CN118200807A - 一种微型扬声器结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微型扬声器结构，涉及扬声器技术领域，提供一种微型扬声器结构，其包括基板、振膜、线圈、电路板以及磁铁构件。基板具有中空腔室。振膜设置在基板之上并覆盖中空腔室。线圈嵌入于振膜中。电路板附接到基板。磁铁构件设置在电路板上并位于中空腔室中。磁铁构件具有面向线圈的第一侧以及与第一侧相对的第二侧，其中第一侧包括具有不同极性的第一磁极区域和第二磁极区域。本发明透过提供在磁铁表面(例如，面向线圈结构)上具有多磁极区域的新颖的磁铁构件，可以在不增加微型扬声器结构的尺寸的情况下增加微型扬声器结构的声压大小。

Description

一种微型扬声器结构

技术领域

本发明涉及扬声器的技术领域，尤其涉及一种微型扬声器结构。

背景技术

随着电子产品越来越小及越来越薄，如何缩小电子产品的尺寸成为一个重要的课题。微机电***(micro electromechanical system, MEMS)技术系一种结合半导体加工及机械工程的技术，可以有效地缩小元件尺寸并制造具多功能的微型元件及微型***。

传统动圈式扬声器(moving coil speakers)的制造技术已相当成熟，然而传统动圈式扬声器的面积较大且价格较贵。若采用微机电***(MEMS)制程在半导体芯片上制作动圈式扬声器，将使其尺寸和体积减小。然而除了尺寸缩小以利制造外，仍需开发性能更好的微型动圈式扬声器。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有一种微型扬声器结构存在的问题，提出了本发明。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种微型扬声器结构，包括：基板、振膜、线圈、电路板以及磁铁构件。基板具有中空腔室。振膜设置于基板之上并覆盖中空腔室。线圈嵌入于振膜中。电路板附接到基板。磁铁构件设置在电路板上并位于中空腔室中。磁铁构件具有面向线圈的第一侧以及与第一侧相对的第二侧，其中第一侧包括具有不同极性的第一磁极区域和第二磁极区域。

作为本发明所述一种微型扬声器结构的一种优选方案，其中：磁铁构件的第一侧和第二侧具有不同极性。

作为本发明所述一种微型扬声器结构的一种优选方案，其中：磁铁构件具有圆柱体结构，其中第一磁极区域位于第一侧的中心区域，第二磁极区域位于围绕中心区域的第一侧的***区域。

作为本发明所述一种微型扬声器结构的一种优选方案，其中：磁铁构件包括第一磁铁和第二磁铁，第一磁铁具有圆柱体结构，第二磁铁具有围绕第一磁铁的圆柱体结构的环形结构，其中第一磁铁及第二磁铁在邻近第一侧的相应第一端具有不同极性，并且在邻近第二侧的相应第二端具有不同极性。

作为本发明所述一种微型扬声器结构的一种优选方案，其中：磁铁构件具有开口，形成在第一磁铁中并延伸穿过第一磁铁的第一端和该第二端。

作为本发明所述一种微型扬声器结构的一种优选方案，其中：磁铁构件具有开口，形成在第一磁铁周围并将第一磁铁与第二磁铁分开。

作为本发明所述一种微型扬声器结构的一种优选方案，其中：磁铁构件为包括第一(磁性)段部和第二(磁性)段部的一体式结构，第一段部具有圆柱体结构，第二段部具有围绕第一段部的圆柱体结构的环形结构，其中第一段部及第二段部在邻近第一侧的相应第一端具有不同极性，并且在邻近第二侧的相应第二端具有不同极性。

作为本发明所述一种微型扬声器结构的一种优选方案，其中：磁铁构件具有圆柱体结构，其中第一磁极区域位于第一侧的中心区域，且第一侧还包括位于第一磁极区域周围的多个第二磁极区域，其中在第一磁极区域与所述第二磁极区域之间具有非极性(non-polar)区域。

作为本发明所述一种微型扬声器结构的一种优选方案，其中：磁铁构件为包括第一(磁性)段部和多个第二(磁性)段部的一体式结构，其中第一段部和所述第二段部中的每一者具有圆柱体结构，所述第二段部位于第一段部周围，且第一段部和所述第二段部被非极性段部围绕，其中第一段部及所述第二段部在邻近第一侧的相应第一端具有不同极性，并且在邻近第二侧的相应第二端具有不同极性。

作为本发明所述一种微型扬声器结构的一种优选方案，其中：磁铁构件的第一侧和第二侧具有相同极性。

作为本发明所述一种微型扬声器结构的一种优选方案，其中：磁铁构件具有长方体结构，其中第一磁极区域位于第一侧的中间区域，且第一侧还包括第三磁极区域，其中第二磁极区域和第三磁极区域位于第一磁极区域的两侧并具有相同极性。

作为本发明所述一种微型扬声器结构的一种优选方案，其中：磁铁构件为包括第一(磁性)段部、第二(磁性)段部和第三(磁性)段部的一体式结构，其中第一段部、第二段部和第三段部中的每一者具有长方体结构，且第二段部和第三段部位于第一段部的两侧，其中第一段部具有第一极性，且第二段部和第三段部均具有不同于第一极性的第二极性。

