一种像素发声单元及其制造方法、数字发声芯片与流程

本发明涉及数字发声芯片，尤其涉及一种像素发声单元及其制造方法、数字发声芯片。

背景技术：

1、扬声器是一种能够把电信号转换为声信号的换能器件。扬声器是制作音响、声学有源降噪设备等的基础，因此，扬声器的性能对声学设备的制作具有关键性的影响。mems扬声器(micro electro mechanical system)，即微电机系统扬声器，其相对传统的音圈式扬声器具有一致性好、功耗低、尺寸小、价格低等优势。

2、目前常用的mems扬声器都是通过振膜运动推动空气实现模拟发声的，通常，mems扬声器内的振膜为一整块的膜结构，采用这种结构时，可以通过一整块的振膜运动实现发声，但是，这种结构的振膜谐振频率较低，工作效率较差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种像素发声单元及其制造方法、数字发声芯片，以提高振膜的谐振频率和工作效率。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种像素发声单元，包括：

4、振动板，振动板上划分有多个子振动区域，每个子振动区域分别刻蚀有子振膜；

5、电极板；

6、空气后腔，振动板、电极板和空气后腔依次设置，多个子振动区域共享一个电极板与空气后腔。

7、与现有技术相比，本发明提供的像素发声单元中，振动板上划分有多个子振动区域，每个子振动区域分别刻蚀有子振膜，通过将现有的一整块振膜分为多个子振膜，可以提高子振膜的谐振频率，从而提高子振膜的工作频率，提高子振膜发声频率的上限和提高发声的声压级，降低失真并提高灵敏度，进而提高像素发声单元的发声效果；同时，多个子振动区域共享一个电极板与空气后腔，可以优化像素发声单元的结构，使得像素发声单元结构更加简单，安装和加工更加方便。

8、可选的，在上述像素发声单元中，振动板由至少两个等面积的子振动区域组成，多个子振动区域呈阵列布置，每个子振动区域上的子振膜尺寸相同。如此设置，优化子振动区域的数量，提高子振膜具有的谐振频率和工作频率。

9、可选的，在上述像素发声单元中，还包括基底，基底、电极板和振动板依次层叠设置，基底具有开口，振动板的子振膜朝向电极板的一侧至开口的底部之间的结构形成空气后腔；

10、基底内设置有用于支撑电极板的支撑柱。如此设置，通过支撑柱支撑电极板，提高电极板的安装稳定性，进而提高像素发声单元的整体稳定性。

11、可选的，在上述像素发声单元中，每个子振动区域上均开设有围设排布的至少两条子分割槽，相邻两条子分割槽中，其中一条的端部与另一条的端部沿由子振动区域的中心点向外延伸的射线方向依次设置，以在围设排布的方向上形成交叠，交叠的子分割槽之间形成子振膜悬臂结构；子分割槽将子振动区域分割为位于子分割槽的围设区域内的子振膜以及位于子分割槽的围设区域外的子固定部；子振膜和子固定部通过子振膜悬臂结构弹性连接，且子振膜、子固定部和子振膜悬臂结构为一体化结构。如此设置，当相邻两条子分割槽形成交叠时，能够增加位于相邻两条子分割槽之间的子振膜悬臂结构的长度，使得子振膜的振动范围更大，保证子振膜能够沿垂直于其外表面的方向上弹性振动。

12、可选的，在上述像素发声单元中，振动板上开设有多条第一分割槽、多条第二分割槽以及多条连接分割槽；

13、每个子振动区域上均开设有四条呈环形分布的第一分割槽，四条第一分割槽围成子振膜；

14、多条第二分割槽围成环形结构，第一分割槽位于环形结构内侧，第二分割槽同时位于其前相邻第一分割槽和后相邻第一分割槽的外侧；

15、相邻两个子振动区域的第一分割槽之间通过两条平行设置的连接分割槽相连。如此设置，优化子分割槽的形状，使得能够形成符合设计要求的子振膜悬臂结构。

16、可选的，在上述像素发声单元中，还包括间隔件，电极板与振动板之间通过间隔件间隔形成间隙。如此设置，保证电极板与振动板之间能够形成平板电容，使得子振膜能够在电极板与振动板所形成的电场的作用下发生振动。

