CN102239704A - 麦克风单元 - Google Patents

Abstract

一种麦克风单元(1)，包括：壳体(11)；布置在壳体(11)内的振动板(122)；以及电路单元(13)，用于处理根据振动板(122)的振动而生成的电信号。壳体(11)具有第一声音导入空间(113)和第二声音导入空间(114)，第一声音导入空间(113)用于经由第一音孔(111)将从壳体的外部而来的声音导入到振动板(122)的第一表面(122a)，第二声音导入空间(114)用于经由第二音孔(112)将从壳体的外部而来的声音导入到第二表面(122b)，第二表面(122b)是振动板(122)的与第一表面(122a)相对的表面。振动板(122)的共振频率设置在以第一声音导入空间(113)和第二声音导入空间(114)中的至少一个声音导入空间的共振频率为基础±4kHz的范围内。

Description

麦克风单元

技术领域

本发明涉及一种用于将输入的声音转换成电信号的麦克风单元，更具体地，涉及一种麦克风单元的结构，该麦克风单元的结构被形成为使得将声压施加到振动板(diaphragm)的两个表面(前表面和后表面)，并且利用基于声压差的振动板的振动将输入的声音转换成电信号。

背景技术

通常，声音通信装置(例如移动电话和收发器)、信息处理系统(例如采用输入声音分析技术的声音认证(voice authentication)系统)、录音装置等中设置有麦克风单元。在移动电话等的通话、声音识别和录音时，较适宜的是，只提取出目标声音(用户的声音)。因此，用于准确提取目标声音并去除目标声音以外的噪音(背景声音等)的麦克风单元在持续发展。

提供具有指向性(directivity)的麦克风单元可以是指一种通过去除存在噪音的使用环境中的噪音而只提取出目标声音的技术。作为一种具有指向性的麦克风单元的例子，传统上已知这样一种麦克风单元，其被形成为使得将声压施加到振动板的两个表面，并利用基于声压差的振动板的振动将输入的声音转换成电信号(例如，参见专利文献1)。

引用清单

专利文献

专利文献1：

日本未审查专利公开号H04-217199

发明内容

本发明要解决的技术问题

与通过将声压只施加到振动板的一个表面而引起振动板振动的麦克风单元相比较，对于被形成为使得将声压施加到振动板的两个表面、并适用于利用基于声压差的振动板的振动将输入的声音转换成电信号的麦克风单元，由振动板的振动引起的位移(displacement)较小。因此，在一些情况下，对于被形成为使得将声压施加到振动板的两个表面的上述麦克风单元，难以获得所需的SNR(信噪比)，因而，需要进行改进以保证高的SNR。

相应地，本发明的一个目的是提供一种高性能麦克风单元，该麦克风单元被形成为使得将声压施加到振动板的两个表面，利用基于声压差的振动板的振动将输入的声音转换成电信号，并且能够保证高的SNR。

解决问题的手段

为了实现上述目的，本发明涉及一种麦克风单元，包括：壳体；布置在所述壳体内的振动板；以及电路单元，用于处理根据所述振动板的振动而生成的电信号；其中，所述壳体包括第一声音导入空间和第二声音导入空间，所述第一声音导入空间用于经由第一音孔将从所述壳体的外部而来的声音导入到所述振动板的第一表面，所述第二声音导入空间用于经由第二音孔将从所述壳体的外部而来的声音导入到第二表面，所述第二表面是所述振动板的与所述第一表面相对的表面；以及所述振动板的共振频率设置在以所述第一和第二声音导入空间中的至少一个声音导入空间的共振频率为基础±4kHz的范围内。

这种结构的麦克风单元被形成为使得将声压施加到振动板的两个表面，并利用基于声压差的振动板的振动将输入的声音转换成电信号。就改善SNR而言，这种结构的麦克风单元需要增大由来自第一音孔的声波施加到振动板上的声压与由来自第二音孔的声波施加到振动板上的声压之间的差。在这种情况下，不得不由于增大第一和第二音孔之间的距离而增大第一和第二声音导入空间的容积，从而第一和第二声音导入空间的共振频率不能充分高。换句话说，声音导入空间的共振不可避免地会影响麦克风单元使用频带内的麦克风单元的频率特性。在这种结构中，利用声音导入空间的共振不可避免地会影响麦克风单元的频率特性这一事实，借助与传统想法相反的构思，将振动板的共振频率向声音导入空间的共振频率降低。这样，根据这种结构，可以通过减小振动板的刚度来提高灵敏度，并提供一种能够保证高SNR的高性能麦克风单元。

