CN117560611A - 麦克风 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种麦克风，涉及声学元件技术领域，所述麦克风，包括用于将声音信号转化成电信号的传感组件，所述传感组件包括膜组件，所述膜组件包括声学探测区、支撑轴和固定部，所述支撑轴用于连接所述声学探测区和所述固定部且将所述声学探测区划分为第一部分和第二部分；所述声学探测区上设置有压电层，声音信号入射所述麦克风的方向相对于所述声学探测区呈指定角度，所述声音信号产生的声压作用于所述声学探测区，驱动所述声学探测区的所述第一部分和所述第二部分产生反向的上下振动，带动所述压电层发生相应幅度的形变而产生对应的电压检测信号。对应的麦克风在小尺寸下仍然可以具有高灵敏度，同时提高了麦克风的可靠性。

Description

麦克风

技术领域

本发明涉及声学元件技术领域，特别是涉及一种麦克风。

背景技术

麦克风是一种用于录音和放音的设备，可以将声音转换为电信号。它通常用于演讲、演唱、广播、录音室等场合，以捕捉和放大声音。麦克风有不同的类型和工作原理，包括动圈麦克风、电容麦克风、半导体麦克风等。在选择和使用麦克风时，需要考虑声音质量、灵敏度、频率响应等因素。

全指向麦克风对所有角度都有相同的灵敏度，它可以从所有方向均衡地拾取声音，全指向麦克风的缺点在于容易收到四周环境的噪音。双指向麦克风通常叫8字型麦克风，对振膜前后区域的声音十分灵敏，这种拾音模式比较特殊，它分别从麦克风前方和后方拾取声音，但不从侧面（90度）拾音，双指向麦克风在0度与180度方向上灵敏度最高，而在90度与270度方向上灵敏度最低，在不同的方向上的灵敏度值的连线像一个8字形状。心形指向性麦克风对振膜前部区域的声音十分灵敏，而对其它方向的声音不灵敏，对后部的声音灵敏度最低，如此可以隔绝多余的环境噪音，且消除回音的效果优于全指向麦克风，心形指向性麦克风在0度方向上的灵敏度最高，在180度方向上灵敏度最低，不同的方向上的灵敏度的连接线像一个心形。

电容式指向性麦克风的工作原理是基于声音信号从膜的前后两端到达振膜的声程差来工作的，即这个声程差越大，前后两个声压的压差越大，麦克风灵敏度越高。所以电容式指向性麦克风要求有一定的高度或长度，即其前后进音孔需要有一定的距离，如果距离太短灵敏度太低；另外，对于高频如10KHZ的声波，其波长为3.4cm，所以对于高于10KHZ的频率的声压，声程差相对声波的波长较显著，所以灵敏度较高；但对于低频的声压如100HZ的声波，其波长为3.4米，声波的波长远大于声程差，前后两个声压近似相等而抵消，所以电容式指向性麦克风的灵敏度随着频率的降低，其灵敏度越来越低。综上，现有技术中的电容式指向性麦克风的缺点，一是需要更大的体积，二是其灵敏度随频率的降低而降低，即低频灵敏度太低。

发明内容

因此，本发明主要在于提供一种麦克风，其能够实现高灵敏度和指向性的同时实现小型化。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种麦克风，包括用于将声音信号转化成电信号的传感组件，所述传感组件包括膜组件，所述膜组件包括声学探测区、支撑轴和固定部，所述支撑轴用于连接所述声学探测区和所述固定部且将所述声学探测区划分为第一部分和第二部分；

所述声学探测区上设置有压电层，声音信号入射所述麦克风的方向相对于所述声学探测区呈指定角度，所述声音信号产生的声压作用于所述声学探测区，驱动所述声学探测区的所述第一部分和所述第二部分产生反向的上下振动，带动所述压电层发生相应幅度的形变而产生对应的电压检测信号。

进一步地，所述声学探测区上包括悬臂梁，所述压电层设置于所述悬臂梁上；

所述悬臂梁为直线或波纹状。

进一步地，所述声学探测区包括远离所述支撑轴的自由端和靠近所述支撑轴的固定端，所述悬臂梁包括连接段和弯折段，所述弯折段远离所述连接段的一端与所述固定部一体连接，所述连接段远离所述弯折段的一端与所述声学探测区的自由端连接；

