具有執(zhí)行器結(jié)構(gòu)和與其間隔開的隔膜的MEMS揚聲器的制作方法

本發(fā)明涉及一種用于生成可聽波長譜中的聲波的MEMS揚聲器，其具有：載體襯底，其具有擁有兩個襯底開口的襯底空腔，所述襯底開口被構(gòu)造在載體襯底的兩個相對的側(cè)；執(zhí)行器結(jié)構(gòu)，其布置在兩個襯底開口之一的區(qū)域中并且跨越該襯底開口并且在其邊緣區(qū)域中與載體襯底連接；以及緊固在其邊緣區(qū)域中的隔膜，所述隔膜能夠借助于執(zhí)行器結(jié)構(gòu)為了生成聲波而被置于振動中。

背景技術(shù)：

術(shù)語MEMS表示微機(jī)電系統(tǒng)。在MEMS揚聲器的情況下，通過被可振動地支承的隔膜進(jìn)行聲生成。該隔膜可以為了生成聲波而通過尤其是壓電執(zhí)行機(jī)構(gòu)被置于振動中。這樣的微揚聲器通常必須生成高的空氣體積位移，以便能夠?qū)崿F(xiàn)顯著的聲壓級。這樣的微揚聲器例如從DE 10 2012 220 819 A1中公知。

另外，從US2011/0051985A1中公開了一種微揚聲器，其包括布置在具有腔體的襯底上的壓電執(zhí)行器和隔膜。該壓電執(zhí)行器包括壓電層，所述壓電層通過連接在其之間的電極層全表面地與隔膜連接。因此，壓電層與隔膜一起形成多層單元。由此，用于構(gòu)造隔膜的構(gòu)造自由空間受到執(zhí)行器的限制。執(zhí)行器的構(gòu)造自由空間同樣也受到隔膜的限制。這樣，隔膜必須具有一定大小，以便能夠保證足夠好的聲學(xué)性能。在另一方面，執(zhí)行器必須被構(gòu)造為盡可能小的，以便能夠?qū)EMS揚聲器的成本保持得小。但是在從現(xiàn)有技術(shù)中公知的MEMS揚聲器的情況下，這兩個部件之一的經(jīng)優(yōu)化的構(gòu)造總是對另一部件產(chǎn)生不利影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種MEMS揚聲器，該MEMS揚聲器可以低成本地制造并且具有經(jīng)改善的聲學(xué)性能。

該任務(wù)通過具有獨立權(quán)利要求1的特征的MEMS揚聲器來解決。

提出了一種用于生成可聽波長譜中的聲波的MEMS揚聲器。MEMS揚聲器具有載體襯底。該載體襯底優(yōu)選地由硅制成。載體襯底具有擁有兩個襯底開口的襯底空腔。兩個襯底開口被構(gòu)造在載體襯底的兩個相對的側(cè)、尤其是端面處。因此，載體襯底優(yōu)選地被構(gòu)造成按照周界閉合的載體框架。此外，MEMS揚聲器包括尤其是壓電的執(zhí)行器結(jié)構(gòu)。執(zhí)行器結(jié)構(gòu)優(yōu)選被構(gòu)造成多層的，其中其包括至少一個尤其是壓電的執(zhí)行器層、電極層和/或載體層。執(zhí)行器層和/或電極層優(yōu)選被局部地挖出缺口。執(zhí)行器結(jié)構(gòu)布置在兩個襯底開口之一的區(qū)域中。在其邊緣區(qū)域中，執(zhí)行器結(jié)構(gòu)尤其是在載體扯到你的端面之一處于載體襯底連接。執(zhí)行器結(jié)構(gòu)優(yōu)選地完全跨越執(zhí)行器結(jié)構(gòu)、尤其是其載體襯底、襯底開口。

襯底開口在這種情況下借助于執(zhí)行器結(jié)構(gòu)優(yōu)選被完全封閉。此外，MEMS執(zhí)行器包括隔膜。隔膜優(yōu)選地由彈性體、尤其是硅樹脂制成。隔膜在尤其是整個邊緣區(qū)域中被緊固。隔膜可以借助于執(zhí)行器結(jié)構(gòu)被置于振動中，使得其能夠相對于其緊固區(qū)域振動。

