TWI790577B - 矽基麥克風裝置及電子設備 - Google Patents

Abstract

本發明係提供了一種矽基麥克風裝置及電子設備。該矽基麥克風裝置包括：電路板，開設有至少兩個進聲孔；遮罩外殼，罩合在電路板的一側；偶數個差分式矽基麥克風晶片，都位於聲腔內；每兩個差分式矽基麥克風晶片中，一個差分式矽基麥克風晶片的第一麥克風結構與另一個差分式矽基麥克風晶片的第二麥克風結構電連接，該一個差分式矽基麥克風晶片的第二麥克風結構與該另一個差分式矽基麥克風晶片的第一麥克風結構電連接；安裝板，開設有與進聲孔連通的偶數個開孔；至少一個開孔用於獲取第一區域的聲波，至少另一個開孔用於獲取第二區域的聲波。

Description

矽基麥克風裝置及電子設備

本發明係有關於聲電轉換技術領域，具體而言，本發明特別是指一種矽基麥克風裝置及電子設備。

隨著無線通訊的發展，行動電話等終端使用者越來越多。用戶對行動電話的要求已不僅滿足於通話，而且要能夠提供高品質的通話效果，尤其是目前移動多媒體技術的發展，行動電話的通話品質更顯重要，行動電話的麥克風作為行動電話的語音拾取裝置，其設計好壞直接影響通話品質。目前應用較多的麥克風包括傳統的駐極體麥克風和矽基麥克風。

現有的矽基麥克風在獲取聲音信號時，通過麥克風中的矽基麥克風晶片受獲取的聲波作用而產生振動，該振動帶來可以形成電信號的電容變化，從而將聲波轉換成電信號輸出。但是，現有的麥克風對雜訊的處理不理想，影響輸出的音頻信號的品質。

本發明針對現有方式的缺點，提出一種矽基麥克風裝置及電子設備，用以解決現有技術存在的麥克風對雜訊的處理不理想而影響輸出的音頻信號的品質的技術問題。

根據第一方面，本發明實施例提供了一種矽基麥克風裝置，包括：

電路板，開設有至少兩個進聲孔。

遮罩外殼，罩合在電路板的一側，與電路板形成聲腔。

偶數個差分式矽基麥克風晶片，都位於聲腔內；各差分式矽基麥克風晶片一一對應地設置於各進聲孔處，且每個差分式矽基麥克風晶片的背腔與對應的進聲孔連通；每兩個差分式矽基麥克風晶片中，一個差分式矽基麥克風晶片的第一麥克風結構與另一個差分式矽基麥克風晶片的第二麥克風結構電連接，一個差分式矽基麥克風晶片的第二麥克風結構與另一個差分式矽基麥克風晶片的第一麥克風結構電連接。

安裝板，設置於電路板遠離遮罩外殼的一側，安裝板開設有偶數個開孔，開孔與進聲孔連通；至少一個開孔用於獲取第一區域的聲波，至少另一個開孔用於獲取第二區域的聲波。

根據第二方面，本發明實施例提供了一種電子設備，包括：如第一方面提供的矽基麥克風裝置。

本發明實施例提供的技術方案帶來的有益技術效果是：採用偶數個差分式矽基麥克風晶片進行聲電轉換，每兩個差分式矽基麥克風晶片中，一個差分式矽基麥克風晶片的背腔通過電路板上的進聲孔以及安裝板上的開孔獲取第一區域的聲波，使得第一區域的聲波能作用到該差分式矽基麥克風晶片，並由該差分式矽基麥克風晶片生成第一聲波電信號；

另一個差分式矽基麥克風晶片的背腔通過電路板上的進聲孔以及安裝板上的開孔獲取第二區域的聲波，使得第二區域的聲波能作用到該差分式矽基麥克風晶片，並由該差分式矽基麥克風晶片生成第二聲波電信號；

由於在聲波的作用下，差分式矽基麥克風晶片中的第一麥克風結構與第二麥克風結構會分別產生變化量幅度相同、符號相反的電信號，因此本發明實施例將每兩個差分式矽基麥克風晶片中，一個差分式矽基麥克風晶片的第一麥克風結構與另一個差分式矽基麥克風晶片的第二麥克風結構電連接，一個差分式矽基麥克風晶片的第二麥克風結構與另一個差分式矽基麥克風晶片的第一麥克風結構電連接，從而可以將一個差分式矽基麥克風晶片生成的第一聲波電信號與另一個差分式矽基麥克風晶片生 成的第一聲波電信號進行疊加，這能夠將第一聲波電信號和第二聲波電信號中變化量幅度相同、符號相反的同源聲波信號部分(通常為噪音信號)相互削弱或抵消，進而提高音頻信號的品質。

