硅基电磁式MEMS微扬声器结构设计与制作

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随着MEMS技术的发展与成熟,具有较高集成度和较佳性能的新型MEMS器件及产品因其小、巧、轻的显著特点在手机、平板电脑等消费类电子产品行业中得到广泛应用。作为典型应用,微扬声器的需求得到急速扩张,手机市场的需求量每年高达数亿枚,吸引了大量的科研团队致力于提高微扬声器音质及声压的研究。  论文设计制作了一种高音质电磁式微扬声器结构,该结构由悬臂梁支撑的硅基薄膜、固定在硅基薄膜上的钐钴磁铁以及制作在PCB板上的铜线圈组成。扬声器微结构利用体微加工工艺制作,微梁支撑的硅基薄膜刚度较大在音频范围内只有三个振动模态,远少于传统电磁式微扬声器使用的聚合物薄膜振动模态数。硅薄膜典型尺寸为直径860um,厚度28um,悬臂梁宽度15um。当施加驱动电流为161mA时,扬声器最大振动幅度为9.98um,距其1mm处可以获得的最大声压级为92dB,扬声器在4KHz到20KHz有着良好的声学输出,声压级约为60dB,整个音频范围内只有三个尖声信号出现,改善了扬声器的声音质量。  论文主要内容如下:  1硅基电磁式微扬声器结构设计,包括器件振动模式设计、器件振动薄膜材质选择、振动薄膜尺寸大小设计以及悬臂梁结构设计等。  2硅基电磁式微扬声器制作,包括振动结构加工工艺设计与流片,磁铁的充磁、转移与固定,PCB板金属线圈的加工以及整个器件的组装。  3硅基电磁式微扬声器性能测试,使用信号发生器对扬声器输入一定的驱动电流,使用多普勒激光测振仪测量扬声器结构振动幅度,通过调节电流的大小和电流的频率分别获得扬声器振动幅度与电流大小的关系以及振动幅度与电流频率的关系。
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