WO2022141571A1 - 声换能器及电子设备 - Google Patents

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WO2022141571A1
WO2022141571A1 PCT/CN2020/142502 CN2020142502W WO2022141571A1 WO 2022141571 A1 WO2022141571 A1 WO 2022141571A1 CN 2020142502 W CN2020142502 W CN 2020142502W WO 2022141571 A1 WO2022141571 A1 WO 2022141571A1
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groove
electrode
comb teeth
teeth
side walls
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Inventor
雅尼克 凯夫兰
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瑞声声学科技(深圳)有限公司
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    • H04R7/02—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones characterised by the construction
    • H04R7/04—Plane diaphragms

Definitions

  • the present invention relates to the technical field of acoustic-electric conversion devices, and in particular, to an acoustic transducer and electronic equipment.
  • Micro-Electro-Mechanical-System Microphone (MEMS)-based transducers include a series of sensors and actuators produced using micromachining techniques.
  • MEMS can be used for accelerometers, microphones, micro motors, micro pumps, micro vibrators, pressure sensors, gyroscopes, humidity sensors, etc.
  • Many MEMS devices use capacitive sensing techniques to transduce physical signals into electrical signals.
  • an interface circuit is used to convert the capacitance change in the sensor into a voltage signal.
  • the moving part is usually at least partially covered above the cavity formed by the base, the moving electrode is installed on the moving part, and the fixed electrode is installed on the base. The sensitivity of the moving electrode is low, or the fixed electrode is suspended in the air, and mechanical noise can easily cause the displacement of the fixed electrode.
  • One of the objectives of the present invention is to provide an acoustic transducer, which improves the sensitivity and increases the stability of the fixed electrode.
  • Another object of the present invention is to provide an electronic device that improves the performance and sensitivity of the acoustic transducer.
  • an acoustic transducer comprising a base, a fixed part, a moving part, a first electrode and a first electrode
  • the base is provided with a cavity, including a cavity facing the a first surface disposed on the cavity
  • the fixing member extends from the first surface toward the cavity, and includes a fixed end fixed to the first surface and a free end opposite to the fixed end
  • the The moving member is fixed on the base and located above the cavity, and at least partially covers the cavity, including a second surface disposed toward the cavity
  • the first electrode is fixed on the free end
  • the second electrode is fixed to the second surface, wherein the first electrode and the second electrode are laterally adjacent.
  • both the first electrode and the second electrode extend in a direction perpendicular to the moving member.
  • the first electrode includes a plurality of first comb teeth
  • the second electrode includes a plurality of parallel teeth
  • the parallel teeth include two relatively parallel sub-comb teeth, one of the first comb teeth between the two sub-comb teeth of one of the parallel teeth, and a gap is provided between the two sub-comb teeth;
  • the second electrode includes a plurality of "U"-shaped teeth, the "U"-shaped teeth include two oppositely arranged sub-comb teeth and a connecting comb tooth connecting the two sub-comb teeth, one of the first comb teeth The teeth are arranged between the two sub-comb teeth of one of the "U"-shaped teeth, and there is a gap between the two sub-comb teeth.
  • a plurality of electrode grooves are etched on the free end along a direction perpendicular to the moving member, the plurality of electrode grooves form the first electrode, the electrode groove includes a first groove portion, and the second electrode It includes a plurality of second comb teeth, and one of the second comb teeth is inserted into one of the first grooves.
  • each of the first groove parts includes two first groove side walls and a first groove bottom wall connecting the two first groove side walls, and the two first groove side walls are arranged opposite to each other, so The first groove bottom wall is located at one end of the first groove side wall away from the moving member and is opposite to the moving member.
  • the second comb teeth are connected to the first groove bottom wall and the two first grooves.
  • a gap is provided between the side walls of a slot.
  • one end of the plurality of first grooves intersects to form an intersection, and the plurality of first grooves are radially distributed from the intersection.
  • the fixing member further includes a connecting portion connecting the fixing end and the free end, and the connecting portion and the fixing end are provided with the recess.
  • a depression is provided at the center of the circle, and the depression extends from the side of the fixing member close to the moving member toward the direction away from the moving member.
  • the second comb teeth include a first tooth surface and a second tooth surface arranged oppositely and an interlayer located between the first tooth surface and the second tooth surface, the first tooth surface and the second tooth surface
  • the second tooth surfaces are respectively arranged opposite to the two first groove side walls of the first groove portion, and the first tooth surface and the second tooth surface are from one end close to the moving member to the end away from the One end of the moving piece is set as an insulating area and a conductive area in sequence, and the interlayer is a conductive layer; the first conductive part is partially facing the insulating area and partially facing the conductive area.
  • the beneficial effect of the present invention is that: by fixing the second electrode on the second surface of the moving member and at the center of the moving member, the fixing member extends from the base to the cavity, so that the first electrode and the second electrode fixed on the free end are Horizontally adjacent, when the moving part vibrates under the action of sound pressure and other external forces, it drives the second electrode to move back and forth relative to the first electrode to improve the sensitivity of the sound transducer; the first electrode is fixed on the fixed part to improve the first electrode.
