【技术领域】
[0001] 本
发明涉及一种电声转换装置技术领域，尤其涉及一种微型扬声器。【背景技术】
[0002] 随着移动互联网时代的到来，智能移动设备的数量不断上升。而在众多移动设备之中，手机无疑是最常见、最便携的移动终端设备。目前，手机的功能极其多样，其中之一便是高品质的音乐功能，因此，用于播放声音的微型扬声器被大量应用到现在的智能移动设备之中。
[0003] 相关技术的微型扬声器包括驱动装置、具有收容腔且固定
支撑于所述驱动装置的衬底以及固定支撑于所述驱动装置且与所述衬底间隔设置的
活塞连杆组件，所述驱动装置驱动所述活塞连杆组件沿所述衬底的厚度方向振动发声；所述活塞连杆组件包括与所述驱动装置间隔的活塞隔膜以及连接所述活塞隔膜和所述驱动装置的连杆。
[0004] 然而，相关技术中，在振动过程中，由于缺乏导向及平衡装置，连杆容易受驱动装置应
力分布、
信号输入等影响而偏离行程，向衬底倾斜，尤其在高频区间，情况将会进一步恶化。使得活塞连杆组件的振动可靠性低且声学性能差，重则连杆断裂而导致整个扬声器损坏而无法发声，使用寿命低。
[0005] 因此，实有必须提供一种新的微型扬声器解决上述技术问题。【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种微型扬声器，该微型扬声器可靠性高、使用寿命长且声学性能优。
[0007] 为了达到上述目的，本发明提供一种微型扬声器，其包括：
[0008] 衬底，所述衬底沿其厚度方向贯穿形成收容腔；
[0009] 活塞连杆组件，所述活塞连杆组件收容于所述收容腔内，且所述活塞连杆组件与所述衬底间隔设置并与所述衬底绝缘；
[0010] 驱动装置，所述驱动装置固定支撑所述活塞连杆组件和所述衬底，且所述驱动装置分别与所述活塞连杆组件和所述衬底绝缘，所述驱动装置用以驱动所述活塞连杆组件沿所述衬底的厚度方向振动发声；
[0011] 第一电荷注入装置，所述第一电荷注入装置与所述活塞连杆组件连接，用以向所述活塞连杆组件注入电荷；
[0012] 第二电荷注入装置，所述第二电荷注入装置与所述衬底连接用以向所述衬底注入电荷；
[0013] 所述衬底的电荷的
电极性与所述活塞连杆组件的电荷的电极性相同，以使所述衬底与所述活塞连杆组件之间产生静电斥力。
[0014] 优选的，所述第一电荷注入装置为导电材料制成的第一电荷通道，所述第一电荷通道贴设固定于所述驱动装置且与所述驱动装置绝缘。
[0015] 优选的，所述第一电荷通道包括贴设固定于所述驱动装置远离所述活塞连杆组件一端的第一引入通道、由所述第一引入通道沿所述振动方向弯折延伸的第一注入通道以及包覆于所述第一注入通道外周缘的第一绝缘皮，所述第一引入通道与外部
电信号连接用以引入电荷；所述驱动装置设有沿所述振动方向贯穿其上的第一通孔，所述第一注入通道穿设于所述第一通孔并与所述活塞连杆组件连接，所述第一绝缘皮将所述第一注入通道与所述驱动装置绝缘。
[0016] 优选的，所述活塞连杆组件包括与所述驱动装置相对间隔设置的活塞隔膜以及由所述活塞隔膜沿所述振动方向凸出延伸的连杆，所述连杆固定支撑于所述驱动装置且与所述驱动装置绝缘，所述第一注入通道与所述连杆连接。
[0017] 优选的，所述第一电荷注入装置为压电
驱动器，所述压电驱动器贴设固定于所述活塞连杆组件远离所述驱动装置的一侧，该压电驱动器用以产生振动并向所述活塞连杆组件注入电荷。
[0018] 优选的，所述活塞连杆组件包括与所述驱动装置相对间隔设置的活塞隔膜以及由所述活塞隔膜沿所述振动方向凸出延伸并固定支撑于所述驱动装置的连杆，所述压电驱动器贴设固定于所述活塞隔膜远离所述连杆的一侧。
[0019] 优选的，所述第二电荷注入装置为导电材料制成的第二电荷通道，所述第二电荷通道固定贴设于所述驱动装置且与所述驱动装置绝缘。