作为本发明所述一种微型扬声器结构的一种优选方案，其中：磁铁构件还包括被第一段部围绕的第四(磁性)段部，且第四段部具有与第二段部和第三段部相同的极性。

作为本发明所述一种微型扬声器结构的一种优选方案，其中：磁铁构件包括永久磁铁和导磁元件，永久磁铁与导磁元件的顶表面直接接触，且导磁元件具有从顶表面延伸并围绕永久磁铁的侧壁，其中永久磁铁邻近第一侧的第一端与永久磁铁邻近第二侧的第二端具有不同极性，且导磁元件与永久磁铁的第一端具有不同极性。

作为本发明所述一种微型扬声器结构的一种优选方案，其中：线圈与第一磁极区域和第二磁极区域均垂直重叠。

作为本发明所述一种微型扬声器结构的一种优选方案，其中：所述微型扬声器结构更包括封装盖以及永久磁铁，封装盖包围基板和振膜，其中封装盖具有暴露振膜的一部分的盖开口，且永久磁铁设置于封装盖上。

作为本发明所述一种微型扬声器结构的一种优选方案，其中：线圈为包括第一层和第二层的多层线圈，其中第一层具有围绕振膜的中心轴的螺旋结构，且第二层自上方跨越第一层的螺旋结构并电连接到第一层。

作为本发明所述一种微型扬声器结构的一种优选方案，其中：线圈为包括第一层和第二层的多层线圈，其中第一层包括围绕振膜的中心轴设置的多个同轴段部，且所述同轴段部透过第二层相互电连接。

作为本发明所述一种微型扬声器结构的一种优选方案，其中：第二层围绕振膜的中心轴对称设置。

本发明另一些实施例提供一种微型扬声器结构，包括：基板、振膜、线圈、电路板以及磁铁构件。基板具有中空腔室。振膜设置于基板之上并覆盖中空腔室。线圈嵌入于振膜中。电路板附接到基板。磁铁构件设置在电路板上并位于中空腔室中。磁铁构件包括第一磁段、围绕第一磁段的多个第二磁段、以及围绕第一磁段和所述第二磁段且位于第一磁段和所述第二磁段之间的非极性段部，其中在磁极构件面向线圈的顶侧上，第一磁段具有第一极性，第二磁段具有不同于第一极性的第二极性。

本发明的有益效果：透过提供在磁铁表面(例如，面向线圈结构)上具有多磁极区域的新颖的磁铁构件，可以在不增加微型扬声器结构的尺寸的情况下增加微型扬声器结构的声压大小(SPL)。因此，微型扬声器结构的性能也得以提升。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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：

图1示出根据一些实施例之微型扬声器结构的俯视图；

图2示出根据一些实施例之图1中所示区域I的放大图；

图3至图7示出根据一些实施例之形成图1中的微型扬声器结构的中间阶段的横截面视图；

图8和图9示出根据一些实施例之磁铁构件的各种视图；

图10和图11示出根据一些实施例之磁铁构件的各种视图；

图12示出根据一些实施例之磁铁构件的各种视图；

图13示出根据一些实施例之磁铁构件的各种视图；

图14和图15示出根据一些实施例之磁铁构件的各种视图；

图16、图17和图18示出根据一些实施例之磁铁构件的各种视图；

图19、图20和图21示出根据一些实施例之磁铁构件的各种视图；

图22示出根据一些实施例之磁铁构件的横截面视图；

图23示出根据一些实施例之微型扬声器结构的横截面视图；

图24示出根据一些实施例之微型扬声器结构的俯视图；

图25示出根据一些实施例之图13中所示区域J的放大图；

图26示出根据一些实施例之图13中的微型扬声器结构的横截面视图。

图中：10,10’,20:微型扬声器;100, 200:基板;101, 201:绝缘层;102, 202:绝缘层;110, 210:振膜;111, 211:开口;120, 220:多层线圈;121, 221:第一层;121A:螺旋结构;121B:波浪结构;221A:同轴段部;122, 222:第二层;130, 230:介电层;130A, 230A:通孔;140, 240:切割槽;150, 250:载板;151, 251:气孔;160, 160’, 160’’, 160’’’, 260:磁铁构件;160A, 260A:顶表面/顶侧/第一侧;160B:底表面/底侧/第二侧;161:(第一)磁铁;161S:第一磁段/段部;162:(第二)磁铁;162S:第二磁段/段部;163S:非极性段/段部;1600, 1600’:磁铁构件;1600A:磁铁构件;1610S:第一磁段;1620S:第二磁段;1630S:第三磁段;1640S:第四磁段;1610:永久磁铁;1620:导磁元件;1621:顶表面;1622:侧壁;170:封装盖;170A:盖开口;180:永久磁铁;I, J:区域;S:中空腔室;G1, G2:开口;ML:磁力线;X,Y, Z:轴;A-A, B-B, C-C, D-D, E-E, X-X:线。

具体实施方式

下面将描述本揭露一些实施例的微型扬声器结构。然而，应当理解，这些实施例提供了许多可应用的发明概念，这些概念可以体现在各种各样的特定上下文中，所讨论的具体实施例仅用于说明制造和使用这些实施例的具体方式，并不限制本揭露的范围。

除非另有定义，本文中使用的所有用语(包括技术和科学用语)具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同涵义。应当理解，在常用词典中定义的每一个用语应被解释成具有与相关技术及本揭露的背景或上下文一致的意思，而不应以理想化或过度正式的方式解读，除非在此另有定义。

