CN104254047A - 具有用于机电换能器的大背面体积的电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有用于机电换能器的大背面体积的电子设备，包括基板、界定基板的至少一部分主要表面从而形成围起中空空间且具有通孔的盖子基板-布置的盖子、电声换能器。所述电声换能器构造为在电信号和声信号之间转换且安装在声耦合中空空间的基板上，使得中空空间组成电声换能器的背面体积，其中电声换能器通过通孔在中空空间和盖子基板布置的外部之间提供声耦合、电子芯片，所述电子芯片安装在盖子-基板布置内且电耦合电声换能器用于在电子芯片和电声换能器之间传递电信号、以及安装在盖子-基板布置内的基板上且构造为提供电子功能的至少一个电子部件。

Description

具有用于机电换能器的大背面体积的电子设备

技术领域

本发明涉及电子设备、多媒体设备和制造电子设备的方法。

背景技术

硅麦克风可以由固态晶体硅材料制造而成，通过应用诸如蚀刻等技术和利用牺牲层，从而在与金属电极连接的环形块上形成两个相对的膜。在出现声波的情况下，膜移动，因而改变膜电极布置的电容，电容可以通过电极之间的电信号而被电测量出来。这样硅麦克风可以与逻辑芯片(例如ASIC，专用集成电路)共同安装在具有用于声波的入口的半导体罩壳中。

与声波入口相对并且由膜部分地界定的罩壳内体积可以表示为背面体积，其显著影响麦克风的性能。高的背面体积导致高的信噪比，反之亦然。合适的性能所需的背面体积的尺寸与硅麦克风的尺寸有关。因此，性能要求直接转化成印刷电路板上的硅麦克风的高面积消耗。同时，存在朝着电子部件的较小尺寸的连续趋势(例如在硅麦克风的情况下，最大高度小于1mm是期望的)。

因此，该高度需求与性能需求相矛盾。换句话说，硅麦克风的小型化和其性能之间存在技术相关的矛盾。

发明内容

需要一种具有带有合适的声学性能的电声换能器的紧凑电子设备。

根据示例性的实施例，提供一种电子设备，包括基板、盖子，其界定(例如覆盖或包围)至少一部分基板的主要表面由此形成围起(和优选地界定)中空空间且具有通孔的盖子-基板布置、经构造以在电信号和声信号之间转换且以中空空间组成电声换能器的背面体积的方式安装在中空空间内的基板上的电声换能器，其中电声换能器通过通孔在中空空间和盖子基板布置外部之间提供声耦合、安装在盖子基板布置内且电耦合电声换能器的电子芯片以便于在电子芯片和电声换能器之间传递电信号、以及安装在盖子基板布置内的基板上且构造为提供电子功能的至少一个电子部件。

根据另一示例性的实施例，提供一种多媒体设备，其包括具有内部通孔的电路板、暴露至多媒体设备的外部以围起电路板、和电路板一起界定中空空间且具有外部通孔的外部外壳的外部外壳、构造为将声信号转换成电信号且以中空空间组成这对麦克风膜的背面体积的方式固定在声耦合中空空间的电路板上的一对麦克风膜，其中这对麦克风膜通过内部通孔和外部通孔在中空空间和多媒体设备的外部之间提供声耦合、和电子芯片，所述电子芯片安装在外部外壳内且电耦合这对麦克风膜用于响应这对麦克风膜通过外部通孔接收声信号而处理由这对麦克风膜产生的电信号。

根据另一示例性的实施例，提供制造电子设备的方法，其中该方法包括用盖子界定基板的至少一部分主要表面因而形成围起中空空间且具有通孔的盖子基板布置、安装构造为用于在声信号和电信号之间转换的电声换能器在声耦合中空空间的基板上使得中空空间组成电声换能器的背面体积，其中电声换能器通过通孔在中空空间和盖子基板布置的外部之间提供声耦合、将电子芯片安装在盖子基板布置内且电耦合电子芯片和电声换能器以便于在电子芯片和电声换能器之间传递电信号、以及将构造为提供电子功能的至少一个电子部件安装在盖子基板布置内。

示例性的实施例的优势在于，无论如何都需要用于覆盖电子设备的一个或多个其他电子部件的盖子(例如杯状盖或周围的罩壳)，而所述盖子还用于和一个或多个其他电子部件安装在其上的安装基板共同组成用于同样容纳在盖子基板布置内的电声换能器的背面体积。通过省略具体只覆盖电声换能器和电子芯片以形成背面体积的单独盖子，电子设备可以呈现出紧凑且轻型的，同时提供较大背面体积，进而导致电声换能器呈现非常好的性能。无论如何存在的盖子连同基板以形成背面体积的协同使用降低了电子设备的尺寸，并允许较高的背面体积导致电声换能器有合适信噪比。

