减少麦克风中的噪声的系统和方法技术方案

一种麦克风组件包括基板以及被设置在该基板上的外壳。端口被限定在基板或外壳中的一者中。声换能器被配置成响应于声活动而生成电信号。声换能器包括隔膜，该隔膜将麦克风组件的前腔容积与后腔容积分隔开。前腔容积与端口流体连通，并且后腔容积填充有第一气体，第一气体的热导率低于空气的热导率。集成电路电联接至声换能器并且被配置成从声换能器接收电信号。对前腔容积或后腔容积中的至少一者进行限定的边界的至少一部分被配置成具有顺应性，以便允许压力均衡。第一气体不同于第二气体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】减少麦克风中的噪声的系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求2018年5月18日提交的美国临时申请No.62/673,585和2018年12月17日提交的美国临时申请No.62/780,869的优先权和利益，上述美国临时申请的全部公开内容通过引用并入本文。
本公开总体上涉及改进麦克风中的信噪比的系统和方法。
技术介绍
麦克风组件通常用于电子设备中，以将声能转换成电信号。微纳米制造技术的进步导致了越来越小的微机电系统(MEMS)麦克风组件的发展。MEMS麦克风组件的小尺寸可能使其易于出现噪声问题。
技术实现思路
本文描述的实施方式总体上涉及用于减少麦克风组件中的噪声的系统和方法，并且具体地涉及如下麦克风组件，该麦克风组件在内部容积中填充有低热导率气体，所述内部容积由所述麦克风组件的外壳和/或被设置在所述外壳的壁的至少一部分上的热阻挡层限定。在一些实施方式中，一种麦克风组件包括基板以及被设置在所述基板上的外壳。端口被限定在所述外壳或所述基板中的一者中。所述麦克风组件还包括声换能器，所述声换能器被配置成响应于声活动而生成电信号。所述声换能器包括隔膜，所述隔膜将所述麦克风组件的前腔容积与后腔容积分隔开，所述前腔容积与所述端口流体连通，并且所述后腔容积填充有第一气体，所述第一气体的热导率低于空气的热导率。集成电路电联接至所述声换能器并且被配置成从所述声换能器接收所述电信号。对所述前腔容积或所述后腔容积中的至少一者进行限定的边界的至少一部分被配置成具有顺应性，以便允许所述第一气体响应于围绕所述麦克风组件的第二气体的压力变化而膨胀或收缩，并且允许与所述第二气体的压力均衡。所述第一气体不同于所述第二气体。在一些实施方式中，一种麦克风组件包括基板以及被设置在所述基板上的外壳。端口被限定在所述基板或所述外壳中的一者中。所述麦克风组件还包括声换能器，所述声换能器被配置成响应于声活动而生成电信号。所述声换能器包括隔膜，所述隔膜将所述麦克风组件的前腔容积与后腔容积分隔开，所述前腔容积与所述端口流体连通。集成电路电联接至所述声换能器并且被配置成从所述声换能器接收所述电信号。热阻挡层被定位在对所述后腔容积进行限定的边界的至少一个内表面上。所述热阻挡层被配制成具有比空气的热导率小的热导率。在一些实施方式中，一种形成麦克风组件的方法包括提供基板和外壳。端口被限定在所述基板或所述外壳中的一者中。声换能器被定位在所述基板或所述外壳中的一者上。所述声换能器包括隔膜并且被配置成响应于声活动而生成电信号。集成电路电联接至所述声换能器。所述外壳按是照使所述隔膜将所述基板与所述外壳之间的空间分隔成前腔容积和后腔容积的方式设置在所述基板上的，所述前腔容积与所述端口流体连通。所述后腔容积填充有第一气体，所述第一气体具有比空气的热导率低的热导率。应理解，前述概念和下面更详细讨论的附加概念(假设这样的概念并不相互矛盾)的所有组合被认为是本文公开的主题的一部分。具体地，本公开的要求保护的主题的所有组合被认为是本文公开的主题的一部分。附图说明结合附图，根据以下描述和所附权利要求，本公开的前述特征和其它特征将变得更加完全显而易见。将理解，这些附图仅描绘了根据本公开的多个实现方式，因此不应视为对本公开的范围的限制，通过使用附图，将以附加的特征和细节来描述本公开。图1是根据一实施方式的麦克风组件的侧截面视图。图1A是按照第一配置的图1的麦克风组件的侧截面视图，并且图1B是按照第二配置的图1的麦克风组件的侧截面视图。图2是用于制造图1的麦克风组件的示例过程的示意图。图3是根据另一实施方式的麦克风组件的侧截面视图。图4是根据一实施方式的用于制造麦克风组件的方法的示意性流程图。图5A是回填有六氟化硫的麦克风组件的声谱噪声密度与频率的曲线图，并且图5B是使用空气、氦气和六氟化硫作为回填气体的麦克风组件的模拟声噪声密度曲线图。图6A是回填有空气的模型麦克风组件的不同部分的模拟声噪声谱；图6B是回填有六氟化硫的模型麦克风组件的不同部分上的模拟声噪声谱；并且图6C是对来自图6A的总噪声与来自图6B的总噪声进行比较的曲线图。