梯度微机电系统麦克风的制作方法
【专利摘要】在至少一个实施方案中，提供一种微机电系统(MEMS)麦克风组件。所述组件包含壳套、MEMS换能器和多个衬底层。所述单个MEMS换能器位于所述壳套内。所述多个衬底层支撑所述单个MEMS换能器。所述多个衬底层界定第一传输机构以使得所述单个MEMS换能器的第一侧能够接收音频输入信号且界定第二传输机构以使得所述单个MEMS换能器的第二侧能够接收所述音频输入信号。
【专利说明】梯度微机电系统麦克风
【技术领域】
[0001]如本文中公开的方面一般来说涉及麦克风，例如用于形成定向和消噪型麦克风的基于梯度的微机电系统(MEMS)麦克风。
[0002]发明背景
[0003]双单元MEMS组件阐述于Michel等人的美国公开N0.2012/0250897(' 897公开”)中。除别的之外，'897公开还公开了利用至少两个MEMS换能器的换能器组件。所述换能器组件界定了全向或定向麦克风。除了至少第一和第二MEMS换能器之外，所述组件还包含电连接到所述MEMS换能器的信号处理电路、电连接到所述信号处理电路的多个端接垫片以及容纳所述第一和第二 MEMS换能器的换能器壳套。所述MEMS换能器可使用打线结合或覆晶设计而电连接到信号处理电路。信号处理电路可包括离散电路或集成电路。第一和第二 MEMS换能器可串联或并联地电连接到信号处理电路。第一和第二 MEMS换能器可串联或并联地声耦合。
发明概要
[0004]在至少一个实施方案中，提供一种微机电系统(MEMS)麦克风组件。所述组件包含壳套、MEMS换能器和多个衬底层。所述单个MEMS换能器位于所述壳套内。所述多个衬底层支撑所述单个MEMS换能器。所述多个衬底层界定第一传输机构以使得所述单个MEMS换能器的第一侧能够接收音频输入信号且界定第二传输机构以使得所述单个MEMS换能器的第二侧能够接收所述音频输入信号。
[0005]在至少另一实施方案中，提供一种MEMS麦克风组件。所述组件包含壳套、MEMS换能器和多个衬底层。所述单个MEMS换能器位于所述壳套内。所述多个衬底层包含用以支撑所述单个MEMS换能器的第一衬底层。所述第一衬底层经配置以将所述单个MEMS换能器电率禹合到终端用户电路板。所述多个衬底层界定至少一个传输机构，所述传输机构声I禹合到所述单个MEMS换能器以使得音频输入能够传递到所述单个MEMS换能器。
[0006]在至少另一实施方案中，提供一种MEMS麦克风组件。所述组件包含第一壳套、单个第一(MEMS)换能器、第二壳套、单个第二 MEMS换能器以及多个衬底层。所述单个第一MEMS换能器位于所述第一壳套内。所述单个第二 MEMS换能器位于所述第二壳套内。包含第一衬底层和第二衬底层的所述多个衬底层支撑所述单个第一 MEMS换能器和所述单个第二 MEMS换能器。所述多个衬底层界定第一传输机构以使得所述单个第一 MEMS换能器能够接收音频输入信号且界定第二传输机构以使得所述第二第一 MEMS换能器能够接收所述音频输入信号。
[0007]附图简述
[0008]在所附权利要求书中具体地指出本公开的实施方案。然而，通过参考以下结合附图所作的详细描述，将更显而易见且将最好地理解各种实施方案的其他特征，在附图中:
[0009]图1描绘了根据一个实施方案的梯度MEMS麦克风组件的横截面图；
[0010]图2描绘了根据一个实施方案的图1中的麦克风；
[0011]图3A到图3B描绘了根据各种实施方案的如耦合到终端用户组件的麦克风组件；
[0012]图4描绘了根据一个实施方案的麦克风组件和终端用户组件的一部分的分解图；
[0013]图5描绘了归因于图1中的麦克风组件的空间滤波的一个实例；
[0014]图6描绘了根据一个实施方案的如图1中所阐述的麦克风组件的频率响应的一个实例；
[0015]图7描绘了根据一个实施方案的如耦合到另一终端用户组件的梯度MEMS麦克风组件的另一横截面图；
[0016]图8描绘了根据一个实施方案的梯度MEMS麦克风组件的另一横截面图；
[0017]图9描绘了根据一个实施方案的梯度MEMS麦克风组件的另一横截面图
[0018]图10描绘了根据一个实施方案的梯度MEMS麦克风组件的另一横截面图；
