鳍片结构扬声器及其形成方法技术

本发明专利技术公开了一种鳍片结构扬声器及其形成方法。该鳍片结构扬声器包括周围框架和位于周围框架内的多个扬声鳍片，扬声鳍片包括：鳍片基底；位于鳍片基底的两个垂直侧壁的表面、厚度不均匀的压电层。根据本发明专利技术的技术方案，鳍片扬声器的每个鳍片结构的垂直侧壁的压电层材料的厚度沿鳍片垂直侧壁方向变化(例如呈尖劈形)，具体厚度变化趋势为靠近扬声鳍片的端部位置厚度更厚，靠近扬声鳍片的中部位置厚度更薄。这样，当压电层厚度沿鳍片结构的垂直侧壁延伸方向变化时，可以同时满足鳍片位移大和位移线性度高的特点。另一方面，由于压电层厚度沿鳍片结构垂直侧壁方向变化，鳍片结构在宽频内谐振可降低Q值提高带宽，进而改善扬声器的频率响应。器的频率响应。器的频率响应。

【技术实现步骤摘要】
鳍片结构扬声器及其形成方法


[0001]本专利技术涉及MEMS(微机电系统)
，具体涉及一种鳍片结构扬声器及其形成方法。

技术介绍

[0002]近年来，MEMS(微机电系统)
取得了飞速的发展，微型的鳍片结构扬声器已经面世。鳍片结构扬声器具有如图1A所示的基本部分组成，其中C1为上封装盖结构，C2为下封装盖结构，D1为核心工作区域。进一步D1的俯视结构如图1B所示，D1结构包含周围框架和位于框架内的若干鳍片F1至F8(数量为8仅是示例)。
[0003]现有技术的鳍片结构扬声器中，压电层厚度是均匀的。假设驱动电压保持不变，当压电层厚度较厚时压电层内部的电场较小，鳍片位移较小，扬声器产生的声压较低，无法满足指标要求；当压电层厚度较薄时，虽然压电层内部的电场较大，由于压电材料的非线性，导致扬声器输出线性度较差。另外，当压电层厚度均匀时，鳍片在机械谐振时Q值较高，导致扬声器的频率响应变差，带宽较小。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提出一种鳍片结构扬声器结构及其形成方法。
[0005]本专利技术第一方面提出一种鳍片结构扬声器，包括周围框架和位于所述周围框架内的多个扬声鳍片，所述扬声鳍片包括：鳍片基底；位于所述鳍片基底的两个垂直侧壁的表面、厚度不均匀的压电层。
[0006]可选地，所述鳍片基底的材料为硅。
[0007]可选地，同一个所述鳍片基底的两个垂直侧壁的表面的压电层的晶相相反。
[0008]可选地，所述压电层的断面呈尖劈形。
[0009]可选地，所述压电层在最靠近所述扬声鳍片的顶端和底端的位置具有最大宽度，所述压电层在最靠近所述扬声鳍片的中间的位置具有最小宽度；或者，所述压电层在最靠近所述扬声鳍片的顶端和底端两者中其一的位置具有最大宽度，所述压电层在最靠近所述扬声鳍片的顶端和底端两者中另一的位置具有最小宽度。
[0010]可选地，定义所述压电层的外侧表面与所述鳍片基底的垂直侧壁表面的夹角为第一夹角，所述第一夹角度取值范围为0至45
°
。
[0011]可选地，定义所述压电层覆盖所述鳍片基底的垂直侧壁的长度与所述鳍片基底的垂直侧壁的全长度的比例为压电层覆盖比例，所述压电层覆盖比例的比取值范围为10％至100％，或者30％至60％。
[0012]可选地，所述扬声鳍片还包括：位于所述压电层的表面的外电极。
[0013]可选地，定义所述外电极的外侧表面与所述压电层的外侧表面的夹角为第二夹角，所述第二夹角度取值范围为0至45
°
。
[0014]可选地，所述外电极的末端下方的压电层的厚度大于100纳米。
[0015]可选地，所述外电极覆盖区域小于所述压电层覆盖区域。
