專利名稱：一種超薄壓電傳聲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及傳聲器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超薄壓電傳聲器。
背景技術(shù)：
目前的電聲領(lǐng)域內(nèi)，傳聲器與揚(yáng)聲器大多采用電容式或動(dòng)圈式結(jié)構(gòu)，其 典型例子為駐極體電容式傳聲器與動(dòng)圈式揚(yáng)聲器。這兩種結(jié)構(gòu)，其零件均 需要精密加工，組裝時(shí)的公差配合也要求十分嚴(yán)謹(jǐn)。在當(dāng)代便攜式設(shè)備越 來越小型化的趨勢(shì)下，造成零件的加工難度與組裝精度極大提高，甚至到
達(dá)一個(gè)性能與結(jié)構(gòu)瓶頸的地步；同時(shí)，精密配合的電聲器件，在惡劣條件 下工作的可靠性也受到質(zhì)疑。對(duì)于傳聲器來講，駐極體電容式結(jié)構(gòu)需要較 大的空氣共振腔，其傳聲器的體積無法做到很??；且傳聲器的靈敏度等電 聲性能，受到駐極體電荷穩(wěn)定性與空氣共振腔等聲學(xué)結(jié)構(gòu)的影響，對(duì)性能 的提升造成天然的瓶頸。壓電式駐極體傳聲器利用壓電效應(yīng)進(jìn)行聲電變換， 取消了空氣共振腔的設(shè)計(jì)，大大減小了傳聲器的體積；在性能上，壓電材 料的力電/聲電轉(zhuǎn)換性能穩(wěn)定。但是目前的壓電駐極體傳聲器還是具有較大 的厚度，無法滿足進(jìn)一步發(fā)展的微電子技術(shù)的需求。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是進(jìn)一步降低目前傳聲器的厚度，提供 一種超薄壓電傳聲器。
為了解決上述超薄壓電傳聲器的技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)
、 一種超薄壓電傳聲器，包括硅基材、多孔聚合物壓電膜和連接器；所 述硅基材上蝕刻有傳聲器電路；所述多孔聚合物壓電膜貼附于硅基材上， 且其與硅基材接觸的下表面與所述傳聲器電路電連接，其上表面通過所述 連接器與傳聲器電路電連接。
優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述多孔聚合物壓電膜由兩層及以上的多孔聚合 物壓電薄膜疊合而成。
優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述硅基材為聲信號(hào)處理芯片，所述多孔聚合物 壓電膜貼附于所述聲信號(hào)處理芯片的表面。
優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述傳聲器電路還包括AD轉(zhuǎn)換電路和編碼器。
進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述超薄壓電傳聲器上開設(shè)有聲孔，所述
聲孔貫穿硅基材和多孔聚合物壓電膜，且其內(nèi)填充有聲阻材料。
進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述多孔聚合物壓電膜有多塊，每一塊多
孔聚合物壓電膜均對(duì)應(yīng)一套傳聲器電路從而構(gòu)成一個(gè)傳聲器單元；多個(gè)傳 聲器單元陣列于硅基材上構(gòu)成陣列式超薄壓電傳聲器。
采用本實(shí)用新型技術(shù)方案的超薄壓電傳聲器，與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比的有益 效果在于
由于采用多孔聚合物壓電膜作為聲電轉(zhuǎn)換單元，并且將其直接貼附在 硅基材上，因而可以將傳聲器的厚度降低到芯片級(jí)的程度， 一般來說厚度 小于0.5毫米，因而在超薄移動(dòng)通訊等微電子技術(shù)領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前
旦 豕。
由于將多層多孔聚合物壓電薄膜疊合形成復(fù)合膜，其制成的多孔聚合 物壓電膜使得超薄壓電傳聲器具有更高的靈敏度。
由于將聲音處理芯片的表面直接作為貼附多孔聚合物壓電膜的硅基 材，可以提供一體化的音頻解決方案。
由于開設(shè)了聲孔并在其中填充聲阻材料，可以形成壓差式麥克風(fēng)，因 而具有較好的單指向效果。
由于在一塊硅基材上陣列了多個(gè)傳聲器單元，形成陣列式超薄壓壓電 傳聲器，其具有更好的指向性，可以在噪聲環(huán)境中提供良好的語音質(zhì)量。


圖1是本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
