CN117729500B - 一种声学压电结构、声学传感器和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种声学压电结构、声学传感器和电子设备，涉及声学传感技术领域，多个压电膜层分别连接于支撑体，多个压电膜层沿压电膜层的厚度方向依次层叠，且相邻两个压电膜层沿压电膜层的厚度方向间隔排布，由此，使得多个压电膜层能够在纵向（也即压电膜层的厚度方向）分布，避免多个压电膜层占用较多的平面空间，有助于维持声学压电结构的微型化。在此基础上，相邻两个压电膜层的结构相同，从而使得相邻两个压电膜层的振动状态一致，与传统的单层膜的工作状态一致，如此，既可以避免相邻两个压电膜层在振动时产生相互干扰，同时，也可以提高声学压电结构的灵敏度，从而提升器件的声电转化率。

Description

一种声学压电结构、声学传感器和电子设备

技术领域

本申请涉及声学传感技术领域，具体而言，涉及一种声学压电结构、声学传感器和电子设备。

背景技术

近年来，在智能手机等设备中，运用MEMS（微机电***）技术生产制造的MEMS声学压电结构得到越来越广泛的使用，并且智能手机、穿戴式产品、运动相机或数码相机等带有通过声音识别周围情况的功能或发声功能的电子设备对于MEMS声学压电结构的进一步小型化或音频特性提出了更高的要求。

目前现有在空气中应用的MEMS压电式声学器件包括压电单元和ASIC电路，压电单元主要包括基底、支撑件和膜片结构。其中，悬臂梁式膜片结构的一端固支在支撑件，另一端自由振动，形成悬臂梁结构，另外结合振动模型的差异还有两端固支的桥式结构以及周边固支的薄膜结构等。但是目前这些结构设计是一种平面结构设计，振动膜片尺寸的大小，刚度等受到空间尺寸的影响，使得这种压电式声学压电结构的性能很难有大幅度的提升，所以平面式的设计已经逐步不能满足市场上对高性能MEMS声学器件的需求。

发明内容

本申请的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种声学压电结构、声学传感器和电子设备。

为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

本申请实施例的一方面，提供一种声学压电结构，包括支撑体以及连接于支撑体的多个压电膜层，多个压电膜层沿压电膜层的厚度方向依次层叠，且相邻两个压电膜层沿压电膜层的厚度方向间隔排布，相邻两个压电膜层的结构相同。

可选地，压电膜层具有至少一条沿压电膜层厚度方向贯穿压电膜层的狭缝，至少一条狭缝将压电膜层划分为多个相互分离的子压电膜层，多个子压电膜层分别连接于支撑体。

可选地，子压电膜层具有相对的固定端和自由端，固定端与支撑体连接，自由端悬空；或，子压电膜层的相对两侧分别与支撑体连接。

可选地，压电膜层具有相对的固定端和自由端，支撑体包括相对设置的第一支撑体和第二支撑体，多个压电膜层经各自的固定端交替连接于第一支撑体和第二支撑体，连接于第一支撑体的压电膜层经各自的自由端与第二支撑体形成狭缝，连接于第二支撑体的压电膜层经各自的自由端与第一支撑体形成狭缝。