  • the stability of the fixation of an electrode can avoid the displacement of the first electrode caused by other factors such as mechanical noise and affect the performance of the acoustic transducer. Therefore, the acoustic transducer provided by the present invention has higher sensitivity, and the first electrode has stronger stability, thereby improving the performance of the acoustic transducer.
  • FIG. 2 is a schematic bottom view of the acoustic transducer provided in Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic view of the cross-sectional angle along the line A-A in FIG. 2, and the moving part moves close to the base;
  • Figure 16 is a cross-sectional view along line F-F in Figure 15;
  • Both the "U"-shaped teeth 51 and the first comb teeth 41 extend in a direction perpendicular to the moving member 3 , so that the sub-comb teeth 511 and the first comb teeth 41 have surfaces of sufficient size to face each other.
  • the first electrode 4 may include a plurality of "U"-shaped teeth 51
  • the second electrode 5 may include a plurality of comb teeth.
  • the second electrode 5 includes a plurality of parallel teeth 50
  • the parallel teeth 50 include two relatively parallel sub-comb teeth 511
  • a first comb tooth 41 is arranged on a side of a parallel tooth 50 .
  • a gap is provided between the two sub-comb teeth 511 and between the two sub-comb teeth 511 .
  • the first electrode 4 may include a plurality of parallel teeth 50
  • the second electrode 5 may include a plurality of comb teeth.
  • the value of ⁇ 0 ⁇ r is also fixed, S is the area facing each other between the two electric plates of the capacitor, and d is the distance between the two electric plates, so the invention provides In the acoustic transducer 100, the first comb teeth 41 of the first electrode 4 are inserted into the "U"-shaped teeth 51 of the second electrode 5, and the first comb teeth 41 and the "U"-shaped teeth 51 are laterally adjacent to each other, so in the After the first electrode 4 and the second electrode 5 are energized, a capacitance is formed between the first electrode 4 and the second electrode 5, and the distance d between them remains unchanged, and the area depends on the first electrode 4 and the second electrode 5 the area facing each other.
  • the second electrode 5 is fixed on the second surface 31 of the moving member 3 and is located in the center of the moving member 3 .
