CN113383557A - 具有后腔容积通风孔的麦克风组件 - Google Patents

具有后腔容积通风孔的麦克风组件 Download PDF

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Abstract

通过将压力均衡孔从靠近声端口的位置移动至麦克风组件的盖上的位置，缓解了污染物通过压力均衡孔进入麦克风组件的问题。这是通过使用单独的专用管芯制造孔减小结构然后将该孔减小结构联接至麦克风的盖来实现的，其中直径约25微米或更小的孔被设置在该孔减小结构上。在联接孔减小结构后，盖上的相对较小的孔用于麦克风的后腔容积与麦克风组件外部的压力的压力均衡。

Description

具有后腔容积通风孔的麦克风组件
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年2月1日提交的美国临时专利申请No.62/800,240的权益和优先权，该美国临时专利申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开总体上涉及提供进入麦克风组件的后腔容积的孔或通风孔的系统和方法。
背景技术
期望麦克风组件能够防止污染物进入。污染物可以包括能够在麦克风组件中凝聚的颗粒、液体或蒸汽。这些污染物可能会导致设备的性能变化或暂时甚至永久性故障。污染物可能在初始制造期间、在将麦克风附接至诸如手机的电子设备的PCB期间或在使用期间进入麦克风组件。
发明内容
在一些实施方式中，麦克风组件包括基板，端口形成在该基板中。所述麦克风组件包括声换能器，所述声换能器联接至所述基板，被设置在所述端口上方，并且将所述麦克风的前腔容积与后腔容积分开，所述前腔容积与所述端口流体连通。所述麦克风组件还包括盖，所述盖包括第一孔。所述麦克风组件还包括孔减小结构，所述孔减小结构包括第二孔并且以与所述第一孔交叠的方式联接至所述盖，其中，所述第二孔比所述第一孔小。
在一些实施方式中，麦克风组件包括基板，端口形成在该基板中。所述麦克风组件包括声换能器，所述声换能器联接至所述基板，所述声换能器是无穿孔的，被设置在所述端口上方，并且将所述麦克风的前腔容积与后腔容积分开，所述前腔容积与所述端口流体连通。所述麦克风组件还包括盖，所述盖包括第一孔。所述麦克风组件还包括孔减小结构，所述孔减小结构包括第二孔并且以与所述第一孔交叠的方式联接至所述盖，其中，所述第二孔比所述第一孔小，并且所述第二孔提供使所述麦克风组件的所述后腔容积的压力与所述麦克风组件外部的压力之间的压力均衡的唯一路径。
在一些实施方式中，一种形成麦克风组件的方法包括：提供基板，所述基板中形成有端口。所述方法包括：将声换能器联接至所述基板的第一表面，所述声换能器被设置在所述端口上方。所述方法还包括：将盖联接至所述基板的所述第一表面，所述盖包括第一孔；所述麦克风组件包括在所述声换能器与所述盖之间的后腔容积。所述方法包括：在将所述盖联接至所述基板的所述第一表面期间，通过所述第一孔从所述后腔容积去除污染物。所述方法还包括：在去除所述污染物之后，在与所述第一孔交叠的位置处将孔减小结构联接至所述盖，所述孔减小结构包括比所述第一孔小的第二孔。
前述概述仅是例示性的，并不旨在以任何方式进行限制。除了上述例示性方面、实施方式和特征之外，通过参考以下附图和具体实施方式，另外的方面、实施方式和特征将变得显而易见。
附图说明
结合附图，根据以下描述和所附权利要求，本公开的前述特征和其它特征将变得更加完全显而易见。这些附图仅描绘了根据本公开的多个实施方式，因此不应视为对本公开的范围的限制。下面结合附图更详细地描述各种实施方式。
图1描绘了孔减小结构联接至麦克风的盖以提供用于压力均衡的后腔容积通风的实施方式。
图2例示了孔减小结构的上表面与麦克风盖的上表面共面的实施方式。
图3是孔减小结构的联接发生在盖的平坦区域上的实施方式。
图4例示了孔减小结构仅包括平坦的孔减小层的实施方式。
图5A至图5D描绘了制造孔减小结构的方法。
图6A至图6B描绘了制造孔减小结构的另选方法。
图7例示了制造孔减小结构的方法。
图8例示了制造孔减小结构的另选方法。
