專利名稱：麥克風單元及包括該麥克風單元的語音輸入裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及ー種麥克風單兀，該麥克風單兀具有將輸入的聲音轉換成電信號并將該電信號輸出的功能。本發明涉及ー種包括這種麥克風單元的語音輸入裝置。
背景技術：
在傳統實踐中，包括將輸入的聲音轉換成電信號并將該電信號輸出的功能的麥克風單元已經被應用于各種類型的語音輸入裝置(例如，移動電話、收發器以及其他語音通信裝置；使用了輸入語音分析技術的語音識別系統和其他信息處理系統；錄音裝置；等等)。存在對于能夠抑制背景噪聲并且只提取近處聲音的麥克風單元的需求，同吋，也存在對于不僅提取近處聲音而且也提取遠處聲音的麥克風單元的需求。以下以移動電話作為包括麥克風單元的語音輸入裝置的例子來進行描述。當用移 動電話打電話時，通常，用戶將移動電話拿在手里，并在使用時將其嘴巴靠近麥克風部分。因此，一般而言，需要設置到移動電話上的麥克風具有抑制背景噪聲并且只提取近處聲音的功能(作為近講麥克風的功能)。然而，近年來，移動電話提供免提功能，這樣，例如在開車的同時也能打電話而不需要將電話拿在手里，并且麥克風單元提供錄像功能。在通過免提功能使用移動電話的情況下，由于用戶嘴巴的位置是在離開移動電話的位置，因而需要麥克風具有不僅提取近處聲音而且提取遠處聲音的功能。還需要麥克風具有在錄像情況下不僅提取近處聲音而且還提取遠處聲音的功能，因為在錄像的時候必須對周圍區域進行錄音。具體而言，由于近年來移動電話變得多功能化，因而需要抑制背景噪聲且只提取近處聲音的功能以及不僅提取近處聲音而且還提取遠處聲音的功能這兩種功能。為了適應這種需求，ー種可能是單獨安裝包括作為近講麥克風功能的麥克風單元以及還能夠提取遠處聲音的全向性麥克風單元。另ー種可能的方法是例如將專利文獻I中公開的麥克風單元應用于移動電話。專利文獻I中公開的麥克風單元被設計為通過打開和關閉機制使得用于輸入語音的兩個開ロ部之一在打開狀態和關閉狀態之間切換。專利文獻I公開的麥克風單元在兩個開ロ部均打開時用作雙向性差分麥克風，在兩個開ロ部之ー關閉時用作全向性麥克風。當該麥克風單元用作雙向性差分麥克風時，它適用于用戶通過手持方式使用移動電話的情況，因為該麥克風單元能夠抑制背景噪聲并且只提取近處聲音。當該麥克風單元用作全向性麥克風時，它適用于使用了免提功能或錄像功能的情況，因為它還能夠提取遠處的聲音。引用清單專利文獻專利文獻I :日本未審查專利申請號發明內容
技術問題然而，在如上所述將包括作為近講麥克風功能的麥克風單元和全向性麥克風單元単獨安裝的情況下，必須提高用來將該麥克風單元安裝在移動電話中的安裝基板的表面面積。由于近年來對于移動電話小型化的需求強勁，因而需要提高用來安裝麥克風單元的安裝基板表面面積的上述適應(adaption)是不希望的。專利文獻I的結構是使用機械機構而在呈現雙向性差分麥克風的功能和呈現全向性麥克風的功能之間切換的結構。因為機械機構抵抗掉落時的沖擊カ的能力弱而且易磨損，因而存在對于機械機構耐用性方面的擔憂。考慮到上述問題，本發明的ー個目的是提供ー種小型麥克風單元，易于用來使得語音輸入裝置多功能化。本發明的另ー個目的是提供一種包括這種麥克風單元的高質量的語音輸入裝置。 解決問題的方案為了實現上述目的，本發明的一種麥克風單元包括第一振動部，用于基于第一膜片的振動將聲音信號轉換成電信號；第二振動部，用于基于第二膜片的振動將聲音信號轉換成電信號；以及殼體，用于容納所述第一振動部和所述第二振動部，所述殼體設置有第一音孔和第二音孔；所述麥克風單元的特征在于，所述殼體設置有第一聲音通道，用于將從所述第一音孔輸入的聲壓傳輸至所述第一膜片的ー個表面并且傳輸至所述第二膜片的ー個表面；第二聲音通道，用于將從所述第二音孔輸入的聲壓傳輸至所述第二膜片的另ー個表面；以及密封空間，面向所述第一膜片的另ー個表面。根據本發明的麥克風單元，獲得了全向性麥克風的功能，其中，使用第一振動部不僅能夠提取近處的聲音而且能夠提取遠處的聲音，而且使用第二振動部獲得了具有優秀遠處噪聲抑制性能的雙向性差分麥克風的功能。因此，該麥克風單元容易適用于為應用了該麥克風單元的語音輸入裝置(例如，移動電話等)賦予多功能化性能。給出的ー個具體的例子是，ー種可能的使用方式是在移動電話的近講模式中使用雙向性差分麥克風的功能，在免提模式或錄像模式中使用全向性麥克風的功能。由于本發明的麥克風單元具有這兩種功能，因而無需単獨地安裝兩個麥克風單元，并且易于將語音輸入裝置的尺寸最小化。以上描述的麥克風單元的結構可以設計為使得殼體包括安裝部和蓋體，所述安裝部用于安裝所述第一振動部和所述第二振動部，所述蓋體用于和所述安裝部一起形成用于容納所述第一振動部和所述第二振動部的容納空間，所述蓋體位于所述安裝部上方；在所述安裝部中形成有第一開ロ部、第二開ロ部以及用于將所述第一開ロ部和所述第二開ロ部連通的中空空間；在所述蓋體中形成有所述第一音孔、所述第二音孔以及與所述第一音孔連通并且用于形成所述容納空間的凹部空間；所述第二振動部布置在所述安裝部中以遮擋所述第一開ロ部；所述第一聲音通道是使用所述第一音孔和所述容納空間來形成的；以及所述第二聲音通道是使用所述第二音孔、所述第二開ロ部、所述中空空間以及所述第一開ロ部來形成的。根據該結構，用為數不多的構件獲得了構成該麥克風單元的殼體，容易使得該麥克風單元更小更薄。根據該結構，由于該結構可以具有設置到相同表面上的兩個音孔，因而能夠將該麥克風單元應用于語音輸入裝置，而不會使得語音輸入裝置的結構復雜化。以上描述的麥克風單元的結構可以設計為使得所述密封空間形成在所述第一膜片和所述安裝部的安裝有所述第一振動部的安裝表面之間。以上描述的該結構的麥克風單元可以設計為使得所述第一振動部布置為遮擋形成在所述安裝部中的槽部的開ロ表面，所述槽部是所述密封空間的一部分。根據該結構，提高了設置到第一膜片另ー表面側(聲壓沒有被傳輸到的ー側的表面)的密封空間(背室)的容積。因此，能夠改善第一振動部的麥克風靈敏度。以上描述的該結構的麥克風單元可以設計為使得構成所述密封空間一部分的通孔形成在所述安裝部中，所述通孔的一個開ロ被所述第一振動部遮擋，另ー個開ロ被布置在所述第一振動部安裝側的相對側上的安裝基板遮擋。這種結構可以提高第一振動部背室的容積，并且改善第一振動部的麥克風靈敏度。以上描述的該結構的麥克風單元可以設計為使得所述殼體包括安裝部和蓋體，所述安裝部用于安裝所述第一振動部和所述第二振動部，所述蓋體用于和所述安裝部一起形成用于容納所述第一振動部的第一容納空間以及用于容納所述第二振動部的第二容納空間，所述蓋體位于所述安裝部上方；在所述安裝部中形成有第一開ロ部、第二開ロ部、第三 開ロ部以及用于將所述第一開ロ部、第二開ロ部以及第三開ロ部連通的中空空間；在所述蓋體中形成有所述第一音孔、所述第二音孔、用于形成所述第一容納空間的第一凹部空間以及與所述第二音孔連通并且用于形成所述第二容納空間的第二凹部空間；所述第一振動部布置在所述安裝部中以遮擋所述第一開ロ部；所述第二振動部布置在所述安裝部中以遮擋所述第二開ロ部；所述第一聲音通道是使用所述第一音孔、所述第三開ロ部、所述中空空間、所述第一開ロ部以及所述第二開ロ部形成的；所述第二聲音通道是使用所述第二音孔和所述第二容納空間形成的；以及所述密封空間是使用所述第一容納空間形成的。即使采用這種結構，也能用為數不多的構件獲得麥克風單元的殼體，并且容易使得麥克風單元更小更薄。根據該結構，由于該結構可以具有設置到相同表面的兩個音孔，因而能夠將該麥克風單元應用于語音輸入裝置，而不會使得語音輸入裝置的結構復雜化。以上描述的該結構的麥克風單元可以設計為使得所述安裝部包括基底和麥克風基板，所述第一振動部和所述第二振動部安裝在所述麥克風基板上，所述麥克風基板層疊在所述基底上。如同該結構中那樣，由于安裝部是多個構件，因而容易形成第二聲音通道。以上描述的該結構的麥克風單元可以包括第一電路部和第二電路部，所述第一電路部用于處理從所述第一振動部獲得的電信號，所述第二電路部用于處理從所述第二振動部獲得的電信號，或者可以包括一個電路部，用于處理從所述第一振動部和所述第二振動部獲得的電信號。在以上描述的該結構的麥克風單元中，當有一個電路部吋，該電路部優選地布置為位于所述第一振動部和所述第二振動部中間。根據該結構，兩個振動部均能夠布置在該電路部附近。因此，根據該結構的麥克風單元，使得電磁噪聲的影響最小化，并且容易保證令人滿意的信噪比(SNR)。以上描述的該結構的麥克風單元可以設計為設置有用于輸入來自外部的切換信號的切換電極，并且所述電路部包括用于基于所述切換信號執行切換動作的切換電路。根據該結構，能夠選擇性地輸出對應于所述第一振動部的信號或者對應于所述第二振動部的信號，而且不需要將其輸出位置切換就能夠將這兩種信號輸出。以上描述的該結構的麥克風單元可以設計為使得所述切換電路基于所述切換信號執行切換動作從而向外部輸出對應于所述第一振動部的信號或者對應于所述第二振動部的信號。根據該結構，無需為應用了該麥克風單元的語音輸入裝置設置用來選擇使用這兩種信號中的哪ー種的切換電路。以上描述的該結構的麥克風單元可以設計為使得所述電路部単獨地輸出對應于所述第一振動部的信號和對應于所述第二振動部的信號。當使用如該結構那樣獨立地將這兩種信號輸出的結構時，能夠執行使用這兩種信號的運算處理以控制應用了該麥克風單元的語音輸入裝置中的方向特性。為了實現以上描述的目的，本發明的特征在于語音輸入裝置包括以上描述結構的麥克風單元。根據該結構，由于麥克風單元包括以下兩種功能作為還能夠提取遠處聲音的全向性麥克風的功能，以及作為提取近處聲音并且具有優秀遠處噪聲抑制性能的雙向性差分麥克風的功能，因而可以提供能夠選擇性地以每ー模式使用麥克風功能的高質量語音輸入 裝置。本發明的有益效果根據本發明，能夠提供易于適用于使得語音輸入裝置多功能化的小型化麥克風單元。根據本發明，能夠提供包括這種麥克風單元的高質量的語音輸入裝置。


