CN117319905A - 一种扬声器模组、电子设备、mems扬声器及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种扬声器模组、电子设备、MEMS扬声器及其制作方法，涉及扬声器领域。该MEMS扬声器包括基底、至少两个发声结构及柔性膜。基底上形成有贯穿上表面和下表面的空腔。至少两个发声结构同层且间隔设置在基底上。发声结构的一部分区域与基底固定连接，发声结构的另一部分区域设置在空腔的上方。柔性膜覆盖在至少两个发声结构和基底上且至少将空腔上未覆盖有发声结构的部分开口封闭。柔性膜具有弯折部，弯折部至少位于相邻两个发声结构之间的间隙中。弯折部沿基底的厚度方向弯折。弯折部释放了发声结构自由端的挠曲约束，提升了MEMS扬声器的声压级性能，具有高的可靠性和一致性并获取低水平谐波失真。从而，提高了MEMS扬声器的发声质量。

Description

一种扬声器模组、电子设备、MEMS扬声器及其制作方法

技术领域

本申请涉及扬声器技术领域，尤其涉及一种扬声器模组、电子设备、MEMS扬声器及其制作方法。

背景技术

微型扬声器作为一种重要的电声设备，在消费类电子设备上的应用非常广泛。微型扬声器按技术类型可分为动圈微扬声器、动铁微扬声器及微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)扬声器。

图1示出了动圈微扬声器的部分部件的结构示意图。图2示出了动铁扬声器的部分部件的结构示意图。参照图1和图2，动圈微扬声器和动铁微扬声器都是通过电磁力驱动振动结构，从而激发声音。动圈微扬声器01和动铁微扬声器02在工作时均会受到外界磁场干扰而影响性能，而且尺寸难以进一步微缩化。而MEMS扬声器没有上述问题，且具有低功耗、低成本、小尺寸、高一致性等诸多优点。但是，相较于动圈微扬声器和动铁微扬声器，现有MEMS扬声器的声学性能还有待提升。

发明内容

本申请实施例提供一种扬声器模组、电子设备、MEMS扬声器及其制作方法，提高了MEMS扬声器的发声质量。

为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：

第一方面，本申请实施例提供一种MEMS扬声器，该MEMS扬声器包括基底、发声结构及柔性膜。其中，基底上形成有贯穿上表面和下表面的空腔。MEMS扬声器中的发声结构的数量可以为两个，也可以为两个以上。以MEMS扬声器包括两个发声结构为例，两个发声结构同层设置在基底上。发声结构的一部分区域与基底固定连接，发声结构的另一部分区域设置在空腔的上方。即发声结构的自由端悬空设置在空腔上。相邻两个发声结构之间具有间隙，即两个发声结构间隔设置。柔性膜覆盖在两个发声结构和基底上，且至少将空腔上未覆盖有发声结构的部分开口封闭。柔性膜具有相互连接的平面部和弯折部。其中，平面部可以与发声结构、基底贴合。而弯折部至少位于相邻两个悬臂梁之间的间隙中。弯折部沿基底的厚度方向弯折。

当MEMS扬声器工作时，发声结构沿基底的厚度方向振动。柔性膜中的平面部可以保证柔性膜与基底连接可靠性。而弯折部至少可以释放发声结构的自由端(发声结构悬空设置在空腔上的一端)的挠曲约束。所以，发声结构的自由端可以在一定行程内近乎不受限的挠曲振动。相比于平直的柔性膜，具有弯折部的柔性膜可以使MEMS扬声器的声压级(sound pressure level，SPL)性能获得大幅的提升，且具有高的可靠性和一致性，并获取低水平的谐波失真(Total Harmonic Distortion,THD)。并且，在发声结构振动过程中，具有弯折部的柔性膜可以始终保持一定的延展裕度。从而，避免了因柔性膜产生变形蠕变而导致MEMS扬声器产生声学性能漂移的问题。

其中，该柔性膜可以采用刚度小于或等于发声结构的刚度的50％的材料制作。例如，柔性膜采用聚亚酰胺、硅胶、UV胶或聚对二甲苯基中的任一种制作。刚度较小的柔性膜可以更高效接收来自悬臂梁的振动的位移，使得柔性膜可以随着悬臂梁进行振动时，整个MEMS扬声器的排空体积流量进一步增加。

并且，上述发声结构的边沿的延伸方向与柔性膜的弯折部的延伸方向相同。在发声结构振动过程中，柔性膜的弯折部各区域对悬臂梁的约束较平衡，MEMS扬声器的发声振型不容易产生畸变。所以，可以进一步保证MEMS扬声器的发声质量较好。

在一些实施例中，上述柔性膜具有多个弯折部。多个弯折部依次连接并绕射在发声结构的外周。多个弯折部可以释放发声结构四周的挠曲约束，进一步保证了MEMS扬声器的声压级性能较好、以及更低水平的谐波失真。并且，多个弯折部的延伸方向可以与发声结构的部分或所有边沿的延伸方向相同，以保证MEMS扬声器的发声振型不容易产生畸变。

