CN102113344B - 麦克风单元以及具有该麦克风单元的移动电话机 - Google Patents

Abstract

提供一种具有平缓的频率特性的麦克风单元。麦克风单元(120)具有框体(200)、第一基板(210)、第二基板(220)、振动单元(230)、振动板(232)、ASIC(240)及虚设部件(300)。虚设部件(300)安装在基板(210)上，并位于开口部(130)的下方。

Description

麦克风单元以及具有该麦克风单元的移动电话机

技术领域

本发明涉及一种麦克风单元，尤其是涉及麦克风单元的声学特性的改善。

背景技术

在利用电话机等进行通话、语音识别、语音录音等时，优先只捕捉目标语音(说话者的声音)。然而，在用于捕捉声音的语音输入装置的使用环境中，可能会存在背景噪声等的除目标语音之外的声音。因此，正在大力开展研发这样的装置：即使在噪声存在的环境中使用也能够正确提取目标语音的语音输入装置，即，具有噪声消除功能的语音输入装置。另外，近年来，电子设备日趋小型化，所以语音输入装置也日趋小型化。

关于语音输入装置(下面，称之为“麦克风”)，例如在JP特开平06-339192号公报(专利文献1)中公开了一种“在无指向性的电容式麦克风(electriccondensermicrophone)中，能够容易地将各个声阻特性的偏差调整为规定特性”的麦克风单元(“说明书摘要”中的“目的”)。该麦克风单元具有如下结构：“在单元外壳2内收容(容纳)有振动板5及背板6、盖板9等的麦克风单元1中，形成用于使背板6的背部与外部相连通的通道12，并在该通道12设置了用于改变该通道12的声阻的调整机构。作为调整机构的一例，在盖板9设置通道12，并使该通道12与螺栓14螺纹结合。通过改变螺栓14的螺纹结合度，能够使通道12的声阻改变”(“说明书摘要”中的“解决手段”)。

另外，在JP特开平08-098289号公报(专利文献2)中公开了一种“改善高频率区域的感度频率特性来持有平缓感度频率特性的落地式麦克风”(“说明书摘要”中的“目的”)。该落地式麦克风具有如下结构：“在麦克风元件1的容器1a内，设置有用于在振动板1c的内侧连结该容器1a的内外的极其微小的压力等效音孔1b”(“说明书摘要”中的“解决手段”)。

在JP特开2007-060228号公报(专利文献3)中公开了一种硅制麦克风组件，该硅制麦克风组件“具有能够获得优异受音特性的内腔及通气孔(leakhole：漏孔)，并能够廉价制作”(“说明书摘要”中的“目的”)。该“硅制麦克风组件1具有：在开口部4a上安装有硅制麦克风芯片2的印刷电路板4；设置在印刷电路板4上并包围硅制麦克风芯片2的箱体5；设置在箱体5的下表面的绝缘板6。在箱体5的下表面，设置有槽部5a、与该槽部5a相对的开口部5b。在绝缘板6上设置有贯通孔6a。箱体5设置在印刷电路板4上，由此被箱体5和印刷电路板4包围的空间成为内腔7，而且，绝缘板6设置在箱体5的下表面上，由此贯通孔6a、槽部5a及开口部5b成为用于使内腔7与外部空间连通的通气孔8”。(“说明书摘要”中的“解决手段”)。

在JP特开2001-054195号公报(专利文献4)中公开了一种“部件件数少且小型，并能够防止振动时的反射波所带来的不良影响的驻极体电容式麦克风”(“说明书摘要”中的“目的”)。就该驻极体电容式麦克风而言，“以规定间隔配置有固定电极6和振动膜4，并利用这两者间的静电容量的变化来检测施加至振动膜4上的语音信号，而且，在由绝缘材料而成的箱型外壳9的凹部9a内收容有上述固定电极6、振动膜4及半导体元件8，在上述凹部9a的壁面上具有背室12”(“说明书摘要”中的“解决手段”)。

在JP特开2003-163996号公报(专利文献5)中公开了一种“部件件数少且小型，并能够防止振动时的反射波所带来的不良影响的驻极体电容式麦克风”(“说明书摘要”中的“课题”)。就该驻极体电容式麦克风而言，“以规定间隔配置有固定电极6和振动膜4，并利用这两者间的静电容量的变化来检测施加至振动膜4上的语音信号，而且，在由绝缘材料而成的箱型外壳9的凹部9a内收容有上述固定电极6、振动膜4及半导体元件8，在上述凹部9a的壁面上具有背室12”(“说明书摘要”中的“解决手段”)。

