CN102308593A - 麦克风单元 - Google Patents

麦克风单元 Download PDF

Info

Publication number
CN102308593A
CN102308593A CN2010800068358A CN201080006835A CN102308593A CN 102308593 A CN102308593 A CN 102308593A CN 2010800068358 A CN2010800068358 A CN 2010800068358A CN 201080006835 A CN201080006835 A CN 201080006835A CN 102308593 A CN102308593 A CN 102308593A
Authority
CN
China
Prior art keywords
microphone unit
housing
sound hole
converter section
sound
Prior art date
Application number
CN2010800068358A
Other languages
English (en)
Inventor
田中史记
堀边隆介
猪田岳司
Original Assignee
船井电机株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to JP2009024439A priority Critical patent/JP2010183312A/ja
Priority to JP2009-024439 priority
Application filed by 船井电机株式会社 filed Critical 船井电机株式会社
Priority to PCT/JP2010/050588 priority patent/WO2010090070A1/ja
Publication of CN102308593A publication Critical patent/CN102308593A/zh

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/20Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
    • H04R1/32Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only
    • H04R1/34Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by using a single transducer with sound reflecting, diffracting, directing or guiding means
    • H04R1/38Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by using a single transducer with sound reflecting, diffracting, directing or guiding means in which sound waves act upon both sides of a diaphragm and incorporating acoustic phase-shifting means, e.g. pressure-gradient microphone
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/02Casings; Cabinets ; Supports therefor; Mountings therein
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2201/00Details of transducers, loudspeakers or microphones covered by H04R1/00 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2201/003Mems transducers or their use
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T156/00Adhesive bonding and miscellaneous chemical manufacture
    • Y10T156/10Methods of surface bonding and/or assembly therefor
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T156/00Adhesive bonding and miscellaneous chemical manufacture
    • Y10T156/10Methods of surface bonding and/or assembly therefor
    • Y10T156/1052Methods of surface bonding and/or assembly therefor with cutting, punching, tearing or severing

Abstract

公开了一种麦克风单元(1),包括:电声转换部(13),其将声压转换为电信号;壳体(11),其容纳电声转换部(13);及盖(12),其覆盖壳体(11)并设有第一音孔(121)和第二音孔(122)。壳体(11)由包括一体化层叠层的层叠基板构成。壳体(11)设置有:凹入空间(111),该凹入空间内安装有电声转换部(13),且该凹入空间与第一音孔(121)相连通;及中空空间(121),该中空空间提供该凹入空间的底面(111a)与第二音孔(122)之间的连通。由此,麦克风单元(1)设置有:第一音道(2),从第一音孔(121)经凹入空间(111)至振动板(132)的第一面(132a);及第二音道(3),从第二音孔(122)经中空空间(111)至振动板(132)的第二面(132b)。

Description

麦克风单元

技术领域

[0001] 本发明涉及一种将声压(例如,由声音产生的)转换为电信号的麦克风单元。 背景技术

[0002] 传统上,麦克风单元应用于声音输入装置中,声音输入装置的实例包括:诸如移动电话和收发器之类的声音通信设备,诸如声音认证系统之类的采用输入声音分析技术的信息处理系统,以及录音设备。近年来,随着电子设备小型化的推进,已经积极开发了例如尺寸和厚度能够减小的麦克风单元(例如,参见专利文献1至3)。

[0003] 同时,为了经由电话等进行通话、声音识别以及录音的目的,较佳的是,仅有目标声音(用户的声音)被拾取。为此,希望麦克风单元具有精确提取目标声音以及去除目标声音之外的噪音(背景噪音等)的能力。

[0004] 作为通过将存在噪音的使用环境中的噪音去除而仅拾取目标声音的麦克风单元, 本发明的申请人已开发了一种麦克风单元,其被构建为使得声压从振动板的两面被施加, 并且其中通过振动板基于声压之差的振动来产生电信号(参见专利文献3)。

[0005] 引用清单

[0006] 专利文献

[0007]专利文献 1 JP-A-2007-150507

[0008]专利文献 2 JP-A-2004-200766

[0009]专利文献 3 JP-A-2008-258904

发明内容

[0010] 发明要解决的技术问题

[0011] 为了寻求麦克风单元(诸如专利文献3中所公开的麦克风单元)的进一步发展 (改进),然而已经发现的是,形成音道的部件数量增加可能导致音响泄漏的发生,导致麦克风单元的质量降低。此外,从可加工性的角度来看,部件数量的这种增加也是不利的,这也是期望使用较少数量的部件来构建麦克风单元的另一个原因。

