振动传感器以及麦克风的制作方法

1.本说明书涉及音频采集技术领域，尤其涉及一种振动传感器以及麦克风。


背景技术：

2.目前，麦克风常采用振动传感器接收外界振动信号，并将振动信号转换为电信号，通过后端电路处理后输出电信号，从而进行声音信号的采集。气传导麦克风可以采集用户在发出声音时引起的空气振动信号，并将空气振动信号转化为电信号。骨传导麦克风可以采集用户在说话时引起的骨骼和皮肤的机械振动信号，并将机械振动信号转化为电信号。现有的压电式振动传感器中，压电层在边缘连接处的应变较大，压电效应明显，有效电信号的输出电压较高，而在中间区域的应变较小，有效电信号的输出电压较低。特别是对于连接有配重块的压电式振动传感器，在配重块的安装区域有效电信号的输出电压较低。以上现象导致麦克风灵敏度较低，并且造成一定的空间浪费。
3.因此，需要提供一种灵敏度高以及空间利用率高的振动传感器以及麦克风。


技术实现要素：

4.本说明书提供一种灵敏度高以及空间利用率高的振动传感器以及麦克风。
5.第一方面，本说明书提供一种振动传感器，包括基座、振动部件、压电传感部件、固定基板以及电容传感部件，所述振动部件与所述基座连接，并响应于所述基座振动产生目标位移和目标形变；所述压电传感部件与所述振动部件连接，将所述目标形变转化为第一电信号；所述固定基板与所述振动部件间隔相对设置；所述电容传感部件与所述固定基板以及所述振动部件连接，并将所述目标位移引起的所述固定基板与所述振动部件间的距离变化转化为第二电信号。
6.在一些实施例中，所述振动部件包括弹性层以及配重块，所述弹性层与所述基座连接，并响应于所述基座振动的激励产生所述目标形变；所述配重块与所述弹性层连接，并基于所述目标形变产生所述目标位移。
7.在一些实施例中，所述基座包括贯穿的腔体，所述振动部件中至少有一部分悬空于所述腔体中。
8.在一些实施例中，所述弹性层包括固定端和自由端，所述固定端与所述基座固定连接；所述自由端悬空于所述腔体中，其中，所述配重块与所述弹性层的所述自由端固定连接，悬空于所述腔体中。
9.在一些实施例中，所述弹性层包括多个弹性支撑梁，一端与所述基座固定连接，另一端与所述配重块连接悬空于所述腔体中。
10.在一些实施例中，所述弹性层包括悬膜结构，所述悬膜结构的周侧与所述基座固定连接，所述悬膜结构的中心区域与所述配重块连接悬空于所述腔体中。
11.在一些实施例中，所述电容传感部件的位置与所述配重块的位置对齐，并覆盖所述配重块对应的区域。
12.在一些实施例中，所述电容传感部件包括第一电容电极片以及第二电容电极片，所述第一电容电极片附着在所述固定基板靠近所述振动部件的一侧；所述第二电容电极片附着在所述振动部件靠近所述固定基板的一侧，与所述第一电容电极片相对设置。
13.在一些实施例中，所述第二电容电极片的位置与所述配重块的位置对齐，并覆盖所述配重块所在的区域。
14.在一些实施例中，所述第一电容电极片包括限位保护结构，位于所述第一电容电极片上并向靠近所述振动部件的一侧凸起，限制所述振动部件的所述目标位移，避免所述第二电容电极片与所述第一电容电极片接触。
15.在一些实施例中，所述固定基板包括上固定基板，位于所述振动部件远离所述配重块的一侧；所述第一电容电极片包括第一上电容电极片，附着在所述上固定基板靠近所述振动部件的一侧；所述第二电容电极片包括第二上电容电极片，附着在所述振动部件靠近所述上固定基板的一侧，与所述第一上电容电极片相对设置。
16.在一些实施例中，所述固定基板还包括下固定基板，位于所述振动部件靠近所述配重块的一侧；所述第一电容电极片还包括第一下电容电极片，附着在所述下固定基板靠近所述振动部件的一侧；以及所述第二电容电极片还包括第二下电容电极片，附着在所述振动部件靠近所述下固定基板的一侧，与所述第一下电容电极片相对设置。
17.在一些实施例中，所述压电传感部件位于以下区域中的至少一个：靠近所述配重块且围绕所述配重块的周向区域；以及靠近所述弹性层与所述基座的连接处的区域。
18.在一些实施例中，所述压电传感部件包括压电层，与所述基座固定连接，附着在所述弹性层的表面上，并基于所述目标形变产生电压。
19.在一些实施例中，所述压电传感部件还包括第一压电电极层以及第二压电电极层，分别分布于所述压电层的两侧表面，并将所述电压转化为所述第一电信号，所述第一压电电极层与所述第二压电电极层的位置对齐，并位于以下区域中的至少一个：靠近所述配重块且围绕所述配重块的周向区域；以及靠近所述弹性层与所述基座的连接处的区域。
20.在一些实施例中，所述第一压电电极层包括至少一个第一压电电极片，所述第二压电电极层包括至少一个第二压电电极片，所述至少一个第一压电电极片中的每个与所述至少一个第二压电电极片中的至少一个位置对齐。
21.第二方面，本说明书还提供一种麦克风，包括壳体、本说明书第一方面所述的振动传感器以及信号合成电路，所述振动传感器安装在所述壳体中，所述基座与所述壳体固定连接；所述信号合成电路同所述压电传感部件和所述电容传感部件连接，运行时基于所述第一电信号和所述第二电信号合成为第三电信号，所述第三电信号的信号强度大于所述第一电信号的信号强度和所述第二电信号的信号强度。
22.由以上技术方案可知，本说明书提供的振动传感器以及麦克风，由压电系统和电容系统组成。压电系统包括振动部件以及采集电信号的压电传感部件。振动部件可以包括弹性层和与弹性层连接的配重块。弹性层在基座振动的激励下产生形变。配重块在所述形变作用下产生位移。压电传感部件采集由于振动部件的形变产生的第一电信号。电容系统直接连接在压电系统上，包括固定基板和采集电信号的电容传感部件。电容系统利用压电系统中的振动部件作为电容系统中的可动电容板，在此基础上增设固定基板与由振动部件组成的可动电容板相对设置，构成电容式振动传感器。振动部件中的配重块的位移使得振