本揭露可能在各种示例中重复元件符号及/或字母。这些重复是为了简化和清楚的目的，其本身并非代表所讨论各种实施例及/或配置之间有特定的关系。以下描述实施例的一些变化。在不同图式和说明的实施例中，相似的元件符号被用来标示相似的元件。

图1是示出根据一些实施例之微型扬声器结构10的俯视图。微型扬声器结构10为电声换能器(electroacoustic transducer)，例如微型动圈式扬声器，可设置于一般电子产品中。如图1中所示，微型扬声器结构10包括基板100、振膜110以及多层线圈120。振膜110设置在基板100之上，并可相对于基板100移动。应注意的是，在图1的示例中，为了显示微型扬声器结构10的内部结构，振膜110被绘示为透明的。

另外，多层线圈120嵌入于振膜110中，这意味着多层线圈120未暴露在外。多层线圈120配置用于传输电信号，并根据电信号驱动振膜110相对于基板100发生形变。振膜110中形成有两个开口111。多层线圈120包括第一层121和第二层122，且第一层121在至少一个开口111中电连接到第二层122。第一层121和第二层122位于平行于X-Y平面的不同的水平面上。在本实施例中，第二层122高于第一层121，也就是说，第二层122比第一层121更靠近振膜110的顶部。

应注意的是，第一层121在至少一个开口111中电连接到第二层122，以传输来自控制单元(未示出)的电信号，以控制微型扬声器结构10的操作。在本实施例中，第一层121包括螺旋结构121A和波浪结构121B。应理解的是，多层线圈120示意性显示在图1中，而多层线圈120(例如螺旋结构121A)的详细结构如图2中所示。螺旋结构121A围绕振膜110的中心轴O设置，且波浪结构121B将螺旋结构121A连接至开口111之一者。在多层线圈120中传输的电信号可以迫使振膜110相对于基板100发生形变(例如，振荡)。透过设置波浪结构121B，可以使振膜110更有弹性，并可降低振荡的难度。另外，第二层122也可以包括波浪结构。

再者，振膜110中形成有切割槽140，且切割槽140围绕微型扬声器结构10。由于晶圆上可以形成多个微型扬声器结构10，因此切割槽140限定了每个微型扬声器结构10的区域。以此方式，切割槽140有助于利用例如雷射切割的切割方法将这些微型扬声器结构10彼此分离。

接下来参考图2，其为示出根据一些实施例之图1中所示区域I的放大示意图。如图2中所示，第二层122自上方跨越第一层121的螺旋结构121A，且介电层130设置在第一层121与第二层122之间，以防止第一层121与第二层122之间的短路。通孔130A(以虚线显示)可以形成在介电层130中，使得第一层121透过通孔130A电连接到第二层122。以下将结合图3至图7来说明微型扬声器结构10的详细结构和形成方法。

图3至图7示出根据一些实施例之形成图1中的微型扬声器结构10的中间阶段的横截面视图。应理解的是，这些图式中的每一者包括沿图1中所示的线A-A、线B-B和线C-C的横截面视图。如此一来，微型扬声器结构10的不同部分的制造过程即可在单一张图式中显示。图3至图7中提供了两组坐标轴，其中左侧的一组坐标轴对应于沿线A-A的横截面视图，而右侧的另一组坐标轴对应于沿线B-B和线C-C的横截面视图。

参考图3，提供基板100。在一些实施例中，基板100是半导体晶圆的一部分，并可由硅(Si)形成。或者，基板100可以包括其他半导体材料，例如锗；化合物半导体，包括碳化硅(SiC)、砷化镓(GaAs)、磷化镓(GaP)、氮化镓(GaN)、磷化铟(InP)及/或砷化铟(InAs)；合金半导体，包括SiGe、SiGeC、GaAsP、GaInAs及/或InGaP；或其组合。

在基板100上形成两个绝缘层101、102，其中绝缘层101设置于绝缘层102与基板100之间。绝缘层101和102中的每一者包括或由二氧化硅(SiO2)或其他合适的绝缘材料制成，并可以透过热氧化、化学气相沉积(chemical vapor deposition, CVD)、低压化学气相沉积(low pressure CVD, LPCVD)、大气压化学气相沉积(atmospheric pressure CVD,APCVD)、电浆增强化学气相沉积(plasma-enhanced CVD, PECVD)或任何其他合适的制程来形成。多层线圈120的第一层121系使用电镀或例如物理气相沉积(physical vapordeposition, PVD)、溅镀或蒸镀的其他沉积制程形成在绝缘层102上。第一层121的材料包括铝硅合金、铝、铜或任何其他合适的导电材料。接着对第一层121进行图案化制程(例如，包括微影制程及/或蚀刻制程)，产生如图1中所示的螺旋结构121A和波浪结构121B。随后，透过炉管制程、CVD或其他合适的沉积制程在图案化的第一层121和绝缘层102上共形地形成介电层130。介电层130可以是碳掺杂氧化物或任何其他合适的绝缘材料。