[0012] 鉴于前述,本发明的一个目的是提供一种能够易于制造的高品质麦克风单元。

[0013] 解决问题的手段

[0014] 为了实现上述目的,本发明的麦克风单元包括:电声转换部,其具有响应于声压而振动的振动板,以将声压转换为电信号;壳体,其容纳该电声转换部;以及盖,其具有第一音孔和第二音孔,并被装配在该壳体上。该壳体由通过层叠和一体化而形成的层叠基板制成。该壳体包括:凹入空间,该凹入空间内放置有该电声转换部,并且该凹入空间与该第一音孔相连通;及中空空间,该中空空间提供该凹入空间的底表面与该第二音孔之间的连通。 在该麦克风单元中还设置有:第一音道,从该第一音孔经由该凹入空间延伸至该振动板的第一面;以及第二音道,从该第二音孔经由该中空空间延伸至该振动板的第二面,该振动板的第二面是该第一面的背面。[0015] 根据这种构造,该麦克风单元被构造为基于施加至振动板的两个面的声压之差而将声压转换为电信号,并且能够通过将存在噪音的使用环境中的噪音去除而仅拾取目标声音。此外,使用层叠基板而一体化地形成壳体,该壳体容纳具有振动板的该电声转换部,并且在该壳体中形成有第一音道和第二音道。这样能够减少构成麦克风单元的部件数量,从而使得音响泄漏的发生得以减少。因此,根据具有这种构造的麦克风单元,能够获得高质量的麦克风特性。此外,上述部件数量的减少使麦克风单元的制造更容易,并且还能缩减制造成本。

[0016] 在具有上述构造的麦克风单元中,优选地,使用LTCC (低温共烧陶瓷)基板作为该层叠基板。这种构造使得能够更适当地选择低电阻材料(例如Ag或Cu)作为用于设置在壳体上的布线图案的导体。这种构造还使得能够更容易地减小电声转换部与壳体之间的线性膨胀系数之差。在通过回流工艺安装电声转换部的情况下,它们之间的线性膨胀系数之差的减小能够降低施加至振动板的不需要的应力。

[0017] 在具有上述构造的麦克风单元中,该层叠基板可被设置成具有不小于3ppm/°C且不大于5ppm/°C的线性膨胀系数。例如,在该电声转换部是由硅制成的MEMS芯片的情况下, 上述构造使得电声转换部与壳体之间的线性膨胀系数之差能够减小。

[0018] 在具有上述构造的麦克风单元中,优选地,该电声转换部是MEMS (微机电系统)芯片。这种构造使得更容易提供具有高性能的紧凑型麦克风。

[0019] 在具有上述构造的麦克风单元中,在该壳体中可设置有定位壁,用于进行该电声转换部的定位。这种构造在将电声转换部安装到壳体中时使电声转换部容易定位,从而使麦克风单元的制造更容易。

[0020] 在具有上述构造的麦克风单元中,还可设置电路部,该电路部对通过该电声转换部获得的电信号进行处理,并可被放置在该凹入空间中。此外,在具有上述构造的麦克风单元中,该壳体和该盖可以是彼此一体化形成的。

[0021] 发明的效果

[0022] 本发明能提供一种能够易于制造的高品质麦克风单元。 附图说明

[0023] 图1为示出本发明实施例的麦克风单元的构造的示意透视图。

[0024] 图2为沿图1中的位置A-A截取的示意剖面图。

[0025] 图3为实施例的麦克风单元不带盖时从上方观看的示意平面图。

[0026] 图4为示出实施例的麦克风单元中所包括的壳体的制造实例的示意剖面图。

[0027] 图5A为构成实施例的麦克风单元中所包括壳体的第一片材(sheet)的顶视图。

[0028] 图5B为构成实施例的麦克风单元中所包括壳体的第二片材的顶视图。

[0029] 图5C为构成实施例的麦克风单元中所包括壳体的第三片材的顶视图。

[0030] 图5D为构成实施例的麦克风单元中所包括壳体的第四片材的顶视图。

[0031] 图6为示出实施例的麦克风单元中所包括的MEMS芯片的构造的示意剖面图。

[0032] 图7为示出实施例的麦克风单元中所包括的ASIC的电路构造的示意图。

[0033] 图8为示出实施例的麦克风单元的改型实例的示意图。

[0034] 图9为示出在开发本发明的麦克风单元以前,本发明的发明人所开发的麦克风单元的构造的分解透视图。

[0035] 图10为图9所示的麦克风单元在组装状态下的示意剖面图。 具体实施方式

[0036] 在下文中,将参照附图详细描述应用了本发明的麦克风单元的实施例。但是,在此之前,为了易于理解本发明,下面将描述本发明的麦克风单元的开发背景。

[0037](本发明的开发背景)