[0019]图11描绘了根据一个实施方案的另一梯度MEMS麦克风组件的另一横截面图；
[0020]图12描绘了根据一个实施方案的电梯度MEMS型麦克风组件的另一横截面图；以及
[0021]图13描绘了根据一个实施方案的电梯度MEMS型麦克风组件的另一横截面图。
【具体实施方式】
[0022]按照要求，在本文中公开了本发明的详细实施方案；然而，将理解，所公开的实施方案只是本发明的示例，而本发明可以体现为各种替代形式。附图不一定按比例绘制；可夸示或缩小一些特征以示出特定部件的细节。因此，本文中公开的特定结构和功能细节不被理解为限制性的，而是仅作为用于教导本领域的技术人员以各种方式采用本发明的代表性依据。
[0023]MEMS型电容式麦克风的性能已快速提高，且此类麦克风从已确立的驻极体电容式麦克风(ECM)赢得较大的市场份额。MEMS麦克风技术落后于ECM的一个方面是梯度麦克风结构的形成。包含ECM的此类结构从二十世纪60年代以来一直用于形成远场定向和近场消噪(或近讲)麦克风结构。定向麦克风允许空间滤波以改善信号对随机入射环境噪声比，而除了梯度麦克风对近场语音比对远场噪声更敏感这个事实之外，消噪麦克风还利用了讲话人(或说话人)的近场指向性。如本文中阐述的声梯度型ECM使用单个麦克风，所述麦克风具有通向其可移动振膜的相对侧的两个声音端口。因此，来自声场中的两个不同空间点的声信号在单个MEMS麦克风的振膜上声学相消。相比之下，基于电梯度的麦克风系统包含分别用以在两个不同空间点处接收声音的两个单端口 ECM。一旦在所述两个不同空间点处接收到声音(例如，音频输入信号)，那么其输出在麦克风兀件自身外部电学相消。
[0024]遗憾的是，梯度型或基于梯度的MEMS麦克风(包含定向和消噪版本)已限于电梯度技术。本文中公开的实施方案提供用于但不限于声梯度型MEMS麦克风实施。另外,本文中提供的公开大体上说明了可实现声梯度型MEMS麦克风实施的方式，为(但不限于):(i)提供与表面安装制造技术兼容的薄机声结构(例如，在单个两端口 MEMS麦克风外部)和薄外观形状以适应消费产品(例如，手机、膝上型计算机等)中的小空间限制以及(ii)提供有利的声性能(如本文中将说明)。
[0025]图1描绘了根据一个实施方案的梯度MEMS麦克风组件(“组件”)100的横截面图。组件100包含单个MEMS麦克风(“麦克风”)101，所述麦克风包含具有单个移动振膜(“振膜”)103的单个经微机械加工的MEMS裸片换能器(“换能器”)102。将认识到单个换能器102可具备多个振膜103。麦克风壳套(“壳套”)112位于换能器102上面且任选地包含底座113。
[0026]在设有底座113时，底座113界定第一声端口 111和第二声端口 115。第一声端口111位于振膜103下方。第一声腔104形成于底座113与振膜103的一侧之间。第二声腔105形成于振膜103的相对侧处。第二声端口 115邻接第二声腔105。振膜103响应于在第一声腔104与第二声腔105之间产生的音频信号压力梯度而被激励。
[0027]多个衬底层116支撑麦克风101。所述多个衬底层116包含第一衬底层121和第二衬底层122。在一个实例中，第一衬底层121可为例如PCABS等聚合物或其他类似材料。第二结构层122可为印刷电路板(PCB)且直接邻接壳套112和/或底座113。第二衬底层122也可为聚酰亚胺或其他合适材料。所述多个衬底层116在机械上且在电气上支撑麦克风101且使得组件100能够形成独立部件以附接到终端用户组件(未图示)。所述多个衬底层116形成或界定第一传输机构(大体不出于“108”处)和第二传输机构(大体不出于“109”处)。第一传输机构108—般来说包含第一声音孔口 106、第一声管110和第一声孔117。第二传输机构109—般来说包含第二声音孔口 107、第二声管114和第二声孔118。一般在第一声音孔口 106和第二声音孔口 107处接收音频输入信号(或声音)且随后将其传递到麦克风101。将在下文对此进行更详细论述。