本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐瞭解到。

100:電路板

110a:第一進聲孔

110b:第二進聲孔

200:遮罩外殼

210:聲腔

300:差分式矽基麥克風晶片

300a:第一差分式矽基麥克風晶片

300b:第二差分式矽基麥克風晶片

301:第一麥克風結構

301a:第一差分式矽基麥克風晶片的第一麥克風結構

301b:第二差分式矽基麥克風晶片的第一麥克風結構

302:第二麥克風結構

302a:第一差分式矽基麥克風晶片的第二麥克風結構

302b:第二差分式矽基麥克風晶片的第二麥克風結構

303:背腔

303a:第一差分式矽基麥克風晶片的背腔

303b:第二差分式矽基麥克風晶片的背腔

310:上背極板

310a:第一上背極板

310b:第二上背極板

311:上氣流孔

312:上背極板電極

312a:第一上背極板的上背極板電極

312b:第二上背極板的上背極板電極

313:上氣隙

320:下背極板

320a:第一下背極板

320b:第二下背極板

321:下氣流孔

322:下背極板電極

322a:第一下背極板的下背極板電極

322b:第二下背極板的下背極板電極

323:下氣隙

330:半導體振膜

330a:第一半導體振膜

330b:第二半導體振膜

331:半導體振膜電極

331a:第一半導體振膜的半導體振膜電極

331b:第二半導體振膜的半導體振膜電極

340:矽基板

340a:第一矽基板

340b:第二矽基板

341:通孔

350:第一絕緣層

360:第二絕緣層

370:第三絕緣層

380:導線

400:控制晶片

500:安裝板

510:第一開孔

520:第二開孔

610:第一連接環

620:第二連接環

710:第一進聲道結構

720:第二進聲道結構

本發明上述的和/或附加的方面和優點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

第1圖為根據本發明實施例的矽基麥克風裝置的內部結構的示意圖；

第2圖為根據本發明實施例的矽基麥克風裝置中的安裝板與連接環的結構的示意圖；

第3圖為根據本發明實施例的矽基麥克風裝置中的單個差分式矽基麥克風晶片的結構的示意圖；

第4圖為根據本發明實施例的矽基麥克風裝置中的兩個差分式矽基麥克風晶片的連接的示意圖。

下面詳細描述本發明，本發明的實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的部件或具有相同或類似功能的部件。此外，如果已知技術的詳細描述對於示出的本發明的特徵是不必要的，則將其省略。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。

本技術領域技術人員可以理解，除非另外定義，這裡使用的所有術語(包括技術術語和科學術語)，具有與本發明所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術語，應該被理解為具有與現有技術的上下文中的意義一致的意 義，並且除非像這裡一樣被特定定義，否則不會用理想化或過於正式的含義來解釋。

本技術領域技術人員可以理解，除非特意聲明，這裡使用的單數形式“一”、“一個”、“所述”和“該”也可包括複數形式。應該進一步理解的是，本發明的說明書中使用的措辭“包括”是指存在所述特徵、整數、元件和/或元件，但是並不排除存在或添加一個或多個其他特徵、整數、元件、元件和/或它們的組。應該理解，當我們稱元件被“連接”或“耦接”到另一元件時，它可以直接連接或耦接到其他元件，或者也可以存在中間元件。此外，這裡使用的“連接”或“耦接”可以包括無線連接或無線耦接。這裡使用的措辭“和/或”包括一個或更多個相關聯的列出項的全部或任一單元和全部組合。

本發明的發明人進行研究發現，隨著智慧音箱等IOT(The Internet of Things，物聯網)設備的普及，使用者要對正在發聲的智慧設備使用語音命令不是一件容易的事情，例如：對正在播放音樂的職能音箱發出打斷、喚醒等語音指令，或是利用手機的免提模式(即hands-free operation)進行通話交流時。使用者往往需要儘量靠近IOT設備，用專設的喚醒詞打斷正在播放的音樂，隨後再進行人機交互。在這些典型的語音交互場景中，由於IOT設備在使用中，因為自身在播放音樂或通過揚聲器發聲，形成了機身內部的噪音，而這類噪音又被IOT設備上的麥克風所拾取，使得回聲消除的效果不佳。這個現象，在播放著音樂的手機、TWS(True Wireless Stereo，真正無線身歷聲)耳機、掃地機器人、智慧空調、智慧油煙機等內部噪音較大的智慧家居產品上表現得尤其明顯。

本發明提供的矽基麥克風裝置及電子設備，旨在解決現有技術的如上技術問題。

下面以具體地實施例對本發明的技術方案以及本發明的技術方案如何解決上述技術問題進行詳細說明。

本發明實施例提供了一種矽基麥克風裝置，該矽基麥克風裝 置的結構示意圖如第1圖和第2圖所示，該矽基麥克風裝置包括電路板100、遮罩外殼200、偶數個差分式矽基麥克風晶片300以及安裝板500。

