓣）。舉例而言，如第13圖所示，第一單元U1可近似於第10圖所示的聲能轉換器100’，但不以此為限。

此外，第一腔體CB1可連接第二腔體CB2。在本實施例中，基底BS可包括多個背部通口BVT1、BVT2，第一腔體CB1可透過背部通口BVT1連接聲能轉換器200的後側的外部（即，基底BS背後的空間），第二腔體CB2可透過背部通口BVT2連接聲能轉換器200的後側的外部（即，基底BS背後的空間），因此，第一腔體CB1可透過背部通口BVT1、聲能轉換器200的後側的外部（即，第二容積VL2的一部分）、背部通口BVT2連接第二腔體CB2，但不以此為限。

在另一實施例中，空氣通道可存在於第一振膜110與基底BS之間，使得第一腔體CB1可透過空氣通道連接第二腔體CB2。舉例來說，空氣通道可為穿過錨定結構140/240的兩相對側的孔HL，使得第一腔體CB1可透過孔HL連接第二腔體CB2，但不以此為限。

在製造過程中，如在本文後面詳述的內容，第一振膜110與第二振膜210都可以在單一平面薄膜製程程序的過程中製造；第一致動件120與第二致動件220都可以在另一個單一平面薄膜製程程序的過程中製造；第一腔體CB1、第二腔體CB2與錨定結構140、240、140/240可以在一個單一的矽塊材蝕刻程序的期間中形成。

請參考第14圖，第14圖所示為本發明另一種第二實施例的聲能轉換器的剖面示意圖。如第14圖所示，相較於第13圖的聲能轉換器200，聲能轉換器200’的第一單元U1的第一振膜110包括狹縫130的第一側壁S1與第二側壁S2（即，第一振膜110包括第一瓣與第二瓣）。舉例而言，如第14圖所示，第一單元U1可類似於第1圖所示的聲能轉換器100，但不以此為限。

在一些實施例中，如第14圖所示，從特定角度來看，第一單元U1（第一振膜110、第一致動件120與狹縫130）的設計與第二單元U2（第二振膜210、第二致動件220、狹縫230）的設計可具有相同的剖面。

請參考第15圖，第15圖所示為本發明第三實施例的聲能轉換器的俯視示意圖。需說明的是，第三實施例的聲能轉換器300的振膜、致動件、狹縫與錨定結構的設計可實施在第一單元U1及/或第二單元U2。

如第15圖所示，本實施例與第一實施例的差異在於狹縫130與第一致動件120的配置。在本實施例中，狹縫130可為直線狹縫與曲線狹縫的結合。在第15圖中，本實施例的狹縫130可包括第一部分e1、連接第一部分e1的第二部分e2以及連接第二部分e2的第三部分e3，第一部分e1、第二部分e2與第三部分e3從第一振膜110的外緣110e至內部依序排列。在狹縫130中，第一部分e1與第二部分e2可為沿不同方向延伸的直線狹縫，而第三部分e3可為曲線狹縫，但不以此為限。第三部分e3可具有狹縫130的鉤型彎曲端，其中鉤型彎曲端環繞第一振膜110的聯結板114。鉤型彎曲端意味著，從俯視上觀察，彎曲端的曲率或第三部分e3 的曲率曲率大於第一部分e1的曲率或第二部分e2的曲率。此外，具有鉤型的狹縫130朝著第一振膜110的中心延伸，或朝著第一振膜110中的聯結板114延伸。狹縫130可在第一振膜110中切出圓角。

第三部分e3的彎曲端可用以使狹縫130的端部附近的應力集中最小化。

請參考第16圖，第16圖所示為本發明第四實施例的聲能轉換器的俯視示意圖。需說明的是，第四實施例的聲能轉換器400的振膜、致動件、狹縫與錨定結構的設計可實施在第一單元U1及/或第二單元U2。

如第16圖所示，本實施例與第三實施例的差異在於狹縫130的配置。在本實施例中，一些狹縫130可較短，而各較短狹縫130_S位於兩個較長狹縫130_L之間，但不以此為限。在第16圖中，較短狹縫130_S可不連接第一振膜110的外緣110e，但不以此為限。

較短狹縫130_S可為直線狹縫與曲線狹縫的結合，較短狹縫130_S的圖案可類似於較長狹縫130_L的圖案。此外，在第16圖中，較短狹縫130_S可不位於第一致動件120所設置的區域中，但不以此為限。

