特許 7627707 マイクロフォンチップ及びマイクロフォン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-01-29

(45)【発行日】2025-02-14

(54)【発明の名称】マイクロフォンチップ及びマイクロフォン

(51)【国際特許分類】

   H04R 19/04 20060101AFI20250206BHJP

【ＦＩ】

H04R19/04

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2022577176

(86)(22)【出願日】2022-09-16

(86)【国際出願番号】 CN2022119284

(87)【国際公開番号】W WO2024040648

(87)【国際公開日】2024-02-29

【審査請求日】2022-12-14

(31)【優先権主張番号】202222259249.7

(32)【優先日】2022-08-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】511027518

【氏名又は名称】エーエーシーアコースティックテクノロジーズ（シンセン）カンパニーリミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＡＣ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（Ｓｈｅｎｚｈｅｎ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ

【住所又は居所原語表記】Ａ－Ｂｌｏｃｋ， Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ Ｓｈｅｎｚｈｅｎ Ｂｒａｎｃｈ， Ｎｏ．６ Ｙｕｅｘｉｎｇ ３ｒｄ Ｒｏａｄ， Ｓｏｕｔｈ Ｈｉ－Ｔｅｃｈ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｐａｒｋ， Ｎａｎｓｈａｎ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ， Ｓｈｅｎｚｈｅｎ Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５１８０５７ Ｐｅｏｐｌｅ’ｓ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】110000648

【氏名又は名称】弁理士法人あいち国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】王 ▲凱▼杰

(72)【発明者】

【氏名】▲趙▼ ▲転▼▲転▼

【審査官】稲葉 崇

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０２１６９２２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０１８９４４４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０１４５３６８３（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０４６０２１７２（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０７６０３９２０（ＣＮ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０４１３２０３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００８－９９２１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２２５０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１３８７３４１３（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｒ １９／００－１９／０４

Ｈ０４Ｒ １／００－１／４６

Ｈ０４Ｒ ７／００－７／２６

Ｈ０４Ｒ ３１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

フロントチャンバを有するベースと、前記ベースに設けられたコンデンサシステムとを含むマイクロフォンチップにおいて、前記コンデンサシステムが、前記ベースの上部に位置する振動膜と、前記振動膜と間隔を隔てて設けられたバックプレートとを含み、前記振動膜と前記バックプレートとの間に空気間隔が形成されるマイクロフォンチップであって、
前記マイクロフォンチップは、固定部を含み、前記振動膜と前記バックプレートは、前記固定部を介して前記ベースに接続され、
前記振動膜は、内膜部、外膜部及び支持部を含み、前記内膜部と前記外膜部との間には、間隔があり、前記支持部は、前記固定部と前記内膜部とを接続し、又は、前記固定部と前記外膜部とを接続し、
前記マイクロフォンチップは、支持部材を更に含み、前記支持部材は、前記バックプレートに接続され、前記バックプレートと前記内膜部との間に位置し、動作状態でないときには、前記内膜部と前記バックプレート及び前記支持部材とが分離状態にあり、動作状態にあるときには、前記内膜部が前記支持部材に吸着され得るとともに、前記支持部材が前記内膜部を少なくとも２つの領域に仕切ることが可能であり、
前記振動膜の剛性は、仕切られた前記領域の数が多ければ多いほど前記振動膜の剛性が強くなるように、仕切られた前記領域の数によって調整され得ることを特徴とするマイクロフォンチップ。

【請求項2】

前記支持部材は、閉鎖部と、仕切り部とを含み、
前記マイクロフォンチップの厚さ方向に沿って、前記閉鎖部は、前記内膜部の上方に設けられ、且つ前記内膜部の外周に近接して設けられ、
前記仕切り部は、前記閉鎖部の内周に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロフォンチップ。

【請求項3】

前記支持部は、前記内膜部のエッジに沿って外向き延在し、且つ前記固定部に接続され、
前記外膜部は、前記固定部に固定接続されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロフォンチップ。

