CN117319906A - 一种扬声器模组、电子设备、mems扬声器及其制作方法 - Google Patents
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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扬声器包括基底及设置在基底上的振动组件。基底上形成有贯穿上表面和下表面的空腔。振动组件包括至少两个发声结构、辅助发声结构和连接件。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悬空设置在空腔的上方。辅助发声结构设置在空腔上未覆盖有发声结构的区域,并通过连接件与发声结构连接。辅助发声结构可以视为发声结构在空腔上的振动延伸区域,显著增加了MEMS扬声器的振动面积,使得空气排空体积流量增大。发声结构与辅助发声结构的声压输出相互叠加,且低频声学响应得到了大幅放大,使得MEMS扬声器在全频段的声压级性能提高。
Description
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01和动铁微扬声器02,现有MEMS扬声器在低频和高频上的声学性能还有待提高。
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,该MEMS扬声器在全频段上均具有良好的声学性能。
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扬声器包括基底和振动组件。其中,基底上形成有贯穿上表面和下表面的空腔。振动组件形成在基底上。该振动组件包括发声结构、辅助发声结构和连接件。发声结构可以为两个,也可以为两个以上。以发声结构为两个为例,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延伸设置在空腔的上方。换而言之,发声结构的自由端悬空设置在空腔上。而辅助发声结构设置在空腔上未覆盖有发声结构的区域,并通过连接件与发声结构连接。从而,辅助发声结构也可以悬空设置在空腔上。两个发声结构和辅助发声结构形成振动平面。在MEMS扬声器启动时,发声结构和辅助发声结构可以同时振动发声。辅助发声结构可以视为发声结构在空腔上的振动延伸区域。所以,可以显著增加MEMS扬声器的振动面积,使得MEMS扬声器的排空体积流量增大。并且,MEMS扬声器中发声结构的声压输出与辅助发声结构的声压输出相互叠加,使得MEMS扬声器在全频段的声压级性能提高,同时通过两个发声结构和辅助发声结构较大的整体位移量使低频的声学响应得到了大幅放大。因此,改善了MEMS扬声器的声学性能。
在设计上述辅助发声结构的结构参数时,需要考虑刚度和质量等因素对MEMS扬声器的声学性能。在本申请的一些实施例中,上述辅助发声结构的刚度小于或等于发声结构的刚度。较低刚度的辅助发声结构可以更高效的接收和传递来自发声结构的自由端的位移,使得整个MEMS扬声器的排空体积流量进一步增加。从而,进一步提升了MEMS扬声器在全频段上的声压输出性能。
并且,在本申请的一些实施例中,辅助发声结构的质量大于或等于任一个发声结构的质量。在发声结构进行高频振动时,质量较大的辅助发声结构可以对发声结构的自由端形成一定程度的锚定(稳定)作用。辅助发声结构可以充当“动锚点”,使发声结构由“单端”固定支撑(发声结构仅靠基底支撑)变为近似“双端”固定支撑(发声结构同时通过基底和辅助发声结构进行支撑)。本申请实施例通过设置质量较大的辅助发声结构,使得MEMS扬声器的高频振型无法产生大幅度的弯曲变形,对发声结构的自由端振动产生了显著约束。从而,导致发声结构的自由度降低,有效抑制了高频不稳定振型,提升了高频声学响应质量,降低了谐波失真效应。因此,MEMS扬声器在整个可听频域内都具有优秀的声学性能。并且,不需要引入分频网络进行滤波处理,降低了具有MEMS扬声器的扬声器模组的结构复杂度,同时降低了成本。
上述发声结构包括悬臂梁和第一驱动器。其中,悬臂梁形成在基底上。悬臂梁的一端与基底固定连接,悬臂梁的另一端延伸设置在空腔的上方。即悬臂梁的自由端(设置在空腔的上方的一端)悬空设置在空腔的上方。相邻两个发声结构中的悬臂梁之间具有间隙,可以避免相邻两个悬臂梁的自由端相互干涉。第一驱动器与悬臂梁连接。第一驱动器可以驱动悬臂梁沿基底的厚度方向振动发声。
而上述辅助发声结构包括第二驱动器和第一阻尼限位盘,其中,第二驱动器与第一驱动器同层设置,且可以通过连接件相互连接。第二驱动器位于空腔上未覆盖有第一驱动器的区域。第一阻尼限位盘与第二驱动器连接。第一阻尼限位盘可以形成在第二驱动器的上方,也可以形成在第二驱动器的下方。第二驱动器可以驱动第一阻尼限位盘沿基底的厚度方向振动发声。
在设计发声结构和辅助发声结构中各部件的分布面积时,第一驱动器在基底所在平面上的投影位于悬臂梁在基底所在平面上的投影内。同时,第二驱动器在基底所在平面上的投影位于第一阻尼限位盘在基底所在平面上的投影内。
并且,由于第一驱动器需要较低的一阶谐振频率,以使第一驱动器在高频振动时更容易由“单端”固定支撑转向“双端”固定支撑。所以,第一驱动器所连接的悬臂梁需要有足够的长度。与此同时,第二驱动器所在的第一阻尼限位盘也需要较大的平面面积延展,以使在相同的驱动力下带来更高的空气体积流量。在设计MEMS扬声器时,将第一驱动器的形状和第二驱动器的形状设计为相互交错深入的分布形式,以尽可能地使第一驱动器和第二驱动器均具有足够的长度。在本申请的一些实施例中,上述悬臂梁的横截面(横截面与基底所在平面平行)可以为长条形、梯形、三角形等形状。