图7A是根据另一实施方式的麦克风组件的侧截面视图。图7B是类似于图7A的麦克风组件在1kHz的声频下的针对第一热阻挡层的不同厚度的声温度随时间推移变化的模拟结果的曲线图。图7C是类似于图7A的麦克风组件的第一热阻挡层的厚度与声温度变化的模拟的曲线图。图8是根据又一实施方式的用于制造麦克风组件的方法的示意性流程图。图9是根据另一实施方式的麦克风组件的侧截面视图。图10是根据又一实施方式的麦克风组件的侧截面视图。图11A是根据一实施方式的麦克风组件的侧截面视图。图11B是根据另一实施方式的麦克风组件的侧截面视图。图12是根据特定实施方式的用于形成麦克风组件的方法的示意性流程图。图13A是根据一实施方式的在麦克风组件中使用的外壳的俯立体图。图13B是图13A的外壳的侧截面视图。图13C是根据一实施方式的示出了被配置成联接至外壳的盖的图1A的外壳的俯立体图。图13D是具有联接至外壳的盖的图13C的外壳的另一侧截面视图。贯穿下面的说明书，将参照附图。在附图中，除非上下文另外指出，否则相似的符号通常标识相似的部件。在说明书、附图和权利要求中描述的例示性实现方式并不意味着是限制性的。在不脱离本文呈现的主题的精神或范围的情况下，可以利用其它实现方式，并且可以进行其它改变。将容易理解，可以以各种不同配置来布置、替换、组合和设计如本文总体描述的以及在附图中例示的本公开的各方面，所有这些不同配置都被明确地设想并成为本公开的一部分。具体实施方式本文描述的实施方式总体上涉及用于减少麦克风组件中的噪声的系统和方法，并且具体涉及如下麦克风组件，该麦克风组件在内部容积中填充有低热导率气体，该内部容积由麦克风组件的外壳和/或被设置在外壳的壁的至少一部分上的热阻挡层限定。小型MEMS麦克风组件允许将这种麦克风组件并入紧凑型设备(诸如，移动电话、膝上型计算机、可穿戴设备、电视/机顶盒遥控器等)中。MEMS麦克风行业面临减小占地面积、封装容积、功耗和成本同时提高性能和可靠性的持续需求。通常，容纳麦克风组件的部件的外壳填充有空气。在声换能器(例如，隔膜)中限定小洞或小孔，以允许空气从外壳外部流到外壳内部，并且允许空气从外壳内部流到外壳外部，以便在低频率下使声换能器两侧上的空气压力平衡。MEMS麦克风组件的小型化允许MEMS麦克风组件的外壳具有非常小的内部容积，例如，在1mm3至5mm3的范围内。然而，尤其是由于这种MEMS麦克风组件的小尺寸，这种MEMS麦克风组件带来了其它独特的挑战。例如，外壳通常由良好热导体的材料制成。热边界层可以存在于外壳的壁的内表面、基板和存在于外壳内的所有其它表面处。虽然在大型麦克风中热边界层通常不产生问题，但由MEMS麦克风组件的外壳限定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种麦克风组件，所述麦克风组件包括：/n基板；/n外壳，所述外壳被设置在所述基板上，端口被限定在所述基板或所述外壳中的一者中；/n声换能器，所述声换能器被配置成响应于声活动而生成电信号，所述声换能器包括隔膜，所述隔膜将所述麦克风组件的前腔容积与后腔容积分隔开，所述前腔容积与所述端口流体连通，并且所述后腔容积填充有第一气体，所述第一气体的热导率低于空气的热导率；以及/n集成电路，所述集成电路电联接至所述声换能器并且被配置成从所述声换能器接收所述电信号，/n其中，对所述前腔容积或所述后腔容积中的至少一者进行限定的边界的至少一部分被配置成具有顺应性，以便允许所述第一气体响应于围绕所述麦克风组件的第二气体的压力变化而膨胀或收缩，并且允许与所述第二气体的压力均衡，所述第一气体不同于所述第二气体。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180518 US 62/673,585;20181217 US 62/780,8691.一种麦克风组件，所述麦克风组件包括：
基板；
外壳，所述外壳被设置在所述基板上，端口被限定在所述基板或所述外壳中的一者中；
声换能器，所述声换能器被配置成响应于声活动而生成电信号，所述声换能器包括隔膜，所述隔膜将所述麦克风组件的前腔容积与后腔容积分隔开，所述前腔容积与所述端口流体连通，并且所述后腔容积填充有第一气体，所述第一气体的热导率低于空气的热导率；以及
集成电路，所述集成电路电联接至所述声换能器并且被配置成从所述声换能器接收所述电信号，
其中，对所述前腔容积或所述后腔容积中的至少一者进行限定的边界的至少一部分被配置成具有顺应性，以便允许所述第一气体响应于围绕所述麦克风组件的第二气体的压力变化而膨胀或收缩，并且允许与所述第二气体的压力均衡，所述第一气体不同于所述第二气体。