在上述结构的麦克风单元中，优选的是，第一和第二音孔形成在相同表面，第一和第二音孔的中心之间的距离不小于4mm并且不大于6mm。通过这种结构，可以充分保证上述声压差，并提供一种通过抑制由相位畸变(phasedistortion)带来的影响而能够保证高SNR的麦克风单元。

在上述结构的麦克风单元中，优选的是，第一和第二声音导入空间的共振频率基本上相等。通过这种结构，能够更容易地获得具有高SNR的麦克风单元。

在上述结构的麦克风单元中，优选的是，第一和第二声音导入空间中的至少一个声音导入空间的共振频率不小于10kHz并且不大于12kHz。这种结构之所以优选是因为，声音导入空间的共振对于麦克风单元的频率特性施加的不利影响最大程度地得到了抑制。

在上述结构的麦克风单元中，振动板的共振频率可以设置为基本上等于所述第一和第二声音导入空间中的至少一个声音导入空间的共振频率。

本发明的有益效果

本发明提供了一种高性能的麦克风单元，该麦克风单元被形成为使得将声压施加到振动板的两个表面，并利用基于声压差的振动板的振动将输入的声音转换为电信号，进而保证了高的SNR。

附图说明

图1是示出该实施例的麦克风单元结构的示意透视图；

图2是图1中位置A-A的示意剖视图；

图3是示出该实施例的麦克风单元中包括的MEMS芯片的构造的示意剖视图；

图4是示出该实施例的麦克风单元中包括的ASIC的电路构造的示意图；

图5是示出声波衰减特性的曲线示意图；

图6是示出用于设计传统麦克风单元中的振动膜的方法的曲线示意图；

图7是示出声音导入空间的频率特性的曲线示意图；

图8是示出麦克风单元的频率特性的曲线示意图；

图9是示出当该实施例的麦克风单元中振动膜的共振频率fd设置得基本上比第一声音导入空间的共振频率f1高4kHz时的频率特性的曲线示意图；

图10是示出当该实施例的麦克风单元中振动膜的共振频率fd设置得基本上等于第一声音导入空间的共振频率f1时的频率特性的曲线示意图；

图11是示出当该实施例的麦克风单元中振动膜的共振频率fd设置得基本上比第一声音导入空间的共振频率f1低4kHz时的频率特性的曲线示意图；以及

图12是示出在该实施例的麦克风单元中振动膜是由硅组成的情况下用于导出条件的模型的示意图。

具体实施方式

在下文中，参照附图详细描述根据本发明的麦克风单元的实施例。

图1是示出该实施例的麦克风单元结构的示意透视图。图2是图1中位置A-A的示意剖视图。如图1和图2所示，该实施例的麦克风单元1包括壳体11、MEMS(微机电系统)芯片12、ASIC(专用集成电路)13和电路板14。

壳体11基本上是长方体形式，壳体11内部容纳有包括振动膜(振动板)122的MEMS芯片12、ASIC 13和电路板14。注意，壳体11的外形不限于本实施例的形状，可以例如是立方体形状。而且，该外形不限于如长方体或立方体之类的六面体，还可以是除了六面体之外的多面体结构或者是除了多面体之外的结构(例如，球形结构或半球形结构)。

如图1和图2所示，第一声音导入空间113和第二声音导入空间114形成在壳体11中。第一和第二声音导入空间113、114被后文将详细描述的MEMS芯片12的振动膜122分开。换句话说，第一声音导入空间113与振动膜122的上表面(第一表面)122a接触，第二声音导入空间114与振动膜122的下表面(第二表面)122b接触。

在壳体11的上表面11a中形成有从平面图上看基本上是圆形的第一音孔111和第二音孔112。第一音孔111与第一声音导入空间113连通，从而使得第一声音导入空间113与壳体11的外部空间连通。换句话说，来自壳体11外部的声音经由第一音孔111通过第一声音导入空间113被导入到振动膜122的上表面122a。

