CN112714388B - 指向性麦克风和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种指向性麦克风和电子设备。该麦克风包括壳体、传感芯片、阻尼件和拾音组件，所述壳体包括一端敞口设置的外壳、及设于所述外壳的敞口端的基板，所述基板上设有声孔；所述传感芯片设于所述壳体内，所述传感芯片设置在所述基板上，且所述传感芯片对应所述声孔设置，所述传感芯片与所述外壳之间形成有后声腔，所述外壳和/或所述基板上设有与所述后声腔连通的均压孔；所述阻尼件设于所述均压孔处；所述拾音组件设于所述基板的远离所述传感芯片的一侧，并对应所述声孔设置。如此，可使麦克风具有良好的指向性。

Description

指向性麦克风和电子设备

技术领域

本发明涉及声电转换技术领域，特别涉及一种指向性麦克风和电子设备。

背景技术

MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)麦克风是一种基于MEMS技术制作出来的声电转换器，其具有体积小、频响特性好、噪声低等特点。随着电子设备的小巧化、薄型化发展，MEMS麦克风被越来越广泛地运用到诸如手机、平板电脑、相机、助听器、智能玩具以及监听装置等电子设备上。

MEMS麦克风通常包括封装壳体、及设于封装壳体内的MEMS芯片和ASIC(Application Specific Integrated Circuit)芯片，MEMS芯片与ASIC芯片两者之间通过导线电连接，声音从封装壳体上单一的声孔进入封装壳体内并且作用在MEMS芯片的振膜上，此类结构的MEMS麦克风只能做全指向性麦克风，无法实现声音的指向性。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种具有较好指向性的指向性麦克风。

为实现上述目的，本发明提出一种指向性麦克风，包括：

壳体，所述壳体包括一端敞口设置的外壳、及设于所述外壳的敞口端的基板，所述基板上设有声孔；

传感芯片，所述传感芯片设于所述壳体内，所述传感芯片设置在所述基板上，且所述传感芯片对应所述声孔设置，所述传感芯片与所述外壳之间形成有后声腔，所述外壳和/或所述基板上设有与所述后声腔连通的均压孔；

阻尼件，所述阻尼件设于所述均压孔处；以及

拾音组件，所述拾音组件设于所述传感芯片与所述基板之间；或者，所述拾音组件设于所述基板的远离所述传感芯片的一侧，并对应所述声孔设置；或者，所述拾音组件设于所述声孔内；

其中，所述拾音组件包括相对设置的第一极板和第二极板，所述第一极板上设有第一通孔，所述第二极板为振膜。

可选地，所述阻尼件设于所述壳体的内壁面或外表面，以覆盖所述均压孔。

可选地，其特征在于，所述均压孔设有多个，每一个所述均压孔处均设有一所述阻尼件。

可选地，所述第二极板为防水振膜。

可选地，所述第二极板包括采用防水材质制成的振膜本体、及设于所述振膜本体表面的金属层。

可选地，所述第二极板位于所述第一极板的远离所述传感芯片的一侧。

可选地，所述第一极板设于所述基板的远离所述传感芯片的一侧，所述拾音组件还包括导电连接部，所述导电连接部位于所述基板与所述第一极板之间，以连接所述基板与所述第一极板；和/或，

