CN201197186Y - 一种超薄压电传声器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公告了一种超薄压电传声器，包括硅基材、多孔聚合物压电膜和连接器；所述硅基材上蚀刻有传声器电路；所述多孔聚合物压电膜贴附于硅基材上，且其与硅基材接触的下表面与所述传声器电路电连接，其上表面通过所述连接器与传声器电路电连接。采用本实用新型技术方案的超薄压电传声器，由于采用多孔聚合物压电膜作为声电转换单元，并且将其直接贴附在硅基材上，因而可以将传声器的厚度降低到芯片级的程度，一般来说厚度小于0.5毫米，因而在超薄移动通讯等微电子技术领域具有较好的应用前景。
Description
技术领域
本实用新型涉及传声器技术领域，具体涉及一种超薄压电传声器。
背景技术
目前的电声领域内，传声器与扬声器大多采用电容式或动圈式结构，其典型例子为驻极体电容式传声器与动圈式扬声器。这两种结构，其零件均需要精密加工，组装时的公差配合也要求十分严谨。在当代便携式设备越来越小型化的趋势下，造成零件的加工难度与组装精度极大提高，甚至到达一个性能与结构瓶颈的地步；同时，精密配合的电声器件，在恶劣条件下工作的可靠性也受到质疑。对于传声器来讲，驻极体电容式结构需要较大的空气共振腔，其传声器的体积无法做到很小；且传声器的灵敏度等电声性能，受到驻极体电荷稳定性与空气共振腔等声学结构的影响，对性能的提升造成天然的瓶颈。压电式驻极体传声器利用压电效应进行声电变换，取消了空气共振腔的设计，大大减小了传声器的体积；在性能上，压电材料的力电/声电转换性能稳定。但是目前的压电驻极体传声器还是具有较大的厚度，无法满足进一步发展的微电子技术的需求。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是进一步降低目前传声器的厚度，提供一种超薄压电传声器。
为了解决上述超薄压电传声器的技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
一种超薄压电传声器，包括硅基材、多孔聚合物压电膜和连接器；所述硅基材上蚀刻有传声器电路；所述多孔聚合物压电膜贴附于硅基材上，且其与硅基材接触的下表面与所述传声器电路电连接，其上表面通过所述连接器与传声器电路电连接。
优选的技术方案中，所述多孔聚合物压电膜由两层及以上的多孔聚合物压电薄膜叠合而成。
优选的技术方案中，所述硅基材为声信号处理芯片，所述多孔聚合物压电膜贴附于所述声信号处理芯片的表面。
优选的技术方案中，所述传声器电路还包括AD转换电路和编码器。
进一步优选的技术方案中，所述超薄压电传声器上开设有声孔，所述声孔贯穿硅基材和多孔聚合物压电膜，且其内填充有声阻材料。
进一步优选的技术方案中，所述多孔聚合物压电膜有多块，每一块多孔聚合物压电膜均对应一套传声器电路从而构成一个传声器单元；多个传声器单元阵列于硅基材上构成阵列式超薄压电传声器。
采用本实用新型技术方案的超薄压电传声器，与现有技术对比的有益效果在于：
由于采用多孔聚合物压电膜作为声电转换单元，并且将其直接贴附在硅基材上，因而可以将传声器的厚度降低到芯片级的程度，一般来说厚度小于0.5毫米，因而在超薄移动通讯等微电子技术领域具有较好的应用前景。
由于将多层多孔聚合物压电薄膜叠合形成复合膜，其制成的多孔聚合物压电膜使得超薄压电传声器具有更高的灵敏度。
由于将声音处理芯片的表面直接作为贴附多孔聚合物压电膜的硅基材，可以提供一体化的音频解决方案。
由于开设了声孔并在其中填充声阻材料，可以形成压差式麦克风，因而具有较好的单指向效果。
由于在一块硅基材上阵列了多个传声器单元，形成阵列式超薄压压电传声器，其具有更好的指向性，可以在噪声环境中提供良好的语音质量。
附图说明
图1是本实用新型具体实施方式一超薄压电传声器的结构示意图；
图2是本实用新型具体实施方式二超薄压电传声器的结构示意图。
具体实施方式
实施例一
本具体实施方式的超薄压电传声器如图1所示，包括一片硅基材1，以及贴附在硅基材1表面一定区域的多孔聚合物压电膜3，以及连接器4。所述硅基材1上蚀刻有常见的传声器电路2，所述传声器电路2根据需要可以包括阻抗变换器、电容、电阻等电子元器件，且其输出端包括信号输出端5和接地端6。多孔聚合物压电膜3的上下两面具有导电的金属层，其下表面紧贴硅基材1，并与传声器电路2的信号输入端电连接。多孔聚合物压电膜3的上表面通过所述连接器4与传声器电路2的接地端6电连接。
所述多孔聚合物压电膜3由一种新兴的压电材料制成，其制造方法简述如下：采用聚丙烯(PP)或聚四氟乙烯(PTFE)或其它聚合物薄膜，在高温高压的条件下迅速失压，则膨化形成多孔聚合物薄膜；然后在得到的多孔聚合物薄膜的上下两面蒸镀导电金属层；再采用电晕充电或电子束充电的方法，使多孔聚合物薄膜内部的气泡发生电击穿，从而使气泡两端带电形成类似于偶极分子那样的电荷泡，就得到了多孔聚合物压电薄膜。使用时可以根据需要将多孔聚合物压电薄膜切割成合适的形状和大小即成本实施例中的多孔聚合物压电膜3，然后即可将多孔聚合物压电膜3贴附于硅基材1上的设定区域。
