TWI423688B - 具有電磁波接收器之聲音感測器 - Google Patents

Description

具有電磁波接收器之聲音感測器

本發明係為一種具有電磁波接收器之聲音感測器，特別為一種應用於微機電聲音感測器之具有電磁波接收器之聲音感測器。

第1圖係為習知之一種聲音感測器10之封裝結構。如第1圖所示，習知之聲音感測器10之封裝結構係包括一基板11、一換能器12及一上蓋13。

其中，基板11具有一第一表面111，並且基板11上佈設有電路結構，可供後續製程使用。換能器12係設置於基板11的第一表面111上，並藉由打線技術以利用金屬線14使換能器12與基板11上的電路結構電性連接。上蓋13係覆蓋於基板11的第一表面111上，並與基板11構成一個密閉的容置空間，進而將換能器12包覆於其中。上蓋13具有一收音孔131，以使得聲音能經由收音孔131傳遞至換能器12，而換能器12於接收到聲音後，便能將聲音轉換為電訊號。

為了消除環境中電磁波造成的雜訊，聲音感測器10需針對消除雜訊作特殊的設計。於習知技術中，大多使用金屬製的上蓋13，並利用金屬的屏蔽作用阻擋電磁波。而且，金屬製的上蓋13需藉由導電膠15與基板11結合，並與基板11上的電路結構電性連接以達到接地並防止電磁波干擾的目的。

然而，於組裝上蓋13時，若塗覆過多導電膠15，導電膠15容易外溢並接觸到金屬線14與基板11間之接點P，並造成換能器12與金屬線14短路，進而使得聲音感測器10無法工作。因此，為了避免導電膠15外溢而接觸到金屬線14，勢必需要使上蓋13與金屬線14及基板11間之接點P相距一定的距離D，但如此一來卻提高聲音感測器10的封裝難度，並必須增加聲音感測器10整體的封裝體積才可確保聲音感測器10之製造良率。

本發明係為一種具有電磁波接收器之聲音感測器，其係利用電磁波接收器單獨接收電磁波訊號，並由微機電麥克風接收聲音訊號及電磁波訊號，再搭配雜訊消除技術將微機電麥克風接收到的電磁波訊號消除，以防止電磁波干擾。

本發明係為一種具有電磁波接收器之聲音感測器，其係利用與微機電麥克風結構、特性幾乎相同的電磁波接收器接收電磁波訊號，以使得電磁波接收器與微機電麥克風可接收到幾乎相同的電磁波訊號，所以經過運算後的還原聲音訊號得以與原始的聲音訊號高度近似。

本發明係為一種具有電磁波接收器之聲音感測器，其係使用絕緣上蓋及非導電膠，以避免封裝時發生聲音感測器短路的問題，進而提升聲音感測器的封裝良率，並降低其封裝難度。

本發明係為一種具有電磁波接收器之聲音感測器，由於改使用絕緣上蓋及非導電膠，因此可縮小聲音感測器封裝後的體積。

為達上述功效，本發明係提供一種具有電磁波接收器之聲音感測器，其包括：一電路基板；一微機電麥克風，其係設置於電路基板上之一第一位置，並且微機電麥克風具有一移動元件，以同時接收一聲音訊號，且聲音訊號及一電磁波訊號又混合成一混合訊號；一電磁波接收器，其係設置於電路基板上之一第二位置，其中電磁波接收器與微機電麥克風具有相同結構，並具有一固定結構以固定移動元件，電磁波接收器用以接收電磁波訊號並產生一電磁波雜訊訊號；以及一絕緣上蓋，具有一收音孔，並且絕緣上蓋設置於電路基板並覆蓋微機電麥克風及電磁波接收器。

藉由本發明的實施，至少可達到下列進步功效：

一、利用電磁波接收器單獨接收電磁波訊號，並搭配雜訊消除技術，用以濾除微機電麥克風接收到的電磁波訊號，以達到防止電磁波干擾的功效。

二、藉由使用絕緣上蓋及非導電膠，以避免因膠材外溢接觸到金屬線而發生聲音感測器短路的問題。

三、可提升聲音感測器的封裝良率，並降低其封裝難度，更可縮小聲音感測器封裝後的體積大小。

為了使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點，因此將在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點。

第2A圖係為本發明之一種具有電磁波接收器40之聲音感測器200之剖視實施例圖。第2B圖係為本發明之另一種具有電磁波接收器40之聲音感測器200之剖視實施例圖。第3圖係為第2A圖之俯視實施例圖。第4A圖係為本發明之一種微機電麥克風30之剖視示意圖。第4B圖係為本發明之一種電磁波接收器40之剖視示意圖。第5圖係為本發明之一種增設有運算單元70之聲音感測器200’之剖視實施例圖。第6圖係為本發明之一種聲音感測器200消除電磁波雜訊之流程實施例圖。