现有技术文献(专利文献)

专利文献1：JP特开平06-339192号公报

专利文献2：JP特开平08-098289号公报

专利文献3：JP特开2007-060228号公报

专利文献4：JP特开2001-054195号公报

专利文献5：JP特开2003-163996号公报

发明内容

发明要解决的课题

一般，麦克风单元具有：框体部，其具有内部空间；振动板，其配置在内部空间内，用于将声音振动变换为电信号；放大部，其放大电信号并进行输出；开口部，其用于使设置在上述框体部的内部空间与外部空间相连通。

在具有这样的结构的麦克风单元中，为了防止因灰尘从用于接收声音的开口部进入并附着在振动板上而发生工作不良，不将振动板配置在开口部的正下方，而对振动板进行错位配置，使得振动板不与开口部的正下方(框体的内侧部分)相重叠。若将振动板配置在开口部的正下方，则从开口部到振动板的路径长即传播时间变得最短，所以能够限制内部空间的容积变得最小。然而，在将振动板相对开口部错位配置的情况下，在从开口部到达振动板为止的空间内，存在一定的路径长和一定的内部空间容积。该内部空间构成会发生声学共振的系统。该空间的共振频率fo取决于从开口部到振动板的路径长、内部空间的容积及形状等。

为了保持麦克风的频率特性平缓直到高频带，优先将内部空间的共振频率设定为高的频率，所以必须将内部空间的容积设计为尽可能小。然而，振动板具有为保持其强度而支撑其周围的支撑部，所以具有规定的厚度(例如为0.4mm左右)。因此，例如，在箱型框体的上部设置开口部，并将振动板相对开口部错位配置在框体内部空间的底部的情况下，内部空间所需的厚度至少为，将支撑部的厚度和用于使从开口部接收到的语音传递至振动板的声音路径厚度(例如为0.3mm左右)相加得到的厚度。这说明，在开口部之下的振动板及支撑部的旁边存在无用的空间。只要有0.3mm的厚度就足够满足声音传递的需求，所以开口部之下的0.7mm的厚度为无用的厚度，这会使内部空间容积增大，导致共振频率fo降低，从而使平缓的频带变窄，使麦克风的频率特性变差。

因此，需要提供一种小型且声学特性得以改善的麦克风单元。从其他方面考虑，也需要提供一种具有更加平缓的频率特性的麦克风单元。从另一其他方面考虑，需要提供一种小型且声学特性得以改善的移动电话机。

用于解决课题的手段

根据一实施方式的麦克风单元具有：框体，其具有内部空间及开口部；振动部，其配置在内部空间内，用于将声音振动变换为电信号；声音修正构件，其配置在内部空间内，用于对从开口部向振动板传递的声音的声音传递特性进行修正。

优选内部空间包括第一部分空间和第二部分空间。振动部配置在第一部分空间和第二部分空间之间。在框体部还形成有第二开口部，该第二开口部与第二部分空间相连。声音修正构件设置在第一部分空间和第二部分空间中的至少一个空间内。

优选形成有声音修正构件，使得第一部分空间及第二部分空间各自的空气容积彼此相等。

优选声音修正构件的形状采用使从第一开口部到振动部的声阻与从第二开口部到振动部的声阻相等的形状。

优选振动部相对于开口部的中心轴而错位配置。

优选声音修正构件配置在开口部的下部。

优选声音修正构件为绝缘体。

优选声音修正构件由导电材料形成，并固定为接地电位。

优选声音修正构件嵌入在框体上。

优选地麦克风单元还具有基板。声音修正构件锡焊接合在基板上。

根据其他实施方式，提供一种具有上述任一麦克风单元的移动电话机。

若采用根据一实施方式的麦克风单元，则能够实现更加平缓的频率特性，使得声学特性得以改善。若根据其他实施方式，则能够提供一种实现了更加平缓的频率特性且声学特性得以改善的移动电话机。

通过应该与所附的附图相关起来理解的本发明的如下详细说明，本发明的上述及其他目的、特征、形态及优点会变得更加明确。

附图说明

图1是示出了采用第一实施方式的麦克风单元120的移动电话机100的结构的概略图。

图2是示出了沿着与系统主板(主板，systemboard)110平行的面剖切麦克风单元120的框体200的上部的状态的图。

图3是示出了沿着与系统主板110垂直的平面剖切麦克风单元120的状态的图。

图4是示出了不具有虚设部件300的麦克风单元400的结构的概略图。

图5是关于共振频率示出了框体200的内部空间的容积大的情况下的频率特性和小的情况下的频率特性的图。

图6是示出了第二实施方式的麦克风单元600的截面结构的概略图。

图7是示出了不具有虚设部件的麦克风单元700的结构的概略图。

图8是示出了实施方式的第一变形例的麦克风单元800的截面结构的概略图。

图9是示出了实施方式的第二变形例的麦克风单元900的截面结构的概略图。

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。在下面的说明中，对相同的部件标注了相同的附图标记。这些部件的名称及功能也相同。因此，对这些部件不再重复详细的说明。