对另外的示例性实施例的描述

在本申请的背景中，术语“电子设备”可以特别地表示包括电声换能器和至少一个又一电子功能的电器。特别地，可以包括具有将声波转换成电信号的性能的任何便携式装置，反之亦然。

术语基板的“主要表面”可以表示特别地板状基板的两个最大的通常相对的表面中的一个，例如印刷电路板。主要表面通常是为了用于安装诸如电声换能器的电子部件、电子芯片和/或电子部件的基板的表面。

术语“电声换能器”可以特别地表示能够生成表示初级声波内容的次级电信号的任何机电部件，例如在麦克风的情况下。然而，术语“电声换能器”还可以表示生成表示初级电信号内容的次级声信号的机电部件，例如在扬声器的情况下。电声换能器可以特别地构造为微机电装置(MEMS)，并可以通过半导体技术制造，特别地硅技术。该电声换能器可以具有两个相对且连接电极的可移动地安装的膜，由此作为响应于膜运动的电容变化的结果，电极之间的电信号特征性地改变，或在膜之间应用电信号时运动就特征性地改变。

术语“电声换能器的背面体积”可以特别地表示充满流体(例如充满气体的，更特别地充满空气的)的腔，基本上由电声换能器的一个或多个膜和一部分基板与盖子声学上密闭。一旦移动或振动，电声换能器的膜可以排出背面体积内的气体，其中目前认为声学性能越好，排气的阻力越小。因此，较高的背面体积导致电声换能器的性能更佳，反之亦然。背面体积应该通过基板部分、盖子和电声换能器的膜关于环境充分密闭。然而，本领域的普通技术人员认识到，电声换能器的膜中的一个或多个极小空气通道是可以的甚至是期望的，以便允许在背面体积和周围空气之间产生技术上期望的较小空气通道。然而，与电声换能器的其他尺寸相比较，这些较小的空气通道通常极小。

术语中空空间和盖子基板布置的外部之间的“声耦合”可以特别地表示由电声换能器的膜组成的某一声阻抗其，允许膜在中空空间和外部之间移动，因而提供在中空空间和外部之间的声耦合。而且，在某种程度上，以上所述的膜中的可选较小孔对中空空间和外部之间的声耦合程度产生一定程度的影响。

术语“电子芯片”可以特别地表示其上具有一个或多个集成电路元件的半导体芯片。可以提供可构造为专用集成电路(ASIC)的电子芯片，用于处理由电声换能器响应于当前的声信号而生成的电信号。然而，在另一实施例中，电子芯片还可以构造为生成初级电信号，通过将来自电子芯片的电信号根据扬声器应用于电声换能器而可以将所述初级电信号的内容转换成声信号。

术语“至少一个电子部件”可以特别地表示所提供的除了电子芯片之外与电声换能器合作的任何种类的电子部件。电子部件提供在电声换能器和合作电子芯片的布置的额外功能。例如，至少一个额外的电子部件可以是提供额外功能的另一半导体芯片，如GPS(全球定位系统)模块，用于提供作为电子设备的便携式器件的GPS功能。GPS模块可以进而包括滤波器、放大器、诸如电容的无源部件等。至少一个电子部件的其他功能是内存芯片的功能、微控制器的功能、传感器的功能、或任何微机电系统(MEMS)的功能。电子部件的进一步实例是滤波器(例如表面声波滤波器SAW、大块声波滤波器BAW、或薄膜大块声波谐振器FBAR)。电子部件可以进一步包括基带芯片等。

术语“基板”可以特别地表示构造为安装电声换能器、电子芯片和/或电子部件的物理结构。基板可以是单个物理结构(例如单个印刷电路板)或多个物理结构(如作为主板的第一印刷电路板和作为要安装在其上或除了主板之外要提供的额外结构的第二印刷电路板)。术语“基板”涵盖单个基板或多个基板或基板部分，基板或基板部分可以互相连接在一起。

术语“多媒体设备”可以特别地表示用户可以使用就提供除了诸如图像相关功能的进一步功能或服务之外的任何声学功能或服务而言的任何期望电器。因此，声学功能或服务还可以与光学功能或服务组合起来，由诸如液晶显示器(LCD)的显示器提供。因此，多媒体设备可以允许用户管理音频内容、视频内容、图形内容、字母数字内容等。多媒体设备的实例是智能手机。