图9例示了制造麦克风组件的方法。
图10描绘了如下实施方式，其中，孔减小结构与声换能器的振膜中的小穿孔结合使用以提供用于压力均衡的后腔容积通风。
在以下详细描述中，参考附图描述了各种实施方式。本领域技术人员将理解，附图是示意性的并且为了清楚起见而简化，因此仅示出了对于理解本公开必不可少的细节，而省略了其它细节。相同的附图标记始终指代相同的元件或部件。因此，将不必关于各个图详细描述相似的元件或部件。
具体实施方式
大多数麦克风具有至少一个振膜，所述至少一个振膜响应于其任一侧上的压力差而移动。振膜的一侧暴露于所谓的前腔容积，该前腔容积与声端口连通，在前腔容积中压力由大气压力加上声场的声压组成。振膜的另一侧暴露于压力仅是大气压力的后腔容积。因此，振膜响应于声场的声压而移动。后腔容积中的压力由通向麦克风外部的小孔保持，因此该压力可以跟随例如由于改变高度或与天气相关的事件导致的任何大气压力变化。该过程称为后腔容积与麦克风组件外部压力的压力均衡，因为在没有声场的通过声端口进入麦克风的前腔容积的声压的情况下，前腔容积和后腔容积二者中的大气压力是平衡的。大气压力变化以相对低的速率发生。不期望允许声压变化进入后腔容积，因为这将导致进入前腔容积的声信号中的一部分声信号的消除。为此，可以结合后腔容积的大小确定压力均衡孔的大小，以创建截止频率为几十赫兹的低通滤波器，使得阻止高于低通滤波器的截止频率的声压变化进入麦克风的后腔容积。
微机电系统(“MEMS”)麦克风包括MEMS换能器，该MEMS换能器通常包括穿过振膜的压力均衡孔，因为孔大小可以通过MEMS工艺严格控制并且这会产生一致的性能。MEMS电容式换能器对污染物特别敏感，因为该MEMS电容式换能器包括距振膜很近(几微米)的大量穿孔的固定背板。正是振膜响应于声压而相对于背板的运动产生了复制声信号的电信号。堵塞背板中的穿孔或进入振膜与背板之间以及以任何方式限制振膜运动的任何污染物将影响麦克风性能。然而，在制造期间，挥发性化合物(即，污染物)可以被驱除，这些挥发性化合物可能凝聚在MEMS换能器结构上。在将麦克风盖焊接至PCB基板上以完成麦克风组件的保护壳体时，这一点尤为重要。在焊接操作期间，组件的绝对温度大约增加一倍，并且焊剂被蒸发。由高温引起的压力增加驱使焊剂蒸汽通过MEMS换能器并通过振膜中的压力均衡孔排出。该焊剂中的一些焊剂可能凝聚在MEMS换能器上，从而导致可能的长期可靠性问题。当完成的麦克风被焊接至例如手机的最终使用的电子设备(即，主机设备)时，同样的问题可能会反过来发生。蒸发的焊剂可能通过压力均衡孔并凝聚在MEMS换能器上。此外，例如，使用手机的人说话的距离足够近，以至于人呼吸中的水蒸汽可以通过压力均衡孔进入麦克风并凝聚在MEMS换能器上。电话甚至可能掉入液体(例如，水)中，从而导致一些液体污染物进入麦克风组件。本公开涉及用于形成压力均衡孔的装置和方法，该装置和方法使污染物进入麦克风组件并影响麦克风的可靠性的可能性减小或最小化。
本文描述的实施方式总体上涉及在麦克风组件的盖中提供小孔(即，开口或通风路径)以提供麦克风组件的后腔容积与麦克风组件外部的压力之间的压力均衡的系统和方法。本文描述的各种实施方式通过将压力均衡孔移动至麦克风的盖来解决通过麦克风的声端口和/或换能器进入的问题。通过在盖中提供孔，使压力均衡的外部环境可以是主机设备的内部容积。因此，在一些这样的实施方式中，从外部环境进入到均衡孔上的污染物可以少于在靠近声端口的基板或换能器中提供均衡孔的实现方式。
为了确保适当的声学性能，压力均衡孔应该足够小。在一些实现方式中，盖中的孔必须足够小以确保声信号的低频滚降(LFRO：low frequency roll-off)为几十赫兹的数量级。如果孔较大，则LFRO将对应地更高。这将导致除了进入前腔容积之外，传入声波的声频的较低范围的某些部分还进入麦克风的后腔容积。因此，麦克风的所需声学响应的低频部分将被消除。正是孔的直径和孔穿过盖材料的长度确定了孔的声阻。正是这种阻力结合后腔容积的大小确定了低频滚降阈值。在一些实现方式中，可能期望仅允许大气压力频率通过压力均衡孔传输并阻止大部分或所有声频的传输。在一些这样的实现方式中，可能期望阻止频率比阈值水平(诸如10Hz)大的压力信号的流体连通。在具有小后腔容积的一些设计中，阻止比阈值频率水平大的频率的期望可能要求孔不大于阈值直径(诸如25微米)。然而，很难在麦克风组件盖通常使用的材料类型(诸如金属(例如，铝、黄铜、铜、不锈钢等))中加工甚至激光钻出直径为25微米数量级的小洞。手机中的典型应用要求LFRO容差为+/-10％，这意味着孔径容差约为+/-5％。