請參考第17圖，第17圖所示為本發明第五實施例的聲能轉換器的俯視示意圖。需說明的是，第五實施例的聲能轉換器500的振膜、致動件、狹縫與錨定結構的設計可實施在第一單元U1及/或第二單元U2。

如第17圖所示，本實施例與第一實施例的差異在於狹縫130與第一致動件120的配置。在本實施例中，較長狹縫130_L可為直線狹縫的結合（例如，三個直線狹縫所形成的Y字形），但不以此為限。在本實施例中，較短狹縫130_S可在兩個較長狹縫130_L之間，較短狹縫130_S可不連接第一振膜110的外緣110e，但不以此為限。在第17圖中，較短狹縫130_S可為直線狹縫，且較短狹縫130_S可平行於較長狹縫130_L的一部分，但不以此為限。

請參考第18圖，第18圖所示為本發明第六實施例的聲能轉換器的俯視示意圖。需說明的是，第六實施例的聲能轉換器600的振膜、致動件、狹縫與錨定結構的設計可實施在第一單元U1及/或第二單元U2。

如第18圖所示，本實施例與第一實施例的差異在於狹縫130與第一致動件120的配置。在本實施例中，狹縫130可為直線狹縫與曲線狹縫的結合（例如，狹縫130由兩個直線狹縫以及由曲線狹縫與直線狹縫形成的一個組合狹縫所結合，而狹縫130呈Y字形），但不以此為限。

請參考第18圖中實質上繪示第一振膜110的四分之一的上面部分，狹縫130的直線狹縫與另一個狹縫130的組合狹縫的直線狹縫彼此平行，並在方向Y上重疊，但不以此為限。

請參考第19圖與第20圖，第19圖所示為本發明第七實施例的聲能轉換器的俯視示意圖，第20圖所示為第19圖的中心部分的放大示意圖。需說明的是，第七實施例的聲能轉換器700的振膜、致動件、狹縫與錨定結構的設計可實施在第一單元U1及/或第二單元U2。

如第19圖與第20圖所示，本實施例與第一實施例的差異在於狹縫130與第一致動件120的配置。在本實施例中，較長狹縫130_L可為直線狹縫的結合（例如，三個直線狹縫），但不以此為限。在本實施例中，未連接到第一振膜110的外緣110e的較短狹縫130_S可為直線狹縫，其中較短狹縫130_S可平行於較長狹縫130_L的一部分，但不以此為限。

此外，如第19圖與第20圖所示，聯結板114的面積對於第一振膜110的面積比例可為相當小，但不以此為限。

請參考第21圖，第21圖所示為本發明第八實施例的聲能轉換器的俯視示意圖。需說明的是，第八實施例的聲能轉換器800的振膜、致動件、狹縫與錨定結構的設計可實施在第一單元U1及/或第二單元U2。

如第21圖所示，本實施例與第一實施例的差異在於狹縫130與第一致動件120的配置。在本實施例中，外部狹縫130_T可為直線狹縫的組合以形成Y字形，但不以此為限。在本實施例中，未連接到第一振膜110的外緣110e的內部狹縫130_N可為直線狹縫的組合以形成W字形。在第21圖中，內部狹縫130_N的一部分平行於外部狹縫130_T的一部分，但不以此為限。

另外，在第21圖中，聯結板114的面積對於第一振膜110的面積比例可為相當小，但不以此為限。

需說明的是，上述實施例所述的狹縫130的配置皆為範例。本發明可使用任何適合的狹縫130的配置。

請參考第22圖，第22圖所示為本發明第九實施例的聲能轉換器的俯視示意圖。如第22圖所示，聲能轉換器900包括多個單元902（即，第一單元U1、第二單元U2或其組合），以包括多個振膜。在第22圖中，聲能轉換器900包括四個單元902以形成2 × 2矩陣，但不以此為限。在本發明中，聲能轉換器900可包括包含所有單元902的單一個晶片，或者，聲能轉換器900可包括多個晶片（晶片可為相同或不同）以達成多個單元902。

須說明的是，第22圖用於說明目的，其展示了包括多個發聲單元902的聲能轉換器900的概念。各振膜的結構不限，且振膜可彼此相同或不同。

由於聲能轉換器900包括了多個單元902，此些單元902可以任何適合的方式產生聲波。在一些實施例中，多個單元902可同時產生聲波，使得聲波的SPL可被提升，但不以此為限。