接着，在图4中，对介电层130进行图案化(例如，透过微影制程及/或蚀刻制程)以在介电层130中形成通孔130A，从而暴露下面的第一层121。然后，使用电镀或例如PVD、溅镀或蒸镀的其他沉积制程在介电层130和第一层121上形成多层线圈120的第二层122。第二层122的材料包括铝硅合金、铝、铜或任何其他合适的导电材料。接着对第二层122进行图案化制程(例如，包括微影制程及/或蚀刻制程)，留下位于介电层130上或通孔130A中的部分。

应注意的是，图案化的介电层130仅留下将第一层121和第二层122电绝缘所需的部分。透过去除介电层130的不需要的部分，振膜110(参见图5)可以更有弹性，从而提高微型扬声器结构10的性能。

尽管未示出，但在一些情况下，也可以在多层线圈120上共形地形成保护层(也称为钝化层)以进行保护。在一些实施例中，保护层具有多层结构，例如包括氧化物层(例如，氧化硅)和位于氧化物层之上的氮化物层(例如，氮化硅)。或者，保护层可以具有单层结构，例如具有单一氮化物层。可以透过例如CVD、PVD或其他合适的制程来形成保护层。

接着，在图5中，在上述结构之上形成振膜110，使得多层线圈120和介电层130嵌入于振膜110中(即，它们未暴露在外)；振膜110可以透过旋转涂布或任何其他合适的制程来形成。在一些实施例中，振膜110包括或由聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)、酚醛环氧树脂(例如SU-8)、聚酰亚胺(polyimide, PI)或其组合制成。在一示例中，振膜110由PDMS形成，且振膜110的杨氏模数(Young's modulus)在约1MPa和约100GPa之间的范围内。与由聚酰亚胺形成的振膜相比，由PDMS形成的振膜110具有较小的杨氏模数和更软的薄膜结构，这使得振膜110具有更大的位移，从而产生较大的声音振幅。

接着，图6中，对振膜110进行图案化以在振膜110中形成多个开口111(仅示出一个开口111)以及围绕振膜110的切割槽140。在振膜110由感光材料(例如感光聚合物材料)制成的一些实施例中，可透过使用微影和蚀刻技术来形成开口111和切割槽140。在其他实施例中，振膜110由非感光材料制成，可透过使用钻孔、切割及/或其他合适的图案化技术来形成开口111和切割槽140。开口111可以暴露下面的第二层122，使得第一层121电连接至其中一个开口111(如上所述)中的第二层122。换句话说，当沿着垂直方向(例如，Z轴方向)观察时，振膜110的开口111之一者与通孔130A之一者可以重叠。切割槽140可以有利于切割制程以分离多个微型扬声器结构10，如上所述。

仍参考图6，在基板100的底表面上执行深反应离子蚀刻制程或施加蚀刻剂(例如，氢氧化铵(NH4OH)、氢氟酸(HF)、去离子水、四甲基氢氧化铵(TMAH)、氢氧化钾(KOH))的蚀刻制程，以在基板100中形成中空腔室S。在蚀刻制程之后，振膜110覆盖中空腔室S(例如，悬挂在中空腔室S之上)。应注意的是，绝缘层101和102可以在蚀刻制程期间充当蚀刻停止层。因此，振膜110和多层线圈120被保护不被蚀刻。

接着，在图7中，在基板100的底表面上设置或附接载板150(例如，印刷电路板(printed circuit board, PCB))。因此，基板100位于载板150与振膜110之间。载板150具有一或多个气孔151，可允许中空腔室S与外界环境连通。

另外，磁铁构件160设置在载板150上及中空腔室S中。磁铁构件160用于与上覆的多层线圈120合作(即，由磁铁构件160产生的磁场与流经多层线圈120的电流相互作用)以产生沿振膜110的法线方向(即，垂直/Z轴方向，其垂直于振膜110的顶表面)的力(例如，Z轴向力)，且振膜110可受力而相对于基板100振动/振荡，进而产生声音。

应理解的是，微型扬声器结构10的振膜110的尺寸(例如，厚度及/或面积)小于传统动圈式扬声器的振膜的尺寸。然而，振膜的尺寸与声压大小(sound pressure level,SPL)相关。因此，如何在不增加结构尺寸的情况下提高SPL是一个需要解决的问题。以下描述根据本揭露的实施例提出的用于增加SPL的新颖的磁铁构件设计。

参考图8及图9，图8示出根据一些实施例的磁铁构件160(即，图7中的磁铁构件160)的俯视图，且图9示出沿图8中的线X-X截取的磁铁构件160的横截面视图，在本实施例中，磁铁构件160由两个磁铁(161、162)组成，但在其他实施例中可以使用更多个(例如，三个、四个等)磁铁。在一些实施例中，磁铁161和162中的每一者都是永久磁铁，例如钕铁硼磁铁。在其他实施例中，也可以使用其他合适的永久磁铁材料。

在图8及图9的示例中，磁铁构件160具有圆柱体结构，并且包括具有圆柱体结构的第一磁铁161和具有围绕圆柱体结构的(圆)环形结构的第二磁铁162。在一些情况下，第二磁铁162的内径可以基本上等于第一磁铁161的直径，但本揭露不限于此(将在稍后描述)。此外，第一磁铁161的厚度(例如，沿着Z轴方向)可以基本上等于第二磁铁162的厚度。因此，磁铁161和162的顶表面形成磁铁构件160的顶表面(或顶侧)160A(例如，面向多层线圈120，参见图7)，且磁铁161和162的底表面形成磁铁构件160的底表面(或底侧)160B。