在MEMS揚聲器的橫截面中，隔膜與執(zhí)行器結(jié)構(gòu)間隔開。在這兩者之間因此構(gòu)造有中間空腔。隔膜和執(zhí)行器結(jié)構(gòu)因此在空間上彼此去耦合。此外，MEMS揚聲器具有耦合元件。該耦合元件布置在中間空腔中。此外，耦合元件將執(zhí)行器結(jié)構(gòu)與隔膜尤其是局部地連接。隔膜和執(zhí)行器結(jié)構(gòu)因此借助于耦合元件彼此機(jī)械耦合。在電激勵執(zhí)行器時，耦合元件因此與隔膜和執(zhí)行器結(jié)構(gòu)一起相對于載體襯底振動。隔膜和執(zhí)行器結(jié)構(gòu)有利地可以基本上彼此獨立地尤其是在幾何上在其相應(yīng)大小方面被優(yōu)化，而不由此負(fù)面地影響其它組件的特性。因此，例如可以將執(zhí)行器結(jié)構(gòu)構(gòu)造為與隔膜相比更小的，由此可以降低MEMS揚聲器的材料成本。同時，隔膜可以被構(gòu)造為盡可能大的、尤其是比執(zhí)行器結(jié)構(gòu)更大，由此又可以提高M(jìn)EMS揚聲器的性能——即聲學(xué)性能——。

盡管將隔膜與執(zhí)行器結(jié)構(gòu)在空間上間隔開或在空間上去耦合，但是它們借助于耦合元件仍然尤其是在至少一個區(qū)域中彼此耦合，使得隔膜可以通過執(zhí)行器結(jié)構(gòu)被激勵。MEMS揚聲器由此有利地在關(guān)于最優(yōu)性能的設(shè)計中仍然可以同時被構(gòu)造為非常低成本的。

有利的是，隔膜、尤其是與執(zhí)行器結(jié)構(gòu)和耦合元件一起在活動的執(zhí)行器結(jié)構(gòu)的情況下可以從尤其是水平的中心位置中偏轉(zhuǎn)出。在該中性位置處，隔膜和/或執(zhí)行結(jié)構(gòu)基本上水平地定向和/或不彎曲。隔膜優(yōu)選地可以以大于200％的伸長被偏轉(zhuǎn)。由于高伸長，可以有利地生成非常高的聲壓。

為了改善MEMS揚聲器的聲學(xué)性能，并且為了保護(hù)其在碰撞時免受損傷，有利的是，將執(zhí)行器結(jié)構(gòu)尤其是構(gòu)造為剛性的，使得隔膜在不活動的執(zhí)行器結(jié)構(gòu)的情況下在其借助于執(zhí)行器結(jié)構(gòu)偏轉(zhuǎn)以后可以再次被引導(dǎo)回中性位置和/或被保持在中性位置。執(zhí)行器結(jié)構(gòu)因此履行了如從常見大型揚聲器中公知的定位圈(Spinne)的任務(wù)。執(zhí)行器結(jié)構(gòu)因此附加地除了——隔膜的激勵能力以外——在其不活動狀態(tài)下還附加地充當(dāng)減震器，以便在碰撞時將隔膜基本上保持在其中性位置處。此外，執(zhí)行器結(jié)構(gòu)將隔膜在其偏轉(zhuǎn)以后再次引導(dǎo)回其中性位置，使得由此在重新激勵時不影響MEMS揚聲器的性能。

為了能夠生成盡可能高的聲壓，隔膜必須僅能遠(yuǎn)地伸長或振動。因此有利的是，隔膜具有小于0.3mm的厚度和/或小于100MPa的彈性模量。

為了能夠避免隔膜的撕裂，有利的是，隔膜具有至少一個加厚的增強(qiáng)區(qū)域。附加地或可替代地，出于相同原因有利的是，隔膜包括至少一個增強(qiáng)元件，所述增強(qiáng)元件優(yōu)選地布置在隔膜的背向耦合元件的側(cè)。增強(qiáng)元件優(yōu)選地由金屬或金屬合金——尤其是鋁和/或氮化鋁——硅、塑料和/或復(fù)合材料——其尤其是具有碳纖維——制成。增強(qiáng)元件防止非常撓性的隔膜的撕裂。

為了改善隔膜的撓性和偏轉(zhuǎn)能力，有利的是，隔膜具有擁有尤其是波浪形突起的區(qū)域。該區(qū)域優(yōu)選地被布置為與其固定區(qū)域相鄰。

有利的是，執(zhí)行器結(jié)構(gòu)和隔膜被定向為在中性位置處彼此平行。此外有利地是，耦合元件的最大高度對應(yīng)于執(zhí)行器結(jié)構(gòu)與隔膜之間的在中性位置處尤其是最短的距離。由此，隔膜和執(zhí)行器結(jié)構(gòu)可以彼此耦合，而不影響借助于耦合元件的尤其是水平和/或彼此平行的中性位置。

還有利的是，隔膜布置在另一襯底開口中、即尤其是載體襯底的與執(zhí)行器結(jié)構(gòu)相對的端面處，跨越該襯底開口和/或在其邊緣區(qū)域中與載體襯底連接。