并且,除了通过增加辅助发声结构中第一阻尼限位盘的面积来提高辅助发声结构的质量,还可以在上述辅助发声结构增设第二阻尼限位盘来提高辅助发声结构的质量。第二阻尼限位盘可以设置在第二驱动器上,也可以设置在第一阻尼限位盘上。第二阻尼限位盘可以提高辅助发声结构的质量。需要说明的是,第二阻尼限位盘的面积和第一阻尼限位盘的面积可以相等,也可以不相等。而第二阻尼限位盘的厚度和第一阻尼限位盘的厚度可以相等,也可以不相等。
在制作发声结构的各部件、辅助发声结构中的各部件及基底之间会具有间隙,为了避免声学短路问题,本申请的一些实施例中,MEMS扬声器还包括密封填充材料,密封填充材料可以填充在基底与振动组件之间的间隙及振动组件内的间隙中以将空腔的开口密封。从而,实现良好的密封效果,杜绝声学短路。
并且,基于上述结构,在本申请的一些实施例中,该MEMS扬声器还包括密封层,该密封层可以覆盖在基底和振动组件上,以将空腔的开口密封。密封填充材料和密封层可以实现更可靠的密封效果,进一步杜绝了声学短路。
此外,在一些实施例中,MEMS扬声器还包括封闭振膜,封闭振膜覆盖在基底和振动组件上,以将空腔的开口密封。封闭振膜可以随着发声结构和辅助发声结构一起振动,振动平面的面积增大。从而,增加了排空体积流量和MEMS扬声器的振动面积,进一步提高了MEMS扬声器的声压级性能。进而,改善了MEMS扬声器的声学性能。
为了进一步改善MEMS扬声器的全频段声学性能,在本申请的一些实施方式中,基底上开设有多个空腔。MEMS扬声器包括多个振动组件,多个振动组件分别设置在多个空腔上。多个振动组件的谐振特性可以相互补充,提升MEMS扬声器在全频段上的声学性能。
第二方面,本申请实施例提供一种MEMS扬声器的控制方法,该控制方法包括以下步骤:接收控制信号。当控制信号表示电子设备处于低功耗模式时,控制两个或两个以上的发声结构振动。当控制信号表示电子设备处于高性能模式时,控制两个或两个以上发声结构和辅助发声结构振动。
根据电子设备处于不同的性能模式,本申请实施例控制方法可以实现控制对上述MEMS扬声器中的两个或两个以上发声结构和辅助发声结构同时振动发声、或者仅两个或两个以上发声结构振动发声。在电子设备处于高性能模式时,控制MEMS扬声器中的两个或两个以上发声结构和辅助发声结构同时振动发声,MEMS扬声器的声学性能表现好。而在电子设备处于低功耗模式下,只需MEMS扬声器中的两个或两个以上发声结构振动发声。MEMS扬声器的等效输入电容可以大幅下降。从而,降低了电子设备的功耗,延长了电子设备的单次使用时长。
第三方面,本申请实施例还包括一种扬声器模组。该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(或,发声结构和辅助发声结构)发送声电信号,驱动发声结构(或,发声结构和辅助发声结构)振动。发声结构(或,发声结构和辅助发声结构)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。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,本申请实施例还包括一种电子设备,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截面示意图之二;
图9为本申请实施例电子设备中MEMS扬声器的低频振型;
图10为本申请实施例电子设备中MEMS扬声器的控制方法的流程示意图;
图11为本申请实施例电子设备中MEMS扬声器的高频振型;
图12为不具有辅助发声结构的MEMS扬声器的高频振型;
图13为本申请实施例中MEMS扬声器的第一种振动组件的透视图;
图14为本申请实施例中MEMS扬声器的第二种振动组件的透视图;
图15为本申请实施例中MEMS扬声器的第三种振动组件的透视图;
图16为本申请实施例中MEMS扬声器的第四种振动组件的透视图;
图17为本申请实施例中MEMS扬声器的第五种振动组件的透视图;
图18为本申请实施例中MEMS扬声器的第六种振动组件的透视图;
图19为本申请实施例中MEMS扬声器的第七种振动组件的透视图;
图20为本申请实施例中MEMS扬声器的第八种振动组件的透视图;
图21为本申请实施例中MEMS扬声器具有第二阻尼限位盘的截面示意图之一;
图22为本申请实施例中MEMS扬声器具有第二阻尼限位盘的截面示意图之二;
图23为本申请实施例中MEMS扬声器具有第二阻尼限位盘的截面示意图之三;
图24为本申请实施例中MEMS扬声器具有密封填充材料的截面示意图;
图25为本申请实施例中MEMS扬声器具有密封层的截面示意图;
图26为本申请实施例中MEMS扬声器具有封闭振膜的透视图;
图27为图26的A-A截面图;
图28为图26的B-B截面图;
图29为本申请实施例中MEMS扬声器具有两组振动组件的透视图;
图30中(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)、(h)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31中(a)和(b)分别为本申请实施例MEMS扬声器的制作方法中制作密封结构的各种工艺步骤对应的结构示意图;
图32为a)和(b)分别为本申请实施例MEMS扬声器的制作方法中制作支撑层和封闭振膜的工艺步骤对应的结构示意图。
附图标号:
1000-入耳式耳机,100-耳机壳,200-扬声器模组,10-外壳,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、111a、111b-空腔,1111-部分空腔,1a-上表面,1b-下表面,11-衬底,12-电隔离层,13-元件层硅,2-振动组件,21-发声结构,210-压电层,211、211a、211b、211c、211d-悬臂梁,2111-第一端,2112-第二端,212、212a、212b、212c、212d-第一驱动器,22-辅助发声结构,220-阻尼限位层,221、221a、221b-第一阻尼限位盘,222、222a、222b、222c、222d-第二驱动器,223-第二阻尼限位盘,23-连接件;231-第一连接件,232-第二连接件,3-密封结构,31-密封填充材料,32-密封层,4-封闭振膜,5-支撑层,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设置在该安装腔内。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作限制。
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位于后声腔102内的部分区域内。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。
并且,上述驱动芯片40可以为专用集成电路(application specific integratedcircuit,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还可以包括如图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和振动组件2。其中,基底1上形成空腔111。该空腔111可以贯穿基底1的上表面1a和下表面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(如振动组件2)绝缘隔离。空腔111可以贯穿衬底11和电隔离层12。上述振动组件2设置在基底1上。该振动组件2可以形成振动平面,并根据接收到的声电信号振动发声,以实现MEMS扬声器30的发声功能。
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振动组件2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振动组件2振动,以将空腔111内的空气推入或抽入声腔102内,从而,实现振动发声功能。
继续参照图6和图7,上述振动组件2包括发声结构21、辅助发声结构22及连接件23。其中,发声结构21的一部分区域A与基底1固定连接,发声结构21的另一部分区域B延伸至空腔111的上方。即发声结构21悬空设置在空腔111上。本申请实施例的振动组件2中的发声结构21为两个或两个以上,具体数量可以根据实际需要选择。以图6所示的振动组件2中的发声结构21为两个为例,两个发声结构21间隔设置在基底1上,且两个发声结构21位于同一层。因此,两个发声结构21之间具有间隙。
需要说明的是,在本申请的一些实施例中,如图8所示,上述发声结构21包括悬臂梁211和第一驱动器212。其中,悬臂梁211形成在基底1上。悬臂梁211的第一端2111与基底1固定连接,悬臂梁211的第二端2112延伸至空腔111的上方。悬臂梁211的第二端2112为自由端。相邻两个发声结构21中的悬臂梁211之间具有间隙。从而,避免相邻两个悬臂梁211翘曲振动产生干涉。而第一驱动器212与悬臂梁211连接。第一驱动器212可以形成在悬臂梁211的上方,也可以形成在悬臂梁211的下方。并且,第一驱动器212的面积可以与悬臂梁211的面积相等,也可以小于悬臂梁211的面积。第一驱动器212可以驱动悬臂梁211沿基底1的厚度方向(图8中的Z轴方向)振动发声。并且,该第一驱动器212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。
而上述辅助发声结构22设置在空腔111上未覆盖有发声结构21的区域,如图7所示。并且,该辅助发声结构22可以通过连接件23与发声结构21连接,以使辅助发声结构22可以悬空设置在空腔111上。辅助发声结构22提高了空腔111上方的空间利用面积。并且,辅助发声结构22可以视为发声结构21在空腔111上的振动延伸区域,所以,显著增加了MEMS扬声器30的振动面积,使得MEMS扬声器30的排空体积流量增大。并且,MEMS扬声器30中发声结构21的声压输出与辅助发声结构22的声压输出相互叠加,同时通过发声结构21和辅助发声结构22较大的整体位移量使低频的声学响应得到了大幅放大,使得MEMS扬声器30在全频段的声压级性能提高。进而,改善了MEMS扬声器30的声学性能。图9示出了本申请实施例中MEMS扬声器30的低频振型(图9中的箭头表示振动方向)。
返回参照图8,上述辅助发声结构22包括第一阻尼限位盘221和第二驱动器222。其中,该第二驱动器222也可以为压电驱动器、静电驱动器、电磁驱动器、热电驱动器中的任一种。第二驱动器222与第一驱动器212同层设置,以便于通过一道构图工艺同时制作第一驱动器212和第二驱动器222,工艺步骤简单。第二驱动器222可以位于相邻两个发声结构21中的第一驱动器212之间。而第一阻尼限位盘221与第二驱动器222连接。具体地,第一阻尼限位盘221可以形成在第二驱动器222的上方,也可以形成在第二驱动器222的下方。第二驱动器222的面积可以与第一阻尼限位盘221的面积相等,也可以小于第一阻尼限位盘221的面积。第二驱动器222可以驱动第一阻尼限位盘221沿基底1的厚度方向振动发声。并且,该第二驱动器222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。