電路板100可以開設有至少兩個進聲孔。

遮罩外殼200罩合在電路板100的一側，並且與電路板100形成聲腔210。

偶數個差分式矽基麥克風晶片300都位於聲腔210內。各差分式矽基麥克風晶片300一一對應地設置於各進聲孔處，且每個差分式矽基麥克風晶片300的背腔303與對應的進聲孔連通。每兩個差分式矽基麥克風晶片300中，一個差分式矽基麥克風晶片300的第一麥克風結構301與另一個差分式矽基麥克風晶片300的第二麥克風結構302電連接，一個差分式矽基麥克風晶片300的第二麥克風結構302與另一個差分式矽基麥克風晶片300的第一麥克風結構301電連接。

安裝板500設置於電路板100的遠離遮罩外殼200的一側，安裝板500開設有偶數個開孔，開孔與進聲孔連通。至少一個開孔用於獲取第一區域的聲波，至少另一個開孔用於獲取第二區域的聲波。

在本實施例中，採用偶數個差分式矽基麥克風晶片300進行聲電轉換。需要說明的是，第1圖中的矽基麥克風裝置僅示例為兩個差分式矽基麥克風晶片300，但是差分式矽基麥克風晶片300的數量不限於此。

在一些可能的實施方式中，每兩個開孔中，一個開孔用於獲取第一區域的聲波，另一個開孔用於獲取第二區域的聲波。即，每兩個差分式矽基麥克風晶片300中，一個差分式矽基麥克風晶片300的背腔303通過電路板100上的進聲孔以及安裝板500上的一個開孔獲取第一區域的聲波，另一個差分式矽基麥克風晶片300的背腔303與電路板100上的另一個進聲孔以及安裝板500上的另一個開孔獲取第二區域的聲波。

具體地，第一差分式矽基麥克風晶片300a的背腔303a通過電路板100上的第一進聲孔110a以及安裝板500上的第一開孔510與第一區域連通，使得第一區域的聲波能作用到第一差分式矽基麥克風晶片300a，並由第 一差分式矽基麥克風晶片300a生成第一聲波電信號。

第二差分式矽基麥克風晶片300b的背腔303b與電路板100上的第二進聲孔110b以及安裝板500上的第二開孔520與第二區域連通，使得第二區域的聲波能作用到第二差分式矽基麥克風晶片300a，並由第二差分式矽基麥克風晶片300b生成第二聲波電信號。

為便於描述，本文將差分式矽基麥克風晶片300中遠離電路板100的一側的一個麥克風結構定義為第一麥克風結構301，將差分式矽基麥克風晶片300中靠近電路板100的一側的一個麥克風結構定義為第二麥克風結構302。

由於在聲波的作用下，差分式矽基麥克風晶片300中的第一麥克風結構301與第二麥克風結構302會分別產生變化量幅度相同、符號相反的電信號，因此本發明實施例將第一差分式矽基麥克風晶片300a的第一麥克風結構301a與第二差分式矽基麥克風晶片300b的第二麥克風結構302b電連接，並且將第一差分式矽基麥克風晶片300a的第二麥克風結構302a與第二差分式矽基麥克風晶片300b的第一麥克風結構301b電連接，因此可以將第一差分式矽基麥克風晶片300a生成的第一聲波電信號與第二差分式矽基麥克風晶片300b生成的第二聲波電信號進行疊加，從而能夠將第一聲波電信號和第二聲波電信號中變化量幅度相同、符號相反的同源聲波信號部分(通常為噪音信號)相互削弱或抵消，進而提高音頻信號的品質。

在一種實施方式中，差分式矽基麥克風晶片300通過矽膠與電路板100固定連接。

遮罩外殼200與電路板100之間圍合成相對封閉的聲腔210。為了起到對聲腔210內的各差分式矽基麥克風晶片300等器件遮罩電磁干擾的作用，遮罩外殼200可以包括金屬外殼，金屬外殼與電路板100電連接。

