CN111935621A - 麦克风结构和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种麦克风结构和电子设备，所述麦克风结构包括封装壳体、弹性结构及检测结构，所述封装壳体形成有容纳腔，所述封装壳体上设有连通所述容纳腔的进音孔；所述弹性结构设于容纳腔内，并对应所述进音孔设置；所述检测结构设于容纳腔内，并与所述封装壳体电连接，所述检测结构用于向所述弹性结构发射信号，并接收所述弹性结构反射的信号。本发明旨在提高麦克风结构的灵敏度，从而增大麦克风结构的信噪比的同时，避免对麦克风结构的频响性能造成影响。

Description

麦克风结构和电子设备

技术领域

本发明涉及麦克风技术领域，特别涉及一种麦克风结构和应用该麦克风结构的电子设备。

背景技术

MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统)技术是近年来高速发展的一项高新技术，它采用先进的半导体制造工艺，实现传感器、驱动器等器件的批量制造，与对应的传统器件相比，MEMS器件在体积、功耗、重量以及价格方面有十分明显的优势。市场上，MEMS器件的主要应用实例包括压力传感器、加速度计及麦克风结构等。

麦克风结构又称MEMS麦克风，是基于MEMS技术制造的麦克风。麦克风结构能将声压变化转化为电容变化，然后由ASIC芯片降电容变化转化为电信号，实现"声—电"转换。

相关技术中麦克风结构后室空气容积较小，推动硅振膜运动的难度增加，导致MEMS传感器的灵敏度下降，进而导致麦克风结构的信噪比降低，且前室空气容积大，谐振频率将会降低，影响麦克风结构的频响性能。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种麦克风结构和电子设备，旨在提高麦克风结构的灵敏度，从而增大麦克风结构的信噪比的同时，避免对麦克风结构的频响性能造成影响。

为实现上述目的，本发明提出的麦克风结构，所述麦克风结构包括：

封装壳体，所述封装壳体形成有容纳腔，所述封装壳体上设有连通所述容纳腔的进音孔；

弹性结构，所述弹性结构设于容纳腔内，并对应所述进音孔设置；及

检测结构，所述检测结构设于容纳腔内，并与所述封装壳体电连接，所述检测结构用于向所述弹性结构发射信号，并接收所述弹性结构反射的信号。

在一实施例中，所述弹性结构包括：

弹性膜，所述弹性膜正对所述进音孔设置；和

连接臂，所述连接臂的一端与所述封装壳体连接，所述连接臂的另一端与所述弹性膜连接，以使所述弹性膜、所述连接臂和所述封装壳体围合形成振动腔，所述检测结构设于所述振动腔内。

在一实施例中，所述连接臂呈环形结构；

或，所述连接臂包括两个，两个所述连接臂呈相对且间隔设置，每一所述连接臂的一端与所述封装壳体连接，每一所述连接臂的另一端与所述弹性膜的一端连接；

且/或，所述连接臂呈弹簧结构设置。

在一实施例中，所述弹性膜的材质为硅材质；

且/或，所述连接臂的材质为硅材质；

且/或，所述进音孔的面积小于所述弹性膜的面积；

且/或，所述检测结构为光发射接收器或红外线发射接收器或声波发射接收器。

在一实施例中，所述封装壳体包括外壳和基板，所述进音孔设置在所述外壳上；所述基板包括：

电路板，所述电路板与所述外壳围合形成所述容纳腔；和

芯片，所述芯片设于电路板面向所述进音孔的一侧，并与所述电路板电连接，所述芯片对应所述进音孔设置，所述检测结构设于所述芯片背向所述电路板的一侧，并与所述芯片电连接，所述弹性结构位于所述芯片和所述进音孔之间，并与所述芯片连接。