所述压电层设置于所述弯折段上，所述压电层跟随所述弯折段弯折变形产生所述电压检测信号。

进一步地，所述悬臂梁包括第一悬臂梁和第二悬臂梁，所述第一部分和所述第二部分分别对应设置有所述第一悬臂梁和所述第二悬臂梁；所述第一部分和所述第二部分关于所述支撑轴呈轴对称；

所述第一悬臂梁和所述第二悬臂梁关于所述膜组件中心对称。

进一步地，所述弯折段的长度大于所述连接段的长度，所述弯折段的宽度小于或等于所述连接段的宽度。

进一步地，所述弯折段的宽度小于所述膜组件的宽度的1/4。

进一步地，所述支撑轴包括相对设置的两个端部，两个所述端部分别包括至少一个粗部和一个细部；

所述粗部的宽度小于所述膜组件的长度的1/6，所述细部的宽度小于所述粗部的宽度的1/2；

所述粗部与所述细部的连接处通过倒圆角连接。

进一步地，每一所述端部包括与所述声学探测区固定连接的第一粗部、与所述固定部固定连接的第二粗部及连接于所述第一粗部和所述第二粗部之间的细部。

进一步地，所述第一粗部、所述第二粗部及所述细部三者的长度之和小于所述膜组件的宽度的1/3。

进一步地，所述麦克风还包括与所述传感组件电连接的场效应管，所述场效应管将所述传感组件产生的所述电压检测信号进行放大并输出；

或，所述麦克风还包括专用集成电路，所述专用集成电路与所述传感组件电连接，将所述传感组件产生的所述电压检测信号输出。

进一步地，所述麦克风还包括PCB板及设置于所述PCB板上的壳体，所述PCB板和所述壳体形成有用于安装所述传感组件的容纳腔；

所述PCB板上设置有第一音孔，所述壳体正对所述第一音孔的位置上设置有第二音孔，所述传感组件位于所述第一音孔的正上方，所述第一音孔的尺寸小于所述传感组件底部的尺寸、且小于幅度不超过所述传感组件底部的尺寸的预设比例。

相比现有技术，上述实施例提供的麦克风至少具备如下技术效果：

通过在膜组件包括声学探测区、支撑轴和固定部，支撑轴用于连接声学探测区和固定部且将声学探测区划分为第一部分和第二部分，声压探测区的第一部分和第二部分受到声压的作用会打破原有的平衡，产生以支撑轴为支撑点的反向的上下振动，使得声压探测区的运动更加灵敏，因此麦克风在小尺寸下仍然可以具有高灵敏度。此外，通过在声学探测区上设置有压电层，当声音信号入射麦克风的方向相对于声学探测区呈指定角度时，声音信号产生的声压作用于声学探测区，驱动声学探测区的第一部分和第二部分产生反向的上下振动，带动压电层发生相应幅度的形变而产生对应的电压检测信号，不同方向的声音信号使得声学探测区上下振动的幅度不同，即压电层产生的电压检测信号强度不同，使得麦克风在小尺寸下具有指向性。