另外，第二音孔112与第二声音导入空间114连通，从而使得第二声音导入空间114与壳体11的外部空间连通。换句话说，来自壳体11外部的声音经由第二音孔112通过第二声音导入空间114被导入到振动膜122的下表面122b。从第一音孔111经由第一声音导入空间113到振动板122的距离与从第二音孔112经由第二声音导入空间114到振动板122的距离被设置为相等。

注意，第一和第二音孔111、112的中心之间的距离优选是大约4到6mm，更优选的是约5mm。通过这种结构，能够保证：经由第一声音导入空间113到达振动板122上表面122a的声波的声压与经由第二声音导入空间114到达振动板122下表面122b的声波的声压之间有足够的差值；也能够抑制相位畸变造成的影响。

尽管在该实施例中，第一和第二音孔111、112从平面图上看基本上是圆形，然而它们的形状不限于此，而可以是除了圆形以外的形状，例如，可以是矩形等。另外，尽管在该实施例中设置有一个第一音孔111和一个第二音孔112，然而第一音孔111和第二音孔112的数量不限于这种构造，而可以是多个。

另外，尽管在该实施例中，第一和第二音孔111、112形成在壳体11的相同表面，但并不限于这种构造，它们也可以形成在不同的表面，例如，相邻表面或相对表面。不过，为了防止安装有该实施例的麦克风单元1的声音输入装置(例如移动电话)中的声音路径变得复杂，如该实施例中那样，将两个音孔111、112形成在壳体11的相同表面是更优选的。

图3是示出该实施例的麦克风单元1中包括的MEMS芯片12的构造的示意剖视图。如图3所示，MEMS芯片12包括绝缘基板121，振动膜122、绝缘膜123和固定电极124，形成了电容型麦克风。注意，该MEMS芯片12是使用半导体制造技术制造的。

基板121形成有开口121a(例如，该开口121a从平面图上看是圆形)，从而使得从振动膜122下侧而来的声波到达振动膜122。形成在基板121上的振动膜122是在接收到声波时发生振动(垂直振动)的薄膜，是导电的，并且形成了电极的一端。

固定电极124被布置为经绝缘膜123而与振动膜122相对。由此，振动膜122和固定电极124形成电容。注意，固定电极124形成有多个音孔124a以使声波能够穿过，从而来自振动膜122上方的声波能够到达振动膜122。

在这种MEMS芯片12中，当声波入射到MEMS芯片12上时，声压pf和声压pb分别被施加到振动膜122的上表面122a和下表面122b。因此，振动膜122根据声压pf和pb之间的差而振动，并且振动膜122和固定电极124之间的间隙Gp发生变化，从而使得振动膜122和固定电极124之间的静电电容发生变化。换句话说，入射声波能够被用作电容型麦克风的MEMS芯片12作为电信号提取出来。

尽管在该实施例中，振动膜122位于固定电极124下方，但是也可以采用反转的关系(振动膜布置在上侧而固定电极布置在下侧的关系)。

如图2所示，ASIC 13布置在麦克风单元1的第一声音导入空间113中。图4是示出该实施例的麦克风单元1中包括的ASIC 13的电路构造的示意图。该ASIC 13是本发明电路单元的一个实施例，是用于使用信号放大电路133将基于MEMS芯片12中的静电电容变化而产生的电信号放大的集成电路。在该实施例中，包括电荷泵电路131和运算放大器132，这样，可以准确地获得MEMS芯片12中的静电电容的变化。另外，包括增益调节电路134，这样能够调节信号放大电路133的放大因数(增益)。被ASIC 13放大的电信号例如被输出至声音处理单元并由其处理，该声音处理单元位于未示出的安装板上，麦克风单元1将被安装到该安装板上。

参照图2，电路板14是上面安装有MEMS芯片12和ASIC 13的板。在该实施例中，MEMS芯片12和ASIC 13都是以倒装芯片(flip-chip)的方式安装的，并通过形成在电路板14上的布线图案电连接。尽管在该实施例中，MEMS芯片12和ASIC 13是采用倒装芯片的方式安装的，但是并不限于这种构造，它们也可以例如使用引线接合(wire bonding)来安装。