术语“盖子”可以特别地表示覆盖或包围至少一部分基板且连接基板用于将中空空间围起在形成的盖子基板布置内的任何物理结构。盖子的一个实例是连接在基板的主要表面的顶部因而围起中空空间的杯状盖部件。盖子的另一实例是完全包围基板且连接在侧边缘和/或主要表面因而还在形成的盖子基板布置内界定中空空间的中空罩壳(或其一部分)。术语“盖子”涵盖单个盖子或多个盖子或盖子部分，而且还涵盖单个罩壳(例如由两个合作的部件形成的，如两个半壳)、多个罩壳或盖-罩壳组合。

根据一个示例性实施例的主旨(参考图1到图4)是，在具有的用户电器的主板上，通常有进一步的子模块或需要导电盖形式的电屏蔽的电子部件。特别地在移动通信应用中，其中使用移动通信或导航的特定频带，为了保护电子部件不受不期望的电磁辐射影响，该电磁屏蔽变得越来越重要。示例性的实施例将电声换能器(如MEMS芯片)和其电子逻辑芯片(如ASIC)集成在还覆盖电子部件的公共屏蔽基板-盖布置内，其中盖可以声学上密封地安装，例如通过圆周环形焊接或粘附连接。因此，具有非常有限的背面体积的电声换能器的单独罩盖可以是可有可无的，提供更大背面体积的电声换能器的单个较大盖可以是双重地用于屏蔽电子部件以及电声换能器和其电子逻辑芯片。

根据另一示例性的实施例的主旨(参考如图5到图7)是，组成电器的盖子的另一实施例的外部外壳或罩壳(如智能手机的外壳)部分地或完全地用于界定至少一部分背面体积。在该实施例中，还有利的是，其提供声学密封，如果需要或期望的话，提供用于罩壳的电磁屏蔽(如通过罩壳的金属涂层，从而提供接地或大量接触)。因此应用外壳可以至少部分地用于形成背面体积。

示例性的实施例的优势在于，背面体积可以呈现较大，因而确保较高的电声性能，同时使电子设备的尺寸和重量维持较小。因此，可以享受电声换能器小型化潜力的全部益处(如硅麦克风)，因为电声换能器不一定需要使用其自己的背面体积。这使得有可能实现基于高度小型化的晶片级的硅麦克风解决方案，尽管其尺寸非常小，但是可以高性能地工作。示例性的实施例的进一步优势是电子设备的装配简化，因为单独的零件变得可有可无(一个盖子和一个基板就足够)。因此，高背面体积可以通过利用已经存在的覆盖电器子模块的盖子与小尺寸的电声换能器组合起来。因此，示例性的实施例克服了MEMS麦克风的小型化和其性能之间的技术相关的冲突。

以下将说明电子设备、多媒体设备和其方法的进一步的示例性实施例。

在实施例中，基板是印刷电路板(PCB)。印刷电路板是用于安装电声换能器、电子芯片和电子部件的合适的安装基座。可以使用单个印刷电路板，或多个单独的或互连的印刷电路板，如主板和额外的板。然而，替代地可以选择其他基板，如柔性板、陶瓷基板、或任何其他合适的电子安装基座。

Aaa在实施例中，印刷电路板是设备的主板。设备的主板(如母板)可以是设备的大多数电子部件的主要安装基座。特别地，主处理器或设备控制器可以安装在这种主板上。可以使用连接至主板的设备的外部罩壳的一部分和至少部分地界定电声换能器的背面体积的盖子。

在实施例中，设备包括围起盖子(这里可以构造为盖)和基板且具有又一通孔的罩壳，因此电声换能器通过所述通孔两者(如参考图1)在设备的中空空间和其外部之间提供声耦合。在该实施例中，盖子是在电子设备的外部罩壳内的内盖。在该情况下，盖子或基板中的声音进入孔或内部通孔和外部罩壳中额外的外部通孔都可以用于限定让来自电子设备外部的声波传送至电声换能器的声学路径。当单独提供外部罩壳和盖子时，盖子可以具体地构造至电子芯片、电声换能器和可选的电子部件的要求。例如，盖子可以由金属制造或可以具有金属涂层，从而起到用于防止来自环境的电磁辐射的屏蔽作用，从而对盖子基板布置内的部件起作用，因而进一步提高电子设备的性能。

在实施例中，设备包括布置为提供防止声波泄露至罩壳和盖子之间的中间空间(如参考图1)的声密封。此外或替代地，声波泄露至罩壳和基板之间的中间空间可以通过声密封抑制。该声密封(可以由一个或多个单独的声密封元件制造)有利于将声传播路径限制和限定为期望轨迹。因此，可以防止声波传输至电子设备的不期望的段，并且可以促进声波朝着期望位置传播。该声密封可以由焊接或胶粘材料的环形成，或者由橡胶环等形成。特别是，关于外部外壳的声密封是有利的。