在一種實施方式中，遮罩外殼200可以通過錫膏或導電膠與電路板100的一側固連。

在一種實施方式中，電路板100可以包括PCB(Printed Circuit Board，印製電路板)。

在一些可能的實施方式中，矽基麥克風裝置還可以包括：至少兩個進聲道結構。

進聲道結構連接於安裝板500的遠離電路板100的一側。

至少兩個進聲道結構中的一個進聲道結構的一端與至少一個開孔連通，而其另一端用於獲取第一區域的聲波。

至少兩個進聲道結構中的另一個進聲道結構的一端與至少另一個開孔連通，而其另一端用於獲取第二區域的聲波。

在本實施例中，至少兩個進聲道結構可以分別將不同區域的聲波引導至各差分式矽基麥克風晶片300，使各差分式矽基麥克風晶片300生成對應的聲波電信號。

具體地，如第1圖所示，第一進聲道結構710的一端與安裝板500的第一開孔510連通，並通過電路板的第一進聲孔110a與第一差分式矽基麥克風晶片300a的背腔303a連通。第一進聲道結構710的另一端可延伸到第一區域，以使第一區域的聲波能夠由第一進聲道結構710引導至第一差分式矽基麥克風晶片300a，使第一差分式矽基麥克風晶片300a生成第一聲波電信號。

第二進聲道結構720的一端與安裝板500的第二開孔520連通，並通過電路板的第二進聲孔110b與第二差分式矽基麥克風晶片300b的背腔303b連通。第二進聲道結構720的另一端可延伸到第二區域，以使第二區域的聲波能夠由第二進聲道結構720引導至第二差分式矽基麥克風晶片300b，使第二差分式矽基麥克風晶片300b生成第二聲波電信號。

在一些可能的實施方式中，如第3圖所示，差分式矽基麥克風晶片300還包括層疊並間隔設置的上背極板310、半導體振膜330和下背極板320。具體地，上背極板310和半導體振膜330之間、以及半導體振膜330和下背極板320之間均具有間隙，例如氣隙。

上背極板310和半導體振膜330構成第一麥克風結構301的主 體。半導體振膜330和下背極板320構成第二麥克風結構302的主體。

上背極板310和下背極板320分別與進聲孔對應的部分均設有若干氣流孔。

為便於描述，本文將差分式矽基麥克風晶片300中的遠離電路板100的一側的一個背極板為上背極板310，將差分式矽基麥克風晶片300中的靠近電路板100的一側的一個背極板定義為下背極板320。

在本實施例中，半導體振膜330被第一麥克風結構301和第二麥克風結構302共用。半導體振膜330可採用較薄、韌性較好的結構，可以在聲波的作用下發生彎曲形變。上背極板310和下背極板320均可採用比半導體振膜330的厚度大許多、且剛性較強的結構，不易發生形變。

具體地，半導體振膜330可以與上背極板310平行佈置並由上氣隙313隔開，從而形成第一麥克風結構301的主體。半導體振膜330可以與下背極板320平行佈置並由下氣隙323隔開，從而形成第二麥克風結構302的主體。可以理解的是，半導體振膜330與上背極板310之間、以及半導體振膜330與下背極板320之間均用於形成電場(不導通)。由進聲孔進入的聲波可以通過背腔303、下背極板320上的下氣流孔321與半導體振膜330接觸。

當聲波進入差分式矽基麥克風晶片300的背腔303時，半導體振膜330受聲波的作用會發生形變，該形變會引起半導體振膜330與上背極板310、下背極板320之間的間隙發生變化，這會帶來半導體振膜330與上背極板310之間電容的變化，以及半導體振膜330與下背極板320之間電容的變化，即實現了將聲波轉換為電信號。

對於單個差分式矽基麥克風晶片300而言，通過在半導體振膜330與上背極板310之間施加偏壓後，在半導體振膜330與上背極板310之間的間隙內就會形成上電場。同樣，通過在半導體振膜330與下背極板320之間施加偏壓後，在半導體振膜330與下背極板320的間隙內就會形成下電場。由於上電場和下電場的極性正好相反，當半導體振膜330受聲波作用而上、下彎曲時，第一麥克風結構301的電容變化量與第二麥克風結構302的電容變化 量幅度相同、符號相反。

在一種實施方式中，半導體振膜330可採用多晶矽材料製成，並且半導體振膜330的厚度不大於1微米，在較小的聲波作用下也會產生變形，靈敏度較高。上背極板310和下背極板320均可採用剛性比較強、且厚度為幾微米的材料製造，並在上背極板310上刻蝕有多個上氣流孔311、在下背極板320上刻蝕有多個下氣流孔321。因此，當半導體振膜330受聲波作用產生形變時，上背極板310、下背極板320都不會受到影響而產生形變。

在一種實施方式中，半導體振膜330與上背極板310或下背極板320之間的間隙分別為幾微米，即微米級。

在一些可能的實施方式中，如第4圖所示，每兩個差分式矽基麥克風晶片300包括第一差分式矽基麥克風晶片300a和第二差分式矽基麥克風晶片300b。

第一差分式矽基麥克風晶片300a的第一上背極板310a與第二差分式矽基麥克風晶片300b的第二下背極板320b電連接，用於形成第一路信號。

第一差分式矽基麥克風晶片300a的第一下背極板320a與第二差分式矽基麥克風晶片300b的第二上背極板310b電連接，用於形成第二路信號。

前文已經詳細說明，在單個差分式矽基麥克風晶片300中，第一麥克風結構301的電容變化量與第二麥克風結構302的電容變化量幅度相同、符號相反，同理，在每兩個差分式矽基麥克風晶片300中，一個差分式矽基麥克風晶片300的上背極板310和另一個差分式矽基麥克風晶片300的下背極板320處的電容變化量幅度相同、符號相反。