此外，上述弯折部包括弯折结构，弯折结构沿基底的厚度方向弯折。该弯折部中弯折结构可以为一个，也可以为两个或两个以上。具有不同数量弯折结构的弯折部能够满足发声结构的不同振动位移需求。

并且，弯折结构的纵截面可以为矩形、梯形、倒梯形、三角形或弧面形中的任一种，以适应发声结构的不同振动位移需求。纵截面与基底的所在平面垂直。其中，纵截面为弧面形的弯折结构可以在解除驱动器约束的同时，可以降低弯折结构的应力集中的风险。并且，可以通过各向同性刻蚀制作出圆弧形的模具，再通过圆弧形模具制作得到纵截面为弧面形的弯折结构。该制作工艺较简单，弧面形的弯折结构的结构可靠性较高。

在本申请的一些实施例中，上述发声结构包括悬臂梁和驱动器。其中，悬臂梁形成在基底上。悬臂梁的一端与基底固定连接，悬臂梁的另一端设置在空腔的上方。相邻两个发声结构中的悬臂梁之间具有间隙。驱动器与悬臂梁连接。驱动器可以形成在悬臂梁的上方，也可以形成在悬臂梁的下方。并且，驱动器在接收声电信号后驱动悬臂梁的自由端(悬空在空腔上的一端)沿基底的厚度方向振动翘曲，以实现了MEMS扬声器振动发声的功能。需要说明的是，上述驱动器为压电驱动器、静电驱动器、电磁驱动器、热电驱动器中的任一种。

第二方面，本申请实施例包括一种MEMS扬声器的制作方法，包括以下步骤：获取基底。在基底的一部分区域上形成至少两个发声结构。在基底和至少两个发声结构上形成柔性膜。其中，至少在相邻两个所述发声结构之间的间隙中形成柔性膜的弯折部。在基底上与发声结构的部分区域和柔性膜的弯折部对应的区域形成贯穿底面的空腔。本申请实施例的制作方法可以实现上述实施例MEMS扬声器的制作。因此，该制作方法与上述实施例所述MEMS扬声器可以解决相同的技术问题，并获得相同的技术效果，此处不再赘述。

在本申请的一些实施方式中，上述至少在相邻两个发声结构之间的间隙中形成与柔性膜的弯折部具体包括：在基底上至少与相邻两个发声结构之间的间隙相对的区域形成弯折部的制作模具。在制作模具上形成柔性膜的弯折部。利用现有基底的材料直接形成柔性膜的弯折部的制作模具，可以形成一个或多个向下凹陷的弯折结构，同时还节省了材料费用。

在本申请的另一些实施方式中，上述至少在相邻两个发声结构之间的间隙中形成柔性膜的弯折部具体包括:在基底上至少与相邻两个发声结构之间的间隙相对的区域形成牺牲层。在牺牲层上形成弯折部的制作模具。在制作模具上形成柔性膜的弯折部。上述制作步骤可以形成具有一个或多个向上凸起的弯折结构的弯折部。

基于上述需要制作牺牲层形成弯折部的制作模具的实施例，上述基底上与发声结构的部分区域和柔性膜的弯折部对应的区域形成贯穿上表面和下表面的空腔具体包括：在基底上与发声结构的部分区域和柔性膜的弯折部对应的区域形成贯穿上表面和下表面的空腔，并去除牺牲层。

第三方面，本申请实施例包括一种扬声器模组，包括外壳、电路板及上述实施例所述的MEMS扬声器。其中，外壳罩设在电路板上。外壳与电路板可以围成声腔。并且，外壳上开设有与该声腔连通的声孔。MEMS扬声器设置在声腔内，且与电路板电连接。MEMS扬声器的空腔可以与上述声腔或声孔连通。本申请实施例的扬声器模组中的电路板可以给MEMS扬声器中的发声结构发送声电信号，以驱动发声结构振动。发声结构振动可以推动空腔内的空气通过声孔流动至外侧、或外壳外侧的空气通过声孔进入空腔内，从而实现发声功能。或者，发声结构振动可以将空腔内的空气推入或抽入声腔，从而实现发声功能。由于本申请实施例的扬声器模组中的MEMS扬声器与上述实施例所述的MEMS扬声器的结构相同，两者能够解决相同的技术问题，并获得相同的技术效果，此处不再赘述。

第四方面，本申请实施例包括一种电子设备，包括壳体和上述实施例所述的扬声器模组。其中，上述壳体上开设有出音口，且壳体内形成有与出音口连通的安装腔。扬声器模组容置在安装腔内，且扬声器模组的声孔与安装腔连通。由于本申请实施例的电子设备中的扬声器模组与上述实施例所述的扬声器模组的结构相同，两者能够解决相同的技术问题，并获得相同的技术效果，此处不再赘述。