如第2A圖及第2B圖所示，本實施例係為一種具有電磁波接收器40之聲音感測器200，其包括：一電路基板20；一微機電麥克風30；一電磁波接收器40；以及一絕緣上蓋50。

電路基板20，其可以為一印刷電路板、一FR4基板…等，主要用以承載微機電麥克風30及電磁波接收器40，並且於電路基板20上已佈設有聲音感測器200所需的電路結構。

微機電麥克風30，其係設置於電路基板20上之一第一位置21，用以接收一聲音訊號，並且微機電麥克風30亦會接收到環境中各種的電磁波，使得微機電麥克風30輸出的一混合訊號中同時混合有聲音訊號與電磁波造成的一電磁波訊號，其中電磁波訊號對於聲音訊號而言則被視為一種雜訊訊號。

電磁波接收器40，其係設置於電路基板20上之一第二位置22。電磁波接收器40係用以接收電磁波訊號，並根據電磁波訊號產生一電磁波雜訊訊號。如第2A圖及第3圖所示，第一位置21與第二位置22間可彼此相鄰接，以使得微機電麥克風30與電磁波接收器40可在相似的環境條件下接收到幾乎相同的電磁波訊號。又或是如第2B圖所示，第一位置21與第二位置22間可相距一段距離，以使得微機電麥克風30及電磁波接收器40間可保持一定間隙。

如第4A圖及第4B圖所示，其係分別為一種微機電麥克風30及電磁波接收器40的結構剖視示意圖。

如第4A圖所示，微機電麥克風30是一種以微機電技術製造的麥克風，並具有一移動元件31，用以作為類似於一般麥克風中的振膜元件。當微機電麥克風30收音時，移動元件31會受到聲波產生的壓力而產生振動，並使微機電麥克風30的電容值產生變化。因此，可藉由微機電麥克風30中的移動元件31接收聲音的聲音訊號。而同時間微機電麥克風30亦會接收到環境中電磁波造成的電磁波訊號，因此輸出的混合訊號中便同時混合了電磁波訊號及聲音訊號。

為了使電磁波接收器40可與微機電麥克風30接收到近似的電磁波訊號，電磁波接收器40可與微機電麥克風30具有相似的結構。更具體而言，如第4B圖所示，電磁波接收器40可採用與微機電麥克風30相同的結構，但需以一固定結構41固定移動元件31，以使得移動元件31無法受到聲波振動而接收到聲音訊號，因此電磁波接收器40僅能接收到電磁波訊號而無法接收聲音訊號。

由於在利用微機電技術製造微機電麥克風30時，最後需進行移除固定結構41的製程，用以釋放移動元件31，因此僅需略過釋放移動元件31的步驟，即可完成電磁波接收器40的製造。

此外，微機電麥克風30及電磁波接收器40可利用微機電技術製作於同一矽晶圓上，以大幅縮短微機電麥克風30及電磁波接收器40間相距的距離，並使得微機電麥克風30及電磁波接收器40具有幾乎完全相同的機械特性及電能特性，進而使電磁波接收器40可以接收到與微機電麥克風30近乎相同的電磁波訊號。另外，微機電麥克風30及電磁波接收器40也可分開製作於不同矽晶圓上。

如第2A圖及第2B圖所示，絕緣上蓋50係以非導體的材料製成，並且絕緣上蓋50可以是一不透光上蓋，用以阻隔可見光所產生的電磁波。絕緣上蓋50具有一收音孔51，並且絕緣上蓋50係設置於電路基板20上，以覆蓋微機電麥克風30及電磁波接收器40。

絕緣上蓋50可以是具有容納空間的蓋體，並具有一平板52及一側牆53。其中，側牆53係由平板52的邊緣朝電路基板20的方向延伸，並與平板52構成一容納空間，以使得絕緣上蓋50可與電路基板20一同構成一腔室，並使微機電麥克風30及電磁波接收器40設置於此腔室中。

此外，收音孔51可設置於平板52上，但為了防止灰塵或顆粒直接掉落至微機電麥克風30及電磁波接收器40上，而造成微機電麥克風30及電磁波接收器40受損，收音孔51需避開微機電麥克風30及電磁波接收器40所設置的位置。

此外，絕緣上蓋50可經由其側牆53利用一非導電膠60黏著設置電路基板20上。又因為改使用絕緣上蓋50及非導電膠60，因此可以避免因膠材外溢接觸到金屬線14而發生短路的問題。

如第5圖所示，聲音感測器200’可進一步具有一運算單元70，並且運算單元70同樣可設置於電路基板20上，或是可設置於其他外部系統中，例如設置於系統端電路中的系統控制晶片(圖未示)，以利用系統控制晶片處理後續之運算作業。

