热致发声装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种热致发声装置，其包括：一基底，具有一第一表面以及相对的第二表面；一绝缘层，设置于所述基底的第一表面；一热致发声元件，设置于所述第一表面的绝缘层的表面，并与所述基底绝缘设置；以及一第一电极和一第二电极间隔设置并与所述热致发声元件电连接；其中，所述基底为一硅基底，所述硅基底的第一表面形成有多个凸部，相邻的凸部之间形成一凹部，对应凹部位置处的热致发声元件相对于所述凹部悬空设置。
【专利说明】热致发声装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种热致发声装置，尤其涉及一种基于碳纳米管的热致发声装置。
【背景技术】
[0002]发声装置一般由信号输入装置和发声元件组成，通过信号输入装置输入信号到该发声元件，进而发出声音。热致发声装置为发声装置中的一种，其为基于热声效应的一种发声装置，该热致发声装置通过向一导体中通入交流电来实现发声。该导体具有较小的热容(Heat capacity ),较薄的厚度,且可将其内部产生的热量迅速传导给周围气体介质的特点。当交流电通过导体时，随交流电电流强度的变化，导体迅速升降温，而和周围气体介质迅速发生热交换，促使周围气体介质分子运动，气体介质密度随之发生变化，进而发出声波。
[0003]2008年10月29日，范守善等人公开了一种应用热声效应的热致发声装置，请参见文献“Flexible, Stretchable, Transparent Carbon Nanotube Thin FilmLoudspeakers”，ShouShan Fan, et al., Nano Letters, Vol.8 (12)，4539-4545 (2008)。该热致发声元件采用碳纳米管膜作为一热致发声元件，由于碳纳米管膜具有极大的比表面积及极小的单位面积热容(小于2X10—4焦耳每平方厘米开尔文)，该热致发声元件可发出人耳能够听到强度的声音，且具有较宽的发声频率范围(IOOHf IOOkHz)。
[0004]然而，所述作为热致发声元件的碳纳米管膜的厚度为纳米级，容易破损且不易加工、难以实现小型化，因此，如何解决上述问题是使上述热致发声装置能够实现产业化及实际应用的关键。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，确有必要提供一种易加工、能够实现小型化并可实现产业化的热致发
声装置。
[0006]—种热致发声装置，包括:一基底，具有一第一表面以及相对的第二表面；一热致发声元件，设置于所述基底的第一表面并与所述基底绝缘设置；以及一第一电极和一第二电极间隔设置并与所述热致发声元件电连接；其中，所述基底为一硅基底，所述硅基底的第一表面形成有多个相互平行且间隔设置的凹槽，所述凹槽的深度为100微米至200微米，所述热致发声元件包括一层状碳纳米管结构，该层状碳纳米管结构在所述凹槽处悬空设置。
[0007]—种热致发声装置，包括:一基底，具有一第一表面以及相对的第二表面；一热致发声元件，设置于所述基底的第一表面并与所述基底绝缘设置；以及一第一电极和一第二电极间隔设置并与所述热致发声元件电连接；其中，所述基底的第一表面形成有多个均匀分布且间隔设置的凹部，所述凹部的深度为100微米至200微米，所述热致发声元件包括一层状碳纳米管结构，该层状碳纳米管结构在所述凹部处悬空设置。
[0008]—种热致发声装置，包括:一基底，具有一第一表面以及相对的第二表面；一热致发声元件，设置于所述基底的第一表面并与所述基底绝缘设置；以及一第一电极和一第二电极间隔设置并与所述热致发声元件电连接；其中，所述基底的第一表面形成有多个凹部，所述第一绝缘层及第二绝缘层依次层叠设置于所述凹部之间基底的第一表面，并使所述多个凹部暴露，一第三绝缘层连续地设置并覆盖所述层叠设置的第一绝缘层及第二绝缘层以及所述凹部的侧面和底面，所述热致发声元件设置在所述第三绝缘层的表面，且相对于所述凹部位置处的部分悬空设置。
[0009]与现有技术相比较，所述热致发声装置采用硅基底，一方面，硅基底表面多个凹部及凸部支撑碳纳米管膜，保护碳纳米管膜能实现较好发声效果的同时不易破损，另一方面，基于成熟的硅半导体制造工艺，所述热致发声装置易加工，可制备小尺寸的热致扬声器且有利于实现产业化。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本发明第一实施例提供的热致发声装置的结构示意图。
[0011]图2是图1所述的热致发声装置沿I1-1I方向的剖面图。
[0012]图3是本发明热致发声装置中碳纳米管膜的结构示意图。
[0013]图4为本发明第一实施例提供的热致发声装置的制备方法流程图。
[0014]图5为本发明第二实施例提供的热致发声装置的结构示意图。
[0015]图6是本发明热致发声装置中非扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。
[0016]图7是本发明热致发声装置中扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。
[0017]图8为本发明第一实施例提供的热致发声装置的制备方法中经有机溶剂处理后的碳纳米管线的光学显微镜照片。
[0018]图9为本发明第三实施例热致发声装置的结构示意图。