接下来，描述麦克风单元1的操作。

在描述操作之前，参照图5描述声波的性质。如图5所示，声波的声压(声波的振幅)与距声源的距离成反比。声压在声源附近的位置急剧衰减，并且随着距离声源越远，声压的衰减越趋于缓和。

例如，在将麦克风单元1应用到近讲型(close-talking)声音输入装置的情况中，用户的声音在麦克风单元1附近产生。这样，用户的声音在第一音孔111和第二音孔112之间大幅衰减，并且在入射到振动膜122上表面122a的声压与入射到振动膜122下表面122b的声压之间存在较大差值。

另一方面，相较于用户声音的声源，噪音成分的声源(例如，背景噪音)位于距离麦克风单元1较远的位置。这样，噪音的声压在第一音孔111和第二音孔112之间几乎不衰减，并且在入射到振动膜122上表面122a的声压与入射到振动膜122下表面122b的声压之间几乎没有任何差别。

麦克风单元1的振动膜122由于同时入射到第一和第二音孔111、112的声波的声压差而振动。由于从远处入射到振动膜122上表面122a和下表面122b的噪音的声压差如上所述是非常小的，因此，通过振动膜122消除了噪音。相反地，由于从最邻近的位置入射到振动膜122上表面122a和下表面122b的用户声音的声压差大，因此，用户声音使得振动膜122发生振动，而不会被消除。

由上述可见，根据该麦克风单元1，可以将振动膜122假设为只由于用户声音而振动。这样，从麦克风单元1的ASIC 13输出的电信号可以被假设为其中的噪音(背景噪音等)已经被去除了而且只表示用户声音的信号。换句话说，根据该实施例的麦克风单元1，能够通过简单的结构来获得其中的噪音已经被去除了而且只表示用户声音的电信号。

如果像该实施例一样来构建麦克风单元1，则施加到振动膜122上的声压是从两个音孔111、112输入的声压之差。这样，使振动膜122发生振动的声压小，并且提取出的电信号的SNR可能不高。就这方面而言，该实施例的麦克风单元1具有提高SNR的特征。这在下文描述。

图6是示出用于设计传统麦克风单元中的振动膜的方法的曲线示意图。如图6所示，麦克风单元中包括的振动膜的共振频率随着振动膜的刚度(stiffness)而变化，如果设计振动膜使其刚度减小，则振动膜的共振频率降低。相反地，如果设计振动膜使其刚度增大，则振动膜的共振频率提高。

通常来讲，在设计麦克风单元时，振动膜已被设计为使得振动膜的共振不会影响麦克风单元所被使用的频带(使用频带)。具体地，对于振动膜的频率特性，如图6所示，振动膜的刚度已经被设置为使得增益几乎不会随着麦克风单元的使用频带中的频率变化而变化(平坦带)。例如，如果使用频带是100Hz到10kHz，则振动膜的刚度已设置为高，使得振动膜的共振频率约是20kHz。

如果通过这种方式，为了提高振动膜的共振频率而将振动膜的刚度设置为高，则麦克风的灵敏度下降。这会导致如同该实施例中那样构建(使得振动膜122由于振动膜122的上表面122a的声压和下表面122b的声压之间的差而振动)的麦克风单元1的SNR趋于变差的问题。

在麦克风单元1中，如果第一和第二音孔111、112之间的距离窄，则振动膜122上的压差减小(参见图5中的Δp1和Δp2)。这样，为了提高麦克风的SNR，两个音孔111、112之间的距离需要大到一定程度。

另一方面，从本发明的发明人迄今所作的研究可知，如果第一和第二音孔111、112之间的距离过度增大，则由于声波相位差的影响，麦克风的SNR降低(例如，参见日本未审查专利公开号2007-98486)。基于上述，本发明的发明人总结出：第一和第二音孔111、112的中心之间的距离优选地设置为不小于4mm并且不大于6mm，更优选是约5mm。通过这种构造，可以获得能够保证高SNR(例如50dB或更高)的麦克风单元。