可选地，压电膜层沿第一方向的相对两侧分别与支撑体连接，且压电膜层的沿与第一方向垂直的相对两侧分别与支撑体配合形成狭缝。

可选地，沿压电膜层的厚度方向，相邻两个压电膜层的狭缝不重合。

可选地，相邻两个压电膜层在压电膜层厚度方向的投影面积和投影形状均相同，相邻两个压电膜层的制备工艺和材质均相同。

可选地，压电膜层的全部周缘与支撑体连接。

可选地，在相邻两个压电膜层之间设置有锚定支架，锚定支架分别与锚定支架相对两侧的压电膜层连接。

可选地，锚定支架为弹性材质，和/或，锚定支架为多孔结构。

可选地，压电膜层包括至少一个压电层以及层叠于每个压电层相对两侧表面的电极层。

可选地，压电膜层中的电极层具有至少一条电极分割缝，至少一条电极分割缝将压电膜层划分为多个电容结构，多个电容结构串联和/或并联。

可选地，相邻两个压电膜层中的电容结构串联和/或并联。

本申请实施例的另一方面，提供一种声学传感器，包括上述任一种的声学压电结构。

本申请实施例的又一方面，提供一种电子设备，包括上述任一种的声学传感器。

本申请的有益效果包括：

本申请提供了一种声学压电结构、声学传感器和电子设备，多个压电膜层分别连接于支撑体，多个压电膜层沿压电膜层的厚度方向依次层叠，且相邻两个压电膜层沿压电膜层的厚度方向间隔排布，由此，使得多个压电膜层能够在纵向（也即压电膜层的厚度方向）分布，避免多个压电膜层占用较多的平面空间，有助于维持声学压电结构的微型化。在此基础上，相邻两个压电膜层的结构相同，从而使得相邻两个压电膜层的振动状态一致，与传统的单层膜的工作状态一致，如此，既可以避免相邻两个压电膜层在振动时产生相互干扰，同时，也可以提高声学压电结构的灵敏度，从而提升器件的声电转化率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例一提供的一种声学压电结构的结构示意图；