在一些实施例中，第一磁铁161和第二磁铁162在邻近顶侧160A(或第一侧)的相应(respective)第一端(例如，上端)具有不同的极性，并且在邻近底侧160B(或第二侧)的相应第二端(例如，下端)具有不同的极性。举例而言，在图8及图9的示例中，磁铁161和162的第一端分别为N极、S极，而磁铁161和162的第二端分别为S极、N极。然而，在如第10及11图所示的一些替代实施例中，磁铁161和162的N极和S极可以对调。

透过上述配置，磁铁构件160的第一侧160A(下文中也称为磁铁表面)可以具有不同极性的第一磁极区域(第一磁铁161所在的位置)和第二磁极区域(第二磁铁162所在的位置)。与传统磁铁构件的顶部(或底部)仅具有单一磁极区域(即单极)的情况相比，这有助于增加磁力线(例如，参见图7中的磁力线ML)在磁铁构件160的第一侧160A(或顶侧)(面向多层线圈120)上的分布。换句话说，可以增强磁铁构件160的第一侧160A上的磁场(例如，水平或平面磁场)。因此，由磁铁构件160与多层线圈120的相互作用所产生的沿振膜110的法线方向的力也增加，从而可增加SPL。在一些实施例中，优选地，多层线圈120与第一磁极区域和第二磁极区域均垂直重叠(即，多层线圈120在第一侧160A上的投影区域可以与部分第一磁极区域和部分第二磁极区域重叠)，以增加磁铁构件160与多层线圈120的相互作用。

此外，应理解的是，因为由磁铁构件160所产生的磁场(例如，在磁铁表面上的磁场)较大，所以与传统磁铁构件(即，在每一端具有单一磁极)相比，在一些情况下，磁铁构件160可以具有减小的厚度(或高度)，以达到相同的SPL。这有利于减小微型扬声器结构10的尺寸(例如，厚度)。另外，由于磁铁表面上的多磁极区域可以很好地将磁力线ML限制(或集中)在第一侧160A上，从而可减少环境干扰。

图12示出根据一些替代实施例的磁铁构件160’的各种视图，其中图的上半部显示出磁铁构件160’的横截面视图，下半部显示出磁铁构件160’的俯视图。磁铁构件160’与上述磁铁构件160类似，除了磁铁构件160’还具有形成在第一磁铁161中并延伸穿过第一磁铁161的第一端(或上端)和第二端(或下端)的开口G1。在一些情况下，开口G1可以与第一磁铁161的中心轴对齐。透过形成开口G1，可以增加开口G1附近的磁力线(未特别示出)的分布。

图13示出根据另一些替代实施例的磁铁构件160’’的各种视图，其中图的上半部显示出磁铁构件160’’的横截面视图，下半部显示出磁铁构件160’’的俯视图。磁铁构件160’’与上述磁铁构件160类似，除了磁铁构件160’’还具有形成在第一磁铁161周围并将第一磁铁161与第二磁铁162分开的开口G2(例如，环形开口)。以此方式，第二磁铁162的内径大于第一磁铁161的直径。类似地，开口G2的存在有助于增加开口G2附近的磁力线(未特别示出)的分布。应理解的是，根据多层线圈120的相对位置，开口G1及/或开口G2可以任意地应用于上述磁铁构件，且开口(G1、G2)的位置或数量也可以改变以增强沿振膜110的法线方向上产生的力。

另外，虽然上面描述的磁铁构件160(或160’或160’’)系由两个磁铁161和162组成，但是在不同的实施例中，磁铁构件160也可以是一体式结构(即，一体成型结构)。举例而言，这种(一体成型)磁铁构件160可以透过充磁(magnetization)技术(例如，轴向充磁及/或径向充磁)来形成，以具有第一磁段(magnetic segment)161S和第二磁段162S，其中第一磁段161S和第二磁段162S的配置、结构和磁性与上述第一磁铁161和第二磁铁162的配置、结构和磁性相同或相似(例如，参见图8至图13)。关于充磁技术的细节这里不多作讨论。

可以对本揭露的实施例进行许多变更及/或修改。以下描述一些实施例的一些变化。

参考图14及图15，图14示出根据一些实施例的磁铁构件160’’’的立体透视图，且图15示出图14中的磁铁构件160’’’的俯视图。在本实施例中，磁铁构件160’’’为一体式结构(即，一体成型结构)，包括第一磁段161S以及位于第一磁段161S周围的多个第二磁段162S，且在第一磁段161S与第二磁段162S之间具有非极性段(non-polar segment)163S。非极性段163S还可以围绕第一磁段161S和第二磁段162S，使得仅这些磁极区域(161S、162S)的上端和下端被暴露出来。每个段部161S、162S和163S可以具有圆柱体结构(参见图14)。

另外，第一磁段161S和第二磁段162S在邻近第一侧160A的相应第一端(例如，上端)具有不同的极性，并且在邻近第二侧160B的相应第二端(例如，下端)具有不同的极性，类似上述的第一和第二磁铁(161、162)。举例而言，在图14及图15的示例中，第一磁段161S和第二磁段162S的第一端分别为N极、S极，而第一磁段161S和第二磁段162S的第二端分别为S极、N极。然而，在一些其他实施例中，第一磁段161S和第二磁段162S的N极和S极可以对调。类似地，这种(一体成型)磁铁构件160’’’可以透过充磁技术(例如，轴向充磁)来形成。透过在磁铁表面(例如，顶侧160A)上具有多磁极区域(例如，位于中心区域的第一磁极区域以及围绕第一磁极区域的多个第二磁极区域)，磁铁构件160’’’也可以实现与上述磁铁构件160(或160’或160’’)类似的优点，例如提高SPL。