动部件与固定基板间的距离发生变化，电容传感部件采集电容系统中的距离变化所产生的第二电信号。压电传感部件设置在压电系统中的第一电信号输出强度高的区域，比如配重块周围的区域以及弹性层与基座连接的区域。而电容传感部件设置在压电系统中的第一电信号输出强度低的区域，比如配重块所在位置对应的区域。通过将压电传感部件和电容传感部件分布在不同的区域，合理利用振动传感器的空间，在不影响压电系统的第一电信号输出强度的情况下增设电容系统，增加电容系统采集的第二电信号，从而提高振动传感器的整体电信号输出强度，在提高振动传感器的灵敏度的同时增加空间利用率，降低设备体积。
23.本说明书提供的振动传感器以及麦克风的其他功能将在以下说明中部分列出。根据描述，以下数字和示例介绍的内容将对那些本领域的普通技术人员显而易见。本说明书提供的振动传感器以及麦克风的创造性方面可以通过实践或使用下面详细示例中所述的方法、装置和组合得到充分解释。
附图说明
24.为了更清楚地说明本说明书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说明书的一些实施例，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他的附图。
25.图1示出了根据本说明书的实施例提供的一种振动传感器的剖面图；
26.图2示出了图1中a-a方向的剖面图；
27.图3示出了根据本说明书的实施例提供的另一种振动传感器的剖面图；
28.图4示出了根据本说明书的实施例提供的另一种振动传感器的剖面图；
29.图5示出了根据本说明书的实施例提供的另一种振动传感器的剖面图；以及
30.图6示出了根据本说明书的实施例提供的一种振动传感器的制作方法流程图。
具体实施方式
31.以下描述提供了本说明书的特定应用场景和要求，目的是使本领域技术人员能够制造和使用本说明书中的内容。对于本领域技术人员来说，对所公开的实施例的各种局部修改是显而易见的，并且在不脱离本说明书的精神和范围的情况下，可以将这里定义的一般原理应用于其他实施例和应用。因此，本说明书不限于所示的实施例，而是与权利要求一致的最宽范围。
32.这里使用的术语仅用于描述特定示例实施例的目的，而不是限制性的。比如，除非上下文另有明确说明，这里所使用的，单数形式“一”，“一个”和“该”也可以包括复数形式。当在本说明书中使用时，术语“包括”、“包含”和/或“含有”意思是指所关联的整数，步骤、操作、元素和/或组件存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、组件和/或组的存在或在该系统/方法中可以添加其他特征、整数、步骤、操作、元素、组件和/或组。
33.考虑到以下描述，本说明书的这些特征和其他特征、以及结构的相关元件的操作和功能、以及部件的组合和制造的经济性可以得到明显提高。参考附图，所有这些形成本说明书的一部分。然而，应该清楚地理解，附图仅用于说明和描述的目的，并不旨在限制本说
明书的范围。还应理解，附图未按比例绘制。
34.需要理解的是，为了便于对本说明书的描述，术语“中心”、“上表面”、“下表面”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“外周”、“外部”等指示的位置关系为基于附图所示的位置关系，而不是指示所指的装置、组件或单元必须具有特定的位置关系，不能理解为是对本说明书的限制。
35.应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模组”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。
36.本说明书中使用的流程图示出了根据本说明书中的一些实施例的系统实现的操作。应该清楚地理解，流程图的操作可以不按顺序实现。相反，操作可以以反转顺序或同时实现。此外，可以向流程图添加一个或多个其他操作。可以从流程图中移除一个或多个操作。
37.本说明书提供的振动传感器以及麦克风可以用于采集外界振动信号，并将所述振动信号转换为电信号。所述振动传感器和所述麦克风不仅可以用于采集空气振动信号，还可以用于采集机械振动信号，比如人在说话时的骨骼振动、皮肤振动，等等。所述振动传感器以及所述麦克风不仅可以用作气传导麦克风，还可以用作骨传导麦克风。
38.本说明书提供的振动传感器以及麦克风，在压电系统中增设电容系统，有效利用压电系统中有效电信号输出较小的区域作为电容系统的电信号输出区域，从而合理利用振动传感器的空间，在不影响压电系统的电信号输出强度的情况下增加电容系统采集的电信号，提高振动传感器的整体电信号输出强度，在提高振动传感器的灵敏度的同时增加空间利用率，降低设备体积。
39.图1示出了根据本说明书的实施例提供的一种振动传感器001的剖面图。图2示出了图1中a-a方向的剖面图。如图1至图2所示，振动传感器001可以包括基座200、压电系统400以及电容系统600。
40.基座200可以是振动传感器001的安装基体。振动传感器001的其他零部件比如压电系统400和电容系统600可以直接或间接地连接在基座200上。所述连接可以是任意连接方式，比如焊接、铆接、卡接、螺栓等固定连接方式，或者通过物理沉积(例如，物理气相沉积)或者化学沉积(例如，化学气相沉积)等沉积的连接。压电系统400可以与电容系统600相对间隔设置。
