CN114374920A - 骨传导麦克风 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种骨传导麦克风，其包括：外壳；电路板，与外壳盖接形成收容空间，电路板具有声学通道；振动组件，设于收容空间内并将收容空间分隔为分别与声学通道连通的第一传导腔和第二传导腔，振动组件包括与电路板相对且间隔设置的振动件以及连接振动件和电路板的框架，框架、振动件及电路板与外壳围合形成第一传导腔，框架、振动件及电路板共同围合形成第二传导腔；MEMS芯片，设于第二传导腔内并固定于电路板，MEMS芯片具有设于电路板和振动件之间的振膜，其中，振动件的振动经第一传导腔和声学通道传导至振膜的一侧，振动件的振动还经第二传导腔传导至振膜的另一侧。与相关技术相比，本发明的骨传导麦克风可有效提高灵敏度和信噪比。

Description

骨传导麦克风
【技术领域】
本发明涉及声电领域，尤其涉及一种骨传导麦克风。
【背景技术】
骨传导麦克风是利用人讲话时引起的头颈部骨骼的轻微振动转化为电信号，由于它不同于传统麦克风的通过空气传导采集声音，所以即使在嘈杂的环境里也可以将声音高清晰的还原，从而避免空气传播声音所产生的噪声干扰，极高地保证声音质量。然而，相关技术中的骨传导麦克风的灵敏度和信噪比仍存在不足。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种骨传导麦克风，该骨传导麦克风可有效提高灵敏度和信噪比。
为了达到上述目的，本发明提供了一种骨传导麦克风，其包括：
外壳；
电路板，与所述外壳盖接形成收容空间，所述电路板具有声学通道；
振动组件，设于所述收容空间内并将所述收容空间分隔为分别与所述声学通道连通的第一传导腔和第二传导腔，所述振动组件包括与所述电路板相对且间隔设置的振动件以及连接所述振动件和所述电路板的框架，所述框架、所述振动件及所述电路板与所述外壳围合形成所述第一传导腔，所述框架、所述振动件及所述电路板共同围合形成所述第二传导腔；
MEMS芯片，设于所述第二传导腔内并固定于所述电路板，所述MEMS芯片具有设于所述电路板和所述振动件之间的振膜，其中，所述振动件的振动经所述第一传导腔和所述声学通道传导至所述振膜的一侧，所述振动件的振动还经所述第二传导腔传导至所述振膜的另一侧。
优选地，所述电路板包括与所述外壳盖接形成所述收容空间的外电路板及固设于所述外电路板朝向所述收容空间一侧的内电路板，且所述框架、所述振动件、所述外电路板及所述内电路板与所述外壳围合形成所述第一传导腔，所述框架固设于所述内电路板背离所述外电路板的一侧，所述声学通道包括与所述第一传导腔连通的声道及与所述声道连通的声孔，其中，所述外电路板和所述内电路板中的至少其中一方向凹陷形成所述声道，所述声孔贯穿所述内电路板。
优选地，所述外电路板包括分别与所述内电路板和所述外壳连接的第一电路板和固设于所述第一电路板背离所述内电路板一侧的第二电路板，所述第一电路板凹陷形成所述声道。
优选地，所述声道贯穿所述第一电路板。
优选地，所述振动组件包括固定于所述框架的膜体及固定于所述膜体上的质量块。
优选地，所述质量块固定于所述膜体朝向所述第一传导腔的一侧；或者，所述质量块固定于所述膜体朝向所述第二传导腔的一侧。
优选地，所述框架包括固定于所述电路板的第一框架、与所述振动件连接的第二框架及夹设于所述第一框架和所述第二框架之间的隔板，所述隔板将所述第二传导腔分隔为第一腔和第二腔，所述隔板上贯穿设有连通所述第一腔和所述第二腔的通孔，所述MEMS芯片设于所述第二腔内。
优选地，所述通孔在所述振膜上的正投影位于所述振膜的范围内。
优选地，所述骨传导麦克风还包括与所述MEMS芯片电性连接的ASIC芯片，所述ASIC芯片设于所述第二传导腔内并固定于所述电路板。
优选地，所述MEMS芯片包括具有背腔的基底以及固设于所述基底上并覆盖所述背腔的电容组件，所述基底固定于所述电路板上，且所述背腔与所述声学通道连通，所述电容组件包括所述振膜及与所述振膜间隔设置的背极板。