在一些實施例中，單元902可以時間交錯方式(temporally interleaved manner)產生聲波。關於時間交錯方式，單元902可被區分為多個群組並產生空氣脈衝，由不同群組所產生的空氣脈衝可彼此時間交錯，且此些空氣脈衝可結合而成為用以重製成聲波的整體空氣脈衝。若單元902被區分為M個群組，且由每個群組所產生的空氣脈衝的陣列具有脈衝率PRG，則整體空氣脈衝的整體脈衝率為脈衝率PRG的M倍（M×脈衝率PRG）。換句話說，若群組的數量大於1，則由一個群組（即，一個或一些單元902）所產生的空氣脈衝的陣列的脈衝率小於由所有群組（即，所有單元902）所產生的整體空氣脈衝的整體脈衝率。

請參考第23圖，第23圖所示為本發明第十實施例的聲能轉換器的俯視示意圖。如第23圖所示，本實施例與第九實施例的差異在於本實施例的聲能轉換器1000的單元902可具有不同尺寸，其中較小的單元902可為高頻聲音單元（如，高頻揚聲器(tweeter)）1002，較大的單元902可為低頻聲音單元（如，低音揚聲器(woofer)）1004。須說明的是，高頻聲音單元1002的設計可為上述第一單元U1、上述第二單元U2或其組合，低頻聲音單元1004的設計可為上述第一單元U1、上述第二單元U2或其組合。

在聲能轉換器1000的操作中，高頻聲音單元1002用於高頻聲學轉換，低頻聲音單元1004用於低頻聲學轉換，但不以此為限。高頻聲音單元1002與低頻聲音單元1004的詳細內容可參考申請人所提交的美國專利申請號17/153,849，為簡潔起見，本文未詳述。

在下文中，將進一步示例性地說明聲能轉換器的製造方法的細節。須說明的是，製造方法並不以下述示例性地提供的實施例為限，且製造方法可用於製造包含第一單元U1及/或第二單元U2的聲能轉換器。須注意的是，在下述的製造方法中，聲能轉換器中的致動件（例如，第一致動件120及/或第二致動件220）可例如為壓電式致動件，但不以此為限。聲能轉換器中可使用任何適合的種類的致動件。

在下述製造方法中，形成製程可包括原子層沉積(atomic layer deposition, ALD)、化學氣相沈積(chemical vapor deposition, CVD)、其他適合的製程或其組合。圖案化製程可例如包括微影(photolithography)、蝕刻製程(etching process)、任何其他適合的製程或其組合。

請參考第24圖至第30圖，第24圖至第30圖所示為本發明一實施例的聲能轉換器的製造方法在不同階段時的結構的示意圖。在本實施例中，聲能轉換器可由至少一半導體製程所形成，但不以此為限。如第24圖所示，提供一晶圓WF，其中晶圓WF包括第一層W1、電性絕緣層W3和第二層W2，而絕緣層W3形成於第一層W1與第二層W2之間。

第一層W1、絕緣層W3和第二層W2可各自包括任何適合的材料，使得晶圓WF可為任何適合的種類。舉例來說，第一層W1和第二層W2可各自包括矽（例如單晶矽或多晶矽）、碳化矽、鍺、氮化鎵、砷化鎵、不鏽鋼、其他適合的高硬度材料或其組合。在一些實施例中，第一層W1可包括單晶矽，使得晶圓WF可為矽覆絕緣體(SOI)晶圓，但不以此為限。在一些實施例中，第一層W1可包括多晶矽，使得晶圓WF可為多晶矽覆絕緣體(POI)晶圓，但不以此為限。舉例來說，絕緣層W3可包括氧化物，如氧化矽（例如二氧化矽），但不以此為限。

第一層W1、絕緣層W3和第二層W2的厚度可各自依需求而被調整。舉例來說，第一層W1的厚度可為5μm，而第二層W2的厚度可為350μm，但不以此為限。

在第24圖中，補償氧化物層CPS可選擇性地形成在晶圓WF的第一側上，其中第一側比第一層W1中相反於第二層W2的上表面W1a還高，使得第一層W1位於補償氧化物層CPS與第二層W2之間。補償氧化物層CPS中包含的氧化物的材料和補償氧化物層CPS的厚度可依照需求而設計。