附图说明

图1为一实施例中麦克风的结构示意图；

图2为图1的爆炸结构示意图；

图3为传感组件的结构示意图；

图4为图3的A部的局部放大结构示意图；

图5为图3的剖视结构示意图；

图6为图5的正视图；

图7为图6的B部的局部放大结构示意图；

图8为一实施例中膜组件的俯视图；

图9为一实施例中膜组件的仰视图；

图10为膜组件的斜视剖面图；

图11为图10的C部的局部放大结构示意图；

图12为一实施例中支撑轴的结构示意图；

图13为另一实施例中支撑轴的结构示意图；

图14为第一压电层和第二压电层的结构示意图；

图15为另一实施例中膜组件的俯视图；

图16为第一电极层的结构示意图；

图17为PCB板的俯视结构示意图；

图18为PCB板的仰视结构示意图；

图19为图1的剖面结构示意图；

图20为图19的正视图；

图21为一实施例中麦克风的内部结构示意图；

图22为场效应管与麦克风的电路结构示意图；

图23为另一实施例中麦克风的内部结构示意图；

图24为专用集成电路ASIC与麦克风的结构示意图；

图25为另一实施例中麦克风剖面结构示意图的正视图；

图26为又一实施例中麦克风剖面结构示意图的正视图；

图27为再一实施例中麦克风剖面结构示意图的正视图；

图28为又一实施例中膜组件的俯视图；

图29为再一实施例中膜组件的俯视图。

附图标号说明：

100、PCB板；101、第一音孔；102、第一焊盘a；103、第一焊盘b；104、第一焊盘c；105、第一焊盘d；106、第二焊盘a；107、第二焊盘b；108、第二焊盘c；109、第二焊盘d；110、第三焊盘a；111、第三焊盘b；112、第三焊盘c；113、第四焊盘a；114、第四焊盘b；115、第四焊盘c；116、第四焊盘d；117、第一阻尼层；200、传感组件；300、场效应管；301、专用集成电路ASIC；400、外壳；401、第二音孔；402、第二阻尼层；10、支撑框；20、第一氧化层；30、膜组件；31、硅膜；32、第二氧化层；33、声学探测区；34、悬臂梁；341、连接段；342、弯折段；35、支撑轴；351、第一粗部；352、细部；353、第二粗部；36、固定部；40、间隙；60、压电层；61、第一压电层；62、第二压电层；70、电极层；71、第一电极层；711、第一叉指电极a；712、第一叉指电极b；713、第一电极焊盘a；714、第一电极焊盘b；72、第二电极层；721、第二叉指电极a；722、第二叉指电极b；723、第二电极焊盘a；724、第二电极焊盘b。

具体实施方式

以下结合说明书附图及具体实施例对本发明技术方案做进一步的详细阐述。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，并不是旨在于限制本发明。在以下描述中，涉及到“一些实施例”的表述，其描述了所有可能实施例的子集，但是应当理解的是，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。

另需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“竖直的”、“水平的”、“内”、“外”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

专利号CN202395982U，专利名称为“电脑耳麦用单向驻极体电容传声器”的专利所公开的在膜的前后设置进声孔与背声孔，利用声音通过两个声孔分别到达膜的声程差不同，实现指向性拾音。利用膜与极板形成电容原理将声音信号转变为电压检测信号。在实现本发明的过程中，发明人发现此专利的缺点一是通常产品体积较大，如直径最小6mm，高度最小约为3.6mm；二是产品的全频信噪比太低，三是电容原理工作时需要在膜与极板间提供偏置电压从而导致吸膜或者膜塌陷，从而使产品失效或灵敏度不稳定。专利号CN206061137U，专利名称为“一种单面双音孔MEMS麦克风及其声腔结构”的专利所公开的在MEMS麦克风的振膜的前后分别设置第一音孔与第二音孔，再通过声腔结构上的第一声孔与第二声孔将两个进音孔的距离进一步拉大，从而加大声压分别从两个音孔到达膜的声程差，进一步实现指向性效果。虽然MEMS麦克风本身的尺寸较小，但其外加提升声程差的声学结构体积很大，如加上声腔结构后其尺寸通常在厘米级，产品装配复杂，同时其产品的全频信噪比太低。其MEMS芯片也是电容原理工作，电容原理工作时需要在膜与极板间提供偏置电压从而导致吸膜或者膜塌陷，从而使产品失效或灵敏度不稳定。

麦克风阵列也可以实现指向性拾音，但其性能与麦克风之间的距离相关。提高麦克风阵列平均指向性指数的唯一方法是将麦克风之间的间距减小。然而，这会降低麦克风阵列的信噪比。如果麦克风频率响应不完全匹配，则阵列的指向性拾音能力在低频时可能会下降。如一个由两个70dBA的麦克风组成的阵列，当间距为10mm时，信噪比为53dBA，信噪比损失为17dBA。由于两个传声器之间的压差很小，导致信噪比显著下降。所以，麦克风阵列指向性拾音的缺点一是两个麦克风之间需要一定的距离，二是无法有效平衡指向性与信噪比之间的关系，三是阵列麦克风对两个或多个麦克风的性能一致性要求很高，麦克风灵敏度的小的差异也会导致性能的急剧降低。

进一步的，我们生活环境中的噪音往往很大，这是麦克风清晰拾取音频的最大障碍。麦克风通常被放置在需要拾取特定声音的场景中，例如在家庭、安静办公室内拾取用户的声音时，这个环境噪声通常在40-50dBSPL（其SPL为Sound Pressure Levels（声压级）），而人在5米远处讲话时的声压级为45dBSPL，这时环境噪声就与人的讲话声音大小相近；在1米远处讲话时的声压级为60dBSPL，嘈杂办公室内的噪声约为65dBSPL，这时环境噪声也与人的讲话声音大小相近；而在其它环境，如马路上，地铁中的噪声会更大，此外，来自电视和扩音器的干扰噪音会加剧这个问题，全向麦克风拾音会面临更大的挑战。