圖I是示出第一實施例的麥克風單元的外形結構的示意性透視圖。圖2是示出第一實施例的麥克風單元的結構的分解透視圖。圖3A是從上看時構成第一實施例的麥克風單元的蓋體的示意性平面圖。圖3B是從上看時構成第一實施例的麥克風單元的麥克風基板的示意性平面圖。圖3C是從上看時構成第一實施例的麥克風單元的基底的示意性平面圖。圖4是圖I中位置A-A處的示意性剖視圖。圖5是示出設置到第一實施例的麥克風單元上的MEMS芯片結構的示意性剖視圖。圖6是不出第一實施例的麥克風單兀結構的方框圖。圖7是示出聲壓P和到聲源的距離R之間的關系的曲線圖。圖8A是用于描述本實施例的麥克風單元的方向特性并且用于描述只使用了第一MEMS芯片的情況下的方向特性的圖。圖SB是用于描述本實施例的麥克風單元的方向特性并且用于描述只使用了第MEMS芯片的情況下的方向特性的圖。圖9是用于描述麥克風單元特性的曲線圖。圖10是示出第二實施例的麥克風單元結構的方框圖。圖11是從上看時設置到第二實施例的麥克風單元的麥克風基板的示意性平面圖。圖12是示出第三實施例的麥克風單元結構的方框圖。圖13是從上看時設置到第三實施例的麥克風單元的麥克風基板的示意性平面圖。圖14是示出第四實施例的麥克風單元結構的示意性剖視圖。
圖15是從上看時設置到第四實施例的麥克風單元的麥克風基板的示意性平面圖。圖16是示出第四實施例的麥克風單元結構的方框圖。圖17A是從上看時構成第五實施例的麥克風單元的蓋體的示意性平面圖。圖17B是從上看時構成第五實施例的麥克風單元的麥克風基板的示意性平面圖。圖17C是從上看時構成第五實施例的麥克風單元的基底的示意性平面圖。圖18A是示出第五實施例的麥克風單元結構的示意性剖視圖，是圖17A中位置C-C處的示意性剖視圖。圖18B是示出第五實施例的麥克風單元結構的示意性剖視圖，是圖17A中位置D-D處的示意性剖視圖。 圖19A是從上看時構成第六實施例的麥克風單元的蓋體的示意性平面圖。圖19B是從上看時構成第六實施例的麥克風單元的麥克風基板的示意性平面圖。圖19C是從上看時構成第六實施例的麥克風單元的基底的示意性平面圖。圖20是示出第六實施例的麥克風單元結構的示意性剖視圖。圖21是示出應用了第一實施例的麥克風單元的移動電話實施例的示意性結構的圖。圖22是圖21中位置B-B處的示意性剖視圖。圖23是用于描述這些實施例的語音輸入裝置的改型例的方框圖。圖24A是用于描述這些實施例的麥克風單元的一改型例的示意性剖視圖。圖24B是用于描述這些實施例的麥克風單元的另一改型例的示意性剖視圖。圖24C是用于描述這些實施例的麥克風單元的又一改型例的示意性剖視圖。
具體實施例方式以下參照附圖詳細描述應用了本發明的麥克風單元以及語音輸入裝置的實施例。(麥克風單元)首先，將描述應用了本發明的麥克風單元的實施例。 I、第一實施例的麥克風單元圖I是示出第一實施例的麥克風單元的外形結構的示意性透視圖。圖2是示出第一實施例的麥克風單元的結構的分解透視圖。圖3A、圖3B和圖3C是從上看時構成第一實施例的麥克風單元的構件的示意性平面圖，其中，圖3A是從上看時蓋體的視圖，圖3B是從上看時配置有微機電系統(MEMS)芯片和專用集成電路(ASIC)的麥克風基板的視圖，圖3C是從上看時基底的視圖。圖4是圖I中位置A-A處的示意性剖視圖。圖5是示出設置到第一實施例的麥克風單元上的MEMS芯片結構的示意性剖視圖。圖6是示出第一實施例的麥克風單元結構的方框圖。將參照這些圖描述第一實施例的麥克風單元I的結構。如圖I到圖4所示，第一實施例的麥克風單元I大致具有這樣的結構包括基底
11、層疊在基底11上的麥克風基板12以及位于麥克風基板12頂表面(與面向基底11的表面相對的表面)側上的蓋體13。基底11由板狀構件形成，該板狀構件具有例如圖2和圖3C的平面圖中所示的基本上為矩形的形狀，在基底頂表面Ila縱長方向上的一個端部附近(圖3C中左側附近)形成有第一槽部111，該第一槽部111在平面圖中具有基本上為T形的形狀。例如，該基底11可以使用FR-4或其他基板材料來形成，并且例如可以使用LCP、PPS或其他樹脂通過樹脂模鑄來獲得。在基底11由FR-4或其他基板材料形成的情況下，例如，第一槽部111優選地使用夸1J刨工具(router)形成。例如，在如圖2和圖3B所示平面圖中，麥克風基板12形成為基本上為矩形的形狀，并且麥克風基板12的板狀表面(頂表面12a)的尺寸與基底11的板狀表面(頂表面Ila)的尺寸實質上相同。如圖2所示，第一開口部121形成在麥克風基板12中頂表面12a的中間位置附近，第二開口部122形成在頂表面12a縱長方向上的一個端部(與基底11的第一槽部111所形成的側相同的側)附近。第一開口部121是由通孔形成，該通孔在平面圖中具有基本上為圓形的形狀，當該麥克風基板12層疊在基底11上時，基板的位置設置為與形成在基底11中的第一槽部111的一部分(更準確地來講，是平行于基底11的縱長方向而延伸的部分的一部分)重疊。第二開口部122是通孔，該通孔在平面圖中具有基本上為矩形的形狀，第二開口部122的縱 長方向是麥克風基板12的橫向方向(圖3B中從上到下的方向)。第二開口部122的位置和尺寸設置為與形成在基底11中的第一槽部111的橫向方向延伸部分重疊。構成麥克風基板12的材料沒有特別的限制，但是優選地使用傳統已知的材料作為基板材料，例如使用FR-4、陶瓷、聚酰亞胺膜等。如圖3B和圖4所示，安裝在麥克風基板12的頂表面12a上的是第一MEMS芯片14、第二 MEMS芯片15和ASIC 16。此處描述安裝在麥克風基板12上的MEME芯片14、15以及ASIC 16的結構。第一 MEMS芯片14和第二 MEMS芯片15這二者均是由硅芯片形成并且這二者具有相同的結構。因此，以第一 MEMS芯片14為例描述MEMS芯片的結構。在圖5中，括號里的標記是對應于第二 MEMS芯片15的標記。如圖5所示，第一 MEMS芯片14具有絕緣的第一基底基板141、第一膜片142、第一絕緣層143以及第一固定電極144。在第一基底基板141中形成有開口 141a，該開口 141a在平面圖中具有基本上為圓形的形狀。設置在第一基底基板141的頂部的第一膜片142是響應于聲壓而振動(在圖5中在從上到下的方向上振動)的薄膜，并且導電。設置了第一絕緣層143，從而布置第一絕緣層143以在第一膜片142和第一固定電極144之間創建間隙Gp，并且在第一絕緣層143中間形成通孔143a，該通孔143a在平面圖中具有基本上為圓形的形狀。布置在第一絕緣層143的頂部上的固定電極144布置為面向第一膜片142同時基本上平行,在第一膜片142和第一固定電極144之間形成了電容器電容。在第一固定電極144中形成有多個通孔144a從而使得聲波能夠通過，來自第一膜片142頂側的聲波到達第一膜片142的頂表面142a。因而，在配置為電容器型麥克風的第一MEMS芯片14中，當使得第一膜片142由于聲波而振動時，第一膜片142和第一固定電極144之間的靜電電容是變化的。因此,入射到第一 MEMS芯片14上的聲波(聲信號)被作為電信號提取出。類似地，第二 MEMS芯片15包括第二基底基板151、第二膜片152、第二絕緣層153以及第二固定電極154，入射到第二MEMS芯片15的聲波(聲信號)也被作為電信號提取出。具體而言，第一 MEMS芯片14和第二 MEMS芯片15具有將聲信號轉換成電信號的功能。
MEMS芯片14、15的結構不限于本實施的結構。例如，在本實施例中，膜片142、152比固定電極144、154低，然而也可以使用將該關系倒置(即膜片在上而固定電極在下的關系)的結構。ASIC 16是集成電路,用來放大基于第一 MEMS芯片14的靜電電容的變化(源于第一膜片142的振動)而提取出的電信號以及基于第二 MEMS芯片15的靜電電容的變化(源于第二膜片152的振動)而提取出的電信號。如圖6所示，ASIC 16包括電荷泵電路161，該電荷泵電路161用于將旁路電壓施加至第一 MEMS芯片14和第二 MEMS芯片15。電荷泵電路161提高電源電壓(例如，從大約
I.5V到3V，到大約6V到10V)并且將旁路電壓施加至第一 MEMS芯片14和第二 MEMS芯片15。該ASIC 16還包括第一放大器電路162和第二放大器電路163,該第一放大器電路162用于檢測第一 MEMS芯片14中靜電電容的變化，該第二放大器電路163用于檢測第二 MEMS芯片15中靜電電容的變化。由第一放大器電路162和第二放大器電路163放大后的電信號被獨立地從ASIC 16輸出。 本實施例的結構中將共用的旁路電壓施加至第一 MEMS芯片14和第二 MEMS芯片15，然而本發明不限于這種結構。例如，可以設置兩個電荷泵電路161，并且可以單獨地向第一 MEMS芯片14和第二 MEMS芯片15施加旁路電壓。采用這種結構，能夠減少第一 MEMS芯片14和第二 MEMS芯片15之間出現串音(crosstalk)的可能性。如圖4所示，在麥克風單元I中，兩個MEMS芯片14、15安裝在麥克風基板12上，膜片142、152取向為與麥克風基板12的頂表面12a幾乎平行。在麥克風單元I中，MEMS芯片14、15和ASIC 16安裝為在麥克風基板12頂表面12a的縱長方向(圖3B和圖4中從左到右的方向)上對齊成一行。對齊順序為(參見圖3B和圖4，從左邊開始)第二 MEMS芯片
15、ASIC 16 和第一 MEMS 芯片 14。如圖3B和圖4所示，第二 MEMS芯片15安裝在麥克風基板12的頂表面12a上，從而使得第二膜片152覆蓋形成在麥克風基板12中的第一開口部121。第一開口部121被第