很难制造具有足够小以产生强声学性能的压力均衡孔的盖。本公开提供了各种示例实现方式，所述各种示例实现方式通过利用以下部件来解决该困难：盖，该盖形成有较大孔；以及孔减小结构，该孔减小结构被联接至该盖并形成有较小孔以减小穿过盖的均衡孔的大小。孔减小结构以与盖中形成的较大孔交叠的方式联接至盖。孔减小结构形成有较小洞，使得穿过盖的有效洞被减小到孔减小结构的较小孔大小。在一些实施方式中，孔减小结构可以由诸如硅的材料形成，其中小孔(例如，直径小于25微米)比盖的材料更容易制造。因此，在各种实施方式中，本公开的技术可以提供形成穿过盖的足够小的压力均衡孔的更便宜和/或更可靠且更一致的方式。
在一些实施方式中，麦克风在靠近声端口的换能器或基板中可以没有压力均衡孔。这可以显著提高麦克风的进入防护，因为端口通常面向安装有麦克风组件的主机设备的外部环境。在这样的实施方式中，麦克风没有可以供污染物和/或水或其它液体通过端口进入麦克风的孔或通路。在一些这样的实现方式中，本特征可以帮助麦克风组件实现较高的进水等级。
另外，一些实施方式可以以允许在最终组装之前去除麦克风中在制造工艺期间形成的污染物的方式进行制造。盖可以附接至基板(诸如经由回流焊接工艺)，并且污染物(例如，蒸汽)可以保留在麦克风的后腔容积中。在一些实施方式中，污染物可以通过盖中相对大的孔被去除，然后孔减小结构可以联接至盖以减小均衡孔的大小。以这种方式，可以从麦克风去除污染物，而无需通过小孔去除污染物的复杂方法。这可以帮助减少由于制造期间的污染物导致的麦克风故障和性能问题。
图1是根据一些实施方式的MEMS麦克风100的侧剖面图。MEMS麦克风100可以用于在任何设备(例如，如手机、膝上型电脑、电视遥控器、平板电脑、音频系统、耳机、可穿戴设备、便携式扬声器、汽车音响系统或使用麦克风组件的任何其它设备)中将声信号转换成电信号。
MEMS麦克风100包括基板102、声换能器110、集成电路120、盖130和孔减小结构140。基板102可以由印刷电路板(PCB)制造中使用的材料(例如，塑料)形成。例如，基板可以包括被构造成安装有声换能器110、集成电路120和盖130的PCB。端口104被形成在基板102中。声换能器110联接至基板102的第一表面122，并且位于端口104上方。声换能器110将麦克风组件的前腔容积105与后腔容积132分开，前腔容积105与端口104流体连通。集成电路120例如经由第一电气引线124电联接至声换能器110，并且还经由第二电气引线126电联接至基板102(例如，电联接至设置在基板102上的迹线或其它电气触点)。集成电路120从声换能器110接收电信号并且可以在输出复制声信号的数字电信号或模拟电信号之前放大或调节该信号。在一些实施方式中，集成电路120可以是混合信号CMOS半导体器件。盖130形成有第一孔136。孔减小结构140包括孔减小支承构件142和孔减小层144，孔减小层144包括第二孔146(在制造孔减小结构的示例工艺的结束，在图5D中，可以最佳地看到孔减小结构的部件)。在各种实施方式中，孔减小支承构件142和孔减小层144可以由相同材料或不同材料制成。第二孔146比第一孔136小，并且当孔减小结构以第二孔146与第一孔136交叠的方式联接至盖时，则在盖中形成的孔的实际大小是较小的第二孔146的大小。
MEMS电容式声换能器110被配置成响应于进入换能器110的声干扰而生成电信号。换能器110包括换能器基板111、背板114和振膜112。端口104被配置成将声能承载(例如，传输等)至振膜112和背板114中的至少一者。振膜112由诸如多晶硅的导电材料制成，并且附接至换能器基板111并设置在端口104上方。振膜112被配置成响应于声压而振动。背板114利用介入牺牲层附接至换能器基板111，以将背板114与振膜112间隔开。在一些实施方式中，背板114由诸如氮化硅的介电材料组成。背板114中的多个孔眼(未示出)允许空气逸出，否则空气会被困在振膜112与背板114之间。背板114是刚性的，因此与振膜相比相对静止。