一超薄壓電傳聲器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
二超薄壓電傳聲器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一
本具體實(shí)施方式
的超薄壓電傳聲器如圖l所示，包括一片硅基材l，以
及貼附在硅基材1表面一定區(qū)域的多孔聚合物壓電膜3，以及連接器4。所 述硅基材1上蝕刻有常見的傳聲器電路2，所述傳聲器電路2根據(jù)需要可 以包括阻抗變換器、電容、電阻等電子元器件，且其輸出端包括信號(hào)輸出 端5和接地端6。多孔聚合物壓電膜3的上下兩面具有導(dǎo)電的金屬層，其 下表面緊貼硅基材l，并與傳聲器電路2的信號(hào)輸入端電連接。多孔聚合
物壓電膜3的上表面通過所述連接器4與傳聲器電路2的接地端6電連接。
所述多孔聚合物壓電膜3由一種新興的壓電材料制成，其制造方法簡 述如下采用聚丙烯(PP)或聚四氟乙烯(PTFE)或其它聚合物薄膜，在 高溫高壓的條件下迅速失壓，則膨化形成多孔聚合物薄膜；然后在得到的 多孔聚合物薄膜的上下兩面蒸鍍導(dǎo)電金屬層；再采用電暈充電或電子束充 電的方法，使多孔聚合物薄膜內(nèi)部的氣泡發(fā)生電擊穿，從而使氣泡兩端帶 電形成類似于偶極分子那樣的電荷泡，就得到/多孔聚合物壓電薄膜。使 用時(shí)可以根據(jù)需要將多孔聚合物壓電薄膜切割成合適的形狀和大小即成本 實(shí)施例中的多孔聚合物壓電膜3，然后即可將多孔聚合物壓電膜3貼附于 硅基材1上的設(shè)定區(qū)域。
根據(jù)需要也可以將n層(n》2)多孔聚合物壓電薄膜疊合起來，形成 復(fù)合多孔聚合物壓電薄膜，則其每層多孔聚合物壓電薄膜的電學(xué)特性串聯(lián) 聯(lián)結(jié)，其靈敏度為單層的多孔聚合物壓電薄膜的n倍。然后同樣可將復(fù)合 多孔聚合物壓電薄膜切割成合適的形狀和大小即成本實(shí)施例中的多孔聚合 物壓電膜3，這樣可以顯著增強(qiáng)多孔聚合物壓電膜3的靈敏度。
本具體實(shí)施方式
中采用聚四氟乙烯或者聚丙烯壓電復(fù)合膜制成多孔聚 合物壓電薄膜，其具有更高溫度下的電荷穩(wěn)定性。
多孔聚合物壓電薄膜具有內(nèi)部電荷穩(wěn)定、不容易丟失的優(yōu)點(diǎn)，更為重要 的是其能達(dá)到非常高的壓電系數(shù)，比PVDF鐵電聚合物及其共聚物的壓電 活性高l個(gè)數(shù)量級(jí)；其次，薄膜的厚度可以做到很小，易于滿足對(duì)幾何尺 寸的要求，且原料的來源廣泛，材料成本與加工制備均較壓電陶瓷與鐵電 單晶材料容易許多。
采用本實(shí)用新型技術(shù)方案的超薄壓電傳聲器，甚至可將聲信號(hào)處理芯片 (如AD轉(zhuǎn)換電路，編碼器等)的表面直接作為貼敷壓電膜的硅基材，其 厚度可以達(dá)到0.5毫米以下，且可以提供一體化的音頻解決方案，因而在 超薄型移動(dòng)通訊設(shè)備等微電子技術(shù)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。本具體實(shí)施 方式的超薄壓電傳聲器，還進(jìn)一步的在硅基材與壓電膜上開設(shè)有聲孔7并 在其中填充聲阻材料。由于孔中有聲阻材料，聲音將從傳聲器的正面與背 面同時(shí)進(jìn)入，形成壓差式麥克風(fēng)，因而具有較好的單指向效果。
實(shí)施例二 '
本具體實(shí)施方式
提供的超薄壓電傳聲器，如圖2所示，其在一塊硅基片 上集成了四套超薄壓電傳聲器，因而實(shí)際上是形成了一個(gè)陣列式超薄壓電 傳聲器。
由于目前的傳聲器音頻方案中，傳聲器廠家僅提供傳聲器成品，后端的 AD轉(zhuǎn)換、編解碼、或是更高端的音頻處理均由客戶端解決，如手機(jī)公司 等客戶端大多采用觸點(diǎn)壓接或焊接的方式，將傳聲器連接到客戶端線路板 中，并在其客戶端線路板上設(shè)計(jì)聲學(xué)線路，或是采用更加復(fù)雜而昂貴軟硬 結(jié)合板，將音頻元件集成在一起，通過排線的端子與主板連接，因而其體 積無法做得更小，固目前僅應(yīng)用于筆記本電腦、個(gè)別體積巨大的智能手機(jī)
中。本具體實(shí)施方式
提供的超薄壓電傳聲器，硅基片1上還可蝕刻A/D電
路、編/解碼器等而做成數(shù)字傳聲器，方便進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，從而提供完整 的音頻解決方案。
本具體實(shí)施方式
提供的陣列式超薄壓電傳聲器，除了其尺寸具有其他陣
列式產(chǎn)品無法比擬的優(yōu)勢(shì)。還具有如下優(yōu)勢(shì)