与相关技术相比，本发明实施例至少具有如下的有益效果：本发明实施例提供的骨传导麦克风包括：外壳；电路板，与外壳盖接形成收容空间，电路板具有声学通道；振动组件，设于收容空间内并将收容空间分隔为分别与声学通道连通的第一传导腔和第二传导腔，振动组件包括与电路板相对且间隔设置的振动件以及连接振动件和电路板的框架，框架、振动件及电路板与外壳围合形成第一传导腔，框架、振动件及电路板共同围合形成第二传导腔；MEMS芯片，设于第二传导腔内并固定于电路板，MEMS芯片具有设于电路板和振动件之间的振膜，其中，振动件的振动经第一传导腔和声学通道传导至振膜的一侧，振动件的振动还经第二传导腔传导至振膜的另一侧。由于振动件的振动经第一传导腔和声学通道传导至振膜的一侧以及振动件的振动还经第二传导腔传导至振膜的另一侧，因此，振动件的振动分别经两个路径可通过差分方式作用于振膜，从而可以提高振膜振动的灵敏度，同时，第一传导腔和声学通道可增大骨传导麦克风的后腔，从而可以有效提高骨传导麦克风的灵敏度及降低骨传导麦克风的噪声以有效提高信噪比。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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获得其它的附图，其中：
图1为本发明的骨传导麦克风实施例一的结构示意图；
图2为图1所示骨传导麦克风中外电路板的结构示意图；
图3为本发明的骨传导麦克风实施例二的结构示意图；
图4为本发明的骨传导麦克风实施例三的结构示意图。
【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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅图1，骨传导麦克风包括外壳1、电路板3、振动组件5及MEMS芯片7。
外壳1与电路板3盖接形成收容空间100。
如图1所示，外壳1包括与电路板3相对且间隔设置的底壁11及自底壁11周缘延伸至电路板3并与电路板3连接的侧壁13。
电路板3具有声学通道3A。
振动组件5设于收容空间100内并将收容空间100分隔为分别与声学通道3A连通的第一传导腔101和第二传导腔103。
振动组件5包括与电路板3相对且间隔设置的振动件51以及连接振动件51和电路板3的框架53。其中，框架53、振动件51及电路板3与外壳1围合形成第一传导腔101，框架53、振动件51及电路板3共同围合形成第二传导腔103。
MEMS芯片7设于第二传导腔103内并固定于电路板3。
MEMS芯片7包括具有背腔71A的基底71以及固设于基底71上并覆盖背腔71A的电容组件73。
电容组件73包括振膜731及与振膜731间隔设置的背极板733，振膜731设于电路板3和振动件51之间。
其中，振动件51的振动经第一传导腔101和声学通道3A传导至振膜731的一侧，振动件51的振动还经第二传导腔103传导至振膜731的另一侧。具体地，当通过骨头传播的振动信号传递至电路板3或/和外壳1时，传递至电路板3或/和外壳1的振动经框架53传递至振动件51以使得振动件51响应于振动信号振动，振动件51的振动会导致第一传导腔101的气压和第二传导腔103的气压均发生变化(具体地，第一传导腔101内的气压增大时，第二传导腔103的气压减小；第一传导腔101内的气压减小时，第二传导腔103的气压增大)，从而使得振动件51的振动经第一传导腔101和声学通道3A传导至振膜731的一侧以及振动件51的振动还经第二传导腔103传导至振膜731的另一侧，因此，振动件51的振动分别经两个路径可通过差分方式作用于振膜731，从而可以提高振膜731振动的灵敏度。而振膜731的振动会导致电容组件73的电容发生变化，从而使得通过骨头传播的振动信号转化为电信号。其中，MEMS芯片7拾取的电信号经电路板3输出。