【請求項4】

前記支持部は、１つ又は複数設けられていることを特徴とする請求項３に記載のマイクロフォンチップ。

【請求項5】

前記外膜部は、少なくとも２つ設けられ、
少なくとも２つの前記外膜部は、前記内膜部のエッジに沿って外向き延在し、且つ前記内膜部を取り囲んで設けられ、
前記外膜部の延在する方向に沿って、前記外膜部は、一端が前記内膜部に接続され、他端が前記支持部に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロフォンチップ。

【請求項6】

前記支持部は、前記外膜部の前記内膜部から離れる側のエッジ部に沿って外向き延在し、且つ前記固定部に接続されていることを特徴とする請求項５に記載のマイクロフォンチップ。

【請求項7】

前記外膜部と前記固定部の内周との間には、間隔があることを特徴とする請求項５に記載のマイクロフォンチップ。

【請求項8】

前記マイクロフォンチップは、電極シート及び電極ガイドを更に含み、
前記電極シートは、前記バックプレートの前記振動膜に近接する側に設けられ、且つ前記電極シートは、前記支持部材によって少なくとも２枚に分割され、
前記電極ガイドは、少なくとも２枚の前記電極シートを同時に引き出すために用いられることを特徴とする請求項１～７の何れか一項に記載のマイクロフォンチップ。

【請求項9】

前記バックプレートには、少なくとも２つの引き出し孔が開設され、
前記電極ガイドは、前記バックプレートの前記振動膜から離れる側に接続され、且つ一部の前記電極ガイドは、各前記引き出し孔を通って各前記電極シートに接続され得ることを特徴とする請求項８に記載のマイクロフォンチップ。

【請求項10】

マイクロフォン本体と、
前記マイクロフォン本体に取り付けられる、請求項１～７の何れか一項に記載のマイクロフォンチップとを含むことを特徴とするマイクロフォン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コンデンサ型マイクロフォンの技術分野に関し、特にマイクロフォンチップ及びマイクロフォンに関する。

【背景技術】

【0002】

無線通信の発展に伴い、全世界の携帯電話ユーザーはますます多くなり、携帯電話に対する人々の要求は、通話の実現に留まらず、高品質の通話効果も要求されている。特に現在のモバイルマルチメディア技術の発展に伴い、携帯電話の通話品質は、より重要になる。携帯電話のマイクロフォンは、携帯電話の音声ピックアップ装置として、その設計の良否が通話品質に直接影響を与える。

【0003】

現在よく使用されるマイクロフォンとして、主にコンデンサ型マイクロフォン及びＭＥＭＳ（マイクロモータシステム）マイクロフォンがあり、それらは様々な端末装置に広く応用されている。コンデンサ型マイクロフォンは、振動膜及びバックプレートを含み、両者はＭＥＭＳ音響センシング容量を構成し、且つＭＥＭＳ音響センシング容量は、更に接続ディスクを介して処理チップに接続されて音響センシング信号を処理チップに出力して信号処理を行う。従来の技術における振動膜の運動がその構造の影響を受けるため、ＭＥＭＳマイクロフォンチップの性能は悪い。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、需要に応じて振動膜の剛性を効果的に増大し調整するマイクロフォンチップ及びマイクロフォンを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、マイクロフォンチップを提供する。当該マイクロフォンチップは、フロントチャンバを有するベースと、前記ベースに設けられたコンデンサシステムとを含み、前記コンデンサシステムが、前記ベースの上部に位置する振動膜と、前記振動膜と間隔を隔てて設けられたバックプレートとを含み、前記振動膜と前記バックプレートとの間には、空気間隔が形成され、
前記マイクロフォンチップは、固定部を含み、前記振動膜と前記バックプレートは、前記固定部を介して前記ベースに接続され、前記振動膜は、内膜部、外膜部及び支持部を含み、前記内膜部と前記外膜部との間には、間隔があり、前記支持部は、前記固定部と前記内膜部とを接続し、又は、前記固定部と前記外膜部とを接続し、
前記マイクロフォンチップは、支持部材を更に含み、前記支持部材は、前記バックプレートに接続され、前記バックプレートと前記内膜部との間に位置し、動作状態にあるときには、前記内膜部が前記支持部材に吸着され得るとともに、前記支持部材が前記内膜部を少なくとも２つの領域に仕切ることが可能である。