隔膜優(yōu)選地在其邊沿區(qū)域中在載體襯底的背向執(zhí)行器結(jié)構(gòu)的面、尤其是端面處被連接。由此，可以將隔膜粘接到載體襯底上。隔膜因此有利地直接緊固在載體襯底處。襯底載體、執(zhí)行器結(jié)構(gòu)、隔膜和耦合元件因此形成具有懸掛隔膜的組件，其例如可以撓性地連接在不同電路板中或與其連接。

有利的是，MEMS揚聲器包括電路板、尤其是PCB(printed circuit board，印刷電路板)。電路板此外優(yōu)選地具有第一電路板空腔，在所述電路板空腔中，載體襯底、執(zhí)行器結(jié)構(gòu)和/或隔膜被布置為使得執(zhí)行器結(jié)構(gòu)和隔膜能夠相對于電路板振動。通過這樣嵌入的執(zhí)行器結(jié)構(gòu)和/或隔膜，MEMS揚聲器可以被構(gòu)造為非常緊湊的，因為電路板的厚度可以被用于布置前述部件中的至少一個以及構(gòu)造腔體。

在本發(fā)明的一個有利的改進(jìn)方案中，第一電路板空腔具有第一區(qū)域、尤其是腔體區(qū)域，所述第一區(qū)域至少部分形成MEMS揚聲器的腔體。附加地或可替代地，第一電路板空腔具有尤其是與第一區(qū)域相鄰的第二區(qū)域、尤其是襯底容納區(qū)域，在所述第二區(qū)域中布置載體襯底。第一電路板空腔優(yōu)選地在其第二區(qū)域中被構(gòu)造為壁在其第一區(qū)域中更寬。由此，第一電路板空腔具有構(gòu)造在第一和第二區(qū)域之間的凹陷或階梯部。載體襯底因此有利地至少在一個方向上被形狀配合地保持在電路板中。此外，由此可以確定載體襯底在電路板中的精確位置。附加地，載體襯底可以與電路板尤其是在階梯區(qū)域中粘接在一起。附加地或可替代地同樣也可以設(shè)想，電路板被構(gòu)造為分層的，使得第一電路板空腔具有背切部，使得載體襯底也在第二方向上被形狀配合地保持。載體襯底因此尤其是在其邊緣區(qū)域中被電路板形狀配合地包圍。

有利的是，隔膜在MEMS揚聲器的橫截面中與載體襯底間隔開。由此，隔膜的幾何構(gòu)造、尤其是其按照面積的伸展不被限制在載體襯底的幾何尺寸。通過將隔膜與載體襯底去耦合，可以將載體襯底有利地構(gòu)造為小于隔膜。由此，載體襯底的材料、尤其是硅可以被節(jié)省，由此可以以更低成本制造MEMS揚聲器。同時，隔膜可以被構(gòu)造為非常大的，由此MEMS揚聲器的聲學(xué)形成可以被擴(kuò)展。

在此方面還有利的是，隔膜在其邊緣區(qū)域中與電路板尤其是在電路板的端面處或者在第一電路板空腔的側(cè)壁處連接。如果隔膜被固定在電路板的端面處、尤其是與其粘接在一起，則隔膜優(yōu)選地尤其是全表面延伸到第一電路板空腔的聲出口之上。如果隔膜可替代于此地固定在第一電路板空腔的側(cè)壁處——即第一電路板空腔的內(nèi)部——，則隔膜尤其是在第一電路板空腔的相應(yīng)區(qū)域中全表面地延伸到第一電路板空腔的整個寬度之上。隔膜的邊緣區(qū)域在這種情況下優(yōu)選地被層壓在分層構(gòu)造的電路板中和/或與該電路板粘接在一起。

還有利的是，第一電路板空腔具有尤其是與第二區(qū)域相鄰的第三區(qū)域、尤其是隔膜間隔區(qū)域和/或隔膜固定區(qū)域，通過所述第三區(qū)域，隔膜與載體襯底間隔開和/或在所述第三區(qū)域中，隔膜被緊固在電路板中。由此，隔膜可以被布置為在電路板中與載體襯底間隔開。隔膜優(yōu)選地尤其是在布置在第三區(qū)域的背向第二區(qū)域的端部區(qū)域中，使得隔膜與載體襯底之間的距離被構(gòu)造為盡可能大的。為了擴(kuò)大隔膜面積，還有利的是，第二電路板空腔在其第三區(qū)域中被構(gòu)造為比在其第二區(qū)域中更寬。由此，可以為材料節(jié)省將載體襯底構(gòu)造為盡可能小的，并且為了提高M(jìn)EMS揚聲器的聲學(xué)性能將隔膜構(gòu)造為盡可能大大的。

第三區(qū)域可以具有恒定的寬度。但是可替代于此地，其寬度也可以從其與第二區(qū)域相鄰的端部出發(fā)在聲出口的方向上增大。

有利的是，第一電路板空腔具有尤其是與第三區(qū)域相鄰的第四區(qū)域、尤其是導(dǎo)聲通道區(qū)域，所述第四區(qū)域的寬度優(yōu)選地從第三區(qū)域出發(fā)在聲出口的方向上尤其是錐形地增大。由此，可以增大MEMS揚聲器的聲壓。