[0028]底座113界定了第一声端口 111和第二声端口 115。如上所述，底座113可任选地包含在麦克风101中。如果麦克风101中不包含底座113，那么第一声孔117可将声音直接提供到第一声腔104中。另外，第二声孔118可将声音直接提供到第二声腔105中。
[0029]第二衬底层122基本上是平面的以支撑麦克风101。第一声管110和第二声管114在第一衬底层121上沿纵向延伸。第一声音孔口 106与第二声音孔口 107分隔开一延迟距离d。第一声音孔口 106和第二声音孔口 107分别大体上垂直于第一声管110和第二声管114。第一声孔117和第二声孔118分别与第一声端口 111和第二声端口 115大体上对准。
[0030]第一声阻元件119 (例如布料、烧结材料、泡沫材料、经微机械加工或激光钻孔的孔阵列等)放置在第一衬底层121上且围绕(例如，横跨或在内部)第一声音孔口 106。第二声阻元件120 (例如布料、烧结材料、泡沫材料、经微机械加工或激光钻孔的孔阵列等)放置在第一衬底层121上且围绕(例如，横跨或在内部)第二声音孔口 107。将认识到，可在换能器102经受其微机械加工工艺的同时将第一声阻元件119和/或第二声阻元件120直接形成于换能器102内。或者，可将第一声阻元件119和/或第二声阻元件120分别放置在第一传输机构108和第二传输机构109内的任何地方。
[0031]一般来说，第一声阻元件119和第二声阻元件120中的至少一者经布置以导致传输到第一声音孔口 106和/或第二声音孔口 107的声音(或环境声音)出现时间延迟且导致组件100的指向性(例如空间滤波)。在一个实例中，第二声阻元件120包含比第一声阻元件119的阻力的三倍还要大的阻力。另外，第二声腔105可以是第一声腔104的三倍大。
[0032]一般来说，第一声阻元件119和第二声阻元件120是基于声特征的大小限制(例如第一传输机构108和第二传输机构109的孔口、孔或管横截面)而形成。第一传输机构108使得声音能够进入麦克风101中(例如，进入在振膜103 —侧的第一声腔104中)。第二传输机构109和第二声端口 115(假如设有底座113)使得声音能够进入麦克风101中(例如，进入在振膜103 —侧的第二声腔105中)。一般来说，麦克风101 (例如，声梯度麦克风)从声音源接收声音，且将此声音路由到可移动振膜103的相对侧，其中相对于接收到声音的时间在时间上有所延迟。振膜103通过第一声腔104与第二声腔105之间的信号压力梯度而被激励。
[0033]所述延迟一般是由两个物理方面的组合而形成。第一，举例来说，声学声音(或波)到达麦克风101的一个入口点(例如，第二声孔口 107)比到达另一入口点(例如，第二声孔口 106)要花费更长时间，因为音频波在第一传输机构108和第二传输机构109中以声速来行进。此效应受第一声音孔口 106与第二声音孔口 107之间的间距或延迟距离d和声音源的角度Θ所控制。在一个实例中，延迟距离d可为12.0mm。第二，由阻力(例如，第一声阻元件119和第二声阻元件120的阻力值)与声顺(体积)的组合在内部导致的声延迟在振膜上产生所要的相差。
[0034]如果声音源位于组件100右边，那么由其产生的任何声音都将首先到达第一声音孔口 106，且在一些延迟之后，声音将进入第二声音孔口 107且在声音自身中具有伴随着的相对相位延迟。此类相位延迟有助于使得麦克风101能够实现所要性能。如上所述，第一声音孔口 106和第二声音孔口 107分隔开所述延迟距离“d”。因此，使用第一声管110和第二声管114分别将传入的声音传输到第一声孔117和第二声孔118且接着分别到第一声端口 111和第二声端口 115。