  • the fixing member 2 extends from the base 1 into the cavity 11 , so that the first electrode 4 fixed on the free end 22 is connected to the first electrode 4 .
  • the two electrodes 5 are laterally adjacent to each other, and when the moving member 3 vibrates under the action of sound pressure and other external forces, it drives the second electrode 5 to move back and forth relative to the first electrode 4 to improve the sensitivity of the acoustic transducer 100; It is fixed on the fixing member 2 to improve the fixing stability of the first electrode 4 and avoid the displacement of the first electrode 4 caused by mechanical noise and other factors to affect the performance of the sound transducer 100 . Therefore, the acoustic transducer 100 provided by the embodiment of the present invention has higher sensitivity, and the fixed electrode has stronger stability, thereby improving the performance of the acoustic transducer 100 .

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Abstract

本发明提供一种声换能器，包括基座、固定件、移动件、第一电极以及第一电极，所述基座设有腔体，包括朝向所述腔体设置的第一表面；所述固定件自所述第一表面朝所述腔体延伸，包括固定于所述第一表面的固定端以及与所述固定端相对设置的自由端；所述移动件固定于所述基座并位于所述腔体上方，且至少部分覆盖于所述腔体，包括朝向所述腔体设置的第二表面；所述第一电极固定于所述自由端，所述第二电极固定于所述第二表面，其中，所述第一电极和所述第二电极横向相邻。本发明提供的声换能器具有更高的灵敏度，第一电极具有更强的稳定性，从而提高了声换能器的性能。

Description

声换能器及电子设备 技术领域
本发明涉及声电转换装置技术领域，尤其涉及一种声换能器及电子设备。
 背景技术
基于微电机系统（Micro-Electro-Mechanical-System Microphone，MEMS）的换能器包括使用微加工技术产生的一系列传感器和致动器。通常，MEMS可以用于加速度计、麦克风、微马达、微泵、微振子、压力传感器、陀螺仪、湿度传感器等。许多MEMS装置使用电容感测技术来将物理信号换能成电信号。在这种应用中，使用接口电路将传感器中的电容变化转换成电压信号。现有技术中，通常将移动件至少部分覆盖于基座形成的腔体的上方，动电极安装于移动件，定电极安装于基座，但是，由于设计的局限性，要么移动件振动时传动到动电极的灵敏度低，要么定电极悬空设置，机械噪音易引起定电极位移，这些设计局限均影响声换能器的性能。
因此，有必要提供一种可以提高产品性能的声换能器及电子产品。
 技术解决方案
本发明的目的之一在于提供一种声换能器，提高灵敏度的同时增加定电极的稳定性。
本发明的目的之二在于提供一种电子设备，提高了声换能器的性能和灵敏度。
本发明的目的之一提供的技术方案如下：一种声换能器，包括基座、固定件、移动件、第一电极以及第一电极，所述基座设有腔体，包括朝向所述腔体设置的第一表面；所述固定件自所述第一表面朝所述腔体延伸，包括固定于所述第一表面的固定端以及与所述固定端相对设置的自由端；所述移动件固定于所述基座并位于所述腔体上方，且至少部分覆盖于所述腔体，包括朝向所述腔体设置的第二表面；所述第一电极固定于所述自由端，所述第二电极固定于所述第二表面，其中，所述第一电极和所述第二电极横向相邻。
进一步地，所述第一电极和所述第二电极均沿垂直于所述移动件的方向延伸。
进一步地，所述第一电极包括多个第一梳齿；所述第二电极包括多个平行齿，所述平行齿包括两个相对平行设置的子梳齿，一个所述第一梳齿设于一个所述平行齿的两个所述子梳齿之间，并与两个所述子梳齿之间设有间隙；或者，
所述第二电极包括多个“U”形齿，所述“U”形齿包括两个相对设置的子梳齿以及连接两个所述子梳齿的连接梳齿，一个所述第一梳齿设于一个所述“U”形齿的两个所述子梳齿之间，并与两个所述子梳齿之间设有间隙。
进一步地，所述自由端沿垂直于所述移动件的方向蚀刻多个电极槽，所述多个电极槽形成所述第一电极，所述电极槽包括第一槽部，所述第二电极包括多个第二梳齿，一个所述第二梳齿插入一个所述第一槽部内。