41.基座200可以是任意形状的结构体，比如，正方体、长方体、圆柱体、棱柱体、圆台等规则形状的结构体，或者任何不规则形状的结构体等。在一些实施例中，基座200可以包括贯穿的腔体220。如图1至图2所示的示例性说明，腔体220可以贯穿基座200的上表面和下表面。腔体220的截面可以是任意形状，比如，正方形、长方形、圆形、多边形等规则形状，或者任何不规则形状等。
42.压电系统400可以与基座200连接。所述连接可以是直接或间接连接。如前所述，振动传感器001可以接收外部振动信号，并将外部振动信号转换为电信号。对于振动传感器001的压电系统400来说，所述外部振动信号可以对压电系统400中的压电材料产生压力，使压电材料产生电压，从而将外部的振动信号转换为电信号。
43.压电系统400可以与基座200的一侧连接。比如，压电系统400的至少部分结构可以
固定于基座200的上表面或下表面。压电系统400也可以与基座200的其他部位连接。比如，压电系统400也可以与基座200的侧壁连接。压电系统400的至少部分结构可以固定于基座200的腔体220的内壁。压电系统400可以位于所述腔体220中。压电系统400中至少有一部分不与基座200连接。即压电系统400中至少有一部分悬空于所述腔体220中。所述“悬空于所述腔体220中”可以表示悬空设置于基座200的腔体220的内部、下方或者上方，不与基座200接触。为了方便展示，如图1所示，仅作为示例性说明，压电系统400可以与基座200的上表面连接。
44.如图1至图2所示，压电系统400可以包括振动部件420以及压电传感部件440。压电系统400可以是由振动部件420以及压电传感部件440组成的叠层结构。
45.振动部件420可以与基座200连接，并响应于基座200的振动产生目标位移和目标形变。所述连接可以是任意连接方式，比如焊接、铆接、卡接、螺栓等固定连接方式，或者通过物理沉积(例如，物理气相沉积)或者化学沉积(例如，化学气相沉积)等沉积的连接。具体地，基座200可以基于外部振动信号产生振动，振动部件420响应于基座200的振动产生所述目标形变，所述目标形变进一步产生所述目标位移。需要说明的是，振动部件420中包括前述的压电材料。所述压电材料在所述目标形变下受到压力，从而产生电压。压电传感部件440可以与振动部件420连接，并将振动部件420的所述目标形变转化为第一电信号。具体地，压电传感部件440可以与振动部件420连接，并采集所述压电材料中产生的电压，并将所述电压转换为所述第一电信号进行输出。振动部件420与基座200可以是绝缘连接，比如，振动部件420通过第一绝缘层201与基座200连接。振动部件420可以是受到外力容易发生形变的部分。振动部件420中至少有一部分悬空于所述腔体220中。如图1至图2所示，振动部件可以包括弹性层424。在一些实施例中，振动部件420还可以包括配重块426。
46.弹性层424可以与基座200直接或间接地固定连接。所述连接可以是任意连接方式，比如焊接、铆接、卡接、螺栓等固定连接方式，或者通过物理沉积(例如，物理气相沉积)或者化学沉积(例如，化学气相沉积)等沉积的连接。当基座200受到外界振动信号时，弹性层424基于所述基座200的振动激励产生所述目标形变。弹性层424由在外力作用下容易发生形变的材料制成。弹性层424可以为采用半导体材料制成的易变形的结构。在一些实施例中，半导体材料可以包括二氧化硅、氮化硅、氮化镓、氧化锌、碳化硅等。弹性层424可以包括固定端和自由端。所述固定端可以与基座200直接或间接地固定连接。所述自由端可以悬空于所述腔体220中。
47.在一些实施例中，弹性层424可以是支撑梁结构。如图1至图2所示，弹性层424可以包括多个弹性支撑梁424-1。弹性支承梁424-1的一端可以与基座200的上表面、下表面或腔体220的内壁固定连接。弹性支撑梁424-1的另一端可以与配重块426连接并悬空于所述腔体220中。即每个弹性支撑梁424-1的两端分别是所述固定端和所述自由端。弹性支撑梁424-1可以是任意形状的板状结构体。比如，其形状可以矩形梁，也可以是梯形梁、l形梁或其它形状，等等。弹性层424可以包括任意数量的弹性支撑梁424-1，并可以围绕腔体220的中心沿周向分布。比如，2、3、4、5、6、7、8、10个。如图2所示，弹性层424可以包括4个弹性支撑梁424-1。
48.图3示出了根据本说明书的实施例提供的另一种振动传感器001的剖面图。如图3所示，弹性层424还可以是悬膜结构424-2。所述悬膜结构424-2的周侧与基座200连接而固
定在基座200上，所述悬膜结构424-2的中心区域可以与配重块426连接并悬空设置于基座200的腔体220上。即所述固定端包括所述悬膜结构424-2的周侧，所述自由端包括所述悬膜结构424-2的中心区域。在一些实施例中，所述悬膜结构424-2的形状可以为圆形、椭圆形、三角形、四边形、多边形等，或者其他任意形状。在一些实施例中，所述悬膜结构424-2可以包括至少一个孔。所述至少一个孔可以位于所述悬膜结构424-2靠近所述自由端的位置，并可以围绕配重块426的中心沿配重块426的周向分布。在所述悬膜结构424-2上设置所述至少一个孔，可以调整所述悬膜结构424-2不同位置的刚度，使得所述至少一个孔附近的区域处的所述悬膜结构424-2的刚度降低，远离所述至少一个孔处的所述悬膜结构424-2的刚度则相对较大。当所述悬膜结构424-2与基座200发生相对运动时，所述至少一个孔附近区域处的所述悬膜结构424-2形变程度较大，远离所述至少一个孔区域的所述悬膜结构424-2形变程度较小。此时，将压电传感部件440放置在所述悬膜结构424-2上的所述至少一个孔附近的区域处，可以更有利于压电传感部件440采集振动信号，从而有效提高振动传感器001的灵敏度。同时振动传感器001中的各部件结构较为简单，便于生产或组装。在一些实施例中，所述至少一个孔可以为圆形孔、椭圆形孔、方形孔、其他多边形孔等任意形状。在一些实施例中，振动传感器001还可以通过改变所述至少一个孔的大小、数量、间隔距离、位置来调整振动传感器001的谐振频率和应力分布等，以提高振动传感器001的灵敏度。