所述拾音组件还包括绝缘连接部，所述绝缘连接部设于所述第一极板与所述第二极板之间，以连接所述第一极板与所述第二极板；和/或，

所述拾音组件还包括环形密封部，所述环形密封部设于所述第一极板与所述第二极板的周缘，并连接所述基板、所述第一极板及所述第二极板。

可选地，所述基板的远离所述传感芯片的侧面设有安装槽，所述声孔设于所述安装槽的底部，所述拾音组件设于所述安装槽内；或者，

所述指向性麦克风还包括安装底板，所述安装底板设于所述基板的远离所述传感芯片的侧面，所述安装底板上设有安装通孔，所述拾音组件设于所述安装通孔内。

可选地，所述指向性麦克风还包括ASIC芯片，所述ASIC芯片设于所述壳体内，并分别与所述传感芯片和所述拾音组件连接；和/或，

所述第一极板位于所述第二极板的远离所述传感芯片的一侧，所述麦克风还包括具有第二通孔的限位挡板，所述限位挡板设于所述第二极板的朝向所述传感芯片的一侧。

本发明还提出一种电子设备，包括如上所述的指向性麦克风。

本发明中，通过在声孔处增设拾音组件，可使得麦克风具有传感芯片和拾音组件双声音接收转化结构，从而可有效增加麦克风的拾音能力，从而可提高麦克风的性能。

而且，均压孔也可作为第二声孔，且通过在均压孔处设置阻尼件，可改变均压孔的透气量，从而可使得声音分别通过均压孔和声孔作用到传感芯片的感应膜上的声程不同，从而麦克风具有良好的指向性。

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为本发明指向性麦克风一实施例的结构示意图；

图2为图1中指向性麦克风的工作原理示意图；

图3为本发明指向性麦克风另一实施例的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	麦克风	30	ASIC芯片
10	壳体	40	拾音组件
				11	外壳	41	第一极板
111	均压孔	411	第一通孔
				12	基板	42	第二极板
121	声孔	43	导电连接部
				13	后声腔	44	绝缘连接部
20	传感芯片	45	环形密封部
				21	衬底	50	安装底板
22	感应膜	51	安装通孔
				23	背腔	60	阻尼件

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，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“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，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，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。

本发明提出一种指向性麦克风(以下，简称麦克风)。

其中，所述麦克风为MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)麦克风。

在本发明一实施例中，如图1和2所示，所述麦克风100包括壳体10和传感芯片20。

其中，所述传感芯片20为MEMS芯片。

其中，所述壳体10包括一端敞口设置的外壳11、及设于所述外壳11的敞口端的基板12，所述基板12上设有声孔121。

其中，所述传感芯片20设于所述壳体10内，所述传感芯片20设置在基板12上，且所述传感芯片20对应声孔121设置。

具体的，所述传感芯片20包括衬底21和设于衬底21上的感应膜22，所述衬底21与所述感应膜22之间形成背腔23，所述衬底21安装在基板12上，所述声孔121与所述背腔23连通。

进一步地，如图1和2所示，所述麦克风100还包括ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit)芯片30，所述ASIC芯片30设于所述壳体10内，所述ASIC芯片30与传感芯片20连接。

具体的，所述ASIC芯片30安装在基板12上。

其中，所述基板12为PCB板，所述ASIC芯片30还与基板12连接。

需要说明的是，于其他实施例中，也可将ASIC芯片30安装在壳体10外，甚至直接安装在电子设备的电控板上，只要使ASIC芯片30与传感芯片20连接即可。

具体的，如图1和2所示，所述传感芯片20与外壳11之间形成有后声腔。

进一步地，如图1和2所示，所述外壳11和/或基板12上设有与后声腔连通的均压孔111，以实现后声腔与外部环境连通。

进一步地，如图1和2所示，所述麦克风100还包括阻尼件60，所述阻尼件60设于所述均压孔111处，所述阻尼件60具有适当的透气率，以改变所述均压孔111的透气量/透气度。

进一步地，如图1和2所示，所述麦克风100还包括拾音组件40，所述拾音组件40设于声孔121处。在具体实施例中，可使：所述拾音组件40设于所述传感芯片20与基板12之间；或者，所述拾音组件40设于所述基板12的远离传感芯片20的一侧，并对应声孔121设置；或者，所述拾音组件40设于声孔121内。

进一步地，如图1和2所示，所述拾音组件40包括相对设置的第一极板41和第二极板42，所述第一极板41上设有第一通孔411，所述第二极板42为振膜。

其中，所述第一极板41可选为金属板，可使第一极板41带电荷。

其中，所述第一通孔411设有一个或多个(即大于或等于两个)。

具体的，所述拾音组件40与ASIC芯片30连接。

具体的，所述第一极板41与第二极板42形成平行板电容器结构。

麦克风100工作时，当有声音信号时，声音信号会传递给第二极板42致使第二极板42发生振动，第二极板42振动会改变其与第一极板41形成平行板电容器的电压，从而实现将声音信号转化为电信号signal 1，该产生的电信号signal 1会传送给ASIC芯片30，以被其进一步处理。