在实施例中，罩壳本身构造为关于环境电磁屏蔽至少一部分电子芯片和电子部件。例如，外套罩壳可以由至少部分地导电材料制造。通过提供金属材料制造的外部罩壳或提供具有金属层的塑料罩壳，可以抑制来自设备外部的不期望的电子辐射传播至内部部件，因而进一步增加电声换能器-电子芯片布置的信噪比，以及其他电子部件的性能，所述其他电子部件的性能也对该电磁辐射敏感。

在实施例中，电声换能器构造为用于将声信号转换成电信号的麦克风。作为麦克风的电声换能器的实施是特别有利的，因为许多电子器件需要一个或多个麦克风类型的电声换能器。例如，智能手机可以具有用于检测语音的第一麦克风、用于检测周围声波的第二麦克风(如在捕获视频和音频内容方面)、以及用于检测噪声的第三麦克风(例如噪声抑制或噪声消除等)。在替代实施例中，电声换能器构造为将电信号转换成声信号的扬声器。这些实施例可以额外地或替代地包括具有以上所述结构的一个或多个扬声器。

在实施例中，电声换能器是微机电系统(MEMS)。在该实施例中，多晶硅膜的支承结构(特别形成为中空管或环状)是由晶体硅形成的。金属电极可以连接膜，因此膜响应检测到的声音的互相运动引起通过电极可电检测的所述结构的电容变化。然而，根据其他示例性的实施例，可以实施电声换能器的其他构成，如利用压电麦克风。膜的厚度可以小于1um，如可以是300nm或800nm。电极可以由金制成。电声换能器的高度可以小于1mm，如不超过800um。膜中的空气通道可以提供在膜的两个相对面上的空间之间的特定压力平衡。膜中提供空气通道使膜免受存在的压力变化的损害，如外部大气压力变化。而且，可以用于连接电声换能器和基板的粘合剂可能产生气体，可以通过空气通道移除背面体积的气体。

在实施例中，电子芯片(可以一般地表示为逻辑芯片)是专用集成电路(ASIC)。ASIC可以包括逻辑电路，逻辑电路可以完成处理从电声换能器接收的信号的任务，如信号放大、信号滤波(如频率滤波)和/或模拟信号到数字信号的转换(因此还提供模数转换功能)。因此，信号处理的任何期望方式可以通过ASIC执行。在电声换能器作为扬声器的结构的情况下，ASIC可以通过高效且精确的电声换能器提供诸如模拟数字转换或呈现声波发射的其他预处理任务的功能。

在实施例中，至少一个电子部件电耦合至电子芯片。在该实施例中，电子部件和电子芯片可以提供合作功能。例如，由电声换能器检测且由电子芯片预处理的声信号可以提供给电子部件，以供进一步的使用或处理。例如，在声音识别系统的情况下，又一电子部件可以使用检测的声信号的内容执行某一用户指令。更一般地，电子芯片和电子部件因此可以提供合作功能。

在实施例中，盖子构造为关于环境电磁屏蔽至少一部分电子芯片和电子部件(参考图1)。例如，盖子可以由至少部分导电的材料制造。因此，盖子不仅用于界定足够大的背面体积，而且用于屏蔽来自环境的电磁杂散辐射，而电磁杂散辐射会负面地影响电子芯片和/或电子部件的功能。

在实施例中，在盖子(参考图7)和/或基板(参考图1)中形成通孔。期望的是，外部声信号通过通孔到达电声换能器。在一个实施例中，通孔可以在基板中形成。在另一实施例中，通孔可以在盖子中形成。在再一实施例中，可以形成不只一个通孔，至少一个形成在盖子中和至少一个形成在基板中。通过通孔传播的声波可以直接撞击电声换能器的膜，因此声波直接耦合通孔。例如，电声换能器的管状支承结构可以装配在通孔上，因此声波可以经过通孔传播，通过支承结构中的通孔，因此到达电声换能器的膜结构底侧。

在实施例中，设备包括覆盖至少一个又一电子部件的至少一部分但不是电声换能器和电子芯片(参考图6)的又一盖子。因此，为了执行具体的电磁辐射屏蔽任务，又一盖子可以只覆盖一部分或所有电子部件，但不覆盖电声换能器和连接的电子芯片。在该实施例中，外部盖子(或罩壳)可以进一步覆盖电声换能器、电子芯片和间接通过额外的盖子覆盖电子部件，因而确保同时覆盖较高的背面体积。