<第一实施方式>

参照图1，对第一实施方式的麦克风单元的使用情况进行说明。图1是示出了采用麦克风单元120的移动电话机100的结构的概略图。移动电话机100具有系统主板110。系统主板110包括麦克风单元120。麦克风单元120包括开口部130。在系统主板110上，安装有用于使移动电话机100执行动作的电路元件。

参照图2，对第一实施方式的麦克风单元120的结构进行说明。图2是示出了沿着与系统主板110平行的面剖切麦克风单元120的框体200的上部的状态的图。麦克风单元120具有框体200、第一基板210、第二基板220、振动单元230、ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit：专用集成电路)240及虚设部件300。振动单元230包括振动板232。本实施方式的麦克风单元120例如为电容式麦克风，但也可以使其他的麦克风。也可以由一体的基板来构成第一基板210和第二基板220。

振动板232例如使用无机压电薄膜或有机压电薄膜，借助压电效应进行声音-电气变换，或者使用驻极体膜，但并不限定于这些结构。由第一基板210、第二基板220构成的麦克风基板，例如由绝缘成形基材、烧结陶瓷、玻璃钢(glassepoxy)、塑料等材料构成，但也可以采用其他绝缘性材料。

振动板232与声波的进入响应而在法线方向上振动。振动单元230输出与进入至振动板232的语音相对应的电信号。振动板232例如可以采用电动式(Dynamictype)、电磁式(Magnetictype)、压电式(Crystaltype)等各种麦克风的振动板。

或者，振动板232也可以是半导体膜(例如为硅膜)、硅制麦克风(Simicrophone)的振动板。通过采用硅制麦克风，能够实现麦克风单元120的小型化及高性能化。此外，对于振动板232的形状，并没有特殊的限定。例如，振动板232的外形可以为圆形、椭圆形或多边形等。

虚设部件300用于修正框体200的内部空间的声音传递特性。例如，与在框体200未设置虚设部件300的情形相比，能够使内部空间的容积变小，使得该内部空间的共振频率偏移至高频带。由此，能够使频率特性平缓的频带变宽，从而能够提高声学特性。

参照图3，进一步对麦克风单元120的结构进行说明。图3是示出了沿着与系统主板110垂直的平面剖切麦克风单元120的状态的图。框体200包围着振动单元230、振动板232、ASIC240及虚设部件300。虚设部件300安装在第一基板210上，并位于开口部130的下方。开口部130和振动板232彼此错位配置。若采用这样的配置，则即使从开口部130进入了灰尘等微小物体，这些微小物体也难以到达振动板232，所以不会轻易对振动板232的振动带来影响。

作为一种方式，虚设部件300例如由树脂等绝缘体构成。作为另一方式，可以将虚设部件300经由第一基板210固定为接地电位。在这样的情况下，可以由导电材料构成虚设部件300。由此，能够强化电磁屏蔽的效果。

虚设部件300嵌入在框体200的壁面或第一基板210上。通过采用嵌入式结构，能够使虚设部件300在框体上正确定位。作为另一方式，虚设部件300可以锡焊接合在第一基板210上。

在麦克风单元120的内部即框体200的内部形成有内部空间310。内部空间310主要是因为振动单元230和开口部130之间发生错位(offset)而形成的。

用于构成内部空间310的第一基板210，例如是将具有凸部的模具按压在绝缘成形基材上来制造的，或者是由使用所需形状的模具得到的烧结陶瓷制造的。另外，作为其他方式，通过将具有贯通孔的基板和不具有贯通孔的基板粘贴多张，也能够制造第一基板210。

接着，参照图4，对根据其他方式的麦克风单元400的结构进行说明。图4是示出了不具有虚设部件300的麦克风单元400的结构的概略图。麦克风单元400具有框体200、第一基板210、第二基板220、振动单元230、振动板232及ASIC240。虚设部件未包括在麦克风单元400中。