[0038] 图9为示出在开发本发明的麦克风单元以前,本发明的发明人所开发的麦克风单元的构造的分解透视图。此外,图10为图9所示的麦克风单元在组装状态下的示意剖面图。 在以下描述中,图9和图10所示的麦克风单元被称为“先行开发的麦克风单元100”。

[0039] 如图9和图10所示,先行开发的麦克风单元100包括:第一基板101 ;第二基板 102,上面安装MEMS (微机电系统)芯片104和ASIC(专用集成电路)105 ;以及盖部103,布置在第二基板102上方,以覆盖MEMS芯片104和ASIC 105。

[0040] 在第一基板101中,形成有在平面图中基本上为矩形的槽部1011。

[0041] 在安装有MEMS芯片104和ASIC 105并形成有未示出的电路图案的第二基板102 中,形成有第一开口 1021和第二开口 1022。

[0042] 盖部103具有在平面图中基本上为矩形的外形,并且在其顶板1031中,形成有在平面图中基本上为椭圆形的两个音孔1032和1033。在盖部103的内侧,形成有与第一音孔 1032连通的第一空间部1034和与第二音孔1033连通的第二空间部1035。

[0043] 先行开发的麦克风单元100例如是通过如下方式获得的:将安装有MEMS芯片104 和ASIC 105的第二基板102接合至第一基板101,随后,以盖部103被布置成装配在第二基板102上方的状态将盖部103与第二基板102接合在一起。

[0044] 例如,通过焊接或通过使用导电膏,将设置在第一基板101上的电极端子(未示出)与形成在第二基板102的背表面侧上的电极端子(未示出)电接合在一起。形成在第二基板102的上表面侧上的电路图案与形成在其背表面侧上的电路图案经由穿过第二基板102的穿通布线(未示出)而彼此电连接。

[0045] 利用上述构造,第一音道106被形成为由第一音孔1032和第一空间部1034构成, 并且第一音道106将声波引导至MEMS芯片104的振动板1041的上面1041a。此外,第二音道107被形成为由第二音孔1033、第二空间部1035、第一开口 1021、槽部1011和第二开口 1022构成,并且第二音道107将声波引导至MEMS芯片104的振动板1041的下面1041b。 这样就提供了一种从振动板104的两面来施加声压的构造,从而能够提供一种通过将存在噪音的使用环境中的噪音去除而仅拾取目标声音的麦克风单元。

[0046] 同时,该先行开发的麦克风单元100的缺点在于其麦克风特性(音响特性)没有高到令人满意的水平。我们对此的有力研究发现,由于诸如第一基板101、第二基板102和盖部103的加工精度之类的原因,这些部件很难能够紧密地组装在一起,从而有可能发生音响泄漏。还发现,这种音响泄漏导致麦克风单元100的音响特性恶化。本发明的麦克风单元旨在解决这样的问题。

[0047](本发明实施例的麦克风单元)

[0048] 以下参照图1至图7描述本发明实施例的麦克风单元的示意构造。[0049] 图1为示出该实施例的麦克风单元的构造的示意透视图。图2为沿图1中的位置A-A截取的示意剖面图。图3为该实施例的麦克风单元不带盖时从上方观看的示意平面图。图4为示出该实施例的麦克风单元中所包括的壳体的制造实例的示意剖面图。图5A、 图5B、图5C和图5D为示出该实施例的麦克风单元中所包括的壳体的制造实例的示意平面图。图6为示出该实施例的麦克风单元中所包括的MEMS芯片的构造的示意剖面图。图7 为示出该实施例的麦克风单元中所包括的ASIC的电路构造的示意图。

[0050] 如图1至图3所示,该实施例的麦克风单元1包括壳体11、盖12、MEMS芯片13和 ASIC 14。

[0051] 壳体11具有基本上为矩形平行六面体的外形,且上表面具有孔,并且在壳体11内形成有一空间,使得MEMS芯片13和ASIC 14能够被放置在其中,并且使得声波能够被引导至MEMS芯片13的振动膜(振动板)132的上面13¾和下面132b。

[0052] 更具体而言,在壳体11中,形成有从上方观看时基本上为矩形的凹入空间111(参见图2和图3)。MEMS芯片13和ASIC 14被放置在凹入空间111中。而且,在壳体11中形成有中空空间112,该中空空间112由以下空间构成:从凹入空间111的底表面Illa(该表面上放置有MEMS芯片13等)向下延伸的空间,以及在剖面图中基本为L形并且将上述空间连通(link)到上表面的空间(参见图2)。

[0053] 壳体11由通过层叠和一体化形成的层叠基板制成。在该实施例中,将LTCC(低温共烧陶瓷)基板用作层叠基板。在形成壳体11的层叠基板上,还形成有操作麦克风单元1 所需的布线图案。