在实施例中，盖子的外表面(这里构造为罩壳)至少部分地形成设备的外表面(参考图5)。换句话说，盖子可以部分或完全地形成电子设备的最外罩壳。这使得背面体积呈现极高且额外用于界定背面体积的工作变得极低。

在实施例中，电子芯片固定在基板上(参考图1)。例如，电子芯片可以安装位紧接着基板上的电声换能器，如电路板。在可选的实施例中，电子芯片安装在盖子-基板布置内的其他位置或并列于一个或多个通孔。

在实施例中，电声换能器包括两个膜，膜具有相对的两个内表面和分别与指派的内表面相对的两个外表面。电声换能器的这对膜的第一外表面面向通孔，这对膜的相对的第二外表面与通孔相对且直接声耦合到界定背面体积且连同基板而至少部分包围电子芯片和至少一个电子部件的盖子的内表面。在该实施例中，声波朝着第一膜的第一外表面传播，引起膜移动。另一膜的相对面朝着背面体积定向，因而向内移动背面体积，考虑到较大尺寸的背面体积，对于具有较低声阻抗的膜可以容易地执行内部气体的排出。这一运动将因此导致膜结构的电容值改变，该电容值可以通过侧向连接到膜的两个电极电检测。

在实施例中，电声换能器与在膜振动频率的声波合作，其中膜振动频率明显低于膜的谐振频率。这可以防止膜的伸长太强，避免膜劣化甚至损坏。

在实施例中，设备构造为由便携式设备、手持式设备、用户设备、多媒体设备、手机、智能手机、平板电脑、笔记本电脑、数码相机和个人数字助理构成的组中的一个。示例性的实施例可以特别地利用任何种类的手持式设备实施，但是还可以应用于其他电子设备，如监视器或电视机。

另一示例性的实施例提供包括以下的电子设备：

基板；

布置在基板上且与基板一起形成具有通孔的中空空间的盖子；

以中空空间组成电声换能器的背面体积和电声换能器的前部体积通过通孔声耦合中空空间的外部的方式布置在中空空间的基板上的电声换能器；

安装在中空空间且电耦合电声换能器的电子芯片；以及

安装在中空空间且构造为提供电子功能的至少一个又一电子部件。

结合附图，根据下面的说明书和相关权利要求将理解本发明的以上目标和其他目标、特征及优势，在附图中相似的零件或元件由相似的附图标记表示。

附图说明

为了进一步理解本发明的示例性实施例，提供组成说明书的一部分的附图，附图示出本发明的示例性实施例。

在附图中：

图1示出根据示例性实施例的电子设备的横截面，在该实施例中，外部外壳内的杯状盖子和其上安装电声换能器与其他电子部件的印刷电路板共同形成用于电声换能器的背面体积。

图2示出具有指派的电子芯片(未示出)以供与根据示例性实施例的电子设备一起使用的电声换能器的立体式图。

图3示出图2的电声换能器-电子芯片组件的侧视图。

图4示出与图1相似的根据另一示例性实施例的电子设备，但是图4实施的是图2和图3的电声换能器-电子芯片组件。

图5示出根据另一示例性实施例的电子设备，在该实例中电声换能器的背面体积由主板和电子设备的外部罩壳的一部分界定，其中所述部分构成盖子。

图6示出根据另一示例性实施例的电子设备，在该实施例中电声换能器的背面体积由主板和电子设备的外部罩壳的一部分界定，其中所述部分构成盖子，其中：电声换能器和指派的电子芯片都额外地由具有另外的通孔的盖子覆盖。

图7示出根据另一示例性实施例的电子设备的横截面，在该实施例中与图6相比，单独的用于电声换能器-电子芯片组件的盖子和另外的电子部件组合成公共盖。

具体实施方式

附图中的说明是示意性的，并不按比例绘制。

以下参考图1，将描述根据示例性实施例的电子设备100，可以是诸如智能手机的多媒体设备。

电子设备100包括体现为印刷电路板(PCB)的第一基板102，电子设备的各种电子部件安装在印刷电路板上。第一基板102进而安装在第二基板130上，其在该实施例中也体现为印刷电路板，并形成电子设备100的主板。

由金属材料制造的盖104，作为帮助界定麦克风的背面体积(参考说明书)的盖子的实例，圆周地附接和连接至第一基板102，因此覆盖在其主要表面106上的第一基板102的一部分。第一基板102的相对的其他主要表面用附图标记140表示，其电连接且机械连接第二基板130。因此，盖子-基板布置由盖104和第一基板100的一部分形成，其中盖子-基板布置围起中空空间108。盖子-基板布置包括在第一基板102中形成的通孔110。