同时，第二极板42振动也会引起传感芯片20的背腔23内的空气振动，从而引起传感芯片20的背腔23内的气压发生变化，从而实现声音信号被传感芯片20接收，传感芯片20可将声音信号转化为电信号signal 2，该产生的电信号signal 2会传送给ASIC芯片30，以被其进一步处理。

由于电信号signal 1和电信号signal 2由同一声音产生，相位不同，在ASIC芯片30考虑相位差的前提下叠加，可有效增加麦克风100的拾音能力，从而可提高麦克风100的性能。

如此，通过在声孔121处增设拾音组件40，可使得麦克风100具有传感芯片20和拾音组件40双声音接收转化结构，从而可有效增加麦克风100的拾音能力，从而可提高麦克风100的性能。

而且，通过设置均压孔111可使麦克风100的内部腔体与外界连通，从而可提高第二极板42的振动灵敏度，从而可便于提高麦克风100的性能。

可以理解，均压孔111也可作为第二声孔121，且通过在均压孔111处设置阻尼件60，可改变均压孔111的透气量，从而可使得声音分别通过均压孔111和声孔121作用到传感芯片20的感应膜22上的声程不同，从而麦克风100具有良好的指向性。

具体来说，当接收正对方向的声音信号时(即声音通过声孔121传递到传感芯片20)，声音(基本)没有衰减，当接收背面方向的声音信号时(即声音通过均压孔111传递给传感芯片20)，背面方向的声音信号经过阻尼件60的延时与来自正对方向的声音信号相互抵消，从而产生指向性效果。

需要说明的是，通过设置均压孔111，还可降低对第二极板42的质量要求，使得第二极板42可不必采用既防水又防水透气的材质(如PTFE等)制成，以可降低生产成本。

进一步地，所述阻尼件60设于壳体10的内壁面或外表面，以覆盖均压孔111。

具体的，当均压孔111设置在外壳11上时，所述阻尼件60设于外壳11的内壁面或外表面，以覆盖该均压孔111。当均压孔111设置在基板12上时，所述阻尼件60设于基板12的其中一侧面，以覆盖该均压孔111。

在本实施例中，所述均压孔111设置在外壳11上。

具体的，如图1和2所示，所述阻尼件60呈片状设置。

当然，于其他实施例中，也可将阻尼件60设于均压孔111内。

在具体实施例中，既可以使均压孔111设置为一个，也可是均压孔111设有多个(即大于或等于两个)，当所述均压孔111设有多个时，每一个所述均压孔111处均设有一所述阻尼件60。

在本实施例中，所述均压孔111设置为一个。

在本实施例中，所述阻尼件60设于壳体10的内壁面，以防止阻尼件60受损。

在本实施例中，如图1和2所示，所述拾音组件40设于所述基板12的远离传感芯片20的一侧，并对应声孔121设置。可选地，所述拾音组件40在基板12上的投影面积大于声孔121的面积，所述拾音组件40的周缘与基板12连接。

进一步地，如图1和2所示，所述第二极板42为防水振膜，即所述第二极板42具有防水性。如此，可防止外部水从声孔121进入壳体10内，从而使麦克风100具有防水性能。

进一步地，如图1和2所示，所述第二极板42包括振膜本体、及设于所述振膜本体表面的金属层。其中，振膜本体可采用防水材质制成。

如此，可使第二极板42具有防水性，且通过在振膜本体上设置金属层，可使其与第一极板41组成平行板电容器结构。

具体的，所述振膜本体的材质可选为PPS材质或PTFE材质等防水材质。

当然，于其他实施例中，也可使第二极板42设置为金属薄膜，以使其既具有弹性振动特性，又具有防水特性，还能够与第一极板41组成平行板电容器结构。

进一步地，如图1和2所示，所述第二极板42位于第一极板41的远离传感芯片20的一侧。如此，还可使第一极板41具有限位功能，可防止第二极板42产生过大的形变或者破裂，以不仅防止第二极板42振动过量，还可有效的提升防水麦克风100产品在深水中的防水能力和长时间水下工作的能力。