在第24圖中，第一導電層CT1和致動材料AM可依序形成在晶圓WF的第一側上（形成在第一層W1上），使得第一導電層CT1可位於致動材料AM與第一層W1之間及/或位於致動材料AM與補償氧化物層CPS之間。在一些實施例中，第一導電層CT1與致動材料AM接觸。

第一導電層CT1可包括任何適合的導電材料，而致動材料AM可包括任何適合的材料。在一些實施例中，第一導電層CT1可包括金屬（例如鉑(platinum)），而致動材料AM可包括壓電材料，但不以此為限。舉例來說，壓電材料可例如包括鋯鈦酸鉛(lead-zirconate-titanate, PZT)材料，但不以此為限。此外，第一導電層CT1的厚度和致動材料AM的厚度可各自依照需求而調整。

如第25圖所示，致動材料AM、第一導電層CT1和補償氧化物層CPS可被圖案化。在一些實施例中，致動材料AM、第一導電層CT1和補償氧化物層CPS可依序被圖案化。

如第26圖所示，隔離絕緣層SIL可形成在致動材料AM上並被圖案化。隔離絕緣層SIL的厚度和材料可依照需求進行設計。舉例來說，隔離絕緣層SIL的材料可為氧化物，但不以此為限。

如第27圖所示，第二導電層CT2可形成在致動材料AM和隔離絕緣層SIL上，接著，可圖案化第二導電層CT2。第二導電層CT2的厚度和材料可依照需求進行設計。舉例來說，第二導電層CT2可包括金屬（例如金），但不以此為限。

經圖案化的第一導電層CT1作為致動件的第一電極EL1，經圖案化的第二導電層CT2作為致動件的第二電極EL2，而致動材料AM、第一電極EL1和第二電極EL2可為聲能轉換器中的致動件（例如，第一致動件 120及/或第二致動件220）中的元件，以使得致動件為壓電式致動件。舉例來說，第一電極EL1和第二電極EL2會與致動材料AM接觸，但不以此為限。

在第27圖中，隔離絕緣層SIL可用於隔開第一導電層CT1的至少一部分與第二導電層CT2的至少一部分。

如第28圖所示，晶圓WF的第一層W1可被圖案化以形成溝道線WL。在第28圖中，溝道線WL為第一層W1中被移除的一部分。也就是說，溝道線WL位於第一層W1的兩個部之間。

如第29圖所示，保護層PL可選擇性地形成在第二導電層CT2上以覆蓋晶圓WF、第一導電層CT1、致動材料AM、隔離絕緣層SIL和第二導電層CT2。保護層PL可包括任何適合的材料，且可具有任何適合的厚度。

在一些實施例中，保護層PL可用於保護致動件免於暴露在環境中，並確保致動件的可靠性/穩定性，但不以此為限。如第29圖所示，保護層PL的一部分可設置在溝道線WL內。

可選擇地，在第29圖中，保護層PL可被圖案化以暴露出第二導電層CT2的一部分及/或第一導電層CT1的一部分，藉此形成電連接到外部裝置的連接墊CPD。

如第30圖所示，晶圓WF的第二層W2可被圖案化，以使得第二層W2形成至少一錨定結構140（及/或240），並使得第一層W1形成被錨定結構140（及/或240）錨定的膜結構FS（例如，包括有第一振膜110及/或第二振膜210），其中膜結構FS包括第一振膜110及/或第二振膜210。在另一觀點中，膜結構FS包括第一瓣（第一部分）與第二瓣（第二部分）。詳細來說，晶圓WF的第二層W2可具有第一部和第二部，第二層W2的第一部可被移除，而第二層W2的第二部可形成錨定結構140（及/或240）。由於第二層W2的第一部被移除，因此第一層W1形成膜結構FS。換句話說，包括在膜結構FS中的元件，例如第一振膜110、第二振膜210、第一瓣及/或第二瓣可由相同的製程所製，其中相同的製程表示如第24圖至第30圖所示的相同的步驟順序。

可選擇地，在第30圖中，由於晶圓WF的絕緣層W3存在，因此在晶圓WF的第二層W2被圖案化之後，也可移除對應於第二層W2的第一部的絕緣層W3的一部分，以使得第一層W1形成膜結構FS，但不以此為限。