[0035]一般来说，从第二声音孔口 107进入且随后进入第二声腔105中的声音或音频信号在振膜103的背侧上引致压力。同样地，从第一声音孔口 106进入且随后进入第一声腔104中的音频信号在振膜103的前侧上引致压力。因此，振膜103的净力和偏转随施加于振膜103上的两个压力之间的相消或“声梯度”而变。换能器102经由打线结合142或其他合适机构而可操作地耦合到ASIC140以提供指示麦克风101所捕获的声音的输出。在第二衬底层122上设有电连接144 (参见图3A到图3B)以提供从麦克风101经由连接器147 (参见图3A到图3B)到终端用户组件200 (参见图3A到图3B)的电输出。将结合图3A到图3B对此方面进行更详细论述。所述多个衬底层包含共享的电连接151，这使得第一衬底层121与第二衬底层122彼此电连通且与终端用户组件200电连通。
[0036]一般来说，组件100可为可表面安装在终端用户组件上的独立部件。或者，可使用第一耦合层130和第二耦合层132 (例如，各自一垫圈和/或粘接层)来将组件100耦合到终端用户组件200。第二衬底层122向外延伸以使其他电部件或MEMS部件能够设于其上。将认识到，可去除底座113且ASIC140与换能器102 (例如，其各自的裸片)可直接结合到第二衬底层122。在这种情况中，第一声端口 111和第二声端口 115不再存在。当然，其他布置也是可行的，例如第一声音孔口 106直接通向第一声腔104且第二声音孔口 107直接通向第二声腔105中。另外，换能器102可倒置且直接凸块结合到底座113或第二衬底层122。
[0037]可希望形成“远场”定向型麦克风，其中音频源或说话人(例如)离第一声音孔口1060.25米以上。在这种情况中，可希望将拾取灵敏度射束(极性图)指向说话人的大体方向，但排斥对来自其他方向(例如，来自麦克风左边或后面)的噪声和室内残响的拾取。要不然，第二声阻元件120(例如，较大的阻力值)放置到所述多个衬底层116中，且形成(例如)心形极性指向性(参见图5)而非双向极性指向性。
[0038]用于第二声阻120的适当声阻等级(例如，Rs)取决于所要极性形状、延迟距离d以及第二声管114、第二声孔118、第二声端口 115和第二声腔105的组合空气体积(声顺Ca)。第二声管114增添了很大的空气体积，这扩增了第二声腔105的容积。因此，对于给定声阻值和延迟距离d，此种条件降低了将第二声腔105和因此麦克风101配置成更大的需要。当然，第二声管114使得能够实现大延迟距离“d”(如上文所需)。请注意，可省略或包含第一声阻元件119。第一声阻元件119的声阻可小于第二声阻元件120的声阻且可用以防止碎屑和湿气侵入或减轻风扰动。第二声阻元件120的阻值Rs大体上与d/Ca成正t匕。一般来说，声顺是形成具有相等劲度的气弹簧的空气的体积或空腔，而其声顺是其声劲的倒数。
[0039]请注意，电声灵敏度与延迟距离d成正比，因此较大的d表示较高的声信号噪声比(SNR)，其为由远距离的说话人或讲话人所致的定向麦克风的重要因数。因此，在组件100中，由于使得可以实现大“d”的第一声管110和第二声管114而实现了 SNR的增强，同时实现客户端应用中需要的原本所要的极性指向性。
[0040]组件100可在较小延迟距离“d”的情况下支持近场(〈0.25米)能力且仍实现高水平的声学噪声消除。虽然麦克风101的梯度消噪声灵敏度且因此声信号噪声比(SNR)将减小，在讲话人靠近时这一般不成问题。
[0041]如本文中所阐述的组件100不仅提供高水平的指向性或噪声消除，还在需要时提供高SNR。另外，在给定第一声管110和第二声管114的长长度的情况下，组件100得到相对平坦且宽带宽的频率响应，这是相当令人惊讶的。组件100可SMT结合在终端用户板或壳体内或SMT结合或连接到终端用户板或壳体，所述终端用户板或壳体可延伸到组件100。
[0042]一般来说，请注意，“空气体积”或“声腔”位于振膜103近侧以允许其运动。这些声腔可采取不同的形状且形成于(i)壳套112中的第二声腔105的部分内，(ii)换能器102中的第一声腔104内，或(iii)在形成第二衬底层122时形成于第一传输机构108和第二传输机构109内。
[0043]将认识到,第一传输机构108或第二传输机构109和第一声管110或第二声管114还可利用多个具有相同起点和终点的声并联管或孔或端口，例如分叉管。此外，管的此种并联传输实施方式可具有单个起点，但具有多个终点。举例来说，从麦克风101通向第一声音孔口 106的单个“第一管”可用从麦克风101处的相同起点通向多个分离的第一声音孔口106的并联管来替代。