在麦克风单元1中，为了抑制声学特性变差，需要保证具有预定剖面面积或更大面积(例如，相当于约0.5mm直径φ的圆形面积)的声音路径。考虑到第一和第二音孔111、112之间的距离设置为如上所述的约4到6mm，第一和第二声音导入空间113、114具有大的容积。

图7是示出声音导入空间的频率特性的曲线示意图。如图7所示，随着声音导入空间的容积增大，声音导入空间的共振频率降低；而随着声音导入空间的容积减小，声音导入空间的共振频率提高。如上所述，与传统的麦克风单元相比，该实施例的麦克风单元趋向于具有大容积的声音导入空间113、114，且声音导入空间113、114的共振频率趋向于较低。具体地，声音导入空间113、114的共振频率出现在例如约10kHz处。第一和第二声音导入空间113、114被设计为使得它们的频率特性基本上相同(即，它们的共振频率也基本上相同)。声音导入空间113、114的频率特性可以不必要基本上相同。然而，如果像该实施例中一样，这二者的频率特性基本上相同，则会带来便利，因为无需使用例如声阻部件(acoustic resistance member)等就能够容易地获得具有高SNR的麦克风单元。

图8是示出麦克风单元的频率特性的曲线示意图。在图8中，(a)表示示出振动膜的频率特性的曲线图，(b)表示示出声音导入空间的频率特性的曲线图，(c)表示示出麦克风单元的频率特性的曲线图。如图8所示，麦克风单元的频率特性是这样一个频率特性，其等同于通过将振动膜的频率特性与声音导入空间的频率特性相结合而获得的频率特性。

如上所述，在该实施例的麦克风单元1中，声音导入空间113、114的容积必须大到一定程度。这样，难以通过将声音导入空间113、114的共振频率设置得高来消除声音导入空间113、114在上述使用频带上对于共振的影响。考虑到这一点，通过将振动膜122的共振频率设置在高频范围内(例如，20kHz)来防止振动膜在上述使用频带上对于共振的影响就变得意义不大。反倒是通过使振动膜122的共振频率更接近于声音导入空间113、114的共振频率来提高振动膜122的灵敏度，对于提高麦克风单元1的SNR更有利。

研究结果显示，如果振动膜122的共振频率fd设置在从第一声音导入空间113的共振频率f1起±4kHz的范围内，或者从第二声音导入空间114的共振频率f2起±4kHz的范围内，则该实施例的麦克风单元1的SNR变好了。这在下文中参照图9、图10和图11描述。注意，在如上所述的麦克风单元1中，第一声音导入空间113的共振频率f1和第二声音导入空间114的共振频率f2设置为基本上相同。因而，除非特别必要，接下来的描述以第一声音导入空间113的共振频率f1为代表进行。

图9是示出当该实施例的麦克风单元1中振动膜122的共振频率fd设置得比第一声音导入空间113的共振频率f1基本上高4kHz时的频率特性的曲线示意图。图10是示出当该实施例的麦克风单元1中振动膜122的共振频率fd设置得基本上等于第一声音导入空间113的共振频率f1时的频率特性的曲线示意图。图11是示出当该实施例的麦克风单元1中振动膜122的共振频率fd设置得比第一声音导入空间113的共振频率f1基本上低4kHz时的频率特性的曲线示意图。在图9到图11中，(a)示出振动膜122的频率特性，(b)示出第一声音导入空间113的频率特性，(c)示出麦克风单元1的频率特性。

注意，为了提高麦克风单元1的SNR，优选的是，第一声音导入空间113的共振频率f1尽可能高。考虑到这一点，在图9到图11中，麦克风单元1的声音导入空间113、114的共振频率在11kHz附近(不小于10Hz，并且不大于12Hz)。

如图9所示，从振动膜122的共振频率fd得到的峰比较尖，从第一声音导入空间113的共振频率f1得到的峰比较宽。这样，即使将振动膜122的共振频率fd提升到比第一声音导入空间113的共振频率f1基本上高4kHz的频率，处于较低频侧的麦克风单元1的频率特性也几乎不受影响。