当环境声音比麦克风噪音大得多时，麦克风给用户留下了难以理解的语音和不准确的语音识别，导致我们每天都要面对许多不好的音频相关体验。环境噪声是目前高性能麦克风实现更高音质的最大障碍。从性能上来看，如何拾取目标声音信号，同时有效抑制背景或环境噪声将对用户体验产生重大影响；从结构上来看，消费电子产品的轻薄小巧化需要更小的麦克风尺寸。这些需求为如何在小尺寸下实现高性能的指向性麦克风提出挑战。

通过前述分析，无论是现有技术中的电容式指向性麦克风，还是指向性MEMS麦克风，还是麦克风阵列，都存在如下缺点：

第一、当前麦克风大多是基于电容原理工作，电容原理工作时需要在膜与极板间提供偏置电压，当偏置电压太高或者膜与极板距离太近时，会导致吸膜或者膜塌陷，从而使产品失效或灵敏度不稳定。

第二、产品体积大，无法实现小型化；

第三、不能有效平衡指向性与信噪比之间的关系，通常指向性麦克风信噪比不高；

第四、指向性麦克风是通过装配结构来实现的，装配工艺复杂，产品一致性不好；

第五、阵列麦克风对两个或多个麦克风的性能一致性要求很高，麦克风灵敏度的小的差异也会导致性能的急剧降低。

综合来看，为了实现在噪声环境中的更清晰的拾音，迫切需求一款小尺寸下，实现更高信噪比的，产品性能稳定的指向性麦克风产品。

因此，本发明一实施例提供了一种麦克风，请结合参阅附图1-7，麦克风包括PCB板100、用于将声音信号转化成电压检测信号的传感组件200、场效应管300和外壳400，其中，传感组件200包括支撑框10和设置于支撑框10上的膜组件30，支撑框10是由SOI晶圆约380um厚的硅衬底层与约11um厚的第一氧化层20通过蚀刻工艺形成的一个方形中空框架，膜组件30由约11um厚的硅层组成的硅膜31和在硅膜31表面热生长一层约0.3um的第二氧化层32组成。可选的，麦克风的外尺寸长*宽*高=3.76*2.95*1.0（mm），膜组件30的尺寸为2*1.3*0.45（mm）。请结合参阅附图8-11，膜组件30包括声学探测区33、支撑轴35和固定部36，固定部36围设于声学探测区33的外围且与声学探测区33之间间隔设置，支撑轴35用于连接声学探测区33和固定部36且将声学探测区33划分为第一部分和第二部分，第一部分和第二部分形成为以支撑轴35为支撑点的反向的上下振动；声学探测区33上设置有压电层60，声音信号入射麦克风的方向相对于声学探测区33呈指定角度，声音信号产生的声压作用于声学探测区33，驱动声学探测区33的第一部分和第二部分产生反向的上下振动，类似跷跷板运动，从而带动压电层60发生相应幅度的形变而产生对应的电压检测信号；支撑轴35包括相对设置的两个端部，两个端部分别包括至少一个粗部和一个细部352，其中，指定角度是垂直或其它倾斜角度；不同的指定角度，可以对应声学探测区33不同程度的幅度运动，进而对应压电层60不同程度的幅度变形，产生强度不同的电压检测信号，对应到不同的指向性。

本实施例通过在膜组件30上形成有声学探测区33、支撑轴35和固定部36，支撑轴35转动连接声学探测区33和固定部36且将声学探测区33划分为第一部分和第二部分，第一部分和第二部分形成为以支撑轴35为支撑点的反向运动结构，声压探测区的第一部分和第二部分受到声压的作用会打破原有的平衡，产生以支撑轴35为支撑点的反向的上下振动，使得声压探测区的运动更加灵敏，因此麦克风在小尺寸下仍然可以具有高灵敏度。此外，通过在声学探测区33上设置有压电层60，当声音信号入射麦克风的方向相对于声学探测区33呈指定角度时，声音信号产生的声压作用于声学探测区33，驱动声学探测区33的第一部分和第二部分产生反向的上下振动，带动压电层60发生相应幅度的形变而产生对应的电压检测信号，不同方向的声音信号使得声学探测区上下振动的幅度不同，即压电层60产生的电压检测信号强度不同，使得麦克风在小尺寸下具有指向性。进一步的，通过将支撑轴35设置为至少一个粗部和一个细部352，可以使麦克风在高灵敏度转动的同时，有效释放声压探测区扭转而传递给支撑轴35的应力，避免应力集中导致支撑轴35断裂，提高了麦克风的可靠性。