在第30圖中，由於第二層W2的第一部被移除以使得第一層W1形成膜結構FS，狹縫130是因為溝道線WL而形成在膜結構FS內並貫穿膜結構FS。由於狹縫130可因溝道線WL而形成，溝道線WL的寬度可依據狹縫130的需求進行設計。舉例而言，溝道線WL的寬度可小於或等於5μm、小於或等於3µm、或小於或等於2µm，使得狹縫130可具有期望的寬度的間隙130P，但不以此為限。此外，由於保護層PL的一部分可形成在溝道線WL內，保護層PL可使得狹縫130的間隙130P的寬度小於溝道線WL的寬度。

第31圖所示為本發明另一實施例聲能轉換器的剖面示意圖。在另一實施例中，相較於第30圖所示的結構，第31圖所示的結構中晶圓WF不具有絕緣層W3。換句話說，第一層W1直接形成在第二層W2上（第一層W1與第二層W2接觸）。在結果上，膜結構FS可由於圖案化晶圓WF的第二層W2而直接由晶圓WF的第一層W1所形成。在此情況下，第一層W1（即，膜結構FS）可包括包含氧化物的絕緣體層，氧化物例如為二氧化矽，但不以此為限。

然後，提供一基底BS，並可將第30圖或第31圖所示的結構設置在基底BS上，以完成聲能轉換器的製造。

綜上所述，由於狹縫的存在，聲能轉換器可產生聲波，並且，聲能轉換器在第一模式時形成通氣口以抑制閉鎖效應，聲能轉換器在第二模式可不形成通氣口。也就是說，狹縫作為聲能轉換器的動態前通氣口。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

100,100’,200,200’,300,400,500,600,700,800,900,1000:聲能轉換器 110:第一振膜 110Df:變形態 110e:外緣 110R:角落 112a,112b,112c,112d:振膜部 114:聯結板 120:第一致動件 120a,120b,120c,120d:致動部 130,130a,130b,130c,130d,230:狹縫 130_L:較長狹縫 130_N:內部狹縫 130_S:較短狹縫 130_T:外部狹縫 130P:間隙 130T:通氣口 140,240:錨定結構 150:感測裝置 160:驅動電路 162:類比數位轉換器 164:數位訊號處理單元 166:數位類比轉換器 210:第二振膜 220:第二致動件 902:單元 1002:高頻聲音單元 1004:低頻聲音單元 A,B,C,D:點 AM:致動材料 BS:基底 BVT,BVT1,BVT2:背部通口 CB1:第一腔體 CB2:第二腔體 CPD:連接墊 CPS:補償氧化物層 CT1:第一導電層 CT2:第二導電層 DC,DD:距離 e1:第一部分 e2:第二部分 e3:第三部分 EL1:第一電極 EL2:第二電極 Ex1,Ex2,Ex3,Ex4,Ex5,Ex6:範例 FS:膜結構 HL:孔 HO1:第一殼開口 HO2:第二殼開口 HSS:殼結構 PL:保護層 S1:第一側壁 S2:第二側壁 SH:水平表面 SIL:隔離絕緣層 U1:第一單元 U2:第二單元 Uz:位移 V1,V2,V3,V4,V5,V6:電壓 VL1:第一容積 VL2:第二容積 W1:第一層 W1a:上表面 W2:第二層 W3:絕緣層 WF:晶圓 WL:溝道線 WSD:穿戴式聲音裝置 X,Y,Z:方向

第1圖所示為本發明第一實施例的聲能轉換器的俯視示意圖。 第2圖所示為本發明第一實施例的聲能轉換器的剖面示意圖。 第3圖所示為本發明第一實施例的聲能轉換器與殼結構的剖面示意圖。 第4圖所示為本發明第一實施例的第一振膜在第一模式下的示意圖。 第5圖所示為本發明另一實施例的第一振膜在第二模式下的剖面示意圖。 第6圖所示為本發明第一實施例的狹縫的相對側的一對相對位置的多個範例的示意圖。 第7圖所示為本發明第一實施例的頻率響應的多個範例的示意圖。 第8圖所示為本發明另一實施例的第一振膜在第一模式下的剖面示意圖。 第9圖所示為本發明一實施例具有聲能轉換器的穿戴式聲音裝置的示意圖。 第10圖至第12圖所示為本發明一實施例的另一類型的聲能轉換器的剖面示意圖。 第13圖所示為本發明第二實施例的聲能轉換器的剖面示意圖。 第14圖所示為本發明另一種第二實施例的聲能轉換器的剖面示意圖。 第15圖所示為本發明第三實施例的聲能轉換器的俯視示意圖。 第16圖所示為本發明第四實施例的聲能轉換器的俯視示意圖。 第17圖所示為本發明第五實施例的聲能轉換器的俯視示意圖。 第18圖所示為本發明第六實施例的聲能轉換器的俯視示意圖。 第19圖所示為本發明第七實施例的聲能轉換器的俯視示意圖。 第20圖所示為第19圖的中心部分的放大示意圖。 第21圖所示為本發明第八實施例的聲能轉換器的俯視示意圖。 第22圖所示為本發明第九實施例的聲能轉換器的俯視示意圖。 第23圖所示為本發明第十實施例的聲能轉換器的俯視示意圖。 第24圖至第30圖所示為本發明一實施例的聲能轉換器的製造方法在不同階段時的結構的示意圖。 第31圖所示為本發明一實施例聲能轉換器的剖面示意圖。