此外有利的是，隔膜通過第四區(qū)域與電路板的外表面和/或與聲出口間隔開。隔膜因此以受保護(hù)的方式被容納在電路板的內(nèi)部。

為了能夠改善MEMS揚聲器的聲學(xué)性能并且同時能夠盡可能低成本地制造MEMS揚聲器，有利的是，隔膜被構(gòu)造為在MEMS揚聲器的橫截面圖中與執(zhí)行器結(jié)構(gòu)和/或載體襯底相比更寬。

還有利的是，中間空腔由襯底空腔和/或至少部分地通過第一電路板空腔的第二和/或第三區(qū)域形成。因此有利的是，載體襯底與執(zhí)行器結(jié)構(gòu)一起在電路板中被布置為使得執(zhí)行器結(jié)構(gòu)被布置為與腔體相鄰。在這種情況下，中間空腔既由襯底空腔形成，又由第一電路板空腔的第二和/或第三區(qū)域形成。但是可替代于此地，載體襯底也可以布置在電路板中的相對于其轉(zhuǎn)動180°的安裝位置處。在這種情況下，執(zhí)行器結(jié)構(gòu)的外表面指向第一電路板空腔的第三區(qū)域的方向，使得中間空腔未附加地由襯底空腔形成。中間空腔因此僅僅由第一電路板空腔的第二和/或第三區(qū)域形成。在該安裝位置的情況下，可以有利地通過襯底空腔擴(kuò)大腔體的大小。

有利的是，耦合元件一體化地尤其是由硅制成。由此，耦合元件有利地可以非?？觳⑶曳浅５统杀镜赜梢r底毛坯與載體襯底一起形成。在此，襯底空腔被置入、尤其是被蝕刻到襯底毛坯中，由此同時至少部分地形成耦合元件、以及載體襯底或載體框架。

但是可替代于此地，同樣還有利的是，耦合元件被構(gòu)造為由多部分構(gòu)成的。在這種情況下，尤其是有利的是，耦合元件包括至少一個與執(zhí)行器結(jié)構(gòu)連接的、尤其是由硅制成的第一部分、以及與隔膜連接的第二部分。這兩個部分固定地彼此連接、尤其是粘接在一起。第二部分可以由與第一部分相同的材料制成。在此方面尤其有利的是，第二部分由硅制成。但是可替代于此地，第二部分也可以由于第一部分相比不同的材料、尤其是陶瓷、金屬、優(yōu)選鋁、金屬合金、尤其是氮化鋁、塑料和/或尤其是具有碳纖維的復(fù)合材料制成。此外，由于制造的原因有利的是，第一部分不具有背切部。耦合元件的由于功能引起的、例如具有背切部——使得耦合元件在其朝向隔膜的端部處具有與隔膜的盡可能大的接觸面——的幾何構(gòu)造尤其是可以借助于第二部分被分配給耦合元件。在此有利的是，第二部分被構(gòu)造為比第一部分更寬，使得耦合元件具有背切部。但是可替代于此地，第二部分同樣也可以具有背切部，其中該背切部優(yōu)選被構(gòu)造為T形的。

由于隔膜被構(gòu)造為非常有彈性的，因此為了避免隔膜被耦合元件損傷，有利的是，耦合元件盡可能大表面地與隔膜耦合。在此方面因此有利的是，耦合元件在第一連接區(qū)域中與執(zhí)行器結(jié)構(gòu)連接并且在與第一連接區(qū)域相對的第二連接區(qū)域中與隔膜連接，其中第二連接區(qū)域優(yōu)選地被構(gòu)造為尤其是在MEMS揚聲器的橫截面圖中寬于或等于第一連接區(qū)域。由此，由執(zhí)行器引入的力可以為了激勵隔膜而通過耦合元件大表面地傳遞到隔膜上。

出于前述原因，還有利的是，耦合元件在其朝向隔膜的端部處、尤其是第二部分被構(gòu)造為比在其朝向執(zhí)行器結(jié)構(gòu)的端部、尤其是比第一部分更寬。耦合元件優(yōu)選地具有T形。為了構(gòu)造該幾何形狀，尤其是可以將第二部分構(gòu)造為比第一部分更寬。出于制造技術(shù)原因，另外有利的是，第二部分被構(gòu)造為T形的，和/或第一部分被構(gòu)造為在橫截面中基本上為方形和/或矩形的。