进一步地，每个所述第一槽部包括两个第一槽侧壁以及连接两个所述第一槽侧壁的第一槽底壁，两个所述第一槽侧壁相对设置，所述第一槽底壁位于所述第一槽侧壁远离所述移动件的一端并与所述移动件相对设置，所述第二梳齿与所述第一槽底壁以及两个所述第一槽侧壁之间均设有间隙。
进一步地，所述第一槽部还包括沿垂直于所述移动件的方向延伸的连接壁，所述连接壁同时连接于所述第一槽底壁以及两个所述第一槽侧壁，多个所述第一槽部呈半圆形或者圆形分布,圆心位于所述第一槽部设有所述连接壁的一端。
进一步地，多个所述第一槽部的一端相交形成交点，多个所述第一槽部自所述交点呈辐射状分布。
进一步地，相邻所述第一槽部的所述第一槽侧壁之间设有凹陷，所述凹陷自所述固定件靠近所述移动件一侧朝远离所述移动件的方向延伸。
进一步地，所述固定件还包括连接所述固定端与所述自由端的连接部，所述连接部与所述固定端设有所述凹陷。
进一步地，所述圆心处设有凹陷，所述凹陷自所述固定件靠近所述移动件一侧朝远离所述移动件的方向延伸。
进一步地，所述电极槽还包括第二槽部，所述第二槽部设于所述第一槽部远离所述圆心的一端并与所述第一槽部相交，所述第二电极还包括第三梳齿，所述第三梳齿连接于所述第二梳齿，所述第三梳齿插入所述第二槽部内。
进一步地，所述电极槽还包括第二槽部，所述第二槽部设于所述第一槽部远离所述交点的一端并与所述第一槽部相交，所述第二电极还包括第三梳齿，所述第三梳齿连接于所述第二梳齿，所述第三梳齿插入所述第二槽部内。
进一步地，所述第二槽部包括两个第二槽侧壁以及连接两个所述第二槽侧壁的第二槽底壁，两个所述第二槽侧壁相对设置，所述第二槽底壁位于所述第二槽侧壁远离所述移动件的一端并与所述移动件相对设置，所述第三梳齿与所述第二槽底壁以及两个所述第二槽侧壁之间均设有间隙。
进一步地，每个所述第一槽侧壁设有绝缘层，所述第一槽侧壁自靠近所述移动件一端到远离所述移动件一端依次为第一导电部、绝缘层、第二导电部；所述第二梳齿包括相对设置的第一齿面和第二齿面以及位于所述第一齿面与所述第二齿面之间的夹层，所述第一齿面和所述第二齿面分别与所述第一槽部的两个所述第一槽侧壁相对设置，所述第一齿面和所述第二齿面自靠近所述移动件一端到远离所述移动件一端依次设为绝缘区和导电区，所述夹层为导电层；所述第一导电部部分正对所述绝缘区、部分正对所述导电区。
进一步地，所述移动件上贯穿设有通气孔。
本发明的目的之二提供的技术方案如下：一种电子设备，包括上述的声换能器。
 有益效果
本发明的有益效果在于：通过将第二电极固定在移动件的第二表面，并且位于移动件的中心，固定件自基座向腔体内延伸，使固定于自由端的第一电极与第二电极横向相邻，移动件在声压等外力的作用下发生振动时，带动第二电极相对于第一电极进行往返运动，提高声换能器的灵敏度；第一电极固定在固定件上，提高第一电极固定的稳定性，避免因机械噪音等其他因素造成第一电极发生位移影响声换能器的性能。因此，本发明提供的声换能器具有更高的灵敏度，第一电极具有更强的稳定性，从而提高了声换能器的性能。
 附图说明
图1为本发明实施例一提供的声换能器的俯视示意图；
图2为本发明实施例一提供的声换能器的仰视示意图；
图3为本发明实施例一提供的第一梳齿与“U”形齿相配合的示意图；
图4为本发明实施例一提供的第一梳齿与平行齿相配合的示意图；
图5为图2中沿A-A线截面角度，移动件远离基座移动的示意图；
图6为图2中沿A-A线截面角度，移动件靠近基座移动的示意图；
图7为本发明实施例二提供的声换能器去除移动件后的俯视示意图；
图8为图7中B处的局部放大图；
图9为图8中沿线C-C的截面图；
图10、图11、图13、图15、图17以及图20为图8一个变形实施例的结构示意图；
图12为图11中沿线D-D的截面图；
图14为图13中沿线E-E的截面图；
图16为图15中沿线F-F的截面图；
图18为本发明实施例七提供的第二槽部与第三梳齿相配合的结构示意图；
图19为本发明实施例八提供的第二槽部与第三梳齿相配合的结构示意图；
图21为图20中沿线G-G的截面图。
图中：100、声换能器；1、基座；11、腔体；12、第一表面；2、固定件；21、固定端；22、自由端；23、连接部；3、移动件；31、第二表面；32、通气孔；4、第一电极；41、第一梳齿；42、第一槽部；421、第一槽侧壁；4211、绝缘层；4212、第一导电部；4213、第二导电部；422、第一槽底壁；423、连接壁；43、第二槽部；431、第二槽侧壁；5、第二电极；50、平行齿；51、“U”形齿；511、子梳齿；512、连接梳齿；52、第二梳齿；521、第一齿面；522、第二齿面；523、夹层；524、绝缘区；525、导电区；53、第三梳齿；6、支撑件；7、圆心；8、交点；9、凹陷。
 本发明的实施方式
下面结合图1至图21对本发明作详细描述。
实施例一
请参阅图1至图6，本发明实施例提供一种声换能器100，包括基座1、固定件2、移动件3、第一电极4以及第二电极5；基座1设有腔体11，包括朝向腔体11设置的第一表面12；固定件2自第一表面12朝腔体11延伸，包括固定于第一表面12的固定端21以及与固定端21相对设置的自由端22；移动件3固定于基座1并位于腔体11上方，且至少部分覆盖于腔体11，包括朝向腔体11设置的第二表面31；第一电极4固定于自由端22，第二电极5固定于第二表面31，第一电极4和第二电极5横向相邻。另外，为了使固定件2和移动件3之间产生电容，第一电极4与移动件3之间绝缘设置，第二电极5与固定件2之间绝缘设置。
