CN114786104A - 一种麦克风结构和语音通讯设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种麦克风结构和语音通讯设备，属于麦克风技术领域。该麦克风结构包括中空型外壳、第一基板、声学元件、第二基板、第三基板和弹性振动薄膜，利用人体骨骼来进行声音信号的传导，当振动信号从第三基板传入时，弹性振动薄膜受到该振动信号后产生谐振，弹性振动薄膜产生的振动在腔内产生气压变化，随振动频率和幅度引起的气压信号被声学元件感知。由于无需设置进音孔，而是利用骨传导声音，有效的进行降噪，降低周围环境的杂音，使通话清晰、音质高清且富有穿透力，减少周围噪声等无用信号的影响，同时保留通话人的语音信号，有效提高通话质量。
Description
技术领域
本发明涉及麦克风技术领域，尤其涉及一种麦克风结构和语音通讯设备。
背景技术
MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统)技术是采用先进的半导体制造工艺，实现传感器、驱动器等器件的批量制造。传统MEMS麦克风的传导方式是MEMS芯片振膜接受空气传播的语音，声压信号经过进音孔被MEMS芯片的高灵敏度振动薄膜感知，将声音信号转变为电信号。与MEMS芯片电气连接的ASIC芯片将信号运算放大后输出。MEMS芯片是一个由硅振膜和硅背极板构成的微型电容器，能将声压变化转化为电容变化，然后由ASIC芯片降电容变化转化为电信号，实现"声—电"转换。
传统MEMS麦克风的传感器接受空气传播的语音，同时包括通话人的声音和来自周围的噪声，而噪声较大的时候，麦克风就会受到噪声干扰，例如周围人群、机械设备、风噪等，严重影响通话质量。
为此，亟需提供一种麦克风结构和语音通讯设备以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种麦克风结构和语音通讯设备，有效的进行降噪，降低周围环境的杂音，有效提高通话质量。
为实现上述目的，提供以下技术方案：
一种麦克风结构，包括：
中空型外壳；
从上到下依次叠压的第一基板、第二基板和第三基板；
所述第一基板沿厚度方向贯通开设有传音孔；所述第二基板设置有第一音腔；所述第三基板设置有第二音腔，所述传音孔、所述第一音腔和所述第二音腔同轴设置；
所述中空型外壳密封罩设于所述第一基板上，所述中空型外壳和所述第一基板围设形成容纳腔，声学元件设置于所述第一基板且位于所述容纳腔内；
弹性振动薄膜，密封设置于所述第一音腔和所述第二音腔的过渡处。
作为麦克风结构的可选方案，还包括固定框，所述固定框的一端面粘接有所述弹性振动薄膜，所述固定框的另一端面粘接于所述第三基板上。
作为麦克风结构的可选方案，还包括质量块，所述质量块粘接于所述弹性振动薄膜的上表面且位于所述第一音腔内；或
所述质量块粘接于所述弹性振动薄膜的下表面且位于所述第二音腔内。
作为麦克风结构的可选方案，所述弹性振动薄膜上设置有透气孔，用于调节所述第一音腔和所述第二音腔内的气压。
作为麦克风结构的可选方案，所述声学元件包括MEMS芯片和ASIC芯片，所述MEMS芯片和所述ASIC芯片采用金线连接，所述MEMS芯片用于接受来自所述传音孔的声压信号并将所述声压信号转换为电信号，所述ASIC芯片用于将所述电信号运算放大后输出。
作为麦克风结构的可选方案，所述MEMS芯片和所述ASIC芯片均粘接于所述第一基板的同一侧，且所述MEMS芯片设置于所述传音孔的出口处。
作为麦克风结构的可选方案，所述弹性振动薄膜为平面膜。
作为麦克风结构的可选方案，所述第一基板、所述第二基板和所述第三基板均为PCB电路板，所述第一基板、所述第二基板和所述第三基板通过通孔电连接。
作为麦克风结构的可选方案，所述中空型外壳采用金属材质制成。
一种语音通讯设备，包括如上任一项所述的麦克风结构的技术方案。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明所提供的麦克风结构，中空型外壳和第一基板之间围设形成容纳腔，在第一基板远离中空型外壳的一侧密封设置有第二基板和第三基板，第一音腔、第二音腔和传音孔同轴设置，声学元件位于容纳腔内，在第一音腔和第二音腔的过渡处密封设置有弹性振动薄膜，利用人体骨骼来进行声音信号的传导，第三基板抵靠在人体骨骼表面，当振动信号从第三基板传入时，弹性振动薄膜受到该振动信号后产生谐振，弹性振动薄膜产生的振动在腔内产生气压变化，随振动频率和幅度引起的气压信号被声学元件感知。由于无需设置进音孔，而是利用骨传导声音，有效的进行降噪，降低周围环境的杂音，使通话清晰、音质高清且富有穿透力，减少周围噪声等无用信号的影响，同时保留通话人的语音信号，有效提高通话质量。