需要说明的是,上述构图工艺,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。可根据本申请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。
而上述连接件23的制作方案可以为多种,本申请对此不作限制,只要可以将辅助发声结构22与发声结构21可靠连接即可。示例的,继续参照图8,本申请的一些实施例中,上述连接件23包括层叠设置的第一连接件231和第二连接件232。其中,第一连接件231与悬臂梁211同层同材料设置。第二连接件232与第一驱动器212、第二驱动器222同层同材料设置。因此,可以通过一道构图工艺形成上述悬臂梁211和第一连接件231,再通过另一道构图工艺形成上述第一驱动器212、第二驱动器222及第二连接件232,振动组件2的制作工序较少。
基于上述振动组件2的结构,可以采用一种MEMS扬声器30的控制方法来控制上述振动组件2振动发声。参照图10,该MEMS扬声器30的控制方法包括以下步骤:
S100:接收控制信号。
示例的,该控制信号可以为上述驱动芯片40接收到入耳式耳机的控制芯片(控制芯片可以集成在上述电路板20上)发出的控制信号。例如,当入耳式耳机的续航需求较大、或入耳式耳机的电池处于低电量状态时,控制芯片给驱动芯片40发出带有驱动信息的控制信号,以指示入耳式耳机处于低功耗模式。当入耳式耳机需开启主动降噪功能、或处于电量充足状态时,控制芯片给驱动芯片40发出带有驱动信息的控制信号,以指示入耳式耳机处于高性能模式。
S200:当上述控制信号表示入耳式耳机处于低功耗模式时,控制振动组件2中的多个发声结构21振动。当上述控制信号表示入耳式耳机处于高性能模式时,控制振动组件2中的多个发声结构21和辅助发声结构22振动。
示例的,当上述控制信号表示入耳式耳机处于低功耗模式时,上述控制信号中的驱动信息为驱动多个发声结构21的第一驱动器212振动。驱动芯片40可以驱动第一驱动器212带动悬臂梁211翘曲振动。当上述控制信号表示入耳式耳机处于高性能模式(如入耳式耳机处于电量充足状态)时,上述控制信号中的驱动信息为驱动多个发声结构21的第一驱动器212和辅助发声结构22的第二驱动器222振动。驱动芯片40可以驱动第一驱动器212带动悬臂梁211翘曲振动发声、以及第二驱动器222带动第一阻尼限位盘221翘曲振动发声。
通过执行上述控制方法,在入耳式耳机处于高性能模式下,MEMS扬声器30的声学性能表现好。而在入耳式耳机处于低功耗模式下,只需第一驱动器212运行,MEMS扬声器30的等效输入电容可以大幅下降。从而,降低了入耳式耳机的功耗,延长了入耳式耳机的单次使用时长。
以上说明了上述振动组件2中各个部件的结构、连接关系及位置关系等。可以理解的是,振动组件2中各个部件的结构参数也会影响MEMS扬声器30的声学性能。
对于一个力学系统而言,若一个部件产生较大的作用力,则需要该部件具备较大的刚度。而若一个部件要传递或产生较大的位移,则需要该部件具备较低的刚度。因此,在本申请的一些实施例中,上述辅助发声结构22的刚度小于或等于发声结构21的刚度。较低刚度的辅助发声结构22可以更高效的接收和传递来自发声结构21末端(末端指发声结构21位于空腔111的一端)的位移,使得整个MEMS扬声器30的排空体积流量进一步增加。从而,进一步提升了MEMS扬声器30在全频段上的声压输出性能。
需要说明的是,上述辅助发声结构22的刚度是指第一阻尼限位盘221和第二驱动器222的整体刚度。该整体刚度可以为将第一阻尼限位盘221的刚度和第二驱动器222的刚度结合计算后得到的等效刚度。同理,上述发声结构21的刚度是指悬臂梁211和第一驱动器212的整体刚度。该整体刚度可以为将第一阻尼限位盘221的刚度和第二驱动器222的刚度结合计算后得到的等效刚度。
并且,上述辅助发声结构22的质量和发声结构21的质量也会影响MEMS扬声器30的声学性能。在本申请的一些实施例中,上述辅助发声结构22的质量大于或等于任一个发声结构21的质量。在发声结构21进行高频振动时,质量较大的辅助发声结构2122可以对发声结构21的末端形成一定程度的锚定(稳定)作用。辅助发声结构22可以充当“动锚点”,使发声结构21由“单端”固定支撑(发声结构21仅靠基底1支撑)变为近似“双端”固定支撑(发声结构21可以通过基底1和辅助发声结构22进行支撑)。图11示出了本申请实施例中MEMS扬声器30的高频振型。图12示出了不具有辅助发声结构22的MEMS扬声器30的高频振型。对比图11和图12可以看出,本申请实施例通过设置辅助发声结构22,一方面对发声结构21的末端振动产生了显著约束,在高频下的振动依然稳定。另一方面,设置辅助发声结构22还可以使得发声结构21的位移无法有效从第一驱动器212传递到第二驱动器222,从而避免了辅助发声结构22产生如图12所示的不稳定变形。从而,导致MEMS扬声器在高频整体的自由度降低,有效抑制了高频不稳定的振型,提升了高频声学响应质量,降低了谐波失真效应。因此,MEMS扬声器30在整个可听频域内都具有优秀的声学性能。并且,不需要引入分频网络进行滤波处理,降低了扬声器模组200的结构复杂度,同时降低了成本。