在本实施例中，移动件3为柔性膜，柔性膜可以直接锚定到基座1上，也可以锚定到设于基座1上的支撑件6上，支撑件6可以是标准的微加工膜或者多个薄膜形成的锚定在基座1上的膜结构。可以理解，移动件3并不仅限于柔性膜，只要受到声压等外力作用时能发生振动即可。第一电极4固定在固定件2的自由端22，固定不动，为定电极，第二电极5固定在移动件3的第二表面31，随移动件3的振动发生位移，为动电极。
优选地，第一电极4和第二电极5均沿垂直于移动件3的方向延伸。
请参阅图2和图3，第一电极4包括多个第一梳齿41，第二电极5包括多个“U”形齿51，“U”形齿51包括两个相对设置的子梳齿511以及连接两个子梳齿511的连接梳齿512，一个第一梳齿41设于一个“U”形齿51的两个子梳齿511之间，并与两个子梳齿511之间设有间隙。在本实施例中，第一梳齿41距离两个子梳齿511的间距相等。“U”形齿51和第一梳齿41均沿垂直于移动件3的方向延伸，使子梳齿511和第一梳齿41有足够大小的表面相对设置。可以理解，第一电极4可以包括多个“U”形齿51，第二电极5可以包括多个梳齿。请参阅图4，在其他实施例中，第二电极5包括多个平行齿50，平行齿50包括两个相对平行设置的子梳齿511，一个第一梳齿41设于一个平行齿50的两个子梳齿511之间，并与两个子梳齿511之间设有间隙。可以理解，第一电极4可以包括多个平行齿50，第二电极5可以包括多个梳齿。
由于电容的值与电容两个板之间的正对面积成正比，与电容两个板之间的距离成反比，即C＝kε 0ε rS/d，k为常数，ε 0为常数，ε r为常数。当声换能器制作出来后，ε 0ε r的值也就固定了，S是电容两个电板之间正对的面积，d为两个电板之间的距离，所以本发明提供的声换能器100中第一电极4的第一梳齿41插入第二电极5的“U”形齿51中，并且第一梳齿41和“U”形齿51横向相邻设置，所以在第一电极4和第二电极5通电后，第一电极4和第二电极5之间就形成了电容，且其之间的距离d不变，面积取决于第一电极4和第二电极5之间的正对面积。本发明实施例中柔性膜在声压等外力的作用下振动，即改变定第一电极4和第二电极5之间的正对面积大小，从而使电容值发生变化，产生信号，于是声换能器100将声音信号转换成电信号。
图5和图6示出柔性膜受到声压等外力作用时发生振动，带动“U”形齿51相对第一梳齿41发生位移，其中，图示上方的箭头表示柔性膜移动的方向。“U”形齿51相对第一梳齿41发生位移，使子梳齿511与第一梳齿41之间的正对面积发生变化，即电容耦合的重叠面积发生改变，实现声电转换。其中，在图5中，柔性膜直接锚定在基座1上，在图6中，柔性膜锚定在固定于基座1上的支撑件6上。
第二电极5固定在移动件3的第二表面31，并且位于移动件3的中心，固定件2自基座1向腔体11内延伸，使固定于自由端22的第一电极4与第二电极5横向相邻，移动件3在声压等外力的作用下发生振动时，带动第二电极5相对于第一电极4进行往返运动，提高声换能器100的灵敏度；第一电极4固定在固定件2上，提高第一电极4固定的稳定性，避免因机械噪音等其他因素造成第一电极4发生位移影响声换能器100的性能。因此，本发明实施例提供的声换能器100具有更高的灵敏度，定电极具有更强的稳定性，从而提高了声换能器100的性能。
请参阅图1和图2，移动件3上贯穿设有通气孔32。通过设置通气孔32，可以使移动件3在振动时，移动件3两侧的静压力相等。通气孔32可以设置在移动件3的任何位置，当然，通气孔32设置在基座1上也是可以的。通气孔32的设置位置不限于本实施例中的设置位置。
实施例二
本实施例与实施例一的不同之处在于第一电极4和第二电极5的结构，在此只对不同之处进行详述，其他内容不再赘述。
请参阅图7至图9，自由端22自靠近移动件3一侧朝远离移动件3的方向延伸蚀刻多个电极槽，多个电极槽形成第一电极4，电极槽包括第一槽部42，第二电极5包括多个第二梳齿52，一个第二梳齿52插入一个第一槽部42内。
具体地，每个第一槽部42包括两个第一槽侧壁421以及连接两个第一槽侧壁421的第一槽底壁422，两个第一槽侧壁421相对设置，第一槽底壁422位于第一槽侧壁421远离移动件3的一端并与移动件3相对设置，第二梳齿52与第一槽底壁422以及两个第一槽侧壁421之间均设有间隙。第二梳齿52远离移动件3的一端与第一槽底壁422之间的距离限制第二梳齿52朝向固定件2方向位移的大小，因此，需要根据实际情况在第二梳齿52远离移动件3的一端与第一槽底壁422之间设置足够大的空隙。第二梳齿52朝向固定件2位移的大小受作用于移动件3的声压等外力的控制。在本实施例中，第二梳齿52距离两个第一槽侧壁421的间距相等，在其他实施例中，第二梳齿52距离两个第一槽侧壁421的间距可以不相等。
优选地，第一槽部42还包括沿垂直于移动件3的方向延伸的连接壁423，连接壁423同时连接于第一槽底壁422以及两个第一槽侧壁421，多个第一槽部42呈半圆形或者圆形分布,圆心7位于第一槽部42设有连接壁423的一端。请参阅图8，多个第一槽部42呈半圆形分布，在其他实施例中，多个第一槽部42可以呈圆形分布，也可以呈三角形、四边形等任意形状分布，并不受限于本实施例和附图提供的形状。
实施例三
本实施例与实施例二的不同之处在于第一槽部42的结构和设置形状，在此只对不同之处进行详述，其他内容不再赘述。
请参阅图10，在本实施例中，第一槽部42不包括连接壁423，多个第一槽部42的一端相交形成交点8，多个第一槽部42自交点8呈辐射状分布，即多个第一槽部42之间相互连通。可以理解，多个第一槽部42也可以呈相互交叉方式设置。
实施例四
本实施例与实施例二和实施例三的不同之处在于相邻第一槽部42的第一槽侧壁421之间设有凹陷9，在此只对不同之处进行详述，其他内容不再赘述。
