CN113709641A - 一种麦克风 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种麦克风，包括振膜和背极板，所述背极板包括同电位区域和第一开孔区域，所述第一开孔区域环绕所述同电位区域设置，所述第一开孔区域上均匀开设有多个第一声学孔，所述同电位区域被配置为与所述振膜同电位，所述同电位区域和所述第一开孔区域之间绝缘设置。本申请通过对麦克风进行改进，使背极板的同电位区域和振膜的同电位区域呈同电位设置，大大减小了寄生电容的形成，从而实现提高麦克风声学性能的效果。
Description
技术领域
本申请属于麦克风技术领域，具体地，本申请涉及一种麦克风。
背景技术
麦克风是电子设备中一个重要的构成部件，麦克风作为一种把声学信号转换为电信号的换能器件，已经普遍应用在手机、笔记本电脑等电子产品上。而随着电子设备的不断推陈出新，功能的不断丰富，用户对于电子设备上麦克风的收声效果也越来越高。
以MEMS(micro electro mechanical system microphone，微电机系统)麦克风为例，MEMS麦克风是由一个振膜和背极板之间形成电容结构。当振膜感受到外部的音频声压信号后，振膜与背极板之间的距离改变，改变电容容量以及电压，再通过后续ASIC芯片将电容变化转化为电压信号的变化并进行输出。
但是，现有技术的麦克风中由于振膜在振动过程中振膜和背极板之间会形成寄生电容，而寄生电容会大大降低麦克风中芯片的信噪比，进而影响麦克风的声学性能。
因此，有必要对麦克风的结构进行改进，以解决现有技术中振膜和背极板之间形成寄生电容，影响麦克风声学性能的问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种麦克风，以解决现有技术中振膜和背极板之间形成寄生电容，影响麦克风声学性能的问题。
本申请提供了一种麦克风，包括振膜和背极板，所述背极板包括同电位区域和第一开孔区域，所述第一开孔区域环绕所述同电位区域设置，所述第一开孔区域上均匀开设有多个第一声学孔，所述同电位区域被配置为与所述振膜同电位，所述同电位区域和所述第一开孔区域之间绝缘设置。
可选地，所述麦克风上还设置有第一PAD和第二PAD，所述振膜和所述同电位区域与所述第一PAD电连接，所述第一开孔区域和所述第二PAD电连接，所述第一PAD和所述第二PAD的电位不同。
可选地，所述背极板上还设置有第一导电层和第二导电层，所述第一PAD和所述同电位区域之间通过所述第一导电层电连接，所述第一导电层由所述同电位区域向所述背极板的边缘延伸直至与所述第一PAD连接，所述第二PAD和所述第一开孔区域之间通过所述第二导电层电连接，所述第二导电层由所述第一开孔区域向所述第二PAD延伸设置。
可选地，所述第一导电层和所述第二导电层之间具有夹角，所述第一导电层和所述第一开孔区域之间绝缘设置。
可选地，所述背极板和所述振膜平行且同轴设置，所述同电位区域设置于所述背极板的轴线上。
可选地，所述背极板的边缘处为第二开孔区域，所述第二开孔区域和所述第一开孔区域之间绝缘设置，所述第二开孔区域设置于所述第一开孔区域的外周侧，所述第二开孔区域上均匀开设有多个第二声学孔。
可选地，多个所述第一声学孔的形状、尺寸均相同。
可选地，所述背极板为中心对称图形。
可选地，所述同电位区域上至少开设有一个第三声学孔。
可选地，所述麦克风还包括壳体、ASIC芯片和麦克风芯片，所述壳体上开设有通孔，所述ASIC芯片和所述麦克风芯片设置于所述壳体内，所述振膜和所述背极板设置于所述麦克风芯片内。
本申请通过对麦克风进行改进，使背极板的同电位区域和振膜的同电位区域呈同电位设置，大大减小了寄生电容的形成，从而实现提高麦克风声学性能的效果。
通过以下参照附图对本申请的示例性实施例的详细描述，本申请的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本申请的实施例，并且连同其说明一起用于解释本申请的原理。
图1是本申请具体实施方式提供的一种麦克风的结构示意图之一；
图2是本申请具体实施方式提供的背极板的结构示意图之一；