在图1的实施方式中，声换能器110可以是电容式换能器并且可以包括振膜112和背板114。在一些实现方式中，声换能器110可以包括体现为冷凝器型换能器的MEMS换能器，冷凝器型换能器具有响应于声压变化而相对于背板可移动的振膜112。另选地，MEMS声换能器110可以包括压电器件，或者使用MEMS技术实现的一些其它已知的或将来的电声换能器件。在又一些其它实现方式中，声换能器110是非MEMS器件，例如体现为驻极体或其它已知的或将来的非MEMS型换能器件。在一些实施方式中，振膜112可以被配置成响应于声信号(例如，声音)而振动。在这样的实施方式中，由于声信号引起的振膜112的振动可以生成电信号(例如，对应于其电容变化的电压)，该电信号可以被测量并且表示声信号。在一些实现方式中，隔膜相对于背板(例如，固定的背板)的振动引起振膜112与背板之间的电容的变化以及所生成的电信号的对应变化。在其它实施方式中，声换能器110可以由压电材料形成，压电材料例如是石英、钛酸铅、III-V族和II-VI族半导体(例如，氮化镓、氮化铟、氮化铝、氧化锌等)、石墨烯、超纳米金刚石、聚合物(例如，聚偏二氟乙烯)或任何其它合适的压电材料。在这样的实施方式中，声换能器110响应于声信号的振动可以生成表示声信号的电信号(例如，压电电流或电压)。这些声换能器器件通常是已知的，并且除了制造和使用本文公开的实施方式所必需的程度之外，不再进一步描述。
应当理解，虽然在麦克风组件中使用的一些振膜包括用于压力均衡的洞或穿孔，但在图1所示的例示实施方式中，声换能器110的振膜112是无穿孔的并且不包括这样的洞或穿孔。与利用换能器穿孔的类似麦克风组件相比，MEMS麦克风100可以具有改进的进入防护。电容式换能器对进入振膜与背板之间并限制振膜移动的污染物特别敏感。在例示的实施方式中，污染物进入后腔容积并由此到达MEMS声换能器的唯一开放路径是通过盖，该MEMS声换能器仅暴露于主机设备的内部容积，而不是通过端口104暴露于主机设备的外部环境。用穿过盖的孔替换穿过换能器的穿孔消除了换能器污染物的一个主要来源。
在图1的实施方式中，盖130联接至基板102的第一表面122。盖130限定后腔容积132，集成电路120和声换能器110定位在该后腔容积132内。例如，如图1所示，盖130定位在基板102上，使得基板102形成MEMS麦克风100的基部，并且基板102和盖130一起形成MEMS麦克风100的壳体并共同限定后腔容积132。
盖130可以由合适的材料(例如，如金属(例如，铝、黄铜、铜、不锈钢等)、塑料、聚合物等)形成，并且可以例如经由粘合剂、焊料或熔合结合联接至基板102。在特定实施方式中，盖130可以由诸如铜、黄铜、铝等的金属形成并焊接至基板102。该实施方式描绘了在盖上限定的反向压印区域134，其中，盖的孔减小结构所联接至的部分朝向基板向内缩进。在图1的实施方式中，第一孔136被限定在盖130的反向压印区域134中，但是在其它实施方式中，第一孔136可以被限定在没有反向压印区域的盖130上。在一些实现方式中，可以使用在2016年5月13日提交的题为“Microphone with Coined Area”的美国专利No.US9,883,270中描述的技术和特征来实现反向压印区域或压印区域，该美国专利的全部内容通过引用并入本文。