参考图16至图18，图16示出根据一些实施例的磁铁构件1600的立体图，图17示出图16中的磁铁构件1600的俯视图，且图18示出图16中的磁铁构件1600的侧视图。在本实施例中，磁铁构件1600具有长方体结构，并且为包括第一磁段1610S、第二磁段1620S和第三磁段1630S的一体式结构(即，一体成型结构)。第一磁段1610S位于磁铁构件1600的中间区域，第二磁段1620S和第三磁段1630S位于第一磁段1610S的两侧。每个段部1610S、1620S和1630S可以具有长方体结构，并可从磁铁构件1600的第一侧160A(面向多层线圈120)延伸到第二侧160B(参见图16)。

另外，第一磁段1610S具有第一极性(例如，N极)，而第二磁段1620S和第三磁段1630S均具有不同于第一极性的第二极性(例如，S极)。类似地，这种(一体成型)磁铁构件1600可以透过充磁技术来形成。透过在磁铁表面(例如，顶侧160A)上具有多磁极区域，磁铁构件1600也可以实现与上述磁铁构件160(或160’或160’’)类似的优点，例如提高SPL。

类似地，图19、20和21图示出根据一些实施例的磁铁构件1600’的各种视图(例如，立体图、俯视图和侧视图)。磁铁构件1600’与上述磁铁构件1600类似，除了磁铁构件1600’更包括第四磁段1640S。第四磁段1640S可以被第一磁段1610S围绕(例如，嵌入于第一磁段1610S中)，并可从磁铁构件1600’的一侧壁延伸到相对的侧壁，使得第四磁段1640S通过第一磁段1610S暴露。另外，第四磁段1640S具有与第二磁段1620S和第三磁段1630S相同的磁性(即，具有与第一磁段1610S不同的磁性)。透过形成第四磁段1640S，可以进一步提高磁力线回路(未特别示出)的稳定性。如此一来，微型扬声器结构10的可靠性也得以提升。

图22示出根据一些实施例的磁铁构件1600A的横截面视图。磁铁构件1600A包括永久磁铁1610和导磁元件1620。永久磁铁1610可以类似于上面在图8至图11中描述的第一磁铁161。导磁元件1620的材料可以包括钼金属、硅钢、铁氧体或任何其他合适的导磁材料。永久磁铁1610放置在导磁元件1620的顶表面1621上(例如，与其直接接触)，且导磁元件1620具有从顶表面1621延伸并围绕永久磁铁1610的侧壁1622。侧壁1622与永久磁铁1610的顶表面可以基本上处于相同的水平(即，在Z轴方向上处于相同的高度)，从而形成磁铁构件1600A的顶侧160A。

透过上述配置，导磁元件1620(例如，侧壁1622)与永久磁铁1610的第一端(例如，上端)可以具有不同极性。由此，可以在磁铁构件1600A的顶侧160A上实现多磁极区域。因此，磁铁构件1600A也可以实现与上述磁铁构件160(或160’或160’’)类似的优点，例如提高SPL。

应理解的是，本文所述的磁铁构件的结构、配置以及制造方法仅是说明性的，并不旨在也不应被解释为限制本揭露。一旦获知本揭露，许多替代方案和修改对于本领域技术人员来说是显而易见的。

图23示出根据一些实施例的微型扬声器结构10’的横截面视图。微型扬声器结构10’与上述微型扬声器结构10类似，除了微型扬声器结构10’还包括封装盖170和永久磁铁180。封装盖170设置在或附接到载板150上，并设计成包围且保护基板100和振膜110。封装盖170可以具有盖开口170A，以允许由于振膜110的振动引起的声能传播到微型扬声器结构10’之外。在一些实施例中，封装盖170由磁导率低于约1.25×10-4H/m之金属材料制成，例如金(Au)、铜(Cu)、铝(Al)或其组合，这有助于维持或将磁场限制在微型扬声器结构10’中。

永久磁铁180设置在振膜110上方(例如，附接到封装盖170)。在图23的示例中，永久磁铁180可以具有与封装盖170的盖开口170A的形状相符的环形结构(例如，盖开口170A为圆形，而永久磁铁180为圆环形，但本揭露不限于此)，并可设置在盖开口170A下方。在一些替代实施例中(未示出)，永久磁铁180可以设置在封装盖170的盖开口170A上方。在一些实施例中，永久磁铁180为钕铁硼磁铁。在其他实施例中，也可以使用其他合适的永久磁铁材料。

永久磁铁180和磁铁构件160可以相互吸引以增加平面磁场的偏转。因此，由通过多层线圈120的电流与振膜100法线方向上的平面磁场所产生的力增加，使得振膜110具有更高的频率响应，从而提高微型扬声器结构10’的性能。