17、可选的，在上述像素发声单元中，间隔件的材质为绝缘材料。如此设置，进一步保证振动板和电极板之间能够形成平行电容。

18、本发明还提供一种数字发声芯片，包括如上述任一项提供的像素发声单元，像素发声单元的数量为多个，且呈阵列分布或线形分布。

19、与现有技术相比，本发明提供的数字发声芯片的有益效果与上述技术方案提供的像素发声单元的有益效果相同，此处不做赘述。

20、本发明还提供一种像素发声单元的制造方法，采用如上述任一项提供的像素发声单元，像素发声单元的数量为多个，制造方法包括：

21、在像素发声单元的振动板上划分出多个子振动区域，

22、在每个子振动区域上分别刻蚀形成子振膜。

23、与现有技术相比，本发明提供的像素发声单元的制造方法的有益效果与上述技术方案提供的像素发声单元的有益效果相同，此处不做赘述。

24、可选的，在上述像素发声单元的制造方法中，在每个子振动区域上分别刻蚀形成子振膜包括：

25、在每个子振动区域上分别刻蚀子分割槽，以在每个子振动区域上分别形成位于子分割槽的围设区域内的子振膜、位于子分割槽的围设区域外的子固定部以及连接子振膜和子固定部的子振膜悬臂结构；

26、的在每个子振动区域上分别刻蚀子分割槽的步骤之前，还包括：

27、建立子振膜的刚度模型，根据子振膜的刚度模型设计子振膜悬臂结构的数量和尺寸；

28、根据设计的子振膜悬臂结构的数量和尺寸，设计子分割槽的尺寸。如此设置，通过设计子振膜悬臂结构的数量和尺寸，保证子振膜的刚度与设定的当振动板上形成整块振膜时的振膜刚度相同。

技术特征：

1.一种像素发声单元，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的像素发声单元，其特征在于，所述振动板由至少两个等面积的子振动区域组成，多个所述子振动区域呈阵列布置，每个所述子振动区域上的所述子振膜尺寸相同。

3.根据权利要求1所述的像素发声单元，其特征在于，还包括基底，所述基底、电极板和振动板依次层叠设置，所述基底具有开口，所述振动板的子振膜朝向所述电极板的一侧至所述开口的底部之间的结构形成所述空气后腔；

4.根据权利要求1所述的像素发声单元，其特征在于，每个所述子振动区域上均开设有围设排布的至少两条子分割槽，相邻两条所述子分割槽中，其中一条的端部与另一条的端部沿由所述子振动区域的中心点向外延伸的射线方向依次设置，以在围设排布的方向上形成交叠，交叠的所述子分割槽之间形成子振膜悬臂结构；所述子分割槽将所述子振动区域分割为位于所述子分割槽的围设区域内的子振膜以及位于所述子分割槽的围设区域外的子固定部；所述子振膜和所述子固定部通过所述子振膜悬臂结构弹性连接，且所述子振膜、所述子固定部和所述子振膜悬臂结构为一体化结构。

5.根据权利要求4所述的像素发声单元，其特征在于，所述振动板上开设有多条第一分割槽、多条第二分割槽以及多条连接分割槽；

6.根据权利要求1所述的像素发声单元，其特征在于，还包括间隔件，所述电极板与所述振动板之间通过所述间隔件间隔形成间隙。

7.根据权利要求6所述的像素发声单元，其特征在于，所述间隔件的材质为绝缘材料。

8.一种数字发声芯片，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的像素发声单元，所述像素发声单元的数量为多个，且呈阵列分布或线形分布。

9.一种像素发声单元的制造方法，其特征在于，采用如权利要求1至7任一项所述的像素发声单元，所述制造方法包括：

10.根据权利要求9所述的像素发声单元的制造方法，其特征在于，所述的在每个所述子振动区域上分别刻蚀形成子振膜包括：

技术总结
本发明公开一种像素发声单元及其制造方法、数字发声芯片，应用于数字发声芯片技术领域，以解决扬声器振膜工作频率低的问题。所述像素发声单元包括振动板、电极板以及空气后腔，振动板上划分有多个子振动区域，每个子振动区域分别刻蚀有子振膜，振动板、电极板和空气后腔依次设置，多个子振动区域共享一个电极板与空气后腔。所述数字发声芯片包括上述方案所提的像素发声单元。所述像素发声单元的制造方法采用上述方案所提的像素发声单元。

技术研发人员：刘长华,金翼泽,袁飞洋
受保护的技术使用者：地球山（苏州）微电子科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12