热致发声装置的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种热致发声装置的制备方法，包括以下步骤：提供一硅基底，所述硅基底具有一图案化的表面，所述图案化的表面具有多个间隔设置的凸部，相邻的凸部之间具有一凹部；在所述硅基底图案化的表面沉积形成一绝缘层；在所述间隔设置的凸部的绝缘层表面设置间隔形成一第一电极及第二电极；以及在绝缘层上铺设一层状碳纳米管结构，所述层状碳纳米管结构对应凹部位置悬空，该层状碳纳米管结构进一步覆盖所述第一电极及第二电极。
【专利说明】热致发声装置的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种热致发声装置的制备方法。
【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，现有方法制备的所述热致发声元件设置在一玻璃的表面，由于受制备工艺的限制，所述玻璃较难加工，因此难以实现小型化，也不利于与其他电子元件的集成。另外，由于所述玻璃导热性不够好，因此长时间工作时温度升高，影响热致发声装置的发声效果。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，确有必要提供一种易加工、能够实现小型化并且散热性能更好的热致发声装置的制备方法。
[0006]一种热致发声装置的制备方法，包括以下步骤:提供一硅基底，该硅基底具有一表面；图案化处理所述硅基底的该表面，在该表面形成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；在所述硅基底的该图案化的表面形成一绝缘层；在所述相邻凹槽之间的绝缘层表面形成间隔设置的一第一电极及一第二电极；以及在所述绝缘层表面设置一层状碳纳米管结构且与所述第一电极及第二电极电连接，对应凹槽位置处的所述层状碳纳米管结构悬空设置。
[0007]—种热致发声装置的制备方法，包括以下步骤:提供一硅基底，该硅基底具有一表面；在所述硅基底的该表面形成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；在所述硅基底的该表面形成一绝缘层；在所述绝缘层表面设置一层状碳纳米管结构，对应凹部位置处的所述层状碳纳米管结构悬空设置；以及形成间隔设置的第一电极与第二电极，并与所述层状碳纳米管结构电连接。
[0008]一种热致发声装置的制备方法，其包括以下步骤:(a)提供一基板，所述基板包括一表面，在该基底的表面定义多个单元格子；(b)在所述基板的表面每一单元格子内形成多个平行且间隔设置的凹槽；(C)在所述基板的表面每一单元格子内形成至少一第一电极及至少一第二电极，任意相邻的第一电极与第二电极之间具有至少一凹槽；(d)在所述基板的表面贴附一热致发声元件，并使所述热致发声元件覆盖每一单元格子，且与所述每一单元格子中的第一电极及第二电极电连接，所述热致发声元件在每一单元格子中的多个凹槽位置悬空；(e)按照所述多个单元格子分割所述热致发声元件，使相邻单元格子的热致发声元件之间电绝缘，形成一热致发声装置阵列；以及(f)按照所述多个单元格子分割所述基板，形成多个热致发声装置。
[0009]与现有技术相比较，所述热致发声装置的制备方法中采用硅基底，因此首先所述热致发声装置易加工，因此可制备小尺寸的热致扬声器；再次，所述硅基底具有良好的导热性，因此所述热致发声装置具有良好的散热性，而无需单独设置散热元件；最后，所述硅基底的热致发声装置容易与其他元器件如IC芯片等集成，便于与其他元器件集成。
【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的制备方法，包括以下步骤: 提供一娃基底，该娃基底具有一表面； 图案化处理所述硅基底的该表面，在该表面形成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； 在所述硅基底的该图案化的表面形成一绝缘层； 在所述相邻凹槽之间的绝缘层表面形成间隔设置的一第一电极及一第二电极；以及 在所述绝缘层表面设置一层状碳纳米管结构且与所述第一电极及第二电极电连接，对应凹槽位置处的所述层状碳纳米管结构悬空设置。