在具有图4所示的结构的麦克风单元400中，在开口部130处讲话的语音在框体200的内部发生共振。在这样的情况下，由于框体200的内部空间410的容积大，所以其共振频率比框体200的内部空间小的情况下的共振频率更低。

于是，参照图5，对框体200的内部容积和共振频率之间的关系进行说明。图5是分别示出了在框体200的内部容积大的情况和小的情况下的共振频率的图。

曲线图510例如相当于图4所示的麦克风单元400的共振频率的特性。曲线图520相当于本实施方式的麦克风单元120的共振频率的特性。

麦克风单元400的内部空间410比麦克风单元120的内部空间310大，大出的体积至少在虚设部件300的体积以上。其结果，麦克风单元400的共振频率比麦克风单元120的共振频率更低。然而，如图3所示，若在框体200的内部安装有虚设部件300，则内部空间310的容积变得比内部空间410的容积小。其结果，曲线图510所示的频率特性变化为曲线图520所示的频率特性。即，共振频率变高，平缓的频率特性延伸至高频带。其结果，采用本实施方式的麦克风单元120的移动电话机100的声学特性得以提高。

此外，在图5中，作为曲线图510和曲线图520的交点的频率，举例示出了10KHz。作为曲线图510的共振频率的值，举例示出了7～8KHz。这些数值仅仅是例示，而根据麦克风单元的结构，各值可以取与图中值不同的值。

<第二实施方式>

下面，对第二实施方式进行说明。本实施方式的麦克风单元600与上述第一实施方式的麦克风单元120的不同点在于，本实施方式的麦克风单元600为所谓的差动麦克风。

参照图6，对本实施方式的麦克风单元600的结构进行说明。图6是示出了麦克风单元600的截面结构的概略图。麦克风单元600具有框体610、第一基板620、第二基板630、振动单元230、振动板232、ASIC240及虚设部件300。在框体610的前面上设置有开口部130、132。经过了开口部130的语音在虚设部件300及ASIC240分上侧(即“内部空间310”)传播，使振动板232的上表面振动。另一方面，从开口部132进入的语音经过第一基板620上设置的开口部，并经过第一基板620和第二基板630之间的传输路(即，内部空间640)，使振动板232的下表面振动。

在图6所示的例子中，优选麦克风单元600的内部空间310的容积与内部空间640的容积大致相同。另外，从开口部130到振动板232的距离与从开口部132到振动板232的距离相同，即各自的传播时间相同。在该情况下，经由内部空间310传播的噪声和经由内部空间640传播的噪声相抵消，所以振动板232在噪声被消除的状态下振动。其结果，能够得到良好的声学特性。

这里，在所使用的频带，优先使从开口部130到振动板232的频率特性和从开口部132到振动板232的频率特性彼此平衡(对称，balance)且一致。这是因为，若平衡被破坏，则作为差动麦克风的特性例如远方噪声抑制效果变差。

参照图7，对作为其他方式的麦克风单元700进行说明。图7是示出了不具有虚设部件的麦克风单元700的结构的概略图。麦克风单元700具有框体610、第一基板620、第二基板630、振动单元230、振动板232及ASIC240。在框体610设置有开口部130、132。

就麦克风单元700而言，由于在框体610的内部不具有虚设部件，所以从开口部130进入的语音所传播的内部空间410的容积比设有虚设部件300的麦克风单元600的内部空间640的容积更大。因此，麦克风单元700的共振频率比图6中的麦克风单元600的共振频率更低。

然而，若采用本实施方式的麦克风单元600，则因设有虚设部件300而空间容积变小，所以共振频率变高。其结果，能够确保移动电话机所需的语音特性。

另外，根据内部空间640的感度来改变虚设部件的尺寸，由此能够实现得到良好的差动特性的微调整。

<第一变形例>

参照图8，对本实施方式的第一变形例进行说明。图8是示出了本变形例的麦克风单元800的截面结构的概略图。麦克风单元800具有框体810、第一基板210、第二基板220、振动单元230、振动板232及ASIC240。在框体810的结构中，在开口部130的下方形成有突起部810a。从开口部130进入的语音经过内部空间820，使振动板232振动。

突起部810a是例如通过对框体810的射出成型来形成的。与上述虚设部件300同样地，这样的突起部810a也使框体810的内部空间的容积变小。因此，与不具有突起部810a的麦克风单元400(图4)的共振频率相比，麦克风单元800的共振频率变高。其结果，移动电话机的语音特性得以提高。