49.在一些实施例中，振动传感器001还可以通过调整所述悬膜结构424-2不同区域的厚度或密度来改变所述悬膜结构不同位置的形变应力。在一些实施例中，压电传感部件440可以设置为环状结构。所述悬膜结构424-2上位于环状结构内侧区域的厚度大于位于环状结构外侧区域的厚度。在另一些实施例中，所述悬膜结构424-2位于所述环状结构内侧区域的密度大于位于环状结构外侧区域的密度。振动传感器001可以通过改变所述悬膜结构424-2不同位置的密度或厚度，使得位于环状结构内侧区域的悬膜质量大于位于环状结构外侧区域的悬膜质量。当所述悬膜结构424-2与基座200发生相对运动时，压电传感部件440的环状结构附近的所述悬膜结构424-2发生的形变程度较大，产生的形变应力也较大，从而提高振动传感器001的输出电信号。
50.图4示出了根据本说明书的实施例提供的另一种振动传感器001的剖面图。如图4所示，弹性层424还可以是悬臂梁结构424-3。弹性层424可以包括一个悬臂梁424-3。悬臂梁424-3的一端可以与基座200的上表面、下表面或腔体220的内壁固定连接。悬臂梁424-3的另一端可以悬空于所述腔体220中。悬臂梁424-3的另一端可以连接配重块426，也可以不连接配重块426。即悬臂梁424-3的两端分别是所述固定端和所述自由端。悬臂梁424-3可以是任意形状的板状结构体。比如，其形状可以矩形梁，也可以是梯形梁、l形梁或其它形状，等等。
51.弹性层424还可以是其他能够基于外界振动信号产生形变的结构形式，本说明书对此不进行限定。为了方便展示，下面的描述中，我们将以弹性层424为支撑梁结构进行描述。本领域技术人员应当明白，当弹性层424为其他结构时，也在本说明书的保护范围内。
52.在一些实施例中，振动部件420还可以包括配重块426。配重块426可以直接与弹性层424连接，也可以间接与弹性层424连接。当基座200受到外界振动信号时，弹性层424基于所述基座200的振动激励产生所述目标形变，配重块426基于所述目标形变产生所述目标位移。配重块426可以与弹性层424的所述自由端固定连接。在一些实施例中，配重块426可以
相对于弹性层424向一侧凸出，悬空于腔体220中。比如，配重块426可以相对于弹性层424向上方凸出，悬空于腔体220中。配重块426也可以相对于弹性层424向下方凸出，悬空于腔体220中。
53.配重块426可以使得弹性层424在外力作用下更容易发生变形，从而增加压电传感部件440的所述第一电信号的输出电压。配重块426可以位于腔体220的中心。配重块426的平面形状可以是圆形、三角形、四边形、多边形，等等。在一些实施例中，可以通过改变配重块426的大小、形状、位置可以提高压电传感部件440的输出的所述第一电信号的电压。配重块426的设置可以改变振动部件420振动时的固有频率和振动幅值。在一些实施例中，可以通过改变配重块426的大小、形状、位置来提高所述第一电信号。
54.压电传感部件440可以包括压电层441。压电层441是指受到外力作用时可以在其两端面产生电压的结构。压电层441可以与基座200直接或间接地固定连接。所述连接可以是任意连接方式，比如焊接、铆接、卡接、螺栓等固定连接方式，或者通过物理沉积(例如，物理气相沉积)或者化学沉积(例如，化学气相沉积)等沉积的连接。在一些实施例中，压电层441在受到振动信号时可以发生所述目标形变，并基于所述目标形变产生电压。
55.压电层441可以直接或间接地附着在弹性层424的表面。在一些实施例中，弹性层424可以与基座200直接连接，压电层441通过弹性层424与基座200间接连接。以振动部件420位于基座200上表面为例进行说明，在一些实施例中，压电层441可以位于弹性层424远离基座200的一侧，振动部件420以及压电传感部件440组成的所述叠层结构从上至下依次包括压电层441、弹性层424和配重块426。在一些实施例中，压电层441可以位于弹性层424靠近基座200的一侧，振动部件420以及压电传感部件440组成的所述叠层结构从上至下依次包括配重块426、弹性层424、压电层441。如图1至图2所示的示例性说明，弹性层424直接与基座200连接，压电层441与弹性层424连接，位于弹性层424远离基座200的一侧，即弹性层424的上方。配重块426与弹性层424连接，位于弹性层424的下方。当基座200受到外界振动信号时，弹性层424基于所述振动信号产生所述目标形变；压电层441可以基于压电效应，在弹性层424的所述目标形变作用下受到应力产生电压(电势差)。
56.在一些实施例中，压电层441可以是半导体的沉积工艺(例如磁控溅射、mocvd)获得的压电聚合物薄膜。在一些实施例中，压电层441的材料可以包括压电晶体材料和压电陶瓷材料。压电晶体是指压电单晶体。在一些实施例中，压电晶体材料可以包括水晶、闪锌矿、方硼石、电气石、红锌矿、gaas、钛酸钡及其衍生结构晶体、kh2po4、nakc4h4o6
·
4h2o(罗息盐)等，或其任意组合。压电陶瓷材料是指由不同材料粉粒之间的固相反应和烧结而获得的微细晶粒无规则集合而成的压电多晶体。在一些实施例中，压电陶瓷材料可以包括钛酸钡(bt)、锆钛酸铅(pzt)、铌酸铅钡锂(pbln)、改性钛酸铅(pt)、氮化铝(ain)、氧化锌(zno)或其任意组合。在一些实施例中，压电层441的材料还可以为压电聚合物材料，例如聚偏氟乙烯(pvdf)等。