一MEMS芯片15遮擋。通過裸片接合和配線接合將兩個MEMS芯片14、15和ASIC 16安裝在麥克風基板12上。具體而言，通過裸片接合材料(未示出)(例如，基于環氧樹脂或基于硅樹脂的粘合劑等)將第一 MEMS芯片14和第二 MEMS芯片15面向麥克風基板12的頂表面12a的整個底表面無間隙地接合。以這種方式接合，保證將不會出現從形成于麥克風基板12的頂表面12a和MEMS芯片14、15的底表面之間的間隙泄露出聲音的情況。如圖3B所示，兩個MEMS芯片14、15均通過配線17電連接至ASIC 16。面向麥克風基板12頂表面12a的ASIC 16的底表面通過裸片接合材料(未不出)接合至麥克風基板12的頂表面12a。如圖3B所示，該ASIC 16還通過配線17電連接至形成在麥克風基板12頂表面12a上的多個電極端子18a、18b、18c、18d中的每一個。形成在麥克風基板12中的多個電極端子18a到18d由如下端子組成用于輸入電源電壓(VDD)的電源端子18a、用于輸出經過ASIC 16的第一放大器電路162放大后的電信號的第一輸出端子18b、用于輸出經過ASIC 16的第二放大器電路163放大后的電信號的第二輸出端子18c以及用于接地連接的GND端子18d。通過形成在麥克風基板12和基底11上的配線(包括穿通配線)(未示出)，設置到麥克風基板12頂表面12a的多個電極端子18a到18d中的每一個均電連接至形成在基底11的底表面Ilb (參見圖4)上的數個外部連接電極19 (具體而言，電源電極19a,第一輸出電極19b，第二輸出電極19c和GND電極19d(參見圖6))。使用數個外部連接電極19從而將形成在安裝基板(麥克風單元I安裝該安裝基板上)上的數個連接端子連接起來。上面的描述涉及的結構是兩個MEMS芯片14、15和ASIC 16通過配線接合安裝，當然，這兩個芯片MEMS14、15和ASIC 16也可以通過倒裝芯片的方式來安裝。如圖I到圖4所示，蓋體13的外形是基本上為長方體的形狀，并且在蓋體13中形成有基本上為長方體形狀的凹部空間131。凹部空間131具有延伸到蓋體13縱長方向上一個端部側(圖4中的右側)附近但是沒有延伸至另一個端部側(圖4中的左側)附近的結構。蓋體13位于麥克風基板12上方，凹部空間131和麥克風基板12的取向為面向彼此，從而在凹部空間131和麥克風基板12之間形成用來容納兩個MEMS芯片14、15和ASIC 16的容納空間。
蓋體13縱長方向(圖3A中從左到右的方向)的長度和橫向方向(圖3A中從上到下的方向)的長度設置為與麥克風基板12的頂表面12a的尺寸實質上(substantially)相等。因此，在麥克風基板12和蓋體13層疊在基底11上的麥克風單元I中，側表面部分實質上齊平(flush)。在蓋體頂表面13a的縱長方向上的一個端部側(圖3A中的右側)形成有第一長孔132，該第一長孔132在平面圖中具有基本上是橢圓的形狀，該橢圓形狀的主軸方向是蓋體13的橫向方向。例如，如圖4所示，第一長孔132與蓋體13的凹部空間131連通。在蓋體頂表面13a的縱長方向上的另一個端部側(圖3A中的左側)形成有第二長孔133，該第二長孔133在平面圖中具有基本上是橢圓的形狀，該橢圓形狀的主軸方向是蓋體13的橫向方向。例如，如圖4所示，第二長孔133是從蓋體13的頂表面13a到底表面13b穿過的通孔。第二長孔133的位置被調節為當蓋體13覆蓋麥克風基板12時第二長孔133與形成在麥克風基板12中的第二開口部122連通。由于形成在蓋體13中的第一長孔132和第二長孔133是用來將聲音引導進入由基底11、麥克風基板12以及蓋體13形成的殼體10中的孔，因而在下文中將第一長孔132稱作第一音孔132，而將第二長孔133稱作第二音孔133。例如，構成蓋體13的材料可以是諸如液晶高分子(LCP)或聚苯硫醚(PPS)之類的樹脂，并且例如還可以是與麥克風基板12的材料相同的基板材料，例如FR-4。按照基底11、麥克風基板12 (在麥克風基板12上安裝有兩個MEMS芯片14、15以及ASIC 16)和蓋體13這樣的順序將基底11、麥克風基板12和蓋體13從底部開始依次層疊并使用例如構件之間的粘合劑等粘附在一起，進而獲得了例如圖I所示的麥克風單元I。如圖4所示，在麥克風單元I中，經由第一音孔132從外部輸入的聲波穿過容納空間(形成在蓋體13的凹部空間131和麥克風基板12的頂表面12a之間的空間)并到達第一膜片142的頂表面142a和第二膜片152的頂表面152a。經由第二音孔133從外部輸入的聲波穿過第二開口部122、中空空間(使用基底11的第一槽部111和麥克風基板12的底表面12b形成的空間)以及第一開口部121，并到達第二膜片152的底表面152b。換句話說，麥克風單兀11設置有第一聲音通道41和第二聲音通道42,該第一聲音通道41用于將從第一音孔132輸入的聲壓傳輸至第一膜片142的一個表面(頂表面142a)并且還傳輸至第二膜片152的一個表面(頂表面152a),該第二聲音通道42用于將從第二音孔133輸入的聲壓傳輸至第二膜片152的另一個表面(底表面152b)。第一膜片142的另一個表面(底表面142b)面向密封空間(背室)S,在密封空間S中沒有聲音泄露。第一 MEMS芯片14是本發明第一振動部的實施例。第二 MEMS芯片15是本發明第二振動部的實施例。ASIC 16是本發明電路部的實施例。組合在一起的基底11、麥克風基板12以及蓋體13是本發明殼體的實施例。組合在一起的基底11和麥克風基板12是本發明安裝部的實施例。使用基底11的第一槽部111和麥克風基板12的底表面12b獲得了本發明中空空間(該空間將第一開口部121和第二開口部122連通)的實施例。在本實施例的麥克風單元I中，構成殼體10的基底11、麥克風基板12以及蓋體13都是由基板材料FR-4支撐的。因而，當構成殼體10的材料均是相同材料時，就能夠避免出現如下的情況在將麥克風單元I回流安裝到安裝基板的情況下，由于組成構件膨脹系 數的差異導致向安裝在麥克風基板12上的MEMS芯片14、15增加了不必要的應力。具體而言，避免了麥克風單元I的特性變差。在本實施例中，構成本發明安裝部的基底11是平板，但是不限于這種形狀。具體而言，基底的形狀例如可以是具有用來容納麥克風基板12和蓋體13的容納凹度的盒體形狀等。通過以這種方式配置，能夠更容易地使得基底11、麥克風基板12和蓋體13位置上對齊，并且更容易組裝麥克風單元I。在本實施例中，形成在基底11中的第一槽部111的形狀在平面圖中是基本上為T形的形狀，但是不限于這種結構。具體而言，例如，該形狀可以是在平面圖中基本上是矩形(圖3C中的虛線示出的結構)。通過使用例如本實施例的結構，能夠保證用作聲音通道的空間的截面面積達到一定程度，并且能夠增大麥克風基板12被基底11支撐的表面面積。因而容易避免麥克風基板12的彎曲導致中空空間(該中空空間是使用麥克風基板12的底表面12b和基底11的第一槽部111形成的)的截面面積減小的情況。在本實施例中，形成在蓋體13中的第一音孔132和第二音孔133是長孔形狀，但是不限于這種結構，例如可以是在平面圖中具有基本上為圓形形狀的孔等。本結構中的長孔形狀是優選的，因為能夠抑制麥克風單元I縱長方向(等效于圖4中從左到右的方向)上長度增加，并且能夠增大音孔的截面面積。基于相同的原因，設置到麥克風基板12上的第二開口部122也是長孔形狀，但是該形狀也可以被適當地改型。在本實施例中，第二開口部122(第二開口部122是從第二音孔133輸入的聲波的通道)通過一個大的通孔形成。然而該結構不限于此，例如，也可以使用沿著麥克風基板12的橫向方向(圖3B中從上到下的方向)對齊的多個小的(小于本實施例的第二開口部122的尺寸)通孔作為從第二音孔133輸入的聲波的通道，來代替第二開口部122。這種結構使得容易形成設置到麥克風基板12以保證從第二音孔133輸入的聲波通道的通孔。具有多個通孔的原因是為了提高該通道的截面面積。在本實施例中，ASIC 16配置為,被布置從而位于于兩個MEMS芯片14、15之間,但不是通過限制的方式必須設置這種結構。在ASIC 16配置為位于兩個MEMS芯片14、15之間的情況下，像本實施例中一樣，MEMS芯片14、15和ASIC 16容易通過配線17電連接。由于MEMS芯片14、15和ASIC 16之間的距離較短，因而從麥克風單元I輸出的信號較少受到電磁噪聲的影響，并且容易保證令人滿意的SNR。
接下來，描述第一實施例的麥克風單元I的運行效果。當麥克風單兀I外部出現聲音時，從第一音孔132輸入的聲波經過第一聲音通道41到達第一膜片142的頂表面142a，第一膜片142振動。進而在第一 MEMS芯片14中出現靜電電容變化。基于第一 MEMS芯片14的靜電電容變化而提取出的電信號被第一放大器電路162放大并從第一輸出電極19b輸出(參見圖4和圖6)。當麥克風單兀I外部出現聲音時，從第一音孔132輸入的聲波經過第一聲音通道41到達第二振動膜152的頂表面152a，并且從第二音孔133輸入的聲波經過第二聲音通道42到達第二膜片152的底表面152b。因此，由于施加到頂表面152a的聲壓和施加到底表面152b的聲壓之間的聲壓差，第二膜片152振動。進而在第二 MEMS芯片15中出現靜電電容變化。基于第二 MEMS芯片15的靜電電容變化而提取的電信號被第二放大器電路163放大并且從第二輸出電極19c輸出(參見圖4和圖6)。 因而，在麥克風單元I中，使用第一 MEMS芯片14獲得的信號和使用第二 MEMS芯片15獲得的信號被單獨地輸出到外部。在只使用第一 MEMS芯片14的情況下和只使用第
二MEMS芯片15的情況下，麥克風單元I顯示出不同的性質。這將在下文進行描述。在進行該描述之前，將描述聲波的性質。圖7是示出聲壓P和到聲源的距離R之間的關系的曲線圖。如圖7所示，隨著經由空氣或其他介質傳播，聲波衰減，并且聲壓(聲波的強度/幅度)減小。聲壓與到聲源的距離成反比，聲壓P和距離R之間的關系由如下公式