由于在一塊硅基片1上集成了多個(gè)超薄壓電傳聲器，其中還包含阻抗變
換器及后端的處理電路，最后可通過用SMT的方式與客戶端主板連接。 該一體化的設(shè)計(jì)，可降低客戶端主板的設(shè)計(jì)難度，方便其應(yīng)用；取消了傳 統(tǒng)機(jī)械封裝結(jié)構(gòu)，使尺寸大為減小，更薄、更?。粸槟壳霸絹碓捷p薄化的 便攜式數(shù)碼產(chǎn)品提供完美的音頻解決方案。
由于陣列式麥克風(fēng)后續(xù)可以利用波束成形算法，使指向性遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)單 個(gè)傳聲器系統(tǒng)，可在噪聲環(huán)境中提供良好的語音質(zhì)量。波束算法基本原理 是利用聲音到達(dá)多個(gè)麥克風(fēng)的時(shí)間的不同，進(jìn)行計(jì)算；如果每個(gè)單元定位 不準(zhǔn)確，則會(huì)影響計(jì)算結(jié)果，使后端的輸出信號(hào)質(zhì)量變差。本具體實(shí)施方 式提供的陣列式超薄壓電傳聲器采用半導(dǎo)體級(jí)的工藝，使每個(gè)壓電傳聲器 單元能夠精確定位，定位精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)機(jī)械式裝配的精度，因而其指 向性更加好。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì) 說明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本實(shí)用新 型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下， 還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種超薄壓電傳聲器，其特征在于，所述超薄壓電傳聲器包括硅基材、多孔聚合物壓電膜和連接器；所述硅基材上蝕刻有傳聲器電路；所述多孔聚合物壓電膜貼附于硅基材上，且其與硅基材接觸的下表面與所述傳聲器電路電連接，其上表面通過所述連接器與傳聲器電路電連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超薄壓電傳聲器，其特征在于，所述多孔 聚合物壓電膜由兩層及以上的多孔聚合物壓電薄膜疊合而成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超薄壓電傳聲器，其特征在于，所述硅基 材為聲信號(hào)處理芯片，所述多孔聚合物壓電膜貼附于所述聲信號(hào)處理芯片 的表面。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超薄壓電傳聲器，其特征在于，所述傳聲 器電路還包括AD轉(zhuǎn)換電路和編碼器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的超薄壓電傳聲器，其特征 在于，所述超薄壓電傳聲器上開設(shè)有聲孔，所述聲孔貫穿硅基材和多孔聚 合物壓電膜，且其內(nèi)填充有聲阻材料。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的超薄壓電傳聲器，其特征 在于，所述多孔聚合物壓電膜有多塊，每一塊多孔聚合物壓電膜均對(duì)應(yīng)一 套傳聲器電路從而構(gòu)成一個(gè)傳聲器單元；多個(gè)傳聲器單元陣列于硅基材上 構(gòu)成陣列式超薄壓電傳聲器。
專利摘要本實(shí)用新型公告了一種超薄壓電傳聲器，包括硅基材、多孔聚合物壓電膜和連接器；所述硅基材上蝕刻有傳聲器電路；所述多孔聚合物壓電膜貼附于硅基材上，且其與硅基材接觸的下表面與所述傳聲器電路電連接，其上表面通過所述連接器與傳聲器電路電連接。采用本實(shí)用新型技術(shù)方案的超薄壓電傳聲器，由于采用多孔聚合物壓電膜作為聲電轉(zhuǎn)換單元，并且將其直接貼附在硅基材上，因而可以將傳聲器的厚度降低到芯片級(jí)的程度，一般來說厚度小于0.5毫米，因而在超薄移動(dòng)通訊等微電子技術(shù)領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)H04R17/00GK201197186SQ20082009374
公開日2009年2月18日 申請(qǐng)日期2008年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月30日
發(fā)明者吳宗漢, 歐陽小禾 申請(qǐng)人:深圳市豪恩電聲科技有限公司