[实用新型]一种硅基MEMS阵列扬声器

说明书

技术领域

本实用新型涉及扬声器技术领域，具体涉及一种硅基MEMS阵列扬声器。

背景技术

目前市场上扬声器通常为动圈式扬声器，动铁式扬声器，压电式扬声器及静电扬声器，而市场对扬声器要求厚度更薄、音质更清晰需求的日益增长，整个电子行业已将大部分产品数字化和小型化，现有的扬声器已满足不了电子行业的需求。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提供一种解决上述问题的硅基MEMS阵列扬声器。

实现本实用新型的技术方案如下：

一种硅基MEMS阵列扬声器，包括基板，多个MEMS微声单元，多个MEMS微声单元阵列在基板上；

MEMS微声单元包括作为中间电极的振膜、连接在振膜上下表面的上绝缘片和下绝缘片以及作为上电极的上传导板和作为下电极的下传导板，上传导板安装在上绝缘片上，下传导板安装在下绝缘片上，所述上绝缘片和下绝缘片上都设有中心孔，上传导板设有多个与中心孔连通的发音孔，下传导板上设有与中心孔连通的通气孔。

进一步地，单个MEMS微声单元的形状为等边六边形。

进一步地，所述振膜包括正六边形的边缘部和圆形的中间部，中间部位于边缘部的中心，中间部与边缘部之间通过S型悬挂线连接。

进一步地，所述S型悬挂线有四条。

进一步地，所述振膜和悬挂线的材质都为硅膜。

进一步地，所述MEMS微声单元有1024个。

包括它的声压级设定，声压级的算法如下；

S1，通过comsol模拟得出单个MEMS微声单元的振膜的谐振频率F0为X；

S2，预设硅基MEMS阵列扬声器的谐振频率F0为Y；

S3，那么硅基MEMS阵列扬声器在1m处F0点的声压级即单个微声单元的声压级

S4，验证S3中的SPL₁，通过带有电荷的膜片受到上下极板交变电场的作用，膜片上单元运动满足振动方程：

m为单元质量，c为阻尼，k为刚度，u为位移向量，t为时间，f(t)为电场力载荷；

膜片以20um幅值往复振动，带动周围空气运动，将声波由近及远传播，满足波动方程：

其中波数w为角频率，Co为声速，p(x)为传播方向x处声压，

取参考声压为Po＝2×10-5Pa，空间内任一处声压级Lp为：

计算得出微声单元在1cm的声压SPLa，再通过公式(公式中La为a处的距离，Lb为b处的距离)得出微声单元SPL₁进行验证。

采用了上述方案，微声单元的上电极(上传导板)接入超声交流信号正信号，下电极(下传导板)接入超声交流信号负信号，中间电极设为直流偏置，工作时上电极的正信号与中间电极的正电荷相斥，下电极的负信号与中间电极的正电荷相相吸，中间电极(振膜)随交变信号上下运动，中间电极(振膜)上下运动推动空气发声，通过上电极(上发音孔)散发至空气中，被人耳所听。再通过软件控制1024个微声单元的发声数量和时间来调节MEMS阵列式扬声器的音量及频率，提高音质，使人们听到优美的音乐。本实用新型的扬声器厚度更薄、音质更清晰，本实用新型扬声器的发音将不通过模拟信号转换，而是直接由数字信号产生，大大减小信号转换过程中带来的失真，由多个微声单元分段发生合成扬声器比传统扬声器的频响更平坦，音质更完美，上下电极的的推拉设计及上下孔的压差设计，使得我们的MEMS扬声器比其它MEMS拥有更高的声压级。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为MEMS微声单元的结构示意图；

图3为振膜的机构示意图；

图4为声压级与谐振频率的曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进一步说明。

如图1至图3，一种硅基MEMS阵列扬声器，包括基板1，1024个MEMS微声单元2，多个MEMS微声单元阵列在基板上，单个MEMS微声单元的形状为等边六边形；

MEMS微声单元包括作为中间电极的振膜21、连接在振膜上下表面的上绝缘片22和下绝缘片23以及作为上电极的上传导板24和作为下电极的下传导板25，上传导板安装在上绝缘片上，下传导板安装在下绝缘片上，所述上绝缘片和下绝缘片上都设有中心孔26，上传导板设有多个与中心孔连通的发音孔27，下传导板上设有与中心孔连通的通气孔28。