图3是本申请具体实施方式提供的背极板的结构示意图之二；
图4是本申请具体实施方式提供的背极板的结构示意图之三；
图5是本申请具体实施方式提供的背极板的结构示意图之四。
附图标记：
1、振膜；2、背极板；21、同电位区域；211、第三声学孔；22、第一开孔区域；221、第一声学孔；23、第二开孔区域；231、第二声学孔；24、第一导电层；25、第二导电层；3、第一PAD；4、第二PAD。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
如图1至图5所示，本申请提供了一种麦克风，包括振膜1和背极板2，所述背极板2包括同电位区域21和第一开孔区域22，所述第一开孔区域22环绕所述同电位区域21设置，所述第一开孔区域22上均匀开设有多个第一声学孔221，所述同电位区域21被配置为与所述振膜1同电位，所述同电位区域21和所述第一开孔区域22之间绝缘设置。麦克风中背极板2固定设置，背极板2上的第一声学孔221能够供空气流通，背极板2和振膜1分别通电，在背极板2和振膜1之间形成电容结构。以下收音方式的麦克风为例，当用户说话产生气流时，气流对振膜1产生冲击，使振膜1产生振动，进而使振膜1和背极板2之间的距离产生变化，从而改变电容结构中的电容容量以及电压，再通过后续的ASIC芯片将电容的变化转化为电压信号输出，从而实现声音信号的电信号的转换，其中振膜1和背极板2均可采用硅材料制成。其中，由于振膜1在振动过程中会产生气压的改变，背极板2和振膜1之间的空气通过第一开孔区域22能够顺畅的排出，减小空气阻力对振膜1的影响，提高麦克风的声学性能。
具体地，本申请实施例中将同电位区域21和振膜1同电位设置，能够有效减小背极板2和振膜1之间的寄生电容的产生，也就能够进一步减小寄生电容对麦克风内其他芯片结构的影响，从而提高麦克风的声学性能。为了避免背极板2整体结构均与振膜1等电位设置，所以需要将同电位区域21和第一开孔区域22之间进行绝缘处理，例如在同电位区域21和第一开孔区域22之间设置绝缘层等方式。
可选地，所述麦克风上还设置有第一PAD3和第二PAD4，所述振膜1和所述同电位区域21与所述第一PAD3电连接，所述第一开孔区域22和所述第二PAD4电连接，所述第一PAD3和所述第二PAD4的电位不同。振膜1和同电位区域21通过第一PAD3供电，以保证振膜1和同电位区域21同电位设置，将第一开孔区域22和第二PAD4电连接，由于第一PAD3和第二PAD4的电位不同，所以相应的振膜1和第一开孔区域22之间的电位也不同，从而在振膜1和背极板2之间形成电容结构。当振膜1受到外部气流影响产生振动后，振膜1和背极板2之间的距离产生变化，从而使电容结构内的电流以及电压发生改变，再通过ASIC芯片将电容的变化转化为电压信号并进行输出。在振膜1产生非线性振动时，很容易在振膜1和背极板2之间产生寄生电容，寄生电容会影响如ASIC芯片或是其他芯片的信噪比，从而导致麦克风输出的电信号产生误差，降低了麦克风的声学性能。而将通过将同电位区域21和振膜1均连接在第一PAD3上，则是可以很好的解决这一问题，大大减小了寄生电容的产生，从而提高了麦克风的声学性能。
可选地，所述背极板2上还设置有第一导电层24和第二PAD4导电层25，所述第一PAD3和所述同电位区域21之间通过所述第一导电层24电连接，所述第一导电层24由所述同电位区域21向所述背极板2的边缘延伸直至与所述第一PAD3连接，所述第二PAD4和所述第一开孔区域22之间通过所述第二PAD4导电层25电连接，所述第二PAD4导电层25由所述第一开孔区域22向所述第二PAD4延伸设置。为了避免影响振膜1和背极板2之间电容的稳定，以及电容变化时的准确性，所以将第一导电层24和第二PAD4导电层25设置为电极板的一部分，避免第一导电层24和第二PAD4导电层25在背极板2和振膜1之间穿过，减小了寄生电容产生的可能性。同时第一导电层24和第二PAD4导电层25还能够很好的为同电位区域21以及第一开孔区域22供电。