可选地，可在第二极板42的远离传感芯片20的一侧也设置一限位保护结构(如限位网板等)，以进一步地对第二极板42进行保护。

当然，于其他实施例中，也可使所述第一极板41位于第二极板42的远离传感芯片20的一侧，此时，为了防止第二极板42产生过大的形变或者破裂，可使所述麦克风100还包括具有第二通孔的限位挡板，所述限位挡板设于所述第二极板42的朝向所述传感芯片20的一侧。

以下以“所述拾音组件40设于所述基板12的远离传感芯片20的一侧、且所述第二极板42位于所述第一极板41的远离所述传感芯片20的一侧”为例，对拾音组件40的结构做进一步地说明。

具体的，如图1和2所示，所述第一极板41设于所述基板12的远离所述传感芯片20的一侧，所述第二极板42位于所述第一极板41的远离所述传感芯片20的一侧。

进一步地，如图1和2所示，所述麦克风100还包括安装底板50，所述安装底板50设于所述基板12的远离传感芯片20的侧面，所述安装底板50上设有安装通孔51，所述拾音组件40设于安装通孔51内。具体的，所述第一极板41设于所述基板12的远离所述传感芯片20的侧面。如此，一方面可使拾音组件40隐藏在安装通孔51内，以对拾音组件40进行保护；另一方面也可便于设置密封结构。

进一步地，如图1和2所示，所述拾音组件40还包括导电连接部43，所述导电连接部43位于所述基板12与所述第一极板41之间，以连接所述基板12与第一极板41。

具体的，所述导电连接部43位于所述基板12的远离传感芯片20的侧面与第一极板41朝向传感芯片20的侧面之间，所述基板12与第一极板41间隔设置。

具体的，所述导电连接部43靠近第一极板41的周缘设置。

具体的，所述导电连接部43设置为环形结构。

具体的，所述导电连接部43可选为导电胶连接部或锡(膏)焊接部等。

如此，既可以实现基板12与第一极板41之间的结构连接，也可实现电连接。

具体的，所述基板12上设有金属化通孔或其他电连接结构与导电连接部43连接。

具体的，可通过电连接线(如金线等)连接ASIC芯片30与基板12上设有金属化通孔或其他电连接结构，以实现ASIC芯片30拾音组件40电连接。

进一步地，如图1和2所示，所述拾音组件40还包括绝缘连接部44，所述绝缘连接部44设于所述第一极板41与第二极板42之间，以连接所述第一极板41与第二极板42。

可选地，所述绝缘连接部44为胶接部或粘接层等。

具体的，所述绝缘连接部44为环形结构。

进一步地，如图1和2所示，所述麦克风100还包括环形密封部45，所述环形密封部45设于所述第一极板41与第二极板42的周缘，并连接所述基板12、所述第一极板41及第二极板42。

具体的，所述第二极板42与安装通孔51的内壁间隔设置，所述环形密封部45设于该间隔内，并连接所述基板12、安装通孔51的内壁及第一极板41与第二极板42的周缘。

如此，可提高密封性和防水性。

具体的，所述环形密封部45为胶接部，其可以由在第一极板41与第二极板42的周缘外填充密封胶形成。

可选地，所述安装底板50为PCB板。

当然，于其他实施例中，为了隐藏拾音组件40、及便于设置密封结构，也可不设置安装底板50，如可使所述基板12的远离传感芯片20的侧面设有安装槽，所述声孔121设于安装槽的底部，所述拾音组件40设于安装槽内，在该部分实施例中，拾音组件40的密封结构也作相应改变，如所述第一极板41设于安装槽的底部，所述导电连接部43位于所述安装槽的底部与第一极板41朝向传感芯片20的侧面之间，所述环形密封部45设于安装槽的侧壁与第二极板42之间的间隔内，并连接所述基板12、安装槽的侧壁及第一极板41与第二极板42的周缘等。

在本发明的另一实施例中，如图3所示，所述拾音组件40设于所述传感芯片20与基板12之间。

在该实施例中，如图3所示，所述拾音组件40封堵传感芯片20的背腔23的腔口。

在该实施例中，如图3所示，所述拾音组件40包括设于第一极板41与第二极板42之间以连接两者的第一环形连接部(图未标)、设于基板12与第二极板42之间以连接两者的第二环形连接部(图未标)，以及设于所述第一极板41与第二极板42的周缘、并连接所述基板12、所述第一极板41及第二极板42的环形密封部45。