电子设备100还包括体现为硅MEMS麦克风的电声换能器112。电声换能器112具有两个膜142(细节未示出)，膜可移动地安装在管状支承主体144上，且构造为通过外部罩壳120中形成的外部通孔122、通过第二基板130中形成的主板通孔114和通过第一基板102中的通孔110接收从环境朝着电声换能器112的这对膜传播的声波。在连接到膜的两个电极(未示出)之间，可以检测指示要捕获的声波内容的电信号。作为连接在电声换能器112的膜的侧部的两个电极之间的电容变化的结果，可以检测该电信号，且通过电缆连接132可以将该电信号提供给电子芯片116。电子芯片116体现为ASIC，作为用于放大、滤波和数字化电信号的逻辑芯片，如用于进一步处理电信号。因而，由电子芯片116处理的电信号是由电声换能器112检测的声信号的电子指纹，其中电子芯片116体现为其中具有集成电路部件的半导体芯片。

从图1可见，电声换能器112安装在中空空间108内的第一基板102上，使得中空空间108形成电声换能器112的背面体积。这是通过布置电声换能器112的膜使其具有面对通孔110、114、122的一个外表面和定向为朝着盖子104、第一基板100的另一外表面来实现。膜的两个内表面互相邻近地布置。由于电声换能器112的膜可以在一方面涉及通孔110、114、122和另一方面涉及中空空间108的空气体积之间移动(例如振荡)，所以膜提供在这两个体积区域之间的声耦合。尽管附图中未示出，电声换能器112的膜可以可选地包括非常小的空气通道，用于在一方面中空空间108内的空气和包围罩壳120的外部大气之间的压力均衡且通过通孔110、114、122声学地耦合到电声换能器112的。

不仅电声换能器112而且组成逻辑芯片与电声换能器112合作的电子芯片116，安装在由第一基板102和盖104界定的中空空间108内。而且，(在所示实施例中三个)额外的电子部件118也安装在中空空间108内的第一基板102上，其中每个电子部件体现为另外的半导体芯片，像电声换能器112和电子芯片116那样由相同的盖104覆盖。电子部件118提供电子设备100的进一步的电子功能，例如GPS功能、频率过滤功能、记忆功能、控制器功能等等。

此外，电子设备110包括围起所有先前描述的部件(除了罩壳通孔122之外)特别是盖子104和第一基板102及第二基板130的外部罩壳120。罩壳120的外表面沿着电子设备100的整个圆周提供电子设备100的最外限制。罩壳120的内部和外部大气124之间的唯一声接口是外部通孔122。

电子设备100还具有声密封126，其包括布置为桥接第二基板130和第一基板120之间的间隙的密封元件，用于防止声波泄露，通过外部通孔122和主板通孔114进入电子设备100，到罩壳120和盖104之间的中间空间。声密封126还抑制声波泄露，通过外部通孔122进入电子设备100到外部罩壳120和第二基板130之间的中间空间。为此，声密封126还包括布置为关于罩壳120桥接第二基板130的密封元件。在所示实施例中，声密封126构造为两个橡胶环、两个焊接环或两个粘合环，其中一个布置在第二基板130和第一基板102之间，另一个布置在第二基板130和外部罩壳120之间。

在所示结构中，盖子104是由金属材料制造的，用于屏蔽来自电子设备100的环境的电磁辐射。该杂散辐射可以损坏特别是电声换能器112、电子芯片116和电子部件118的功能。在所示实施例中，盖104因此实现特别地两个功能：(1)屏蔽来自布置在基板-盖布置内的部件的电磁杂散辐射；(2)为电声换能器112提供显著的较大背面体积，就信噪比而言促进其性能。

因而，图1示出一个实施例，其中集成作为机电换能器112的硅麦克风和现有模块中的电子芯片116形式的连接ASIC被执行。因而，可以获得高背面体积且不需要实施额外的部件。

因此，图1示出的电子设备100的横截面，其中外部外壳120内的杯状盖子104连同其上安装电声换能器112和电子芯片116及进一步的电子部件118的第一基板102一起，形成用于电声换能器112的背面体积。

图2示出可以实施在根据示例性实施例的电子设备100中的机电换能器112的立体图。机电换能器112构造为具有管状支承结构144的高度集成结构，其中管状支承结构可以是晶体硅的环形部分。在支撑结构200的通孔顶部，形成厚度在100nm和1000nm之间的范围内的一对膜142。在图2中未示出电子芯片116，电子芯片116可以安装在电子设备100内的合适位置。