附图说明

为了说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图进行说明。

图1为现有技术中动圈微扬声器的部分部件的结构示意图；

图2为现有技术中动铁扬声器的部分部件的结构示意图；

图3为本申请实施例电子设备为入耳式耳机的结构示意图；

图4为本申请实施例电子设备中扬声器模组的结构示意图；

图5为本申请实施例电子设备中扬声器模组的截面示意图；

图6为本申请实施例电子设备中扬声器模组的分解示意图；

图7为本申请实施例电子设备中扬声器模组的部分部件的截面示意图之一；

图8为本申请实施例电子设备中扬声器模组的部分部件的截面示意图之二；

图9为本申请实施例电子设备中扬声器模组的部分部件的立体示意图；

图10为本申请实施例电子设备中MEMS扬声器的透视图；

图11为本申请实施例电子设备中MEMS扬声器的截面示意图之一；

图12为本申请实施例电子设备中柔性膜具有凹槽形的弯折结构的截面示意图；

图13为本申请实施例电子设备中柔性膜具有凸起形的弯折结构的截面示意图；

图14为本申请实施例电子设备中矩形的弯折结构的截面示意图；

图15为本申请实施例电子设备中梯形的弯折结构的截面示意图；

图16为本申请实施例电子设备中倒梯形的弯折结构的截面示意图；

图17为本申请实施例电子设备中三角形的弯折结构的截面示意图；

图18为本申请实施例电子设备中弧面形的弯折结构的截面示意图；

图19为本申请实施例电子设备中具有一个弯折结构的弯折部的截面示意图；

图20为本申请实施例电子设备中MEMS扬声器的截面示意图之二；

图21为本申请实施例电子设备中第一种MEMS扬声器的透视图；

图22为本申请实施例电子设备中第二种MEMS扬声器的透视图；

图23为本申请实施例电子设备中第三种MEMS扬声器的透视图；

图24为本申请实施例电子设备中第四种MEMS扬声器的透视图；

图25中(a)、(b)、(c)、(d)、(e)分别为本申请实施例MEMS扬声器的制作方法中各种工艺步骤对应的结构示意图；

图26中(a)、(b)分别为本申请实施例MEMS扬声器的制作方法中第一种形成柔性膜的弯折部的结构示意图；

图27中(a)、(b)、(c)分别为本申请实施例MEMS扬声器的制作方法中第二种形成柔性膜的弯折部的结构示意图；

图28为本申请实施例MEMS扬声器的制作方法中在基底上形成空腔并去除牺牲层的结构示意图。

附图标号：

1000-入耳式耳机，100-耳机壳，200-扬声器模组，10-外壳，10a-上壳体，10b-下壳体；101-声孔，102-声腔，1021-前声腔，1022-后声腔，20-电路板，20a-连接孔，30-MEMS扬声器，1-基底，111-空腔，1a-上表面，1b-下表面，011a、011b-制作模具，11-衬底，12-电隔离层，13-元件层硅，2-发声结构，21、21a、21b、21c、21d-悬臂梁，201-第一端，202-第二端，22-驱动器，3-柔性膜，31-平面部，32、32A、32B、32C、32D、32E-弯折部，321、321a、321b-弯折结构，4-牺牲层，40-驱动芯片。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。

以下，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

此外，本申请中，“上”、“下”、“左”、“右”、“水平”以及“竖直”等方位术语是相对于附图中的部件示意置放的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是指的机械构造，物理构造的连接。如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。还可理解为元器件物理接触并电导通，也可理解为线路构造中不同元器件之间通过PCB铜箔或导线等可传输电信号的实体线路进行连接的形式。

本申请实施例包括一种电子设备，该电子设备可以包括手机、平板电脑(tabletpersonal computer)、笔记本电脑(laptop)、个人数码助理(personal digitalassistant，PDA)、照相机、个人计算机、笔记本电脑、车载设备、可穿戴设备、增强现实(augmented reality，AR)眼镜、AR头盔、虚拟现实(virtual reality，VR)眼镜、VR头盔、固话听筒(拾音器)、医疗辅助设备(如助听器)、各种耳机(如无线耳机或有线耳机)等具有扬声器的设备。本申请实施例对上述电子设备的具体形式不做特殊限制。以下为了方便说明，均是以该电子设备为如图3所示的入耳式耳机为例进行的举例说明。

图3为本申请一些实施例提供的电子设备为入耳式耳机的立体图。图4为本申请一些实施例提供的电子设备为入耳式耳机中扬声器模组200的结构示意图。请参照图3和图4，入耳式耳机1000具体可以为真无线立体声(true wireless stereo，TWS)耳机。该入耳式耳机1000包括耳机壳100和扬声器模组200。其中，耳机壳100内形成有安装腔(图中未示出)。并且，耳机壳100上开设有出音孔(图中未示出)，出音孔与安装腔连通。上述扬声器模组200容置在该安装腔内。扬声器模组200发出的声音可以通过出音孔传递至外界。可以理解的是，该入耳式耳机1000还可以包括麦克风、陀螺仪、语音传感器、蓝牙、电源等组件，本申请实施例对此不做限制。