基于此,示例的,设计上述辅助发声结构22的刚度小于发声结构21的刚度、且辅助发声结构22的质量大于任一个发声结构21的质量的实施方案可以为:以MEMS扬声器30中的发声结构21有2个,辅助发声结构有1个为例,2个发声结构21中的悬臂梁211均采用硅材料制作,2个发声结构21中的第一驱动器212和辅助发声结构22中的第二驱动器222均为压电驱动器。第一驱动器212的压电层和第二驱动器222的压电层可以均采用锆钛酸铅(PZT)材料制作。辅助发声结构22中的第一阻尼限位盘221采用氧化硅或氮化硅材料制作。并且,辅助发声结构22中的第一阻尼限位盘221的厚度大于任一个发声结构21中的悬臂梁211的厚度。由于氧化硅的刚度、氮化硅的刚度均小于硅的刚度,且第一驱动器212的刚度和第二驱动器222的刚度相等,所以,第一阻尼限位盘221的刚度小于任一个发声结构21中的悬臂梁211的刚度。并且,氧化硅的密度、氮化硅的密度与硅的密度相差不大。所以,厚度较大的第一阻尼限位盘221的质量大于任一个发声结构21中的悬臂梁211的质量。
需要说明的是,本申请实施例中第一驱动器212的压电层和第二驱动器222的压电层除了采用上述锆钛酸铅材料制作,还可以采用氮化铝(AlN)或氧化锌(ZnO)材料制作。上述第一驱动器212中的电极层和第二驱动器222中的电极层均可以采用铂(Pt)或金(Au)等金属材料制作。第一阻尼限位盘221还可以采用硬质树脂材料制作。本申请实施例对第一驱动器212、第二驱动器222、悬臂梁211及第一阻尼限位盘221的具体制作材料不做限制。
并且,根据MEMS扬声器30的振动系统所需的谐振点、刚度和阻尼状态等参数,上述MEMS扬声器30中第一驱动器212、第二驱动器222、悬臂梁211及第一阻尼限位盘221的分布面积组合方案可以为多种。其中,上述第一驱动器212可以覆盖在悬臂梁211的部分区域上,也可以覆盖在悬臂梁211的整个区域上。换而言之,悬臂梁211在基底1上的投影与第一驱动器212在基底1上的投影完全重合,或者第一驱动器212在基底1上的投影位于悬臂梁211在基底1上的投影内。而第二驱动器222可以覆盖在第一阻尼限位盘221的部分区域上,也可以覆盖在第一阻尼限位盘221的整个区域上。换而言之,第一阻尼限位盘221在基底1上的投影与第二驱动器222在基底1上的投影完全重合,或者第二驱动器222在基底1上的投影位于第一阻尼限位盘221在基底1上的投影内。以上述基底1上的空腔111为长方体为例,对第一驱动器212、第二驱动器222、悬臂梁211及第一阻尼限位盘221的分布面积组合方案进行举例说明。
示例的,MEMS扬声器30中的悬臂梁211和第一驱动器212为两个。如图13所示,两个悬臂梁211a和211b分别设置在空腔111的两个宽度边沿(沿Y轴延伸)处。两个第一驱动器212a和212b分别形成在两个悬臂梁211a和211b上,且两个第一驱动器212a和212b在基底1上的投影与两个悬臂梁211a和211b在基底1上的投影重合。而第二驱动器222覆盖在空腔111上两个第一驱动器212之间的区域,且第二驱动器222的横截面(与XY平面平行)形状为类似“工”字形。第二驱动器222在基底1上的投影与第一阻尼限位盘221在基底1上的投影重合。
示例的,本申请还包括一种与图13所示的悬臂梁211、第一驱动器212及第一阻尼限位盘221的形状类似的实施例。如图14所示,在该实施例中,与图13所示的不同之处在于:第二驱动器222仅覆盖在空腔111上位于两个第一驱动器212a和212b之间的位置,且第二驱动器222的横截面呈矩形。第一阻尼限位盘221的面积大于第二驱动器222的面积。并且,第一驱动器212a的面积小于悬臂梁211a的面积,第一驱动器212b的面积小于悬臂梁211b的面积。所以,第一驱动器212a仅覆盖在悬臂梁211a的部分区域上,第一驱动器212b也仅覆盖在悬臂梁211b的部分区域上。
示例的,本申请还包括另一种与图13所示的悬臂梁211、第一驱动器212及第一阻尼限位盘221的形状类似的实施例。如图15所示,在该实施例中,与图13所示的不同之处在于:图15所示的第二驱动器222仅覆盖在空腔111上位于两个第一驱动器212a和212b之间的位置,且第二驱动器222的横截面呈矩形。第一阻尼限位盘221的面积大于第二驱动器222的面积。
需要说明的是,由于第一驱动器212需要较低的一阶谐振频率,以使第一驱动器212在高频振动时更容易由“单端”固定支撑转向“双端”固定支撑。所以,第一驱动器212所连接的悬臂梁211需要有足够的长度。例如,悬臂梁211可以为长条形,也可以为长度较长的三角形或梯形。与此同时,第二驱动器222所在的第一阻尼限位盘221也需要较大的平面面积延展,以使在相同的驱动力下带来更高的空气体积流量,同时获得更大的质量。在设计MEMS扬声器30时,可以将第一驱动器212的形状和第二驱动器222的形状设计为相互交错深入的分布形式,以尽可能地使第一驱动器212和第二驱动器222均具有足够的长度。
例如,MEMS扬声器30中的悬臂梁211和第一驱动器212为4个。如图16所示,2个悬臂梁211a和211b分别设置在空腔111的一个宽度边沿处,另外2个悬臂梁211c和211d分别设置在空腔111的另一个宽度边沿处。4个悬臂梁211a、211b、211c和211d均为沿空腔111的长度方向延伸的长条形。并且,4个第一驱动器212a、212b、212c和212d在基底1上的投影与4个悬臂梁211a、211b、211c和211d在基底1上的投影重合。而第二驱动器222位于空腔111的中心区域。第一阻尼限位盘221呈“十”字形。第二驱动器222设置在第一阻尼限位盘221的交叉区域上。因此,4个悬臂梁211a、211b、211c及211d均可以具有足够的长度,而第一阻尼限位盘221具有较大的覆盖面积和质量。