[0054] 现在参照图4、图5A、图5B、图5C和图5D,下文描述了由层叠基板制成的壳体11 的制造实例。如图4所示,通过将第一片材(也称作生片(green sheet)) 21、第二片材22、 第三片材23和第四片材M (它们的外部尺寸基本相同)按此顺序彼此层叠,并将所形成的层叠体一体化,来形成麦克风单元1中所包括的壳体11。例如,通过在约800°C至900°C下进行烧结,来使该层叠体一体化。在被层叠之前,要对片材21至对进行冲孔和图案印刷, 使得这些片材所形成的一体化的层叠体具有凹入空间111、中空空间112和布线图案。

[0055] 图5A、图5B、图5C和图5D示出片材21至M中形成的孔口以及其上形成的布线。 图5A示出第一片材21的上表面,图5B示出第二片材22的上表面。图5C示出第三片材23 的上表面,图5D示出第四片材M的上表面。在图5B、图5C和图5D的每一幅图中,用虚线示出放置在壳体11中的MEMS芯片13和振动膜132,以更清楚地理解它们之间的位置关系。

[0056] 如图5A所示,第一片材21设置有通孔211、电极焊盘212以及布线213。通孔211 旨在提供分别形成在第一片材21的上表面和下表面上的电极焊盘212之间的通路连接 (形成在第一片材21的下表面上的电极焊盘未示出)。电极焊盘212和布线213旨在使得 MEMS芯片13与ASIC 14之间能够连接、对ASIC 14供电、使得ASIC 14的电信号输出以及实现接地连接。

[0057] 如图5B所示,第二片材22设置有通孔221和在平面图中基本上为矩形的贯通开口 222。通孔221旨在形成三维电路。此外,贯通开口 222旨在形成中空空间112。

[0058] 如图5C所示,第三片材23设置有通孔231、电极焊盘232、布线233以及在平面图中基本上为矩形的贯通开口 234和235。通孔231旨在形成三维电路。电极焊盘232旨在建立与分别形成在MEMS芯片13和ASIC 14上的电极焊盘的连接,并旨在形成三维电路。贯通开口 234和235旨在形成中空空间112。

[0059] 如图5D所示,第四片材M设置有在平面图中基本上为矩形的贯通开口 241和 2420在这些开口中,贯通开口 241旨在形成中空空间112,贯通开口 242旨在形成凹入空间 111。

[0060] 优选的是,将通过层叠和一体化四个片材21至M而形成的层叠基板设计为具有与MEMS芯片13的线性膨胀系数尽可能接近的线性膨胀系数。这是因为,例如,在通过回流工艺来安装MEMS芯片13的情况下,如果在层叠基板与MEMS芯片13之间线性膨胀系数存在大的差异,则很有可能,在回流工艺时进行的加热和冷却不利地导致对MEMS芯片13施加了残留应力,而上述设计减小了这种施加至MEMS芯片13的残留应力。在该实施例中,MEMS 芯片13由硅制成,因此优选的是,层叠基板被设置成具有不小于3ppm/°C且不大于5ppm/°C 的线性膨胀系数。

[0061] 此外,优选的是,形成在片材21至对上的电极焊盘和布线由诸如银(Ag)或铜 (Cu)之类的低电阻导体制成。

[0062] 如图1和图2所示,盖12是在平面图中基本上为矩形的平板,并且在其中形成有均在盖12的上表面与下表面之间穿通的两个贯通开口 121和122。虽然对于盖12的材料没有特别限制,但是在该实施例中,例如将金属、陶瓷等用作该材料。此外,在盖12装配在壳体11上的状态下,设定第一贯通开口 121与壳体11的凹入空间111相连通,第二贯通开口 122与壳体11的中空空间112相连通。

[0063] 这两个贯通开口 121和122被设置为音孔,并且在以下描述中,它们中的一个被表示为第一音孔121,而另一个被表示为第二音孔。在该实施例中,第一音孔121和第二音孔 122被拉长为基本上椭圆形的开口。但是,其形状不限于此,而是可以适当地改变。

[0064] 如果第一音孔121与第二音孔122之间的中心间距离L(参见图1)太短,则施加至振动膜132的上面13¾的声压与施加至其下面132b的声压之间的差变小,从而造成振动膜132的振幅减小,导致从ASIC 14输出的电信号的SNR(信噪比)恶化。因此,优选的是,第一音孔121与第二音孔122之间的距离稍大。另一方面,如果中心间距离L太大,则从声源发出的声波经过第一音孔121到达振动膜132所需的时间长度与从其发出的声波经过第二音孔122到达振动膜132所需的时间长度之间的差(即,相位差)变大,从而造成噪音去除性能的降低。因此,第一音孔121与第二音孔122之间的中心间距离L优选为不小于4mm且不大于6mm,更优选为约5mm。