57.压电传感部件440还可以包括第一压电电极层442以及第二压电电极层444。第一压电电极层442以及第二压电电极层444分别分布于压电层441的两侧表面。压电层441可以位于第一压电电极层442以及第二压电电极层444之间。压电层441可以在外界振动信号的作用下随着弹性层424的所述目标形变产生形变，在形变应力作用下，产生电压。第一压电电极层442以及第二压电电极层444可以将所述电压进行采集生成所述第一电信号。其中，
所述第一压电电极层442与所述第二压电电极层444的位置对齐。
58.如前所述，压电层441与弹性层424连接，压电层441分布于弹性层424的一侧。在一些实施例中，第一压电电极层442可以分布于压电层441和弹性层424之间，第二压电电极层444分布于压电层441远离弹性层424的一侧。在另一些实施例中，第二压电电极层444可以分布于压电层441和弹性层424之间，第一压电电极层442分布于压电层441远离弹性层424的一侧。
59.在一些实施例中，第一压电电极层442以及第二压电电极层444为导电材质结构。示例性的导电材质可以包括金属、合金材料、金属氧化物材料、石墨烯等，或其任意组合。在一些实施例中，金属与合金材料可以包括镍、铁、铅、铂、钛、铜、钼、锌，或其任意组合。在一些实施例中，合金材料可以包括铜锌合金、铜锡合金、铜镍硅合金、铜铬合金、铜银合金等，或其任意组合。在一些实施例中，金属氧化物材料可以包括ruo2、mno2、pbo2、nio等，或其任意组合。
60.振动部件420与基座200之间发生相对运动时，振动部件420不同位置的形变程度不同。也就是说，振动部件420不同位置对压电层441产生的形变应力不同。为了提高振动传感器001的灵敏度，在一些实施例中，压电传感部件440能够仅设置于振动部件420形变程度较大的位置，从而提高振动传感器001的灵敏度。为了方便描述，我们将振动部件420形变程度较大的位置定义为第一区域，将振动部件420形变程度较小的位置定义为第二区域。所述第一电信号在所述第一区域的电压高于所述第二区域。在一些实施例中，压电传感部件440能够仅设置于所述第一区域。需要说明的是，所述第一区域和所述第二区域是指腔体220对应的区域，不包括振动部件420与基座200的连接处的区域。
61.为了提高振动传感器001的灵敏度，振动部件420中可以包括配重块426。由于配重块426与弹性层424刚性连接，配重块426所在位置对应的压电层441的形变较小，有效电信号的电压较小。而在靠近所述配重块426的位置或者靠近弹性层424与基座200的连接处的位置，压电层441的形变较大，有效电信号的电压也较大。因此，在配重块426所在的位置，可以不设置压电传感部件440。所述第一区域可以包括靠近配重块426且围绕配重块426的周向区域以及靠近弹性层424与基座200的连接处的区域中的至少一个。所述第二区域可以包括配重块426所在位置对应的区域。所述第二区域可以基本覆盖配重块426的表面面积。即所述第二区域的面积可以等于、略小于或略大于配重块426的表面面积。压电传感部件440可以设置在所述第一区域。即压电传感部件440可以设置在靠近配重块426且围绕配重块426的周向区域以及靠近弹性层424与基座200的连接处的区域中的至少一个。具体地，第一压电电极层442和第二压电电极层444可以设置在靠近配重块426且围绕配重块426的周向区域以及靠近弹性层424与基座200的连接处的区域中的至少一个。
62.第一压电电极层442可以包括至少一个第一压电电极片。第二压电电极层444可以包括至少一个第二压电电极片。所述至少一个第一压电电极片中的每个与所述至少一个第二压电电极片中的至少一个位置对齐。在一些实施例中，每个所述第一压电电极片的位置对应一个第二压电电极片。在一些实施例中，每个所述第一压电电极片的位置对应多个第二压电电极片，比如，2个、3个、4个，等等。所述多个第二压电电极片以所述第一压电电极片为公共端组成串联输出单元，以增大输出电压。提高灵敏度。所述多个第二压电电极片也可以与所述第一压电电极片组成并联输出单元，以增大输出电荷，提高灵敏度。以弹性层424
包括4个弹性支撑梁424-1为例，不同的弹性支撑梁之间的压电传感部件440中的所述第一压电电极片和所述第二压电电极片的组合可以不同。压电传感部件440中可以只包括串联输出单元，也可以只包括并联输出单元，也可以既包括串联输出单元又包括并联输出单元。
63.在一些实施例中，第一压电电极层442和第二压电电极层444也可以间隔设置在压电层441的同一侧。比如，第一压电电极层442和第二压电电极层444可以间隔设置在压电层441靠近振动单元420的一侧，也可以间隔设置在远离振动单元420的一侧。当第一压电电极层442和第二压电电极层444间隔设置在压电层441的同一侧时，所述第一压电电极片可以弯折成第一梳齿状结构，所述第二压电电极片可以弯折成第二梳齿状结构(图1至图4中未示出)。所述第一梳齿状结构可以包括多个梳齿结构。所述第一梳齿状结构的相邻梳齿结构之间具有第一间距。所述第一间距可以相同或不同。所述第二梳齿状结构可以包括多个梳齿结构。所述第二梳齿状结构的相邻梳齿结构之间具有第二间距。所述第二间距可以相同或不同。所述第一梳齿状结构可以与所述第二梳齿状结构相配合形成压电传感部件440。进一步地，所述第一梳齿状结构的梳齿结构可以伸入所述第二梳齿状结构的第二间距处。所述第二梳齿状结构的梳齿结构可以伸入所述第一梳齿状结构的第一间距处，从而相互配合形成压电传感部件440。所述第一梳齿状结构和所述第二梳齿状结构互相配合，使得第一压电电极层442和第二压电电极层444排列紧凑，但不相交。在一些实施例中，所述第一梳齿状结构和所述第二梳齿状结构沿悬梁臂424-3的长度方向(例如，从所述固定端向所述自由端的方向)延伸。