又如,MEMS扬声器30中的悬臂梁211和第一驱动器212均为4个。如图17所示,2个悬臂梁211a和211c分别设置在空腔111的一个对角线两端,另外2个悬臂梁211b和211d分别设置在空腔111的另一个对角线两端。4个悬臂梁211a、211b、211c和211d均为沿所在的对角线延伸的长条形。并且,4个第一驱动器212a、212b、212c和212d在基底1上的投影分别与4个悬臂梁211a、211b、211c和211d在基底1上的投影对应重合。而第二驱动器222分布在4个第一驱动器212a、212b、212c和212d之间的区域内,第一阻尼限位盘221在基底1上的投影与第二驱动器222在基底1上的投影重合。4个悬臂梁211a、211b、211c和211d均具有足够的长度,第一阻尼限位盘221具有较大的平面面积和较大的质量。
又如,如图18所示,MEMS扬声器30中的悬臂梁211和第一驱动器212均为4个。4个悬臂梁211a、211b、211c和211d分别设置在空腔111的四个边沿处,且悬臂梁211a、211b、211c和211d均沿垂直于所在边沿的方向延伸。悬臂梁211a、211b、211c和211d均为长条形。并且,4个第一驱动器212a、212b、212c和212d在基底1上的投影分别与4个悬臂梁211a、211b、211c和211d在基底1上的投影对应重合。而第二驱动器222分布在4个第一驱动器212a、212b、212c和212d的外端之间的区域内。并且,第一阻尼限位盘221除了分布在4个第一驱动器212a、212b、212c和212d的外端之间的区域内,还分布在4个第一驱动器212a、212b、212c和212d之间的位置。所以,第一阻尼限位盘221具有较大的平面面积和较大的质量。
又如,如图19所示,MEMS扬声器30中的悬臂梁211和第一驱动器212均为2个。2个悬臂梁211a和211b分别设置在空腔111的一个对角线两端,且2个悬臂梁211a和211b沿所在的对角线延伸。2个悬臂梁211a和211b均呈长条形。并且,2个第一驱动器212a和212b在基底1上的投影分别与2个悬臂梁211a和211b在基底1上的投影对应重合。而第二驱动器222分布在空腔111上除2个第一驱动器212a和212b所在的区域外的其他区域内,且第二驱动器222的横截面呈图19所示的双头箭头形。并且,第一阻尼限位盘221在基底1上的投影与第二驱动器222在基底1上的投影重合。所以,第一阻尼限位盘221具有较大的平面面积,辅助发声结构22具有较大的质量。
又如,如图20所示,MEMS扬声器30中的悬臂梁211和第一驱动器212均为2个。2个悬臂梁211a和211b分别设置在空腔111的一个中线两端,且2个悬臂梁211a和211b沿垂直于所在边沿的方向延伸。2个悬臂梁211a和211b均为长条形。并且,2个第一驱动器212a和212b在基底1上的投影与2个悬臂梁211a和211b在基底1上的投影重合。而第二驱动器222为4个,4个第二驱动器222a、222b、222c和222d分布在悬臂梁211a、211b与基底1之间的区域。4个第二驱动器222a、222b、222c和222d均呈矩形。第一阻尼限位盘221为2个,2个第一阻尼限位盘221a和221b均呈“T”形且相对设置。所以,2个第一阻尼限位盘221a和221b均具有较大的平面面积和较大的质量。
上述多个实施例均是通过增加第一阻尼限位盘221的平面面积来提高辅助发声结构22的质量。但是,还可以通过增加如图21所示的第二阻尼限位盘223来提高辅助发声结构22的质量。第二阻尼限位盘223与第二驱动器222连接。例如,图21所示的第二阻尼限位盘223位于第二驱动器222的下方,第一阻尼限位盘223位于第二驱动器222的上方。此外,该第二阻尼限位盘223也可以设置在第一阻尼限位盘221上。例如,图22所示的第二阻尼限位盘223和第一阻尼限位盘221依次层叠设置在第二驱动器222上。并且,如图22所示,第二阻尼限位盘223的面积和第一阻尼限位盘221的面积可以相等。第二阻尼限位盘223的面积也可以小于第一阻尼限位盘221的面积,如图23所示。此外,第二阻尼限位盘223的厚度和第一阻尼限位盘221的厚度可以相等,也可以不相等。
并且,上述基底1与振动组件2之间、及振动组件2内的悬臂梁211、第一驱动器212、第二驱动器222、第一阻尼限位盘221、第二阻尼限位盘223之间会具有间隙。所以,为了防止MEMS扬声器30出现声学短路,在本申请的一些实施例中,上述MEMS扬声器30还包括如图24所示的密封结构24,该密封结构24可以将基底1与振动组件2之间、及振动组件2内的悬臂梁211、第一驱动器212、第二驱动器222、第一阻尼限位盘221、第二阻尼限位盘223之间的间隙密封。
示例的,图24所示的密封结构24包括填充在基底1与振动组件2之间的间隙、及振动组件2内的间隙中的密封填充材料241。该密封填充材料241可以将基底1与振动组件2之间的间隙、及振动组件2中的悬臂梁211、第一驱动器212、第二驱动器222、第一阻尼限位盘221及第二阻尼限位盘223之间的间隙密封,以将空腔111的开口密封,可以防止声学短路。
此外,上述密封结构24还可以包括如图25所示的密封层242,密封层242可以覆盖在基底1和振动组件2上,直接将空腔111的顶部开口密封。在密封填充材料241填充在基底1与振动组件2之间的间隙、及振动组件2中的悬臂梁211、第一驱动器212、第二驱动器222、第一阻尼限位盘221及第二阻尼限位盘223之间的间隙的基础上,密封层242进一步从基底1和振动组件2的上方进一步密封空腔111,从而可以实现可靠的密封效果。