【0006】

可能な設計において、前記支持部材は、閉鎖部と、仕切り部とを含み、
前記マイクロフォンチップの厚さ方向に沿って、前記閉鎖部は、前記内膜部の上方に設けられ、且つ前記内膜部の外周に接近して設けられ、
前記仕切り部は、前記閉鎖部の内周に接続されている。

【0007】

可能な設計において、前記支持部は、前記内膜部のエッジに沿って外向き延在し、且つ前記固定部に接続され、
前記外膜部は、前記固定部に固定接続されている。

【0008】

可能な設計において、前記支持部は、１つ又は複数設けられている。

【0009】

可能な設計において、前記外膜部は、少なくとも２つ設けられ、
少なくとも２つの前記外膜部は、前記内膜部のエッジに沿って外向き延在し、且つ前記内膜部を取り囲んで設けられ、
前記外膜部の延在する方向に沿って、前記外膜部は、一端が前記内膜部に接続され、他端が前記支持部に接続されている。

【0010】

可能な設計において、前記支持部は、前記外膜部の前記内膜部から離れる側のエッジ部に沿って外向き延在し、且つ前記固定部に接続されている。

【0011】

可能な設計において、前記外膜部と前記固定部の内周との間には、間隔がある。

【0012】

可能な設計において、前記マイクロフォンチップは、電極シート及び電極ガイドを更に含み、
前記電極シートは、前記バックプレートの前記振動膜に近接する側に設けられ、且つ前記電極シートは、前記支持部材によって少なくとも２枚に分割され、
前記電極ガイドは、少なくとも２枚の前記電極シートを同時に引き出すために用いられる。

【0013】

可能な設計において、前記バックプレートには、少なくとも２つの引き出し孔が開設され、
前記電極ガイドは、前記バックプレートの前記振動膜から離れる側に接続され、且つ一部の前記電極ガイドは、各前記引き出し孔を通って各前記電極シートに接続され得る。

【0014】

本発明は、マイクロフォンを提供する。当該マイクロフォンは、マイクロフォン本体と、前記マイクロフォン本体に取り付けられる、上記マイクロフォンチップとを含む。

【発明の効果】

【0015】

本発明の効果は、以下のとおりである。支持部材を設けることにより動作状態の振動膜をｎ個の互いに分離された浮動領域に仕切り、振動膜の剛性を向上させる。また、動作状態の振動膜を２つ又は３つ又は４つ…又はｎ個の浮動領域に仕切ることにより振動膜の所要の剛性に調整することができる。振動膜が仕切られた数が多ければ多いほど、その剛性が強くなり、振動膜の厚さの削減又は振動膜の面積の増大を実施可能にし、更に振動膜の設計の実行可能性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明に関わるマイクロフォンチップの具体的な実施例における断面図である。

【図2】図１のＡ部の拡大模式図である。

【図3】図１におけるバックプレート、支持部材及び振動膜の構造概略図である。

【図4】図１における支持部材と振動膜の構造概略図である。

【図5】図１における支持部材の構造概略図である。

【図6】図１における振動膜の構造概略図である。

【図7】本発明に関わるマイクロフォンチップの別の具体的な実施例における構造概略図である。

【図8】図７における振動膜と固定部との係合の模式図である。

【図9】図７における振動膜の構造概略図である。

【図10】本発明に関わるマイクロフォンチップの断面図である。

【図11】図１０の爆発模式図である。

【図12】図１０における電極ガイド、バックプレート、電極シート及び支持部材の係合の断面図である。

【図13】図１０における電極ガイドの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下では、図面及び実施形態を参照しながら、本発明を更に説明する。

【0018】

本実施例は、電子デバイスに適用可能なマイクロフォンを提供し、その役割は、音声を受信し且つ音声を電気信号に変換することである。マイクロフォンは、マイクロフォン本体と、マイクロフォンチップ１とを含み、マイクロフォンチップ１は、マイクロフォン本体に取り付けられている。

