一种声传感器组件及其制备方法、声传感器与流程

本申请涉及声传感器，具体涉及一种声传感器组件及其制备方法、声传感器。

背景技术：

1、声传感器是一种将声信号转换为电信号的能量转换器件，其核心是声电转换器，传统的声传感器主要包括动圈麦克风、振膜电容式麦克风、驻极体ecm麦克风、mems硅微麦克风等，传统的声传感器产品结构庞大，重量重，且不易薄化，故当传统的声传感器应用在微型及薄型化的行动电子或者穿戴电子装置上，会造成电子装置的体积及厚度增加的情形。

2、近年来，随着柔性电子技术的蓬勃发展，基于柔性薄膜材料的音频传感器件也得到了广泛的研究，然而，由于薄膜材料对声信号的响应较难，现有的研究结果仍存在灵敏度低、频率响应范围小、结构复杂的问题。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本申请提供一种声传感器组件及其制备方法、声传感器，可以有效提高灵敏度和频率响应范围，且结构简单。

2、为解决上述技术问题，本申请提供一种声传感器组件，包括依次层叠设置的第一支撑板、第一支撑环、薄膜传感单元、第二支撑环与第二支撑板，所述薄膜传感单元设有多个不同尺寸的凸起单元，所述多个不同尺寸的凸起单元之间呈阵列式分布，所述凸起单元由所述薄膜传感单元的对应区域向一侧凸出形成，所述第一支撑环与所述第二支撑环环绕所述凸起单元的分布区域，所述第一支撑板设有阵列式分布的第一通孔，所述第二支撑板设有阵列式分布的第二通孔，所述第一通孔、所述第二通孔与所述凸起单元之间一一对应；所述薄膜传感单元包括第一电极层、第二电极层与具有压电功能的薄膜层，所述第一电极层与所述第二电极层分别设置在所述薄膜层的两侧表面，并与所述凸起单元位置对应，所述第一电极层与所述第二电极层用于连接音频放大电路。

3、可选地，所述薄膜层为高压极化处理的本征偶极电荷有机聚合物薄膜。

4、可选地，所述凸起单元的形状包括半球形、锥形、方体形、柱形中的至少一种；所述凸起单元之间在阵列排布方向上的距离为3mm～5mm，所述凸起单元的凸起高度为50μm～1mm。

5、可选地，位于所述薄膜传感单元的中心区域的凸起单元的尺寸大于位于所述薄膜传感单元的边缘区域的凸起单元的尺寸。

6、可选地，所述薄膜层的厚度为5μm～52μm；所述第一电极层和所述第二电极层各自的厚度为50nm～100nm；所述第一支撑环与所述第二支撑环各自的厚度为10μm～40μm；所述第一支撑板与所述第二支撑板各自的厚度为80μm～1mm。

7、可选地，所述第一支撑环与所述第二支撑环的两侧表面均设有粘贴层。

8、本申请还提供一种声传感器，其特征在于，包括音频放大电路与如上所述的声传感器组件，所述音频放大电路的输出端与所述声传感器组件中的第一电极层、第二电极层电连接。

9、本申请还提供一种声传感器组件的制备方法，包括以下步骤：

10、s1.提供一基板与待成型的薄膜传感单元，所述基板具有多个不同尺寸的通孔，所述多个不同尺寸的通孔之间呈阵列式分布，所述待成型的薄膜传感单元包括第一电极层、第二电极层与具有压电功能的薄膜层，所述第一电极层与所述第二电极层分别设置在所述薄膜层的两侧表面，所述第一电极层与所述第二电极层用于连接音频放大电路；

11、s2.将所述待成型的薄膜传感单元放置在所述基板上，使所述第一电极层与所述第二电极层的位置与所述阵列式分布的通孔位置对应，并将所述基板加热至预设温度；

12、s3.向所述待成型的薄膜传感单元的表面施加压力，以对所述待成型的薄膜传感单元进行热塑性成形，形成与所述基板上的通孔尺寸对应的阵列式分布的凸起单元；

13、s4.将第一支撑板、第一支撑环、形成所述凸起单元的薄膜传感单元、第二支撑环与第二支撑板依次层叠设置，所述第一支撑板设有阵列式分布的第一通孔，所述第二支撑板设有阵列式分布的第二通孔，所述第一通孔、所述第二通孔与所述凸起单元之间一一对应；