图3示出图1的装置的侧视图，从中可以获取高度紧凑的布置。

图4示出根据其中实施图2和图3的机电换能器112的另一示例性实施例的电子设备100。这也是与图1的实施例比较而言的主要区别。尽管图4中未示出，但是电子芯片116可以安装在盖104-基板102、130布置内的任何位置或并列于通孔110、114、122中的一个。图4实施例能够使用具有最高性能的最小占地的硅麦克风。

图5示出根据另一示例性实施例的电子设备100，与图1的实施例的区别在于，现在盖104只覆盖安装在第一基板102上的电子部件118，而电声换能器102和电子芯片116直接安装在第二基板130上并且在盖106的外部。等同于中空空间108的背面体积现在组成在一方面第二基板130和另一方面盖子(特别地参考电子设备100的外部罩壳120的上杯状部分)之间。换句话说，根据图5，盖子-基板布置由外部罩壳120的上部和第二基板130形成。

因而，在图5的实施例中，外部罩壳120形式的全部设备外壳可以用于界定背面体积。因而，可以获得超高背面体积。

声密封126可以形成在外部罩壳120和主板形式的第二基板130之间。用于保护电子部件118不受杂散辐射影响的电磁屏蔽可以由围起电子部件118的盖104和外部罩壳120特别地关于电声换能器112和电子芯片116提供。为此，可以将罩壳120(如由塑料制成)的表面涂上金属材料，或形成金属的整个外部外壳120。而且，将电声换能器112和电子芯片116从电子部件118屏蔽(反之亦然)也可以由盖104提供。

总结，图5示出电子设备100，其中电声换能器112的背面体积由主板结合电子设备100的外部罩壳120的一部分来界定，后者一部分组成促进界定用于麦克风的背面体积的盖子。

尽管图5示出MEMS芯片和ASIC的电路板组件上的芯片，当然还可以将图5的实施例构造为具有图2到图4所示类型的MEMS麦克风系统。

图6示出根据另一示例性实施例的电子设备100。在该实施例中，与图5相比较，提供单独的第二盖600，其中先前所述的第一盖104覆盖电声换能器112和电子芯片116，而第二盖600密封地覆盖电子部件118。在该实施例中，部件的电磁屏蔽可以通过盖104、600实现，因此外部罩壳120(在该实施例中用作界定背面体积)可以由塑料制成，因此增加关于罩壳120的设计自由。图6是使用整体设备外壳或罩壳120促进形成中空空间108或背面体积的另一实例，并示出作为电声换能器112的顶部端口硅麦克风。该实施例的益处在于，利用顶部端口结构可以获得较高的背面体积。

图6示出电子设备100，其中电声换能器112的背面体积由第二基板130或主板与电子设备100的外部罩壳120的底部部分界定，其中杯状部分组成盖状部件。

在图6的实施例中，主板通孔114提供在电声换能器112和中空空间108之间声连通。外部通孔122结合盖通孔602提供来自外部大气124的声波朝着电声换能器112的进入。

图7示出根据另一示例性实施例的电子设备100。图7的实施例与图6的实施例的不同在于，同时为具有连接的电子芯片116的电声换能器112，以及电子部件118提供一个公共盖104(而不是如图6中所示的两个盖104、600)。因而，可以获得高背面体积，而不需要提供额外的部件，因为可以集成在一个屏蔽模块中。也不需要额外的屏蔽。在该实施例中背面体积极大。

因此，图7示出电子设备100的横截面，与图6相比较，用于电声换能器112-电子芯片116组件和用于另外的电子部件118的单独盖104、600组合成一个公共盖104。

应当注意，术语“包括”不排除其他元件或特征，“一”或“一个”不排除多个。还可以组合不同实施例中所述的元件。还应当注意，附图标记不应当解释为限制权利要求的保护范围。而且，本申请的保护范围并非要限制到说明书中所述的过程、机器、产品、物的组合、手段、方法和步骤的特定实施例。因此，相关权利要求是为了将过程、机器、产品、物的组合、手段、方法或步骤包括在其保护范围内。

Claims (20)

1.一种电子设备，所述电子设备包括：

基板；

盖子，从外部界定所述基板的至少一部分主要表面，以由此形成围起中空空间且具有通孔的盖子-基板布置；

电声换能器，构造为在声信号和电信号之间转换，并安装在声耦合到所述中空空间的所述基板上使得所述中空空间组成所述电声换能器的背面体积，其中：所述电声换能器经由所述通孔在所述盖子基板-布置的外部和所述中空空间之间提供声耦合；