进一步地，通过溅射工艺在膜组件30远离支撑框10的一侧形成约0.5um厚的压电层60，再在压电层60的表面形成电极层70，电极层70为叉指电极对。当压电层60被极化后，可以在压电常数为d33模式下工作，压电常数是压电体把机械能转变为电能或把电能转变为机械能的转换系数。它反映压电材料弹性（机械）性能与介电性能之间的耦合关系。其中压电常数d33是表征压电材料性能的最常用的重要参数之一，一般陶瓷的压电常数越高，压电性能越好。下标中的第一个数字指的是电场方向，第二个数字指的是应力或应变的方向，“33”表示极化方向与测量时的施力方向相同。压电层60的材料可以选择为ZnO（氧化锌），AIN（氮化铝），PZT（锆钛酸铅压电陶瓷），KNN（铌酸钾钠）无铅压电材料等等。因为AIN的压电常数与介电常数之比相对较高，同时其生成工艺与半导体工艺兼容，所以本实施例优先AIN。进一步地，为了提高AIN的压电常数，本实施例选择掺Sc钪的AlScN（铝钪氮），通常掺钪Sc的比例小于10%-40%。优选的，掺钪Sc的比例小于40%。

声学探测区33用来探测空间中的声压，声学探测区33的外围四周与固定部36之间通过一组上下穿透的间隙40间隔设置。第一部分和第二部分无论哪一部分先受到空间中的声压的作用，都会打破第一部分和第二部分的平衡，使其产生以支撑轴35为轴心的跷跷板运动，如某一时刻声学探测区33的第一部分向上运动，其第二部分向下运动，反之亦然；或者第一部分和第二部分同时向上或向下运动，其运动方式与声音的入射方向相关。

在一种可选的实施例，粗部的宽度小于膜组件30的长度的1/6，细部352的宽度小于粗部的宽度的1/2。在同样的声压作用下，跷跷板运动或者弯折运动的幅度越大，麦克风的灵敏度越高。当支撑轴35的设计太粗或太宽时，声学探测区33就会被束缚住难以转动，从而使麦克风的灵敏度较低；当支撑轴35的设计太细或太窄时，支撑轴35会因为扭转应力作用而断裂，所以本实施例提供的支撑轴35设计使其既能够有效固定连接声学探测区33和固定部36，又能有效产生扭转运动，提高麦克风的灵敏度。进一步的，粗部的设置可使得其与声学探测区33形成较大面积的有效的固定连接，避免发生断裂，又能将声学探测区33发生的弯折运动更好地传递到细部352，使由声学探测区33传递过来的应力经过粗部过渡衰减后，再传递到细部352，细部352的宽度较窄，可以很容易的产生扭转运动，从而可以使声学探测区33围绕支撑轴35产生更大幅度的扭转运动，最终将提高麦克风的灵敏度。

请结合参阅附图12-13，在一种可选的实施例中，每一端部包括与声学探测区33固定连接的第一粗部351、与固定部36固定连接的第二粗部353及连接于第一粗部351和第二粗部353之间的细部352，第一粗部351能够有效固定连接声学探测区33和固定部36，细部352能够有效产生扭转运动，提高麦克风的灵敏度，第二粗部353能够有效释放掉应力，避免应力集中，提高产品的可靠性。本实施例通过第一粗部351、细部352和第二粗部353相结合的方式，一方面可以进一步提高细部352的扭转形变幅度，另一方面可以通过第二粗部353的较大面积使扭转应力得到进一步的释放，避免产生支撑轴35断裂失效，进一步提高产品可靠性。可选的，支撑轴35的第一粗部351、细部352和第二粗部353为矩形结构，或，支撑轴35的第一粗部351、细部352和第二粗部353为弧形结构。