本发明所提供的语音通讯设备，由于无需设置进音孔，而是利用骨传导声音，有效的进行降噪，降低周围环境的杂音，有效提高通话质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一中麦克风结构的剖视图；
图2为本发明实施例一中带有褶皱的弹性振动薄膜的第一种示意图；
图3为本发明实施例一中带有褶皱的弹性振动薄膜的第二种示意图；
图4为本发明实施例一中弹性振动薄膜为弹性软膜的结构示意图；
图5为本发明实施例一中弹性振动薄膜为弹性金属薄片的结构示意图；
图6为本发明实施例二中固定框的结构示意图；
图7为本发明实施例二中麦克风结构的剖视图。
附图标记：
1、中空型外壳；11、容纳腔；2、第一基板；21、传音孔；3、声学元件；4、第三基板；5、弹性振动薄膜；51、透气孔；6、质量块；7、第二基板；8、固定框；9、通孔；
31、MEMS芯片；32、ASIC芯片；
41、第二音腔；71、第一音腔。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
为了有效的进行降噪，降低周围环境的杂音，有效提高通话质量，本实施例提供一种麦克风结构，以下结合图1至图7对本实施例的具体内容进行详细描述。
实施例一
如图1所示，麦克风结构包括中空型外壳1、第一基板2、声学元件3、第二基板7、第三基板4和弹性振动薄膜5。本实施例的麦克风结构利用骨传导进行传音，使用时贴附于人体骨骼的外表皮上。
其中，第一基板2、第二基板7和第三基板4从上到下依次叠压的一体化结构。第一基板2、第二基板7和第三基板4均为PCB电路板，通过穿透硅通孔技术，使第一基板2、第二基板7和第三基板4通过通孔9和RDL层(Redistribution layer，重新分布层)的线路电连接。
中空型外壳1密封罩设于第一基板2上，中空型外壳1和第一基板2之间围设形成容纳腔11，第一基板2沿厚度方向贯通开设有传音孔21。声学元件3设置于第一基板2且位于容纳腔11内。第二基板7设置有第一音腔71；第三基板4设置有第二音腔41，传音孔21、第一音腔71和第二音腔41同轴设置；弹性振动薄膜5密封设置在第一音腔71和第二音腔41的过渡处。在本实施例中第二音腔41的横截面积小于第一音腔71的横截面积。弹性振动薄膜5设置在第一音腔71和第二音腔41之间的台阶上。
简而言之，本发明所提供的麦克风结构，中空型外壳1和第一基板2之间围设形成容纳腔11，在第一基板2远离中空型外壳1的一侧密封设置有第二基板7和第三基板4，第一音腔71、第二音腔41和传音孔21上下同轴设置。声学元件3位于容纳腔11内，在第一音腔71和第二音腔41的过渡处密封设置有弹性振动薄膜5，利用人体骨骼来进行声音信号的传导，将第三基板4抵靠在人体骨骼表面，当振动信号从第三基板4传入时，弹性振动薄膜5受到该振动信号后产生谐振，弹性振动薄膜5产生的振动在腔内产生气压变化，随振动频率和幅度引起的气压信号被声学元件感知。由于无需设置进音孔，而是利用骨传导声音，有效的进行降噪，降低周围环境的杂音，使通话清晰、音质高清且富有穿透力，减少周围噪声等无用信号的影响，同时保留通话人的语音信号，有效提高通话质量。
进一步地，如图1结合图6所示，麦克风结构还包括固定框8，固定框8的一端面粘接有弹性振动薄膜5，固定框8的另一端面粘接于第三基板4上。通过增设固定框8，先将整块弹性振动薄膜5粘接在固定框8的边框处，用胶水再将粘接有弹性振动薄膜5的固定框8固定到第三基板4上，易于贴装且安装稳固。
进一步地，如图1所示，麦克风结构还包括质量块6，质量块6设置于弹性振动薄膜5的上表面且位于第二音腔41内。其中质量块6的设置可以让弹性振动薄膜5的振动效果更好，也对传入的振动信号更敏感，即使传入微小的振动信号也能引起弹性振动薄膜5的振动。具体地，质量块6与弹性振动薄膜5粘接。在其他时候实施例中，还可以采用其他固定方式，将质量块6固定在弹性振动薄膜5上，在此不作过多的限制。质量块6采用金属或陶瓷材质制成。降低电磁干扰，有利于进一步提高音质。