[0019]图10为本发明第三实施例提供的热致发声装置的制备方法流程图。
[0020]图11为本发明第四实施例提供的热致发声装置的结构示意图。
[0021]图12为图11所述的热致发声装置沿XI1-XII方向的结构示意图。
[0022]图13为第四实施例提供的热致发声装置的照片。
[0023]图14为本发明第四实施例提供的热致发声装置中声压级-频率的曲线图。
[0024]图15为本发明第四实施例提供的热致发声装置的发声效果图。
[0025]图16为图11所述热致发声装置的制备方法中提供的热致发声装置阵列的结构示意图。
[0026]图17为本发明第五实施例提供的热致发声装置的结构示意图。
[0027]图18为本发明第六实施例提供的热致发声装置的结构示意图。
[0028]主要元件符号说明
【权利要求】
1.一种热致发声装置，包括: 一基底，具有一第一表面以及相对的第二表面； 一热致发声元件，设置于所述基底的第一表面并与所述基底绝缘设置；以及 一第一电极和一第二电极间隔设置并与所述热致发声兀件电连接； 其特征在于，所述基底为一硅基底，所述硅基底的第一表面形成有多个相互平行且间隔设置的凹槽，所述凹槽的深度为100微米至200微米，所述热致发声元件包括一层状碳纳米管结构，该层状碳纳米管结构在所述凹槽处悬空设置。
2.如权利要求1所述的热致发声装置，其特征在于，所述基底的面积为25平方毫米至100平方毫米。
3.如权利要求1所述的热致发声装置，其特征在于，所述凹槽的宽度大于等于0.2毫米且小于I毫米。
4.如权利要求1所述的热致发声装置，其特征在于，所述层状碳纳米管结构由多个碳纳米管组成，该多个碳纳米管沿同一方向延伸，且所述多个碳纳米管的延伸方向与所述凹槽的延伸方向形成一夹角，该夹角大于O度小于等于90度。
5.如权利要求4所述的热致发声装置，其特征在于，所述层状碳纳米管结构包括一碳纳米管膜，所述碳纳米管膜由多个沿同一方向择优取向延伸的碳纳米管组成，该多个碳纳米管平行于所述基底的第一表面。
6.如权利要求4所述的热致发声装置，其特征在于，所述层状碳纳米管结构在所述凹槽位置包括多个相互平行且间隔设置的碳纳米管线。
7.如权利要求4所述的热致发声装置，其特征在于，所述层状碳纳米管结构包括多个平行且间隔设置的碳纳米管线，所述多个碳纳米管线的延伸方向与所述凹槽的延伸方向形成一夹角，该夹角大于O度小于等于90度，所述碳纳米管线包括多个碳纳米管沿该碳纳米管线的长度方向平行排列或沿该碳纳米管线的长度方向呈螺旋状排列。
8.如权利要求6所述的热致发声装置，其特征在于，相邻碳纳米管线之间的间隔为0.1微米至200微米。
9.如权利要求1所述的热致发声装置，其特征在于，所述热致发声元件通过一设置于基底第一表面的绝缘层与所述基底绝缘。
10.如权利要求1所述的热致发声装置，其特征在于，进一步包括多个第一电极及多个第二电极交替设置于所述相邻凹槽之间的基底表面，所述多个第一电极形成一第一梳状电极，多个第二电极形成一第二梳状电极，所述第一梳状电极和第二梳状电极相互交错的插入设置。
11.如权利要求1所述的热致发声装置，其特征在于，所述基底的第二表面进一步包括一集成电路芯片与所述热致发声元件电连接，向所述热致发声元件输入信号。
12.如权利要求11所述的热致发声装置，其特征在于，所述集成电路芯片通过微电子工艺直接制备在该硅基底上。
13.如权利要求12所述的热致发声装置，其特征在于，所述集成电路芯片分别与所述第一电极和第二电极电连接，输出音频电信号给所述热致发声元件。
14.一种热致发声装置，包括: 一基底，具有一第一表面以及相对的第二表面；一热致发声元件，设置于所述基底的第一表面并与所述基底绝缘设置；以及 一第一电极和一第二电极间隔设置并与所述热致发声兀件电连接； 其特征在于，所述基底的第一表面形成有多个均匀分布且间隔设置的凹部，所述凹部的深度为100微米至200微米，所述热致发声元件包括一层状碳纳米管结构，该层状碳纳米管结构在所述凹部处悬空设置。
15.如权利要求14所述的热致发声装置，其特征在于，所述基底的第二表面进一步设置有与第一表面相同的凹部和热致发声元件。
16.如权利要求14所述的热致发声装置，其特征在于，所述凹部为呈阵列设置的多个凹孔。
17.一种热致发声装置，包括: 一基底，具有一第一表面以及相对的第二表面； 一热致发声元件，设置于所述基底的第一表面并与所述基底绝缘设置；以及 一第一电极和一第二电极间隔设置并与所述热致发声兀件电连接； 其特征在于，所述 基底的第一表面形成有多个凹部，所述第一绝缘层及第二绝缘层依次层叠设置于所述凹部之间基底的第一表面，并使所述多个凹部暴露，一第三绝缘层连续地设置并覆盖所述层叠设置的第一绝缘层及第二绝缘层以及所述凹部的侧面和底面，所述热致发声元件设置在所述第三绝缘层的表面，且相对于所述凹部位置处的部分悬空设置。
18.如权利要求17所述的热致发声装置，其特征在于，所述第一绝缘层的材料为二氧化硅，所述第二绝缘层的材料为氮化硅，所述第三绝缘层的材料为二氧化硅。
【文档编号】H04R23/00GK103841500SQ201210471052
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2012年11月20日 优先权日:2012年11月20日
【发明者】魏洋, 林晓阳, 姜开利, 范守善 申请人:清华大学, 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司