请参阅图11至图16，相邻第一槽部42的第一槽侧壁421之间设有凹陷9，凹陷9自固定件2靠近移动件3一侧朝远离移动件3的方向延伸。通过设置凹陷9，增加柔性膜与固定件2之间的间隙，以降低柔性膜向固定件2方向移动时膜阻尼的产生，提高声换能器100的性能。
实施例五
本实施例与实施例四的不同之处在于凹陷9的设置位置，在此只对不同之处进行详述，其他内容不再赘述。
优选地，固定件2还包括连接固定端21与自由端22的连接部23，连接部23与固定端21设有凹陷9。通过设置凹陷9，增加柔性膜与固定件2之间的间隙，以降低柔性膜向固定件2方向移动时膜阻尼的产生，提高声换能器100的性能。在其他实施例中，可以只在连接部23设置凹陷9，也可以只在固定端21设置凹陷9，或者同时在相邻第一槽部42的第一槽侧壁421之间以及连接部23与固定端21均设置凹陷9。可以理解，凹陷9的设置位置不受实施例和附图的限制。
实施例六
本实施例与实施例二的不同之处在于固定件2上设有凹陷9，在此只对不同之处进行详述，其他内容不再赘述。
请参阅图17，圆心7处、相邻第一槽部42的第一槽侧壁421之间、连接部23以及固定端21均设置凹陷9。通过设置凹陷9，增加柔性膜与固定件2之间的间隙，以降低柔性膜向固定件2方向移动时膜阻尼的产生，提高声换能器100的性能。在其他实施例中，可以仅在圆心7处设置凹陷9。可以理解，凹陷9的设置位置不受实施例和附图的限制。
实施例七
本实施例与实施例二的不同之处在于电极槽还包括第二槽部43，第二电极5还包括第三梳齿53，在此只对不同之处进行详述，其他内容不再赘述。
优选地，电极槽还包括第二槽部43，第二槽部43设于第一槽部42远离圆心7的一端并与第一槽部42相交，第二电极5还包括第三梳齿53，第三梳齿53连接于第二梳齿52，第三梳齿53插入第二槽部43内。通过设置第二槽部43以及插入第二槽部43的第三梳齿53，增加第一电极4和第二电极5的正对面积，从而增加电容耦合的重叠面积，提高声换能器100的灵敏度。
请参阅图18，第二槽部43包括两个第二槽侧壁431以及连接两个第二槽侧壁431的第二槽底壁（图中未示出），两个第二槽侧壁431相对设置，第二槽底壁位于第二槽侧壁431远离移动件3的一端并与移动件3相对设置，第三梳齿53与第二槽底壁以及两个第二槽侧壁431之间均设有间隙。
第三梳齿53远离移动件3的一端与第二槽底壁之间的距离限制第三梳齿53朝向固定件2方向位移的大小，因此，第三梳齿53远离移动件3的一端与第二槽底壁之间需要根据实际情况设置足够大的空隙。第三梳齿53朝向固定件2位移的大小受作用于移动件3的声压等外力的控制。在本实施例中，第三梳齿53距离两个第二槽侧壁431的间距相等，在其他实施例中，第三梳齿53距离两个第二槽侧壁431的间距可以不相等。另外，第二槽部43的槽形不受附图的限制。
实施例八
本实施例与实施例三的不同之处在于电极槽还包括第二槽部43，第二电极5还包括第三梳齿53，在此只对不同之处进行详述，其他内容不再赘述。
优选地，电极槽还包括第二槽部43，第二槽部43设于第一槽部42远离交点8的一端并与第一槽部42相交，第二电极5还包括第三梳齿53，第三梳齿53连接于第二梳齿52，第三梳齿53插入第二槽部43内。通过设置第二槽部43以及插入第二槽部43的第三梳齿53，增加第一电极4和第二电极5的正对面积，从而增加电容耦合的重叠面积，提高声换能器100的灵敏度。
请参阅图19，第二槽部43包括两个第二槽侧壁431以及连接两个第二槽侧壁431的第二槽底壁，两个第二槽侧壁431相对设置，第二槽底壁位于第二槽侧壁431远离移动件3的一端并与移动件3相对设置，第三梳齿53与第二槽底壁以及两个第二槽侧壁431之间均设有间隙。
第三梳齿53远离移动件3的一端与第二槽底壁之间的距离限制第三梳齿53朝向固定件2方向位移的大小，因此，第三梳齿53远离移动件3的一端与第二槽底壁之间需要根据实际情况设置足够大的空隙。第三梳齿53朝向固定件2位移的大小受作用于移动件3的声压等外力的控制。在本实施例中，第三梳齿53距离两个第二槽侧壁431的间距相等，在其他实施例中，第三梳齿53距离两个第二槽侧壁431的间距可以不相等。另外，第二槽部43的槽形不受附图的限制。
实施例九
本实施例与实施例四的不同之处在于第一电极4和第二电极5的均设有绝缘区域，在此只对不同之处进行详述，其他内容不再赘述。
请参阅图20和图21，每个第一槽侧壁421设有绝缘层4211，第一槽侧壁421自靠近移动件3一端到远离移动件3一端依次为第一导电部4212、绝缘层4211、第二导电部4213；第二梳齿52包括相对设置的第一齿面521和第二齿面522以及位于第一齿面521与第二齿面522之间的夹层523，第一齿面521和第二齿面522分别与第一槽部42的两个第一槽侧壁421相对设置，第一齿面521和第二齿面522自靠近移动件3一端到远离移动件3一端依次设为绝缘区524和导电区525，夹层523为导电层；第一导电部4212部分正对绝缘区524、部分正对导电区525。通过该种设置方式，可以降低第二电极5的感应面积并且获得两个不同的感应信号，比如，第二电极5朝靠近移动件3的方向移动时，第二梳齿52与第二导电部4213的正对面积减少，第二梳齿52与第一导电部4212的正对面积增加，如此可以产生差分传感，提高声换能器100的性能。
可以理解，在实施例二、实施例三、实施例五至实施例八中的任意一个实施例中，第一槽侧壁也可以设置绝缘层，相应地，第二梳齿的第一齿面和第二齿面包括绝缘区和导电区；同理，在实施例七和实施例八中的任意一个实施例中，第二槽侧壁也可以设置绝缘层，相应地，第三梳齿的齿面可以包括绝缘区和导电区；在实施例一中，第一梳齿也可以设置绝缘层，相应地，子梳齿与第一梳齿相对的一侧可以包括绝缘区和导电区。需要说明的是，该种设置方式并不受限于本发明实施例和附图所示的情况。