如第5圖所示，運算單元70係電訊連接於微機電麥克風30及電磁波接收器40(利用金屬線14及電路基板20上的電路結構)，並用以將混合訊號及電磁波雜訊訊號進行運算。

如第6圖所示，微機電麥克風30除了接收聲音訊號外，也同時接收電磁波訊號，並輸出混合有聲音訊號及電磁波訊號的混合訊號，而電磁波接收器40則僅接收電磁波訊號並輸出電磁波雜訊訊號。運算單元70則可藉由雜訊消除技術，將電磁波接收器40產生的電磁波雜訊訊號作為參考訊號，並濾除混合訊號中的電磁波訊號，進而得到一還原聲音訊號。

因為電磁波接收器40接收到的電磁波訊號幾乎與微機電麥克風30接收的電磁波訊號相同，所以電磁波雜訊訊號與混合訊號中的電磁波訊號非常相近，因此在經過運算後所產生的還原聲音訊號便會與原始的聲音訊號非常近似，以達到濾除電磁波雜訊的功效。

綜上所述，本實施例之聲音感測器200、200’可以使用絕緣上蓋50，並利用電磁波接收器40接收電磁波訊號而產生電磁波雜訊訊號，再藉由雜訊消除技術將微機電麥克風30產生的混合訊號中的電磁波訊號濾除，以降低電磁波雜訊的干擾。另外，因為使用了絕緣上蓋50及非導電膠60，因此可以避免因膠材外溢接觸到金屬線14而發生短路的問題。藉此，不但可以縮小聲音感測器200的封裝體積，更可提升封裝良率，並且聲音感測器200的封裝難度及封裝成本也會大幅降低。

惟上述各實施例係用以說明本發明之特點，其目的在使熟習該技術者能瞭解本發明之內容並據以實施，而非限定本發明之專利範圍，故凡其他未脫離本發明所揭示之精神而完成之等效修飾或修改，仍應包含在以下所述之申請專利範圍中。

10．．．聲音感測器

11．．．基板

111．．．第一表面

12．．．換能器

13．．．上蓋

131．．．收音孔

14．．．金屬線

15．．．導電膠

P．．．接點

D．．．距離

200、200’．．．聲音感測器

20．．．電路基板

21．．．第一位置

22．．．第二位置

30．．．微機電麥克風

31．．．移動元件

40．．．電磁波接收器

41．．．固定結構

50．．．絕緣上蓋

51．．．收音孔

52．．．平板

53．．．側牆

60．．．非導電膠

70．．．運算單元

第1圖係為習知之一種聲音感測器之封裝結構。

第2A圖係為本發明之一種具有電磁波接收器之聲音感測器之剖視實施例圖。

第2B圖係為本發明之另一種具有電磁波接收器之聲音感測器之剖視實施例圖。

第3圖係為第2A圖之俯視實施例圖。

第4A圖係為本發明之一種微機電麥克風之剖視示意圖。

第4B圖係為本發明之一種電磁波接收器之剖視示意圖。

第5圖係為本發明之一種增設有運算單元之聲音感測器之剖視實施例圖。

第6圖係為本發明之一種聲音感測器消除電磁波雜訊之流程實施例圖。

14．．．金屬線

200．．．聲音感測器

20．．．電路基板

21．．．第一位置

22．．．第二位置

30．．．微機電麥克風

40．．．電磁波接收器

50．．．絕緣上蓋

51．．．收音孔

52．．．平板

53．．．側牆

60．．．非導電膠

Claims (5)

1. 一種具有電磁波接收器之聲音感測器，其包括：一電路基板；一微機電麥克風，其係設置於該電路基板上之一第一位置，並且該微機電麥克風具有一移動元件，以同時接收一聲音訊號，且該聲音訊號及一電磁波訊號又混合成一混合訊號；一電磁波接收器，其係設置於該電路基板上之一第二位置，其中該電磁波接收器與該微機電麥克風具有相同結構，並具有一固定結構以固定該移動元件，該電磁波接收器用以接收該電磁波訊號並產生一電磁波雜訊訊號；以及一絕緣上蓋，具有一收音孔，並且該絕緣上蓋設置於該電路基板並覆蓋該微機電麥克風及該電磁波接收器。
2. 申請專利範圍第1項所述之聲音感測器，其中該第一位置與該第二位置間彼此相鄰接。
3. 申請專利範圍第1項所述之聲音感測器，其中該絕緣上蓋係為一不透光上蓋。
4. 申請專利範圍第1項所述之聲音感測器，其中該絕緣上蓋係以一非導電膠黏著設置於該電路基板。
5. 申請專利範圍第1項所述之聲音感測器，其進一步具有一運算單元，其係設置於該電路基板上，並且電訊連接於該微機電麥克風及該電磁波接收器，以運算該混合訊號及該電磁波雜訊訊號，以得一還原聲音訊號，且該還原聲音訊號與該聲音訊號近似。