(I)表示。公式(I)中的字母k表示比例常數。P=k/R (I)從圖7和公式(I)可以清楚地看出，聲壓在聲源附近的位置迅速衰減(曲線圖的左側)，而在距離聲源較遠的位置以較慢的速率衰減(曲線圖中的右側)。具體而言，傳輸至與聲源之間的距離差量為A d的兩個位置(Rl和R2，以及R3和R4)的聲壓從Rl到R2 (Rl和R2到聲源的距離小)劇烈衰減(P1-P2)，但是從R3到R4 (R3和R4到聲源的距離源大)并沒有衰減太多(P3-P4)。圖8A和圖8B是用于描述本實施例的麥克風單元的方向特性的圖，其中，圖8A是用于描述只使用第一 MEMS芯片14的情況下的方向特性的圖，圖SB是用于描述只使用第二MEMS芯片15的情況下的方向特性的圖。在圖8A和圖8B中，麥克風單元I的取向假設與圖4所示的取向相同。當從聲源到第一膜片142的距離時，不管聲源處于什么方向，施加到第一膜片142上的聲壓也一定。具體而言，如圖8A所示，在只使用第一 MEMS芯片14的情況下，麥克風單元I顯示出全向性特性，均勻地接收從所有方向入射的聲波。在只使用第二 MEMS芯片15的情況下，麥克風單元I沒有顯示出全向性特性，但是顯示出如圖8B所示的雙向性特性。當從聲源到第二膜片152的距離一定時，施加到第二膜片152的聲壓在聲源位于0°或180°方向時達到最大。這是因為聲波從第一音孔132到達第二膜片152的頂表面152a所用的距離與聲波從第二音孔133到達第二膜片152的底表面152b所用的距離之間的差將最大。另一方面，當聲源是處于90°或270°方向時，施加到第二膜片152的聲波達到最小(O)。這是因為聲波從第一音孔132到達第二膜片152的頂表面152a所用的距離與聲波從第二音孔133到達第二膜片152的底表面152b所用的距離實質上沒有差別。具體而言，在只使用第二 MEMS芯片15的情況下，麥克風單元I顯示出易于接收從0°和180°方向入射的聲波但是不易接收從90°和270°方向入射的聲波的性質(雙向性特性)。圖9是示出麥克風單元特性的曲線圖，其中，水平軸表示轉換成對數的到聲源的距離R，垂直軸表示施加到麥克 風單元的膜片上的聲壓水平。在圖9中，A示出只使用第一MEMS芯片14的情況下麥克風單元的特性，B示出只使用第二 MEMS芯片15的情況下麥克風單元的特性。在第一 MEMS芯片14中，由于施加到一個表面142a的聲壓,第一膜片142振動,而在第二 MEMS芯片15中，由于施加到兩個表面152a、152b的聲壓差，第二膜片152振動。因此，如圖9所示，只使用第二 MEMS芯片15的情況與只使用第一 MEMS芯片14的情況相比，振幅相對于到聲源的距離下降更迅速并且距離衰減更大。換句話說，在只使用第一 MEMS芯片14的情況下，與只使用第二 MEMS芯片15的情況相比，麥克風單元I從距離麥克風單元I較遠的聲源提取遠距離聲音的功能更優。另一方面，在只使用第二 MEMS芯片15的情況下，在麥克風單元I附近出現目標聲音，麥克風單元I去除背景噪聲(指除了目標聲音之外的聲音)并且提取目標聲音的功能更優。進一步描述后一種情況。麥克風單元I附近出現的目標聲音的聲壓在第二膜片152的頂表面152a和底表面152b之間顯著衰減，并且傳輸至第二膜片152的頂表面152a的聲壓和傳輸至第二膜片152的底表面152b聲壓之間存在很大差異。由于背景噪聲是在比目標聲音距離聲源更遠的位置，因而在第二膜片152的頂表面152a和底表面152b之間實質上沒有衰減，并且在傳輸至第二膜片152的頂表面152a的聲壓和傳輸至第二膜片152的底表面152b的聲壓之間存在極小的聲壓差異。這里，前提是從聲源到第一音孔132的距離和從聲源到第二音孔133的距離之間有差異。由于第二膜片152接收到的背景噪聲的聲壓差小，因而背景噪聲的聲壓在第二膜片152內實質上被消除了。由于第二膜片152接收到的目標聲音的聲壓差大，因而目標聲音的聲壓在第二膜片152內不能被消除。因此，通過第二膜片152的振動獲得的信號被當作從中已經去除了背景噪聲的目標聲音的信號。因此，在只使用第二 MEMS芯片15的情況下，麥克風單元I去除背景噪聲并提取它附近出現的目標聲音的功能更優。如上所述，在麥克風單元I中，從第一 MEMS芯片14提取出的信號和從第二 MEMS芯片15提取出的信號被單獨地處理(放大)并且被單獨地輸出到外部。因此，在應用了麥克風單元I的語音輸入裝置中，如果可能適當地選擇使用從MEMS芯片14、15輸出的信號中的哪一個，則麥克風單元能夠用來使得語音輸入裝置多功能化。作為一個具體的例子，描述將麥克風單元I應用于移動電話的情況。在用移動電話通信期間，通常用戶用他們的嘴巴講話，嘴巴在麥克風單元I附近。因此，作為移動電話通信期間的功能，麥克風單元優選地能夠去除背景噪聲并且只提取目標聲音。因此，在通信期間，例如，優選的是，在從麥克風單元I輸出的多個信號中，只使用從第二 MEMS芯片15提取出的信號。如上所述，近年來移動電話具備免提功能和錄像功能。當以這種模式使用移動電話時，需要能夠提取距離麥克風單元I較遠的聲音。為此，當使用移動電話的免提功能或錄像功能時，優選的是，在從麥克風單元I輸出的多個信號中，只使用從第一 MEMS芯片14提取出的信號。
如上所述，本實施例的麥克風單元I的結構具備以下兩種功能作為具有優秀遠處噪聲抑制性能的雙向性差分麥克風的功能，以及作為能夠從位置遠離麥克風單元I的聲源提取遠距離聲音的全向性麥克風的功能。因此，本實施例的麥克風單元容易適用于為應用了該麥克風單元的語音輸入裝置賦予多功能化性能。由于本實施例的麥克風單元I具有這些功能中的兩種，因而無需像傳統實踐中那樣單獨地安裝兩個麥克風單元，并且易于抑制語音輸入裝置尺寸增大。麥克風單元I的結構是，第一聲音通道41和第二聲音通道42由三個構件形成基底11、麥克風基板12以及蓋體13。該結構易于組裝，尺寸減小，而且制成后更輕薄。由于在這種結構中，兩個音孔132、133設置到了相同的表面13a (頂表面)上，因而容易使得應用了該麥克風單元的語音輸入裝置的結構(聲音通道的結構)成為簡單的結構。本實施例的麥克風單元I配置為具有兩個MEMS芯片14、15。然而，因為該結構只是在原本配置給具有優秀遠處噪聲抑制性能的雙向性差分麥克風(該麥克風單元是本發明的發明人之前研發的)的空間中額外布置了一個MEMS芯片，因而即使增加了該MEMS芯片， 麥克風單元的尺寸也不會增大。下文對此進行描述。在本實施例的麥克風單元I中，當將第一 MEMS芯片14取出時，獲得具有優秀遠處噪聲抑制性能的雙向性差分麥克風單元。在該麥克風單元中，兩個音孔132、133的中心之間的距離優選地是大約5mm。原因如下。當第一音孔132和第二音孔133之間的距離太小時，施加到第二膜片152的頂表面152a和底表面152b上的聲壓差小，第二膜片152的幅度小，并且從ASCI16輸出的電信號的SNR差。因此，優選的是，將第一音孔132和第二音孔133之間的距離提高到一定程度。另一方面，當第一音孔132和第二音孔133之間的距離太大時，存在較大的時間差(S卩，從聲源產生的聲波穿過第一音孔132和第二音孔133到達第一膜片152的相位差)，并且噪聲去除性能下降。因此，第一音孔132和第二音孔133的中心之間的距離優選的是大于或等于4mm且小于或等于6mm,更優選的是大約5mm。例如，本實施例的麥克風單元I中使用的MEMS芯片14、15的長度(在平行于連接兩個音孔132、133的中心的線的方向上的長度、圖4中從左到右的長度)是大約1mm，并且例如相同方向上ASIC16的長度是大約0. 7mm。當使得麥克風單元具有差分麥克風的功能時，優選地，將該麥克風單兀配置為聲波從第一音孔132到達第二膜片152的頂表面152a所用的時間與聲波從第二音孔133到達第二膜片152的底表面152b所用的時間實質上相同。因此，第二 MEMS芯片15布置在容納空間(形成在蓋體13的凹部空間131和麥克風基板12的頂表面12a之間的空間)中離開第一音孔132的位置(圖4中容納空間左邊附近的位置)。因此，在具有優秀遠處噪聲抑制性能的雙向性差分麥克風單元的容納空間中，本來就存在能夠布置第一 MEMS芯片14的空間。因而，可以減小本實施例的麥克風單元I的尺寸，其中，在作為具有優秀遠處噪聲抑制性能的雙向性差分麥克風的功能的基礎上，增加了作為能夠從位置離開麥克風單元I的聲源提取遠距離聲音的全向性麥克風的功能。在本實施例，用于檢測第一 MEMS芯片14中靜電電容變化的第一放大器電路162的放大器增益和用于檢測第二 MEMS芯片15中靜電電容變化的第二放大器電路163的放大器增益可以設置為不同的增益。因為第二 MEMS芯片15的第二膜片152是由于施加到兩個表面152a、152b上的聲壓差而振動，因此,其振幅小于第一 MEMS芯片14的第一膜片142的振幅。因此，例如，可以將第二放大器電路163的放大器增益提高為大于第一放大器電路162的放大器增益。能夠使得第一放大器電路162的輸出信號幅度和第二放大器電路163的輸出信號幅度實質上相等。更具體而言，當兩個音孔132、133的中心之間的距離是大約5mm時,優選的是,將第二放大器電路163的放大器增益設置為比第一放大器電路162的放大器增益高大約6到14dB。2、第二實施例的麥克風單元接下來將描述第二實施例的麥克風單元。第二實施例的麥克風單元的大部分結構與第一實施例的麥克風單元I相同。以下只描述不同的部分。使用相同的標記來描述與第一實施例的麥克風單元I重復的部分。圖10是示出第二實施例的麥克風單元結構的方框圖。如圖10所示，在第二實施例的麥克風單元2中，設置有用于輸入來自外部(安裝有麥克風單元2的語音輸入裝置)的 切換信號的切換電極19e,該麥克風單兀與第一實施例的麥克風單兀I的不同之處在于,設置到ASIC 16上的切換電路164是通過經由切換電極19e發送的切換信號驅動的。由于該結構設置有切換電極19e，因而如圖11所示，在麥克風基板12的頂表面12a上設置切換端子18e。如圖10所不,切換電路164是用于在向外輸出從第一放大器電路162輸出的信號和向外輸出從第二放大器電路163輸出的信號之間切換的電路。具體而言,在第二實施例的麥克風單元2中，從麥克風單元2輸出的信號或者只是從第一 MEMS芯片14提取出的信號或者只是從第二 MEMS芯片15提取出的信號。因此，與第一實施例的麥克風單元I不同，在第二實施例的麥克風單元2中，在設置到基底11底表面Ilb的數個外部連接電極19中包括信號輸出電極(第一輸出電極19b)。與此相關，如圖11所示，只將第一輸出端子18b設置到麥克風基板12的頂表面12a，而省略了第二輸出端子18c (還參見圖3B)。例如，根據切換信號的切換電路164的切換動作優選地配置為使用信號H (高電平)和L (低電平)。將描述第二實施例的麥克風單元2的運行效果。當麥克風單元2外部出現聲音時，從第一音孔132輸入的聲波經過第一聲音通道41到達第一膜片142的頂表面142a,第一膜片142振動。進而第一 MEMS芯片14中的靜電電容發生變化。基于第一 MEMS芯片14的靜電電容的變化提取出的電信號由第一放大器電路162放大。當切換電路164基于輸入至切換電極19e的切換信號將第一放大器電路162與第一輸出電極19b連接時,放大后的信號從第一輸出電極19b輸出(參見圖10)。當麥克風單元2外部出現聲音時，從第一音孔132輸入的聲波經過第一聲音通道41還到達第二膜片152的頂表面152a，并且從第二音孔133輸入的聲波經過第二聲音通道42到達第二膜片152的底表面152b。因此，由于施加到頂表面152a的聲壓和施加到底表面152b的聲壓之間的聲壓差，第二膜片152振動。進而第二 MEMS芯片15中的靜電電容發生變化。基于第二 MEMS芯片15的靜電電容變化提取出的電信號由第二放大器電路163放大。當切換電路164基于輸入至切換電極19e的切換信號將第二放大器電路163與第一輸出電極19b連接時,放大后的信號從第一輸出電極19b輸出(參見圖10)。