图2为图1中A-A的剖视图；

图3为本申请实施例一提供的一种声学压电结构的仿真示意图；

图4为本申请实施例一提供的一种声学压电结构在1pa声压作用输出的频响曲线；

图5为本申请实施例一提供的一种声学压电结构在1pa声压@1khz左右下，两个压电膜层的时域计算结果；

图6为本申请实施例二提供的一种声学压电结构的结构示意图；

图7为图6中B-B的剖视图；

图8为本申请实施例三提供的一种声学压电结构的结构示意图；

图9为图8中C-C的剖视图；

图10为本申请实施例四提供的一种声学压电结构的结构示意图；

图11为本申请实施例四提供的一种声学压电结构的剖面图；

图12为本申请实施例五提供的一种声学压电结构的结构示意图；

图13为图12中D-D的剖视图；

图14为本申请实施例六提供的一种声学压电结构的结构示意图；

图15为图14中E-E的剖视图；

图16为本申请实施例八提供的一种声学压电结构的结构示意图；

图17为图16中F-F的剖视图；

图18为本申请实施例八提供的一种声学压电结构的剖面图；

图19为常用的MEMS声学器件典型的接收信号频响图；

图20为本申请实施例九提供的一种声学压电结构的结构示意图；

图21为本申请实施例九提供的一种声学压电结构的俯视图；

图22为本申请实施例十提供的一种声学压电结构的剖面图；

图23为本申请实施例十一提供的一种声学压电结构的俯视图；

图24为本申请实施例提供的一种声学压电结构具有锚定支架的结构示意图之一；

图25为本申请实施例提供的一种声学压电结构具有锚定支架的结构示意图之二；

图26为本申请实施例提供的一种声学压电结构具有锚定支架的局部放大图；

图27为本申请实施例提供的一种声学压电结构的压电膜层为单压电层的结构示意图；

图28为本申请实施例提供的两个压电膜层的串联时的等效电路图之一；

图29为本申请实施例提供的两个压电膜层的并联时的等效电路图之一；

图30为本申请实施例提供的一种声学压电结构的压电膜层为双压电层的结构示意图；

图31为本申请实施例提供的两个压电膜层的串联时的等效电路图之二；

图32为本申请实施例提供的两个压电膜层的并联时的等效电路图之二；

图33为本申请实施例提供的一种声学压电结构的电极层具有电极分割缝的剖面图之一；

图34为图33所示的声学压电结构的电势仿真图；

图35为图33所示的声学压电结构的等效电路图；

图36为本申请实施例提供的一种声学压电结构的电极层具有电极分割缝的剖面图之二；

图37为本申请实施例提供的两个压电膜层的串联时的等效电路图之三；

图38为本申请实施例提供的两个压电膜层的并联时的等效电路图之三；

图39为本申请实施例提供的一种声学压电结构的电极层具有电极分割缝的剖面图之三；

图40为图39所示的声学压电结构的电势仿真图；

图41为图39所示的声学压电结构的等效电路图；

图42为本申请实施例提供的一种声学压电结构的电极层具有电极分割缝的剖面图之四；

图43为本申请实施例提供的两个压电膜层的串联时的等效电路图之四；

图44为本申请实施例提供的两个压电膜层的并联时的等效电路图之四；

图45为本申请实施例提供的一种声学压电结构的电极层具有电极分割缝的剖面图之五；

图46为本申请实施例提供的一种声学压电结构在时域下的最大位移变形示意图；

图47为本申请实施例提供的一种声学压电结构在时域下的振幅最大时MISE应力分布示意图。

图标：100-支撑体；101-第一支撑体；102-第二支撑体；110-压电膜层；111-固定端；112-自由端；113-子压电膜层；114-电极层；115-压电层；116-基底；120-狭缝；130-锚定支架；140-电极分割缝；150-电极单元；1-第一电极单元；2-第二电极单元；3-第三电极单元；4-第四电极单元；5-第五电极单元；6-第六电极单元；7-第七电极单元；8-第八电极单元；9-第九电极单元。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例中的各个特征可以相互结合，结合后的实施例依然在本申请的保护范围内。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请实施例的一方面，提供一种声学压电结构，请结合参照图1和图2，包括支撑体100和多个压电膜层110，其中，多个压电膜层110分别连接于支撑体100，多个压电膜层110沿压电膜层110的厚度方向依次层叠，且相邻两个压电膜层110沿压电膜层110的厚度方向间隔排布，由此，使得多个压电膜层110能够在纵向（也即压电膜层110的厚度方向）分布，避免多个压电膜层110占用较多的平面空间，有助于维持声学压电结构的微型化。

在此基础上，当空气中入射的声压信号从前腔直接作用于压电膜层110上时，由于声压信号大小相同且相邻两个压电膜层110的结构相同，所以，相邻的压电膜层110的振幅相同或近似相同，从而使得相邻两个压电膜层110的振动状态一致，与传统的单层膜的工作状态一致，如此，既可以避免相邻两个压电膜层110在振动时产生相互干扰，同时，多层的压电膜层110输出电信号也可以提高声学压电结构的灵敏度，从而提升器件的声电转化率。

应当理解的是，受限于制备工艺、使用场景等多方因素的影响，相邻两个压电膜层110的结构相同，包括相邻压电膜层110的形状、尺寸均相同，也包括相邻压电膜层110的形状、尺寸近似相同。相邻两个压电膜层110的振动幅度相同既包括振动幅度完全相同的情况，也包括振动幅度相近的情况，即允许相邻两个压电膜层110的振动幅度有些许的差异。

并且本申请对于压电膜层110的数量不做限制，例如可以是后续实施例中的两个，也可以是三个、四个等等，具体可以根据实际需求进行合理选择。相邻两层压电膜层110的间距可以保持在微米级别，然而，在常规环境声压信号作用下，二者工作中的最大位移仅为几十纳米，不会对上下膜层工作状态产生干扰。

为便于理解，以下将结合附图对本申请的实施例进行描述。

实施例一，请结合参照图1至图2，示出了声学压电结构具有两个压电膜层110的情况，其中，两个压电膜层110分别连接于支撑体100，并且两个压电膜层110在纵向层叠且间隔排布，以此，在两个压电膜层110之间形成有一夹腔。请结合参照图3，当空气中入射的声压信号从前腔直接作用于压电膜层110上时，由于声压信号大小相同且两个压电膜层110的结构相同，所以，相邻的压电膜层110的振幅相同或近似相同，从而使得相邻两个压电膜层110的振动状态一致，说明此时***输出信号大小增加一倍，因此，本申请在声学压电结构的整体尺寸未增加的条件下，利用纵向空间的设计，大幅度提升了器件的声电转化率。

请继续参照图1和图2，其所示出的压电膜层110均为一整片的矩形悬臂梁，即压电膜层110具有相对的固定端111和自由端112，两个压电膜层110的固定端111位于同一侧，且均固定连接于支撑体100的同一侧，同时，两个压电膜层110的自由端112悬空，从而使得两个压电膜层110形成悬臂梁结构。请继续结合图4，图4为图1和图2所示出的两个矩形压电膜层110在1pa声压作用输出的频响曲线，两条曲线中蓝色曲线表示图1和图2中上层压电膜层110，绿色曲线表示图1和图2中下层压电膜层110，两者间距为10um，单片输出的灵敏度差异小于0.2dB，可忽略不计。则两个压电膜层110（每个压电膜层110均为unimorph单层压电结构）的声学压电结构可以提升灵敏度约6dB，两个压电膜层110（每个压电膜层110均为bimorph双层压电结构）的声学压电结构可提升接近12dB灵敏度。因此，本申请提出的多个纵向排布的压电膜层110的设计可提升更高的灵敏度。请继续结合图5，图5为图1和图2所示出的两个矩形压电膜层110在1pa声压@1khz左右下，两个压电膜层110的时域计算结果，图1和图2中上层压电膜层110用蓝色线条表示，图1和图2中下层压电膜层110用绿色线条表示，可以看出两个压电膜层110之间输出信号无相位差，振动幅值几乎相同，可知多层堆叠设计中每层的电信号一致性非常好。