实施例十
本实施例提供一种电子设备，该电子设备包括实施例一至实施例九任意一个实施例中的的声换能器100。
以上所述仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (16)

  1. 一种声换能器，其特征在于，包括：
    基座，设有腔体，包括朝向所述腔体设置的第一表面；
    固定件，自所述第一表面朝所述腔体延伸，包括固定于所述第一表面的固定端以及与所述固定端相对设置的自由端；
    移动件，固定于所述基座并位于所述腔体上方，且至少部分覆盖于所述腔体，包括朝向所述腔体设置的第二表面；
    第一电极，固定于所述自由端；
    第二电极，固定于所述第二表面；
    其中，所述第一电极和所述第二电极横向相邻。
  2. 根据权利要求1所述的声换能器，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极均沿垂直于所述移动件的方向延伸。
  3. 根据权利要求2所述的声换能器，其特征在于，所述第一电极包括多个第一梳齿；所述第二电极包括多个平行齿，所述平行齿包括两个相对平行设置的子梳齿，一个所述第一梳齿设于一个所述平行齿的两个所述子梳齿之间，并与两个所述子梳齿之间设有间隙；或者，
    所述第二电极包括多个“U”形齿，所述“U”形齿包括两个相对设置的子梳齿以及连接两个所述子梳齿的连接梳齿，一个所述第一梳齿设于一个所述“U”形齿的两个所述子梳齿之间，并与两个所述子梳齿之间设有间隙。
  4. 根据权利要求2所述的声换能器，其特征在于，所述自由端沿垂直于所述移动件的方向蚀刻多个电极槽，所述多个电极槽形成所述第一电极，所述电极槽包括第一槽部，所述第二电极包括多个第二梳齿，一个所述第二梳齿插入一个所述第一槽部内。
  5. 根据权利要求4所述的声换能器，其特征在于，每个所述第一槽部包括两个第一槽侧壁以及连接两个所述第一槽侧壁的第一槽底壁，两个所述第一槽侧壁相对设置，所述第一槽底壁位于所述第一槽侧壁远离所述移动件的一端并与所述移动件相对设置，所述第二梳齿与所述第一槽底壁以及两个所述第一槽侧壁之间均设有间隙。
  6. 根据权利要求5所述的声换能器，其特征在于，所述第一槽部还包括沿垂直于所述移动件的方向延伸的连接壁，所述连接壁同时连接于所述第一槽底壁以及两个所述第一槽侧壁，多个所述第一槽部呈半圆形或者圆形分布,圆心位于所述第一槽部设有所述连接壁的一端。
  7. 根据权利要求5所述的声换能器，其特征在于，多个所述第一槽部的一端相交形成交点，多个所述第一槽部自所述交点呈辐射状分布。
  8. 根据权利要求5所述的声换能器，其特征在于，相邻所述第一槽部的所述第一槽侧壁之间设有凹陷，所述凹陷自所述固定件靠近所述移动件一侧朝远离所述移动件的方向延伸。
  9. 根据权利要求8所述的声换能器，其特征在于，所述固定件还包括连接所述固定端与所述自由端的连接部，所述连接部与所述固定端设有所述凹陷。
  10. 根据权利要求6所述的声换能器，其特征在于，所述圆心处设有凹陷，所述凹陷自所述固定件靠近所述移动件一侧朝远离所述移动件的方向延伸。
  11. 根据权利要求6所述的声换能器，其特征在于，所述电极槽还包括第二槽部，所述第二槽部设于所述第一槽部远离所述圆心的一端并与所述第一槽部相交，所述第二电极还包括第三梳齿，所述第三梳齿连接于所述第二梳齿，所述第三梳齿插入所述第二槽部内。
  12. 根据权利要求7所述的声换能器，其特征在于，所述电极槽还包括第二槽部，所述第二槽部设于所述第一槽部远离所述交点的一端并与所述第一槽部相交，所述第二电极还包括第三梳齿，所述第三梳齿连接于所述第二梳齿，所述第三梳齿插入所述第二槽部内。
  13. 根据权利要求11或12所述的声换能器，其特征在于，所述第二槽部包括两个第二槽侧壁以及连接两个所述第二槽侧壁的第二槽底壁，两个所述第二槽侧壁相对设置，所述第二槽底壁位于所述第二槽侧壁远离所述移动件的一端并与所述移动件相对设置，所述第三梳齿与所述第二槽底壁以及两个所述第二槽侧壁之间均设有间隙。
  14. 根据权利要求5所述的声换能器，其特征在于，每个所述第一槽侧壁设有绝缘层，所述第一槽侧壁自靠近所述移动件一端到远离所述移动件一端依次为第一导电部、绝缘层、第二导电部；
    所述第二梳齿包括相对设置的第一齿面和第二齿面以及位于所述第一齿面与所述第二齿面之间的夹层，所述第一齿面和所述第二齿面分别与所述第一槽部的两个所述第一槽侧壁相对设置，所述第一齿面和所述第二齿面自靠近所述移动件一端到远离所述移动件一端依次设为绝缘区和导电区，所述夹层为导电层；
    所述第一导电部部分正对所述绝缘区、部分正对所述导电区。
  15. 根据权利要求1所述的声换能器，其特征在于，所述移动件上贯穿设有通气孔。
  16. 一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1所述的声换能器。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101309854A (zh) * 2005-11-17 2008-11-19 皇家飞利浦电子股份有限公司 包括mems元件的电子器件
CN107404697A (zh) * 2016-05-18 2017-11-28 意法半导体股份有限公司 具有梳齿式电极的mems声换能器及对应的制造方法