在一些应用场景中，如图4所示是弹性振动薄膜5为弹性软膜的结构示意图，弹性振动薄膜5上设置有透气孔51，用于调节第一音腔71和第二音腔41内气压。由于中空型外壳1与第一基板1密封连接，使弹性振动薄膜5上面处于密闭的腔体状态，通过增设透气孔51，振动的时候，第二音腔41内的气体分子通过透气孔51进入第一音腔71内，平衡第一音腔71和第二音腔41的气压。透气孔51可以调节气压，从而可以小范围内调整整个芯片的性能，提高灵敏度。弹性软膜采用塑料制成。
在一些应用场景中，如图5所示是弹性振动薄膜5为弹性金属薄片的结构示意图。弹性金属薄片采用金属钢或金属铜制成。
进一步地，如图1所示，声学元件3包括MEMS芯片31和ASIC芯片32，MEMS芯片31和ASIC芯片32采用金线连接，MEMS芯片31用于接受来自传音孔21的声压信号并将声压信号转换为电信号，ASIC芯片用于将电信号运算放大后输出。通过采用金线、PCB板上线路以及通孔9的方式，实现ASIC芯片32和MEMS芯片31的电连接，最后由第三基板7下方的焊盘输出，实现信号的传输。
进一步地，如图1所示，MEMS芯片31和ASIC芯片32均粘接于第一基板2的同一侧，且MEMS芯片31设置于传音孔21的出口处。使声压信号通过传音孔21后可以直接被MEMS芯片31接受，缩短处理声音的时间。本实施例中MEMS芯片31和ASIC芯片32均采用胶水粘接在第一基板2上，且位于容纳腔11内。
在其他实施例中，MEMS芯片31和ASIC芯片32也可以设置在第一基板2的上下两侧。示例性地，MEMS芯片31安装在第一基板2上侧表面，ASIC芯片32安装在第一基板2下侧表面，且位于第二音腔41内。
进一步地，如图1所示，弹性振动薄膜5为平面膜。如图2和图3所示，还可以在平面膜的外边缘周向设置褶皱，参考弹簧的作用，优化弹性振动薄膜5随声音信号浮动的状态，进一步提高音质。
进一步地，中空型外壳1采用金属材质制成。利用金属传音特性，保证容纳腔内的密闭效果，提高音质效果。
本实施例还提供了一种语音通讯设备，该语音通讯设备包括上面提到的麦克风结构。语音通讯设备可以是手机、耳机等设备。
本实施例的麦克风结构的具体工作原理如下：当振动信号从第三基板4传入时，弹性振动薄膜5受到该振动信号后产生谐振，弹性振动薄膜5产生的振动在腔内产生气压变化，随振动频率和幅度引起的气压信号被MEMS芯片31的高灵敏度振动薄膜感知，质量块6的设置可以让弹性振动薄膜5的振动效果更好，即使传入微小的振动信号也能引起弹性薄膜的振动，完整的反馈和传达声音，避免声音的失真。
实施例二
本实施例提供了一种麦克风结构，与实施例一相比，本实施例提供的麦克风结构的基本结构与实施例一相同，仅质量块6的设置存在差异，本实施例不再对与实施例一相同的结构进行赘述。
如图7所示，本实施例的质量块6粘接在弹性振动薄膜5的下表面且位于第二音腔41内。
在其他实施中，弹性振动薄膜5的下表面和上表面均设置有质量块6。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所说的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种麦克风结构，其特征在于，包括：
中空型外壳(1)；
从上到下依次叠压的第一基板(2)、第二基板(7)和第三基板(4)；
所述第一基板(2)沿厚度方向贯通开设有传音孔(21)；所述第二基板(7)设置有第一音腔(71)；所述第三基板(4)设置有第二音腔(41)，所述传音孔(21)、所述第一音腔(71)和所述第二音腔(41)同轴设置；
所述中空型外壳(1)密封罩设于所述第一基板(2)上，所述中空型外壳(1)和所述第一基板(2)围设形成容纳腔(11)，声学元件(3)设置于所述第一基板(2)且位于所述容纳腔(11)内；
弹性振动薄膜(5)，密封设置于所述第一音腔(71)和所述第二音腔(72)的过渡处。
2.根据权利要求1所述的麦克风结构，其特征在于，还包括固定框(8)，所述固定框(8)的一端面粘接有所述弹性振动薄膜(5)，所述固定框(8)的另一端面粘接于所述第三基板(4)上。