实施例二，压电膜层110沿第一方向的相对两侧分别与支撑体100连接，且压电膜层110的沿与第一方向垂直的相对两侧分别与支撑体100配合形成狭缝120。请结合图6和图7，示出了声学压电结构具有两个压电膜层110的情况，其中，与实施例一的区别在于，两个压电膜层110中的每一个均具有沿第一方向相对分布的两个固定端111，每个压电膜层110均通过相对的两个固定端111固定连接于支撑体100，从而形成桥式结构。此外，每个压电膜层110沿垂直第一方向相对分布的另外两端均与支撑体100配合形成狭缝120，两个压电膜层110的狭缝120在纵向的投影重合。

实施例三，请结合图8和图9，示出了声学压电结构具有两个压电膜层110的情况，每个压电膜层110均为整片结构，其中，与实施例一的区别在于，每个压电膜层110的全部周缘均与支撑体100连接，具体的，每个压电膜层110均为圆形，且每个压电膜层110的圆周均与支撑体100连接。当然，在其它实施例中，压电膜层110的形状还可以是多边形、椭圆形等整片式压电膜层110。

在一些实施例中，如图10至图15所示，与上述实施例的主要区别在于，压电膜层110可以包括多个相互分离的子压电膜层113，例如压电膜层110具有至少一条沿压电膜层110厚度方向贯穿压电膜层110的狭缝120，至少一条狭缝120将压电膜层110划分为多个相互分离的子压电膜层113，多个子压电膜层113分别连接于支撑体100。具体的：

实施例四，请结合图10和图11所示，每个压电膜层110均通过一狭缝120分割为两个子压电膜层113，对于同一压电膜层110来讲：两个子压电膜层113的形状均为矩形，且每个子压电膜层113均具有相对的固定端111和自由端112，每个子压电膜层113均通过各自的固定端111连接于支撑体100，两个子压电膜层113的自由端112悬空且相对，并且在两个自由端112之间具有分割之用的狭缝120。上下两个压电膜层110内的狭缝120在纵向的投影重合。

实施例五，请结合图12和图13所示，每个压电膜层110均通过两狭缝120分割为四个子压电膜层113，对于同一压电膜层110来讲：四个子压电膜层113的形状均为三角形，且每个子压电膜层113均具有相对的固定端111和自由端112，每个子压电膜层113均通过各自的固定端111连接于支撑体100，四个子压电膜层113的自由端112悬空且相互聚拢。上下两个压电膜层110内的狭缝120在纵向的投影重合。

实施例六，请结合图14和图15所示，每个压电膜层110均通过三狭缝120分割为六个子压电膜层113，对于同一压电膜层110来讲：六个子压电膜层113的形状均为扇形，且每个子压电膜层113均具有相对的固定端111和自由端112，每个子压电膜层113均通过各自的固定端111连接于支撑体100，六个子压电膜层113的自由端112悬空且相互聚拢。上下两个压电膜层110内的狭缝120在纵向的投影重合。

实施例七，每个压电膜层110均通过一狭缝120分割为两个子压电膜层113，对于同一压电膜层110来讲：两个子压电膜层113的形状均为矩形，且每个子压电膜层113均具有相对的两个固定端111，每个子压电膜层113均通过各自的固定端111连接于支撑体100，从而形成桥式结构。上下两个压电膜层110内的狭缝120在纵向的投影重合。