具体地，在图9中可以理解，尽管事实是通过降低振动膜122的共振频率fd提高了灵敏度，但是麦克风单元1的频率特性在10kHz附近几乎不变。换句话说，例如当麦克风单元1中使用频带的较高频侧的上限是10kHz时，可以将振动膜122的灵敏度改善得比以前更好，同时保持麦克风单元1在使用频带的特性。

如上所述，振动膜122的共振频率不需要设置得高，因为在麦克风单元1中声音导入空间113、114的共振频率不能设置得高。相应地，通过减小振动膜122的刚度(意味着共振频率降低)并提高振动膜122的灵敏度，可以改善SNR。从提高振动膜122的灵敏度来改善SNR这个意义来讲，振动膜122的共振频率fd最好较低。然而，如果振动膜122的共振频率fd过度降低，则上述平坦带(例如，参见图6)会变得较窄，从而降低SNR。换句话说，对于降低振动膜122的共振频率fd存在一个下限。

参照图10，如果振动膜122的共振频率fd和第一声音导入空间113的共振频率f1设置为基本上相同，则麦克风单元1的频率特性在超过7kHz以后开始受到振动膜122的共振频率fd减小的影响。如果麦克风单元1的使用频带的上限是10kHz，那么在10kHz附近会有一定程度的影响，但是由于与振动膜122灵敏度提高导致的SNR改善效果之间的平衡，所以这种设计是可行的。

当前移动电话的声音带的上限是3.4kHz。在这种情况下，如果振动膜122的共振频率fd和第一声音导入空间113的共振频率f1设置为基本上相同，则振动膜122的灵敏度可以比以前大为改善，同时保持麦克风单元1在使用频带的特性。

考虑到当前移动电话的声音带，关于振动膜122的共振频率fd应当降低多少的研究结果如图11所示。在考虑当前移动电话的情况下，要求3.4kHz(这是所使用声音带的上限)处的频率特性对于1kHz的输出在±3dB以内。就这方面而言，发现：即使振动膜122的共振频率fd减小到比第一声音导入空间113的共振频率f1低约4kHz的频率，上述要求也能够满足。在这种情况下，振动膜122的共振频率fd能够减小到约7kHz，并且由于振动膜122的灵敏度改善而导致的SNR改善也可以期待。

可以说，如上所述，如果振动膜122的共振频率fd是在从第一声音导入空间113的共振频率f1(或者第二声音导入空间114的共振频率f2)起±4kHz的范围内，则对于应用到声音输入装置中的该实施例的麦克风单元1而言，SNR的改善是可以预期的。

例如，该实施例的麦克风单元1的振动膜122能够由硅制成。然而，振动膜122的材料不限于硅。本文中介绍当振动膜122是由硅制成时的优选设计条件。注意，如图12中所示的振动膜122是在导出设计条件时作为模型的。

振动膜122的共振频率fd(Hz)由如下公式(1)表示，其中，Sm(N/m)表示振动膜122的刚度，Mm(kg)表示振动膜122的质量。

【公式1】

$\mathrm{fd}=\frac{1}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{\mathrm{Sm}}{\mathrm{Mm}}}---\left(1\right)$

振动膜122的刚度Sm和振动膜122的质量Mm分别用如下公式(2)和(3)表示(参见非专利文献1)。此处，E：振动膜122的杨氏模量(Pa)；ρ：振动膜122的密度(kg/m³)；ν：振动膜122的泊松比(Poisson’s ratio)；a：振动膜的半径(m)；t：振动膜122的厚度(m)。

【公式2】

$\mathrm{Mm}=\frac{1}{5}\·\mathrm{\π}\·a^2\·\mathrm{\ρ}\·t---\left(2\right)$

【公式3】

$\mathrm{Sm}=\frac{16\·\mathrm{\π}\·E\·t^3}{9\·a^2\·(1-{\mathrm{\ν}}^2)}---\left(3\right)$

非专利文献1：

Jen-Yi Chen，Yu-Chun Hsul，Tamal Mukherjee，Gray K.Fedder，“MODELING AND SIMULATION OF A CONDENSER MICROPHONE”，Proc.Transducer’07，LYON，FRANCE，vol.1，pp.1299-1302，2007