[0044]还将认识到，为了在组件100配合到带端口的终端用户壳体时进一步增大第一声音孔口 106与第二声音孔口 107之间的有效延迟距离d，可将物理挡板(未图示)放置在终端用户壳体外部上在两个端口之间以便增加所述两个端口之间的波行进距离。
[0045]还将认识到，在组件100设有通向两个基本上分离的声音孔口的两个声传输管线因此形成第一阶梯度麦克风系统时，可使用类似结构来形成具有更大数目的传输管线和声音孔口的较高阶梯度麦克风系统。
[0046]图2描绘了根据一个实施方案的图1中的麦克风101。一般来说,麦克风101是基本元件MEMS麦克风，其包含具有至少两个端口(例如第一声端口 111和第二声端口 115)的麦克风裸片以允许声音撞击到振膜103的前部(或顶部)和背部(或底部)。
[0047]图3a到图3b描绘了如耦合到终端用户组件200的麦克风组件100。终端用户组件200包含终端用户壳体202和终端用户电路板204。在一个实例中，终端用户组件200可为手机、扬声器电话或需要麦克风来接收音频数据的其他合适装置。终端用户壳体202可为手持机的一部分或扬声器电路的壳体等。终端用户壳体202界定了第一用户端口 206和第二用户端口 207，其分别与第一声音孔口 106和第二声音孔口 107对准。声音最初通过第一用户端口 206和第二用户端口 207且分别进入第一传输机构108和第二传输机构109,且随后进入麦克风101中，如上文所述。
[0048]如图所示，麦克风组件100可为耦合到终端用户组件200的独立产品。第一耦合层130和第二耦合层132将麦克风组件100耦合到终端用户组件200。另外，第一耦合层130和第二耦合层132经配置以声密封麦克风组件100与终端用户组件200之间的界面。第二衬底层122包含柔性板部分146。柔性板部分146经配置以按任何特定定向折曲以提供到终端用户电路板204的电连接144 (例如，导线)和连接器147。将认识到，电连接144无需包含用于将麦克风101电耦合到终端用户电路板204的导线。举例来说，电连接144可以是直接与连接器147连接的电触点。接着将连接器147直接配合到终端用户电路板204。此方面描绘于图3B中。还将认识到，如本文中所述的任何麦克风组件可以包含或可以不包含柔性板部分146来提供到终端用户电路板204的电接口。此状况适用于如本文中提供的任何实施方案。
[0049]图4描绘了根据一个实施方案的麦克风组件100外加终端用户组件200的终端用户壳体202的分解图。第一声密封152(图1和图3中未示)位于第一衬底层121上以防止声音从第一声管110和第二声管114泄露。设有终端用户壳体202以与麦克风组件100耦合。
[0050]图5是图示了如上文结合图1所述的归因于麦克风101 (或组件100)的极性指向性或空间滤波的一个实例的图170。图5大体上表示了自由场1米麦克风测量极性指向性响应。
[0051]图6描绘了根据一个实施方案的如图1中所阐述的麦克风组件100的模拟频率响应形状的实例。明确地说，图6是来自ASIC140的电输出对到第一声音孔口 106的声输入的比(以dB计)对频率的图。
[0052]图7描绘了如耦合到另一终端用户组件400的梯度MEMS麦克风组件300的另一横截面图。一般来说，麦克风组件300可实施为被回流焊接在终端用户电路板204上的可表面安装的独立封装。麦克风组件300包含第一延伸衬底302和第二延伸衬底304，其将麦克风101声耦合到终端用户壳体202用于从讲话人(或说话人)接收声音。举例来说，第一延伸衬底302界定用于从第一用户端口 206接收声音的第一延伸沟道306。声音接着传递到第一传输机构108中且随后进入到麦克风101的第一声腔104中。第二延伸衬底304界定用于从第二用户端口 207接收声音的第二延伸沟道308。声音接着传递到第二传输机构109中且随后进入到麦克风101的第二声腔105中。