100:聲能轉換器

110:第一振膜

120:第一致動件

130:狹縫

130P:間隙

140:錨定結構

BS:基底

BVT:背部通口

CB1:第一腔體

FS:膜結構

HO1:第一殼開口

HO2:第二殼開口

HSS:殼結構

S1:第一側壁

S2:第二側壁

SH:水平表面

U1:第一單元

VL1:第一容積

VL2:第二容積

Z:方向

Claims (30)

1. 一種聲能轉換器，設置在一穿戴式聲音裝置中或將要設置在該穿戴式聲音裝置中，並用以執行一聲學轉換，該聲能轉換器包括： 至少一錨定結構； 一膜結構，設置在一第一層中，並錨定於設置在一第二層中的該至少一錨定結構；以及 一致動件，設置在該膜結構上，該致動件用以致動該膜結構以暫時性地形成一通氣口； 其中該膜結構將一空間分隔成一第一容積與一第二容積，該第一容積連接一穿戴式聲音裝置使用者的一耳道，該第二容積連接該穿戴式聲音裝置外的一環境； 其中該耳道與該環境將透過該膜結構被致動時暫時性開啟的該通氣口來連接。
2. 如請求項1所述之聲能轉換器，其中設置在該第一層中的該膜結構包括一振膜，且該振膜用以執行該聲學轉換。
3. 如請求項2所述之聲能轉換器，其中用以執行該聲學轉換的該振膜用以被致動而形成該通氣口，一狹縫形成在該振膜中，且該通氣口是因為該狹縫而形成。
4. 如請求項3所述之聲能轉換器，其中在該狹縫旁的該膜結構的一部分與該聲能轉換器內的任何其他元件沒有物理性接觸。
5. 如請求項3所述之聲能轉換器，其中 該狹縫將該振膜區分成一第一振膜部與一第二振膜部； 該第一振膜部被致動以具有一第一位移； 該第二振膜部被致動以具有一第二位移； 在該狹縫的一區段上，該第一振膜部的該第一位移與該第二振膜部的該第二位移之間的差異大於該振膜的厚度，而該通氣口形成在該狹縫的該區段上。
6. 如請求項1所述之聲能轉換器，其中該膜結構包括： 一第一瓣，設置在該第一層中，該第一瓣包括： 一第一端，錨定於該至少一錨定結構的一第一錨定結構；以及 一第二端，用以執行一第一上下運動以形成該通氣口。
7. 如請求項6所述之聲能轉換器，其中該膜結構包括： 一第二瓣，設置在該第一層中，該第二瓣包括： 一第一端，錨定於該至少一錨定結構的一第二錨定結構；以及 一第二端，相對於該第一瓣的該第二端，並用以執行一第二上下運動以形成該通氣口。
8. 如請求項7所述之聲能轉換器，其中設置在該第一層中的該膜結構包括一振膜，該振膜用以執行該聲學轉換，且該振膜包括該第一瓣與該第二瓣。
9. 如請求項1所述之聲能轉換器，其中該穿戴式聲音裝置另包括一殼結構，且被分隔成該第一容積與該第二容積的該空間形成在該殼結構內。
10. 如請求項1所述之聲能轉換器，其中該穿戴式聲音裝置另包括： 一感測裝置，用以產生一感測結果； 其中根據該感測結果判斷是否形成該通氣口。
11. 如請求項10所述之聲能轉換器，其中 當該感測結果指示的一感測量以一第一極性跨過一特定閥值時，將開啟該通氣口； 當該感測量以相反於該第一極性的一第二極性跨過該特定閥值時，將關閉該通氣口。
12. 如請求項10所述之聲能轉換器，其中該通氣口的開口程度單調地相關於該感測結果指示的一感測量。
13. 如請求項10所述之聲能轉換器，其中該感測裝置包括一鄰近感應器，該感測結果指示的一感測量表示出一物件與該鄰近感應器之間的一距離，而該通氣口的開口程度相關於所感測到的該距離。