與第一實施例的情況類似，第二實施例的麥克風單元2也配置為包括以下兩種功能作為具有優秀遠處噪聲抑制性能的雙向性差分麥克風的功能，以及作為能夠從位置離開麥克風單元2的聲源提取遠距離聲音的全向性麥克風的功能。然而，與第一實施例的情況不同，在麥克風單兀2中，基于切換信號，只輸出對應于這兩種功能中的一種功能的信號。在這種結構的情況下，如同第一實施例的情況那樣，在安裝了麥克風單兀2的語音輸入裝置中，無需執行切換動作來選擇使用兩個輸入語音信號中的哪一個。本實施例的結構是，設置了兩個放大器電路162、163，在放大器電路162、163之后設置了切換電路164，對應于第一 MEMS芯片的信號和對應于第二 MEMS芯片15的信號被切換并輸出。由于優選的是可以切換并輸出對應于第一 MEMS芯片14的信號和對應于第二MEMS芯片15的信號，因而該結構可以只具有一個放大器電路，而且，例如，用于根據切換信號執行切換動作的切換電路可以布置在該放大器電路和兩個MEMS芯片14、15之間。在如同本實施例那樣設置了兩個放大器電路162、163的情況下，兩個放大器電路162,163的放大器增益可以設置成不同的增益。此處，第二放大器電路163的放大器增益優選地大于第一放大器電路162的放大器增益。 本實施例的結構是，向第一 MEMS芯片14和第二 MEMS芯片施加了共享的旁路電壓，但本實施例不限于此而是可以具有其他結構。具體而言，例如，可以使用切換信號和切換電路來確定將第一MEMS芯片14和第二MEMS芯片15中哪一個與電荷泵電路161電連接。這樣就減小了在第一 MEMS芯片14和第二 MEMS芯片15之間出現串音的可能性。3、第三實施例的麥克風單元接下來將描述第三實施例的麥克風單元。第三實施例的麥克風單元的大部分結構與第一實施例的麥克風單元I相同。以下只描述不同的部分。使用相同的標記來描述與第一實施例的麥克風單元I重復的部分。圖12是示出第三實施例的麥克風單元結構的方框圖。如圖12所示，在第三實施例的麥克風單元3中，設置有用于輸入來自外部(安裝有麥克風單元3的語音輸入裝置)的切換信號的切換電極19e,該麥克風單兀與第一實施例的麥克風單兀I的不同之處在于,設置到ASIC 16上的切換電路164是通過經由切換電極19e發送的切換信號驅動的。由于該結構設置有切換電極19e，因而如圖13所示，在麥克風基板12的頂表面12a上設置切換端子18e。切換電路164具有如下結構在使得兩個輸出電極19b、19c (數個外部連接電極19中的一些)中哪一個輸出從第一放大器電路162輸出的信號和從第二放大器電路163輸出的信號之間切換(該功能與第二實施例的切換電路不同)。具體而言，當根據從切換電極19e輸入的切換信號切換電路164是處于第一模式時，對應于第一 MEMS芯片14的信號從第一輸出電極19b輸出，而對應于第二 MEMS芯片15的信號從第二輸出電極19c輸出。當根據該切換信號切換電路164是處于第二模式時,對應于第二 MEMS芯片15的信號從第一輸出電極19b輸出，而對應于第一 MEMS芯片14的信號從第二輸出電極19c輸出。例如，切換電路164根據切換信號的切換動作優選地配置為使用信號H (高電平)和L (低電平)。在麥克風單元和語音輸入裝置是由不同的制造方制造的情況下，假設以下類型的制造方是在制造語音輸入裝置的制造方之列(A)更傾向于像第一實施例的麥克風單元I中那樣，將對應于第一MEMS芯片14的信號和對應于第二 MEMS芯片15的信號這兩個信號均從麥克風單元輸出的那些制造方。(B)更傾向于像第二實施例的麥克風單元2中那樣，通過根據切換信號的切換來確定將對應于第一 MEMS芯片14的信號和對應于第二 MEMS芯片15的信號中哪一個從麥克風單元輸出的制造方。就此而言，第三實施例的麥克風單元3具有優勢，因為它可以適用于上述(A)和(B)兩種類型的制造方。在本實施例中，兩個放大器電路162、163的放大器增益也可以設置為不同的增
益。此處，第二放大器電路163的放大器增益優選地大于第一放大器電路162的放大器增.、
Mo4、第四實施例的麥克風單元接下來將描述第四實施例的麥克風單元。第四實施例的麥克風單元的大部分結構與第一實施例的麥克風單元I相同。以下只描述不同的部分。使用相同的標記來描述與第一實施例的麥克風單元I重復的部分。圖14是示出第四實施例的麥克風單元結構的示意性剖視圖。圖14的截取位置假設與圖4的位置相同。圖15是從上看時設置到第四實施例的麥克風單元的麥克風基板的示意性平面圖。圖16是示出第四實施例的麥克風單元結構的方框圖。第四實施例的麥克風單元6與第一實施例的麥克風單元I最主要的不同之處在于安裝在麥克風基板12上的ASIC的數量。具體而言，第一實施例的結構是，由第一 MEMS芯片14提取出的電信號和由第二MEMS芯片15提取出的電信號均是由一個ASIC 16放大。然而，在第四實施例的麥克風單元6中，基于第一 MEMS芯片14的靜電電容變化提取出的電信號由第一 ASIC21放大，基于第二 MEMS芯片15的靜電電容變化提取出的電信號由第二 ASIC22放大。在第四實施例的麥克風單兀6中，如圖15所不,第一 ASIC 21布置為與第一 MEMS芯片14在橫向方向(麥克風基板12的橫向方向)上對齊，第二 ASIC 22布置為與第二 MEMS芯片15在縱長方向(麥克風基板12的縱長方向)上對齊。兩個ASIC 21、22布置在哪里可以適當地改變。第一 MEMS芯片14通過配線17電連接至第一 ASIC 21，第二 MEMS芯片15通過配線17電連接至第二 ASIC。如圖16所不,第一 ASIC 21包括用于向第一 MEMS芯片14施加旁路電壓的電荷泵電路212。電荷泵電路211提高電源電壓VDD以將旁路電壓施加給第一 MEMS芯片14。第一 ASIC 21還包括用于檢測第一 MEMS芯片14中靜電電容變化的放大器電路212。由放大器電路212放大后的電信號從第一 ASIC 21輸出(OUT I)。類似地，第二 ASIC 22也包括用于向第二MEMS芯片15施加旁路電壓的電荷泵電路221以及用于檢測靜電電容變化并輸出放大后的電信號(OUT 2)的放大器電路222。如圖15所示，第一 ASIC 12通過配線17與形成在麥克風基板12頂表面12a上的多個電極端子23a、23b、23c中的每一個電連接。電極端子23a是用于輸入電源電壓(VDD)的電源端子，電極端子23b是用于輸出由第一 ASIC 21的放大器電路212放大后的電信號的第一輸出端子，電極端子23c是用于連接到地的GND端子。
類似地，第二 ASIC 22通過配線17與形成在麥克風基板12頂表面12a上的多個電極端子24a、24b、24c中的每一個電連接。電極端子24a是用于輸入電源電壓(VDD)的電源端子，電極端子24b是用于輸出由第二 ASIC 22的放大器電路222放大后的電信號的第二輸出端子，電極端子24c是用于連接到地的GND端子。電極端子23a和24a電連接至設置在基底11底表面Ilb上的電源電極焊墊19a(包括在數個外部連接電極19中)。第一輸出端子23b電連接至設置在基底11底表面Ilb上的第一輸出電極焊墊19b(包括在數個外部連接電極19中)。第二輸出端子24b電連接至設置在基底11底表面Ilb上的第二輸出電極焊墊19c (包括在數個外部連接電極19中)。GND電極23c和24c電連接至設置在基底11底表面Ilb上的GND電極焊墊19b。第四實施例的麥克風單元6與第一實施例的麥克風單元I的不同之處還在于，在設置于由基底11和麥克風基板12配置的安裝部中的聲音通道(第二聲音通道42的一部分)的壁表面以及蓋體13的內壁上形成有涂層CL。 例如，在基底11、麥克風基板12和蓋體13的材料均是容易受到處理過的表面(經過切割、加工等處理的表面)產生的纖維性粉塵影響的基板材料(例如，玻璃環氧基板)的情況下，有時會出現如下問題粉塵填充到MEME芯片14、15的固定電極144、154和膜片142、152之間的間隙(例如，大約Iiim)中，MEMS芯片14、15停止正常工作。當像第四實施例的麥克風單元6那樣涂敷涂層CL時，能夠防止微細粉塵的產生，并且可以解決上述問題。例如，使用電鍍(plating)技術可以獲得涂層CL，或者更具體而言，例如通過Cu電鍍可以獲得涂層CL。還可以通過幕涂(curtain coating)能夠曝光和顯影的抗蝕劑材料來獲得涂層CL。涂層CL還可以由多層構成。第四實施例的麥克風單元6配置有涂層CL，該涂層CL設置到安裝部(由基底11和麥克風基板12形成)和蓋體13，但是麥克風單元不限于這種結構，而是可以例如配置為將涂層CL只設置到安裝部。