在一实施例中，所述电路板面向所述进音孔的一侧设有间隔设置的胶层和焊接点，所述芯片通过所述胶层与所述电路板连接，并通过金属引线与所述焊接点连接。

在一实施例中，所述外壳通过焊锡膏与所述电路板焊接。

在一实施例中，所述电路板背向所述芯片的一侧还设有焊盘，所述焊盘用于终端设备电连接。

在一实施例中，所述芯片包括ASIC芯片。

本发明还提出一种电子设备，包括设备主体和上述所述的麦克风结构，所述麦克风结构设于所述设备主体内。

本发明技术方案的麦克风结构通过在封装壳体形成的容纳腔内设置弹性结构和检测结构，使得弹性结构对应进音孔设置，并将检测结构与封装壳体电连接。当声音通过进音孔进入容纳腔内，容纳腔内的弹性结构感受到声压而发生振动，此时通过检测结构向弹性结构发射信号，弹性结构在振动过程中反射不同频率的信号至检测结构，检测结构接收到不同频率的信号后进行传输，从而实现将声音信号转换为光信号，再转换为电信号，以此提高麦克风结构的灵敏度，增大麦克风结构的信噪比的同时，避免对麦克风结构的频响性能造成影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明一实施例中麦克风结构的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	麦克风结构	22	芯片
1	外壳	3	容纳腔
				11	进音孔	4	弹性结构
2	基板	41	弹性膜
				21	电路板	42	连接臂
211	胶层	43	振动腔
				212	焊接点	5	检测结构
213	焊锡膏	6	金属引线
				214	焊盘

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

同时，全文中出现的“和/或”或“且/或”的含义为，包括三个方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

传统的麦克风结构又称MEMS麦克风，是基于MEMS技术制造的麦克风。相关技术中的MEMS麦克风是由MEMS传感器、ASIC放大器、声腔及具有RF抑制电路的电路板成。MEMS传感器芯片是一个由硅振膜和硅背极板构成的微型电容器，能将声压变化转化为电容变化，然后由ASIC芯片降电容变化转化为电信号，实现"声—电"转换。

硅振膜将麦克风结构的声腔分为两部分，进音孔与硅振膜之间的区域为前室，声腔的剩余部分为后室。相关技术中麦克风结构由于后室空气容积较小，推动硅振膜运动的难度增加，导致MEMS传感器的灵敏度下降，进而导致麦克风结构的信噪比降低，且前室空气容积大，谐振频率将会降低，影响麦克风结构的频响性能。

基于上述构思和问题，本发明提出一种新型的麦克风结构100。可以理解的，麦克风结构100应用于电子设备。电子设备可以是音箱、手机、平板电脑等发声电子产品中，在此不做限定。

可选地，麦克风结构100应用于耳机中，耳机(earphone，又称headphone，head-set，earpiece)可以是一对转换单元，用于接受媒体播放器或接收器所发出的电讯号，利用贴近耳朵的扬声器将其转化成可以听到的音波。

耳机可以作为终端设备的配件用于通话场景，其中终端设备包括但不限于手持设备、车载设备、可穿戴设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其它处理设备。终端设备可以包括蜂窝电话(cellular phone)、智能手机(smartphone)、个人数字助理(personaldigital assistant，PDA)电脑、平板型电脑、膝上型电脑(laptop computer)、车载电脑、智能手表(smart watch)、智能手环(smart wristband)、计步器(pedometer)以及其他具有通话功能的终端设备。通话场景包括但不限于室内通话场景、户外通话场景、车载通话场景。通话场景可以包括安静通话场景、嘈杂通话场景(例如街道、商场、机场、车站、工地、在雨中、看比赛、音乐会等场景)、骑行通话场景、户外有风通话场景、单耳通话场景、双耳通话场景以及其他能够进行通话的场景。

耳机一般可分为有线耳机(wired head phone或wired headset)和无线耳机(wireless headset)。有线耳机具有两个耳机和连接线，其中左右两个耳机通过连接线连接。有线耳机可能佩戴不方便，且需要通过耳机插孔与终端设备连接，工作过程中需要消耗终端设备的电量。而无线耳机可以利用无线通信技术(例如蓝牙技术、红外射频技术、2 .4G无线技术、超声波等)与终端设备进行通信。相比有线耳机来说，无线耳机由于摆脱了物理线材的束缚，使用更加便捷，因而得到迅速发展。其中，无线耳机的左耳机可以通过蓝牙连接右耳机。