需要说明的是，为了使框架53、振动件51及电路板3与外壳1围合形成第一传导腔101以及振动件51的振动经第一传导腔101和声学通道3A传导至振膜731的一侧，底壁11势必与振动件51间隔设置，侧壁13势必至少局部与框架53间隔设置。如图所示，侧壁13整体均与框架53间隔设置。
在本实施例中，优选地，外壳1具有电磁屏蔽功能。例如，具有电磁屏蔽功能的外壳1可以采用导电金属制成。如此，可使得外壳1起到保护骨传导麦克风内部结构的作用同时，还能屏蔽外部的电磁波的影响。
在本实施例中，电路板3包括与外壳1盖接形成收容空间100的外电路板31及固设于外电路板31朝向收容空间100一侧的内电路板33，且框架53、振动件51、外电路板31及内电路板33与外壳1围合形成第一传导腔101，框架53固设于内电路板33背离外电路板31的一侧。声学通道3A包括与第一传导腔101连通的声道3B及与声道3B连通的声孔3C。其中，外电路板31和内电路板33中的至少其中一方向凹陷形成声道3B，声孔3C贯穿内电路板33。
需要说明的是，外电路板31和内电路板33中的至少其中一方向凹陷形成声道3B包括如下几种设置方式：
声道3B由外电路板31向背离内电路板33的方向凹陷形成；
声道3B由内电路板33向背离外电路板31的方向凹陷形成；
声道3B的一部分由外电路板31向背离内电路板33的方向凹陷形成，其另一部分由内电路板33向背离外电路板31的方向凹陷形成。
如图1所示，声道3B由外电路板31向背离内电路板33的方向凹陷形成。
在本实施例中，振动组件51包括固定于框架53的膜体511及固定于膜体511上的质量块513。
如图1所示，质量块513固定于膜体511朝向第二传导腔103的一侧。可以理解的是，在其他实施方式中，质量块513还可以固定于膜体511朝向第一传导腔101的一侧。
需要说明的是，当质量块513固定于膜体511朝向第二传导腔103的一侧时，为了避免MEMS芯片7对质量块513的振动造成影响，质量块513与MEMS芯片7应当具有足够的间距；当质量块513还可以固定于膜体511朝向第一传导腔101的一侧时，为了避免外壳1的底壁11对质量块513的振动造成影响，质量块513与底壁11应当具有足够的间距。
为了进一步改善骨传导麦克风的灵敏度，本实施方式中，骨传导麦克风还包括与MEMS芯片7电性连接的ASIC芯片9，ASIC芯片9设于第二传导腔103内并固定于电路板3的内电路板33上。其中，ASIC芯片9为MEMS芯片7提供外部偏置，有效的偏置将使MEMS芯片7在整个工作温度范围内都可保持稳定的声学灵敏度和电气参数，还可支持不同敏感性的麦克风结构设计，设计更灵活可靠。
在本实施例中，ASIC芯片9与MEMS芯片7之间通过导电线8电性连接。
如图1所示，基底71直接固定于电路板3的内电路板33上，且背腔71A与声学通道3A的声孔3C直接连通。可以理解的是，在其他实施方式中，基底71也可以通过垫片固定于电路板3的内电路板33上；或者，基底71通过电容组件73固定于电路板3的内电路板33上，且背腔71A与第二传导腔103直接连通。
实施例二
请参阅图3，实施例二与实施例一的区别仅在于：外电路板31包括分别与内电路板33和外壳1连接的第一电路板311和固设于第一电路板311背离内电路板33一侧的第二电路板313，第一电路板311凹陷形成声道3B。
如图所示，声道3B为贯穿第一电路板311的孔结构。可以理解的是，在其他实施方式中，声道3B还可以设置成：声道3B的一部分由第一电路板311向背离内电路板33的方向凹陷形成，其另一部分由内电路板33向背离第一电路板311的方向凹陷形成。
实施例三
请参阅图4，实施例四与实施例二的区别仅在于：
