CMOS-MEMS-Mikrolautsprecher

FORSCHUNG & ENTWICKLUNG

Die Microspeaker für drahtlose In-Ear-Kopfhörer der Arioso Systems GmbH, einer Ausgründung des Fraunhofer-Instituts für Photonische Mikrosysteme IPMS, sind bis zu zehnmal kleiner als herkömmliche Mikrolautsprecher und bestehen zu 100 Prozent aus Silizium – . Die MEMS-Speaker, die derzeit als Prototyp vorliegen, könnten künftig dazu beitragen, den Funktionsumfang von miniaturisierten Kopfhörern zu erweitern. Möglich macht es ein Schallwandlerprinzip, das auf die Membran, das zentrale Element eines herkömmlichen Lautsprechers, verzichtet.



Die 10-20 mm2 großen Mikrolautsprecher der Arioso Systems eignen sich für zukünftige Anwendungen in Hearables wie Simultan-Übersetzung, Bezahlfunktionen und weitere sprachbasierte Internetdienstleistungen. Das Dresdner Spin-off wurde 2019 aus dem Fraunhofer IPMS ausgegründet und zählt zwölf Mitarbeiter.

Anders als herkömmliche Lautsprecher und auch existierende MEMS-Lautsprecher besitzen die MEMS-Speaker von Arioso keine Membran oder Magnete. Sie sind zu hundert Prozent aus Silizium geformt. und lassen sich mit üblichen CMOS-Verfahren in Großserie produzieren.

Die Speaker nutzen ein Schallwandlerprinzip, das auf der NED-Technologie (Nanoscopic Electrostativ Drive) beruht, die von Holger Conrad, damals noch Wissenschaftler am Fraunhofer IPMS und Gründungsmitglied von Arioso, entwickelt wurde. Der Schallwandler besitzt keine Membran. Sie wird durch eine Vielzahl von 20μm dünnen Biegebalken im Volumen des Siliziumchips ersetzt. Durch Öffnungen an der Ober- und Unterseite des Chips entweicht Luft aus den Kammern und strömt in die Kammern nach, in denen sich elektrostatische Aktoren bewegen. Durch Anlegen einer Audiosignalspannung werden diese NED-Aktoren zum Schwingen angeregt, die Schwingungen werden als Schall hörbar. So entsteht bei einer Größe von 10mm² ein Schalldruckpegel von etwa 120dB erzeugt.

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