14、s5.得到所述声传感器组件。

15、可选地，所述s1步骤，还包括：

16、提供一座体，所述座体设有空腔，所述空腔的开口尺寸与所述基板匹配，所述座体的侧壁设有连通所述空腔与外部的通孔；

17、将所述基板密封固定在所述座体的所述空腔的开口处；

18、所述s2步骤，包括：

19、所述待成型的薄膜传感单元放置在所述基板的背向所述座体的一侧上；

20、所述s3步骤，包括：

21、采用对所述空腔进行抽真空的方式向所述待成型的薄膜传感单元的表面施加压力。

22、可选地，所述s2步骤，包括：

23、将所述待成型的薄膜传感单元放置在所述基板的上表面；

24、在所述基板上设置盖体，所述盖体设有空腔，所述空腔的开口与所述基板密封连接，所述盖体的侧壁设有连通所述空腔与外部的通孔；

25、所述s3步骤，包括：

26、采用对所述空腔进行气体加压的方式向所述待成型的薄膜传感单元的表面施加压力。

27、本申请的声传感器组件，包括依次层叠设置的第一支撑板、第一支撑环、薄膜传感单元、第二支撑环与第二支撑板，薄膜传感单元设有多个不同尺寸的凸起单元，多个不同尺寸的凸起单元之间呈阵列式分布，凸起单元由薄膜传感单元的对应区域向一侧凸出形成，第一支撑环与第二支撑环环绕凸起单元的分布区域，第一支撑板设有阵列式分布的第一通孔，第二支撑板设有阵列式分布的第二通孔，第一通孔、第二通孔与凸起单元之间一一对应；薄膜传感单元包括第一电极层、第二电极层与具有压电功能的薄膜层，第一电极层与第二电极层与凸起单元位置对应，并用于连接音频放大电路。本申请中，薄膜传感单元采用具有压电功能的薄膜层，并设有阵列式分布的不同尺寸的凸起单元，有效提高灵敏度、频率响应范围，且结构简单。

28、本申请的声传感器组件的制备方法，采用热塑成型的方式对薄膜传感单元进行加工，形成不同尺寸的凸起单元，可以有效提高灵敏度、频率响应范围，制作过程简单。

技术特征：

1.一种声传感器组件，其特征在于，包括依次层叠设置的第一支撑板、第一支撑环、薄膜传感单元、第二支撑环与第二支撑板，所述薄膜传感单元设有多个不同尺寸的凸起单元，所述多个不同尺寸的凸起单元之间呈阵列式分布，所述凸起单元由所述薄膜传感单元的对应区域向一侧凸出形成，所述第一支撑环与所述第二支撑环环绕所述凸起单元的分布区域，所述第一支撑板设有阵列式分布的第一通孔，所述第二支撑板设有阵列式分布的第二通孔，所述第一通孔、所述第二通孔与所述凸起单元之间一一对应；所述薄膜传感单元包括第一电极层、第二电极层与具有压电功能的薄膜层，所述第一电极层与所述第二电极层分别设置在所述薄膜层的两侧表面，并与所述凸起单元位置对应，所述第一电极层与所述第二电极层用于连接音频放大电路。

2.根据权利要求1所述的声传感器组件，其特征在于，所述薄膜层为高压极化处理的本征偶极电荷有机聚合物薄膜。

3.根据权利要求1所述的声传感器组件，其特征在于，所述凸起单元的形状包括半球形、锥形、方体形、柱形中的至少一种；所述凸起单元之间在阵列排布方向上的距离为3mm～5mm，所述凸起单元的凸起高度为50μm～1mm。

4.根据权利要求1所述的声传感器组件，其特征在于，位于所述薄膜传感单元的中心区域的凸起单元的尺寸大于位于所述薄膜传感单元的边缘区域的凸起单元的尺寸。

5.根据权利要求1所述的声传感器组件，其特征在于，所述薄膜层的厚度为5μm～52μm；所述第一电极层和所述第二电极层各自的厚度为50nm～100nm；所述第一支撑环与所述第二支撑环各自的厚度为10μm～40μm；所述第一支撑板与所述第二支撑板各自的厚度为80μm～1mm。

6.根据权利要求1所述的声传感器组件，其特征在于，所述第一支撑环与所述第二支撑环的两侧表面均设有粘贴层。

7.一种声传感器，其特征在于，包括音频放大电路与如权利要求1-6中任一项所述的声传感器组件，所述音频放大电路的输出端与所述声传感器组件中的第一电极层、第二电极层电连接。

8.一种声传感器组件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的声传感器组件的制备方法，其特征在于，所述s1步骤，还包括：

10.根据权利要求8所述的声传感器组件的制备方法，其特征在于，所述s2步骤，包括：

技术总结
本申请涉及一种声传感器组件及其制备方法、声传感器，声传感器组件的薄膜传感单元设有多个不同尺寸的凸起单元，多个不同尺寸的凸起单元之间呈阵列式分布，凸起单元由薄膜传感单元的对应区域向一侧凸出形成，第一支撑环与第二支撑环环绕凸起单元的分布区域，第一支撑板设有阵列式分布的第一通孔，第二支撑板设有阵列式分布的第二通孔，第一通孔、第二通孔与凸起单元之间一一对应；薄膜传感单元包括第一电极层、第二电极层与具有压电功能的薄膜层，第一电极层与第二电极层与凸起单元位置对应，并用于连接音频放大电路。本申请中，薄膜传感单元采用具有压电功能的薄膜层，并设有阵列式分布的不同尺寸的凸起单元，有效提高灵敏度、频率响应范围。

技术研发人员：彭祖军,何申伟,李珂
受保护的技术使用者：钱塘科技创新中心
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29