为了方便下文对描述，可以在部分附图中建立X、Y、Z坐标系。图4所示的扬声器模组200的所在平面可以为XY平面，以图4中示出的扬声器模组200为长方形为例，X轴可以为扬声器模组200的长度方向，Y轴可以为扬声器模组200的宽度方向，Z轴为垂直于或在制作公差范围内近似垂直于扬声器模组200的方向。可以理解的是，扬声器模组200的宽度的尺寸小于扬声器模组200长度的尺寸。

上述扬声器模组200的形式可以有多种。在本申请的一些实施例中，参照图5，该扬声器模组200包括外壳10、电路板20及MEMS扬声器30。其中，外壳10上开设有声孔101。该声孔101与耳机壳100的安装腔连通，从而与耳机壳100上的出音孔连通。并且，外壳10罩设在电路板20上，且可以与电路板20围成有声腔102。该声孔101与声腔102连通。

例如，图5所示的外壳10包括上壳体10a和下壳体10b。上壳体10a罩设在电路板20的上表面，以形成前声腔1021。下壳体10b罩设在电路板20的下表面，以形成后声腔1022。声孔101与前声腔1021连通。

而上述MEMS扬声器30设置在声腔102内。具体地，MEMS扬声器30可以安装在外壳10的内壁上，也可以安装在电路板20上。并且，电路板20与MEMS扬声器30电连接。电路板20可以给MEMS扬声器30发送声电信号，以激励MEMS扬声器30振动发声。

示例的，图5所示的扬声器模组200还包括驱动芯片40，驱动芯片40与电路板20电连接。驱动芯片40通过电路板20将声电信号发送给MEMS扬声器30。该驱动芯片40可以设置在电路板20位于声腔102内的部分区域上。例如，图5中驱动芯片40设置在电路板20上位于后声腔102的部分区域内。而MEMS扬声器30可以设置在电路板20位于前声腔102的部分区域内。当然，上述驱动芯片40也可以设置在电路板20位于声腔102外的部分区域上，本申请对此不作限制。

需要说明的是，上述驱动芯片40可以为专用集成电路(application specificintegrated circuit，ASIC)芯片，通过给MEMS扬声器30发送声电信号，以激励MEMS扬声器30输出声能。本申请对驱动芯片40的具体形式不作限制。需要说明的是，上述扬声器模组200还可以包括图5所示的防尘罩50，该防尘罩50可以安装在外壳10上的声孔101处。防尘罩50可以防止灰尘或杂质进入声腔102内，从而避免影响扬声器模组200的声学性能。

在本申请的一些实施例中，如图6所示，上述MEMS扬声器30包括基底1、发声结构2以及柔性膜3。

其中，基底1上形成有空腔111，该空腔111可以贯穿基底1的上表面1a和基底1的下表面1b。并且，在本申请的一些实施例中，上述基底1可以包括如图7所示的衬底11和电隔离层12。电隔离层12形成在衬底11的上方，且用于将衬底11与衬底11上方的电子器件(如上述发声结构2)绝缘隔离。空腔111可以贯穿衬底11和电隔离层12。

上述MEMS扬声器30中的发声结构2可以为两个，也可以为两个以上，本申请对此不作限制。MEMS扬声器30中的多个发声结构2可以同层设置在基底1上。并且，多个发声结构2在基底1上间隔分布。示例的，图6示出的MEMS扬声器30包括四个发声结构2，四个发声结构2中的两个发声结构2相对设置，四个发声结构2中的另外两个发声结构2也相对设置。

其中，继续参照图7，上述发声结构2的一部分区域A与基底1固定连接，发声结构2的另一部分区域B设置在基底1的空腔111上方。因此，发声结构2可以在基底1的空腔111上悬空设置。

示例的，在本申请的一些实施例中，MEMS扬声器30安装在电路板20上，且MEMS扬声器30的空腔111与电路板20相对。上述电路板20上开设有如图5所示的连接孔20a，连接孔20a与MEMS扬声器30的空腔111连通。连接孔20a可以将空腔111与上述后声腔1022连通。驱动芯片40发出的声电信号可以驱动发声结构2在基底1的空腔111上沿基底1的厚度方向(即图7中Z轴方向)翘曲振动，以推动空腔111内的空气通过声孔101流动至外侧、或者外壳10外侧的空气通过声孔101进入空腔111内。从而，压缩前声腔1021和后声腔1022中的空气而产生声音，实现振动发声功能。

在本申请的另一些实施例中，MEMS扬声器30安装在外壳10上，且MEMS扬声器30的空腔111与外壳10的内壁相对。上述外壳10上的声孔101为多个。MEMS扬声器30的空腔111与外壳10上的至少一个声孔101对应连通。驱动芯片40发出的声电信号可以驱动发声结构2在基底1的空腔111沿基底1的厚度方向(即图7中Z轴方向)翘曲振动，以将空腔111内的空气推入或抽出声腔102。从而，实现振动发声功能。