在一种可选的实施例中，第一粗部351、第二粗部353及细部352三者的长度之和小于膜组件30的宽度的1/3。

在一种可选的实施例中，粗部与细部352的连接处通过倒圆角连接，使得应力得到进一步的释放，有效避免了应力集中。

请结合参阅附图14-16，在一种可选的实施例中，声学探测区包括悬臂梁34，压电层60设置于悬臂梁34上。具体的，声学探测区33包括至少两个悬臂梁34；声学探测区33包括远离支撑轴35的自由端和靠近支撑轴35的固定端悬臂梁34包括连接段341和弯折段342，弯折段342远离连接段341的一端与固定部36一体连接，连接段341远离弯折段342的一端与声学探测区33的自由端连接；弯折段342的自由端与固定部36一体连接；弯折段342上设置有压电层60，压电层60跟随弯折段342弯折变形产生电压检测信号。进一步地，悬臂梁34包括第一悬臂梁和第二悬臂梁，声学探测区33的第一部分和第二部分分别对应设置有第一悬臂梁和第二悬臂梁，其中，第一部分和第二部分关于支撑轴35呈轴对称，第一悬臂梁和第二悬臂梁关于膜组件30中心对称，第一悬臂梁的弯折段和第二悬臂梁的弯折段分别对应设置有第一压电层61和第二压电层62，第一压电层61的表面和第二压电层62的表面分别通过溅射工艺形成有第一电极层71和第二电极层72，第一电极层71和第二电极层72均为叉指电极对，叉指电极对分别电连接有电极焊盘，外部电路通过电极焊盘与叉指电极对电性连接。具体地，第一电极层71包括第一叉指电极a711和第二叉指电极b722，第一叉指电极a711和第二叉指电极b722分别电连接第一电极焊盘a713和第二电极焊盘b724，第二电极层72包括第二叉指电极a721和第二叉指电极b722，第二叉指电极a721和第二叉指电极b722分别电连接第二电极焊盘a723和第二电极焊盘b724。当给第一压电层61和第二压电层62提供合适的电压极化后，可以形成在d33模式下的工作电压。进一步的，对电极层70的不同的极化方式，对应不同的电压检测信号输出结果，如第一电极层71和第二电极层72的极化方向关于膜组件30中心对称。需进一步说明的是，悬臂梁34可以为但不局限于直线或波纹状。直线悬臂梁是指悬臂梁的主体为直线形状，波纹状悬臂梁是指悬臂梁的主体呈波浪形状,波纹状悬臂梁相比直线悬臂梁，能够提供额外的长度和弯曲性，形变能力更强。

悬臂梁34的结构总体上是L窄长形设计，可以增加悬臂梁34的弹性，减小悬臂梁34对声学探测区33的阻碍作用，从而提高声学探测区33的灵敏度，即在小声压作用下也能够产生灵敏的运动，最终提高麦克风的灵敏度。在一种可选的实施例中，弯折段342的长度大于连接段341的长度，弯折段342的宽度小于连接段341的宽度，这种设计的目的是使悬臂梁34的弯折段342的形变大于悬臂梁34的连接段341的形变，即由悬臂梁34的连接段341最大可能的提供刚度，由悬臂梁34的弯折段342最大可能的提供形变。悬臂梁34的弯折段342的形变越大，最终会使麦克风的灵敏度越高。示例性地，弯折段342长度为0.735mm，宽度为0.075mm；连接段341长度为0.58mm，宽度为0.09mm。

在一种可选的实施例中，弯折段342的宽度小于膜组件30的宽度的1/4以保证声学探测区33的面积。

请结合参阅附图17-20，在一种可选的实施例中，麦克风还包括PCB板100及设置于PCB板100上的壳体，PCB板100和壳体形成有用于安装传感组件200的容纳腔；PCB板100上设置有第一音孔101，壳体正对第一音孔101的位置上设置有第二音孔401，传感组件200位于第一音孔101的正上方，第一音孔101的尺寸小于传感组件200底部的尺寸、且小于幅度不超过传感组件200底部的尺寸的预设比例。上述实施例提供的麦克风具有指向性拾音能力，在0度与180度方向上灵敏度最高，而在90度与270度方向上灵敏度最低，在不同的方向上的灵敏度值的连线像一个8字形状。

需进一步的说明的是，如果第一音孔101的尺寸太小，则麦克风声学性能如指向性欠佳，如果第一音孔101的尺寸太大，在做传感组件200的贴装工艺时不好操作。其中，传感组件200与PCB板100之间通过半导体贴装胶粘接固定。其中，PCB板100上设置有焊盘。示例性地，PCB板100的底部设置有第一组焊盘，第一组焊盘包括四个焊盘，分别为第一焊盘a102、第一焊盘b103、第一焊盘c104和第一焊盘d105，其中第一焊盘a102为电源输入与信号输出焊盘，第一焊盘b103、第一焊盘c104和第一焊盘d105均用于接地，PCB板100的上表面于传感组件200的外周设置有第二组焊盘，第二组焊盘包括四个焊盘，分别为第二焊盘a106、第二焊盘b107、第二焊盘c108和第二焊盘d109。