<第二变形例>

参照图9，对本实施方式的第二变形例进行说明。图9是示出了本变形例的麦克风单元900的截面结构的概略图。麦克风单元900具有框体910、第一基板620、第二基板630、振动单元230、振动板232及ASIC240。

就框体910而言，在开口部130之下形成有突起部810a。麦克风单元900为所谓的差动麦克风。因此，从开口部130进入的语音经过因设有突起部810a而容积变小的内部空间820，从振动板232的上表面使该振动板232振动。另一方面，从开口部132进入的语音经过形成在第一基板620和第二基板630之间的传输路，从振动板232的下表面使振动板232振动。这样，从开口部130进入的语音的传输路的容积变得比未设置有突起部810a的时的容积小，所以能够防止共振频率降低，从而能够使安装有麦克风单元900的移动电话机的语音特性得以提高。在这样的情况下，优选使内部空间820的容积与内部空间640的容积大致相同。通过这样的结构，能够作为差动麦克风来消除噪声。

就第一变形例及第二变形例而言，在框体810的内部难以形成横向的声道，所以通常粘贴预先实施了开孔加工的两个以上构件来制作麦克风单元的框体。然而，如第一变形例的麦克风单元800或第二变形例的麦克风单元900那样，若采用配置虚设部件300的结构，则只加工一个构件就能够形成框体810，所以加工变得容易，而且能够获得节省工时及节俭成本的效果。

[实施方式的效果]

如以上详述那样，若采用各实施方式或其变形例中的麦克风单元，则在框体的内部空间设有虚设部件300或者突起部810a，所以该内部空间的容积变小。其结果，共振频率向高频带偏移，从而使频率特性平缓的区域增加。由此，能够使具有该麦克风单元的设备(例如移动电话机、声音记录装置(voicerecorder)等)的声学特性得以提高。

以上，详细说明及示出了本发明的实施方式，但只可视为例示，而不可视为限定。显而易见，利用随附的权利要求书来解释发明的范围。

附图标记说明

100移动电话机

110系统主板

120、400、600、700、800、900麦克风单元

130、132开口部

200、810框体

210、620第一基板

220、630第二基板

230振动单元

232振动板

240ASIC

300虚设部件

310、410、640内部空间

810a突起部

Claims (9)

1.一种麦克风单元，其特征在于，具有：

框体，其具有内部空间及第一开口部，

振动部，其配置在上述内部空间内，用于将声音振动变换为电信号，

声音修正构件，其配置在上述内部空间内，用于缩小上述内部空间的容积；

所述内部空间包括第一部分空间和第二部分空间，

所述振动部包括振动板，所述振动板配置在所述第一部分空间与所述第二部分空间之间，

在所述框体上还形成有第二开口部，所述第二开口部与所述第二部分空间相连接，

所述第一开口部与所述第一部分空间相连接，

所述声音修正构件，设置在所述第一部分空间和所述第二部分空间中的至少一个空间内，

所述振动部，通过所述振动板输出由声音信号变换后的电信号，

所述振动板的一侧的面，接受从所述第一开口部入射进来并且在所述第一部分空间内传播的第一声音，

所述振动板的另一侧的面，接受从所述第二开口部入射进来并且在所述第二部分空间内传播的第二声音，所述另一侧的面是所述一侧的面的相反一侧的面，

所述振动板，根据由所述一侧的面接受的第一声音和由所述另一侧的面接受的第二声音之间的声压差，来进行振动，

所述声音修正构件，以使所述第一部分空间与所述第二部分空间之间的空气容积相等的方式，配置在上述内部空间内。

2.如权利要求1所述的麦克风单元，其特征在于，

上述振动部相对于上述第一开口部的中心轴而错位配置。

3.如权利要求1或2所述的麦克风单元，其特征在于，

上述声音修正构件配置在上述第一开口部的下部。

4.如权利要求1所述的麦克风单元，其特征在于，

上述声音修正构件的形状形成为，使从上述第一开口部到上述振动部为止的声阻与从上述第二开口部到上述振动部为止的声阻相等的形状。

5.如权利要求1所述的麦克风单元，其特征在于，

上述声音修正构件为绝缘体。

6.如权利要求1所述的麦克风单元，其特征在于，

上述声音修正构件由导电材料形成，并固定为接地电位。

7.如权利要求1所述的麦克风单元，其特征在于，

上述声音修正构件嵌入在上述框体上。

8.如权利要求1所述的麦克风单元，其特征在于，

上述麦克风单元还具备基板，

上述声音修正构件锡焊接合在上述基板上。

9.一种移动电话机，其特征在于，

具有权利要求1所述的麦克风单元。