此外有利的是，耦合元件固定在執(zhí)行器結(jié)構(gòu)的朝向襯底空腔的側(cè)。在此，耦合元件與執(zhí)行結(jié)構(gòu)之間的連接在載體襯底的制造過程中就已經(jīng)被形成，其中執(zhí)行器結(jié)構(gòu)優(yōu)選地被涂覆到襯底毛坯上，并且襯底毛坯事后被蝕刻，由此產(chǎn)生與執(zhí)行器結(jié)構(gòu)連接的耦合元件?？商娲诖说?，耦合元件固定在執(zhí)行器結(jié)構(gòu)的背向襯底空腔的側(cè)。在這種情況，耦合元件未同時在載體襯底和執(zhí)行器結(jié)構(gòu)的制造過程中被制造，而是事后被涂覆或固定在執(zhí)行器結(jié)構(gòu)的外側(cè)。根據(jù)耦合元件相對于執(zhí)行器結(jié)構(gòu)的布置，載體襯底與執(zhí)行器結(jié)構(gòu)的安裝取向可以被改變。但是原理上提出，耦合元件從執(zhí)行器結(jié)構(gòu)出發(fā)始終在電路板的聲出口的方向上延伸。

有利的是，耦合元件被構(gòu)造為與載體襯底相比在MEMS揚聲器的橫截面視圖中更高。由此，隔膜可以被布置為在與執(zhí)行器結(jié)構(gòu)平行的定向的情況下與載體襯底間隔開。因此，在構(gòu)造隔膜時的構(gòu)造自由空間不限于載體襯底的幾何尺寸。因此，隔膜可以被構(gòu)造為與執(zhí)行器結(jié)構(gòu)和/或載體襯底相比為更大或在橫截面中為更寬的。

在本發(fā)明的一個有利的改進(jìn)方案中，載體襯底和至少部分耦合元件、尤其是其第一部分由相同材料、尤其是由硅和/或由相同襯底毛坯制成。附加地或可替代地還有利的是，載體襯底在其背向執(zhí)行器結(jié)構(gòu)的側(cè)被挖出缺口和/或厚度被減小，使得耦合元件具有更大高度。由此可以如前面已經(jīng)詳述的那樣導(dǎo)致隔膜與載體襯底之間的去耦合，使得隔膜可以被構(gòu)造為與載體襯底相比尤其是更大的。

當(dāng)電路板具有尤其是與第一電路板空腔分開的第二電路板空腔時MEMS揚聲器可以被構(gòu)造為非常緊湊的，在所述第二電路板空腔中，布置用于激勵執(zhí)行器結(jié)構(gòu)的ASIC，其中ASIC由此有利地被完全集成在電路板中。

為了構(gòu)造第一和/或第二電路板空腔和/或為了形狀配合地固定載體襯底和/或隔膜，有利的是，電路板由多個層構(gòu)成，所述層彼此固定連接、尤其是粘接在一起。

附圖說明

本發(fā)明的另外的優(yōu)點在下面的實施例中予以描述。附圖：

圖1示出了具有固定在載體襯底處的隔膜的MEMS揚聲器的示意性橫截面圖，所述隔膜借助于耦合元件與執(zhí)行器結(jié)構(gòu)連接；

圖2示出了根據(jù)圖1中所示的實施例的被集成到電路板中的MEMS揚聲器的示意性橫截面圖；

圖3示出了根據(jù)第二實施例的MEMS揚聲器的示意性橫截面圖，其中隔膜與載體襯底間隔開地緊固在電路板中并且借助于耦合元件與執(zhí)行器層連接；

圖4示出了具有懸掛在電路板中的隔膜的MEMS揚聲器的示意性截面圖，其中將隔膜與執(zhí)行器結(jié)構(gòu)連接的耦合元件被構(gòu)造為由兩部分構(gòu)成的；

圖5示出了MEMS揚聲器的另一實施例的示意性截面圖，其中耦合元件的與隔膜連接的部分被構(gòu)造為T形；

圖6示出了根據(jù)另一實施例的MEMS揚聲器的示意性截面圖，其中由載體襯底和執(zhí)行器結(jié)構(gòu)組成的單元與前述實施例相比以轉(zhuǎn)動180°的形式安裝在電路板中，并且耦合元件被固定在執(zhí)行結(jié)構(gòu)的外側(cè)；以及

圖7示出了MEMS揚聲器的另一實施例的示意性截面圖，其中隔膜固定在電路板的外側(cè)、尤其是端面處。

具體實施方式

圖1示出了MEMS揚聲器1的第一實施例的橫截面。MEMS揚聲器1具有載體襯底2、執(zhí)行器結(jié)構(gòu)3、隔膜4和耦合元件5。根據(jù)本實施例，載體襯底2和耦合元件5一起由襯底毛坯制成。載體襯底2具有襯底空腔6。襯底空腔6在兩個相對的側(cè)為開放的，使得載體襯底2形成載體框架。因此，載體襯底2包括第一襯底開口7和第二襯底開口8，所述襯底開口布置在載體襯底2的兩個相對的側(cè)、尤其是端面處。在第一襯底開口7處布置有執(zhí)行器結(jié)構(gòu)3。