14. 如請求項10所述之聲能轉換器，其中該感測裝置包括一動作感測器，該感測結果指示的一感測量表示出該穿戴式聲音裝置的一動作，而該通氣口的開口程度相關於所感測到的該動作。
15. 如請求項1所述之聲能轉換器，另包括一振膜，該振膜用以執行該聲學轉換，其中 該穿戴式聲音裝置包括一驅動電路，該驅動電路用以產生一驅動訊號以致動該振膜； 該驅動電路包括一頻率響應均衡器； 當該通氣口開啟時，該頻率響應均衡器被啟用； 當該通氣口關閉時，該頻率響應均衡器被禁用。
16. 一種聲能轉換器的製造方法，包括： 提供一晶圓，其中該晶圓包括一第一層與一第二層； 形成並圖案化在該晶圓的一第一側上的一致動材料； 圖案化該晶圓的該第一層，以形成一溝道線；以及 移除該晶圓的該第二層的一第一部； 其中該第二層的一第二部形成至少一錨定結構，且圖案化的該第一層形成被該至少一錨定結構錨定的一膜結構； 其中一狹縫是因為該溝道線而形成在該膜結構中並貫穿該膜結構； 其中該膜結構用以被致動以暫時性地形成一通氣口，且該通氣口是因為該狹縫而形成； 其中該膜結構將一空間分隔成一第一容積與一第二容積，該第一容積連接一耳道，該第二容積連接一穿戴式聲音裝置外的一環境； 其中該耳道與該環境將透過暫時性開啟的該通氣口來連接。
17. 如請求項16所述之製造方法，在該晶圓的該第一層與該第二層之間形成一絕緣層，且該製造方法包括： 移除該絕緣層的一部分，使得該狹縫貫穿該膜結構。
18. 如請求項16所述之製造方法，其中該第一層包括單晶矽，且該晶圓為矽覆絕緣體(SOI)晶圓。
19. 如請求項16所述之製造方法，其中該第一層包括多晶矽，且該晶圓為多晶矽覆絕緣體(POI)晶圓。
20. 如請求項16所述之製造方法，其中該第一層直接形成在該第二層上。
21. 如請求項20所述之製造方法，其中該第一層包括一絕緣體層。
22. 如請求項21所述之製造方法，其中該絕緣體層包括二氧化矽。
23. 如請求項16所述之製造方法，包括： 形成並圖案化在該致動材料與該晶圓的該第一層之間的一第一導電層； 其中圖案化的該第一導電層作為一致動件的一第一電極。
24. 如請求項16所述之製造方法，包括： 形成並圖案化在該致動材料上的一第二導電層； 其中圖案化的該第二導電層作為一致動件的一第二電極。
25. 如請求項24所述之製造方法，包括： 形成一保護層，覆蓋該第二導電層。
26. 如請求項16所述之製造方法，其中該致動材料包括壓電材料。
27. 如請求項16所述之製造方法，該壓電材料包括鋯鈦酸鉛(lead-zirconate-titanate, PZT)材料。
28. 如請求項16所述之製造方法，其中 該膜結構包括一振膜，該振膜用以執行一聲學轉換； 該膜結構包括透過該狹縫分隔的一第一部分與一第二部分，且該第一部分與該第二部分用以被致動而暫時性地形成該通氣口； 該第一部分、該第二部分與該振膜由相同的製程所製。
29. 如請求項16所述之製造方法，其中 由該第一層所形成的該膜結構包括一瓣； 該瓣的一自由端用以執行一上下運動以形成該通氣口； 該瓣的該自由端在執行該上下運動時，該自由端與該聲能轉換器內的任何其他元件沒有接觸。
30. 如請求項16所述之製造方法，其中由於形成該通氣口而產生的淨空氣運動實質上為0。

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