因此，在本實施例中，由第一差分式矽基麥克風晶片300a的第一上背極板310a處生成的第一上聲波電信號與第二差分式矽基麥克風晶片300b的第二下背極板320b處生成的第二下聲波電信號相疊加得到的第一路信號，可以削弱或抵消第一上聲波電信號與第二下聲波電信號中的同 源噪音信號，進而提高第一路信號的品質。

同樣地，由第一差分式矽基麥克風晶片300a的第一下背極板320a處生成的第一下聲波電信號與第二差分式矽基麥克風晶片300b的第二上背極板310b處生成的第二上聲波電信號相疊加得到的第二路信號，可以削弱或抵消第一下聲波電信號與第二下聲波電信號中的同源噪音信號，進而提高第二路信號的品質。

具體地，可通過導線380將第一上背極板310a的上背極板電極312a與第二下背極板320b的下背極板電極322b電連接，用於形成第一路信號；可通過導線380將第一下背極板320a的下背極板電極322a與第二上背極板310b的上背極板電極312b電連接，用於形成第二路信號。

在一些可能的實施方式中，如第4圖所示，第一差分式矽基麥克風晶片300a的第一半導體振膜330a與第二差分式矽基麥克風晶片300b的第二半導體振膜330b電連接，且第一半導體振膜330a與第二半導體振膜330b中的至少一個用於與恒壓源電連接。

在本實施例中，第一差分式矽基麥克風晶片300a的第一半導體振膜330a與第二差分式矽基麥克風晶片300b的第二半導體振膜330b電連接，從而可以使兩個差分式矽基麥克風晶片300的半導體振膜330具有相同的電位，即可以統一兩個差分式矽基麥克風晶片300產生電信號的基準。

具體地，可通過導線380分別與第一半導體振膜330a的半導體振膜電極331a和第二半導體振膜330b的半導體振膜電極331b電連接。

在一種實施方式中，可將所有差分式矽基麥克風晶片300的半導體振膜330電連接，以使各差分式矽基麥克風晶片300產生電信號的基準一致。

在一些可能的實施方式中，如第1圖所示，矽基麥克風裝置還包括控制晶片400。

控制晶片400位於聲腔210內，並且與電路板100電連接。

第一上背極板310a與第二下背極板320b中的一個與控制晶 片400的一個信號輸入端電連接。第一下背極板320a與第二上背極板310b中的一個與控制晶片400的另一個信號輸入端電連接。

在本實施例中，控制晶片400用於接收前述各差分式矽基麥克風晶片300輸出的已完成物理除噪的兩路信號，可以對該兩路信號進行二級除噪等處理，再向下一級設備或元器件輸出。

在一種實施方式中，控制晶片400通過矽膠或紅膠與電路板100固定連接。

在一種實施方式中，控制晶片400包括專用積體電路(ASIC，Application Specific Integrated Circuit)晶片。專用積體電路晶片可採用具備兩路輸入的差分放大器。針對不同的應用場景，專用積體電路晶片的輸出信號可能是單端的，也可能是差分輸出。

在一些可能的實施方式中，如第3圖所示，差分式矽基麥克風晶片300包括矽基板340。

第一麥克風結構301和第二麥克風結構302層疊設置於矽基板340的一側。

矽基板340上具有用於形成背腔303的通孔341，通孔341與第一麥克風結構301和第二麥克風結構302均對應。矽基板340遠離第一麥克風結構301和第二麥克風結構302的一側，與電路板100固連，通孔341與進聲孔連通。

在本實施例中，矽基板340為第一麥克風結構301和第二麥克風結構302提供承載，矽基板340上具有用於形成背腔303的通孔341，可利於聲波進入差分式矽基麥克風晶片300，並可以分別作用於第一麥克風結構301和第二麥克風結構302，使得第一麥克風結構301和第二麥克風結構302生成差分電信號。

在一些可能的實施方式中，如第3圖所示，差分式矽基麥克風晶片300還包括圖案化的第一絕緣層350、第二絕緣層360和第三絕緣層370。

基板、第一絕緣層350、下背極板320、第二絕緣層360、半導體振膜330、第三絕緣層370以及上背極板310依次層疊設置。

在本實施例中，下背極板320與矽基板340通過圖案化的第一絕緣層350彼此隔開，半導體振膜330與上背極板310通過圖案化的第二絕緣層360彼此隔開，上背極板310與半導體振膜330通過圖案化的第三絕緣層370彼此隔開，從而形成各導電層之間的電隔離、避免各導電層發生短路並且降低信號精度。