執(zhí)行器結(jié)構(gòu)3優(yōu)選地被構(gòu)造成壓電執(zhí)行器結(jié)構(gòu)3，并且包括至少一個尤其是壓電執(zhí)行器層9。此外，被構(gòu)造為夾層式的執(zhí)行器結(jié)構(gòu)3具有承載層10以及至少一個再次未進(jìn)一步詳細(xì)示出的電極層。執(zhí)行器結(jié)構(gòu)3跨越襯底空腔6的襯底開口7并且在其邊緣區(qū)域中與載體襯底2連接，其中執(zhí)行器結(jié)構(gòu)3根據(jù)本實施例優(yōu)選地被布置在載體襯底2的端面處。

根據(jù)圖1中所示實施例，隔膜4可振動地懸掛在載體襯底2處。隔膜4在其邊沿區(qū)域中固定在載體襯底2的與執(zhí)行器結(jié)構(gòu)3相對的端面處。隔膜4優(yōu)選地在該區(qū)域中與載體襯底2粘接在一起。隔膜4在此被構(gòu)造為非常撓性的。其優(yōu)選地而具有小于0.3mm的厚度。此外，其具有小于100MPa的彈性模量。在與其固定區(qū)域相鄰之處，隔膜4此外具有突起11。借助于所述突起11，可以提高隔膜4的伸長。由于將隔膜4構(gòu)造為非常撓性的，隔膜可能在過載時容易受到損傷。因此，隔膜4根據(jù)圖1中所示實施例包括增強(qiáng)元件12。增強(qiáng)元件12固定、尤其是粘接在隔膜4的外側(cè)、即隔膜4的背向襯底空腔6的側(cè)。增強(qiáng)元件優(yōu)選地由金屬、陶瓷、硅、塑料和/或復(fù)合材料、尤其是由碳制成。增強(qiáng)元件12優(yōu)選地也可以由鋁或氮化鋁制成、但是替代于或附加于增強(qiáng)元件12，隔膜同樣也可以具有在此未示出的增強(qiáng)區(qū)域，在所述增強(qiáng)區(qū)域中，隔膜4具有尤其是大于0.3mm的更大厚度。

由于隔膜4和執(zhí)行器結(jié)構(gòu)3在載體襯底2處彼此相對的布置，它們通過布置在其之間的載體襯底2彼此間隔開。因此根據(jù)MEMS揚聲器1的在圖1中所示的橫截面圖，在隔膜4與執(zhí)行器結(jié)構(gòu)3之間構(gòu)造有中間空腔13。根據(jù)圖1中所示的實施例，該中間空腔13完全由襯底空腔6形成。在該中間空腔13中，布置有耦合元件5。在第一連接區(qū)域15中，耦合元件5與執(zhí)行器結(jié)構(gòu)3尤其是在其內(nèi)側(cè)連接。此外，耦合元件5具有第二連接區(qū)域15，在該連接區(qū)域15中，耦合元件5與隔膜4連接。由于執(zhí)行器結(jié)構(gòu)3和隔膜4的在襯底2處的端面布置，耦合元件5被固定在隔膜4的朝向載體襯底2的側(cè)、尤其是內(nèi)側(cè)。耦合元件5與隔膜4在第二連接區(qū)域15中優(yōu)選粘接在一起。隔膜4因此通過耦合元件5與執(zhí)行器結(jié)構(gòu)3耦合為使得隔膜能夠在電激勵執(zhí)行器層9時與耦合元件5和執(zhí)行器結(jié)構(gòu)3一起相對于載體襯底2振動。

MEMS揚聲器1在附圖中被示為處于其不活動狀態(tài)。在該狀態(tài)下，隔膜4、耦合元件5和/或執(zhí)行器結(jié)構(gòu)3位于中性位置處，其中它們在被執(zhí)行器結(jié)構(gòu)3激勵時可以從所述中性位置中偏轉(zhuǎn)出。隔膜4優(yōu)選地可以以大于200％的伸長被偏轉(zhuǎn)。執(zhí)行器結(jié)構(gòu)3和隔膜4在中性位置被定位彼此平行。耦合元件5的最大高度因此對應(yīng)于執(zhí)行器結(jié)構(gòu)3與隔膜4之間的最短距離。根據(jù)圖1中所示的實施例，耦合元件5被構(gòu)造為與載體襯底2恰好一樣高。