[0065] 参照图6,以下描述放置在壳体11的凹入空间111中的MEMS芯片13的构造。MEMS 芯片13具有绝缘底板131、振动膜132、绝缘膜133和固定电极134,从而构成电容器式麦克风。MEMS芯片13是使用半导体制造技术来制造的,在该实施例中,MEMS芯片13由硅制成。MEMS芯片13代表本发明的电声转换部的实施例。

[0066] 在底板131中,形成有在平面图中基本上为圆形的开口 131a,以允许来自振动膜 132下侧的声波到达振动膜132。形成在底板131上的振动膜132是在接收到声波时会发生振动(垂直振动)的薄膜,具有导电性,并形成电极的一端。

[0067] 固定电极134被布置为经由绝缘膜133而与振动膜132相对。振动膜132和固定电极134由此形成电容器。在固定电极134中,形成有声波能够穿过的多个音孔134a,以允许来自振动膜132上侧的声波到达振动膜132。[0068] 因此,MEMS芯片13被构造为使得声压pf被施加到振动膜132的上面132a,且声压Pb被施加到振动膜132的下面132b。结果,振动膜132根据声压pf与声压pb之差而发生振动,造成振动膜132与固定电极134之间的间隙Gp改变,从而导致振动膜132与固定电极134之间的静电电容改变。也就是说,用作电容器式麦克风的MEMS芯片13允许入射声波被以电信号的形式提取。

[0069] 在该实施例中,振动膜132位于固定电极134的高度之下。但是,它们也可处于反转的位置关系(振动膜位于固定电极的高度之上的关系)。

[0070] 参照图7,以下描述放置在壳体11的凹入空间111中的ASIC 14。ASIC 14代表本发明的电路部的实施例,并且是通过运行信号放大电路143而将基于MEMS芯片13中的静电电容变化产生的电信号进行放大的集成电路。在该实施例中,ASIC 14包括电荷泵电路 141和运算放大器142,从而能够精确地获得MEMS芯片13中的静电电容变化。ASIC 14还包括增益调节电路144,从而能够调节信号放大电路143的增益。已被ASIC 14放大的电信号例如被输出至未示出的安装基板(上面安装有麦克风单元1)的声音处理部,并在其中被处理。

[0071] 通过倒装芯片方式将MEMS芯片13和ASIC14安装在使用层叠基板一体化形成的壳体11中,并随后在盖12被装配在壳体11上的状态下将盖12与壳体11接合在一起,从而完成了由上述部件构成的麦克风单元1。例如,通过使用粘合剂而可将盖12接合至壳体 11,或者可将盖12模锻(swage)至壳体11。此外,也可例如通过引线接合(而不是倒装芯片安装)来安装MEMS芯片13和ASIC 14。

[0072] 安装在壳体11中的MEMS芯片13被布置为覆盖凹入空间111的底表面Illa中形成的开口(指的是用于形成中空空间112的开口)。从而,如图2中的箭头所示意性显示的,形成了第一音道2和第二音道3,该第一音道2从第一音孔121经由凹入空间111延伸到振动膜132的上面(第一面)132a,该第二音道3从第二音孔122经由中空空间112延伸到振动膜132的下面(第二面)132b。优选的是,第一音道2和第二音道3被形成为使得声波从第一音孔121传播到振动膜132的上面13¾所需的时间长度等于声波从第二音孔 122传播到振动膜132的下面132b所需的时间长度。

[0073] 下面,对麦克风单元1的操作进行描述,但在此之前先描述声波的性质。声波的声压(声波的振幅)与距离声源的距离成反比。在靠近声源的位置,声压急剧地衰减,而随着距离声源的距离增加,衰减的急剧性(sharpness)降低。

[0074] 例如,在将麦克风单元1应用于近距讲话(close-talking)型声音输入装置的情况下,用户的声音产生于麦克风单元1的附近。因此,用户的声音在第一音孔121与第二音孔122之间很大程度地衰减,从而在入射至振动膜132的上面13¾的声压与入射至振动膜 132的下面132b的声压之间出现很大差异。

[0075] 另一方面,对于诸如背景噪音等噪音成分,其声源的位置与用户声音的声源相比而言是远离麦克风单元1的。因此,噪音的声压在第一音孔121与第二音孔122之间几乎不衰减,从而在入射至振动膜132的上面13¾的声压与入射至振动膜132的下面132b的声压之间几乎不会出现差异。

