CN105246013A - 麦克风装置 - Google Patents

Abstract

一种麦克风装置，包含一基板、一微机电系统单元、一集成电路以及一上盖。该微机电系统单元包含一基底、一遮盖以及一电容式麦克风。该遮盖设置于该基底上，并由导电材料所构成。该电容式麦克风设置于该遮盖与该基底之间，其中该电容式麦克风与该遮盖形成一共振腔。该集成电路设置于该基板上，用以控制该电容式麦克风。该上盖连接于该基板，其中该微机电系统单元与该集成电路均位于该基板与该上盖所构成的容置空间。

Description

麦克风装置

技术领域

本发明关于一种麦克风装置，尤指一种整合微机电系统(microelectromechanicalsystems,MEMS)麦克风装置。

背景技术

微机电系统(microelectromechanicalsystems,MEMS)是通过半导体制造工艺同时整合电子、电机以及机械等各种功能于一微型元件或装置内，相较于以采用传统组装方式的麦克风，微机电系统麦克风具有尺寸小、低电量耗损以及对于环境干扰(如温度变化、振动、电磁干扰等)具备更好的抑制能力的优点。

请参考图1，图1为现有的电容式微机电麦克风100的示意图。如图1所示，传统的微机电电容式麦克风100包含一基板20、一硅基底30、一振膜40(Membrane)、一背板50以及一特定应用集成电路(Application-SpecificIC,ASIC)60，其中硅基底30、振膜40、背板50以及特定应用集成电路60构成一微机电系统(microelectromechanicalsystems,MEMS)。振膜40为一弹性薄膜，受到声压作用时会产生振动，因而产生微距离改变，造成振膜40和背板50之间的动态微位移，因此使微机电电容式麦克风100的电容值随之改变。硅基底30与特定应用集成电路60同样设置于基板20之上，且特定应用集成电路60用以提供该微机电系统正常操作时需要的稳定偏压，并将信号经过放大处理后输出。

然而，一些噪音可能会经由特定应用集成电路60耦合到该微机电系统，因而使微机电电容式麦克风100受到严重干扰，而导致效能下降。因此，需要提供一种新的电容式麦克风来改善上述问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的一目的在于提供一种具有导电遮盖及/或差动信号传输的电容式麦克风，用以消除上述因噪音耦合效应所产生的问题。

本发明的一实施例提供一种麦克风装置，该麦克风装置包含一基板、一微机电系统单元、一集成电路以及一上盖。该微机电系统单元包含一基底、一遮盖以及一电容式麦克风。该遮盖系设置于该基底上，其中该遮盖由导电材料所构成。该电容式麦克风设置于该遮盖与该基底之间，其中该电容式麦克风与该遮盖形成一共振腔。该集成电路设置于该基板上，用以控制该电容式麦克风。该上盖连接于该基板，其中该微机电系统单元与该集成电路均位于该基板与该上盖所构成的容置空间中。

本发明的实施例采用导电遮盖、通过差动接口来实现集成电路与电容式麦克风之间的传输，或是通过集成电路与电容式麦克风之间多种的整合方式，来大幅降低噪音耦合效应，进而提升电容式麦克风的效能。

附图说明

图1为现有的微机电电容式麦克风的示意图。

图2为根据本发明的第一实施例的麦克风装置的示意图。

图3为设置于图2所示的麦克风装置的差动架构的示意图。

图4为根据本发明的第二实施例的麦克风装置的示意图。

图5为根据本发明的第三实施例的麦克风装置的示意图。

图6为根据本发明的第四实施例的麦克风装置的示意图。

附图符号说明

200麦克风装置

210基板

220微机电系统单元

230集成电路

240上盖

223基底

224遮盖

250电容式麦克风

242、246开孔

270差动接口

具体实施方式

在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的元件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同样的元件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求当中所提及的「包含」为一开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。另外，「耦接」一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表该第一装置可直接电气连接于该第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。

请参考图2，图2为根据本发明的第一实施例的麦克风装置200的示意图。麦克风装置200包含(但不局限于)一基板(carrierboard)210、一微机电系统单元220、一集成电路230以及一上盖240。基板210可例如是一印刷电路板(printcircuitboard,PCB)，但并不以此为限。微机电系统单元220包含(但不局限于)一基底(substrate)223、一遮盖(cap)224以及一电容式麦克风250，基底223可例如是硅基底。遮盖224设置于基底223上，并由导电材料所构成，且遮盖224具有一开孔246，对电容式麦克风250而言，本实施例中的遮盖224可以提供防尘以及电磁防护(electromeganietcshielding)。电容式麦克风250设置于遮盖224与基底223之间，其中电容式麦克风250与遮盖224形成一共振腔(resonantcavity)。集成电路230设置于基板210上，用以控制电容式麦克风250的运作。上盖240连接于基板210，且连接处为气密，其中微机电系统单元220与集成电路230均位于基板210与上盖240所构成的容置空间211中，上盖240可选用导电材料，但并不以此为限，亦可采用PCB材料。此外，上盖240具有一开孔242，且开孔242可如图2中所示，设置为不正对于遮盖224的开孔246，以减轻灰尘落入电容式麦克风250的机率，来达到防尘效果，但本发明不以此为限。

