【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】微机械声音换能器本专利技术的实施例涉及一种具有至少一个弯曲致动器(一般而言：弯曲换能器)和小型化狭缝的微机械声音换能器，以及一种具有级联的弯曲换能器的小型化声音换能器。附加的实施例涉及对应的制造方法。虽然MEMS用在几乎所有领域中，但仍使用精密工程技术来制造小型化声音换能器。这些所谓的“微型扬声器”基于电动驱动系统，其中膜片被在永久磁场中移动的移动线圈偏转。这些常规电动声音换能器的主要缺点是效率低以及导致的常常是超过一瓦若干倍的高功耗。此外，这种声音换能器不包括任何位置传感器系统，从而膜片的移动不受限制，并且在较高声压水平下会发生大的变形。进一步的缺点是大系列偏差以及常常是超过3mm若干倍的大高度尺寸。由于超精密制造方法以及能效驱动原理，MEMS具有克服这些缺点并实现新一代声音换能器的潜力。但是，MEMS声音换能器的声压水平太低仍然是个基本问题。其主要原因是难以生成尺寸尽可能小的足够大的冲程移动。另一个复杂的因素是，为了防止声学短路，需要一种膜片，该膜片由于其附加的弹簧刚度而对总挠度有负面影响。可以通过使用非常柔软且三维形状的膜片(例如，具有圆环)来使弹簧刚度最小化，但是，柔软且三维形状的膜片目前不能使用MEMS技术来制造，因此只能以复杂且昂贵的混合方式集成。出版物和专利说明书涉及不同实施方式的MEMS声音换能器，除其他以外，由于上面提到的问题而这并没有产生上市产品。这些概念基于闭合膜片，闭合膜片被设置为振动并生成声音。例如，[Hou13.US2013/156253A1]描述了一种电动MEMS声音换能器，其要求聚酰亚胺膜和永磁...
【技术保护点】
1.一种在基板中设置的微机械声音换能器(1，1'，1”)，包括：/n第一弯曲换能器(10)，沿着基板的平面延伸并且包括自由端(10f)或自由侧，并且被配置为被激励以垂直地振动以便发出或接收声音；以及/n隔膜元件(22)，垂直于第一弯曲换能器(10)延伸，所述隔膜元件经由狭缝(14)与第一弯曲换能器(10)的自由端(10f)或自由侧分开。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170526 DE 102017208911.31.一种在基板中设置的微机械声音换能器(1，1'，1”)，包括：
第一弯曲换能器(10)，沿着基板的平面延伸并且包括自由端(10f)或自由侧，并且被配置为被激励以垂直地振动以便发出或接收声音；以及
隔膜元件(22)，垂直于第一弯曲换能器(10)延伸，所述隔膜元件经由狭缝(14)与第一弯曲换能器(10)的自由端(10f)或自由侧分开。
2.如权利要求1所述的微机械声音换能器(1，1'，1”)，其中隔膜元件(22)延伸出基板的平面。
3.如权利要求2所述的微机械声音换能器(1，1'，1”)，其中隔膜元件(22)延伸出基板的固定区域。
4.如前述权利要求中任一项所述的微机械声音换能器(1，1'，1”)，其中第一弯曲致动器(10)能够被激励以振动离开基板的平面，或者能够被激励以垂直于所述基板的平面振动。
5.如前述权利要求中任一项所述的微机械声音换能器(1，1'，1”)，其中隔膜元件(22)的高度等于第一弯曲换能器(10)在线性操作中的最大偏转或第一弯曲致动器(10)的最大弹性偏转的至少50％或至少100％，或者等于狭缝(14)的宽度的至少3倍或弯曲换能器(10)的厚度的至少1倍，或者等于弯曲换能器(10)的长度的至少0.1％或1％。
6.如前述权利要求中任一项所述的微机械声音换能器(1，1'，1”)，包括垂直地延伸到第一弯曲换能器(10)的隔膜元件(22)，所述隔膜元件经由狭缝(14)与第一弯曲换能器(10)的可移动侧分开。
7.如前述权利要求中任一项所述的微机械声音换能器(1，1'，1”)，其中隔膜元件(22)在其横截面中包括变化的几何形状。
8.如权利要求7所述的微机械声音换能器(1，1'，1”)，其中几何形状变化，使得当弯曲换能器(10)垂直地振动时，沿着自由端的移动路径面向弯曲换能器(10)的表面区域是弯曲的或倾斜的。
9.如权利要求7或8所述的微机械声音换能器(1，1'，1”)，其中隔膜元件(22)包括用于弯曲换能器(10)的机械止动件。
10.如前述权利要求中任一项所述的微机械声音换能器(1，1'，1”)，其中隔膜元件(22)不对称地延伸出基板的平面以及延伸到基板的平面中。