请结合参照图1所示，在本发明实施例中，麦克风结构100的封装壳体由外壳1和基板2构成，进音孔11设置在外壳1上。具体的，在本实施方式中，该麦克风结构100包括外壳1、基板2、弹性结构4及检测结构5，其中，所述基板2与所述外壳1围合形成容纳腔3，所述外壳1设有进音孔11，所述进音孔11连通所述容纳腔3；所述弹性结构4设于容纳腔3内，并对应所述进音孔11设置；所述检测结构5设于容纳腔3内，并与所述基板2电连接，所述检测结构5用于向所述弹性结构4发射信号，并接收所述弹性结构4反射的信号。

在本实施例中，所述进音孔11贯穿所述外壳1，即所述进音孔11为通孔。外界声音气流经所述进音孔11进入所述麦克风结构内部。在一实施例中，所述基板2为凹型构型，所述外壳1为盖板，所述外壳1盖合在所述基板2上，形成所述容纳腔3。在另一实施例中，所述外壳1为凹型构型，所述基板2为平板，所述外壳1扣合在所述基板2上，形成所述容纳腔3。

可以理解的，所述进音孔11与所述容纳腔3连通，外界声音气流经所述进音孔11进入所述容纳腔3。在本实施例中，弹性结构4和检测结构5均设于容纳腔3内，弹性结构4对应所述进音孔11设置，如此使得外界声音气流经所述进音孔11进入所述容纳腔3后，弹性结构4受到声音气流产生的声压发生变形而产生振动。检测结构5朝向弹性结构4发射红外线或激光等信号，弹性结构4将红外线或激光等信号再反射至检测结构5，由于弹性结构4受到声压会产生振动，从而在振动过程中使得反射至检测结构5的信号产出不同的频率等变化，从而使得检测结构5接收到不同频率的信号，并将不同频率的信号传输至基板2，进而转换为电信号，如此完成"声—电"转换。可选地，所述检测结构5为光发射接收器或红外线发射接收器或声波发射接收器。

本发明的麦克风结构100通过在外壳1和基板2形成的容纳腔3内设置弹性结构4和检测结构5，使得弹性结构4对应进音孔11设置，并将检测结构5与基板2电连接。当声音通过进音孔11进入容纳腔3内，容纳腔3内的弹性结构4感受到声压而发生振动，此时通过检测结构5向弹性结构4发射光，弹性结构4在振动过程中反射不同频率的信号至检测结构5，检测结构5接收到不同频率的信号后传输至基板2，从而实现将声音信号转换为光信号，再转换为电信号，以此提高麦克风结构100的灵敏度，增大麦克风结构100的信噪比的同时，避免对麦克风结构100的频响性能造成影响。

在一实施例中，如图1所示，所述弹性结构4包括弹性膜41和连接臂42，其中，所述弹性膜41正对所述进音孔11设置；所述连接臂42的一端与所述封装壳体的基板2连接，所述连接臂42的另一端与所述弹性膜41连接，以使所述弹性膜41、所述连接臂42和所述封装壳体的基板2围合形成振动腔43，所述检测结构5设于所述振动腔43内。

在本实施例中，弹性膜41与进音孔11正对设置，从而能够充分感受声压而发生变形产生振动。连接臂42用于支撑弹性膜41，使得弹性膜41悬空设置在容纳腔3内，如此有效确保弹性膜41在受到声压时而产生振动。可以理解的，连接臂42有利于提高弹性膜41的形变灵敏度。

在一实施例中，所述连接臂42呈环形结构，也即连接臂42呈筒状结构设置，连接臂42的一端与封装壳体的基板2连接，连接臂42的另一端与弹性膜41连接，使得弹性膜41、连接臂42和封装壳体的基板2围合形成振动腔43。

在另一实施例中，所述连接臂42包括两个，两个所述连接臂42呈相对且间隔设置，每一所述连接臂42的一端与所述封装壳体的基板2连接，每一所述连接臂42的另一端与所述弹性膜41的一端连接。可以理解的，通过相对设置的两个连接臂42，利用两个连接臂42将弹性膜41悬空设置在容纳腔3内，如此使得弹性膜41、两个连接臂42和封装壳体的基板2围合形成振动腔43。

在本实施例中，通过将检测结构5设于振动腔43内，从而方便检测结构5朝向弹性膜41发射红外线或激光等信号。同时，也方便弹性膜41将红外线或激光等信号反射至检测结构5，提高检测结构5和弹性膜41双向接收信号的效率和质量，避免信号受到声音气流的影响，影响信号反射的准确性。