[0076] 麦克风单元1的振动膜132基于同时分别进入第一音孔121和第二音孔122的声波的声压之差而发生振动。如上所述,入射至振动膜132的上面13¾的噪音的声压与入射至其下面132b的噪音的声压之差极小,因此通过振动膜132而被抵消。相反,入射至振动膜132的上面13¾的用户声音的声压与入射至其下面132b的用户声音的声压之差很大, 因此导致振动膜132发生振动,而不会通过振动膜132被抵消。

[0077] 由上述内容判断,根据该实施例的麦克风单元1,可以认为振动膜132仅响应于用户的声音而发生振动。因此,可以认为,从麦克风单元1的ASIC14输出的电信号是仅代表用户声音的信号,已经从中去除了噪音(背景噪音等)。也就是说,根据该实施例的麦克风单元1,使用简单的构造就能够获得已经从中去除了噪音的仅代表用户声音的电信号。

[0078] 此外,在麦克风单元1所具有的构造中,壳体11由通过层叠和一体化而形成的层叠基板制成。因而,与先行开发的麦克风单元100(参见图9和图10)相比,发生音响泄漏的可能性降低,从而能够获得高质量的麦克风特性。另外,构成壳体11的部件数量减少,从而不仅能够实现材料成本的降低,而且能够实现制造工艺的简化以及制造成本的降低。

[0079] 此外,壳体11具有还包括第二音道3的一体化层叠结构,从而能够增加壳体11的机械强度。因此,这还能允许构成壳体11的多个片材21至对(参见图4)中的部分或全部的厚度减小。结果,能够实现麦克风单元1的厚度减小。

[0080](改型和变化)

[0081] 前述实施例仅仅是说明性的,本发明的麦克风单元不限于前述实施例的构造。也就是说,不脱离本发明的精神,可对前述实施例的构造进行各种改型。

[0082] 一个可能的改型实例示出于图8中。也就是说,在图8所示的麦克风单元中,对于形成为基本上矩形平行六面体形状的MEMS芯片13,与MEMS芯片13的外表面相接触的定位壁31被设置成环绕MEMS芯片13的外表面。定位壁31与壳体11 一体化地形成。在将 MEMS芯片13安装到壳体11中时,这种构造便于MEMS芯片13定位,从而使麦克风单元的制造更容易。

[0083] 此外,在前述实施例中,壳体11和盖12是相互独立的部件。但是,对此没有限制, 盖也由层叠基板制成并且壳体和盖彼此一体化形成的构造也是可以的。

[0084] 此外,在前述实施例中,使用LTCC基板作为形成壳体11的层叠基板(通过层叠和一体化而形成)。但是,这种构造不应被解释为限定性的,例如,也可使用氧化铝基板、玻璃环氧基板等作为形成壳体的层叠基板。但是,在将LTCC基板用作形成壳体的层叠基板的情况下,可将低电阻导体(Ag、Cu等)用作形成布线图案的导体。此外,LTCC基板的使用使得壳体11可能具有与由硅制成的MEMS芯片13的线性膨胀系数接近的线性膨胀系数。通过以此方式减小壳体11与MEMS芯片13之间在线性膨胀系数上的差异,能够减小由于回流工艺时进行的加热和冷却而施加至MEMS芯片13的残留应力,从而能够减小不需要的应力被施加至振动膜132的可能性。从包括上述内容的观点来看,优选的是,如同在本发明的实施例中那样,将LTCC基板用作形成壳体11的层叠基板。

[0085] 此外,在前述实施例中,MEMS芯片13和ASIC 14是相互独立的芯片。但是,ASIC 14中所包括的集成电路以单片方式(monolithically)形成在构成MEMS芯片13的硅板上的构造也是可以的。

[0086] 此外,在前述实施例所具有的构造中,将声压转换为电信号的声电转换部由利用半导体制造技术构建的MEMS芯片13来代表。但是,这种构造不应被解释为限定性的。例如,电声转换部也可是使用驻极体膜(electret film)的电容器麦克风。[0087] 此外,在前述实施例中,麦克风单元1中所包括的电声转换部(对应于本发明实施例的MEMS芯片13)具有所谓的电容器式麦克风的构造。但是,本发明也可应用于采用除电容器式麦克风构造之外的其它构造的麦克风单元。例如,本发明可被应用于采用动电型 (dynamic)麦克风、电磁型(magnetic)麦克风或压电型麦克风的麦克风单元。

[0088] 除上述之外,本发明实施例中使用的麦克风单元的形状不应被解释为限定性的, 不必说,当然可以对其进行各种改变。

[0089] 工业应用性

[0090] 本发明的麦克风单元可被有利地应用于例如:诸如移动电话和收发器之类的声音通信设备,采用输入声音分析技术的声音处理系统(声音认证系统、声音识别系统、命令生成系统、电子词典、翻译机、声音输入型遥控器、等等),录音设备,放大器系统(扩音器),或