在图1的实施方式中，具有第二孔146的孔减小结构140联接至盖130的一部分的上表面137。在一些实施方式中，诸如以下详细描述的，孔减小结构140可以在MEMS麦克风100的制造工艺的后期阶段期间(诸如在回流焊接之后)联接至盖。在盖的回流焊接期间，在添加孔减小结构之前，包括焊剂的挥发性污染物可以通过盖130上的第一孔136离开壳体，而不穿过MEMS结构。第二孔146比第一孔136小。在一些实现方式中，孔减小结构140上的第二孔146与盖130的第一孔136基本对准。通过将孔减小结构140定位在反向压印区域134中，可以减小麦克风100的总高度，这可以允许将麦克风100定位在主机设备中的较小腔体内。正是第二孔146的大小结合后腔容积132的大小设置了麦克风的低频滚降(LFRO)阈值。针对具有几立方毫米数量级的后腔容积的麦克风组件，对于30Hz的LFRO阈值，第二孔146的直径将是10微米至25微米的数量级。给定特定麦克风组件实现方式和LFRO要求，本领域技术人员可以容易地计算第二孔的特定直径。
在一些实施方式中，孔减小结构140可以由硅、玻璃、高温塑料、金属片或电镀金属制成。图1的实施方式描绘了使用常规管芯结合工艺联接至盖130的硅管芯结构。许多常规管芯结合材料(诸如环氧树脂和硅树脂)固化仅释放出水蒸汽或二氧化碳。这些材料不构成对MEMS结构的特定污染威胁。第二孔146仍然为这些固化流出物(即，污染物)提供离开组件的路径。
图2是如下实施方式，其中，与图1的实施方式中描绘的孔减小支承构件142的高度相比，孔减小结构240的孔减小支承构件242的高度减小，从而允许孔减小层244的上表面148与盖130的距基板102最远的表面138基本共面。这允许在自动组装处理(拾取和放置)期间更容易操纵麦克风，并且进一步减小了麦克风的高度，以满足许多消费电子设备所需的严格大小限制。虽然图2例示了孔减小支承构件242的高度减小以使得孔减小结构的上表面148与盖130的距基板102最远的表面138基本共面的实施方式，但在其它实施方式中，孔减小支承构件242的高度可以进一步减小，以使孔减小结构240的高度低于盖130的距基板102最远的表面138的高度。
图3是如下实施方式，其中，盖130不包括反向压印区域而是在盖130的距基板102最远的表面138上基本是平坦的334。包括第二孔146的孔减小结构140以与盖130上的第一孔136基本对准的方式联接至盖的距基板102最远的表面138。该实施方式消除了在麦克风盖中形成的反向压印区域，从而简化了盖的制造。
图4是如下实施方式，其中，孔减小结构440的孔减小支承构件已经被基本磨削或减小成使得孔减小结构440仅由平坦的孔减小层444形成。孔减小层444包括第二孔146。该实施方式可以进一步减小麦克风组件的高度，并且也不包括反向压印区域，从而实现麦克风与对麦克风组件的高度有非常严格要求的主机设备的集成并且提供盖130的不太复杂的制造。应当理解，基本平坦的孔减小层444也可以与具有反向压印区域的实施方式一起使用。
图5A至图5D描绘了根据实施方式的制造孔减小结构500的示例方法。
在图5A中，使用刻蚀掩模506在硅管芯基板502的上表面501上刻蚀孔146。
在图5B中，在孔146的顶部沉积牺牲层或掩模层508，以在随后的背面处理期间保护该孔。
在图5C中，使用刻蚀掩模510在硅管芯基板502的底表面503上刻蚀腔体512。腔体512被刻蚀直到其至少到达掩模层508为止，腔体的高度为H1，如图5C所示。
在图5D中，去除牺牲层或掩模层508，去除刻蚀掩模510并且执行硅管芯502的背面研磨以将其减小到其最终高度H2(<100μm)。图5D中的去除掩模层508暴露出孔146。如图5D的实施方式中所描绘的，孔减小层144是基板502的保持围绕孔146的部分，而在已经形成腔体之后基板502的两侧上的支承结构被称为孔减小支承构件142。孔减小层144的厚度和第二孔146的直径设置孔的声阻，该声阻又与后腔容积一起参与设置麦克风的LFRO阈值。图5A至图5D中描绘的制造工艺允许在背面研磨期间灵活地调整孔减小支承构件142的高度H2，以根据需要制造图1、图2和图3的实施方式的孔减小结构。
图6A至图6B描绘了根据另一实施方式的制造孔减小结构的另选方法。在图6A中，使用刻蚀掩模606在硅管芯基板502的上表面501上刻蚀孔146。在图6B中，执行硅管芯基板502的背面研磨，以暴露孔146，并且继续进行背面研磨直到仅留下设置有孔146的薄孔减小层144为止。掩模层606可以被去除或可以不去除，因为它在最终结构中的作用很小。这种简化的制造工艺可以用于制造图4所描绘的实施方式的孔减小结构。再一次，孔减小层144的厚度和第二孔146的直径设置孔的声阻，该声阻结合后腔容积确定麦克风的LFRO阈值。虽然这种结构可以做得相当薄，但代价是易碎性增加。由于围绕薄孔减小层144的孔减小支承构件142的加强性质，图5D中描绘的孔减小结构可以具有比图6B的孔减小结构小的易碎性。