在一些实施例中，磁铁构件160与永久磁铁180之间的距离可以在约200μm与约1000μm之间的范围内。如果距离大于1000μm，则磁铁构件160与永久磁铁180之间可能无法具有足够的吸引力以增加平面磁场的偏转，导致微型扬声器结构的频率响应较小。因此，微型扬声器结构的性能下降。而如果距离小于200μm，当振膜110相对于基板100产生上下形变时，其可能会反覆接触且撞击到磁铁构件160及/或永久磁铁180，导致微型扬声器结构的损坏。因此，降低微型扬声器结构的可靠性。

图24是示出根据一些其他实施例的微型扬声器结构20的俯视图。应理解的是，微型扬声器结构20可以包括与图1中所示的微型扬声器结构10相同或相似的部件，且这些相同或相似的部件以相似的数字标示，其细节在此不再赘述。举例而言，微型扬声器结构20包括基板200、振膜210以及多层线圈220。类似地，应注意的是，在图24的示例中，为了显示微型扬声器结构20的内部结构，振膜210被绘示为透明的。

在本实施例中，多层线圈220也嵌入于振膜210中，并包括第一层221和第二层222，它们位于平行于X-Y平面的不同的水平面上。微型扬声器结构20与图1中所示的微型扬声器结构10的差异在于，多层线圈220的第一层221包括多个围绕振膜210的中心轴O设置的同轴段部(coaxial segments)221A，且这些同轴段部221A透过第二层222相互电连接。应理解的是，多层线圈220示意性显示在图24中，而多层线圈220(例如同轴段部221A)的详细结构如图25中所示。另外，第二层222也是围绕振膜210的中心轴O对称设置。

图25是示出图24中所示区域J的放大示意图。如图25中所示，第二层222将第一层221的分离的同轴段部221A相互连接。介电层230设置在第一层221与第二层222之间，以防止第一层221与第二层222之间的短路。通孔230A(以虚线显示)可以形成在介电层230中，且第一层221透过通孔230A电连接到第二层222。

图26是示出图24中所示的微型扬声器结构20的示意性横截面视图。应理解的是，图26包括沿图24中所示的线D-D和线E-E的横截面视图。图26中提供了两组坐标轴，其中左侧的一组坐标轴对应于沿线D-D 的横截面视图，而右侧的另一组坐标轴对应于沿线E-E的横截面视图。

微型扬声器结构20的详细结构如图26中所示。微型扬声器结构20的结构和制造过程与上述微型扬声器结构10的结构和制造过程基本上相同，其细节在此不再赘述。如图26中所示，多层线圈220的第二层222基本上平均分布于振膜210中。如此一来，当振膜210相对于基板200振荡时，振荡力的分布可以更为平均。因此，可以降低微型扬声器结构20的总谐波失真(total harmonic distortion, THD)值，并可延长微型扬声器结构20的使用寿命。

如上所述，本揭露的实施例提供了具有新颖的磁铁构件设计的微型扬声器结构。所述微型扬声器结构可以利用微机电***(electromechanical system, MEMS)技术形成。因此，微型扬声器结构的尺寸可以显著减小。另外，透过提供在磁铁表面(例如，面向线圈结构)上具有多磁极区域的新颖的磁铁构件，可以在不增加微型扬声器结构的尺寸的情况下增加微型扬声器结构的声压大小(SPL)。因此，微型扬声器结构的性能也得以提升。

以上虽然详细描述了本揭露的实施例及它们的优势，但应当理解，在不背离所附申请专利范围限定的本揭露的精神和范围的情况下，可以对本揭露作出各种变化、替代和修改。例如，本领域技术人员将容易理解，本文中描述的许多特征、功能、制程和材料可以变化，同时保持在本揭露的范围内。此外，本申请的范围不旨在限制于说明书中所述的制程、机器、制造、物质组成、工具、方法和步骤的特定实施例。作为本领域的普通技术人员将容易地从本揭露中理解，根据本揭露，可以利用现有的或今后将被开发的、执行与在本揭露所述的对应实施例基本上相同的功能或实现基本上相同的结果的制程、机器、制造、物质组成、工具、方法或步骤。因此，所附申请专利范围旨在将这些制程、机器、制造、物质组成、工具、方法或步骤包括它们的范围内。此外，每一个申请专利范围构成一个单独的实施例，且不同申请专利范围和实施例的组合都在本揭露的范围内。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (20)

1.一种微型扬声器结构，其特征在于，包括：

一基板，具有一中空腔室；

一振膜，设置于所述基板之上并覆盖该中空腔室；

一线圈，嵌入于所述振膜中；

一电路板，附接到所述基板；以及

一磁铁构件，设置于所述电路板上并位于该中空腔室中，

其中该磁铁构件具有面向该线圈的一第一侧和与该第一侧相对的一第二侧，且其中该第一侧包括具有不同极性的一第一磁极区域和一第二磁极区域。

2.根据权利要求1所述的一种微型扬声器结构，其特征在于：其中所述磁铁构件的该第一侧和该第二侧具有不同极性。

3.根据权利要求2所述的一种微型扬声器结构，其特征在于：所述磁铁构件具有一圆柱体结构，且其中，所述第一磁极区域位于该第一侧的一中心区域，该第二磁极区域位于围绕该中心区域的该第一侧的一***区域。