[0053]将认识到，第一声阻元件119可围绕第一传输机构108放置在任何位置处。第二声阻兀件120可任选地沿第二传输机构109放置在任何地方。另外，第一声阻兀件119和第二声阻元件120可任选地沿第一用户端口 206和第二用户端口 207放置在任何地方。此状况适用于如本文中提供的任何实施方案。第一耦合层130可放置在第二衬底层122与第一延伸衬底302的界面处且在第一延伸衬底302与终端用户壳体202的界面处。第二耦合层132可放置在第二衬底层122与第二延伸衬底304的界面处且在第二延伸衬底304与终端用户壳体202的界面处。如图所示，柔性板部分146设于两个位置处以形成与终端用户电路板204的电连接310。电连接310可包括表面安装技术(SMT)电连接。
[0054]图8描绘了如耦合到另一终端用户组件600的梯度MEMS麦克风组件500的另一视图。麦克风组件500也可实施为被回流焊接在终端用户电路板204上的可表面安装的独立封装。麦克风组件500包含从其突出以回流焊接到终端用户电路板204上的触点504的多个电支脚502。一般来说，麦克风组件500可包含任何数目的如本文中所公开的特征。还将认识到，麦克风组件500可包含第一声阻元件119和第二声阻元件120。另外，第一耦合层130和第二稱合层132可设于第一声音孔口 106和第二声音孔口 107与第一用户端口206和第二用户端口 207之间的界面处。
[0055]图9描绘了如耦合到另一终端用户组件650的梯度MEMS麦克风组件550的另一横截面图。一般来说，组件550 (例如，第一衬底层121)可经由表面安装触点552和554而电耦合到终端用户电路板204 (例如，组件550表面安装到终端用户电路板204)。终端用户电路板204界定第一板沟道556和第二板沟道557。除了第一用户端口 206和第二用户端口 207之外，终端用户电路板204的第一板沟道556和第二板沟道557还与第一声音孔口106和第二声音孔口 107对准，使得组件550、终端用户电路板204和终端用户壳体202中的每一者实现其间的声连通。第一耦合层580和第二耦合层582经设置以将终端用户电路板204机械耦合到终端用户壳体202。另外，第一耦合层580和第二耦合层582声密封终端用户电路板204与终端用户壳体202之间的界面。
[0056]图10描绘了根据一个实施方案的另一梯度MEMS麦克风组件700的横截面图。如图所不，第一声音孔口 106直接稱合到第一声端口 111。在这种情况中，第一传输机构108包含第一声音孔口 106和第一声端口 111，而第二传输机构109包含第二声音孔口 107、第二声管114和第二声孔118。这不同于上述麦克风组件,因为第一声管110和第一声孔117不设于组件700的第一传输机构108中。将认识到，第一传输机构108与第二传输机构109仍分隔开一延迟距离d。然而，如结合组件700所说明，所述延迟距离可能不像结合如本文中所公开的其他实施方案所使用的延迟距离d那样大。此状况可造成组件700的高频率响应的少量降级。
[0057]图11描绘了根据一个实施方案的另一梯度MEMS麦克风组件800的横截面图。如图所示，壳套112直接附接到第二衬底结构层122 (即，移除底座113 (参见图1以便对比))。另外，移除第一声端口 111和第二声端口 115 (参见图1以便对比)。因此，进入第一声音孔口 106中的声波将行进到第一声管110中且到第一声孔117中。声波还直接进入第一声腔104中，这样会在振膜103的前侧上引致压力。同样地，声波将行进过所述延迟距离d且进入第二声音孔口 107中且进一步行进到第二声管114中。声波将进入第二声孔118中且随后进入第二声腔105中，这样会在振膜103的后侧上引致压力。如上所述，振膜103的净力和偏转随施加于振膜103上的两个压力之间的相消或“声梯度”而变。麦克风101产生指不所述声波的电输出。