麦克风系统。 [0091] 标号的说明 [0092] 1 麦克风单元 [0093] 2 第一音道 [0094] 3 第二音道 [0095] 11 壳体 [0096] 12 ΓΤΠ [0097] 13 MEMS芯片(电声转换部) [0098] 14 ASIC (电路部) [0099] 31 定位壁 [0100] 111 凹入空间 [0101] Illa 凹入空间的底表面 [0102] 112 中空空间 [0103] 121 第一音孔 [0104] 122 第二音孔 [0105] 132 振动膜(振动板) [0106] 132a 振动膜的上面(第- -面)[0107] 132b 振动膜的下面(第二 二面)

Claims (7)

1. 一种麦克风单元,包括:电声转换部,其具有响应于声压而振动的振动板,以将声压转换为电信号;壳体,其容纳该电声转换部;以及盖,其具有第一音孔和第二音孔,并被装配在该壳体上;其中:该壳体由通过层叠和一体化而形成的层叠基板制成; 该壳体包括:凹入空间,该凹入空间内放置有该电声转换部,并且该凹入空间与该第一音孔相连通;及中空空间,该中空空间提供该凹入空间的底表面与该第二音孔之间的连通;以及还设置有:第一音道,从该第一音孔经由该凹入空间延伸至该振动板的第一面;以及第二音道,从该第二音孔经由该中空空间延伸至该振动板的第二面,该振动板的第二面是该第一面的背面。
2.如权利要求1所述的麦克风单元,其中: 使用低温共烧陶瓷LTCC基板作为该层叠基板。
3.如权利要求1所述的麦克风单元,其中:该层叠基板具有不小于3ppm/°C且不大于5ppm/°C的线性膨胀系数。
4.如权利要求1所述的麦克风单元,其中: 该电声转换部是微机电系统MEMS芯片。
5.如权利要求1所述的麦克风单元,其中:该壳体中设置有定位壁,用于进行该电声转换部的定位。
6.如权利要求1所述的麦克风单元,还包括:电路部,其对通过该电声转换部获得的电信号进行处理; 其中,该电路部被放置在该凹入空间中。
7.如权利要求1所述的麦克风单元,其中: 该壳体和该盖是彼此一体化形成的。
CN2010800068358A 2009-02-05 2010-01-20 麦克风单元 CN102308593A (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009024439A JP2010183312A (ja) 2009-02-05 2009-02-05 マイクロホンユニット
JP2009-024439 2009-02-05
PCT/JP2010/050588 WO2010090070A1 (ja) 2009-02-05 2010-01-20 マイクロホンユニット

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102308593A true CN102308593A (zh) 2012-01-04

Family

ID=42541974

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010800068358A CN102308593A (zh) 2009-02-05 2010-01-20 麦克风单元

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20120020510A1 (zh)
EP (1) EP2378789A4 (zh)
JP (1) JP2010183312A (zh)
KR (1) KR20110112834A (zh)
CN (1) CN102308593A (zh)
TW (1) TW201034476A (zh)
WO (1) WO2010090070A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103200497A (zh) * 2012-12-31 2013-07-10 哈尔滨固泰电子有限责任公司 硅麦克传感器的电子随频喇叭的发声方法
CN103663352A (zh) * 2013-12-30 2014-03-26 上海集成电路研发中心有限公司 一种mems麦克风封装结构及封装方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5633493B2 (ja) * 2011-09-16 2014-12-03 オムロン株式会社 半導体装置及びマイクロフォン
US20130284537A1 (en) * 2012-04-26 2013-10-31 Knowles Electronics, Llc Acoustic Assembly with Supporting Members
JP2014158140A (ja) * 2013-02-15 2014-08-28 Funai Electric Co Ltd 音声入力装置
KR101369464B1 (ko) * 2013-06-27 2014-03-06 주식회사 비에스이 멤스 마이크로폰
TWI594940B (zh) * 2014-04-30 2017-08-11 鑫創科技股份有限公司 微機電系統麥克風
KR101609118B1 (ko) * 2014-11-17 2016-04-05 (주)파트론 마이크로폰 패키지

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005295278A (ja) * 2004-03-31 2005-10-20 Hosiden Corp マイクロホン装置
JP2007150507A (ja) * 2005-11-25 2007-06-14 Matsushita Electric Works Ltd マイクロホンパッケージ
CN101141835A (zh) * 2006-09-04 2008-03-12 雅马哈株式会社 半导体传声器单元
US20080279407A1 (en) * 2005-11-10 2008-11-13 Epcos Ag Mems Microphone, Production Method and Method for Installing