此外,为了进一步增加整个MEMS扬声器30的排空体积流量和振动面积,本申请的一些实施例中,上述MEMS扬声器30还包括如图26和图27所示的封闭振膜4,封闭振膜4可以覆盖在基底1和振动组件2上,以将空腔111的开口密封。上述封闭振膜4可以随着发声结构21和辅助发声结构22一起振动。从而,增加了MEMS扬声器30的排空体积流量和振动面积,使得声压级性能进一步提高。进而,改善了MEMS扬声器30的声学性能。
需要说明的是,若第一阻尼限位盘221和第二阻尼限位盘223均设置在第二驱动器222的下方,则封闭振膜4可以直接设置在第一驱动器212和第二驱动器222的上方。若第一阻尼限位盘221(或第二阻尼限位盘223、或第一阻尼限位盘221和第二阻尼限位盘223)设置在第二驱动器222的上方,则封闭振膜4需要设置在第一阻尼限位盘221(或第二阻尼限位盘223、或第一阻尼限位盘221和第二阻尼限位盘223)上。并且,MEMS扬声器30还包括如图28所示的支撑层5,支撑层5与第一阻尼限位盘221(或第二阻尼限位盘223、或第一阻尼限位盘221和第二阻尼限位盘223)同层设置。支撑层5的厚度可以等于或大于第一阻尼限位盘221(或第二阻尼限位盘223、或第一阻尼限位盘221和第二阻尼限位盘223)的厚度,支撑层5和第一阻尼限位盘221(或第二阻尼限位盘223、或第一阻尼限位盘221和第二阻尼限位盘223)可以一起对封闭振膜4进行支撑。
此外,对于设置有封闭振膜4的MEMS扬声器30,封闭振膜4可以将整个空腔111密封,不会出现声学短路的问题。所以,不需在MEMS扬声器30内设置上述密封结构24。
上述主要介绍了振动组件2中各个组件的结构。基于上述振动组件2的结构,在本申请的一些实施例中,如图29所示,基底1上开设有多个空腔111。上述MEMS扬声器30包括多个振动组件2,多个振动组件2分别设置在多个空腔111上。从而,多个振动组件2的谐振特性可以相互补充,提升了MEMS扬声器30的全频段声学性能。需要说明的是,多个振动组件2的结构可以相同,也可以不同,本申请对此不做限制。图29示出的基底1上开设有2个空腔111a和111b,MEMS扬声器30包括两个振动组件2a和2b。振动组件2a设置在空腔111a上,振动组件2b设置在空腔111b上。并且,两个振动组件2a和2b的结构不同。振动组件2a与空腔111a所发出的声波振型低频性能好,而振动组件2b与空腔111b所发出的声波振型高频性能好。从而,具有两个振动组件2a和2b的MEMS扬声器30的全频段性能均较好。
基于上述MEMS扬声器30的结构,在制作MEMS扬声器30可以采用如下步骤制作:
S100:获取基底1。
示例的,如图30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上形成两个或两个以上的发声结构21、辅助发声结构22以及连接件23。
示例的,以第一驱动器212为压电驱动器为例,如图30中(b)所示,在绝缘体上硅晶圆的元件层硅13上可以通过沉积工艺制作压电层210。之后,如图30中(c)所示,在压电层210可以通过沉积工艺制作阻尼限位层220。随后,如图30中(d)、(e)、(f)所示,可以通过构图工艺依次对阻尼限位层220、压电层210、元件层硅13进行图案化,从而得到第一阻尼限位盘221、第一驱动器212、第二驱动器222、第二阻尼限位盘223、悬臂梁211及连接件23中的第一连接件231和第二连接件232。其中,第一驱动器212、第二驱动器222及第二连接件232通过一道构图工艺形成。第二阻尼限位盘223、悬臂梁211及第一连接件231通过一道构图工艺形成。
S300:在基底1上与发声结构21的部分区域、辅助发声结构22及连接件23对应的区域形成空腔111。
示例的,如图30中(g)所示,可以采用刻蚀工艺在基底1中衬底11上与发声结构21的部分区域、辅助发声结构22及连接件23对应的区域形成贯穿下表面1b的部分空腔1111。之后,如图30中(h)所示,可以采用刻蚀工艺在基底1中电隔离层12上与发声结构21的部分区域、辅助发声结构22及连接件23对应的区域形成贯穿上表面1a的空腔111。从而,可以完成上述MEMS扬声器30的制作。
其中,对于MEMS扬声器30具有密封填充材料31的方案,在S200之后,如图31所示,上述制作MEMS扬声器30的工艺方法还包括:S201a:在基底1与振动组件2之间的间隙、及振动组件2内的间隙中填充密封填充材料31。
示例的,如图31中(a)所示,可以采用沉积工艺在基底1与振动组件2之间的间隙、及振动组件2内的间隙中填充密封填充材料31。
而对于MEMS扬声器30具有密封填充材料31和密封层32的方案,在S201a之后,上述制作MEMS扬声器30的工艺方法还包括:
S202a:在基底1和振动组件2上形成密封层242。
示例的,如图31中(b)所示,可以采用沉积工艺在基底1和振动组件2上形成密封层32。
而对于MEMS扬声器30具有封闭振膜4的方案,在S200之后,如图32所示,上述制作MEMS扬声器30的工艺方法还包括:S201b:在基底1与振动组件2上形成封闭振膜4。
示例的,如图32中(a)所示,可以在阻尼限位层220通过构图工艺形成第一阻尼限位盘221时,同时形成支撑层5。因此,第一阻尼限位盘221与支撑层5同层同材料设置。。之后,如图30中(b)所示,在支撑层5和第一阻尼限位盘221上形成一层封闭振膜4,该封闭振膜4可以通过直接贴附、薄膜转移等工艺实现。
需要说明的是,上述控制方法中发声结构21、辅助发声结构22、连接件23、密封填充材料31、密封层32、封闭振膜4及支撑层5均可以采用MEMS工艺制作。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。
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 (16)