通过将公式(2)和(3)代入到公式(1)，振动膜122的共振频率fd用如下公式(4)表示。

【公式4】

$\mathrm{fd}=\frac{2t}{3\mathrm{\π}{a}^2}\sqrt{\frac{5E}{\mathrm{\ρ}(1-{\mathrm{\ν}}^2)}}---\left(4\right)$

如上所述，振动膜122的共振频率fd优选的是从第一声音导入空间113的共振频率f1起±4kHz。如果第一声音导入空间113的共振频率f1优选的是11kHz，则振动膜122的共振频率fd优选地满足如下公式(5)。

【公式5】

$7000\≤\frac{2t}{3\mathrm{\π}{a}^2}\sqrt{\frac{5E}{\mathrm{\ρ}(1-{\mathrm{\ν}}^2)}}\≤15000---\left(5\right)$

通过将E＝190(Gpa)，ν＝0.27，ρ＝2330(kg/m³)作为硅的材料特性代入公式(5)中，可以得到如下公式(6)。

【公式6】

$0.15\≤\frac{t}{a^2}\≤0.35---\left(6\right)$

换句话说，如果选择硅作为该实施例的麦克风单元1中振动膜122的材料，则通过设置振动膜122的半径“a”和厚度“t”使得满足公式(6)，就可以获得能够保证高SNR的高性能的麦克风单元1。

如上所述的实施例是一个例子，本发明的麦克风单元不限于如上所述的实施例的结构。在不脱离本发明的目的的情况下，可以对如上描述的实施例的结构进行各种改变。

例如，在如上所述的实施例中，将振动膜122(振动板)布置为与壳体11的形成有音孔111、112的表面11a平行。然而，不限于这种构造，振动板可以不平行于壳体的形成有音孔的表面。

在如上所述的麦克风单元1中，采用所谓的电容型麦克风作为包括振动板的麦克风的结构(对应于MEMS芯片12)。然而，除了用电容型麦克风作为包括振动板的麦克风的结构之外，本发明还可以适用于采用其它结构的麦克风单元。例如，电动型(electrodynamic)(动电型(dynamic))、电磁型(磁体型)、压电型麦克风等可以被列举为除了包括振动板的电容型麦克风之外的结构。

工业适用性

本发明的麦克风单元适用于声音通信装置(例如移动电话和收发器)、信息处理系统(例如采用输入声音分析技术的声音认证系统)、录音装置等。

【附图标记说明】

1 麦克风单元

11 壳体

12 MEMS芯片

13 ASIC(电路单元)

111 第一音孔

112 第二音孔

113 第一声音导入空间

114 第二声音导入空间

122 振动膜(振动板)

122a 振动膜的上表面(振动板的第一表面)

122b 振动膜的下表面(振动板的第二表面)

Claims (5)

1.一种麦克风单元，包括：

壳体；

布置在所述壳体内的振动板；以及

电路单元，用于处理根据所述振动板的振动生成的电信号；

其中：

所述壳体包括第一声音导入空间和第二声音导入空间，所述第一声音导入空间用于经由第一音孔将从所述壳体的外部而来的声音导入到所述振动板的第一表面，所述第二声音导入空间用于经由第二音孔将从所述壳体的外部而来的声音导入到第二表面，所述第二表面是所述振动板的与所述第一表面相对的表面；以及

所述振动板的共振频率设置在以所述第一声音导入空间和第二声音导入空间中的至少一个声音导入空间的共振频率为基础±4kHz的范围内。

2.如权利要求1所述的麦克风单元，其中：

所述第一音孔和第二音孔形成在相同表面中；以及

所述第一音孔和第二音孔的中心之间的距离不小于4mm并且不大于6mm。

3.如权利要求1或2所述的麦克风单元，其中，所述第一声音导入空间和第二声音导入空间的共振频率基本上相等。

4.如权利要求1或2所述的麦克风单元，其中，所述第一声音导入空间和第二声音导入空间中的至少一个声音导入空间的共振频率不小于10kHz并且不大于12kHz。

5.如权利要求1或2所述的麦克风单元，其中，所述振动板的共振频率设置为基本上等于所述第一声音导入空间和第二声音导入空间中的至少一个声音导入空间的共振频率。

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