可选地，所述第一导电层24和所述第二PAD4导电层25之间具有夹角，所述第一导电层24和所述第一开孔区域22之间绝缘设置。为了避免第一导电层24和第二PAD4导电层25在背极板2之外的区域发生纠缠，导致麦克风结构被破坏而无法使用，所以将第一PAD3和第二PAD4设置在麦克风内部不同位置，第一导电层24和第二PAD4导电层25之间形成一定的夹角。同时为了避免发生断路等危险情况发生，所以第一导电层24和第一开孔区域22之间设置为绝缘，且能够很好的保证第一开孔区域22和振膜1之间不是同电位设置。
可选地，所述背极板2和所述振膜1平行且同轴设置，所述同电位区域21设置于所述背极板2的轴线上。平行设置的背极板2和振膜1在振动过程中能够使背极板2和振膜1之间的空气流通更为稳定，减小空气阻力，提高信噪比，进而提高麦克风的声学性能。同时，将同电位区域21和背极板2同轴设置，也就相当于同电位区域21和振膜1的中心区域位置对应。在振膜1振动过程中，振膜1和背极板2的轴线位置上最容易产生寄生电容，通过将同电位区域21对应设置在背极板2的轴线位置处，进一步减小寄生电容的生成，提高麦克风的信噪比。
可选地，所述背极板2的边缘处为第二开孔区域23，所述第二开孔区域23和所述第一开孔区域22之间绝缘设置，所述第二开孔区域23设置于所述第一开孔区域22的外周侧，所述第二开孔区域23上均匀开设有多个第二声学孔231。在振膜1产生振动时，会产生气压的改变，为了保证振膜1振动的顺畅性，所以在背极板2的边缘处设置第二开孔区域23，并在第二开孔区域23上开设多个第二声学孔231，使振膜1在振动过程中能够更加顺畅。其中，第一导电层24由同电位区域21依次经过第一开孔区域22和第二开孔区域23延伸至背极板2主体之外，并与第一PAD3电连接，且第一导电层24与第一开孔区域22和第二开孔区域23均做绝缘处理。第二PAD4导电层25穿过第二开孔区域23延伸至背极板2主体之外，并与第二PAD4电连接，第二PAD4导电层25与第二开孔区域23为绝缘处理。
可选地，多个所述第一声学孔221的形状、尺寸均相同。为了保证用户在说话或是录音过程中，声音带动气流的振动能够更加稳定均匀的被振膜1所接收，所以将多个第一声学孔221的形状和尺寸设置为相同，以进一步提高麦克风的声学性能。
可选地，所述第一声学孔221为正多边形。正多边形声孔能够减小第一声学孔221之间的距离，可以更好的减弱振膜1和背极板2之间空气的出气和进气的往复运动，进一步降低了噪音。同时，第一声学孔221的具体形状也可以为圆形第一声学孔221或是其他形状的第一声学孔221。
可选地，所述背极板2为中心对称图形。中心对称图形不但便于安装，同时结构也更加稳定，在麦克风发生跌落或碰撞时，能够保证背极板2的稳定。
可选地，所述背极板2和所述同电位区域21均为圆形。振膜1通常设计为圆形，而圆形的背极板2和同电位区域21能够更好的与振膜1相对应，圆形的同电位区域21能够更好的抑制寄生电容的产生。
可选地，如图4和图5所示，所述同电位区域21上至少开设有一个第三声学孔211。在同电位区域21上开设的第三声学孔211分别和第一声学孔221以及第二声学孔231配合，在振膜1振动过程中迅速将空气由振膜1和背极板2之间排出，减小空气对振膜1的阻力，保证振膜1振动过程的流畅性，同时也能够辅助抑制寄生电容的生成，进一步提高麦克风的声学性能。
具体地，本申请实施例中第一声学孔221、第二声学孔231和第三声学孔211的具体形状仅仅是作为其中一种实施方式，例如第一声学孔221、第二声学孔231和第三声学孔211的形状均为正五边形，且第一声学孔221、第二声学孔231和第三声学孔211的尺寸相同。但是在实际应用过程中，根据麦克风的具体结构不同，第一声学孔221、第二声学孔231和第三声学孔211的形状也可以进行改变，如圆形、三角形等能够实现振膜1和背极板2之间空气快速排出的效果即可。且多个第一声学孔221、多个第二声学孔231和多个第三声学孔211之间可以设计为不同的形状尺寸。同时，同电位区域21的具体形状在本申请中的圆形仅仅是作为最优选的实施例，但是同电位区域21的形状和尺寸可以根据不同结构的麦克风进行调整，本领域技术人员可以进行适当调整。