图7是根据示例性实施方式的描绘了制造孔减小结构的方法700的流程图。在一些实施方式中，方法700可以用于实现图5A至图5D所示的制造工艺。在步骤705，提供将形成有孔减小结构的硅管芯基板。在步骤710，使用刻蚀掩模在硅管芯基板的上表面上刻蚀孔。在步骤715，在孔的顶部上沉积牺牲层或掩模层，以在随后的背面处理期间保护该孔。在步骤720，使用刻蚀掩模在硅管芯基板的底表面上刻蚀腔体。腔体被刻蚀直到其至少到达掩模层为止。在步骤725，去除牺牲层或掩模层，并且去除刻蚀掩模。在步骤730，执行硅管芯基板的背面研磨，以将孔减小结构减小至其最终高度，同时暴露孔减小支承构件和孔减小层。
图8是根据示例性实施方式的描绘了制造孔减小结构的另选方法800的流程图。在一些实施方式中，方法800可以用于实现图6A和图6B所示的制造工艺。在步骤805，提供将形成有孔减小结构的硅管芯基板。在步骤810，使用刻蚀掩模在硅管芯基板的上表面上刻蚀孔。在步骤815，继续对硅管芯基板进行背面研磨直到仅留下设置有孔的薄孔减小层为止。
图9是根据示例性实施方式的描绘了制造麦克风组件900的方法的流程图。在步骤905，基板设置有形成在基板中的端口，以允许通过端口到麦克风的内部部分的声学连通。在步骤910，将声换能器联接至基板的第一表面，声换能器设置在端口上方。在步骤915，将盖联接至基板的第一表面。盖和基板一起形成壳体，以保护声换能器，并且盖包括第一孔。
在一些实现方式中，可以使用回流焊接工艺将盖联接至基板。回流焊接是通过以下操作将表面安装部件附接至印刷电路板(或基板)以形成可接受的焊接连接的方法：首先预热部件、PCB或焊膏，然后熔化焊料，但不会因过热而造成损坏。该工艺可能导致污染物以焊料或焊剂蒸汽的形式释放。在步骤920，通过允许焊料或焊剂蒸汽通过第一孔逸出而从后腔容积去除污染物。盖上的相对大的第一孔允许大部分焊料或焊剂蒸汽逸出，而不会迫使蒸汽穿过MEMS换能器，这可以有利地导致MEMS换能器中较少的污染物。如果MEMS换能器包括压力均衡穿孔，则大部分(大约与第一孔和换能器穿孔的相对大小成比例)焊料或焊剂蒸汽将通过大得多的第一孔离开。在步骤925，以与第一孔交叠的方式将孔减小结构联接至盖。孔减小结构包括比第一孔小的第二孔。通过首先去除污染物然后将孔减小结构联接至盖，可以安全且有效地去除污染物，同时仍然允许盖具有足够小的压力均衡开口，以满足麦克风组件的期望声学特性。在一些实现方式中，孔减小结构与盖的上表面的联接可以发生在麦克风制造工艺的后期阶段，在回流焊接之后并且可能在器件分离(singulation)之前。另选地，分离可以在附接孔减小结构之前进行，所述附接在个体麦克风上执行，或者在麦克风仍然在切割架上对准的同时进行。
图10是在MEMS声换能器的振膜中存在小穿孔(或孔)1016的实施方式，这与本发明的多个其它实施方式中的无穿孔振膜不同。该实施方式的其余部分类似于图1中描绘的实施方式。本领域技术人员可以计算MEMS声换能器的孔减小结构和振膜上的孔中的各个孔的直径，使得分布在两个孔上的总均衡直径允许麦克风的期望LFRO阈值(后腔容积的大小是计算的另一因素)。图10的实施方式的优点是总均衡直径分布在MEMS声换能器的孔减小结构和振膜上的两个孔上，这意味着孔中的一个孔或两个孔的直径可以比没有另一孔时的直径小很多。在某些情况下，这可能会在减小污染物进入麦克风组件的可能性与提高麦克风的可靠性(万一孔中的一个孔被暂时阻塞)方面取得可接受的折衷。