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7166910B2 (en) * 2000-11-28 2007-01-23 Knowles Electronics Llc Miniature silicon condenser microphone
US7434305B2 (en) * 2000-11-28 2008-10-14 Knowles Electronics, Llc. Method of manufacturing a microphone
JP3829115B2 (ja) 2002-12-16 2006-10-04 佳樂電子股▲分▼有限公司 コンデンサーマイクロホン及びその製造方法
JP2005340686A (ja) * 2004-05-31 2005-12-08 Fujitsu Ltd 積層基板及びその製造方法、かかる積層基板を有する電子機器
US7646092B2 (en) * 2005-12-06 2010-01-12 Yamaha Corporation Semiconductor device and manufacturing method thereof
EP1795496A2 (en) * 2005-12-08 2007-06-13 Yamaha Corporation Semiconductor device for detecting pressure variations
JP2008092561A (ja) * 2006-09-04 2008-04-17 Yamaha Corp 半導体マイクユニット、その製造方法、及び、半導体マイクユニットの搭載方法
JP2008187607A (ja) * 2007-01-31 2008-08-14 Yamaha Corp 半導体装置
JP4293378B2 (ja) * 2007-04-04 2009-07-08 株式会社船井電機新応用技術研究所 マイクロフォンユニット、及び、接話型の音声入力装置、並びに、情報処理システム

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005295278A (ja) * 2004-03-31 2005-10-20 Hosiden Corp マイクロホン装置
US20080279407A1 (en) * 2005-11-10 2008-11-13 Epcos Ag Mems Microphone, Production Method and Method for Installing
JP2007150507A (ja) * 2005-11-25 2007-06-14 Matsushita Electric Works Ltd マイクロホンパッケージ
CN101141835A (zh) * 2006-09-04 2008-03-12 雅马哈株式会社 半导体传声器单元

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103200497A (zh) * 2012-12-31 2013-07-10 哈尔滨固泰电子有限责任公司 硅麦克传感器的电子随频喇叭的发声方法
CN103663352A (zh) * 2013-12-30 2014-03-26 上海集成电路研发中心有限公司 一种mems麦克风封装结构及封装方法
CN103663352B (zh) * 2013-12-30 2017-11-07 上海集成电路研发中心有限公司 一种mems麦克风封装结构及封装方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110112834A (ko) 2011-10-13
TW201034476A (en) 2010-09-16
US20120020510A1 (en) 2012-01-26
JP2010183312A (ja) 2010-08-19
EP2378789A4 (en) 2013-12-18
WO2010090070A1 (ja) 2010-08-12
EP2378789A1 (en) 2011-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10477301B2 (en) Top port multi-part surface mount silicon condenser microphone
US10329143B2 (en) Package with chambers for dies and manufacturing process thereof
US9998812B2 (en) Surface mountable microphone package, a microphone arrangement, a mobile phone and a method for recording microphone signals
US9156684B1 (en) Methods of manufacture of top port surface mount MEMS microphones
US9156680B2 (en) Packages and methods for packaging
CN102740206B (zh) 双单元微机电系统组件
US20140064546A1 (en) Microphone assembly
US7439616B2 (en) Miniature silicon condenser microphone
KR100722687B1 (ko) 부가적인 백 챔버를 갖는 지향성 실리콘 콘덴서 마이크로폰
JP2015527002A (ja) マイクアセンブリ
EP1765035B1 (en) Condenser microphone and packaging method for the same
US10399850B2 (en) Transducer with enlarged back volume
US8995694B2 (en) Embedded circuit in a MEMS device
EP2517480B1 (en) Microelectromechanical transducer and corresponding assembly process
KR100807811B1 (ko) 전자기기
JP4751057B2 (ja) コンデンサマイクロホンとその製造方法
KR101614330B1 (ko) 내충격기능을 구비한 실리콘 기반의 mems 마이크로폰,이러한 mems 마이크로폰을 포함하는 시스템 및 패키지
US8184845B2 (en) Electrical module comprising a MEMS microphone
EP1755360B1 (en) Silicon based condenser microphone and packaging method for the same
US8295528B2 (en) Board mounting of microphone transducer
US9002040B2 (en) Packages and methods for packaging MEMS microphone devices
EP1875773B1 (en) Silicon condenser microphone having additional back chamber and sound hole in pcb
US8605919B2 (en) Microphone
US9485560B2 (en) Embedded circuit in a MEMS device
DK1303164T3 (en) Microphone with a flexible printed circuit board for mounting components

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
C06 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C10 Entry into substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20120104

C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)