框架53包括固定于电路板3的内电路板33上的第一框架531、与振动件51连接的第二框架533及夹设于第一框架531和第二框架533之间的隔板535，隔板535将第二传导腔103分隔为第一腔105和第二腔107，隔板535上贯穿设有连通第一腔105和第二腔107的通孔537，MEMS芯片7和ASIC芯片9设于第二腔107内。也就是说，第一框架531、隔板535及电路板3的内电路板33共同围合形成第一腔105，第二框架533、隔板535及振动件51共同围合形成第二腔107。
在本实施例中，通孔537在振膜731上的正投影位于振膜731的范围内。如此设置，可以进一步提高振膜731振动的灵敏度。
还需要说明的是，在实施例二中，第一电路板311和内电路板33还可以设置成一体成型的结构。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种骨传导麦克风，其特征在于，其包括：
外壳；
电路板，与所述外壳盖接形成收容空间，所述电路板具有声学通道；
振动组件，设于所述收容空间内并将所述收容空间分隔为分别与所述声学通道连通的第一传导腔和第二传导腔，所述振动组件包括与所述电路板相对且间隔设置的振动件以及连接所述振动件和所述电路板的框架，所述框架、所述振动件及所述电路板与所述外壳围合形成所述第一传导腔，所述框架、所述振动件及所述电路板共同围合形成所述第二传导腔；
MEMS芯片，设于所述第二传导腔内并固定于所述电路板，所述MEMS芯片具有设于所述电路板和所述振动件之间的振膜，其中，所述振动件的振动经所述第一传导腔和所述声学通道传导至所述振膜的一侧，所述振动件的振动还经所述第二传导腔传导至所述振膜的另一侧。
2.根据权利要求1所述的骨传导麦克风，其特征在于，所述电路板包括与所述外壳盖接形成所述收容空间的外电路板及固设于所述外电路板朝向所述收容空间一侧的内电路板，且所述框架、所述振动件、所述外电路板及所述内电路板与所述外壳围合形成所述第一传导腔，所述框架固设于所述内电路板背离所述外电路板的一侧，所述声学通道包括与所述第一传导腔连通的声道及与所述声道连通的声孔，其中，所述外电路板和所述内电路板中的至少其中一方向凹陷形成所述声道，所述声孔贯穿所述内电路板。
3.根据权利要求2所述的骨传导麦克风，其特征在于，所述外电路板包括分别与所述内电路板和所述外壳连接的第一电路板和固设于所述第一电路板背离所述内电路板一侧的第二电路板，所述第一电路板凹陷形成所述声道。
4.根据权利要求3所述的骨传导麦克风，其特征在于，所述声道贯穿所述第一电路板。
5.根据权利要求1所述的骨传导麦克风，其特征在于，所述振动组件包括固定于所述框架的膜体及固定于所述膜体上的质量块。
6.根据权利要求5所述的骨传导麦克风，其特征在于，所述质量块固定于所述膜体朝向所述第一传导腔的一侧；或者，所述质量块固定于所述膜体朝向所述第二传导腔的一侧。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的骨传导麦克风，其特征在于，所述框架包括固定于所述电路板的第一框架、与所述振动件连接的第二框架及夹设于所述第一框架和所述第二框架之间的隔板，所述隔板将所述第二传导腔分隔为第一腔和第二腔，所述隔板上贯穿设有连通所述第一腔和所述第二腔的通孔，所述MEMS芯片设于所述第二腔内。
8.根据权利要求7所述的骨传导麦克风，其特征在于，所述通孔在所述振膜上的正投影位于所述振膜的范围内。
9.根据权利要求1所述的骨传导麦克风，其特征在于，所述骨传导麦克风还包括与所述MEMS芯片电性连接的ASIC芯片，所述ASIC芯片设于所述第二传导腔内并固定于所述电路板。
10.根据权利要求1所述的骨传导麦克风，其特征在于，所述MEMS芯片包括具有背腔的基底以及固设于所述基底上并覆盖所述背腔的电容组件，所述基底固定于所述电路板上，且所述背腔与所述声学通道连通，所述电容组件包括所述振膜及与所述振膜间隔设置的背极板。
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