CN104885480A - 用于防止麦克风中压力瞬变的装置 - Google Patents

Abstract

一种声学设备，该声学设备包括：基板、微机电系统(MEMS)装置、盖、端口和阀。所述微机电系统装置包括隔膜和背板。所述盖连接至所述基板并且围绕所述MEMS装置。所述端口穿过所述基板设置，所述MEMS装置设置在所述端口之上。所述阀设置在所述端口之上并且与所述MEMS装置相对。在高压事件发生期间，所述阀设置为处于闭合位置并防止压力瞬变损坏所述MEMS装置。在不存在高压事件期间，所述阀设置为处于打开位置。

Description

用于防止麦克风中压力瞬变的装置

相关申请的交叉引用

本专利要求于2012年11月14日提交的、名称为“Apparatus for Prevention ofPressure Transients in Microphones”的、申请号为61/726256的美国临时专利申请的权益，其全文通过引用的方式并入本文。

技术领域

本申请涉及声学设备，并且更具体地，涉及防止对这些设备的损坏。

背景技术

微机电系统(MEMS)设备包括麦克风和扬声器作为两个示例。在MEMS麦克风的情况下，声音能量经由声音端口进入并振动隔膜(diaphragm)，该动作形成在隔膜和靠近隔膜设置的背板之间电势(电压)的相应变化。电压表示已经接收到的声音能量。典型地，然后将电压传输至电路(例如，诸如专用集成电路(ASIC)的集成电路)。可在电路上进行信号的进一步处理。例如，可在集成电路中对电压信号进行放大功能或滤波功能。麦克风的部件典型地设置在印刷电路板(PCB)、基板、或基底上，印刷电路板(PCB)、基板、或基底还可在这些麦克风部件之间提供电气连接并且为这些部件提供物理支承。

麦克风有时会经受高压事件。例如，设置有麦克风的设备可能掉落或被撞击。这会形成进入麦克风并且损坏部件的高能压力。由于各种原因，已经证明，现有的方法不能充分保护这些设备免受这种事件。

附图说明

为了更加全面地理解本公开，将参照下面的详细描述和附图，在附图中：

图1包括根据本发明各实施例的麦克风装置的侧视截面图；

图2包括根据本发明各实施例的图1的麦克风装置但没有阀装置的侧视截面图；

图3包括根据本发明各实施例的阀装置的立体图；

图4包括根据本发明各实施例的阀装置的立体图；

图5包括根据本发明各实施例的当开始将压力施加至阀装置时的阀装置的立体图；

图6示出了根据本发明各实施例的图5的装置的截面图；

图7包括根据本发明各实施例的当施加压力并且阀装置闭合时的阀装置的立体图；

图8示出了根据本发明各实施例的图7的装置的截面图；

图9包括根据本发明各实施例的应用于基板或者麦克风装置的情况并且被附接的阀装置的立体图；

图10包括根据本发明各实施例的图9的装置的立体截面图；

图11包括根据本发明各方面的应用于自身附接至麦克风的柔性电路的阀装置的立体图；

图12包括根据本发明各实施例的图11的装置的立体截面图。

本领域技术人员将理解的是，为了简单和清楚而示出了附图中的元件。将进一步理解的是，某些动作和/或步骤可以被说明或描绘为以特定的顺序发生，然而本领域技术人员将理解，在实际中并不需要这种对于顺序的具体性。还应当理解的是，本文所用的术语和表达具有在关于他们相应各自的查询和研究领域的术语和表达一致的通常含义，如果有特定的含义，本文将进行另外说明。

具体实施方式

提供了保护麦克风的内部部件免受压力瞬变事件的方法。在这些方法中，能够显著地限制或完全消除当发生极端压力事件时允许进入麦克风的气流。

在这些实施例的多个中，声学设备包括基板、微机电系统(MEMS)装置、盖、端口、以及阀。MEMS装置包括隔膜和背板。盖连接至基板并且围绕MEMS装置。端口穿过基板设置并且MEMS装置设置在端口之上。阀设置在端口之上并与MEMS装置相对。在高压事件发生期间，阀设置为处于闭合位置并且防止压力瞬变损坏MEMS装置。在不存在高压事件期间，阀设置为处于打开位置。

在一个方面，阀包括多个连接至中央构件的弹簧。在其它方面，在高压事件期间，阀的一部分覆盖端口。在另一方面，阀至少部分地设置在基板的外部上。在又一方面，ASIC设置在基板上。

现在参照图1和图2，示出了MEMS麦克风设备。麦克风包括盖102、基底104、背板106、隔膜108。端口110穿过基底104延伸。阀112设置在端口110之上。当存在大压力事件时，阀112致动或闭合。在阀没有致动或闭合时，当高压或过量气流114经由端口110进入时，这些部件将如图2所示作出反应。