US20200148532A1 (en) * 2008-06-30 2020-05-14 The Regents Of The University Of Michigan Piezoelectric mems microphone

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020118850A1 (en) * 2000-08-02 2002-08-29 Yeh Jer-Liang (Andrew) Micromachine directional microphone and associated method
WO2010038229A2 (en) * 2008-10-02 2010-04-08 Audio Pixels Ltd. Actuator apparatus with comb-drive component and methods useful for manufacturing and operating same
CN101415137B (zh) * 2008-11-14 2012-06-06 瑞声声学科技(深圳)有限公司 电容式麦克风
US9402137B2 (en) * 2011-11-14 2016-07-26 Infineon Technologies Ag Sound transducer with interdigitated first and second sets of comb fingers
WO2014088517A1 (en) * 2012-12-06 2014-06-12 Agency For Science, Technology And Research Transducer and method of controlling the same
US9728653B2 (en) * 2013-07-22 2017-08-08 Infineon Technologies Ag MEMS device
US9826313B2 (en) * 2015-05-20 2017-11-21 Clean Energy Labs, Llc Compact electroacoustic transducer and loudspeaker system and method of use thereof
US9611135B1 (en) * 2015-10-30 2017-04-04 Infineon Technologies Ag System and method for a differential comb drive MEMS
US9938133B2 (en) * 2016-04-13 2018-04-10 Infineon Technologies Dresden Gmbh System and method for a comb-drive MEMS device
US11496820B2 (en) * 2016-12-29 2022-11-08 Gmems Tech Shenzhen Limited MEMS device with quadrilateral trench and insert
JP2019033631A (ja) * 2017-08-09 2019-02-28 国立大学法人静岡大学 Ｍｅｍｓ振動素子、ｍｅｍｓ振動素子の製造方法および振動発電素子
JP7037144B2 (ja) * 2017-08-09 2022-03-16 国立大学法人静岡大学 Ｍｅｍｓ振動素子の製造方法およびｍｅｍｓ振動素子
CN207603919U (zh) * 2017-11-28 2018-07-10 瑞声声学科技(深圳)有限公司 Mems麦克风
WO2020139860A1 (en) * 2018-12-28 2020-07-02 Knowles Electronics, Llc Mems structure with stiffening member
WO2021134308A1 (zh) * 2019-12-30 2021-07-08 瑞声声学科技(深圳)有限公司 电容式麦克风
WO2021134679A1 (zh) * 2019-12-31 2021-07-08 瑞声声学科技(深圳)有限公司 电容系统及电容式麦克风
US20210331912A1 (en) * 2020-04-22 2021-10-28 Soundskrit Inc. Multiple layer electrode transducers
US11159893B1 (en) * 2020-07-21 2021-10-26 Aac Acoustic Technologies (Shenzhen) Co., Ltd. MEMS sound transducer

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101309854A (zh) * 2005-11-17 2008-11-19 皇家飞利浦电子股份有限公司 包括mems元件的电子器件
US20200148532A1 (en) * 2008-06-30 2020-05-14 The Regents Of The University Of Michigan Piezoelectric mems microphone
CN107404697A (zh) * 2016-05-18 2017-11-28 意法半导体股份有限公司 具有梳齿式电极的mems声换能器及对应的制造方法

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