2.如权利要求1所述的热致发声装置的制备方法，其特征在于，所述硅基底通过干法刻蚀或湿法刻蚀的方法形成所述凹槽。
3.如权利要求2所述的热致发声装置的制备方法，其特征在于，所述湿法刻蚀包括以下步骤: 将一掩模设置于所述硅基底的该表面； 通过刻蚀溶液刻蚀所述硅基底的表面，形成多个凹槽；以及 去除所述掩模，形成所述图案化的表面。
4.如权利要求1所述的热致发声装置的制备方法，其特征在于，所述凹槽的宽度为大于等于0.2毫米小于I毫米。
5.如权利要求1所述的热致发声装置的制备方法，其特征在于，所述绝缘层仅沉积于所述凹槽之间的硅基底表面。
6.如权利要求1所述的热致发声装置的制备方法，其特征在于，所述绝缘层沉积于所述硅基底整个图案化的表面，且所述绝缘层的起伏趋势与所述图案化表面的起伏趋势相同。
7.如权利要求1所述的热致发声装置的制备方法，其特征在于，所述层状碳纳米管结构为一由多个碳纳米管组成的碳纳米管膜，所述碳纳米管膜中的多个碳纳米管基本沿同一方向延伸。
8.如权利要求7所述的热致发声装置的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管膜直接贴附在所述绝缘层的表面形成所述层状碳纳米管结构，使得所述层状碳纳米管结构部分贴附在所述绝缘层的表面，部分通过凹槽悬空设置。
9.如权利要求7所述的热致发声装置的制备方法，其特征在于，所述层状碳纳米管结构中的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。
10.如权利要求7所述的热致发声装置的制备方法，其特征在于，在将碳纳米管膜贴附于所述绝缘层表面之后，进一步包括以下步骤处理所述碳纳米管膜: 切割所述碳纳米管膜，形成多个间隔的碳纳米管带，所述切割方向平行于所述碳纳米管膜中碳纳米管的延伸方向； 利用有机溶剂处理所述碳纳米管带，使所述碳纳米管带收缩形成碳纳米管线。
11.如权利要求1所述的热致发声装置的制备方法，其特征在于，进一步包括通过微电子工艺在所述硅基底的另一表面制备一集成电路芯片的步骤。
12.如权利要求1所述的热致发声装置的制备方法，其特征在于，进一步包括通过丝网印刷在所述相邻凹槽之间的绝缘层表面形成梳状的第一电极和梳状的第二电极，该第一电极和第二电极交错且相对设置。
13.如权利要求1所述的热致发声装置的制备方法，其特征在于，进一步包括在基底的另一表面形成相同的凹槽、绝缘层、热致发声元件及电极的步骤。
14.一种热致发声装置的制备方法，包括以下步骤: 提供一娃基底，该娃基底具有一表面； 在所述硅基底的该表面形成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； 在所述硅基 底的该表面形成一绝缘层； 在所述绝缘层表面设置一层状碳纳米管结构，对应凹部位置处的所述层状碳纳米管结构悬空设置；以及 形成间隔设置的第一电极与第二电极，并与所述层状碳纳米管结构电连接。
15.如权利要求14所述的热致发声装置的制备方法，其特征在于，所述凹部为呈阵列设置的多个凹孔。
16.一种热致发声装置的制备方法，其包括以下步骤: (a)提供一基板，所述基板包括一表面，在该基底的表面定义多个单兀格子； (b)在所述基板的表面每一单元格子内形成多个平行且间隔设置的凹槽； (c)在所述基板的表面每一单元格子内形成至少一第一电极及至少一第二电极，任意相邻的第一电极与第二电极之间具有至少一凹槽； (d)在所述基板的表面贴附一热致发声元件，并使所述热致发声元件覆盖每一单元格子，且与所述每一单元格子中的第一电极及第二电极电连接，所述热致发声元件在每一单元格子中的多个凹槽位置悬空； (e)按照所述多个单元格子分割所述热致发声元件，使相邻单元格子的热致发声元件之间电绝缘，形成一热致发声装置阵列；以及 (f)按照所述多个单元格子分割所述基板，形成多个热致发声装置。
17.如权利要求16所述的热致发声装置的制备方法，其特征在于，在所述基板的表面形成多个切割线，所述基板的表面通过所述多个切割线被预分割形成多个单元格子。
18.如权利要求17所述的热致发声装置的制备方法，其特征在于，沿所述分割线切断所述基板。
【文档编号】H04R31/00GK103841507SQ201210471460
【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