64.在一些实施例中，压电传感部件440还可以包括第一连接端子446，与第一压电电极层442或第二压电电极层444连接，以将所述第一电信号输出至外部处理电路。
65.电容系统600可以与基座200直接或间接地固定连接，并与压电系统400间隔相对设置。电容系统600可以包括固定基板620以及电容传感部件640。电容系统600可以利用压电系统400中的振动部件420作为电容系统600中的可动电容板。电容系统600可以基于振动部件420的所述目标位移，使得振动部件420与固定基板620之间的距离发生变化，从而产生电压，并将所述电压转化为所述第二电信号。
66.固定基板620可以直接或间接地与基座200连接。以压电系统400与基座200的上表面连接为例，固定基板620可以位于压电系统400的上方(如图1至图4所示)，即压电系统400远离基座200的一侧，也可以位于压电系统400的下方，即压电系统400靠近基座200的一侧，还可以同时位于压电系统400的上方和下方(如图5所示)。所述连接可以是任意连接方式，比如焊接、铆接、卡接、螺栓等固定连接方式，或者通过物理沉积(例如，物理气相沉积)或者化学沉积(例如，化学气相沉积)等沉积的连接。固定基板620与基座200可以是绝缘连接，比如，固定基板620通过第二绝缘层202与基座200连接。固定基板620可以是任意形状的结构体，比如，正方体、长方体、圆柱体、棱柱体、圆台等规则形状的结构体，或者任何不规则形状的结构体等。
67.固定基板620可以与振动部件420间隔相对设置，以构成一组平行板电容器。振动部件420可以作为所述平行板电容器中的可动电容板。当振动部件420基于基座200的振动激励相对于基座200以及固定基板620产生相对运动，发生所述目标形变和所述目标位移时，振动部件420与固定基板620之间的距离发生变化，从而引起所述平行板电容器中的电容值的变化。在给定偏置电压的情况下，所述电容值的变化可进一步转化电信号的变化，从
而实现力电转化，产生所述第二电信号。
68.固定基板620与振动部件420之间的距离可以预先设定，也可以进行更改或调整。固定基板620与振动部件420之间的距离可以根据振动部件420的参数进行设定或更改。
69.电容传感部件640可以与固定基板620以及振动部件420连接，并基于由所述目标位移引起的固定基板620与振动部件420间的距离变化产生所述第二电信号。如前所述，所述第一区域中的振动部件420形变程度较大，所述第二区域中的振动部件420形变程度较小。压电传感部件440可以仅设置于所述第一区域。为了提高空间利用率，尽可能降低振动传感器001的空间体积，电容传感部件640可以位于振动部件420的所述第二区域。即电容传感部件640的位置可以与配重块426的位置对齐，并覆盖所述配重块426对应的区域。即电容传感部件640可以设置于配重块426的正上方或正下方。
70.振动传感器001可以基于电信号的分布特点将压电传感部件440和电容传感部件640分布于空间内的不同区域，将压电传感部件440分布在所述第一电信号较强的区域，将电容传感部件640分布于第一电信号较弱第二电信号较强的区域，以提高振动传感器001中的空间利用率，减少空间浪费，同时可以提高振动传感器001的灵敏度。
71.以图1至图2作为示例性说明，所述第二区域可以包括所述腔体220的中心附近的预设范围内的区域。即所述第二区域可以包括配重块426所在位置对应的区域。所述第二区域可以基本覆盖配重块426的表面面积。所述第一区域可以包括靠近所述第二区域且围绕所述第二区域的周向区域以及靠近弹性层424与基座200的连接处的区域中的至少一个。压电传感部件440可以设置所述第一区域。电容传感部件640可以设置于所述第二区域。压电传感部件440可以围绕电容传感部件640的周向分布。另外，振动部件420在相对于基座200运动过程中，位于振动部件420的中心区域的位置的位移较大，配重块426所在位置的位移也较大。因此，所述第二区域可以包括振动部件420的中心区域。将电容传感部件640分布在振动部件420的所述中心区域或者配重块426所在位置对应的区域，可以获取更大的距离变化，从而提高所述第二电信号的输出电压。
72.电容传感部件640可以包括第一电容电极片642和第二电容电极片644。第一电容电极片642和第二电容电极片644可以相对设置。第一电容电极片642可以附着在固定基板620靠近振动部件420的一侧。第一电容电极片642可以与固定基板620绝缘连接。即第一电容电极片642可以与固定基板620通过第三绝缘层203连接。第二电容电极片644可以附着在振动部件420靠近固定基板620的一侧。其中，第二电容电极片644的位置可以与配重块426的位置对齐，并覆盖所述配重块426对应的区域。所述压电传感部件440围绕第二电容电极片644的周向分布。第一电容电极片642和第二电容电极片644通过图案化刻蚀使其图形完全一致，以完全对应。
73.在一些实施例中，第一电容电极片642可以包括限位保护结构6421，位于第一电容电极片642上并向靠近振动部件420的一侧凸起。限位保护结构6421可以位于第一电容电极片642上的任意位置。限位保护结构6421可以起到限位保护作用，在受到较大冲击时限位保护结构6421可以限制振动部件420的振幅，避免振动剧烈而使器件(比如弹性层424)损坏。在一些实施例中，限位保护结构6421可以位于第一电容电极片642上与第二电容电极片644相对的位置，以防止第一电容电极片642和第二电容电极片644接触造成短路，防止第一电容电极片642和第二电容电极片644吸附粘结。在一些实施例中，限位保护结构可以是刚性