在一些实施例中，如图16至图23所示，与上述实施例的主要区别在于，沿压电膜层110的厚度方向，相邻两个压电膜层110的狭缝120不重合。具体的：

实施例八，压电膜层110具有相对的固定端111和自由端112，支撑体100包括相对设置的第一支撑体101和第二支撑体102，多个压电膜层110经各自的固定端111交替连接于第一支撑体101和第二支撑体102，连接于第一支撑体101的压电膜层110经各自的自由端112与第二支撑体102形成狭缝120，连接于第二支撑体102的压电膜层110经各自的自由端112与第一支撑体101形成狭缝120。如图16至图17所示，示出了两个压电膜层110的情况，其中，上层的压电膜层110为一整片，其通过固定端111连接于第一支撑体101，通过自由端112与第二支撑体102形成狭缝120，下层的压电膜层110为一整片，其通过固定端111连接于第二支撑体102，通过自由端112与第一支撑体101形成狭缝120，由此，如图18所示，两个压电膜层110自由端112所形成的狭缝120在纵向的投影不重合，从而使得两个狭缝120通过两个压电膜层110之间的夹腔形成折线形声通道（图18中带有剪头的虚线）。

参考常用的MEMS声学器件，其典型的接收信号频响图如图19所示，其低频衰减的主要原因是在低频通风效应，当声通道中穿过前后腔的声阻和封装后背腔的声容之积越大时，截止频率越低。在MEMS声学器件尺寸相对固定时，后腔声容改动不大，本申请通过交叉固支以及上下堆叠方式，大大增大了声波穿过振膜的行进区域（例如折线形声通道），在此区域均有热粘性声效应，可增大声阻，降低低频截止频率，改善MEMS声学器件的低频声学性能。

实施例九，如图20至图21所示，示出了两个压电膜层110的情况，其中，上层的压电膜层110被狭缝120分割为六个扇形的子压电膜层113，每个子压电膜层113均通过固定端111连接于支撑体100，下层的压电膜层110也被狭缝120分割为六个扇形的子压电膜层113，其也通过固定端111连接于支撑体100，并且，两个压电膜层110内的狭缝120在纵向的投影不重合，例如图21所示，下层的六个扇形的子压电膜层113相对上层的六个扇形的子压电膜层113旋转30度，从而使得下层压电膜层110的狭缝120在纵向的投影刚好被上次的子压电膜层113遮挡，反之同理，因此，上下两层压电膜层110的狭缝120可以通过两个压电膜层110之间的夹腔形成折线形声通道。

实施例十，如图22所示，与实施例八的主要区别在于：在第二支撑体102的另一侧还设置有一第一支撑体101（为便于区分，以下称为第三支撑体100），第三支撑体100和第二支撑体102之间设置有与第一支撑体101和第二支撑体102之间相同的两个压电膜层110，其中，上层的压电膜层110为一整片，其通过固定端111连接于第三支撑体100，通过自由端112与第二支撑体102形成狭缝120，下层的压电膜层110为一整片，其通过固定端111连接于第二支撑体102，通过自由端112与第三支撑体100形成狭缝120，由此，如图22所示，两个压电膜层110自由端112所形成的狭缝120在纵向的投影不重合，从而使得两个狭缝120通过两个压电膜层110之间的夹腔形成折线形声通道（图22中带有剪头的虚线）。

实施例十一，如图23所示，与实施例二的主要区别在于：上层压电膜层110的两固定端111沿图23中的上下方向与支撑体100连接，下层压电膜层110的两固定端111沿图23中的左右方向与支撑体100连接，从而使得两个压电膜层110所形成的狭缝120在纵向的投影不重合，声波从前腔穿过压电膜层110到后腔的声通道变长很多。若有更多层堆叠，则继续保持这种相邻两层固支位置不同，且相互垂直的设计。

可选的，前述实施例中，相邻两个压电膜层110在压电膜层110厚度方向的投影面积和投影形状均相同，相邻两个压电膜层110的制备工艺和材质均相同，以便于能够在当空气中入射的声压信号从前腔直接作用于压电膜层110上时，由于声压信号大小相同且相邻两个压电膜层110的结构相同，所以，相邻的压电膜层110的振幅相同或近似相同，从而使得相邻两个压电膜层110的振动状态一致，与传统的单层膜的工作状态一致，如此，既可以避免相邻两个压电膜层110在振动时产生相互干扰，同时，多层的压电膜层110输出电信号也可以提高声学压电结构的灵敏度，从而提升器件的声电转化率。

可选的，如图24至图26所示，在相邻两个压电膜层110之间设置有锚定支架130，锚定支架130分别与锚定支架130相对两侧的压电膜层110连接，由此，能够进一步的保证上下压电膜层110的电信号输出的一致性。本申请对于锚定支架130的位置、分布方式、数量等均不作限制。例如图24所示，以一端固支的矩形悬臂梁为例，本申请提出一种上下层压电膜层110之间有局部锚定的一种设计，图24中显示两处锚定支架130。例如图25所示，示出了多个点位通过锚定支架130连接。