[0016]可选地，所述扬声鳍片还包括：位于所述鳍片基底与所述压电层之间的内电极。
[0017]可选地，同一个所述扬声鳍片两侧的压电层独立供电。
[0018]可选地，所述压电层材料为：氮化铝、PZT、氧化锌或者上述材料的掺杂材料。
[0019]可选地，所述压电层为薄膜形式，平均厚度为0.1微米至10微米。
[0020]可选地，还包括：位于所述周围框架和所述多个扬声鳍片的上方的上封装盖结构以及位于周围框架和所述多个扬声鳍片的下方的下封装盖结构，其中，所述上封装盖结构和/或下封装盖结构具有声学孔。
[0021]本专利技术第二方面提出一种鳍片结构扬声器的形成方法，包括：将晶圆加工成周围框架和位于所述周围框架内的多个鳍片基底；在所述鳍片基底的两个垂直侧壁的表面形成厚度不均匀的压电层，所述鳍片基底和所述压电层组成扬声鳍片。
[0022]可选地，所述鳍片基底的材料为硅。
[0023]可选地，同一个所述鳍片基底的两个垂直侧壁的表面的压电层的晶相相反。
[0024]可选地，所述压电层的断面呈尖劈形。
[0025]可选地，所述压电层在最靠近所述扬声鳍片的顶端和底端的位置具有最大宽度，所述压电层在最靠近所述扬声鳍片的中间的位置具有最小宽度；或者，所述压电层在最靠近所述扬声鳍片的顶端和底端两者中其一的位置具有最大宽度，所述压电层在最靠近所述扬声鳍片的顶端和底端两者中另一的位置具有最小宽度。
[0026]可选地，定义所述压电层的外侧表面与所述鳍片基底的垂直侧壁表面的夹角为第一夹角，所述第一夹角度取值范围为0至45
°
。
[0027]可选地，定义所述压电层覆盖所述鳍片基底的垂直侧壁的长度与所述鳍片基底的垂直侧壁的全长度的比例为压电层覆盖比例，所述压电层覆盖比例的比取值范围为10％至100％，或者30％至60％。
[0028]可选地，还包括：在所述压电层的表面形成外电极。
[0029]可选地，定义所述外电极的外侧表面与所述压电层的外侧表面的夹角为第二夹角，所述第二夹角度取值范围为0至45
°
。
[0030]可选地，所述外电极的末端下方的压电层的厚度大于100纳米。
[0031]可选地，所述外电极覆盖区域小于所述压电层覆盖区域。
[0032]可选地，还包括：在所述鳍片基底与所述压电层之间形成内电极。
[0033]可选地，所述扬声鳍片两侧的压电层独立供电。
[0034]可选地，所述压电层材料为：氮化铝、PZT、氧化锌或者上述材料的掺杂材料。
[0035]可选地，所述压电层为薄膜形式，平均厚度为0.1微米至10微米。
[0036]可选地，还包括：在所述周围框架和所述多个扬声鳍片的上方封装上封装盖结构以及在所述周围框架和所述多个扬声鳍片的下方封装下封装盖结构，其中，所述上封装盖结构和/或下封装盖结构具有声学孔。
[0037]根据本专利技术的技术方案，鳍片扬声器的每个鳍片结构的垂直侧壁的压电层材料的厚度沿鳍片垂直侧壁方向变化(例如呈尖劈形)，具体厚度变化趋势为靠近扬声鳍片的端部位置厚度更厚，靠近扬声鳍片的中部位置厚度更薄。这样，当压电层厚度沿鳍片结构的垂直侧壁延伸方向变化时，可以同时满足鳍片位移大和位移线性度高的特点。另一方面，由于压
电层厚度沿鳍片结构垂直侧壁方向变化，鳍片结构在宽频内谐振可降低Q值提高带宽，进而改善扬声器的频率响应。
附图说明
[0038]为了说明而非限制的目的，现在将根据本专利技术的优选实施例、特别是参考附图来描述本专利技术，其中：
[0039]图1A与图1B为鳍片结构扬声器的总体结构示意图；