的结构(例如，限位块)，也可以是具有一定弹性的结构(例如，弹性软垫、缓冲悬臂梁或同时设置缓冲支撑臂和限位块等)。限位保护结构6421材料可以为聚酰亚胺(polyimide)、派瑞林(parylene)等高分子材料。
74.在一些实施例中，第一电容电极片642以及第二电容电极片644为导电材质结构。示例性的导电材质可以包括金属、合金材料、金属氧化物材料、石墨烯等，或其任意组合。在一些实施例中，金属与合金材料可以包括镍、铁、铅、铂、钛、铜、钼、锌，或其任意组合。在一些实施例中，合金材料可以包括铜锌合金、铜锡合金、铜镍硅合金、铜铬合金、铜银合金等，或其任意组合。在一些实施例中，金属氧化物材料可以包括ruo2、mno2、pbo2、nio等，或其任意组合。
75.在一些实施例中，电容传感部件640还可以包括第二连接端子646，与第二电容电极片644连接，以将所述第二电信号输出至外部处理电路。
76.如前所述，在一些实施例中，固定基板620可以同时位于压电系统400的上方和下方。图5示出了根据本说明书的实施例提供的一种振动传感器001的剖面图。如图5所示，固定基板620可以同时位于压电系统400的上方和下方。如图5所示，固定基板620可以包括上固定基板621和下固定基板622。第一电容电极片642可以包括第一上电容电极片6423和第一下电容电极片6424。第二电容电极片644可以包括第二上电容电极片6443和第二下电容电极片6444。
77.上固定基板621和下固定基板622可以分别与基座200固定连接，并分别位于振动部件420的两侧。比如，上固定基板621可以位于振动部件420远离配重块426的一侧，即上固定基板621位于振动部件420的上方。下固定基板622可以位于振动部件420靠近配重块426的一侧，下固定基板622位于振动部件420的下方。
78.第一上电容电极片6423可以附着在上固定基板621靠近振动部件420的一侧。第二上电容电极片6443可以附着在振动部件621靠近上固定基板621的一侧，并与第一上电容电极片6423相对设置。
79.第一下电容电极片6424可以附着在下固定基板622靠近振动部件的420一侧。第二下电容电极片6444可以附着在振动部件620靠近下固定基板622的一侧，并与第一下电容电极片6421相对设置。
80.当振动部件420基于基座200的振动产生所述目标位移时，振动部件420相对于上固定基板621和下固定基板622的距离同时发生变化。当振动部件420相对于上固定基板621的距离减小时，则相对于下固定基板622的距离增大。当振动部件420相对于上固定基板621的距离增大时，则相对于下固定基板622的距离减小。第一上电容电极片6423与第二上电容电极片6443采集振动部件420相对于上固定基板621的距离变化而产生的上第二电信号。第一下电容电极片6421与第二下电容电极片6444采集振动部件420相对于下固定基板622的距离变化而产生的下第二电信号。所述第二电信号包括所述上第二电信号和所述下第二电信号。
81.第一上电容电极片6423上可以包括限位保护结构6421，位于第一上电容电极片6423上并向靠近振动部件420的一侧凸起。第一下电容电极片6424也可以包括限位保护结构6421，位于第一下电容电极片6424上并向靠近振动部件420的一侧凸起。
82.第二连接端子646将所述上第二电信号和所述下第二电信号输出至外部处理电路
通过差分算法进行合成，以增加电容系统600输出的所述第二电信号，从而进一步提高振动传感器001的灵敏度。
83.本说明书还提供一种麦克风，所述麦克风可以包括壳体和本说明书提供的振动传感器001。振动传感器001可以安装在所述壳体中。所述壳体可以与基座200固定连接。所述壳体与基座200可以是一体结构，也可以是分体式结构，并通过固定连接方式连接在一起，比如，焊接、铆接、螺栓连接、粘接，等等。当所述壳体受到外力振动时(例如，人体说话时脸部的振动带动壳体振动)，所述壳体振动带动基座200振动。由于振动部件420与所述壳体结构(或基座200)各自的属性不同，使得振动部件420与所述壳体结构(或基座200)之间无法保持完全一致的移动，从而产生相对运动，进而使振动部件420产生所述目标形变和所述目标位移。压电传感部件440和电容传感部件640将所述目标形变和所述目标位移转换为所述第一电信号和所述第二电信号。
84.在一些实施例中，所述麦克风还可以包括信号合成电路。所述信号合成电路同压电传感部件440和电容传感部件640连接，运行时基于所述第一电信号和所述第二电信号合成为第三电信号。所述第三电信号的信号强度大于所述第一电信号的信号强度和所述第二电信号的信号强度。在一些实施例中，所述信号合成电路还可以将所述上第二电信号和所述下第二电信号合成为所述第二电信号。所述第二电信号的强度大于所述上第二电信号和所述下第二电信号。
85.仅作为示例性说明，本说明书描述的所述麦克风可以应用于各种电子产品。比如，耳机(例如，骨传导耳机或空气传导耳机、无线耳机、有线耳机)、智能眼镜、智能穿戴式设备、智能头盔、智能腕表等具有语音采集功能的设备。