[0020] 优选的，所述第二电荷通道包括贴设固定于所述驱动装置远离所述活塞连杆组件一端的第二引入通道、由所述第二引入通道沿所述振动方向弯折延伸的第二注入通道以及包覆于所述第二注入通道外周缘的第二绝缘皮，所述第二引入通道与外部电信号连接用以引入电荷；所述驱动装置设有沿所述振动方向贯穿其上的第二通孔，所述第二注入通道穿设于所述第二通孔并与所述衬底连接，所述第二绝缘皮将所述第二注入通道与所述驱动装置绝缘。
[0021] 优选的，所述连杆包括一个，所述连杆固定连接于所述活塞隔膜的几何中心的
位置。
[0022] 优选的，所述连杆包括至少两个且相互间隔设置。
[0023] 优选的，所述驱动装置的驱动方式为压电驱动、静电驱动和电磁驱动中的任意一种。
[0024] 优选的，所述驱动装置包括沿所述活塞连杆组件的振动方向依次叠设的第一绝缘层、驱动连接层、第二绝缘层、驱动电极层以及驱动压电层，所述驱动压电层用以与外部电信号连接，所述驱动电极层与所述驱动压电层电连接，所述第二绝缘层将所述驱动电极层与所述驱动连接层绝缘；所述活塞连杆组件和所述衬底分别固定支撑于所述第一绝缘层远离所述驱动连接层一端。
[0025] 优选的，所述衬底为掺杂三族元素和五族元素中的至少一种的
硅材料制成。
[0026] 优选的，该微型扬声器完全通过MEMS工艺加工完成。
[0027] 与相关技术相比，本发明的微型扬声器中，衬底、活塞连杆组件以及驱动装置分别相互绝缘，且可通过第一电荷注入装置向活塞连杆组件注入电荷，通过第二电荷注入装置向衬底注入电荷，衬底的电荷的电极性与活塞连杆组件的电荷的电极性相同，以使衬底与活塞连杆组件之间产生静电斥力。由于活塞隔膜位于衬底收容腔的中心，且该处即为各方向上静电力的平衡位置，在静电力动态平衡的作用下避免了活塞连杆组件偏离其振动行程而向衬底倾斜，保证了活塞连杆组件的振动可靠性，有效改善声学性能，避免了因连杆断裂而无法发声的情况，提高了使用寿命。【
附图说明】
[0028] 为了更清楚地说明本发明
实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
[0029] 图1为本发明微型扬声器的实施方式一的立体结构示意图；
[0030] 图2为本发明微型扬声器的实施方式一的部分立体结构分解示意图；
[0031] 图3为沿图1中A-A线的剖示图；
[0032] 图4为图3中C所示部分的放大图；
[0033] 图5为沿图1中B-B线的剖示图；
[0034] 图6为图5中D所示部分的放大图；
[0035] 图7为本发明微型扬声器的实施方式一的结构截面简示图；
[0036] 图8为本发明微型扬声器的实施方式二的结构截面简示图。【具体实施方式】
[0037] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0038] 实施方式一
[0039] 请同时参阅图1-7所示，本发明提供了一种微型扬声器100，其包括驱动装置1、衬底2、活塞连杆组件3、第一电荷注入装置4以及第二电荷注入装置5。
[0040] 所述驱动装置1用以固定支撑所述衬底2和所述活塞连杆组件3，所述驱动装置1用以驱动所述活塞连杆组件3沿所述衬底2的厚度方向振动发声。值得一提的是，所述驱动装置1分别与所述活塞连杆组件3和所述衬底2绝缘。
[0041] 值得一提的是，所述驱动装置1的驱动方式包括但不限于压电式驱动、静电式驱动和电磁式驱动中的任意一种。
[0042] 比如，在本实施方式中，所述驱动装置1采用的是压电式驱动，更具体的，所述驱动装置1包括沿所述活塞连杆组件3的振动方向依次叠设的第一绝缘层11、驱动连接层12、第二绝缘层13、驱动电极层14以及驱动压电层15。