[0058]图12描绘了根据一个实施方案的电梯度MEMS麦克风组件850的横截面图。所述组件包含麦克风101和麦克风101。麦克风101包含换能器102、振膜103、第一声腔104、第一声端口 111、壳套112和底座113。如图所示，进入第二声音孔口 107中的声波行进穿过第二声管114且穿过第二声孔118。自此，声波行进穿过第一声端口 111且朝向振膜103前部进入第一声腔104中。一般来说，每一振膜103和103经受来自传入声波的压力，由此使得每一麦克风101和101能够产生指示所述传入声波的电输出。所述电输出在外部在另一集成电路中彼此相消，所述集成电路位于组件850外部。或者，麦克风101或101中的一者可提供电输出，所述电输出被传送(经由第二衬底层122内的电路迹线)到另一麦克风101或101以便执行如上所述的相消操作。如图所示，组件850响应于在两个不同空间点处接收到声音而使得来自麦克风元件101和101的输出电学上相消。这不同于组件100、700和800，因为此类组件要求在振膜103上存在声波的压差。
[0059]图13描绘了根据另一实施方案的电梯度MEMS麦克风870的横截面图。麦克风组件870大体上类似于麦克风组件850。然而，壳套112和112经由隔墙852而耦合到一起。隔墙852可以是实心的或包含孔口(或具有机械柔性)以实现麦克风101与101之间的在某些频率下的声传输。可使用此类声传输来在灵敏度、极性指向性、信噪比(SNR)和/或频率响应和带宽方面提供有利的组合麦克风性能。此实施方式与图11中的组件850相比可提供成本节省。举例来说，可形成单个壳体且所述壳体包含壳套112和112。将认识到，虽然图示了多个ASIC140和140，但可提供单个ASIC用于两个麦克风101和101。前述方面中的每一者都可降低与组装组件850相关联的成本。
[0060]将认识到，虽然设有通向两个基本上分离的声音孔口的两个声传输机构108和109因此形成第一阶梯度麦克风系统，但采用本文中所公开的概念的类似结构可用来形成具有更大数目的传输机构108和109以及声音孔口 106和107的较高阶梯度麦克风系统。
[0061]将进一步认识到，第一传输机构108或第二传输机构109和第一声管110和第二声管114可利用多个具有相同起点和终点的声并联孔口或管或孔或端口，例如分叉管。此夕卜，此类并联传输机构、孔口、管或孔可具有单个起点，但具有多个终点。举例来说，从麦克风101通向“第一声音孔口”的单个“第一管”可用从麦克风101处的相同起点通向多个分离的“第一声音孔口”的并联管来替代。
[0062]虽然上文描述了示例性实施方案，但这些实施方案并不意欲描述本发明的所有可能形式。而是，本说明书中所使用的词语是描述性而非限制性词语，且应理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可作出各种改变。另外，各种实施实施方案的特征可组合起来以形成本发明的其他实施方案。
【权利要求】
1.一种微机电系统(MEMS)麦克风组件，其包括: 壳套； 单个微机电系统(MEMS)换能器,其位于所述壳套内；以及 多个衬底层，其用以支撑所述单个MEMS换能器， 其中所述多个衬底层界定第一传输机构以使得所述单个MEMS换能器的第一侧能够接收音频输入信号且界定第二传输机构以使得所述单个MEMS换能器的第二侧能够接收所述音频输入信号。
2.如权利要求1所述的麦克风组件: 其中所述壳套界定第一声端口和第二声端口； 其中所述第一声端口声耦合到所述第一传输机构以使得所述单个MEMS换能器的所述第一侧能够接收所述音频输入信号；且 其中所述第二端口声耦合到所述第二传输机构以使得所述单个MEMS换能器的所述第二侧能够接收所述音频输入信号。
3.如权利要求1所述的麦克风组件，其中所述壳套在所述单个MEMS换能器的所述第一侧上界定第一声腔以及在所述单个MEMS换能器的所述第二侧上界定第二声腔，其中所述第一传输机构包含直接与所述第一声腔声耦合的第一声孔；且其中所述第二传输机构包含直接与所述第二声腔声耦合的第二声孔。
4.如权利要求1所述的麦克风组件，其中所述多个衬底层包括经配置以将所述单个MEMS换能器电耦合到终端用户电路组件的第一衬底层。
5.如权利要求4所述的麦克风组件，其还包含来自所述第一衬底层的经配置以将所述单个MEMS换能器电耦合到所述终端用户电路组件的终端用户电路板的电连接器。