在一種實施方式中，第一絕緣層350、第二絕緣層360以及第三絕緣層370均可在全面成膜後通過刻蝕工藝實現圖案化，去除對應通孔341區域的絕緣層部分以及用於製備電極的區域的絕緣層部分。

在一些可能的實施方式中，矽基麥克風裝置還包括連接環。

連接環連接於安裝板500的開孔與電路板100的進聲孔之間，使開孔與進聲孔之間形成氣密聲道。

在本實施例中，連接環可使安裝板500的開孔與電路板100的進聲孔之間形成了具有氣密性的進聲通道，可以引導第一區域或第二區域的聲波作用於差分式矽基麥克風晶片300。

具體地，如第2圖所示，第一連接環610使安裝板500的第一開孔510與電路板100的第一進聲孔110a之間形成了具有氣密性的進聲通道。第二連接環620使安裝板500的第二開孔520與電路板100的第二進聲孔110b之間形成了具有氣密性的進聲通道。

需要說明的是，本發明上述各實施例中的矽基麥克風裝置採用單振膜(如：半導體振膜330)、雙背極(如：上背極板310和下背極板320)所實現的差分式矽基麥克風晶片300來示例。然而，差分式矽基麥克風晶片300除了單振膜、雙背極的設置方式之外，也可以是雙振膜、單背極的方式，或者是其他的差分式結構。

基於同一發明構思，本發明實施例提供了一種電子設備，包括：前述任一實施例提供的矽基麥克風裝置。

在本實施例中，電子設備可以是手機、TWS(True Wireless Stereo，真正無線身歷聲)耳機、掃地機器人、智慧空調、智慧油煙機等內部噪音較大的智慧家居產品。由於各電子設備採用了前述各實施例提供的矽基麥克風裝置，其原理和技術效果請參閱前述各實施例，在此不再贅述。

在一些可能的實施方式中，電子設備的外部為第一區域，電子設備的內部為第二區域。

矽基麥克風裝置的至少兩個進聲道結構中，一個進聲道結構的另一端伸出於電子設備，以獲取電子設備的外部的聲波。另一個進聲道結構的另一端位於電子設備的內部，以獲取電子設備的內部的聲波。

在本實施例中，具體地，如第1圖所示，第一進聲道結構710的另一端可延伸到電子設備的外部，以使電子設備外部的聲波能夠由第一進聲道結構710引導至第一差分式矽基麥克風晶片300a，使第一差分式矽基麥克風晶片300a生成第一聲波電信號。該電子設備外部的聲波可包括：目標聲波，和由電子設備工作時產生並擴散到設備外部的噪音。可選地，目標聲波可以是語音指令。

第二進聲道結構720的另一端可留在電子設備的內部，以使電子設備內部的聲波能夠由第二進聲道結構720引導至第二差分式矽基麥克風晶片300b，使第二差分式矽基麥克風晶片300b生成第二聲波電信號。該電子設備內部的聲波可包括：由電子設備工作時產生的噪音。

在一些可能的實施方式中，矽基麥克風裝置中的安裝板500是電子設備的主機板。這樣可以充分利用電子設備的自身結構，減少製造成本，也有利於控制設備的體積。

可選地，連接環600可以採用導電材料，可實現電路板100與主機板之間形成電連接，進而實現電路板100與主機板之間的電信號交互。

應用本發明實施例，至少能夠實現如下有益效果：

1、採用偶數個差分式矽基麥克風晶片300進行聲電轉換，每 兩個差分式矽基麥克風晶片300中，一個差分式矽基麥克風晶片300的背腔303通過電路板100上的進聲孔以及安裝板上500的開孔獲取第一區域的聲波，使得第一區域的聲波能作用到該差分式矽基麥克風晶片300，並由該差分式矽基麥克風晶片300生成第一聲波電信號；

2、另一個差分式矽基麥克風晶片300的背腔303通過電路板100上的進聲孔以及安裝板500上的開孔獲取第二區域的聲波，使得第二區域的聲波能作用到該差分式矽基麥克風晶片300，並由該差分式矽基麥克風晶片300生成第二聲波電信號；