執(zhí)行器結(jié)構(gòu)3充當(dāng)眾所周知的大型揚聲器的定位圈。執(zhí)行器結(jié)構(gòu)3因此被構(gòu)造為使得其以預(yù)定的力將隔膜4保持在其中性位置，使得隔膜4被保護(hù)免于被外部作用的碰撞損傷。此外，MEMS生揚聲器的聲學(xué)質(zhì)量通過將隔膜4保持在其中性位置而得到改善。這樣，執(zhí)行器結(jié)構(gòu)3還被構(gòu)造為使得其可以將隔膜4在隔膜4偏轉(zhuǎn)以后、尤其是在不活動——即未通電——的執(zhí)行器結(jié)構(gòu)的情況下借助于執(zhí)行器結(jié)構(gòu)3再次引導(dǎo)回其中性位置。

圖2示出了包括電路板16的MEMS揚聲器1，其中從圖1中已知的單元被嵌入到該電路板16中。電路板16為此具有第一電路板空腔17。第一電路板空腔17具有多個區(qū)域。根據(jù)圖2中所示的實施例，第一電路板空腔17包括第一區(qū)域18，該第一區(qū)域18形成MEMS揚聲器1的腔體19。此外，第一電路板空腔17包括第二區(qū)域20。在該第二區(qū)域20中，載體襯底2被形狀配合地保持在電路板16中。為此，第二區(qū)域20具有與第一區(qū)域18相比更大的區(qū)域，使得在這二者之間構(gòu)造階梯部。載體襯底2以其朝向腔體19的端面抵靠在該階梯部上，使得襯底載體2被形狀配合地保持在電路板18中。第二區(qū)域20被布置為與第一區(qū)域18直接相鄰。

第一電路板空腔17還包括導(dǎo)聲通道21，該導(dǎo)聲通道21根據(jù)圖2中所示的實施例由第一電路板空腔17的另一區(qū)域23形成。導(dǎo)聲通道21或區(qū)域23被布置為與載體襯底2或與第一電路板空腔17的第二區(qū)域20直接相鄰。

電路板16示具有聲出口24。根據(jù)圖2中所示的實施例，聲出口24被構(gòu)造在導(dǎo)聲通道21的背向隔膜4的側(cè)。導(dǎo)聲通道21在此被構(gòu)造為錐形的。

此外，電路板16具有第二電路板空腔25。該第二電路板空腔25與第一電路板空腔17間隔開和/或構(gòu)造在第一電路板空腔17之下。在第二電路板空腔25中布置有至少一個電子組件、尤其是ASIC 26。此外，也可以將至少一個無源電子部件27布置在第二電路板空腔25。為了構(gòu)造第一和/或第二電路板空腔17、25，電路板16被構(gòu)造為分層的，其中這些層中的至少一個具有缺口以用于構(gòu)造相應(yīng)的電路板空腔17、25。

在下面的附圖中示出了MEMS揚聲器1的另外的實施方式，其中基本上僅僅深入探討相對于已描述實施方式的差異。這樣，在下面對實施例中的描述中，為相同特征使用相同附圖標(biāo)記。如果這些特征未予以再次詳細(xì)闡述，則其構(gòu)造和作用方式對應(yīng)于前面已經(jīng)描述的特征。下面描述的差異可以與分別在先和后續(xù)的實施例相組合。

與圖1和圖2中所示的實施例不同，在圖3中所示的實施例中，隔膜4與載體襯底2在空間上去耦合。隔膜4因此與載體襯底2在圖3中所示的橫截面圖中相距一定距離。隔膜4此外與前述實施例不同不是固定在載體襯底2處，而是固定在電路板16處。這樣，隔膜4布置在第一電路板空腔17的內(nèi)部，并且在其邊緣區(qū)域中固定在第一電路板空腔17的側(cè)壁28處。根據(jù)圖3，MEMS揚聲器1為了將隔膜4與載體襯底2間隔開而具有第三區(qū)域22。第三區(qū)域22(其用于將隔膜4布置為與載體襯底2間隔開)被布置為與第二區(qū)域20(其用于形狀配合地容納載體襯底2)相鄰。第三區(qū)域22被構(gòu)造為與第二區(qū)域20相比更寬的。因此，隔膜4與載體襯底2和/或執(zhí)行器結(jié)構(gòu)3相比具有更大寬度。

隔膜4延伸到第一電路板17空腔的整個寬度之上、進(jìn)入電路板16中。隔膜4因此被固定在電路板16中。根據(jù)圖3，隔膜4被布置在第三區(qū)域22的背向載體襯底2的端部處。

在聲出口24的方向上，與第三區(qū)域22銜接的是用于構(gòu)造導(dǎo)聲通道21的第四區(qū)域23。隔膜4在MEMS揚聲器1的此處所示的橫截面圖中被構(gòu)造為比載體襯底2和執(zhí)行器結(jié)構(gòu)3更寬。由于將隔膜4與載體襯底2間隔開，在本實施例中，中間空腔13現(xiàn)在不是如前述實施例中那樣單單由襯底空腔6形成，而是附加地還由第一電路板空腔17的第三區(qū)域形成。