86.综上所述，本说明书提供的振动传感器001和麦克风002，由压电系统400和电容系统600组成。压电系统400中的振动部件420在外界振动激励的作用下发生形变并相对于基座200上下运动。压电传感部件440采集基于所述目标形变产生的所述第一电信号。电容系统600以振动部件420作为电容系统600中的可动电容板，振动部件420相对于基座200上下运动时，振动部件420与固定基板620之间的距离随之变化，电容也随之变化。电容系统600在振动部件420和固定基板620上分别设置相对的第一电容电极片642和第二电容电极片644，采集电容系统600中的所述第二电信号，获取所述第二电信号的电压输出。振动传感器001将所述第一电信号和所述第二电信号输出至所述外部处理电路。所述外部处理电路对所述第一电信号以及所述第二电信号进行信号处理，以使所述第一电信号和所述第二电信号叠加，从而提高振动传感器001的输出电信号的整体电压，提高振动传感器001的灵敏度。同时，通过将压电传感部件440分布在所述第一电信号输出电压较高的位置，将电容传感部件640分布在所述第二电信号输出电压较高的位置，合理利用振动传感器001内部空间，避免空间浪费的同时提高振动传感器001的灵敏度。
87.振动传感器001中基座200、压电系统400以及电容系统600之间的连接关系可以通过比如焊接、铆接、卡接、螺栓等机械固定连接方式实现，也可以通过物理沉积(例如，物理气相沉积)或者化学沉积(例如，化学气相沉积)等沉积连接的方式实现。
88.图6示出了根据本说明书的实施例提供的一种振动传感器001的制作方法p100的流程图。所述方法p100中，通过沉积方式实现振动传感器001的制作。以图1至图2所示的振动传感器001为例，如图6所示，所述方法p100可以包括：
89.s120：制作基座200、振动部件420、压电传感部件440以及第二电容电极片644。
90.具体地，步骤s120可以是对由si衬底构成的基座200与振动部件420的整体结构进行刻蚀。步骤s120可以包括在soi硅片上表面依次沉积并刻蚀第二电容电极片644、第一压电电极层442、压电层224和第二压电电极层444，并在每一次沉积后作对应的图案化刻蚀，得到符合设计的电极与引线图案；刻蚀弹性层424至第一绝缘层201；在弹性层424表面沉积sio2绝缘层材料，并进行图案化刻蚀，抛光得到第二绝缘层202。
91.在一些实施例中，振动部件420还可以包括种子层(图1至图2中未示出)，用于为其它层提供良好的生长表面结构体，种子层可以位于压电层441的表面。在一些实施例中，种子层的材料可以与压电层441的材料相同。例如，压电层441的材料为aln时，种子层的材料也为aln。在其他实施例中，种子层的材料也可以与压电层122的材料不同。
92.s140：制作固定基板620以及第一电容电极片642。
93.具体地，步骤s140可以包括在一块si基底上依次沉积sio2层(第三绝缘层203)和多晶硅层；对所述多晶硅层进行图案化刻蚀得到第一电容电极片642；在所述多晶硅表面沉积并刻蚀高分子材料，得到限位保护结构6421；将固定基板620与第三绝缘层203结合，比如晶圆键合。
94.s160：制作第一连接端子446和第二连接端子646：
95.具体地，步骤s160可以包括对固定基板620进行图案化通孔刻蚀，得到第一连接端子446和第二连接端子646的安装位置；制作第一连接端子446和第二连接端子646。
96.s180：制作腔体220。
97.具体地，步骤s180可以包括对基座200的si衬底进行图案化刻蚀，得到腔体220及配重块426；对第一绝缘层201中的sio2进行刻蚀，从而释放弹性层424，得到弹性层424的自由端。
98.上述对本说明书特定实施例进行了描述。其他实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者是可能有利的。
99.综上所述，在阅读本详细公开内容之后，本领域技术人员可以明白，前述详细公开内容可以仅以示例的方式呈现，并且可以不是限制性的。尽管这里没有明确说明，本领域技术人员可以理解本说明书需求囊括对实施例的各种合理改变，改进和修改。这些改变，改进和修改旨在由本说明书提出，并且在本说明书的示例性实施例的精神和范围内。
100.此外，本说明书中的某些术语已被用于描述本说明书的实施例。例如，“一个实施例”，“实施例”和/或“一些实施例”意味着结合该实施例描述的特定特征，结构或特性可以包括在本说明书的至少一个实施例中。因此，可以强调并且应当理解，在本说明书的各个部分中对“实施例”或“一个实施例”或“替代实施例”的两个或更多个引用不一定都指代相同的实施例。此外，特定特征，结构或特性可以在本说明书的一个或多个实施例中适当地组合。
101.应当理解，在本说明书的实施例的前述描述中，为了帮助理解一个特征，出于简化本说明书的目的，本说明书将各种特征组合在单个实施例、附图或其描述中。然而，这并不
是说这些特征的组合是必须的，本领域技术人员在阅读本说明书的时候完全有可能将其中一部分特征提取出来作为单独的实施例来理解。也就是说，本说明书中的实施例也可以理解为多个次级实施例的整合。而每个次级实施例的内容在于少于单个前述公开实施例的所有特征的时候也是成立的。
102.本文引用的每个专利，专利申请，专利申请的出版物和其他材料，例如文章，书籍，说明书，出版物，文件，物品等，可以通过引用结合于此。用于所有目的的全部内容，除了与其相关的任何起诉文件历史，可能与本文件不一致或相冲突的任何相同的，或者任何可能对权利要求的最宽范围具有限制性影响的任何相同的起诉文件历史。现在或以后与本文件相关联。举例来说，如果在与任何所包含的材料相关联的术语的描述、定义和/或使用与本文档相关的术语、描述、定义和/或之间存在任何不一致或冲突时，使用本文件中的术语为准。
103.最后，应理解，本文公开的申请的实施方案是对本说明书的实施方案的原理的说明。其他修改后的实施例也在本说明书的范围内。因此，本说明书披露的实施例仅仅作为示例而非限制。本领域技术人员可以根据本说明书中的实施例采取替代配置来实现本说明书中的申请。因此，本说明书的实施例不限于申请中被精确地描述过的实施例。