本文描述的主题有时例示了包含在不同的其它部件内或与其相连接的不同部件。将理解，这样描绘的架构是例示性的，而事实上，可以实现获得相同功能的许多其它架构。在概念意义上，用于实现相同功能的部件的任何布置都有效地“关联”，以使实现期望功能。因而，本文为获得特定功能而组合的任何两个部件可以被视作彼此“相关联”，以使实现期望功能，而与架构或中间部件无关。同样地，这样关联的任何两个部件还可以被视作彼此“在工作时连接”，或“在工作时联接”，以实现期望功能，并且能够这样关联的任何两个部件也可以被视作能够彼此“能在工作时联接”，以实现期望功能。能在工作时联接的具体示例包括但不限于，物理上可配合和/或物理上相互作用的部件和/或可无线地交互和/或无线地交互的部件和/或逻辑上交互和/或逻辑上可交互的部件。
关于本文中复数和/或单数术语的使用，本领域技术人员可以根据上下文和/或申请在适当时候从复数翻译成单数和/或从单数翻译成复数。为清楚起见，可以在本文中明确地阐述各种单数/复数置换。
本领域技术人员将理解，通常，本文尤其是所附权利要求(例如，所附权利要求的主体)使用的术语通常旨在作为“开放”术语(例如，用语“包括”应被解释为“包括但不限于”，用语“具有”应被解释为“至少具有”，用语“包括”应解释为“包括但不限于”等)。
本领域技术人员将进一步理解，如果意图陈述特定数量的引用的权利要求，则将在权利要求中明确地陈述这样的意图，并且在没有这样的陈述的情况下，不存在这样的意图。例如，为了帮助理解，以下所附权利要求可以包含介绍性短语“至少一个”和“一个或更多个”的使用以引入权利要求陈述。然而，这些短语的使用不应被解释为暗示由不定冠词“一”或“一个”引述权利要求的引用将包含这种引用的权利要求陈述的任何特定权利要求限制于仅包含一个这样的陈述的发明，即使相同的权利要求包括介绍性短语“一个或更多个”或“至少一个”，并且诸如“一”或“一个”的不定冠词(例如，“一”和/或“一个”通常应被解释为意指“至少一个”或“一个或更多个”)；对于使用用于引用权利要求陈述的定冠词也是如此。另外，即使明确地陈述了特定数量的引用的权利要求陈述，本领域技术人员也将认识到，这种陈述通常应该被解释为至少意指所陈述的数目(例如，没有其它修饰语的“两个陈述”的详细陈述通常意指至少两个陈述，或两个或更多个陈述)。
此外，在使用类似于“A、B和C等中的至少一个”的惯例的那些情况下，一般而言，这样的配置意图在本领域技术人员将理解该惯例的意义上(例如，“具有A、B和C中的至少一个的系统”将包括但不限于以下系统：单独具有A，单独具有B，单独具有C，一起具有A和B，一起具有A和C，一起具有B和C，和/或一起具有A、B和C等)。在使用类似于“A、B或C等中的至少一个”的惯例的那些情况下，一般而言，这样的配置意图在本领域技术人员将理解该惯例的意义上(例如，“具有A、B或C中的至少一个的系统”将包括但不限于以下系统：单独具有A，单独具有B，单独具有C，一起具有A和B，一起具有A和C，一起具有B和C，和/或一起具有A、B和C等)。本领域技术人员将进一步理解，实际上呈现两个或更多个另选术语的任何析取词和/或短语，无论是在说明书、权利要求书还是在附图中，都应该被理解为考虑包括这些术语中的一者、术语中的任一者或两个术语的可能性。例如，短语“A或B”将被理解为包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。此外，除非另有说明，否则使用词语“大约”、“约”、“近似”、“大致”等意指加或减百分之十。
已经出于例示和描述的目的呈现了例示性实施方式的前述描述。并非旨在穷举或限制于所公开的精确形式，并且根据上述教导可以进行修改和变型，或者可以从所公开实施方式的实践中获得修改和变型。本发明的范围旨在由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (25)

1.一种麦克风组件，所述麦克风组件包括：
基板，所述基板中形成有端口；
声换能器，所述声换能器联接至所述基板，被设置在所述端口上方，并且将所述麦克风组件的前腔容积与后腔容积分开；
盖，所述盖联接至所述基板，所述盖包括第一孔；以及
孔减小结构，所述孔减小结构包括第二孔并且以与所述第一孔交叠的方式联接至所述盖，其中，所述第二孔比所述第一孔小。
2.根据权利要求1所述的麦克风组件，其中，所述声换能器是无穿孔的。
3.根据权利要求1所述的麦克风组件，其中，所述第二孔的直径小于或等于25微米。
4.根据权利要求1所述的麦克风组件，其中，所述孔减小结构包括孔减小支承构件和孔减小层，其中，所述孔减小层包括所述第二孔。
