单轴致动器、声波产生器及其阵列制造技术

本发明专利技术提供一种单轴致动器。单轴致动器包括：一基板；一驱动电容；由该驱动电容驱动的一致动端部；以及与该致动端部及该基板连接的一第一对弹性组件，用以产生该单轴致动器的一参数特性，以应用于音波的产生。

【技术实现步骤摘要】
单轴致动器、声波产生器及其阵列相关申请案的交叉引用本申请案主张2019年11月7日申请的美国临时专利申请案第62/931,926号及2020年8月14日申请的美国临时专利申请案第63/065,692号的优先权，其整体藉由引用被并入本文。
本专利技术系关于一种单轴致动器，特别关于一种应用于声波产生器的单轴致动器。
技术介绍
传统上，声波产生器由音圈马达驱动，音圈马达有较大的惯性问题，还有大小、耗电问题。音圈喇叭不同声音频段所需尺寸不同，因此会做几个(尺寸不同的)单体。然而，微机电系统(MEMS)声波产生器具有诸如小尺寸、低功耗以及易于与印刷电路板(PCB)和PCB上的专用集成电路(ASIC)整合的优点。MEMS声波产生器使用了不同的致动类型，其中，静电致动器易于制造，但为了完全替换音圈，需要提高静电致动器的机电能量转换效率。此外，传统音圈喇叭先天存在磁铁与音圈间之磁力，因磁铁与音圈之间的间隙距离不同而造成的磁力失真，进而影响声音质量，且随着间隙的增大，需要更多的电磁力，并且消耗更多的功率才能获得良好的低频响应。习知的音圈喇叭(如微型耳机扩音器)受限于行程限制，无法在低频部分提供较大的行程，故喇叭在低频的响应不佳，而在高频部分，则因为出力过大造成破音。此外，传统的薄膜的周围会固定于其他对象上，故产生声压时，薄膜的中间移动最大，但周围移动小。为了提供良好的低频响应，必须增加薄膜的冲程，这就是为什么大型耳机的低频响应比小型耳机更好的原因。因此，制造具有较大膜行程的微型扩音器对于高音质的耳机来说是很重要的。r>
技术实现思路
本专利技术揭露了一种包括单轴致动器的声波产生器，其克服了现有技术中的缺点。单轴致动器具有高的机电能量转换效率及较大的运动行程。声波产生器中可以采用多个单轴致动器。当将不同的直流偏移电压和相同的声音驱动信号施加到单轴致动器时，声波产生器的板能够沿出平面方向移动并沿两个平面方向旋转，从而根据声音驱动信号产生声压。具有不同参数特性的多个单轴致动器可以增加带宽并改善声波产生器的频率响应。与由音圈马达驱动的传统声波产生器不同，本专利技术所提出的声波产生器的频率响应不取决于声波产生器的尺寸。本专利技术的声波产生器可以提供长达500μm的长冲程，且仅消耗微瓦功率，从而使声波产生器具有出色的低频响应并节省更多电量。本专利技术亦提供具有多个平衡电枢的声波产生器阵列。故为了达到上述之目的，本专利技术提供一种声波产生器，包括：一单轴致动器，包括：一基板；一驱动电容；一第一致动端部，由该驱动电容驱动；以及一第一对弹性组件，与该第一致动端部及该基板连接，其中该第一对弹性组件用以确定该声波产生器的一频率响应；以及一板，设置于该第一致动端部上且由该第一致动端部驱动以产生一声波。为了达到上述之目的，本专利技术再提供一种包括多个声波产生器的阵列。为了达到上述之目的，本专利技术又再提供一种单轴致动器，包括：一基板；一驱动电容；一致动端部，由该驱动电容驱动；以及一第一对弹性组件，与该致动端部及该基板连接，用以产生该单轴致动器的一参数特性。附图说明本专利技术的上述目的及优点在参阅以下详细说明及附随图式之后对那些所属
中具有通常知识者将变得更立即地显而易见。[图1]是本专利技术的出平面运动马达的实施例俯视图。[图2]是图1的出平面运动马达沿A-A’方向的侧剖面示意图。[图3]是本专利技术的出平面运动马达的另一实施例的俯视图。[图4]是图3的立体示意图。[图5]是本专利技术的单轴致动器的示意图。[图6]是本专利技术的单轴致动器晶圆的局部示意图。[图7]是本专利技术的出平面运动致动器的爆炸图。[图8]是本专利技术的出平面运动致动器的立体示意图。[图9]是本专利技术的单边单轴致动器实施例示意图。[图10]是本专利技术的单边单轴致动器的动作示意图。[图11]是本专利技术的双边单轴致动器实施例示意图。[图12]是本专利技术的双边单轴致动器的实施例的动作示意图。[图13]是本专利技术的双边单轴致动器的实施例的另一动作示意图。[图14]是本专利技术的双边单轴致动器实的施例的又一动作示意图。[图15]是本专利技术的位移放大机构的平面示意图。[图16]是本专利技术的单轴致动器的另一实施例的示意图。[图17]是本专利技术的单轴致动器的另一实施例的示意图。[图18]是图5及图16的单轴致动器沿C-C’方向的侧剖面示意图。[图19]是本专利技术的声波产生器的示意图。[图20]是本专利技术的声波产生器的另一实施例的示意图。[图21A]是承载物的重心在没有T柱及支点铰链下对准单轴致动器的重心的范例。[图21B]是承载物的重心在没有T柱及支点铰链下未对准单轴致动器的重心的范例。[图21C]是本专利技术含有T柱及支点铰链的实施例。[图22A及22B]是本专利技术的支点铰链的另外两个实施例的俯视示意图。[图23A]是本专利技术的声波产生器阵列的示意图。[图23B]是本专利技术的声波产生器阵列的另一实施例的示意图。具体实施方式请参阅图1及图2，其中图1是本专利技术的出平面运动马达的实施例俯视图，图2是图1的出平面运动马达沿A-A’方向的侧剖面示意图。图1及2揭示了此实施例的出平面运动马达7040在基部板851的基部板表面852上具有一第一单轴运动马达7045-1以及一第二单轴运动马达7045-2。做为可以产生出平面运动的机构，单轴致动器854的致动端部855的运动方向大致上平行于基部板表面852的法线方向，以图1而言即垂直于图面的方向，而以图2而言则是向上。而在第一单轴运动马达7045-1中的单轴致动器854的致动端部855上即承载一承载物5000’，可以是一反射器、反射镜、透镜、半反射镜等，由于微机电的高速响应的效能，承载物5000’亦可以是一振动膜。依据图1及图2的第一单轴运动马达7045-1与第二单轴运动马达7045-2的设置位置，承载物5000’除了可以上下平行运动之外，亦可有侧倾(侧滚)运动(rolling)。藉由本专利技术的单轴运动马达7045-1及7045-2可以使得原本的这些承载物可以在出平面方向获得更多的位移。此外，由于承载物5000’下方，通常不需要其他结构物支撑，因此承载物5000’与基部板852之间形成了一冗余空间852’，可以将电子组件6009设于其内以节省整体设备的空间。此外，为了便于拿取出平面运动马达7040，基部板851的周缘更形成一基部板框853，以大致平行于基部板表面852的法线方向而形成，亦即增厚了基部板851的周缘以利机械手臂(图中未示)的拿取。请参阅图3与图4，其中图3是本专利技术的出平面运动马达的另一实施例的俯视图，图4是图3的出平面运动马达的立体示意图。图3与图4可见两个单轴运动马达7045-1及7045-2已不再仅于基部板表面852的两边设置，而是更进一步的与额外的单轴运动马达一起在基部板表面852的四个角落设置，分别是第一单轴运动马达7045-1、第二单轴运动马达7045-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种声波产生器，包括：/n单轴致动器，包括：/n基板；/n驱动电容；/n第一致动端部，由所述驱动电容驱动；以及/n第一对弹性组件，与所述第一致动端部及所述基板连接，其中所述第一对弹性组件用以确定所述声波产生器的频率响应；以及/n板，设置于所述第一致动端部上且由所述第一致动端部驱动以产生声波。/n