1.一种MEMS扬声器,其特征在于,包括:
基底,所述基底上形成贯穿上表面和下表面的空腔;
振动组件,所述振动组件形成在所述基底上,所述振动组件包括:
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;
辅助发声结构,所述辅助发声结构设置在所述空腔上未覆盖有所述发声结构的区域;
连接件,所述连接件将所述辅助发声结构与所述发声结构连接。
2.根据权利要求1所述的MEMS扬声器,其特征在于,所述辅助发声结构的刚度小于或等于所述发声结构的刚度。
3.根据权利要求1或2所述的MEMS扬声器,其特征在于,所述辅助发声结构的质量大于或等于任一个所述发声结构的质量。
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;
第一驱动器,所述第一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。
5.根据权利要求4所述的MEMS扬声器,其特征在于,所述第一驱动器在所述基底所在平面上的投影位于所述悬臂梁在所述基底所在平面上的投影内。
6.根据权利要求4或5所述的MEMS扬声器,其特征在于,所述悬臂梁的横截面为长条形、梯形或三角形。
7.根据权利要求4-6中任一项所述的MEMS扬声器,其特征在于,所述辅助发声结构包括:
第二驱动器,所述第二驱动器与所述第一驱动器同层设置,且位于所述空腔上未覆盖有所述第一驱动器的区域;
第一阻尼限位盘,所述第一阻尼限位盘形成在所述第二驱动器的上方或下方;所述第二驱动器用于驱动所述第一阻尼限位盘沿所述基底的厚度方向振动发声。
8.根据权利要求7所述的MEMS扬声器,其特征在于,所述第二驱动器在所述基底所在平面上的投影位于所述第一阻尼限位盘在所述基底所在平面上的投影内。
9.根据权利要求7或8所述的MEMS扬声器,其特征在于,所述辅助发声结构还包括:
第二阻尼限位盘,所述第二阻尼限位盘设置在所述第二驱动器或所述第一阻尼限位盘上。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的MEMS扬声器,其特征在于,所述MEMS扬声器还包括:
密封填充材料,所述密封填充材料填充在所述基底与所述振动组件之间的间隙及所述振动组件内的间隙中,以将所述空腔的开口密封。
11.根据权利要求10所述MEMS扬声器,其特征在于,所述MEMS扬声器还包括:
密封层,所述密封层覆盖在所述基底和所述振动组件上,以将所述空腔的开口密封。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的MEMS扬声器,其特征在于,所述MEMS扬声器还包括:
封闭振膜,所述封闭振膜覆盖在所述基底和所述振动组件上,以将所述空腔的开口密封。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的MEMS扬声器,其特征在于,所述基底上开设有多个所述空腔;所述MEMS扬声器包括多个所述振动组件,多个所述振动组件分别设置在多个所述空腔上。
14.一种上述权利要求1-13中任一项所述的MEMS扬声器的控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
接收控制信号;
当所述控制信号表示电子设备处于低功耗模式时,控制所述至少两个发声结构振动;
当所述控制信号表示电子设备处于高性能模式时,控制至少两个发声结构和所述辅助发声结构振动。
15.一种扬声器模组,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1-13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。
16.一种电子设备,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15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。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202210695844.7A CN117319906A (zh) | 2022-06-20 | 2022-06-20 | 一种扬声器模组、电子设备、mems扬声器及其制作方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (2)
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| CN118660261A (zh) * | 2024-08-19 | 2024-09-17 | 美特科技(苏州)有限公司 | 扬声器、扬声器模组及电子设备 |
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2022
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Cited By (3)
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| CN118660261B (zh) * | 2024-08-19 | 2024-12-17 | 美特科技(苏州)有限公司 | 扬声器、扬声器模组及电子设备 |
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