在一实施例中，如图1所示，所述连接臂42呈弹簧结构设置。可以理解的，通过将连接臂42设置成弹簧结构，从而进一步提高弹性结构4中弹性膜41的形变能力，以提高弹性膜41在感受到声压时产生振动，从而能够反射不同频率的光信号。

在一实施例中，所述弹性膜41的材质可选为硅材质，如此确保弹性膜41受到声压而产生振动的灵敏性。

在一实施例中，所述连接臂42的材质可选为硅材质。可以理解的，连接臂42的材质选用硅材质，如此进一步提高弹性膜41的灵敏度。在本实施例中，弹性结构4的弹性膜41和两个连接臂42为一体成型结构，如此不仅可以提高弹性结构4的结构强度，同时避免弹性膜41与连接臂42之间通过其他结构连接而影响弹性膜41的灵敏度。

在一实施例中，如图1所示，所述进音孔11的面积小于所述弹性膜41的面积。可以理解的，进音孔11的面积小于弹性膜41的面积，从而确保弹性膜41能够完全接收来自进音孔11的声音气流声压，避免声音气流在容纳腔3内进行多次反射，而影响麦克风结构100的性能。

可以理解的，为了避免灰尘等杂物从进音孔11进入容纳腔3内，从而影响弹性膜41和麦克风结构100的性能。在一实施例中，所述进音孔11处设有防尘网。在本实施例中，防尘网可以纱网或防尘格栅结构等。防尘网具有若干微孔，如此可有利于声音穿过微孔。

在一实施例中，如图1所示，所述基板2包括电路板21和芯片22，其中，所述电路板21与所述外壳1围合形成所述容纳腔3；所述芯片22设于电路板21面向所述进音孔11的一侧，并与所述电路板21电连接，所述芯片22对应所述进音孔11设置，所述检测结构5设于所述芯片22背向所述电路板21的一侧，并与所述芯片22电连接，所述弹性结构4位于所述芯片22和所述进音孔11之间，并与所述芯片22连接。

在本实施例中，所述芯片22包括ASIC芯片。

在本实施例中，芯片22设于基板2的内表面。弹性结构4位于所述芯片22和所述进音孔11之间，并与所述芯片22连接。可以理解的，弹性结构4的两个连接臂42分别设于检测结构5的相对两侧，如此将弹性膜41悬设于检测结构5背向芯片22的一侧，如此使得弹性膜41、两个连接臂42与基板2围合形成振动腔43。

可以理解的，如此设置从而方便检测结构5朝向弹性膜41发射红外线或激光等光信号。同时，也方便弹性膜41将红外线或激光等光信号反射至检测结构5，提高检测结构5和弹性膜41双向接收光信号的效率和质量，避免光信号受到声音气流的影响，影响信号反射的准确性。

在一实施例中，如图1所示，所述电路板21面向所述进音孔11的一侧设有间隔设置的胶层211和焊接点212，所述芯片22通过所述胶层211与所述电路板21连接，并通过金属引线6与所述焊接点212连接。

为了提高芯片22与电路板21的连接稳定性，电路板21和芯片22之间设置有胶层211。可以理解的，胶层211由胶水凝固形成。胶层211一方面用于固定芯片22；另一方面，起到绝缘电路板21和芯片22。在本实施例中，为了实现电路板21和芯片22的电连接，使得电路板21和芯片22的信号实现传输，电路板21上还设有焊接点212，利用金属引线6实现电路板21和芯片22之间的电连接。

当然，在其他实施例中，也可以通过在芯片22上设置引脚，并在电路板21上设置触点，从而通过将芯片22的引脚焊接在电路板21的触点上实现固定的同时，实现电连接，在此不做限定。

在一实施例中，如图1所示，所述外壳1通过焊锡膏213与所述电路板21焊接。

可以理解的，外壳1为金属外壳，从而利用外壳1将芯片22包裹在容纳腔3内，如此设置有效补齐了相关技术中电路板21的电磁屏蔽能力的短板，可提高麦克风结构100的电磁屏蔽能力。在本实施例中，通过焊锡膏213既可以实现外壳1和电路板21的固定连接，又不影响电路板21的性能。