根据需要也可以将n层(n≥2)多孔聚合物压电薄膜叠合起来，形成复合多孔聚合物压电薄膜，则其每层多孔聚合物压电薄膜的电学特性串联联结，其灵敏度为单层的多孔聚合物压电薄膜的n倍。然后同样可将复合多孔聚合物压电薄膜切割成合适的形状和大小即成本实施例中的多孔聚合物压电膜3，这样可以显著增强多孔聚合物压电膜3的灵敏度。
本具体实施方式中采用聚四氟乙烯或者聚丙烯压电复合膜制成多孔聚合物压电薄膜，其具有更高温度下的电荷稳定性。
多孔聚合物压电薄膜具有内部电荷稳定、不容易丢失的优点，更为重要的是其能达到非常高的压电系数，比PVDF铁电聚合物及其共聚物的压电活性高1个数量级；其次，薄膜的厚度可以做到很小，易于满足对几何尺寸的要求，且原料的来源广泛，材料成本与加工制备均较压电陶瓷与铁电单晶材料容易许多。
采用本实用新型技术方案的超薄压电传声器，甚至可将声信号处理芯片(如AD转换电路，编码器等)的表面直接作为贴敷压电膜的硅基材，其厚度可以达到0.5毫米以下，且可以提供一体化的音频解决方案，因而在超薄型移动通讯设备等微电子技术领域具有广阔的应用前景。本具体实施方式的超薄压电传声器，还进一步的在硅基材与压电膜上开设有声孔7并在其中填充声阻材料。由于孔中有声阻材料，声音将从传声器的正面与背面同时进入，形成压差式麦克风，因而具有较好的单指向效果。
实施例二
本具体实施方式提供的超薄压电传声器，如图2所示，其在一块硅基片上集成了四套超薄压电传声器，因而实际上是形成了一个阵列式超薄压电传声器。
由于目前的传声器音频方案中，传声器厂家仅提供传声器成品，后端的AD转换、编解码、或是更高端的音频处理均由客户端解决，如手机公司等客户端大多采用触点压接或焊接的方式，将传声器连接到客户端线路板中，并在其客户端线路板上设计声学线路，或是采用更加复杂而昂贵软硬结合板，将音频元件集成在一起，通过排线的端子与主板连接，因而其体积无法做得更小，固目前仅应用于笔记本电脑、个别体积巨大的智能手机中。本具体实施方式提供的超薄压电传声器，硅基片1上还可蚀刻A/D电路、编/解码器等而做成数字传声器，方便进行一体化设计，从而提供完整的音频解决方案。
本具体实施方式提供的阵列式超薄压电传声器，除了其尺寸具有其他阵列式产品无法比拟的优势。还具有如下优势：
由于在一块硅基片1上集成了多个超薄压电传声器，其中还包含阻抗变换器及后端的处理电路，最后可通过用SMT的方式与客户端主板连接。该一体化的设计，可降低客户端主板的设计难度，方便其应用；取消了传统机械封装结构，使尺寸大为减小，更薄、更小；为目前越来越轻薄化的便携式数码产品提供完美的音频解决方案。
由于阵列式麦克风后续可以利用波束成形算法，使指向性远高于传统单个传声器系统，可在噪声环境中提供良好的语音质量。波束算法基本原理是利用声音到达多个麦克风的时间的不同，进行计算；如果每个单元定位不准确，则会影响计算结果，使后端的输出信号质量变差。本具体实施方式提供的阵列式超薄压电传声器采用半导体级的工艺，使每个压电传声器单元能够精确定位，定位精度远远高于传统机械式装配的精度，因而其指向性更加好。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种超薄压电传声器，其特征在于，所述超薄压电传声器包括：硅基材、多孔聚合物压电膜和连接器；所述硅基材上蚀刻有传声器电路；所述多孔聚合物压电膜贴附于硅基材上，且其与硅基材接触的下表面与所述传声器电路电连接，其上表面通过所述连接器与传声器电路电连接。
2.根据权利要求1所述的超薄压电传声器，其特征在于，所述多孔聚合物压电膜由两层及以上的多孔聚合物压电薄膜叠合而成。
3.根据权利要求1所述的超薄压电传声器，其特征在于，所述硅基材为声信号处理芯片，所述多孔聚合物压电膜贴附于所述声信号处理芯片的表面。
4.根据权利要求1所述的超薄压电传声器，其特征在于，所述传声器电路还包括AD转换电路和编码器。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的超薄压电传声器，其特征在于，所述超薄压电传声器上开设有声孔，所述声孔贯穿硅基材和多孔聚合物压电膜，且其内填充有声阻材料。
6.根据权利要求1至4中任意一项所述的超薄压电传声器，其特征在于，所述多孔聚合物压电膜有多块，每一块多孔聚合物压电膜均对应一套传声器电路从而构成一个传声器单元；多个传声器单元阵列于硅基材上构成阵列式超薄压电传声器。
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