如图46所示，仿真计算了一定频率下的瞬态结构变化特性。本申请针对相邻压电膜层110在工艺上难以做的完全一致的条件下，防止在共振频率附近出现电信号紊乱提出的方案。这种锚定很好的保证了上下膜在电信号输出的一致性。并且如图47所示，这种锚定几乎没有牺牲整体的声电转化效率，主要应力集中部位仍然在感应电极附近，锚定点附近仅有微小的应力一种趋势。其余多点的锚定特征，整体会对***声信号转换效率有所影响，但可以增加多层结构之间的交叉衔接，更好解决信号一致性的问题。

可选的，锚定支架130为弹性材质，用于使得上下层进行同步振动。锚定支架130为多孔结构，并且可以是弹性材质（具有柔性），使得声波穿过夹腔时声阻增大。

可选的，压电膜层110包括单压电层115、双压电层115、三压电层115等多种结构形式，其中，每一个压电层115的相对两侧表面均设置有电极层114（也可称为上电极和下电极）。例如图27所示，压电膜层110为单压电层115的结构形式，压电膜层110包括压电层115以及设置于压电层115的相对两侧表面的电极层114。此外，还可以在电极层114背离压电层115的一侧设置有基底116。又例如图30所示，压电膜层110为双压电层115的结构形式，压电膜层110包括依次层叠的电极层114、压电层115、电极层114、压电层115和电极层114。

压电材料可以是AlN、AlScN、 PZT、PMN-PT、ZnO、PVDF和LiNbO₃等。其原理为：声波作用于悬臂梁，压电层115内部产生应力生成电荷通过上下电极输出。则上下电极可以等效为一个电容，假设一端接地，则电容另一端输出信号表示输入声压的电信号。则完成声电转换过程。

可选的，相邻两个压电膜层110中的电容结构串联和/或并联。

在一些实施方式中，如图27所示，上层压电膜层110等效为一个电容，下层压电膜层110等效为一个电容，如图28所示，上层压电膜层110和下层压电膜层110串联，如图29所示，上层压电膜层110和下层压电膜层110并联。

在一些实施方式中，如图30所示，上层压电膜层110等效为两个并联的电容，下层压电膜层110等效为两个并联的电容，如图31所示，上层压电膜层110和下层压电膜层110串联，如图32所示，上层压电膜层110和下层压电膜层110并联。

可选的，如图45所示，压电膜层110中的电极层114具有至少一条电极分割缝140，至少一条电极分割缝140将压电膜层110划分为多个电容结构，多个电容结构串联和/或并联。

在一些实施方式中，如图33所示，对于非悬臂梁结构，如两端固支的桥式结构，其在声波作用下的变形后的电势仿真图如图34所示，其中心部分电势与固支边缘相反，其余整片无分离式薄膜结构也是类似的规律。故为了有效利用所以输出信号，必须对电极进行合适的切割以便输出信号。显然固支附近的上电极需连接中间部分的下电极，根据不同电极划分，可以全部导出桥式结构内部的电信号。即压电层115相对两侧的电极层114被电极分割缝140分割为第一电极单元1、第二电极单元2、第三电极单元3、第四电极单元4、第五电极单元5和第六电极单元6，其中，考虑仿真结果中间电势相反，如图35所示，使得第三电极单元3和第四电极单元4并联后与第六电极单元6连接，最终第一电极单元1和第三电极单元3连接接地，第五电极单元5输出。

在一些实施方式中，如图36所示，基于图35所示的压电膜层110的等效电路，当具有两个压电膜层110时，如图37所示，上层压电膜层110和下层压电膜层110串联，如图38所示，上层压电膜层110和下层压电膜层110并联。

