[发明专利]微机械数字扬声器

说明书

技术领域

依照本发明的若干实施例涉及数字扬声器。依照本发明的若干实施例涉及用于制造数字扬声器的方法。依照本发明的若干实施例涉及用于操作数字扬声器的方法。 

背景技术

今天所制造和使用的大部分扬声器是电动类型的。电动扬声器的普遍设计包括永磁体、由该永磁体产生的磁场内的可移动线圈以及附连到该可移动线圈的薄膜(membrane)。流经线圈的交变电流导致线圈在磁场内振荡，因而驱动薄膜，该薄膜进而产生声音。电动扬声器典型地在薄膜后面，即在与从其向环境传播声波的薄膜侧相对的薄膜侧，具有相对大的后腔体(volume)。电动扬声器的后腔体的大小典型地与扬声器的预计频率范围相反地相关，就是说，低频率范围的扬声器典型地具有相对大的后腔体。 

电动扬声器的著名替代品是压电扬声器和静电扬声器。 

除了用于(电动、压电、静电等等)扬声器中的基础物理现象以外，扬声器也可以通过它们的结构和它们的制造方法来区分。近年来，提出了各种以制造基于微机械构造的扬声器为目标的解决方案。这些解决方案中的一些解决方案提出在由硅制成的微机械薄膜上使用压电或铁电材料。为了制造这样的微机械扬声器，一种新的材料系统被整合到半导体制造过程中。典型地，以这一方式制造的扬声器是模拟换能器，正如今天的大部分扬声器一样。 

与模拟扬声器相比，数字扬声器使用具有离散声压级(SPL)的压力波。为此，数字扬声器内的声音产生元件执行预定义振幅的预定义移动。典型地在许多现代电子装置中的模拟扬声器的电子输入上游且电气地执行的数模转换，实际被移动至数字扬声器的声音或压力变化侧。收听者的耳朵也可以参与数字声音信号的数模转换。数字扬声器典型地包括相对大的基本换能器元件阵列。 

发明内容

依照本发明的一些实施例提供了包括基板、第一定片、第二定片和薄膜的数字扬声器。第一定片和第二定片关于基板固定，并且第二定片与第一定片分 隔一定距离。薄膜被布置在第一定片和第二定片之间，并且在薄膜机械接触第一定片所处的第一位置与薄膜机械接触第二定片所处的第二位置之间是可移置的。第一定片和第二定片被布置为将薄膜从静止位置静电分别移动至第一位置和第二位置。该静止位置与第一位置和第二位置分隔开，典型地在第一位置和第二位置之间。 

在依照此处公开的教导的另一实施例中，数字扬声器包括薄膜、第一定片和第二定片。薄膜具有第一主表面并被布置在数字扬声器的声音换能区域中。第一定片在与薄膜的第一主表面相对的第一自由腔体一侧具有与薄膜的第一主表面平行的第二主表面，即第一自由腔体在薄膜除第一主表面的另外一侧。第二定片在与第一主表面相邻的第二自由腔体一侧具有与薄膜的第一主表面平行的第三主表面。薄膜具有与第一定片和第二定片分隔开的静止位置，例如在第一定片和第二定片之间。第一定片和第二定片适于将薄膜分别朝向第一定片或第二定片静电吸引直到薄膜机械接触第一定片或第二定片。 

依照此处公开的教导的数字扬声器的另一实施例包括：用于响应于静电激励而从静止位置向第一末端位置和第二末端位置偏转的装置；基本上位于第一末端位置的第一邻接装置；以及基本上位于第二末端位置的第二邻接装置。用于偏转的装置适于在第一末端位置中时机械接触第一邻接装置。用于偏转的装置也适于在第二末端位置中时机械接触第二邻接装置。 

依照此处公开的教导的用于制造数字扬声器的方法包括：将第一定片材料施加到基底结构的第一主表面上；将具有第一牺牲材料厚度t₁的牺牲材料施加到与基底结构的第一主表面相对的定片材料的第一主表面上；将薄膜材料施加到与定片材料的第一主表面相对的牺牲材料的第一主表面上；将具有第二牺牲材料厚度t₂的另外牺牲材料施加到与牺牲材料的第一主表面相对的薄膜材料的第一表面上；以及移除数字扬声器的声音换能区域中的牺牲材料和另外牺牲材料。第一牺牲材料厚度t₁和第二牺牲材料厚度t₂被适当地选择为在移除牺牲材料后允许薄膜材料在静电偏转时机械接触第一定片材料或第二定片材料。 

依照此处公开的教导的用于操作数字扬声器的方法包括：将第一电位施加到第一定片，将第二电位施加到第二定片；以及将第三电位施加到薄膜。第一电位、第二电位和第三电位之间的差导致薄膜被分别吸引到第一定片或第二定片直到该薄膜达到第一末端位置或第二末端位置。在第一末端位置中，薄膜机 械接触第一定片，而在第二末端位置中，薄膜机械接触第二定片。 

附图说明

图1示出了依照此处公开的教导的微机械数字扬声器的示意横截面；