4.根据权利要求3所述的一种微型扬声器结构，其特征在于：所述磁铁构件包括一第一磁铁和一第二磁铁，该第一磁铁具有一圆柱体结构，该第二磁铁具有围绕该第一磁铁的该圆柱体结构的一环形结构，且其中该第一磁铁及该第二磁铁在邻近该第一侧的相应第一端具有不同极性，并且在邻近该第二侧的相应第二端具有不同极性。

5.根据权利要求4所述的一种微型扬声器结构，其特征在于：所述磁铁构件具有一开口，形成在该第一磁铁中并延伸穿过该第一磁铁的该第一端和该第二端。

6.根据权利要求4所述的一种微型扬声器结构，其特征在于：所述磁铁构件具有一开口，形成在该第一磁铁周围并将该第一磁铁与该第二磁铁分开。

7.根据权利要求3所述的一种微型扬声器结构，其特征在于：所述磁铁构件为包括一第一段部和一第二段部的一体式结构，该第一段部具有一圆柱体结构，该第二段部具有围绕该第一段部的该圆柱体结构的一环形结构，且其中该第一段部及该第二段部在邻近该第一侧的相应第一端具有不同极性，并且在邻近该第二侧的相应第二端具有不同极性。

8.根据权利要求2所述的一种微型扬声器结构，其特征在于：所述磁铁构件具有一圆柱体结构，且其中该第一磁极区域位于该第一侧的一中心区域，且其中该第一侧还包括位于该第一磁极区域周围的复数个第二磁极区域，其中在该第一磁极区域与该些第二磁极区域之间具有一非极性区域。

9.根据权利要求8所述的一种微型扬声器结构，其特征在于：所述磁铁构件为包括一第一段部和复数个第二段部的一体式结构，其中该第一段部和该些第二段部中的每一者具有一圆柱体结构，该些第二段部位于该第一段部周围，且该第一段部和该些第二段部被一非极性段部围绕，且其中该第一段部及该些第二段部在邻近该第一侧的相应第一端具有不同极性，并且在邻近该第二侧的相应第二端具有不同极性。

10.根据权利要求1所述的一种微型扬声器结构，其特征在于：所述磁铁构件的该第一侧和该第二侧具有相同极性。

11.根据权利要求10所述的一种微型扬声器结构，其特征在于：所述磁铁构件具有一长方体结构，且其中该第一磁极区域位于该第一侧的一中间区域，且其中该第一侧还包括一第三磁极区域，其中该第二磁极区域和该第三磁极区域位于该第一磁极区域的两侧并具有相同极性。

12.根据权利要求11所述的一种微型扬声器结构，其特征在于：所述磁铁构件为包括一第一段部、一第二段部和一第三段部的一体式结构，其中该第一段部、该第二段部和该第三段部中的每一者具有一长方体结构，且该第二段部和该第三段部位于该第一段部的两侧，且

其中该第一段部具有一第一极性，且该第二段部和该第三段部均具有不同于该第一极性的一第二极性。

13.根据权利要求12所述的一种微型扬声器结构，其特征在于：所述磁铁构件还包括被该第一段部围绕的一第四段部，且该第四段部具有与该第二段部和该第三段部相同的极性。

14.根据权利要求1所述的一种微型扬声器结构，其特征在于：所述磁铁构件包括一永久磁铁和一导磁元件，该永久磁铁与该导磁元件的一顶表面直接接触，且该导磁元件具有从该顶表面延伸并围绕该永久磁铁的一侧壁，且

其中该永久磁铁邻近该第一侧的一第一端与该永久磁铁邻近该第二侧的一第二端具有不同极性，且该导磁元件与该永久磁铁的该第一端具有不同极性。

15.根据权利要求1所述的一种微型扬声器结构，其特征在于：所述线圈与该第一磁极区域和该第二磁极区域均垂直重叠。

16.如权利要求1所述的微型扬声器结构，更包括：

一封装盖，包围该基板和该振膜，其中该封装盖具有暴露该振膜的一部分的一盖开口；以及

一永久磁铁，设置于该封装盖上。

17.根据权利要求1所述的一种微型扬声器结构，其特征在于：所述线圈为包括一第一层和一第二层的多层线圈，且其中该第一层具有围绕该振膜的一中心轴的一螺旋结构，且该第二层自上方跨越该第一层的该螺旋结构并电连接到该第一层。

18.根据权利要求1所述的一种微型扬声器结构，其特征在于：所述线圈为包括一第一层和一第二层的多层线圈，且其中该第一层包括围绕该振膜的一中心轴设置的复数个同轴段部，且该些同轴段部透过该第二层相互电连接。

19.根据权利要求18所述的一种微型扬声器结构，其特征在于：所述第二层围绕该振膜的该中心轴对称设置。

20.一种微型扬声器结构，包括：

一基板，具有一中空腔室；

一振膜，设置于该基板之上并覆盖该中空腔室；

一线圈，嵌入于该振膜中；

一电路板，附接到该基板；以及

一磁铁构件，设置于该电路板上并位于该中空腔室中，

其中该磁铁构件包括一第一磁段、围绕该第一磁段的复数个第二磁段、以及围绕该第一磁段和该些第二磁段且位于该第一磁段和该些第二磁段之间的一非极性段部，且其中在该磁极构件面向该线圈的一顶侧上，该第一磁段具有一第一极性，该第二磁段具有不同于该第一极性的一第二极性。