6.如权利要求4所述的麦克风组件，其中所述第一衬底层经配置以表面安装到终端用户电路板且所述麦克风组件是独立封装。
7.如权利要求4所述的麦克风组件，其中所述第一衬底层包含柔性部分。
8.如权利要求1所述的麦克风组件，其中所述麦克风组件由表面安装技术(SMT)独立封装形成以收纳在终端用户电路板上。
9.如权利要求8所述的麦克风组件，其中所述SMT独立封装包含经配置以与所述终端用户电路板上的多个电触点电连通的多个电支脚。
10.如权利要求1所述的麦克风组件，其中所述多个衬底层包含经配置以实现与终端用户电路板的电连通的共享电布线。
11.如权利要求1所述的麦克风组件，其还包括围绕所述第一传输机构定位的包含第一阻值的第一声阻元件以及围绕所述第二传输机构定位的包含第二阻值的第二声阻元件。
12.如权利要求11所述的麦克风组件，其中所述第二阻值大于所述第一阻值的三倍。
13.如权利要求1所述的麦克风组件，其还包括经配置以将所述麦克风组件耦合到终端用户壳体的至少一个耦合层。
14.如权利要求1所述的麦克风组件，其中所述多个衬底层包含第一衬底层，所述第一衬底层包含柔性部分以形成至少九十度的角度以使得所述麦克风组件能够表面安装耦合到终端用户电路板。
15.一种微机电系统(MEMS)麦克风组件，其包括: 壳套； 单个微机电系统(MEMS)换能器,其位于所述壳套内；以及 多个衬底层，其包含用以支撑所述单个MEMS换能器的第一衬底层， 其中所述第一衬底层经配置以将所述单个MEMS换能器电耦合到终端用户电路板；且 其中所述多个衬底层界定至少一个传输机构，所述传输机构声耦合到所述单个MEMS换能器以使得音频输入信号能够传递到所述单个MEMS换能器。
16.如权利要求15所述的麦克风组件，其中所述第一衬底层包含经配置以将所述单个MEMS换能器电耦合到所述终端用户电路板的电连接器。
17.如权利要求15所述的麦克风组件，其中所述第一衬底层包含柔性部分以形成至少九十度的角度以使得所述麦克风组件能够表面安装耦合到所述终端用户电路板且其中所述麦克风组件是独立封装。
18.如权利要求15所述的麦克风组件，其中所述组件由表面安装技术(SMT)独立封装形成以收纳在终端用户电路板上。
19.如权利要求18所述的麦克风组件，其中SMT独立封装包含经配置以与所述终端用户电路板上的多个电触点电连通的多个电支脚。
20.如权利要求15所述的麦克风组件，其还包括经配置以将所述组件耦合到终端用户壳体的至少一个稱合层。
21.如权利要求15所述的麦克风组件，其中所述多个衬底层包含经配置以实现与所述终端用户电路板的电连通的共享电布线。
22.—种微机电系统(MEMS)麦克风组件，其包括: 第一壳套； 单个第一微机电系统(MEMS)换能器,其位于所述第一壳套内； 第二壳套； 单个第二 MEMS换能器，其位于所述第二壳套内；以及 多个衬底层，其包含第一衬底层和第二衬底层以支撑所述单个第一 MEMS换能器和所述单个第二 MEMS换能器， 其中所述多个衬底层界定第一传输机构以使得所述单个第一 MEMS换能器能够接收音频输入信号且界定第二传输机构以使得所述第二第一 MEMS换能器能够接收所述音频输入信号。
23.如权利要求22所述的麦克风组件，其中所述多个衬底层界定彼此分隔开预定距离的第一声音孔口和第二声音孔口。
24.如权利要求22所述的麦克风组件，其中所述第二衬底层经配置以附接到终端用户壳体以将所述单个第一 MEMS换能器和所述单个第二 MEMS换能器耦合到所述终端用户壳体。
25.如权利要求22所述的麦克风组件，其还包括位于所述第一壳套与所述第二壳套之间的隔墙以实现所述第一壳套与所述第二壳套之间的声连通。
【文档编号】H04R19/04GK104284284SQ201410314574
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年7月3日 优先权日:2013年7月3日
【发明者】小约翰.C.鲍姆豪尔, F.李, L.A.马库斯, A.D.米歇尔, M.里斯 申请人:哈曼国际工业有限公司