一种MEMS压电执行器及扬声器的制作方法

本发明涉及mems扬声器，尤其是涉及一种mems压电执行器及扬声器。

背景技术：

1、近年来，压电mems扬声器已成为研究热点，相较传统微型扬声器，压电式mems扬声器没有线圈的扬声器的弹簧和悬架，可以通过可靠的半导体mems加工技术制造出来，压电式mems扬声器具有机械响应快、功耗低、可批量生产、耐回流焊、可与其他电子器件集成、成本低等优点。在音质方面与线圈扬声器相比，改善了高频响应。因此，压电式mems扬声在实现批量化微型高性能方面有更大优势。

2、为了使mems扬声器如mems麦克风一样得到更广泛的应用，业界致力于设小尺寸、高性能的mems扬声器。但由于基于硅基底和压电薄膜材料构成的器件在小尺寸与高的性能往往两者难以兼顾，比如在微型扬声器的应用中，mems器件尺寸小则有效驱动振膜面积小，难以输出较大的声压级spl。对于压电式mems扬声器通过mems致动器加发声音膜结构，mems致动器通常通过狭缝解耦或部分解耦降低工艺引起的膜层残余应力的影响。因此，如何提高mems致动器的驱动行程，提高mems扬声器激励下发射声压级spl，以及如何保证mems致动器与发声音膜封装的可靠性是当前需要解决的问题。

3、相关技术中，振膜单元在载体衬底的轴线方向上伸缩运动，采用的是硅或其他化合物作为弹簧结构，在器件跌落及振动测试过程中会导致弹簧结构破坏，执行器在驱动下发生的偏移量较少导致输出声压级较低。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种mems压电执行器及扬声器。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种mems压电执行器，所述mems压电执行器包括：

3、衬底；

4、振膜单元，设于所述衬底，所述振膜单元的边缘与所述衬底固定连接；所述振膜单元具有弹簧结构；

5、压电复合层单元，设于所述振膜单元；

6、质量块，一端与所述弹簧结构相连接，另一端用于与发声音膜单元连接；所述质量块的移动方向与所述衬底的轴线方向相同。

7、结合第一方面，所述振膜单元包括依次设置的两层刚性薄膜和位于两层所述刚性薄膜之间的柔性薄膜；所述振膜单元上开槽缝隙以在所述振膜单元的中心形成弹簧结构。

8、结合第一方面，所述衬底开设有空腔；所述质量块设于所述振膜单元下方的所述空腔内；所述质量块的顶端与所述弹簧结构连接，底端与所述发声音膜单元固定连接。

9、结合第一方面，所述质量块设于所述振膜单元上方，所述质量块的底端与所述弹簧结构固定连接，顶端与所述发声音膜单元连接。

10、结合第一方面，所述压电复合层单元设于所述振膜单元远离所述质量块的一侧表面。

11、结合第一方面，所述压电复合层单元设于所述振膜单元上靠近所述质量块的一侧表面，所述质量块的底端贯穿所述压电复合层单元与所述弹簧结构固定连接。

12、结合第一方面，所述压电复合层单元为单层结构，包括从下至上依次设置的底部的电极层、压电层和顶部的电极层。

13、结合第一方面，所述压电复合层单元为多层结构，包括多个电极层和设置于相邻两个电极层之间的压电层。

14、第二方面，本申请提供一种mems压电扬声器，包括发声音膜单元和包括如上述的mems压电执行器，所述发声音膜单元与所述mems压电执行器中的质量块连接。

15、结合第二方面，所述发声音膜边缘与所述衬底边缘通过干膜或胶水粘接。

16、本发明实施例带来了以下有益效果：本申请提供的mems压电执行器，振膜单元具有柔性的弹簧结构，以提高振膜激励下mems压电执行器的振动幅度，从而在小尺寸mems压电执行器结构下，采用有效面积较大的发声音膜，提高振膜激励下发射声压级。此外，还可以增加mems压电执行器弹簧的柔度和振动系统阻尼，以降低器件在跌落及振动测试过程中弹簧结构破坏的风险，提高使用可靠性。

17、本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

18、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

技术特征：

1.一种mems压电执行器，其特征在于，所述mems压电执行器包括：

2.根据权利要求1所述的mems压电执行器，其特征在于，所述振膜单元包括依次设置的两层刚性薄膜和位于两层所述刚性薄膜之间的柔性薄膜；所述振膜单元上开槽缝隙以在所述振膜单元的中心形成弹簧结构。

3.根据权利要求1所述的mems压电执行器，其特征在于，所述衬底开设有空腔；所述质量块设于所述振膜单元下方的所述空腔内；所述质量块的顶端与所述弹簧结构连接，底端与所述发声音膜单元固定连接。

4.根据权利要求1所述的mems压电执行器，其特征在于，所述质量块设于所述振膜单元上方，所述质量块的底端与所述弹簧结构固定连接，顶端与所述发声音膜单元连接。

5.根据权利要求4所述的mems压电执行器，其特征在于，所述压电复合层单元设于所述振膜单元远离所述质量块的一侧表面。

6.根据权利要求4所述的mems压电执行器，其特征在于，所述压电复合层单元设于所述振膜单元上靠近所述质量块的一侧表面，所述质量块的底端贯穿所述压电复合层单元与所述弹簧结构固定连接。

7.根据权利要求1所述的mems压电执行器，其特征在于，所述压电复合层单元为单层结构，包括从下至上依次设置的底部的电极层、压电层和顶部的电极层。

8.根据权利要求1所述的mems压电执行器，其特征在于，所述压电复合层单元为多层结构，包括多个电极层和设置于相邻两个电极层之间的压电层。

9.一种mems压电扬声器，其特征在于，包括发声音膜单元和包括如权利要求1-8任一项所述的mems压电执行器，所述发声音膜单元与所述mems压电执行器中的质量块连接。

10.根据权利要求9所述的mems压电扬声器，其特征在于，所述发声音膜边缘与所述衬底边缘通过干膜或胶水粘接。

技术总结
本发明涉及MEMS扬声器技术领域，尤其是涉及一种MEMS压电执行器及扬声器，所述MEMS压电执行器包括：衬底；振膜单元，设于所述衬底，所述振膜单元的边缘与所述衬底固定连接；所述振膜单元具有弹簧结构；压电复合层单元，设于所述振膜单元；质量块，一端与所述弹簧结构相连接，另一端用于与发声音膜单元连接。本申请提供的MEMS压电执行器，振膜单元具有柔性的弹簧结构，以提高振膜激励下MEMS压电执行器的振动幅度，从而在小尺寸MEMS压电执行器结构下，采用有效面积较大的发声音膜，提高振膜激励下发射声压级。此外，还可以增加MEMS压电执行器弹簧的柔度和振动系统阻尼，以降低器件在跌落及振动测试过程中弹簧结构破坏的风险，提高使用可靠性。

技术研发人员：黄湘俊,朱莉莉,罗士忠,肖晶晶,龚芝伊
受保护的技术使用者：湖北九峰山实验室
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15