本发明还提出一种电子设备，该电子设备包括主板和麦克风，所述麦克风与主板电连接。该麦克风的具体结构参照上述实施例，由于本发明电子设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上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。

其中，所述电子设备可选为手机、平板电脑、相机、助听器、智能玩具或监听装置等电子设备。

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，凡是在本发明的发明构思下，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)

1.一种指向性麦克风，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体包括一端敞口设置的外壳、及设于所述外壳的敞口端的基板，所述基板上设有声孔；

传感芯片，所述传感芯片设于所述壳体内，所述传感芯片设置在所述基板上，且所述传感芯片对应所述声孔设置，所述传感芯片与所述外壳之间形成有后声腔，所述外壳和/或所述基板上设有与所述后声腔连通的均压孔；

阻尼件，所述阻尼件设于所述均压孔处；以及

拾音组件，所述拾音组件设于所述传感芯片与所述基板之间；或者，所述拾音组件设于所述基板的远离所述传感芯片的一侧，并对应所述声孔设置；或者，所述拾音组件设于所述声孔内；

其中，所述拾音组件包括相对设置的第一极板和第二极板，所述第一极板上设有第一通孔，所述第二极板为振膜，所述第一极板与所述第二极板形成平行板电容器结构，以在声音信号经过而驱使所述第二极板振动时，所述平行板电容器结构可将所述声音信号转化为电信号signal 1，振动的所述第二极板还可驱使由所述传感芯片的衬底和设于所述衬底上的感应膜两者之间所形成的背腔内的气压发生变化，以供所述传感芯片接收所述声音信号并转为电信号signal 2，且所述电信号signal 2和所述电信号signal 1的相位差能够叠加。

2.如权利要求1所述的指向性麦克风，其特征在于，所述阻尼件设于所述壳体的内壁面或外表面，以覆盖所述均压孔。

3.如权利要求1所述的指向性麦克风，其特征在于，所述均压孔设有多个，每一个所述均压孔处均设有一所述阻尼件。

4.如权利要求1至3中任意一项所述的指向性麦克风，其特征在于，所述第二极板为防水振膜。

5.如权利要求4所述的指向性麦克风，其特征在于，所述第二极板包括采用防水材质制成的振膜本体、及设于所述振膜本体表面的金属层。

6.如权利要求1至3中任意一项所述的指向性麦克风，其特征在于，所述第二极板位于所述第一极板的远离所述传感芯片的一侧。

7.如权利要求6所述的指向性麦克风，其特征在于，所述第一极板设于所述基板的远离所述传感芯片的一侧，所述拾音组件还包括导电连接部，所述导电连接部位于所述基板与所述第一极板之间，以连接所述基板与所述第一极板；和/或，

所述拾音组件还包括绝缘连接部，所述绝缘连接部设于所述第一极板与所述第二极板之间，以连接所述第一极板与所述第二极板；和/或，

所述拾音组件还包括环形密封部，所述环形密封部设于所述第一极板与所述第二极板的周缘，并连接所述基板、所述第一极板及所述第二极板。

8.如权利要求6所述的指向性麦克风，其特征在于，所述基板的远离所述传感芯片的侧面设有安装槽，所述声孔设于所述安装槽的底部，所述拾音组件设于所述安装槽内；或者，

所述指向性麦克风还包括安装底板，所述安装底板设于所述基板的远离所述传感芯片的侧面，所述安装底板上设有安装通孔，所述拾音组件设于所述安装通孔内。

9.如权利要求1至3中任意一项所述的指向性麦克风，其特征在于，所述指向性麦克风还包括ASIC芯片，所述ASIC芯片设于所述壳体内，并分别与所述传感芯片和所述拾音组件连接；和/或，

所述第一极板位于所述第二极板的远离所述传感芯片的一侧，所述麦克风还包括具有第二通孔的限位挡板，所述限位挡板设于所述第二极板的朝向所述传感芯片的一侧。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至9中任意一项所述的指向性麦克风。

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