[0040]图2A至图2L为本专利技术实施方式的鳍片结构扬声器的形成过程示意图；
[0041]图3为本专利技术实施方式的单个鳍片基底的断面图；
[0042]图4为图3中R1区域的局部放大图。
具体实施方式
[0043]下面结合实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而并不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种鳍片结构扬声器，其特征在于，包括周围框架和位于所述周围框架内的多个扬声鳍片，所述扬声鳍片包括：鳍片基底；位于所述鳍片基底的两个垂直侧壁的表面、厚度不均匀的压电层。2.根据权利要求1所述的鳍片结构扬声器，其特征在于，所述鳍片基底的材料为硅。3.根据权利要求1所述的鳍片结构扬声器，其特征在于，同一个所述鳍片基底的两个垂直侧壁的表面的压电层的晶相相反。4.根据权利要求1所述的鳍片结构扬声器，其特征在于，所述压电层的断面呈尖劈形。5.根据权利要求4所述的鳍片结构扬声器，其特征在于，所述压电层在最靠近所述扬声鳍片的顶端和底端的位置具有最大宽度，所述压电层在最靠近所述扬声鳍片的中间的位置具有最小宽度；或者，所述压电层在最靠近所述扬声鳍片的顶端和底端两者中其一的位置具有最大宽度，所述压电层在最靠近所述扬声鳍片的顶端和底端两者中另一的位置具有最小宽度。6.根据权利要求4所述的鳍片结构扬声器，其特征在于，定义所述压电层的外侧表面与所述鳍片基底的垂直侧壁表面的夹角为第一夹角，所述第一夹角度取值范围为0至45
°
。7.根据权利要求4所述的鳍片结构扬声器，其特征在于，定义所述压电层覆盖所述鳍片基底的垂直侧壁的长度与所述鳍片基底的垂直侧壁的全长度的比例为压电层覆盖比例，所述压电层覆盖比例的比取值范围为10％至100％，或者30％至60％。8.根据权利要求1所述的鳍片结构扬声器，其特征在于，所述扬声鳍片还包括：位于所述压电层的表面的外电极。9.根据权利要求8所述的鳍片结构扬声器，其特征在于，定义所述外电极的外侧表面与所述压电层的外侧表面的夹角为第二夹角，所述第二夹角度取值范围为0至45
°
。10.根据权利要求8所述的鳍片结构扬声器，其特征在于，所述外电极的末端下方的压电层的厚度大于100纳米。11.根据权利要求8所述的鳍片结构扬声器，其特征在于，所述外电极覆盖区域小于所述压电层覆盖区域。12.根据权利要求1所述的鳍片结构扬声器，其特征在于，所述扬声鳍片还包括：位于所述鳍片基底与所述压电层之间的内电极。13.根据权利要求1所述的鳍片结构扬声器，其特征在于，同一个所述扬声鳍片两侧的压电层独立供电。14.根据权利要求1所述的鳍片结构扬声器，其特征在于，所述压电层材料为：氮化铝、PZT、氧化锌或者上述材料的掺杂材料。15.根据权利要求1所述的鳍片结构扬声器，其特征在于，所述压电层为薄膜形式，平均厚度为0.1微米至10微米。16.根据权利要求1至15中任一项所述的鳍片结构扬声器，其特征在于，还包括：位于所述周围框架和所述多个扬声鳍片的上方的上封装盖结构以及位于周围框架和所述多个扬声鳍片的下方的下封装盖结构，其中，所述上封装盖结构和/或下封装盖结构具有声学孔。17.一种鳍片结构扬声器的形成方法，其特征在于，包括：将晶圆加工成周围框架和位于所述周围框架内的多个鳍片基底；

【专利技术属性】
技术研发人员：张孟伦，
申请(专利权)人：广州乐仪投资有限公司，
类型：发明
国别省市：