在操作中，正常的声音能量116经由声音端口进入并且振动隔膜108。该动作形成隔膜108和背板106之间电势(电压)的相应变化。该电压表示已经接收到声音能量。在一些方面，电压然后被传输至电路(例如，在图1或2中未示出的诸如专用集成电路(ASIC)的集成电路)。可在电路上对信号进行进一步处理。例如，可在集成电路中对电压信号进行放大功能或滤波功能。

阀112设置为防止高压或过量气流114进入端口110并由此进入麦克风100。更具体地，一旦存在高压气流114，阀自动闭合，由此防止高压气流114经由端口110进入麦克风100。允许不是高压事件116(例如，压力低于预定阈值的事件)的气流经由端口110进入麦克风100。发生这种情况是因为阀在常规类型的气体流动期间不自动关闭。“自动”表示在阀对高压事件作出反应并且关闭的结构中没有人为干预。

现在参照图3和图4，描述了阀的一个示例。阀包括外环302、盖304和弹簧306。在一个示例中，外环302、盖304和弹簧306由环氧树脂构成。在其它示例中，可以使用橡胶。其它示例或设置也是可以的。如本文其它位置所述，在高压下(例如，当压力超过预定阈值时)，弹簧306弯曲并向下移动盖304。阀300设置在相关端口(即，麦克风端口110或空气必须穿过以到达麦克风的任意其它端口)之上。当盖向下移动时，其覆盖或者关闭端口。由于端口被覆盖或关闭，高压声音能量不能进入该端口并损坏麦克风的内部部件。外环302、盖304、或弹簧306的精确结构、形状和尺寸可根据用户或系统的需要而变化。阀可以是附接至端口的单独设备或者可制造为端口的部件。

现在参照图5、图6、图7和图8来描述阀启动的一个示例。阀包括外环502、盖504和弹簧506。在一个示例中，外环502、盖504和弹簧506由环氧树脂构成。其它的示例或结构也是可以的。在高压510下(例如，当压力超过预定阈值时)，弹簧506弯曲并且向下移动盖504。阀500设置在麦克风514的端口512之上。当盖504向下移动时，其覆盖或者关闭端口512。由于端口512被覆盖或关闭，高压声音能量510无法进入端口512并损坏麦克风514的内部部件。

现在参照图9和图10，描述麦克风壳体上阀的一个示例。阀900包括外环902、盖904和弹簧906。在一个示例中，外环902、盖904和弹簧906由环氧树脂构成。其它示例或结构也是可以的。在高压下(例如，当压力超过预定阈值时)，弹簧906弯曲并向下移动盖904。阀900设置在麦克风914的端口912之上。当盖904向下移动时，其覆盖或关闭端口912。由于端口912被覆盖或关闭，高压声音能量不能进入端口912并损坏麦克风914的内部部件。

现在参照图11和图12，描述了将该阀附接至另一设备或结构的一个示例，其中所述结构附接至麦克风。在该示例中，阀包括外环1102、盖1104和弹簧1106。在一个示例中，外环1102、盖1104和弹簧1106由环氧树脂构成。其它的示例或结构也是可以的。阀附接至柔性电路1120。柔性电路附接至麦克风1114。麦克风1114中的第一端口1112经由柔性电路1120与第二端口1122导通。

在高压下(例如，当压力超过预定阈值时)，弹簧1106弯曲并向下移动盖1104。阀1100设置在端口1122(该端口1122与端口1112联通)之上。当盖1104向下移动时，其覆盖或者关闭端口1122(并由此关闭端口1112)。由于端口1122被覆盖或关闭，高压声音能量不能进入端口1122或1112并损坏麦克风1114的内部部件。

本文描述了本发明的优选实施例，包括发明人已知的用于实现本发明的最佳模式。应当理解的是，例示的实施例仅是示例性的，并且不应视为限制本发明的范围。

Claims (6)

1.一种声学设备，该声学设备包括：

基板；

微机电系统MEMS装置，所述MEMS装置包括隔膜和背板；

盖，所述盖连接至所述基板并且围绕所述MEMS装置；

端口，所述端口穿过所述基板设置，所述MEMS装置设置在所述端口之上；

阀，所述阀设置在所述端口之上并且与所述MEMS装置相对，在高压事件发生期间，所述阀设置为处于闭合位置并防止压力瞬变损坏所述MEMS装置，在不存在高压事件期间，所述阀设置为处于打开位置。

2.根据权利要求1所述的声学设备，其中所述阀包括多个连接至中央构件的弹簧。

3.根据权利要求1所述的声学设备，其中在高压事件期间，所述阀的一部分覆盖所述端口。

4.根据权利要求1所述的声学设备，所述声学设备进一步包括连接至所述基板的专用集成电路。

5.根据权利要求1所述的声学设备，其中所述阀至少部分地设置在所述基板的外部上。

6.根据权利要求1所述的声学设备，其中所述阀设置在具有开口的结构上，并且其中所述MEMS装置连接至所述开口的一侧并且所述阀位于所述开口的另一侧上。