設置到安裝部和蓋體13的涂層CL (Cu鍍層作為具體的例子)也可以連接到靜態電位(GND)。這種結構使得可以電磁屏蔽MEMS芯片14、15的頂部和底部，并且還使得可以提高抵抗外部電磁場的耐性(以防止外部噪聲滲入)。在第四實施例的麥克風單元6中，除了 LCP、PPS或其他樹脂材料、FR-4或其他玻璃環氧材料以及樹脂之外，蓋體13還可以由鋁、黃銅、鐵、銅或其他導電金屬材料構成。通過將金屬部與用戶基板或安裝部的GND部連接也可以提供電磁屏蔽效果。即使是在蓋體13由諸如玻璃環氧材料或陶瓷材料等絕緣材料構成的情況下，也可以通過在表面上涂敷導電鍍層來提供與金屬電磁屏蔽相同的效果。具體而言，通過在蓋體13的頂部和側部的外壁表面上涂覆導電鍍層(金屬鍍層)并且將蓋體與用戶基板或安裝部的GND部連接，能夠提供電磁屏蔽效果。為了使得麥克風單元6更薄，必須減小結構組件的厚度，但是當樹脂材料和玻璃環氧材料是0. 2mm或更小厚度時，它們的強度變得極弱，例如由于外部聲壓導致外壁振動之類的問題出現，削弱了麥克風本來具有的聲音提取能力。通過在蓋體13的外壁表面上形成導電金屬膜，能夠提高蓋體13的機械強度從而提高抵抗外部應力的耐性，而且麥克風單元本來具有的聲音提取能力能夠得以呈現且不必要的振動減少。設置到安裝部和蓋體13的涂層CL (具體而言，Cu鍍層)可以連接到靜態電位(GND或電源)。通過設置到安裝部的涂層CL，MEMS芯片14、15抵抗來自下方的外部電磁場的耐性能夠得到改善。通過設置到蓋體13的涂層CL，MEMS芯片14、15抵抗來自上方的外部電磁場的耐性也能夠得到改善。進而，可以為MEMS芯片13、15的頂側和底側提供電磁屏蔽，并且可以顯著地改善抵抗外部電磁場的耐性(以防止外部電磁場噪聲的滲入)。應當清楚，通過布置電磁罩來覆蓋麥克風單元6的殼體10也可以獲得電磁屏蔽。而且，使用上述涂層的粉塵抵御措施還能夠應用于第一到第三實施例的麥克風單元I到麥克風單元3。在第四實施例的麥克風單兀6中,類似于第一實施例，從第一 MEMS芯片14提取出的信號和從第二 MEMS芯片15提取出的信號被單獨地處理(放大)并且被單獨地輸出到外部。因此，當在應用了麥克風單元6的語音輸入裝置中適當地選擇并使用從MEMS芯片14、15輸出的信號中的一者時，采用該方法能夠適應于使得語音輸入裝置多功能化。用于檢測第一MEMS芯片14中靜電電容變化的放大器電路212的放大器增益和用于檢測第二 MEMS芯片15中靜電電容變化的放大器電路222的放大器增益可以設置為不同 的增益。第二 ASIC 22的放大器電路222的放大器增益優選地大于第一 ASIC 21的放大器電路212的放大器增益。5、第五實施例的麥克風單元 接下來將描述第五實施例的麥克風單元。與第四實施例的麥克風單元6類似，第五實施例的麥克風單元具有兩個MEMS芯片14、15和兩個ASIC 21、22。用于從MEMS芯片14、15提取電信號的結構(電處理結構)與第四實施例的麥克風單元6相同。然而，第五實施例的麥克風單兀與第四實施例的麥克風單兀6的顯著不同之處在于,第一 MEMS芯片14和第二 MEMS芯片15容納在單獨的空間中。下文集中描述該不同之處。與第四實施例的麥克風單元6重復的部分用相同的標記表示，并且當描述不是特別必要時將省略其描述。圖17A、圖17B和圖17C是從上看時構成第五實施例的麥克風單元的構件的示意性平面圖，其中，圖17A是從上看時蓋體的視圖，圖17B是從上看時安裝了 MEMS芯片和ASIC的麥克風基板的視圖，圖17C是從上看時基底的視圖。圖18A和圖18B是不出第五實施例的麥克風單元結構的示意性剖視圖，其中，圖18A是圖17A中位置C-C處的示意性剖視圖(假設圖17A到圖17C中的構件處于層疊狀態的情況下的剖視圖)，圖18B是圖17A中位置D-D處的示意性剖視圖。如圖17C所不,第一槽部711形成在基底71中靠近其頂表面71a縱長方向上的一個端部附近(靠近圖17C中的左側)，第一槽部711在平面圖中具有基本上為矩形的形狀，基底71在平面圖中具有基本上為矩形的形狀。第一槽部711的形狀只是一個例子，并且能夠適當地修改。例如，如圖3C所示的在平面圖中具有基本上是T形形狀的兩個槽也可以形成為在基底71的橫向方向上對齊的形狀。如圖17B、圖18A和圖18B所示，在平面圖中具有基本上為矩形形狀的麥克風基板72中，在其頂表面72a的中心附近，形成有被第一 MEMS芯片14覆蓋的第一開口部721以及被第二 MEMS芯片15覆蓋的第二開口部722。第一開口部721和第二開口部722布置為在麥克風基板72的橫向方向上對齊。在麥克風基板72頂表面72a的縱長方向上一個端部附近形成有第三開口部723 (與基底71的第一槽部711所形成的側相同的側)。第一開口部721和第二開口部722是由在平面圖中基本上為圓形形狀的通孔形成，當將麥克風基板72層疊在基底71上時，開口部的位置為與形成在基底71中的第一槽部711重疊。第三開口部723是由在平面圖中基本上為矩形形狀的通孔形成，該矩形形狀的縱長方向是麥克風基板72的橫向方向(圖17B中從上到下的方向)。設置第三開口部722的位置和尺寸使得它與形成在基底71中的第一槽部711重疊。在本實施例中，兩個ASIC 21、22布置為分別與MEMS芯片14、15在麥克風基板72的縱長方向上對齊，但是它們的位置可以適當地修改。蓋體73形成為基本上是平行六面體形狀，并且如圖17A所示，在蓋體73中形成在平面圖中基本上為矩形形狀的第一凹部空間731a以及在平面圖中基本上為L形形狀的第二凹部空間731b。通過將蓋體73布置在麥克風基板72上方，在第一凹部空間731a和麥克風基板72之間獲得了用于容納第一 MEMS芯片14和第一 ASIC 21的第一容納空間，并且在第二凹部空間731b和麥克風基板72之間獲得了用于容納第二 MEMS芯片15和第二 ASIC22的第二容納空間。

在蓋體73中，第一音孔732形成在縱長方向的一個端部，第二音孔733形成在縱長方向上的另一個端部。第一音孔732是從蓋體73的頂表面73a到底表面73b穿過的通孔，并且該通孔在平面圖中基本上為橢圓形的形狀，當蓋體73布置在麥克風基板72上方時，第一音孔732的位置被調整為該音孔與形成在麥克風基板72中的第三開口部723連通。在平面圖中基本上為橢圓形形狀的第二音孔733與蓋體73的第二凹部空間731b連通。例如，按照基底71、麥克風基板72 (在該麥克風基板72上安裝有兩個MEMS芯片14、15和兩個ASIC 21,22)和蓋體73這樣的順序將上述基底71、麥克風基板72和蓋體73從底部開始依次層疊并使用例如構件之間的粘合劑等粘附在一起，進而獲得了例如圖18A和圖18B所示的麥克風單元7。在麥克風單元7中，經由第一音孔732從外部輸入的聲波穿過第三開口部723、中空空間(使用基底71的第一槽部711和麥克風基板72的底表面72b形成的空間)以及第一開口部721到達第一膜片142的底表面142b (參見圖18A)，并且還穿過第三開口部723、前述中空空間和第二開口部722到達第二膜片152的底表面152b(參見圖18B)。經由第二音孔733從外部輸入的聲波穿過第二容納空間(形成在蓋體73的第二凹部空間731b和麥克風基板72的頂表面72a之間的空間)到達第二膜片152的頂表面152a (參見圖 18B)。換句話說，麥克風單兀7的殼體70設置有第一聲音通道41和第二聲音通道42,第一聲音通道41用于將從第一音孔732輸入的聲壓傳輸到第一膜片142的一個表面(底表面142b)并且還傳輸到第二膜片152的一個表面(底表面152b),第二聲音通道42用于將從第二音孔733輸入的聲壓傳輸至第二膜片152的另一個表面(頂表面152a)。第一膜片142的另一個表面(底表面142b)面向其中沒有聲音泄露的密封空間(背室)，并且該空間是使用第二容納空間(形成在蓋體73的第一凹部空間731a和麥克風基板72的頂表面72a之間的空間)形成的。第五實施例的麥克風單元7也配置為包括以下兩種功能作為具有優秀遠處噪聲抑制性能(通過使用從第二 MEMS芯片15提取出的信號獲得)的雙向性差分麥克風的功能，以及作為能夠提取遠距離聲音(通過使用從第一 MEMS芯片14提取出的信號獲得)的全向性麥克風的功能。因此，第五實施例的麥克風單元7也容易適用于為應用了該麥克風單元的語音輸入裝置賦予多功能化性能。在本實施例的情況下，容易提高第一 MEMS芯片14中的背室容量，并且容易改善使用第一 MEMS芯片14時的麥克風靈敏度。
當采用第五實施例的結構時，ASIC的數量可以是一個。類似于第四實施例的結構，可以將涂層CL設置到聲音通道中的一些以及蓋體73的內部，從而當采用第五實施例的結構時也采取粉塵抵御措施。6、第六實施例的麥克風單元接下來將描述第六實施例的麥克風單元。類似于第五實施例的麥克風單元7，第六實施例的麥克風單元配置為具有兩個MEMS芯片14、15和兩個ASIC 21、22，其中第一 MEMS芯片14和第二 MEMS芯片15容納在單獨的空間中。在第五實施例中，這兩個MEMS芯片14、15布置為在麥克風基板72的橫向方向上對齊，但是在第六實施例中，MEMS芯片14、15布置為在麥克風基板的縱長方向上對齊。以下將集中描述該區別之處。與第五實施例的麥克風單元7重復的部分將使用相同的標記表示，并且當描述不是特別必要時將省略其描述。圖19A、圖19B和圖19C是從上看時構成第六實施例的麥克風單元的構件的示意性平面圖，其中，圖19a是從上看時蓋體的視圖，圖19B是從上看時安裝了 MEMS芯片和ASIC的麥克風基板的視圖，圖19C是從上看時基底的視圖。圖20是示出第六實施例的麥克風單 元結構的示意性剖視圖(與圖4所示的截取位置相同的剖視圖)。如圖19C所示，在平面圖中基本上為矩形形狀的基底81中，在平面圖中基本上為十字形形狀的第一槽部811形成在從基底頂表面81a的中心部略微偏移的位置(在縱長方向上偏移)。第一槽部811的形狀只是一個例子并且可以適當地修改。例如，該形狀可以是在平面圖基本上為矩形或其他形狀。