2.根据权利要求1所述的麦克风组件，其中，所述端口被限定在所述基板中，并且其中，所述声换能器是按照使所述后腔容积被限定在所述基板与所述外壳之间的方式定位在所述基板上的。


3.根据权利要求2所述的麦克风组件，其中，开口被限定在所述外壳的壁中，并且其中，所述麦克风组件还包括：
导管，导管第一端流体地联接至所述开口，并且与所述导管第一端相反的导管第二端向位于所述麦克风组件外部的环境敞开；以及
可移动密封构件，所述可移动密封构件被定位在所述导管中并且被配置成提供所述顺应性。


4.根据权利要求3所述的麦克风组件，其中，所述可移动密封构件被配置成响应于围绕所述麦克风组件的所述第二气体的第二气体压力的增大或减小而移动，以便使所述第一气体的第一气体压力与所述第二气体压力平衡。


5.根据权利要求3所述的麦克风组件，其中，所述可移动密封构件包括矿物油或合成油中的至少一者的液滴。


6.根据权利要求5所述的麦克风组件，其中，所述可移动密封构件包括全氟聚醚油的液滴。


7.根据权利要求1所述的麦克风组件，其中，所述第一气体包括六氟化硫、氙气、氟利昂、二氯二氟甲烷、氩气或氪气中的至少一者。


8.根据权利要求5所述的麦克风组件，其中，所述第一气体包括六氟化硫。


9.根据权利要求1所述的麦克风组件，其中，所述端口被限定在所述基板中，并且其中，所述第一气体包括六氟化硫、氙气、氟利昂、二氯二氟甲烷、氩气或氪气中的至少一者。


10.根据权利要求1所述的麦克风组件，所述麦克风组件还包括热阻挡层，所述热阻挡层被定位在对所述后腔容积进行限定的边界的至少一个内表面上，所述热阻挡层被配制成具有比空气的热导率小的热导率。


11.一种麦克风组件，所述麦克风组件包括：
基板；
外壳，所述外壳被设置在所述基板上，端口被限定在所述基板或所述外壳中的一者中；
声换能器，所述声换能器被配置成响应于声活动而生成电信号，所述声换能器包括隔膜，所述隔膜将所述麦克风组件的前腔容积与后腔容积分隔开，所述前腔容积与所述端口流体连通；
集成电路，所述集成电路电联接至所述声换能器并且被配置成从所述声换能器接收所述电信号；以及
热阻挡层，所述热阻挡层被定位在对所述后腔容积进行限定的边界的至少一个内表面上，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·洛佩特，M·佩德森，M·昆特兹曼，
申请(专利权)人：美商楼氏电子有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US