在一实施例中，如图1所示，所述电路板21背向所述芯片22的一侧还设有焊盘214，所述焊盘214用于终端设备电连接。可以理解的，通过在电路板21背向芯片22的一侧设置焊盘214，如此可方便终端设备通过焊盘214与麦克风结构100实现电连接，从而方便信号传输。

可以理解的，焊盘214也可放置在电路板21正反面的任意一侧。在实际应用中，根据需求自行设定，这种设计形式，相比较于传统的只设置在电路板21的底部的形式，增大了产品的装配灵活性；这种结构设计可满足插拔的装配需求，从而增大产品的装配灵活性。

如图1所示，在本实施例中，外壳1包括顶面以及与顶面相连接的四个侧壁，外壳1的进音孔11设置在顶面或者侧壁。可选地，进音孔11可设置有多个，进音孔11处还可设置有阻尼结构，阻尼结构为阻尼片和/或微孔。

可以理解的，为了实现声程差，阻尼结构的透气率为80mm/s～310mm/s，通过改变声音经不同进音孔11到达振膜或弹性膜41的声程差，实现麦克风结构100良好的指向性。

本发明还提出一种电子设备，包括设备主体和麦克风结构100，所述麦克风结构100设于所述设备主体内。该麦克风结构100的具体结构参照前述实施例，由于本电子设备采用了前述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有前述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种麦克风结构，其特征在于，所述麦克风结构包括：

封装壳体，所述封装壳体形成有容纳腔，所述封装壳体上设有连通所述容纳腔的进音孔；

弹性结构，所述弹性结构设于容纳腔内，并对应所述进音孔设置；及

检测结构，所述检测结构设于容纳腔内，并与所述封装壳体电连接，所述检测结构用于向所述弹性结构发射信号，并接收所述弹性结构反射的信号。

2.如权利要求1所述的麦克风结构，其特征在于，所述弹性结构包括：

弹性膜，所述弹性膜正对所述进音孔设置；和

连接臂，所述连接臂的一端与所述封装壳体连接，所述连接臂的另一端与所述弹性膜连接，以使所述弹性膜、所述连接臂和所述封装壳体围合形成振动腔，所述检测结构设于所述振动腔内。

3.如权利要求2所述的麦克风结构，其特征在于，所述连接臂呈环形结构；

或，所述连接臂包括两个，两个所述连接臂呈相对且间隔设置，每一所述连接臂的一端与所述封装壳体连接，每一所述连接臂的另一端与所述弹性膜的一端连接；

且/或，所述连接臂呈弹簧结构设置。

4.如权利要求2所述的麦克风结构，其特征在于，所述弹性膜的材质为硅材质；

且/或，所述连接臂的材质为硅材质；

且/或，所述进音孔的面积小于所述弹性膜的面积；

且/或，所述检测结构为光发射接收器或红外线发射接收器或声波发射接收器。

5.如权利要求1至4中任一项所述的麦克风结构，其特征在于，所述封装壳体包括外壳和基板，所述进音孔设置在所述外壳上；所述基板包括：

电路板，所述电路板与所述外壳围合形成所述容纳腔；和

芯片，所述芯片设于电路板面向所述进音孔的一侧，并与所述电路板电连接，所述芯片对应所述进音孔设置，所述检测结构设于所述芯片背向所述电路板的一侧，并与所述芯片电连接，所述弹性结构位于所述芯片和所述进音孔之间，并与所述芯片连接。

6.如权利要求5所述的麦克风结构，其特征在于，所述电路板面向所述进音孔的一侧设有间隔设置的胶层和焊接点，所述芯片通过所述胶层与所述电路板连接，并通过金属引线与所述焊接点连接。

7.如权利要求5所述的麦克风结构，其特征在于，所述外壳通过焊锡膏与所述电路板焊接。

8.如权利要求5所述的麦克风结构，其特征在于，所述电路板背向所述芯片的一侧还设有焊盘，所述焊盘用于终端设备电连接。

9.如权利要求5所述的麦克风结构，其特征在于，所述芯片包括ASIC芯片。

10.一种电子设备，其特征在于，包括设备主体和如权利要求1至9中任一项所述的麦克风结构，所述麦克风结构设于所述设备主体内。

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