基于毛细管效应的选择性密封策略,以提高压电MEMS扬声器性能
Yan Wang1,2, Tunan Lv1,2, Junning Zhang1
1School of Optical and Electronic Information, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan, 430074 China.
Microsystems & nanoengineering
|August 8, 2024
概括
使用液态聚二甲基 (PDMS) 的新密封方法通过减少空气泄漏和异步振动,显著提高了压电微电子机械系统 (MEMS) 扬声器的声学性能. 这种技术在低频率和近共振时提高声压水平 (SPL),为MEMS声学设备提供了强大的解决方案.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 声学 声学 在声学方面
- 电气工程 电气工程
背景情况:
- 微电子机械系统 (MEMS) 扬声器面临声学性能问题,例如由于空气泄漏而导致低频声压水平 (SPL) 恶化.
- 靠近共振频率的悬臂束中的异步振动,由制造不均引起,进一步降低了MEMS扬声器的性能.
研究的目的:
- 提出和演示用于压电MEMS扬声器的新型密封策略.
- 为了解决由空气泄漏和异步振动引起的声学性能下降.
主要方法:
- 一种密封策略,涉及液态聚二甲基 (PDMS) 通过毛细管作用填充横梁梁之间的空气间隙,然后进行固化.
- 使用带有多个悬臂梁的压电MEMS扬声器设计进行概念验证演示.
- 使用IEC耳部模拟器评估声学性能,以测量SPL和总波扭曲 (THD).
主要成果:
- 在100Hz以下的SPL显著增加,在40Vpp的驱动电压下,在20Hz有4.9dB的改善.
- 由于异步振动减少,SPL在共振频率附近 (18kHz-19kHz) 的显著改善约为17.5dB.
- 密封设备在100 Hz至16 kHz之间保持了类似的SPL响应,在1 kHz (40 Vpp) 时的THD为0.728%.
结论:
- 拟议的PDMS密封方法有效地增强低频SPL,并减轻MEMS扬声器中异步振动的问题.
- 该技术提供了诸如操作方便,损坏风险低,可重复性优异,可靠性和强度等优势.
- 这种方法为提高MEMS声学设备的声学性能和可靠性提供了一个有希望的技术解决方案.