3、將每兩個差分式矽基麥克風晶片300中，一個差分式矽基麥克風晶片300的第一麥克風結構301與另一個差分式矽基麥克風晶片300的第二麥克風結構302電連接，一個差分式矽基麥克風晶片300的第二麥克風結構302與另一個差分式矽基麥克風晶片300的第一麥克風結構301電連接，從而可以將一個差分式矽基麥克風晶片300生成的第一聲波電信號與另一個差分式矽基麥克風晶片300生成的第一聲波電信號進行疊加，這能夠將第一聲波電信號和第二聲波電信號中變化量幅度相同、符號相反的同源聲波信號部分(通常為噪音信號)相互削弱或抵消，進而提高音頻信號的品質；

4、至少兩個進聲道結構可以分別將不同區域的聲波引導至各差分式矽基麥克風晶片300，使各差分式矽基麥克風晶片300生成對應的聲波電信號；

5、遮罩外殼200與電路板100之間圍合成相對封閉的聲腔210，遮罩外殼200包括金屬外殼，金屬外殼與電路板100電連接，可起到對聲腔210內的差分式矽基麥克風晶片300等器件遮罩電磁干擾的作用；

6、半導體振膜330被第一麥克風結構301和第二麥克風結構302共用，當聲波進入差分式矽基麥克風晶片300的背腔303，半導體振膜330受聲波的作用會發生形變，該形變會引起的半導體振膜330與上背極板310、下背極板320之間的間隙發生變化，會帶來半導體振膜330與上背極板310之間電容的變化，以及半導體振膜330與下背極板320之間電容的變化，即實現了 將聲波轉換為電信號；

7、通過在半導體振膜330與上背極板310之間施加偏壓後，在半導體振膜330與上背極板310之間的間隙內就會形成上電場。同樣，通過在半導體振膜330與下背極板320之間施加偏壓後，在半導體振膜330與下背極板320的間隙內就會形成下電場。由於上電場和下電場的極性正好相反，當半導體振膜330受聲波作用而上、下彎曲時，第一麥克風結構301的電容變化量與第二麥克風結構302的電容變化量幅度相同、符號相反；

8、控制晶片400用於接收前述各差分式矽基麥克風晶片300輸出的已完成物理除噪的兩路信號，可以對該兩路信號進行二級除噪等處理，再向下一級設備或元器件輸出；

9、下背極板320與矽基板340通過第一絕緣層350彼此隔開，半導體振膜330與上背極板310通過第二絕緣層360彼此隔開，上背極板310與半導體振膜330通過第三絕緣層370彼此隔開，從而形成各導電層之間的電隔離，避免各導電層發生短路，並且降低信號精度；

10、連接環可使安裝板500的開孔與電路板100的進聲孔之間形成了具有氣密性的進聲通道，從而可以引導第一區域或第二區域的聲波作用於差分式矽基麥克風晶片300。

本技術領域技術人員可以理解，本發明中已經討論過的各種操作、方法、流程中的步驟、措施、方案可以被交替、更改、組合或刪除。進一步地，具有本發明中已經討論過的各種操作、方法、流程中的其他步驟、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、組合或刪除。進一步地，現有技術中的具有與本發明中公開的各種操作、方法、流程中的步驟、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、組合或刪除。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“上”、“下”、“前”、“後”、“左”、“右”、“豎直”、“水準”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所 指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

術語“第一”、“第二”僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特徵。在本發明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

在本說明書的描述中，具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。

以上所述僅是本發明的部分實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。

100:電路板

110a:第一進聲孔

110b:第二進聲孔

200:遮罩外殼

210:聲腔

300a:第一差分式矽基麥克風晶片

300b:第二差分式矽基麥克風晶片

301a:第一差分式矽基麥克風晶片的第一麥克風結構

301b:第二差分式矽基麥克風晶片的第一麥克風結構

302a:第一差分式矽基麥克風晶片的第二麥克風結構

302b:第二差分式矽基麥克風晶片的第二麥克風結構

303a:第一差分式矽基麥克風晶片的背腔

303b:第二差分式矽基麥克風晶片的背腔

380:導線

400:控制晶片

500:安裝板

510:第一開孔

520:第二開孔

610:第一連接環

620:第二連接環

710:第一進聲道結構

720:第二進聲道結構

Claims (14)

1. 一種矽基麥克風裝置，包括：

   電路板，開設有至少兩個進聲孔；

   遮罩外殼，罩合在該電路板的一側，並且與該電路板形成聲腔；

   偶數個差分式矽基麥克風晶片，都位於該聲腔內；各該差分式矽基麥克風晶片一一對應地設置於各該進聲孔處，且每個該差分式矽基麥克風晶片的背腔與對應的該進聲孔連通；每兩個該差分式矽基麥克風晶片中，一個該差分式矽基麥克風晶片的第一麥克風結構與另一個該差分式矽基麥克風晶片的第二麥克風結構電連接，並且該一個該差分式矽基麥克風晶片的第二麥克風結構與該另一個該差分式矽基麥克風晶片的第一麥克風結構電連接；