如圖19和圖20所示，在平面圖中基本上為矩形形狀的麥克風基板82中，在其頂表面82a中形成有由第一 MEMS芯片14覆蓋的第一開口部821和被第二 MEMS芯片15覆蓋的第二開口部822。第一開口部821和第二開口部822布置為在麥克風基板82的縱長方向上對齊。在麥克風基板82的頂表面82a中形成有第三開口部823，該第三開口部823位于第一開口部821和第二開口部822之間。當麥克風基板82層疊在基底81上時，平面圖中基本上為圓形形狀的通孔形成的第一開口部821的位置為與形成在基底81中的第一槽部811的縱長延伸部分的一個端部偵儀圖19C和圖20中的左側)重疊。當麥克風基板82層疊在基底81上時，由平面圖中基本上為圓形形狀的通孔形成的第二開口部822的位置是與形成在基底81中的第一槽部811的縱長延伸部分的另一個端部側(圖19C和圖20中的右側)重疊。第三開口部823是由平面圖中基本上為矩形形狀的通孔形成的，該矩形形狀的縱長方向是該麥克風基板82的橫向方向(圖19B中從上到下的方向)。設置第三開口部823的位置和尺寸從而使得它與形成在基底81中的第一槽部811的橫向延伸部分重疊。在本實施例中，第一 ASIC 21布置為與第一 MEMS芯片14在麥克風基板82的橫向方向上對齊，第二ASIC 22布置為與第二MEMS芯片15在麥克風基板82的縱長方向上對齊，但是這些位置可以適當地修改。蓋體83形成為基本上是平行六面體的形狀，并且如圖19A所示，在蓋體83中形成有在平面圖中基本上為矩形形狀的第一凹部空間831a以及在平面圖中基本上為矩形形狀的第二凹部空間831b。通過將蓋體83設置在麥克風基板82上，在第一凹部空間831a和麥克風基板82之間獲得了用于容納第一 MEMS芯片14和第一 ASIC 21的第一容納空間，并且在第二凹部空間831b和麥克風基板82之間獲得了用于容納第二 MEMS芯片15和第二ASIC22的第二容納空間。在蓋體83中，第一音孔832形成在第一凹部空間831a和第二凹部空間831b之間，并且第二音孔833形成在縱長方向上的一個端部(設置有第二凹部空間831b的一側的端部)。第一音孔832是從蓋體83的頂表面83a到底表面83b穿過并且在平面圖中基本上為橢圓形狀的通孔，當將蓋體83設置在麥克風基板82上時，第一音孔832的位置被調整為該音孔與形成在麥克風基板82中的第三開口部823連通。在平面圖中基本上為橢圓形狀的第二音孔833與蓋體83的第二凹部空間831b連通。例如，按照基底81、麥克風基板82 (在該麥克風基板72上安裝有兩個MEMS芯片
14、15和兩個ASIC 21,22和及蓋體83這樣的順序將上述基底81、麥克風基板82和蓋體83從底部開始依次層疊并使用例如構件之間的粘合劑等粘附在一起，進而獲得了例如圖20所示的麥克風單元8。在麥克風單元8中，經由第一音孔832從外部輸入的聲波穿過第三開口部823、中空空間(使用基底81的第一槽部811和麥克風基板82的底表面82b形成的空間)以及第一開口部821到達第一膜片142的底表面142b，并且還穿過第三開口部823、前 述中空空間和第二開口部822到達第二膜片152的底表面152b。經由第二音孔833從外部輸入的聲波穿過第二容納空間(形成在蓋體83的第二凹部空間831b和麥克風基板82的頂表面82a之間的空間)到達第二膜片152的頂表面152a。換句話說，麥克風單元8的殼體80設置有第一聲音通道41和第二聲音通道42，第一聲音通道41用于將從第一音孔832輸入的聲壓傳輸到第一膜片142的一個表面(底表面142b)并且還傳輸到第二膜片152的一個表面(底表面152b),第二聲音通道42用于將從第二音孔733輸入的聲壓傳輸至第二膜片152的另一個表面(頂表面152a)。第一膜片142的另一個表面(底表面142b)面向其中沒有聲音泄露的密封空間(背室)，并且該空間是使用第二容納空間(形成在蓋體83的第一凹部空間831a和麥克風基板82的頂表面82a之間的空間)形成的。第六實施例的麥克風單元8也配置為包括以下兩種功能作為具有優秀遠處噪聲抑制性能(通過使用從第二 MEMS芯片15提取出的信號獲得)的雙向性差分麥克風的功能，以及作為能夠提取遠距離聲音(通過使用從第一 MEMS芯片14提取出的信號獲得)的全向性麥克風的功能。因此，第六實施例的麥克風單元8也容易適用于為應用了該麥克風單元的語音輸入裝置賦予多功能化性能。在本實施例的情況下，容易提高第一 MEMS芯片14中的背室容量，并且容易改善使用第一 MEMS芯片14時的麥克風靈敏度。當采用第六實施例的結構時，ASIC的數量可以是一個。類似于第四實施例的結構，可以將涂層CL設置到聲音通道中的一些以及蓋體83的內部，從而當采用第六實施例的結構時也采取粉塵抵御措施。(應用了本發明的麥克風單元的語音輸入裝置)以下描述應用了本發明的麥克風單元的語音輸入裝置結構的例子。以語音輸入裝置是移動電話的情況為例進行描述。并且以麥克風單元是第一實施例的麥克風單元為例進行描述。圖21是示出應用了第一實施例的麥克風單元的移動電話實施例的示意性結構的圖。圖22是圖21中位置B-B處的示意性剖視圖。如圖21所示，在移動電話5的殼體51的底部側設置有兩個音孔511、512，并且用戶的語音經由這兩個音孔511、512輸入至麥克風單元I中，麥克風單元I布置在該殼體51中。麥克風單兀I布置為，使得第一音孔132與形成在移動電話5的殼體51中的音孔511重疊，且第二音孔133與移動電話5的殼體51中的音孔512重疊。因此，在移動電話5的殼體51外部出現的語音穿過麥克風單元I的第二聲音通道41到達第一 MEMS芯片14的第一膜片142的頂表面142a。在移動電話5的殼體51外部出現的語音還穿過麥克風單元I的第一聲音通道41到達第二 MEMS芯片15的第二膜片152的頂表面152a，并且穿過第二聲音通道42到達第二 MEMS芯片15的第二膜片152的底表面152b。在本實施例的移動電話5中，在殼體51和麥克風單元I之間布置有彈性體(墊圈)53。在該彈性體53中形成有開口 531、532從而使得在殼體51外部出現的語音對應于設置在麥克風單元I中的兩個聲音通道41、42被獨立地并且有效地輸入。設置了彈性體53從而確保密封性，保證沒有任何聲音泄露。 如圖22所示，麥克風單元I安裝在設置于移動電話5的殼體51內部的安裝基板52上。該安裝基板52設置有與麥克風單元I的多個外部連接焊墊19電連接的多個電極焊墊，并且例如，麥克風單元I使用焊料等安裝到安裝基板52。進而，將電源電壓提供至麥克風單元1，并且從麥克風單元I輸出的電信號被發送給設置到安裝基板52上的語音信號處理器(未示出)。在近講模式期間，例如，語音信號處理器使用從麥克風單元I中輸出的多個信號中對應于第二 MEMS芯片15的信號來執行處理。例如，在免提模式或錄像模式期間，該處理器使用從麥克風單元I中輸出的多個信號中對應于第一 MEMS芯片14的信號來執行處理。進而能夠在每一種模式下執行優選的信號處理。優選的是，例如，通過向移動電話5提供模式切換按鈕(輸入部)，能夠執行近講模式和免提模式(和/或錄像模式)之間的切換。通過該輸入部選擇的模式信息被配置為輸出至語音信號處理器，從而使得能夠實現對應于每一種模式下的適當的信號處理。當將第二實施例的麥克風單元2應用于移動電話5時，例如，在近講模式期間，用于通知該模式的切換信號被輸入至麥克風單元2。因此，由于切換電路164的工作，對應于第二 MEMS芯片15的信號從麥克風單元2輸出，并且語音信號處理器使用對應于第二 MEMS芯片15的信號執行處理。例如，在免提模式或錄像模式期間，由于輸入了切換信號的切換電路164的工作,對應于第一 MEMS芯片14的信號從麥克風單兀2輸出，語音信號處理器使用對應于第一 MEMS芯片14的信號執行處理。進而能夠在每一種模式下執行優選的信號處理。應用于移動電話5的麥克風單元以與第一或第三到第六實施例相同的方式配置，在對應于第一 MEMS芯片14的信號和對應于第二 MEMS芯片的信號這兩種信號均從麥克風單元1、3、6、7、8 (參見圖23)輸出的情況下，可以在語音信號處理器54中使用這兩種信號執行加法、減法或過濾。執行這些處理，可以控制語音輸入裝置的方向特性，并且可以提取指定區域的語音。例如，全向性、超心形(hyper cardioid)、超級心形(supercardioid)、單向性以及其他希望的方向特性均能夠獲得。例如，此處用于控制方向特性的處理是由語音輸入裝置執行的結構，但是該結構可以具有處理器，該處理器能夠執行用于控制方向特性的處理并且設置在麥克風單元1、3的 ASIC 16 中。(其他)以上示出的麥克風單元1、2、3、6、7、8和語音輸入裝置5示例性地描述了本發明的實施例，然而本發明的應用范圍不限于以上示出的實施例。具體而言，在不脫離本發明目的的范圍內，可以對上述實施例進行各種改型。例如，以上示出的麥克風單元1、2、3、6可以被改型為如圖24A、24B和24C中示出的結構中的任意一種。具體而言，如圖24A所示，第一 MEMS芯片14可以布置為遮擋設置在麥克風基板12上且在平面圖中基本上為圓形形狀的通孔123的頂表面。這種結構擴大了第一膜片142的底表面142b下方的密閉(airtight)空間(背室)，并且因而提高了第一 MEMS芯片14的麥克風靈敏度。設置到麥克風基板12上的通孔123是設置到安裝部的槽部的實施例，該安裝部由本發明的基底11和麥克風基板12形成，并且通孔123的頂表面是本發明槽部的開口表面的實施例。 如圖24B所示，第一 MEMS芯片14可以設置為遮擋通孔123并且還遮擋槽部112，通孔123設置在麥克風基板12上并且在平面圖中基本上為圓形形狀，槽部112設置在基底11上從而與通孔123連通，并且在平面圖中基本上為圓形形狀。這種結構(與圖24A相比)進一步擴大了第一膜片142的底表面142b下方的密閉空間(背室)，因而能夠進一步提高第一 MEMS芯片14的麥克風靈敏度。更優選的是，設置到基底11上的槽部112的開口表面面積大于通孔123的開口表面面積，如圖24B中虛線圓圈內所示。