5.根据权利要求1所述的麦克风组件，其中，所述盖的一部分朝向所述基板向内缩进。
6.根据权利要求5所述的麦克风组件，其中，所述孔减小结构联接至所述盖的朝向所述基板向内缩进的所述部分的表面。
7.根据权利要求6所述的麦克风组件，其中，所述盖的所述部分的所述表面暴露于所述麦克风组件的外部环境。
8.根据权利要求6所述的麦克风组件，其中，所述孔减小结构的表面与所述盖的表面基本共面。
9.根据权利要求1所述的麦克风组件，其中，所述孔减小结构是平坦的孔减小层，其中，所述孔减小层包括所述第二孔并且直接联接至所述盖。
10.根据权利要求9所述的麦克风组件，其中，所述孔减小结构联接至所述盖的朝向所述基板向内缩进的部分的表面。
11.根据权利要求1所述的麦克风组件，其中，所述第一孔的直径与所述第二孔的直径的比率在从5至200的范围内。
12.根据权利要求1所述的麦克风组件，其中，所述声换能器包括穿孔。
13.根据权利要求1所述的麦克风组件，其中，所述孔减小结构包括硅、塑料、金属片、电镀金属以及玻璃中的至少一者。
14.根据权利要求1所述的麦克风组件，其中，所述声换能器包括微机电系统(MEMS)声换能器。
15.根据权利要求14所述的麦克风组件，其中，所述麦克风组件还包括集成电路，所述集成电路被配置成生成指示由所述MEMS声换能器感测到的声活动的电信号。
16.一种麦克风组件，所述麦克风组件包括：
基板，所述基板中形成有端口；
MEMS声换能器，所述MEMS声换能器是无穿孔的，所述MEMS声换能器被联接至所述基板并且设置在所述端口上方，所述MEMS声换能器包括：
背板；以及
振膜，所述振膜被构造成响应于通过所述端口的压力变化而振动，所述背板和所述振膜一起形成电容器，所述电容器具有响应于所述振膜的移动而变化的电容；
集成电路，所述集成电路联接至所述基板，所述集成电路被配置成基于所述MEMS声换能器的所述振膜与所述背板之间的电容变化来生成表示声活动的电信号；
盖，所述盖联接至所述基板，所述盖包括第一孔；以及
孔减小结构，所述孔减小结构包括第二孔并且以与所述第一孔交叠的方式联接至所述盖，其中，所述第二孔比所述第一孔小。
17.根据权利要求16所述的麦克风组件，其中，所述盖的一部分朝向所述基板向内缩进。
18.根据权利要求17所述的麦克风组件，其中，所述孔减小结构联接至所述盖的朝向所述基板向内缩进的所述部分的表面。
19.根据权利要求18所述的麦克风组件，其中，所述孔减小结构的表面与所述盖的表面基本共面。
20.根据权利要求16所述的麦克风组件，其中，所述孔减小结构是平坦的孔减小层，其中，所述孔减小层包括所述第二孔并且直接联接至所述盖。
21.根据权利要求20所述的麦克风组件，其中，所述孔减小结构联接至所述盖的朝向所述基板向内缩进的部分的表面。
22.一种形成麦克风组件的方法，所述方法包括：
提供基板，所述基板中形成有端口；
将声换能器联接至所述基板的第一表面，其中，所述声换能器被设置在所述端口上方；
将盖联接至所述基板的所述第一表面，所述盖包括第一孔；
在将所述盖联接至所述基板的所述第一表面期间，通过所述第一孔从后腔容积去除污染物；以及
在去除所述污染物之后，在与所述第一孔交叠的位置处将孔减小结构联接至所述盖，所述孔减小结构包括比所述第一孔小的第二孔。
23.根据权利要求22所述的方法，所述方法还包括：在回流焊接之后，将所述孔减小结构联接至所述盖。
24.根据权利要求22所述的方法，所述方法还包括通过以下方式形成所述孔减小结构：
提供硅基板；
在所述硅基板的第一表面中刻蚀所述第二孔，以形成孔减小层；以及
对所述硅基板的与所述第一表面相反的第二表面进行刻蚀，以在所述孔减小层的包括所述第二孔的部分下方形成腔体。
25.根据权利要求22所述的方法，所述方法还包括通过以下方式形成所述孔减小结构：
提供硅基板；
在所述硅基板的第一表面中刻蚀所述第二孔；以及
从所述硅基板的与所述第一表面相反的第二表面去除材料，直到达到所述孔减小结构的最终高度为止。
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