根據(jù)圖3，耦合元件5與載體襯底相比具有更大高度。耦合元件5從執(zhí)行器結(jié)構(gòu)3的內(nèi)側(cè)出發(fā)在隔膜4的方向上延伸到第一電路板空腔17的第二和第三區(qū)域20、23之上。載體襯底2和耦合元件5如在前述實施例中那樣由相同材料、尤其是由硅制成，其中襯底空腔6被置入到襯底毛坯中。但是與前述實施例不同，襯底毛坯在載體襯底2的區(qū)域中、尤其是在第三區(qū)域22的周界中的高度被降低，使得耦合元件5與載體襯底2相比具有更大的高度。

圖4示出了MEMS揚聲器1的另一實施例，其中在此作為與前述實施例相比的顯著區(qū)別，耦合元件5不是被構(gòu)造為一體化的，而是被構(gòu)造為由多部分構(gòu)成的。耦合元件5因此包括第一部分29和第二部分30。兩個部分29、30彼此固定連接。第一部分29被固定在內(nèi)側(cè)、即執(zhí)行器結(jié)構(gòu)3的朝向襯底空腔6的側(cè)。第二部分30與隔膜4在隔膜4的朝向執(zhí)行器結(jié)構(gòu)3的側(cè)連接。

兩個部分29、30可以由不同或相同材料制成。第一部分29優(yōu)選地由于載體襯底2相同的材料制成。第二部分30優(yōu)選地由于其相比不同的材料、尤其是陶瓷、金屬、塑料和/或復(fù)合材料制成。但是第二部分此外同樣也可以由鋁、氮化鋁和/或硅制成。

耦合元件5在此在橫截面中被構(gòu)造為矩形的。第一和第二部分29、30因此具有彼此相同的寬度?？商娲诖说兀詈显梢愿鶕?jù)圖5或7中所示的實施例被構(gòu)造為T形。由此，耦合元件5與執(zhí)行器結(jié)構(gòu)3的第一連接區(qū)域14與同隔膜4的第二連接區(qū)域15相比被構(gòu)造為更窄的。耦合元件5因此與隔膜4具有與同執(zhí)行器結(jié)構(gòu)3相比更大的連接面。根據(jù)圖5和7，耦合元件5的第一部分29可以被構(gòu)造為矩形的。耦合元件5的第二部分30與此不同要么根據(jù)圖5被構(gòu)造為T形的，要么根據(jù)圖7具有與第一部分29相比更大的寬度。

根據(jù)圖6中所示的實施例，由載體襯底2和執(zhí)行器結(jié)構(gòu)3組成的單元也可以與前述實施例不同以轉(zhuǎn)動180°的形式集成到電路板16中。在這種情況下，耦合元件5被固定在外側(cè)、即執(zhí)行器結(jié)構(gòu)3的背向襯底空腔6的側(cè)。中間空腔13因此僅僅由第一電路板空腔17的第三區(qū)域22形成。此外，在此將耦合元件5構(gòu)造成一體化的。執(zhí)行器結(jié)構(gòu)3根據(jù)本實施例因此附加地包括硬化元件(Versteifungselement)31。該硬化元件31被構(gòu)造在執(zhí)行器結(jié)構(gòu)3的背向耦合元件5的側(cè)。

圖7示出了MEMS揚聲器1的一個實施例，其中隔膜4未被規(guī)定在電路板16的內(nèi)部，而是被固定在外側(cè)、在此尤其是電路板的端面32。隔膜4因此跨越電路板16的聲出口24。此外，在圖7中示出了耦合元件5的另一可替代的實施方式，其中耦合元件5具有與第一連接區(qū)域14相比更大的第二連接其余15。耦合元件5具有T形，其中第二部分30與第一部分29相比具有更大寬度。

本發(fā)明不限于所示出和所描述的實施例。在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的改動同樣是可能的、比如特征的組合，即使它們是在不同的實施例示出和描述的。

附圖標(biāo)記列表

1.MEMS揚聲器

2.載體襯底

3.執(zhí)行器結(jié)構(gòu)

4.隔膜

5.耦合元件

6.襯底空腔

7.第一載體開口

8.第二載體開口

9.執(zhí)行器層

10.承載層

11.突起

12.增強(qiáng)元件

13.中間空腔

14.第一連接區(qū)域

15.第二連接區(qū)域

16.電路板

17.第一電路板空腔

18.第一區(qū)域

19.腔體

20.第二區(qū)域

21.導(dǎo)聲通道

22.第三區(qū)域

23.第四區(qū)域

24.聲出口

25.第二電路板空腔

26.ASIC

27.無源電子組件

28.側(cè)壁

29.第一部分

30.第二部分

31.硬化元件

32.端面