电子芯片，安装在所述盖子-基板布置内且与所述电声换能器电耦合，以在所述电子芯片和电声换能器之间传递电信号；以及

至少一个电子部件，安装在所述盖子-基板布置内的基板上，并构造为提供电子功能。

2.根据权利要求1所述的设备，其中：所述基板是印刷电路板。

3.根据权利要求1所述的设备，其中：所述印刷电路板是所述设备的主板。

4.根据权利要求1所述的设备，包括围起所述盖子和基板的罩壳，，其中所述盖子构造为盖，所述罩壳具有又一通孔以便所述电声换能器经由所述通孔和所述又一通孔在所述中空空间和所述设备的外部之间提供声耦合。

5.根据权利要求4所述的设备，包括声密封，其布置为防止下述情况中的至少一种情况：声波泄露至所述罩壳和所述盖子之间的中间空间、声波泄露至所述罩壳和所述基板之间的中间空间。

6.根据权利要求4所述的设备，其中：所述罩壳构造为特别地至少部分地由导电材料制造，以关于环境电磁屏蔽由所述电子芯片和至少一个电子部件构成的组中的至少一个。

7.根据权利要求1所述的设备，其中：所述电声换能器包括由构造为将声信号转换成电信号的麦克风和构造为将电信号转换成声信号的扬声器构成的组中的至少一个。

8.根据权利要求1所述的设备，其中：所述电声换能器构造为微机电系统。

9.根据权利要求1所述的设备，其中：所述电子芯片是专用集成电路。

10.根据权利要求1所述的设备，其中：所述至少一个电子部件电耦合至所述电子芯片。

11.根据权利要求1所述的设备，其中：所述盖子构造为特别地至少部分由导电材料制造，以关于环境电磁屏蔽由所述电子芯片和至少一个电子部件构成的组中的至少一个。

12.根据权利要求1所述的设备，其中：所述通孔形成在由所述盖子和所述基板构成的组中的至少一个中。

13.根据权利要求1所述的设备，包括又一盖子，所述又一盖子覆盖所述至少一个又一电子部件而不覆盖所述电声换能器和电子芯片。

14.根据权利要求1所述的设备，其中：构造为罩壳的所述盖子的外表面至少部分地形成所述设备的外表面。

15.根据权利要求1所述的设备，其中：所述电子芯片安装在所述基板上。

16.根据权利要求1所述的设备，其中：所述电声换能器的成对的膜的第一外表面面对所述通孔，所述成对的膜的相对的第二外表面与所述通孔相对，其中所述第二外表面直接声耦合到界定所述背面体积且和所述基板一起至少部分地包围所述电子芯片和至少一个电子部件的所述盖子的内表面。

17.根据权利要求1所述的设备，其中：所述盖子包括由附接至所述基板的主要表面的盖和包围所述基板的罩壳构成的组中的一个。

18.一种多媒体设备，所述多媒体设备包括：

具有内部通孔的电路板；

暴露至所述多媒体设备的外部的外部外壳，其围起所述电路板并和所述电路板一起界定中空空间且具有外部通孔；

成对的麦克风膜，构造为将声信号转换成电信号，并安装在声耦合至中空空间的所述电路板上，使得所述中空空间组成所述成对的麦克风膜的背面体积，其中所述成对的麦克风膜经由所述内部通孔和外部通孔在所述中空空间和所述多媒体设备的外部之间提供声耦合；

电子芯片，安装在所述外部外壳内且电耦合至所述成对的麦克风膜，以响应于所述成对的麦克风膜通过所述外部通孔接收声信号而处理所述成对的麦克风膜生成的电信号。

19.根据权利要求18所述的设备，包括在所述中空空间内安装在所述基板上且构造为提供电子功能的至少一个电子部件。

20.一种制造电子设备的方法，所述方法包括：

从外部用盖子界定基板的主要表面的至少一部分，以由此形成围起中空空间且具有通孔的盖子-基板布置；

将构造为在声信号和电信号之间转换的电声换能器安装在声耦合至所述中空空间的所述基板上，使得所述中空空间组成所述电声换能器的背面体积，其中所述电声换能器经由所述通孔在盖子-基板布置的外部和所述中空空间提供声耦合；

将电子芯片安装在所述盖子-基板布置内，并将所述电子芯片和电声换能器电耦合，以在所述电子芯片和电声换能器之间传递电信号；以及

将构造为提供电子功能的至少一个电子部件安装在所述盖子-基板布置内的所述基板上。