并且，上述发声结构2可以采用刚性材料制作，本申请对发声结构2的具体材料不作限制。示例的，在本申请的一些实施例中，如图8所示，上述发声结构2包括悬臂梁21和驱动器22。其中，悬臂梁21形成在基底1上。悬臂梁21的第一端201与基底1固定连接，悬臂梁21的第二端202设置在空腔111的上方。悬臂梁21的第二端202为自由端。相邻两个发声结构2中的悬臂梁21之间具有如图9所示的间隙S。上述柔性膜3的弯折部32设置在相邻两个发声结构2中的悬臂梁21之间的间隙S中。而驱动器22与悬臂梁21连接。驱动器22可以形成在悬臂梁21的上方，也可以形成在悬臂梁21的下方。并且，驱动器22的面积可以与悬臂梁21的面积相等(同时驱动器22的形状可以与悬臂梁21的形状相同)，也可以小于悬臂梁21的面积。驱动器22可以驱动悬臂梁21沿基底1的厚度方向振动发声。该驱动器22可以为压电驱动器、静电驱动器、电磁驱动器、热电驱动器中的任一种。

但是，上述悬臂梁21悬空在空腔111上的部分在撞击、跌落甚至循环振动的情况下，容易发生断裂失效。并且，多个悬臂梁21的振动不一致，容易产生漏气问题。所以，在本申请实施例中，上述柔性膜3将基底1的整个空腔111封闭以解决该问题。并且，由于多个发声结构2只覆盖在基底1的部分表面上，所以，如图10所示，柔性膜3可以仅覆盖在多个发声结构2的表面以及基底1的部分表面上，以将空腔111上未覆盖有发声结构21的部分开口封闭。需要说明的是，柔性膜3也可以覆盖在基底1的空腔1111的整个开口上，以将空腔1111的整个开口直接封闭。从而，柔性膜3可以避免MEMS扬声器30出现声学短路效应，并提升音质。

参照图11，该柔性膜3包括相互连接的平面部31和弯折部32。其中，平面部31与驱动器22贴合，也可以与基底1贴合。弯折部32至少可以设置在相邻两个悬臂梁21之间的间隙S中。并且，弯折部32沿基底1的厚度方向弯折。在悬臂梁21的振动过程中，平面部31可以保证柔性膜3与基底1连接可靠性。而柔性膜3可以作为振膜，弯折部32可以至少释放对悬臂梁21的自由端的挠曲约束。所以，悬臂梁21的自由端可以在一定行程内近乎不受限的挠曲振动。相比于平直的柔性膜3，具有弯折部32的柔性膜3可以使MEMS扬声器30的声压级性能获得大幅的提升，且具有高的可靠性和一致性，并获取低水平的谐波失真。并且，在悬臂梁21的振动过程中，具有弯折部32的柔性膜3可以始终保持一定的延展裕度。从而，避免了因柔性膜3产生变形蠕变而导致MEMS扬声器30产生声学性能漂移的问题。

其中，上述柔性膜3可以采用刚度小于或等于发声结构2的刚度50％的材料制作。例如，该柔性膜3的制作材料为聚亚酰胺、硅胶、UV胶或聚对二甲苯基中的任一种。刚度较小的柔性膜3可以更高效接收来自悬臂梁21的振动位移，使得柔性膜3在随着悬臂梁21进行振动时，整个MEMS扬声器30的排空体积流量进一步增加。

需要说明的是，如图12所示，上述弯折部32可以为褶皱形。褶皱形的弯折部32包括多个弯折结构321。一个弯折结构321是指一个图12所示的一个凹槽，该凹槽朝基底1的空腔111凹陷。或者，一个弯折结构321是指一个如图13所示的一个凸起，该凸起朝远离基底1的方向凸起。该凸起的高度H或凹槽的深度D₁的取值范围可以为0.1-100μm，具体可以实际需要选择。本申请对弯折部32中弯折结构321的数量不做限制，弯折部32可以包括一个弯折结构321，也可以包括两个或两个以上的弯折结构321。具体可以根据悬臂梁21的形状、振动行程大小、以及弯折部32的制作工艺难度，选择制作具有合适数量的弯折结构321的弯折部32。

在本申请实施例中，上述弯折结构321的形状可以为多种，如弯折结构321的纵截面为如图14所示的矩形、如图15所示的梯形、如图16所示的倒梯形、如图17所示的三角形或如图18所示的弧面形中的任一种。其中，纵截面(XZ平面或YZ平面)是指垂直于基底1所在的平面(即XY平面)。纵截面为弧面形的弯折结构321在解除对驱动器22约束的同时，可以降低弯折结构321的应力集中的风险。并且，可以采用如各向同性刻蚀工艺制作出圆弧形模具，再通过圆弧形模具制作出纵截面为弧面形的弯折结构321。该工艺制作步骤也较简单，弧面形的弯折结构321的结构可靠性较高。