3.根据权利要求1所述的麦克风结构，其特征在于，还包括质量块(6)，所述质量块(6)粘接于所述弹性振动薄膜(5)的上表面且位于所述第一音腔(71)内；或
所述质量块(6)粘接于所述弹性振动薄膜(5)的下表面且位于所述第二音腔(41)内。
4.根据权利要求2所述的麦克风结构，其特征在于，所述弹性振动薄膜(5)上设置有透气孔(51)，用于调节所述第一音腔(71)和所述第二音腔(41)内的气压。
5.根据权利要求2所述的麦克风结构，其特征在于，所述声学元件(3)包括MEMS芯片(31)和ASIC芯片(32)，所述MEMS芯片(31)和所述ASIC芯片(32)采用金线连接，所述MEMS芯片(31)用于接受来自所述传音孔(21)的声压信号并将所述声压信号转换为电信号，所述ASIC芯片用于将所述电信号运算放大后输出。
6.根据权利要求5所述的麦克风结构，其特征在于，所述MEMS芯片(31)和所述ASIC芯片(32)均粘接于所述第一基板(2)的同一侧，且所述MEMS芯片(31)设置于所述传音孔(21)的出口处。
7.根据权利要求5所述的麦克风结构，其特征在于，所述弹性振动薄膜(5)为平面膜。
8.根据权利要求5所述的麦克风结构，其特征在于，所述第一基板(2)、所述第二基板(7)和所述第三基板(4)均为PCB电路板，所述第一基板(2)、所述第二基板(7)和所述第三基板(4)通过通孔(9)电连接。
9.根据权利要求5所述的麦克风结构，其特征在于，所述中空型外壳(1)采用金属材质制成。
10.一种语音通讯设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的麦克风结构。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210505314.1A CN114786104A (zh) | 2022-05-10 | 2022-05-10 | 一种麦克风结构和语音通讯设备 |
| PCT/CN2023/079600 WO2023216687A1 (zh) | 2022-05-10 | 2023-03-03 | 麦克风结构和语音通讯设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210505314.1A CN114786104A (zh) | 2022-05-10 | 2022-05-10 | 一种麦克风结构和语音通讯设备 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114786104A true CN114786104A (zh) | 2022-07-22 |
Family
ID=82437720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210505314.1A Pending CN114786104A (zh) | 2022-05-10 | 2022-05-10 | 一种麦克风结构和语音通讯设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114786104A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023216687A1 (zh) * | 2022-05-10 | 2023-11-16 | 迈感微电子(上海)有限公司 | 麦克风结构和语音通讯设备 |
| TWI842114B (zh) * | 2022-09-30 | 2024-05-11 | 大陸商美律電子(深圳)有限公司 | 電子裝置 |
-
2022
- 2022-05-10 CN CN202210505314.1A patent/CN114786104A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023216687A1 (zh) * | 2022-05-10 | 2023-11-16 | 迈感微电子(上海)有限公司 | 麦克风结构和语音通讯设备 |
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