单层悬臂梁上通过自身平面电极切割形成的多种电路构成形式可改变单层的等效电路，但不影响层与层之间的电路互联。

在一些实施方式中，如图39所示，对于双压电层115结构，如图40所示，通过仿真电势分布，其中，中间与两边相反。以中间电极层114为对称面，两边分布的电势相同。如图39所示，三个电极层114被电极分割缝140分割为第一电极单元1、第二电极单元2、第三电极单元3、第四电极单元4、第五电极单元5、第六电极单元6、第七电极单元7、第八电极单元8和第九电极单元9，其中，第二电极单元2和第五电极单元5相连并接地，分别连接第一电极单元1、第三电极单元3、第四电极单元4和第六电极单元6形成两边四个并联的电容，这四个电极单元150相连并连接内侧的第七电极单元7和第九电极单元9。第七电极单元7和第九电极单元9与共用第八电极单元8形成两个并联电容，信号由第八电极单元8引出，得到图41的单层压电膜层110的等效电路。

在一些实施方式中，如图42所示，基于图41所示的压电膜层110的等效电路，当具有两个压电膜层110时，如图43所示，上层压电膜层110和下层压电膜层110串联，如图44所示，上层压电膜层110和下层压电膜层110并联。

本申请实施例的另一方面，提供一种声学传感器，包括上述任一种的声学压电结构。通过将声学压电结构应用于声学传感器中，能够使得声学传感器具有前述声学压电结构的效果，在此不再赘述。

本申请实施例的又一方面，提供一种电子设备，包括上述任一种的声学传感器。通过将声学传感器应用于电子设备中，能够使得电子设备具有前述声学压电结构的效果，在此不再赘述。

本申请中的电子设备可以是智能手机、穿戴式产品、运动相机、数码相机或电脑等。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种声学压电结构，其特征在于，包括支撑体以及连接于所述支撑体的多个压电膜层，多个所述压电膜层沿所述压电膜层的厚度方向依次层叠，且相邻两个所述压电膜层沿所述压电膜层的厚度方向间隔排布，相邻两个所述压电膜层的结构相同；

所述压电膜层具有至少一条沿所述压电膜层厚度方向贯穿所述压电膜层的狭缝；所述压电膜层具有相对的固定端和自由端，所述支撑体包括相对设置的第一支撑体和第二支撑体，多个所述压电膜层经各自的固定端交替连接于所述第一支撑体和所述第二支撑体，连接于所述第一支撑体的所述压电膜层经各自的自由端与所述第二支撑体形成狭缝，连接于所述第二支撑体的所述压电膜层经各自的自由端与所述第一支撑体形成狭缝；或者；所述压电膜层沿第一方向的相对两侧分别与所述支撑体连接，且所述压电膜层的沿与所述第一方向垂直的相对两侧分别与所述支撑体配合形成狭缝；

沿所述压电膜层的厚度方向，相邻两个所述压电膜层的狭缝不重合。

2.如权利要求1所述的声学压电结构，其特征在于，当所述压电膜层具有至少一条沿所述压电膜层厚度方向贯穿所述压电膜层的狭缝时，至少一条所述狭缝将所述压电膜层划分为多个相互分离的子压电膜层，多个所述子压电膜层分别连接于所述支撑体。

3.如权利要求2所述的声学压电结构，其特征在于，所述子压电膜层具有相对的固定端和自由端，所述固定端与所述支撑体连接，所述自由端悬空；

或，所述子压电膜层的相对两侧分别与所述支撑体连接。

4.如权利要求1至3任一项所述的声学压电结构，其特征在于，相邻两个所述压电膜层在所述压电膜层厚度方向的投影面积和投影形状均相同，相邻两个所述压电膜层的制备工艺和材质均相同。

5.如权利要求1至3任一项所述的声学压电结构，其特征在于，在相邻两个所述压电膜层之间设置有锚定支架，所述锚定支架分别与所述锚定支架相对两侧的所述压电膜层连接。

6.如权利要求5所述的声学压电结构，其特征在于，所述锚定支架为弹性材质，和/或，所述锚定支架为多孔结构。

7.如权利要求1至3任一项所述的声学压电结构，其特征在于，所述压电膜层包括至少一个压电层以及层叠于每个所述压电层相对两侧表面的电极层。

8.如权利要求7所述的声学压电结构，其特征在于，所述压电膜层中的电极层具有至少一条电极分割缝，至少一条所述电极分割缝将所述压电膜层划分为多个电容结构，多个所述电容结构串联和/或并联。

9.如权利要求1至3任一项所述的声学压电结构，其特征在于，相邻两个所述压电膜层中的电容结构串联和/或并联。

10.一种声学传感器，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的声学压电结构。

11.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求10所述的声学传感器。