请参阅附图21，在一种可选的实施例中，麦克风还包括与传感组件200电连接的场效应管300，将传感组件200产生的电压检测信号通过阻抗转化后输出，其中，场效应管300设置于PCB板100的上表面于传感组件200四周的任意一侧，如场效应管300设置于传感组件200的右侧，场效应管300的左侧是栅极G，右侧两个极分别是源极S与漏极D。在PCB板100的上表面于场效应管300的外周设置有第三组焊盘，第三组焊盘包括三个焊盘，分别为第三焊盘a110、第三焊盘b111和第三焊盘c112，场效应管300通过SMT（表面组装技术）贴片工艺贴片到PCB板100的第三组焊盘上。场效应管300的源极S通过第三焊盘a110接地，漏极D通过第三焊盘b111和PCB板100的内部走线与第一焊盘a102相连接，栅极G通过第三焊盘c112与传感组件200相连接。其中，传感组件200的第一电极焊盘a713、第二电极焊盘b724、第二电极焊盘a723和第二电极焊盘b724通过一组绑定金线连接到第二组焊盘上的第二焊盘a106、第二焊盘b107、第二焊盘c108和第二焊盘d109。场效应管300需要在合适电压与输出阻抗条件下工作，请参阅附图22，图22的虚线框内部分为外部电路为麦克风提供的工作条件，如2V2.2kΩ，10uF为隔直流电容。

进一步的，各焊盘不同的连接方式，会影响麦克风的输出。其中，PCB板100的内部电路属于常规设计（图中未示意），本实施例的各焊盘间通过PCB板100的内部电路连接。示例性地，第二组焊盘中的第二焊盘a106通过PCB板100的内部电路与第二焊盘c108相连接，第二焊盘d109与PCB板100的地相连接，第二焊盘a106与第三焊盘c112连接，这样就将传感组件200在第一电极层71和第二电极层72对应产生的电压检测信号以串联方式输出给场效应管300的栅极G，上述串联接法可以提高麦克风的输出灵敏度与产品信噪比SNR，同时使麦克风不同方向有不同的灵敏度，即麦克风具有指向性拾音能力。叉指电极产生的电压检测信号微弱，场效应管300可以将微弱的电压检测信号进行放大输出较大的电压检测信号。

当有外部声压信号引起膜组件30产生机械运动时，膜组件30会在声压作用下带动悬臂梁34产生弯折形变，进一步地使设置于悬臂梁34上的压电层60产生伸长或缩短变形，如此使得叉指电极对产生电压信号。当将传感组件200的电极焊盘与PCB板100上的各焊盘按前述接法连接时，即将传感组件200在第一电极层71和第二电极层72上产生的电压检测信号以串联方式输出给场效应管300的栅极G，场效应管300将此微弱的电压检测信号放大后，通过源极S与漏极D输出。

请结合参阅附图23和24，在一种可选的实施例中，麦克风还包括专用集成电路，专用集成电路与传感组件200电连接，将传感组件200产生的电压检测信号输出。具体地，集成电路为一个专用集成电路ASIC（Application Specific Integrated Circuit），专用集成电路ASIC301包括两个差分输入端，在PCB板100的上表面于专用集成电路ASIC301的外周设置有第四组焊盘，第四组焊盘包括四个焊盘，分别为第四焊盘a113、第四焊盘b114、第四焊盘c115和第四焊盘d116。示例性地，第二焊盘b107和第二焊盘c108通过PCB板100的内部电路接地，第二焊盘a106和第四焊盘a113相连接，第二焊盘d109与第四焊盘相d连接，这样就将第一电极层71和第二电极层72产生的电压检测信号对应输出给专用集成电路ASIC301的两个差分输入端。进一步地第一电极层71产生的电压检测信号输出给专用集成电路ASIC301的一个输入端，第二电极层72产生的电压检测信号输出给专用集成电路ASIC301的另一个输入端，其中，Rf是指反馈电阻，Cf是指反馈电容，这样就在专用集成电路ASIC301的输出端得到合成的输出信号Vout（电压输出）。

请参阅附图25，在一种可选的实施例中，PCB板100的第一音孔101上和外壳400的第二音孔401上分别设置有第一阻尼层117和第二阻尼层402，其它结构与上述实施例相同。第一阻尼层117和第二阻尼层402可以选择具有防尘、防水、提供声学阻尼的材料和结构。当第一阻尼层117和第二阻尼层402的阻尼相等或相近时，本实施例的麦克风声学指向性性能在0度与180度方向上灵敏度最高，而在90度与270度方向上灵敏度最低，在不同的方向上的灵敏度值的连线像一个8字形状；当第一阻尼层117和第二阻尼层402的阻尼不相等时，麦克风声学指向性性能会变化。具体来看，当第一阻尼层117的阻尼大于第二阻尼层402的阻尼时，靠近第二阻尼层402方向的灵敏度会更高；当第一阻尼层117的阻尼小于第二阻尼层402的阻尼时，靠近第一阻尼层117方向的灵敏度会更高。