同理，在上述弯折结构321的纵截面为矩形、梯形、倒梯形或三角形时，弯折结构321的拐角处可以设计为倒圆角，同样可以降低弯折结构321的应力集中的风险。并且，弯折结构321上各个区域的厚度可以相同，也可以不同，本申请实施例对此不作限制。对于当弯折部32包括多个弯折结构321时，多个弯折结构321的半径或宽度可以均相同，也可以不同，本申请对此不作限制。

需要说明的是，上述悬臂梁21的自由端不受限挠曲振动的行程范围与MEMS扬声器的结构设计相关。以如图19所示的MEMS扬声器30包括两个悬臂梁21、以及柔性膜3具有一个纵截面为矩形的弯折结构321的弯折部32为例，悬臂梁21的自由端不受限挠曲振动的最小行程T为：

其中，L为悬臂梁21位于空腔111上部分区域的长度，h为弯折结构321的深度。

并且，整个柔性膜3中弯折部32的数量可以为一个，也可以为两个或两个以上。而弯折部32除了可以设置在相邻两个悬臂梁21之间，还可以设置在如图20所示的悬臂梁21与基底1之间。具体整个柔性膜3中弯折部32的数量，可以根据上述发声结构2的数量、位置、面积及形状等结构参数选择。需要说明的是，若柔性膜3中弯折部32为多个，多个弯折部32可以相同，也可以不同，本申请对此不作限制。

在本申请的一些实施例中，如图21所示，基底1上的空腔111为长方形，且空腔111的长度与宽度的比值较大。MEMS扬声器30包括2个发声结构2a和2b、以及5个弯折部32A、32B、32C、32D和32E。2个发声结构2a和2b分别设置在空腔111的两个长度边沿上，且沿空腔111的宽度方向相对。5个弯折部32中的弯折部32A设置在两个发声结构2a和2b之间，弯折部32B设置在发声结构2a的第一个宽度边沿与基底1之间的间隙S中，弯折部32C设置在发声结构2b的第一个宽度边沿与基底1之间的间隙S中。弯折部32D设置在发声结构2a的第二宽度边沿与基底1之间的间隙S中，弯折部32E设置在发声结构2b的第二宽度边沿与基底1之间的间隙S中。并且，弯折部32A分别与弯折部32B、32C、32D、32E连接。因此，5个弯折部32A、32B、32C、32D和32E可以绕射在两个悬臂梁21a和21b的整个外周。在2个悬臂梁21a和21b的振动过程中，5个弯折结构32A、32B、32C、32D和32E可以释放悬臂梁21a和21b周向各区域的挠曲约束，进一步保证了MEMS扬声器30的声压级性能较好、以及更低水平的谐波失真。

类似的，如图22所示，MEMS扬声器30包括4个发声结构2a、2b、2c和2d、以及5个弯折部32A、32B、32C、32D和32E。4个发声结构2a、2b、2c和2d分别覆盖在空腔111的4个边沿上。发声结构2a和2c相对设置，发声结构2b和2d相对设置。5个弯折部32中的一个弯折部32A位于4个发声结构2a、2b、2c和2d的自由端围成区域内，剩余4个弯折部32B、32C、32D、32E分别与设置在相邻两个发声结构2之间的间隙S中。并且，弯折部32A与其他4个弯折部32B、32C、32D、32E均连接。从而，5个弯折部32A、32B、32C、32D和32E可以绕射在4个发声结构2a、2b、2c和2d外周。该实施例同样可以获得上述技术效果。

此外，MEMS扬声器30中的弯折部32也可以仅设置在发声结构2的部分外周外。示例的，如图23和图24所示，MEMS扬声器30包括2个发声结构2a和2b、以及1个弯折部32A。2个发声结构2a和2b分别设置在空腔111的两个宽度边沿上，且沿空腔111的长度方向相对。该弯折部32A设置在两个发声结构2a和2b之间。该柔性膜3的结构较简单，制作难度较低。

并且，考虑到弯折部32的延伸方向与发声结构2的边沿的延伸方向不一致且相差较大(如弯折部32的延伸方向与发声结构2的边沿的延伸方向的夹角大于10°)时，MEMS扬声器30在振动过程中发声结构2的自由端所受约束不平衡，会导致MEMS扬声器30的发声振型产生畸变，从而导致发声质量下降。因此，在本申请的一些实施例中，如图21、图22、图23和图24所示，上述MEMS扬声器30中弯折部32的柔性膜3的弯折部32的延伸方向与发声结构2的部分边沿或所有边沿的延伸方向相同。此处的“相同”是指柔性膜3的弯折部32的延伸方向与发声结构2的边沿的延伸方向平行或近似平行(如弯折部32的延伸方向与悬臂梁21的边沿的延伸方向的夹角小于预设容差10°)。在发声结构2的振动过程中，柔性膜3的弯折部32各区域对发声结构2的自由端的约束较平衡，MEMS扬声器30的发声振型不容易产生畸变。所以，可以进一步保证MEMS扬声器30的发声质量较好。

