一种热致发声装置的制备方法及装置与制造工艺

文档序号:11065001
一种热致发声装置的制备方法及装置与制造工艺
本发明涉及发声装置技术领域,尤其涉及一种热致发声装置的制备方法及装置。

背景技术:
发声装置一般由信号输入装置和发声元件两部分组成,通过信号输入装置输入信号给发声元件,进而发出声音。现有的发声元件种类很多,如电动式、电磁式、静电式及压电式,它们大都采用振膜振动发出声音,结构较为复杂。热致发声装置是一种以热能与声能转换技术为原理的发声装置,其发声原理与传统的发声元件有着本质的不同。传统发声装置工作原理是发声元件的核心部件振膜通过电信号输入后产生振动,进而促使振膜附近的气体随之振动,从而将电能转换为声能。而热致发生器无任何振动部件,其工作原理主要基于一种热声转换技术:通过对具有某种特性的加热材料进行周期性电加热,使其表面产生周期性的热型号,利用材料表面与其接触的气体之间的导热以及气体热胀冷缩的原理,使得材料表面的附近的气体产生周期性波动的温度波,由理想气体状态方程可知,温度波的存在进而导致气体压力的膨胀与压缩,从而在材料表面区域产生声波。由于热致发声装置是通过加热附近空气来实现发声的,所以热致发声装置的发声效率主要取决于材料对周围空气的加热效率,在某一点集中的加热效率越高,则发声效率越高。而具有点-面接触结构的发声装置,由于接触点的面积小,电阻大,在施加电信号时该处所产生的热量最大也最集中,可以使得该点处的发声效率大大提高。而目前现有的热致发声装置由于受到金属制备工艺的限制,多采用面接触结构,从而导致现有的热致发声装置的接触点的面积较大, 在施加电信号时产生的热量不足,从而导致其加热效率较低,进而极大的限制了热致发声装置的发声效率。

技术实现要素:
(一)要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是提供了一种热致发声装置的制备方法及装置,该热致发声装置的制备方法能制备出具有阵列型点-面接触结构的热致发声装置,该热致发声装置具有高效的发声效率和发声强度。(二)技术方案为了解决上述技术问题,本发明提供了一种热致发声装置的制备方法,包括如下步骤:S1、提供一基底,所述基底具有一平整的表面;S2、在所述基底的表面旋涂光刻胶,以在所述基底上形成一具有一定厚度的光刻胶层;S3、将具有所述光刻胶层的基底通过光刻板进行光刻曝光,所述光刻板上具有多个成阵列排列的不透光图案;S4、将具有所述曝光后的光刻胶层的基底进行固化,然后显影溶解,以在所述基底上形成刻蚀掩膜层,所述刻蚀掩膜层包括多个成阵列排列的柱体的光刻胶体;S5、对具有所述刻蚀掩膜层的基底进行各向同性刻蚀,以在所述刻蚀掩膜层和基底之间形成基底结构层,所述基底结构层包括多个成阵列排列的锥体结构;S6、对具有所述刻蚀掩膜层和基底结构层的基底进行氧等离子体刻蚀,以去除所述刻蚀掩膜层;S7、在具有所述基底结构层的基底上溅射一金属薄膜层;S8、在具有所述金属薄膜层的基底上平铺一石墨烯层,所述石墨烯层通过所述基底结构层的锥体顶点支撑。其中,还包括:S9、在所述金属薄膜层和石墨烯层上分别涂抹导电浆料,所述导电浆料的一侧分别连接有电极。其中,在所述步骤S2中,通过匀胶机在所述基底上旋涂光刻胶,所述匀胶机的转速为3000~6000转。其中,所述步骤S2中,还包括:在所述基底上旋涂所述光刻胶之前,先对所述基底进行烘烤,用于清除所述基底表面的水分;所述烘烤的温度为120℃,所述烘烤时间为30分钟。其中,所述步骤S2中,还包括:在所述基底上旋涂所述光刻胶后,将所述具有光刻胶层的基底放置于120℃的热板上烘烤2分钟,以使所述光刻胶固化。其中,所述步骤S3中,通过光刻机对具有所述光刻胶层的基底进行光刻曝光,所述光刻曝光的时间为80~150秒。其中,在所述步骤S4中,所述固化为将具有所述曝光后的光刻胶层的基底放置于120℃的热板上烘烤2分钟;所述显影溶解为对所述基底上的光刻胶层的已曝光区域通过显影液显影溶解。其中,在所述步骤S5中,通过等离子体刻蚀机对具有所述刻蚀掩膜层的基底进行刻蚀,所述刻蚀的时间为1~2小时。其中,还具有如下参数要求:S1、所述基底的材质为绝缘材料,且厚度为500μm;S2、所述光刻胶层的厚度为1~5μm,且材质为正性光刻胶;S3、所述光刻板上的不透光图案为圆形或多边形,所述圆形或多边形的半径或边长为5~15μm,且间距为10~30μm;S4、所述刻蚀掩膜层上的成阵列排列的柱体的光刻胶体的底面形状为圆形或多边形,所述圆形或多边形的半径或边长为5~15μm,且高度为1~5μm;S6、所述金属薄膜层的厚度为200~500nm,材质为铝。本发明还提供了一种热致发声装置,是采用如上所述的热致发声装置的制备方法而制成的。(三)有益效果本发明的上述技术方案具有以下有益效果:本发明的热致发声装置的制备方法为提供一基底,基底具有一平整的表面;在基底的表面旋涂光刻胶,以在基底上形成一具有一定厚度的光刻胶层;将具有光刻胶层的基底通过光刻板进行光刻曝光,光刻板上具有多个成阵列排列的不透光图案;将具有曝光后的光刻胶层的基底进行固化,然后显影溶解,以在基底上形成刻蚀掩膜层,刻蚀掩膜层包括多个成阵列排列的柱体的光刻胶体;对具有刻蚀掩膜层的基底进行各向同性刻蚀,以在刻蚀掩膜层和基底之间形成基底结构层,基底结构层包括...
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