11.如权利要求1至9中任一项所述的微机械声音换能器(1，1'，1”)，其中隔膜元件(22)对称地延伸出基板的平面以及延伸到基板的平面中；和/或其中，基于弯曲换能器(10)的空闲位置，隔膜元件(22)包括从基板的平面扩展出和扩展到基板的平面中的相同高度。
12.如前述权利要求中任一项所述的微机械声音换能器(1，1'，1”)，其中基板形成隔膜结构或隔膜结构在基板内的部分。
13.如前述权利要求中的任一项所述的微机械声音换能器(1，1'，1”)，其中微机械声音换能器(1，1'，1”)包括盖子，盖子被放置在基板上的第一弯曲换能器(10)的区域中，从而至少第一弯曲换能器(10)和隔膜元件(22)被盖子或第一基板(233s)覆盖。
14.如权利要求13所述的微机械声音换能器(1，1'，1”)，其中盖子(220a，220b，220c)形成隔膜元件(22)。
15.如权利要求13或14所述的微机械声音换能器(1，1'，1”)，包括盖子中的一个或多个开口；和/或其中微机械声音换能器(1，1'，1”)包括基板中的一个或多个声音开口。
16.如前述权利要求中任一项所述的微机械声音换能器(1，1'，1”)，其中微机械声音换能器(1，1'，1”)包括具有自由端的第二弯曲换能器(12)，所述第二弯曲换能器与第一弯曲换能器(10)布置在共同平面(e1)中，并且其中隔膜元件(22)布置在第一弯曲换能器(10)的自由端和第二弯曲换能器(10)的自由端之间。
17.如前述权利要求中任一项所述的微机械声音换能器(1，1'，1”)，包括第二弯曲换能器(12)，所述第二弯曲换能器(12)包括自由端(12f)并且与第一弯曲换能器(10)布置在共同平面(e1)中，从而第一弯曲换能器(10)的自由端(10f)经由狭缝(14)与第二弯曲换能器(12)的自由端(10f)分开，其中第二弯曲换能器(12)与第一弯曲换能器(10)的垂直振动同相地被激励。
18.如权利要求17所述的微机械声音换能器(1，1'，1”)，其中第一弯曲换能器和第二弯曲换能器(10，12)是相同类型的弯曲换能器。
19.如前述权利要求中任一项所述的微机械声音换能器(1，1'，1”)，其中第一弯曲换能器和/或第二弯曲换能器(12)是平面的、梯形形状的或矩形的弯曲换能器。
20.如前述权利要求中任一项所述的微机械声音换能器(1，1'，1”)，其中第一弯曲换能器和/或第二弯曲换能器(10，12)是三角形或圆弓形形状或修圆的弯曲换能器。
21.如权利要求17至20中任一项所述的微机械声音换能器(1，1'，1”)，包括布置在共同表面区域中的一个或多个另外的弯曲换能器，从而一个或多个另外的弯曲换能器的自由端经由狭缝(14)与第一弯曲换能器和/或第二弯曲换能器(10，12)的自由端(10f，12f)分开，其中至少一个另外的弯曲换能器被激励以与第一弯曲换能器和/或第二弯曲换能器(10，12)的垂直振动同相地垂直振动。
22.如权利要求17至21中任一项所述的微机械声音换能器(1，1'，1”)，包括控制器，所述控制器驱动第一弯曲换能器和第二弯曲换能器(12)以使第一弯曲换能器和第二弯曲换能器被激励以同相地垂直振动。
23.如前述权利要求中任一项所述的微机械声音换能器(1，1'，1”)，包括被配置为感测第一弯曲换能器和/或第二弯曲换能器(12)的垂直振动和/或位置的传感器系统。
24.如前述权利要求中任一项所述的微机械声音换能器(1，1'，1”)，其中狭缝(14)小于第一弯曲换能器(10)的表面区域的10％或5％或1％或0.1％或0.01％。
25.如前述权利要求中任一项所述的微机械声音换能器(1，1'，1”)，其中，在偏转后，狭缝(14)小于第一弯曲换能器(10)的表面区域的15％或小于第一弯曲换能器(10)的表面区域的10％、5％、1％、0.1％或0.01％。
26.如前述权利要求中任一项所述的微机械声音换能器(1，1'，1”)，其中狭缝(14)在第一弯曲换能器(10)的空闲状态下存在。
27.如前述权利要求中任一项所述的微机械声音换能器(1，1'，1”)，其中第一弯曲换能器(10)在与基板和/或基础元件相对的一侧或多个侧上被夹紧。
28.如前述权利要求中任一项所述的微机械声音换能器(1，1'，1”)，其中第一弯曲换能器(10)或第二弯曲换能器(12)各自包...
【专利技术属性】
技术研发人员：费比安·施托普佩尔，伯恩哈德·瓦格纳，鄯善·古施托佩尔，
申请(专利权)人：弗劳恩霍夫应用研究促进协会，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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