   安裝板，設置於該電路板的遠離該遮罩外殼的一側，該安裝板開設有偶數個開孔，該開孔與該進聲孔連通；至少一個該開孔用於獲取第一區域的聲波，至少另一個該開孔用於獲取第二區域的聲波。
2. 如請求項1所述的矽基麥克風裝置，其中，每兩個該開孔中，一個該開孔用於獲取第一區域的聲波，另一個該開孔用於獲取第二區域的聲波。
3. 如請求項1或2所述的矽基麥克風裝置，其中，該矽基麥克風裝置還包括至少兩個進聲道結構；

   該進聲道結構連接於該安裝板的遠離該電路板的一側；

   該至少兩個進聲道結構中的一個該進聲道結構的一端與該至少一個該開孔連通，並且其另一端用於獲取第一區域的聲波；

   該至少兩個進聲道結構中的另一個該進聲道結構的一端與該至少另一個該開孔連通，並且其另一端用於獲取第二區域的聲波。
4. 如請求項1或2所述的矽基麥克風裝置，其中，該差分式矽基麥克風晶片還包括層疊並間隔設置的上背極板、半導體振膜和下背極板；

   該上背極板和該半導體振膜構成該第一麥克風結構的主體；該半導體振膜和該下背極板構成該第二麥克風結構的主體；

   該上背極板和該下背極板分別與該進聲孔對應的部分均設有多個氣流孔。
5. 如請求項4所述的矽基麥克風裝置，其中，每兩個該差分式矽基麥克風晶片包括第一差分式矽基麥克風晶片和第二差分式矽基麥克風晶片；

   該第一差分式矽基麥克風晶片的第一上背極板與第二差分式矽基麥克風晶片的第二下背極板電連接，用於形成第一路信號；

   該第一差分式矽基麥克風晶片的第一下背極板與第二差分式矽基麥克風晶片的第二上背極板電連接，用於形成第二路信號。
6. 如請求項5所述的矽基麥克風裝置，其中，該第一差分式矽基麥克風晶片的第一半導體振膜與該第二差分式矽基麥克風晶片的第二半導體振膜電連接，且該第一半導體振膜與該第二半導體振膜中的至少一個用於與恒壓源電連接。
7. 如請求項6所述的矽基麥克風裝置，其中，該矽基麥克風裝置還包括控制晶片；

   該控制晶片位於該聲腔內，並且與該電路板電連接；

   該第一上背極板與該第二下背極板中的一個與該控制晶片的一個信號輸入端電連接；該第一下背極板與該第二上背極板中的一個與該控制晶片的另一個信號輸入端電連接。
8. 如請求項4所述的矽基麥克風裝置，其中，該差分式矽基麥克風晶片包括矽基板；

   該第一麥克風結構和該第二麥克風結構層疊設置於該矽基板的一側；

   該矽基板上具有用於形成該背腔的通孔，該通孔與該第一麥克風結構和該第二麥克風結構均對應；該矽基板遠離該第一麥克風結構和該第二麥克風結構的一側並且與該電路板固連，該通孔與該進聲孔連通。
9. 如請求項8所述的矽基麥克風裝置，其中，該差分式矽基麥克 風晶片還包括圖案化的第一絕緣層，第二絕緣層和第三絕緣層；該矽基板、該第一絕緣層、該下背極板、該第二絕緣層、該半導體振膜、第三絕緣層以及該上背極板依次層疊設置。
10. 如請求項1所述的矽基麥克風裝置，其中，該矽基麥克風裝置還包括連接環；該連接環連接於該安裝板的該開孔與該電路板的該進聲孔之間，使該開孔與該進聲孔之間形成氣密聲道。
11. 如請求項1所述的矽基麥克風裝置，其中，該矽基麥克風裝置具有如下至少一種特徵：該差分式矽基麥克風晶片通過矽膠與該電路板固定連接；該遮罩外殼包括金屬外殼，該金屬外殼與該電路板電連接；該遮罩外殼通過錫膏或導電膠與該電路板的一側固連；該電路板包括印製電路板。
12. 一種電子設備，包括如上請求項1-11中任一項所述的矽基麥克風裝置。
13. 如請求項12所述的電子設備，其中，該電子設備的外部為第一區域，該電子設備的內部為第二區域；在該矽基麥克風裝置的至少兩個進聲道結構中，一個進聲道結構的另一端伸出於該電子設備，以獲取該電子設備的外部的聲波；另一個進聲道結構的另一端位於該電子設備的內部，以獲取該電子設備的內部的聲波。
14. 如請求項12或13所述的電子設備，其中，該矽基麥克風裝置中的安裝板是該電子設備的主機板。

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