【技术特征摘要】
20191107 US 62/931,926;20200814 US 63/065,6921.一种声波产生器，包括：
单轴致动器，包括：
基板；
驱动电容；
第一致动端部，由所述驱动电容驱动；以及
第一对弹性组件，与所述第一致动端部及所述基板连接，其中所述第一对弹性组件用以确定所述声波产生器的频率响应；以及
板，设置于所述第一致动端部上且由所述第一致动端部驱动以产生声波。


2.如权利要求1所述的声波产生器，所述声波产生器更包括第二单轴致动器，具有第二致动端部，其中所述板亦设置于所述第二致动端部上且由所述第二致动端部驱动。


3.如权利要求1所述的声波产生器，所述声波产生器更包括第二单轴致动器、第三单轴致动器、以及第四单轴致动器，分别具有第二致动端部、第三致动端部以及第四致动端部，其中所述板亦设置于所述第二致动端部、所述第三致动端部以及所述第四致动端部上，且由所述第二致动端部、所述第三致动端部以及所述第四致动端部驱动。


4.如权利要求1所述的声波产生器，其中所述第一对弹性组件中的每一个弹性组件包括电连接至在所述第一致动端部上的焊垫的导线，且所述第一对弹性组件中的每一个弹性组件电连接至所述基板上的垫-锚。


5.如权利要求1所述的声波产生器，其中所述板更包括多个孔洞，所述第一致动端部为T柱，所述T柱透过具有第一侧及第二侧的支点铰链接至所述基板，所述第一对弹性组件中的第一弹性组件设置于所述支点铰链的所述第一侧，所述第一对弹性组件中的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：许郁文，廖律普，
申请(专利权)人：躍旺创新股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71