[0043] 所述驱动压电层15用以与外部电信号连接，所述驱动电极层14作为驱动输入极，所述驱动电极层14直接与所述驱动压电层15电连接以为所述驱动装置1提供驱动输入；在此，需要说明的是，所述驱动压电层15为压电材料制成，所述驱动电极层14为金属导电材料制成；优选的，所述驱动压电层15为压电陶瓷材料(如PZT材料)、
氧化锌和氮化
铝中的任意一种材料制成，所述驱动电极层14为铝、钨和钼中的任意一种材料或其他合适的导电金属材料制成。
[0044] 所述第一绝缘层11将所述活塞连杆组件3和所述衬底2分别与所述驱动装置1绝缘，所述第二绝缘层13将所述驱动电极层14与所述驱动连接层12绝缘，通过所述第一绝缘层11和所述第二绝缘层13的共同设置，确保所述衬底2除与其对应设置的所述第二电荷注入装置5外，所述衬底2与其他结构件之间形成完全的电学隔离；另外，亦确保所述活塞连杆组件3除其对应的所述第一电荷注入装置4外，所述活塞连杆组件3与其他结构件之间形成完全的电学隔离。在此，需要说明的是，所述第一绝缘层11和所述第二绝缘层13均为
二氧化硅和氮化硅中其中一种材料制成。
[0045] 所述衬底2沿其厚度方向贯穿形成收容腔20，其固定支撑于所述第一绝缘层11远离所述驱动连接层12一端。
[0046] 在本实施方式中，电荷可注入到所述衬底2中从而使得所述衬底2整体具有电极性；更优的，所述衬底2为掺杂
硼元素和磷元素中的至少一种的硅材料制成，该材料设置增大所述衬底2内部的载流子浓度，以方便电荷的注入；当然，除了使用硼元素和磷元素之外，用于制作衬底的硅材料还可以为掺杂其他的三族元素和/或其他的五族元素，具体的掺杂元素可以根据实际生产和使用的需要进行具体的选择。
[0047] 所述活塞连杆组件3收容于所述收容腔20内且固定支撑于所述驱动装置1，具体的，所述活塞连杆组件3固定支撑于所述第一绝缘层11远离所述驱动连接层12一端，且所述活塞连杆组件3与所述衬底2间隔设置并与所述衬底2绝缘。
[0048] 进一步的，所述活塞连杆组件3包括与所述驱动装置1相对间隔设置的活塞隔膜31以及由所述活塞隔膜31沿所述活塞连杆组件3的振动方向延伸并固定支撑于所述第一绝缘层11的连杆32。
[0049] 需要说明的是，连杆的数量及其设置的位置是不限，其可以根据实际使用的需要进行设置，比如，在本实施方式中，所述连杆32包括两个且相互间隔设置，该两个连杆32对称分布于所述活塞隔膜31的相对两侧，该两个对称设置的连杆32能够有效地增加所述活塞隔膜31与所述驱动装置1之间连接的可靠性；当然，连杆也可以只设置一个，该连杆固定连接于活塞隔膜的几何中心的位置。
[0050] 所述第一电荷注入装置4与所述活塞连杆组件3连接用以向所述活塞连杆组件3注入电荷；需要说明的是，所述第一电荷注入装置4为金属导电材料制成的第一电荷通道40，所述第一电荷通道40优选为铝、钨和钼中的任意一种材料制成，该第一电荷通道40贴设固定于所述驱动装置1且与所述驱动装置1绝缘。
[0051] 具体的，所述第一电荷通道40贴设固定于所述第二绝缘层13远离所述驱动连接层12一端，且所述第一电荷通道40分别与所述驱动电极层14和所述驱动压电层15间隔设置并与所述驱动装置1绝缘。
[0052] 进一步的，所述第一电荷通道40包括贴设固定于所述驱动装置1远离所述活塞连杆组件3一端的第一引入通道41、由所述第一引入通道41沿所述振动方向弯折延伸的第一注入通道42以及包覆于所述第一注入通道42外周缘的第一绝缘皮43；所述第一引入通道41贴设固定于所述第二绝缘层13远离所述驱动连接层12一端，用以与外部电信号连接用以引入电荷；所述驱动装置1设有沿所述振动方向贯穿其上的第一通孔121，在本实施方式一中，所述第一通孔121贯穿所述第一绝缘层11、所述驱动连接层12和所述第二绝缘层13设置，所述第一注入通道42穿设于所述第一通孔121并与所述活塞连杆组件3的连杆32连接，所述第一绝缘皮43将所述第一注入通道42与所述驱动装置1绝缘。