可选地，如图1所示，所述麦克风还包括壳体、ASIC芯片和麦克风芯片，所述壳体上开设有通孔，所述ASIC芯片和所述麦克风芯片设置于所述壳体内，所述振膜1和所述背极板2设置于所述麦克风芯片内。ASIC芯片和麦克风芯片均设置于壳体内，壳体作为外护结构能够避免ASIC芯片和麦克风芯片受到破坏。以下收音方式的麦克风为例，振膜1和背极板2与通孔位置对应，背极板2与通孔之间的距离大于振膜1和通孔之间的距离。通孔作为外部气流进入壳体内的通道，气流经过通孔后对振膜1产生冲击，使振膜1发生形变，从而使振膜1和背极板2之间的电容、电压产生变化，并通过ASIC芯片收集电容电压的变化，进而实现将声学信号转换为电信号。其中，由于背极板2和振膜1之间的寄生电容大大减小，所以麦克风整体的声学性能得到了显著提升。
虽然已经通过例子对本申请的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本申请的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本申请的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本申请的范围由所附权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种麦克风，其特征在于，包括振膜和背极板，所述背极板包括同电位区域和第一开孔区域，所述第一开孔区域环绕所述同电位区域设置，所述第一开孔区域上均匀开设有多个第一声学孔，所述同电位区域被配置为与所述振膜同电位，所述同电位区域和所述第一开孔区域之间绝缘设置。
2.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于，所述麦克风上还设置有第一PAD和第二PAD，所述振膜和所述同电位区域与所述第一PAD电连接，所述第一开孔区域和所述第二PAD电连接，所述第一PAD和所述第二PAD的电位不同。
3.根据权利要求2所述的麦克风，其特征在于，所述背极板上还设置有第一导电层和第二导电层，所述第一PAD和所述同电位区域之间通过所述第一导电层电连接，所述第一导电层由所述同电位区域向所述背极板的边缘延伸直至与所述第一PAD连接，所述第二PAD和所述第一开孔区域之间通过所述第二导电层电连接，所述第二导电层由所述第一开孔区域向所述第二PAD延伸设置。
4.根据权利要求3所述的麦克风，其特征在于，所述第一导电层和所述第二导电层之间具有夹角，所述第一导电层和所述第一开孔区域之间绝缘设置。
5.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于，所述背极板和所述振膜平行且同轴设置，所述同电位区域设置于所述背极板的轴线上。
6.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于，所述背极板的边缘处为第二开孔区域，所述第二开孔区域和所述第一开孔区域之间绝缘设置，所述第二开孔区域设置于所述第一开孔区域的外周侧，所述第二开孔区域上均匀开设有多个第二声学孔。
7.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于，多个所述第一声学孔的形状、尺寸均相同。
8.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于，所述背极板为中心对称图形。
9.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于，所述同电位区域上至少开设有一个第三声学孔。
10.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于，所述麦克风还包括壳体、ASIC芯片和麦克风芯片，所述壳体上开设有通孔，所述ASIC芯片和所述麦克风芯片设置于所述壳体内，所述振膜和所述背极板设置于所述麦克风芯片内。
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