基于上述MEMS扬声器30的结构，本申请实施例包括一种制作上述MEMS扬声器30的制作方法，包括以下步骤：

S100：获取基底1。

示例的，如图25中(a)所示，获取晶圆，如绝缘体上硅(silicon-on-insulator，SOI)晶圆(wafer)。该绝缘体上硅晶圆可以提供包括衬底11和电隔离层12的基底1、以及元件层(device layer)硅13。

S200：在基底1的一部分区域上形成两个或两个以上的发声结构2。

示例的，如图25中(b)所示，在绝缘体上硅晶圆的元件层硅13上制作上述两个或两个以上的发声结构2的悬臂梁21。再如图25中(c)所示，在悬臂梁21的上方制作驱动器22。

其中，以驱动器22为压电驱动器为例，该压电驱动器包括压电层和电极层。压电层的制作材料可以为锆钛酸铅(PZT)、氮化铝(AlN)或氧化锌(ZnO)等材料。而电极层可以采用铂(Pt)或金(Au)等金属材料制作。并且，压电驱动器中电极层的数量可以一层，也可以为两层。例如，压电驱动器包括一层电极层，该电极层可以设置在压电层上方。制作上述驱动器22包括以下步骤：在悬臂梁21的上方形成压电层。再在压电层上制作电极层。之后，再对压电层和电极层进行图案化，从而获得驱动器22。

S300：在基底1和两个或两个以上的发声结构2上形成柔性膜3。其中，至少在相邻两个发声结构2之间的间隙S中形成柔性膜3的弯折部32。

示例的，如图25中(d)所示，可以通过一次构图工艺完成上述在基底1和两个或两个以上的发声结构2上形成柔性膜3的平面部31、以及在相邻两个发声结构2之间的间隙S中形成与平面部31连接的柔性膜3的弯折部32的步骤。根据所需的柔性膜3的伸缩性能，选择制作合适的柔性膜3的厚度。

其中，构图工艺，可指包括光刻工艺，或，包括光刻工艺以及刻蚀步骤，同时还可以包括打印、喷墨等其他用于形成预定图形的工艺；光刻工艺，是指包括成膜、曝光、显影等工艺过程的利用光刻胶、掩模板、曝光机等形成图形的工艺。可根据本发明中所形成的结构选择相应的构图工艺。本申请实施例中的一次构图工艺，是以通过一次掩膜曝光工艺形成不同的曝光区域，然后对不同的曝光区域进行多次刻蚀、灰化等去除工艺最终得到预期图案为例进行的说明。

S400：在基底1上与发声结构2的部分区域和柔性膜3的弯折部32对应的区域形成贯穿上表面1a和下表面1b的空腔111。

示例的，如图25中(e)所示，可以采用刻蚀工艺在基底1上与发声结构2的部分区域和柔性膜3的弯折部32对应的区域形成贯穿上表面1a和下表面1b的空腔111。从而，通过上述控制方法可以完成上述MEMS扬声器30的制作。

需要说明的是，上述控制方法中制作发声结构2和柔性膜3均可以采用MEMS工艺。MEMS工艺是以成膜工序、光刻工序、蚀刻工序等半导体工艺流程为基础的微型半导体制作工艺。

其中，上述在相邻两个发声结构2之间的间隙S中形成柔性膜3的弯折部32的方式可以为多种。在本申请的一些实施例中，上述至少在相邻两个所述发声结构2之间的间隙S中形成与平面部31连接的柔性膜3的弯折部32具体包括:

S3011：在基底1上至少与相邻两个发声结构2之间的间隙S相对的区域形成弯折部32的制作模具。

示例的，如图26中(a)所示，采用光刻工艺或刻蚀工艺在基底1上与相邻两个发声结构2之间的间隙S相对的区域形成弯折部32的制作模具011a。

S3021：在制作模具上形成柔性膜3的弯折部32。

示例的，如图26中(b)所示，在上述制作模具上通过沉积工艺或旋涂方式形成柔性膜3的弯折部32。上述步骤可以制作具有向基底1凹陷的弯折结构321的弯折部32。需要说明的是，上述柔性膜3的平面部31也可以通过沉积工艺或旋涂方式形成。

在本申请的另一些实施例中，上述在相邻两个所述发声结构2之间的间隙S中形成柔性膜3的弯折部32具体包括:

S3012：在基底1上至少与相邻两个发声结构2之间的间隙S相对的区域形成牺牲层。

示例的，如图26中(a)所示，采用沉积工艺在基底1上与相邻两个发声结构2之间的间隙S相对的区域形成牺牲层4。该牺牲层4的厚度D₂的取值范围为0.1-50μm。

S3022：在牺牲层4上形成弯折部32的制作模具。

示例的，如图27中(b)所示，采用光刻工艺或刻蚀工艺在牺牲层4上与相邻两个发声结构2之间的间隙S相对的区域进行图案化形成弯折部32的制作模具011b。

S3023：在制作模具011b上形成柔性膜3的弯折部32。

示例的，如图27中(c)所示，在上述制作模具011b上通过沉积工艺或旋涂方式形成柔性膜3的弯折部32。上述步骤可以制作具有向远离基底1方向凸起的弯折结构321的弯折部32。