[0053] 所述第二电荷注入装置5与所述衬底2连接用以向所述衬底2注入电荷；需要说明的是，所述第二电荷注入装置5为金属导电材料制成的第二电荷通道50，所述第二电荷通道50优选为铝、钨和钼中的任意一种材料制成，该第二电荷通道50贴设固定于所述驱动装置1且与所述驱动装置1绝缘。
[0054] 具体的，所述第二电荷通道50贴设固定于所述第二绝缘层13远离所述驱动连接层12一端，且所述第二电荷通道50与所述驱动电极层14和所述驱动压电层15间隔设置并与所述驱动装置1绝缘。
[0055] 进一步的，所述第二电荷通道50包括贴设固定于所述驱动装置1远离所述活塞连杆组件3一端的第二引入通道51、由所述第二引入通道51沿所述振动方向弯折延伸的第二注入通道52以及包覆于所述第二注入通道52外周缘的第二绝缘皮53；所述第二引入通道51贴设固定于所述第二绝缘层13远离所述驱动连接层12一端，用以与外部电信号连接用以引入电荷；所述驱动装置1设有沿所述振动方向贯穿其上的第二通孔122，在本实施方式一中，所述第二通孔122贯穿所述第一绝缘层11、所述驱动连接层12和所述第二绝缘层13设置，所述第二注入通道52穿设于所述第二通孔122并与所述衬底2连接，所述第二绝缘皮53将所述第二注入通道52与所述驱动装置1绝缘。
[0056] 需要特别指出，在加工过程中，所述第一引入通道41、所述第二引入通道51与所述驱动电极层14为同一MEMS工艺加工层。三者在同一步工艺中制作完成，使用同种金属材料，在所述衬底2厚度方向上拥有相同高度；但三者在工艺平面内均相互隔离，分别接入不同源的电信号。更进一步的，所述各电荷通道装置均可完全由MEMS工艺加工完成，而不需机加工或组件装配。具体的，所述第一通孔121、第二通孔122可由RIE/DRIE工艺
刻蚀形成；所述第一绝缘皮43、第二绝缘皮53可由
化学气相沉积工艺及侧墙刻蚀工艺形成；所述第一注入通道42、第二注入通道52可由化学气相沉积工艺及CMP工艺形成。与传统微型扬声器相比，传统微型扬声器常通过装配工艺组装完成，生产速度无法与基于
半导体/MEMS工艺的片上加工方式相比，且不利于器件的进一步微型化；而本实施方式中的微型扬声器基于MEMS技术，可完全通过MEMS工艺平台加工完成，无需进行配件组装，且在保证一定声压输出的前提下使扬声器尺寸进一步微缩。
[0057] 上述结构中，所述活塞连杆组件3与所述衬底2内
侧壁之间相互接近，当通过所述第一电荷通道40和所述第二电荷通道50分别向所述活塞连杆组件3和所述衬底2注入一定数量的同种电荷时，所述活塞连杆组件3与所述衬底2之间将产生静电斥力，且由静电力公式F＝k q1q2/r2可知，距离越近斥力越大，在振动过程中，若由于所述活塞连杆组件3失稳，而使得所述活塞连杆组件3的向所述衬底2的其中一侧倾斜，则该倾斜的一侧所受静电斥力将大于其对侧静电斥力，从而产生从倾斜一侧指向其对侧的合力，促使所述活塞连杆组件3回归到
中轴位置，避免了所述活塞连杆组件3偏离其行程而倾向于所述衬底2，形成动态平衡，将所述活塞连杆组件3束缚在设定的轨道内，最终实现无
接触的行程导向，保证了所述活塞连杆组件3的振动可靠性，有效改善声学性能，避免了因连杆32断裂而无法发声的情况，提高了使用寿命。
[0058] 实施方式二
[0059] 请参阅图8所示，实施方式二的微型扬声器100a与实施方式一的微型扬声器基本相同，两者相同的部分在此不再一一赘述，实施方式一的第一电荷注入装置和实施方式二的第一电荷注入装置的结构不同，在实施方式二的微型扬声器100a用位于活塞连杆组件上的压电驱动器以及其外围控制