設置到麥克風基板12的通孔123和設置到基底11的槽部112是設置到由本發明的基底和麥克風基板12形成的安裝部的槽部的實施例，并且通孔123的頂表面是本發明槽部的開口表面的實施例。如圖24C所不，可以設置穿過麥克風基板12和基底11并且在平面圖中基本上為圓形形狀的通孔101 (穿過麥克風基板12的通孔123和穿過基底11的通孔113的組合)，通孔101—個開口可以被第一 MEMS芯片14遮擋，另一個開口可以被安裝基板52 (麥克風單元1、2、3、6安裝在安裝基板52上)遮擋并密封。這種結構(與圖24A和圖24B相比)進一步擴大了第一膜片142的底表面142b下方的密閉空間(背室)，因而能夠進一步提高第一MEMS芯片14的麥克風靈敏度。在這種情況下，必須設置密閉維持部102從而包圍基底11的底表面Ilb下方的通孔101的外圍，以維持背室的密閉性。例如，該密閉維持部102可以是設置為焊料接合部從而包圍通孔101的外圍。這樣，通過將麥克風單元1、2、3、6安裝到安裝基板52上時的焊料接合處理，可以確保背室中的密閉性。在第一和第六實施例的麥克風單元中，基底11、81的第一槽部在平面圖中基本上為T形或十字形，但是這么設置的原因是為了確保用作聲音入口(第二音孔133或第一音孔832)的部分的開口表面面積更大，并且減小第二聲音通道42或第一聲音容道41的容積。因而，能夠將第二聲音通道42或第一聲音通道41的聲學共振頻率設置為更高的頻率，并且可以使得麥克風特性更令人滿意。此處是關于共振頻率的補充描述。通常來講，在包括聲學空間(聲音通道)和與該空間接合的聲音入口的模型的情況中，該模型維持唯一的聲學共振頻率。該共振稱作亥姆霍茲(Helmholtz)共振。從定性的角度來講，聲音入口表面面積S越大并且聲學空間的容量V越小，共振頻率越高；聲音入口表面面積S越小并且聲學空間的容量V越大,共振頻率越低。當共振頻率降低并且接近語音頻帶(大約IOkHz)時，它對于麥克風的頻率特性和靈敏度特性具有負面影響。因此，共振頻率優選地設置為盡可能高。在以上的描述中，第二聲音通道42或第一聲音通道41在平面圖中基本上為T形或十字形，但是不限于這種形狀，第二聲音通道42或第一聲音通道41優選地根據MEMS芯片和ASIC的布局來設計，從而使得聲音通道的空間容積最小。在以上示出的實施例中，本發明的第一膜片和第二膜片配置為使用半導體制造技術形成的MEMS芯片14、15，但是不限于這種結構。例如，第一膜片和/或第二膜片可以是使用駐極體膜(electret film)的電容器麥克風等。在以上描述的實施例中，采用所謂的電容器型麥克風作為本發明第一膜片和第二膜片的結構。然而，本發明還能夠應用于采用除了電容器型麥克風單元之外的結構的麥克風單元。例如，本發明還能夠應用于采用了電動型(動電型)、電磁型(磁性)、壓電型或其他類型的麥克風等的麥克風單元中。
在以上描述的實施例中，ASIC 16、21、22 (電路部)配置為包括在麥克風單元1、2、
3、6、7、8內部，但是該電路部也可以布置在麥克風單元外部。在以上描述的實施例中，MEMS芯片14、15和ASIC 16、21、22由單獨的芯片構成，但是安裝在ASIC上的集成電路可以形成為位于形成有MEMS芯片的硅基板上的單塊(monolithic)集成電路。此外，麥克風單元的形狀不限于本實施例的形狀，當然也可以修改為其他的形狀。工業應用適用性 例如，本發明的麥克風單元能夠適當地用于移動電話。附圖標記說明1、2、3、6、7、8 麥克風單元5移動電話(語音輸入裝置)10、70、80殼體11、71、81基底(殼體的一部分，安裝部的一部分)12、72、82麥克風基板(殼體的一部分，安裝部的一部分)13、73、83蓋體14第一 MEMS芯片(第一振動部)15第MEMS芯片(第二振動部)16ASIC (電路部)19e切換電極21第一 ASIC (第一電路部)22第ASIC (第二電路部)41第一聲音通道42第二聲音通道101通孔(形成在安裝部中的通孔)111、711、811 第一槽部(中空空間的構成元件)112槽部(形成在安裝部中的槽部的構成元件)121、721、821 第一開口部122、722、822 第二開口部
123通孔(形成在安裝部中的槽部的構成元件)131凹部空間(容納空間的構成元件)132、732、832第一音孔133、733、833第二音孔142第一膜片142a第一膜片的頂表面(一個表面)152第二膜片152a第二膜片的頂表面(一個表面)
152b第二膜片的底表面(另一個表面)164切換電路723,823第三開口部731a、831a第一凹部空間(第一容納空間的構成元件)731b,831b第二凹部空間(第二容納空間的構成元件)S密封空間
權利要求
1.一種麥克風單兀，包括 第一振動部，用于基于第一膜片的振動將聲音信號轉換成電信號； 第二振動部，用于基于第二膜片的振動將聲音信號轉換成電信號；以及殼體，用于容納所述第一振動部和所述第二振動部，所述殼體設置有第一音孔和第二音孔； 其中，所述殼體設置有 第一聲音通道，用于將從所述第一音孔輸入的聲壓傳輸至所述第一膜片的ー個表面并且傳輸至所述第二膜片的ー個表面； 第二聲音通道，用于將從所述第二音孔輸入的聲壓傳輸至所述第二膜片的另ー個表面；以及 密封空間，面向所述第一膜片的另ー個表面。
2.根據權利要求I所述的麥克風單元，其中，所述殼體包括安裝部和蓋體，所述安裝部用于安裝所述第一振動部和所述第二振動部，所述蓋體用于和所述安裝部一起形成用于容納所述第一振動部和所述第二振動部的容納空間，所述蓋體位于所述安裝部上方； 在所述安裝部中形成有第一開ロ部、第二開ロ部以及用于將所述第一開ロ部和所述第ニ開ロ部連通的中空空間； 在所述蓋體中形成有所述第一音孔、所述第二音孔以及與所述第一音孔連通并且用于形成所述容納空間的凹部空間； 所述第二振動部布置在所述安裝部中以遮擋所述第一開ロ部； 所述第一聲音通道是使用所述第一音孔和所述容納空間來形成的；以及所述第二聲音通道是使用所述第二音孔、所述第二開ロ部、所述中空空間以及所述第一開ロ部來形成的。
3.根據權利要求2所述的麥克風單元，其中，所述密封空間形成在所述第一膜片和所述安裝部的安裝有所述第一振動部的安裝表面之間。
4.根據權利要求2所述的麥克風單元，其中，所述第一振動部布置為遮擋形成在所述安裝部中的槽部的開ロ表面，所述槽部是所述密封空間的一部分。
5.根據權利要求2所述的麥克風單元，其中，構成所述密封空間一部分的通孔形成在所述安裝部中，所述通孔的一個開ロ被所述第一振動部遮擋，另ー個開ロ被布置在所述第一振動部安裝側的相對側上的安裝基板遮擋。
6.根據權利要求I所述的麥克風單元，其中，所述殼體包括安裝部和蓋體，所述安裝部用于安裝所述第一振動部和所述第二振動部，所述蓋體用于和所述安裝部一起形成用于容納所述第一振動部的第一容納空間以及用于容納所述第二振動部的第二容納空間，所述蓋體位于所述安裝部上方； 在所述安裝部中形成有第一開ロ部、第二開ロ部、第三開ロ部以及用于將所述第一開ロ部、第二開ロ部以及第三開ロ部連通的中空空間； 在所述蓋體中形成有所述第一音孔、所述第二音孔、用于形成所述第一容納空間的第一凹部空間以及與所述第二音孔連通并且用于形成所述第二容納空間的第二凹部空間；所述第一振動部布置在所述安裝部中以遮擋所述第一開ロ部； 所述第二振動部布置在所述安裝部中以遮擋所述第二開ロ部；所述第一聲音通道是使用所述第一音孔、所述第三開ロ部、所述中空空間、所述第一開ロ部以及所述第二開ロ部形成的； 所述第二聲音通道是使用所述第二音孔和所述第二容納空間形成的；以及 所述密封空間是使用所述第一容納空間形成的。
7.根據權利要求2至6中任ー權利要求所述的麥克風單元，其中，所述安裝部包括基底和麥克風基板，所述第一振動部和所述第二振動部安裝在所述麥克風基板上，所述麥克風基板層疊在所述基底上。
8.根據權利要求I至6中任ー權利要求所述的麥克風單元，包括第一電路部和第二電路部，所述第一電路部用于處理從所述第一振動部獲得的電信號，所述第二電路部用于處理從所述第二振動部獲得的電信號。
9.根據權利要求I至6中任ー權利要求所述的麥克風單元，包括一個電路部，用于處理 從所述第一振動部和所述第二振動部獲得的電信號。
10.根據權利要求9所述的麥克風單元，其中，所述電路部布置在所述第一振動部與所述第二振動部之間。
11.根據權利要求9所述的麥克風單元，其中，所述電路部単獨地輸出對應于所述第一振動部的信號和對應于所述第二振動部的信號。
12.根據權利要求9所述的麥克風單元，其中，設置有用于輸入來自外部的切換信號的切換電極；并且 所述電路部包括用于基于所述切換信號執行切換動作的切換電路。
13.根據權利要求12所述的麥克風單元，其中，所述切換電路基于所述切換信號執行切換動作，從而向外部輸出對應于所述第一振動部的信號或者對應于所述第二振動部的信號。
14.根據權利要求12所述的麥克風單元，其中，所述電路部単獨地輸出對應于所述第ー振動部的信號和對應于所述第二振動部的信號。
15.ー種語音輸入裝置，包括根據權利要求I至6中任ー權利要求所述的麥克風單元。
全文摘要
一種麥克風單元(1)包括第一振動部(14)、第二振動部(15)以及用于容納所述第一振動部(14)和所述第二振動部(15)的殼體(10)，所述殼體設置有第一音孔(132)和第二音孔(133)。所述殼體(10)設置有第一聲音通道(41)，用于將從所述第一音孔(132)輸入的聲壓傳輸至第一膜片(142)的一個表面(142a)并且傳輸至第二膜片(152)的一個表面(152a)；第二聲音通道(42)，用于將從所述第二音孔(133)輸入的聲壓傳輸至所述第二膜片(152)的另一個表面(152b)；以及密封空間(S)，面向所述第一膜片(14)的另一個表面(142b)。
文檔編號H04R1/38GK102742299SQ20108005915
公開日2012年10月17日 申請日期2010年12月22日 優先權日2009年12月25日
發明者堀邊隆介, 梅田修志, 豬田岳司, 田中史記 申請人:船井電機株式會社