在本实施例中，微机电系统单元220的基底223设置于基板210上，且集成电路230通过一差动接口270而电气连接至电容式麦克风250。请参考图3，图3为设置于图2所示的麦克风装置200的差动架构300的示意图，如图3所示，差动接口270将电容式麦克风的二电容251、252分别耦接至集成电路230的二端点231、232，由于差动的设置，二端点231、232所输出的噪音为反向，故会彼此抵销，因此可大幅降低外界对电容式麦克风250的干扰，而提升麦克风装置200的效能。电容251、252耦接至电容式麦克风250中的一差动放大器280，并由差动放大器280来接收差动输入并产生单端输出。此外，图3所示的差动接口270仅为本发明的一范例，凡通过过任何差动方式来达到集成电路与电容式麦克风之间的传输皆属于本发明的范畴。

请参考图4，图4为根据本发明的第二实施例的麦克风装置400的示意图，第二实施例与第一实施例的差别在于，第二实施例将集成电路430整合于微机电系统单元420的基底423中。基于上述的整合架构，集成电路430不需要另外通过一传输接口(例如前述的差动接口270)来对电容式麦克风250传送信号，故不会将噪音耦合至电容式麦克风250。同样地，相较于现有技术，麦克风装置400可大幅降低噪音的干扰，故有更好的效能。为简洁之故，其余相似于麦克风装置200的元件部份不再赘述。

请参考图5，图5为根据本发明的第三实施例的麦克风装置500的示意图，第三实施例与第一实施例的差别在于，第三实施例中，微机电系统单元220堆迭于集成电路530之上，亦即将集成电路530设置于基板210以及微机电系统单元220之间。同样地，由于集成电路530与微机电系统单元220构成了一整合架构，集成电路530也不需要另外通过一传输接口(例如前述的差动接口270)来对电容式麦克风250传送信号，故不会将噪音耦合至电容式麦克风250。因此，相较于现有技术，麦克风装置500可大幅降低噪音的干扰，故有更好的效能。为简洁之故，其余相似于麦克风装置200的元件部份不再赘述。

本发明不限于以上第二实施例以及第三实施例所提供的集成电路与电容式麦克风之间的整合方式，在本发明其他变化例中，集成电路与电容式麦克风之间也可采用不同的整合方式来降低耦合至电容式麦克风的噪音。

请参考图6，图6为根据本发明的第四实施例的麦克风装置600的示意图，第四实施例与第一实施例的差别在于，在第四实施例中，麦克风装置600的基板610设置有开孔642，微机电系统单元220的基底223设置于基板610上，且电容式麦克风250正对基板610的开孔642，而上盖640则不具有开孔。在此设置下，由于灰尘不会从上盖640落入麦克风装置600中，麦克风装置600可具有更好的防尘效果。此外，传输接口270也可选用前述的差动接口来进一步降低噪音。为简洁之故，其余相似于麦克风装置200的元件部份不再赘述。

综上所述，本发明的实施例通过差动接口来实现集成电路与电容式麦克风之间的传输，或是通过集成电路与电容式麦克风之间多种的整合方式，可故大幅降低噪音耦合效应，以提升电容式麦克风的效能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明的权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种麦克风装置，包含：

一基板；

一微机电系统单元，包含：

一基底；

一遮盖，设置于该基底上，其中该遮盖由导电材料所构成；以及

一电容式麦克风，设置于该遮盖与该基底之间，其中该电容式麦克风与该遮盖形成一共振腔；

一集成电路，设置于该基板上，用以控制该电容式麦克风；以及

一上盖，连接于该基板，其中该微机电系统单元与该集成电路均位于该基板与该上盖所构成的容置空间中。

2.如权利要求1所述的麦克风装置，其中该遮盖具有一开孔。

3.如权利要求2所述的麦克风装置，其中该上盖具有一开孔，且该上盖的该开孔不正对于该遮盖的该开孔。

4.如权利要求1所述的麦克风装置，其中该基板具有一开孔，该微机电系统单元的该基底设置于该基板上，且该电容式麦克风正对该基板的该开孔。

5.如权利要求1所述的麦克风装置，其中该微机电系统单元的该基底设置于该基板上，以及该集成电路通过一差动接口而电气连接至该电容式麦克风。

6.如权利要求1所述的麦克风装置，其中该集成电路形成于该微机电系统单元的该基底中。

7.如权利要求1所述的麦克风装置，其中该微机电系统单元堆迭于该集成电路之上。

8.如权利要求1所述的麦克风装置，其中该上盖由导电材料所构成。

9.如权利要求1所述的麦克风装置，其中该基板为一印刷电路板。

10.如权利要求1所述的麦克风装置，其中该上盖与该基板的连接处为气密。