电路取代了用于向活塞连杆组件注入电荷的第一电荷通道，下面将结合具体的结构进行说明：
[0060] 所述微型扬声器100a包括驱动装置1a、衬底2a、活塞连杆组件3a第一电荷注入装置4a、第二电荷注入装置5a。
[0061] 所述驱动装置1a固定支撑所述活塞连杆组件3a和所述衬底2a，且所述驱动装置1a分别与所述活塞连杆组件3a和所述衬底2a绝缘，所述驱动装置1a用以驱动所述活塞连杆组件3a沿所述衬底2a的厚度方向振动发声。
[0062] 所述衬底2a沿其厚度方向贯穿形成收容腔20a。
[0063] 所述活塞连杆组件3a收容于所述收容腔20a内，且所述活塞连杆组件3a与所述衬底2a间隔设置并与所述衬底2a绝缘。
[0064] 所述第二电荷注入装置5a与所述衬底2a连接用以向所述衬底2a注入电荷，所述第二电荷注入装置5a为导电材料制成的第二电荷通道50a。
[0065] 在本实施方式二中，所述活塞连杆组件3a包括与所述驱动装置1a相对间隔设置的活塞隔膜31a以及由所述活塞隔膜31a沿所述衬底2a的厚度方向凸出延伸的连杆32a。
[0066] 所述第一电荷注入装置4a为压电驱动器40a，所述贴设固定于所述活塞连杆组件远离所述驱动装置的一侧。
[0067] 进一步的，所述压电驱动器40a贴设固定于所述活塞隔膜31a远离所述连杆32a的一侧，所述压电驱动器40a与所述驱动装置1a通过所述连杆32a内部走线实现电连接以接收外部电信号并振动，所述连杆32a固定支撑于所述驱动装置1a且与所述驱动装置1a表面绝缘，所述压电驱动器40a用以产生振动，且用于向所述活塞隔膜31a注入电荷。当然，在其他实施方式中，压电驱动器和活塞隔膜的位置可以互换。
[0068] 上述结构中，由于所述第一电荷注入装置4a为压电驱动器40a，其驱动
电压为交流信号(设交流幅值为A)，为实现静电导向作用，应在该驱动电压上附加一个
基础直流
偏压B，且|B|>|A|，使总的电压信号幅值为B±A，则其驱动电压始终极性不变，这确保所述活塞连杆组件3a内净电荷始终不发生异号，例如，所述压电驱动器40a可以选用PZT压电驱动器。当通过所述电荷通道4a向所述衬底2a和通过所述压电驱动器40a向所述活塞连杆组件3a分别注入一定量的同种电荷后，所述衬底2a的电荷的电极性与所述活塞连杆组件3a的电荷的电极性相同，以使所述衬底2a与所述活塞连杆组件3a之间产生静电斥力，在静电斥力作用下避免了所述活塞连杆组件3a偏离其行程而倾向于所述衬底2a，形成动态平衡，将所述活塞连杆组件3a束缚在设定的轨道内，最终实现无接触的行程导向，保证了所述活塞连杆组件3a的振动可靠性，有效改善声学性能，避免了因连杆32a断裂而无法发声的情况，提高了使用寿命；同时，所述压电驱动器40a能够产生驱动所述活塞连杆组件3a振动的电压，更好地增强振动驱动力，使得所述活塞连杆组件3a具有更高的振动性能，更进一步地改善所述微型扬声器100a的声学性能。
[0069] 与相关技术相比，本发明的微型扬声器中，衬底、活塞连杆组件以及驱动装置分别相互绝缘，且可通过第一电荷注入装置向活塞连杆组件注入电荷，通过第二电荷注入装置向衬底注入电荷，衬底的电荷的电极性与活塞连杆组件的电荷的电极性相同，以使衬底与活塞连杆组件之间产生静电斥力，在静电斥力作用下避免了活塞连杆组件偏离其振动行程而向衬底倾斜，保证了活塞连杆组件的振动可靠性，有效改善声学性能，避免了因连杆断裂而无法发声的情况，提高了使用寿命。
[0070] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的
专利范围，凡是利用本发明
说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