基于图27中(c)所示的MEMS扬声器30，上述在基底1上与发声结构2的部分区域和柔性膜3的弯折部32对应的区域形成贯穿上表面1a和下表面1b的空腔111具体包括:

在基底1上与发声结构2的部分区域和柔性膜3的弯折部32对应的区域形成贯穿上表面1a和下表面1b的空腔111，并去除牺牲层011b。

示例的，如图28所示，可以采用刻蚀工艺在基底1上与发声结构2的部分区域和柔性膜3的弯折部32对应的区域形成贯穿上表面1a和下表面1b的空腔111，并去除牺牲层011b。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种MEMS扬声器，其特征在于，包括：

基底，所述基底上形成有贯穿上表面和下表面的空腔；

至少两个发声结构，所述至少两个发声结构同层且间隔设置在所述基底上；所述发声结构的一部分区域与所述基底固定连接，所述发声结构的另一部分区域设置在所述空腔的上方；

柔性膜，所述柔性膜覆盖在所述至少两个发声结构和所述基底上，且至少将所述空腔上未覆盖有发声结构的部分开口封闭；所述柔性膜具有弯折部，所述弯折部至少位于相邻两个所述发声结构之间的间隙中；且所述弯折部沿基底的厚度方向弯折。

2.根据权利要求1所述的MEMS扬声器，其特征在于，所述柔性膜具有多个弯折部，所述多个弯折部依次连接，并绕射在所述发声结构的外周。

3.根据权利要求1或2所述的MEMS扬声器，其特征在于，所述弯折部的延伸方向与所述发声结构的边沿的延伸方向相同。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的MEMS扬声器，其特征在于，所述弯折部包括至少一个弯折结构，所述至少一个弯折结构沿所述基底的厚度方向弯折。

5.根据权利要求4所述的MEMS扬声器，其特征在于，所述弯折结构的纵截面为矩形、梯形、倒梯形、三角形或弧面形。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的MEMS扬声器，其特征在于，所述发声结构包括：

悬臂梁，所述悬臂梁形成在所述基底上；所述悬臂梁的一端与所述基底固定连接，所述悬臂梁的另一端设置在所述空腔的上方；相邻两个所述发声结构中的悬臂梁之间具有间隙；

驱动器，所述驱动器与所述悬臂梁连接，且用于驱动所述悬臂梁沿所述基底的厚度方向振动发声。

7.根据权利要求6所述的MEMS扬声器，其特征在于，所述驱动器为压电驱动器、静电驱动器、电磁驱动器、热电驱动器中的任一种。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的MEMS扬声器，其特征在于，所述柔性膜的刚度小于或等于所述发声结构的刚度的50％。

9.一种上述权利要求1-8中任一项所述的MEMS扬声器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取基底；

在所述基底的一部分区域上形成至少两个发声结构；

在所述基底和所述至少两个发声结构上形成柔性膜；其中，至少在所述相邻两个所述发声结构之间的间隙中形成柔性膜的弯折部；

在所述基底上与所述发声结构的部分区域和所述柔性膜的弯折部对应的区域形成贯穿上表面和下表面的空腔。

10.根据权利要求9所述的MEMS扬声器的制作方法，其特征在于，所述至少在所述相邻两个所述发声结构之间的间隙中形成柔性膜的弯折部具体包括：

在所述基底上至少与相邻两个所述发声结构之间的间隙相对的区域形成弯折部的制作模具；

在所述制作模具上形成柔性膜的弯折部。

11.根据权利要求9所述的MEMS扬声器的制作方法，其特征在于，所述至少在所述相邻两个所述发声结构之间的间隙中形成柔性膜的弯折部具体包括:

在所述基底上至少与相邻两个所述发声结构之间的间隙相对的区域形成牺牲层；

在所述牺牲层上形成弯折部的制作模具；

在所述制作模具上形成柔性膜的弯折部。

12.根据权利要求11所述的MEMS扬声器的制作方法，其特征在于，所述在所述基底上与所述发声结构的部分区域和所述柔性膜的弯折部对应的区域形成贯穿上表面和下表面的空腔具体包括：

在所述基底上与所述发声结构的部分区域和所述柔性膜的弯折部对应的区域形成贯穿上表面和下表面的空腔，并去除所述牺牲层。

13.一种扬声器模组，其特征在于，包括：

电路板；

外壳，所述外壳罩设在所述电路板上，且与所述电路板围成有声腔，所述外壳上开设有与所述声腔连通的声孔；

上述权利要求1-8中任一项所述的MEMS扬声器，所述MEMS扬声器设置在所述声腔内，且所述MEMS扬声器的空腔与所述声腔或所述声孔连通；所述电路板与所述MEMS扬声器电连接。

14.一种电子设备，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体上开设有出音口，且所述壳体内形成有与所述出音口连通的安装腔；

上述权利要求13所述的扬声器模组，所述扬声器模组容置在所述安装腔内，且所述扬声器模组的声孔与所述安装腔连通。