请结合参阅附图26和27，在一种可选的实施例中，只在PCB板100上设置第一音孔101或只在外壳400上设置第二音孔401，外部的声音只能从第一音孔101或第二音孔401进入，因为只有一个音孔，避免了膜上下表面的声压的抵消，从而使得麦克风的灵敏度提高。

请结合参阅附图28和29，在一种可选的实施例中，声学探测区33与固定部36之间形成有四个悬臂梁34，四个悬臂梁34使得麦克风的灵敏度更高，产品的信噪比更高。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以权利要求的保护范围以准。

Claims (11)

1.一种麦克风，其特征在于，包括用于将声音信号转化成电信号的传感组件，所述传感组件包括膜组件，所述膜组件包括声学探测区、支撑轴和固定部，所述支撑轴用于连接所述声学探测区和所述固定部且将所述声学探测区划分为第一部分和第二部分；

所述声学探测区上设置有压电层，声音信号入射所述麦克风的方向相对于所述声学探测区呈指定角度，所述声音信号产生的声压作用于所述声学探测区，驱动所述声学探测区的所述第一部分和所述第二部分产生反向的上下振动，带动所述压电层发生相应幅度的形变而产生对应的电压检测信号。

2.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于，所述声学探测区上包括悬臂梁，所述压电层设置于所述悬臂梁上；

所述悬臂梁为直线或波纹状。

3.根据权利要求2所述的麦克风，其特征在于，所述声学探测区包括远离所述支撑轴的自由端和靠近所述支撑轴的固定端，所述悬臂梁包括连接段和弯折段，所述弯折段远离所述连接段的一端与所述固定部连接，所述连接段远离所述弯折段的一端与所述声学探测区的自由端连接；

所述压电层设置于所述弯折段上，所述压电层跟随所述弯折段弯折变形产生所述电压检测信号。

4.根据权利要求2所述的麦克风，其特征在于，所述悬臂梁包括第一悬臂梁和第二悬臂梁，所述第一部分和所述第二部分分别对应设置有所述第一悬臂梁和所述第二悬臂梁；所述第一部分和所述第二部分关于所述支撑轴呈轴对称；

所述第一悬臂梁和所述第二悬臂梁关于所述膜组件中心对称。

5.根据权利要求3所述的麦克风，其特征在于，所述弯折段的长度大于所述连接段的长度，所述弯折段的宽度小于或等于所述连接段的宽度。

6.根据权利要求5所述的麦克风，其特征在于，所述弯折段的宽度小于所述膜组件的宽度的1/4。

7.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于，所述支撑轴包括相对设置的两个端部，两个所述端部分别包括至少一个粗部和一个细部；

所述粗部的宽度小于所述膜组件的长度的1/6，所述细部的宽度小于所述粗部的宽度的1/2；

所述粗部与所述细部的连接处通过倒圆角连接。

8.根据权利要求7所述的麦克风，其特征在于，每一所述端部包括与所述声学探测区固定连接的第一粗部、与所述固定部固定连接的第二粗部及连接于所述第一粗部和所述第二粗部之间的细部。

9.根据权利要求8所述的麦克风，其特征在于，所述第一粗部、所述第二粗部及所述细部三者的长度之和小于所述膜组件的宽度的1/3。

10.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于，所述麦克风还包括与所述传感组件电连接的场效应管，所述场效应管将所述传感组件产生的所述电压检测信号进行放大并输出；

或，所述麦克风还包括专用集成电路，所述专用集成电路与所述传感组件电连接，将所述传感组件产生的所述电压检测信号输出。

11.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PCB板及设置于所述PCB板上的壳体，所述PCB板和所述壳体形成有用于安装所述传感组件的容纳腔；

所述PCB板上设置有第一音孔，所述壳体正对所述第一音孔的位置上设置有第二音孔，所述传感组件位于所述第一音孔的正上方，所述第一音孔的尺寸小于所述传感组件底部的尺寸、且小于幅度不超过所述传感组件底部的尺寸的预设比例。