【0019】

具体的には、図１、図７及び図１１に示すように、マイクロフォンチップ１は、フロントチャンバ１１１を有するベース１１と、ベース１１に設けられた振動膜１２と、振動膜と間隔を隔てて設けられたバックプレート１３とを含み、振動膜１２は、その振動方向に沿ってベース１１とバックプレート１３との間に接続され、振動膜１２とバックプレート１３との間には、空気間隔が形成される。振動膜１２とバックプレート１３は、コンデンサシステムを形成し、外部音声がフロントチャンバ１１１を介して振動膜１２に伝達されると、振動膜１２は、外部音圧を感じて振動し、振動膜１２とバックプレート１３との間の距離を変化させて容量変化を生じさせ、音声信号から電気信号への変換を実現する。

【0020】

図１、図７及び図１１に示すように、マイクロフォンチップ１は、固定部１７を含み、振動膜１２とバックプレート１３は、固定部１７を介してベース１１に接続されている。振動膜１２は、内膜部１２１、外膜部１２２及び支持部１２３を含み、内膜部１２１と外膜部１２２との間には、間隔があり、支持部１２３は、固定部１７と内膜部１２１とを接続し、又は固定部１７と外膜部１２２とを接続する。マイクロフォンチップ１は、支持部材１４を更に含み、支持部材１４は、バックプレート１３に接続され、バックプレート１３と内膜部１２１との間に位置する。動作状態にあるときには、内膜部１２１が支持部材１４に吸着され得るとともに、支持部材１４が内膜部１２１を少なくとも２つの領域に仕切ることが可能である。

【0021】

本実施例において、支持部材１４は、一定の高さを有し、マイクロフォンが動作しない時、内膜部１２１とバックプレート１３及び支持部材１４は、分離状態にある。マイクロフォンが動作する時、バイアス電圧で、内膜部１２１は、静電気力に誘引して支持部材１４に吸着され、この時、支持部材１４は、内膜部１２１を少なくとも２つの互いに分離された浮動領域に仕切る。支持部材１４により動作状態の内膜部１２１を互いに分離されたｎ個の浮動領域に仕切り、内膜部１２１の剛性を向上させる。ここで、動作状態の振動膜１２を２つ又は３つ又は４つ…又はｎ個の浮動領域に仕切ることにより、振動膜１２の必要な剛性に調整することができ、振動膜１２が仕切られた数が多ければ多いほど、その剛性が強くなり、振動膜１２の厚さの削減又は振動膜１２の面積の増大を実施可能にし、更に振動膜１２の設計の実行可能性を向上させることができる。

【0022】

図３～図５に示すように、支持部材１４は、閉鎖部１４１及び仕切り部１４２を含み、マイクロフォンチップ１の厚さ方向に沿って、閉鎖部１４１は、内膜部１２１の上方に設けられ、且つ内膜部１２１の外周に近接して設けられ、マイクロフォンが動作する時、内膜部１２１は、静電気力に誘引して閉鎖部１４１に吸着され、閉鎖部１４１は、内膜部１２１を支持して動作状態に達するとともに、低減衰の現象の発生を回避し、マイクロフォンの信頼性を向上させる。仕切り部１４２は、閉鎖部１４１の内周に接続され、マイクロフォンは、動作状態で、仕切り部１４２により仕切られる。当該仕切り部１４２は、ロッド構造とすることができ、仕切り部１４２の両端は、閉鎖部１４１の内周に接続され、仕切り部１４２は、閉鎖部１４１を２つの部分に仕切ることにより、内膜部１２１を２つの浮動領域に対応して仕切る。図３及び図４に示すように、当該仕切り部１４２は、交差して設けられた２つの接続ロッドであり、動作時の内膜部１２１を４つの分離された浮動領域に仕切ることができる。

【0023】

図４及び図６に示すように、具体的な実施例において、支持部１２３は、内膜部１２１のエッジに沿って外向き延在し、且つ固定部１７に接続され、外膜部１２２は、固定部１７に固定接続されている。

【0024】

この実施例において、振動膜１２を加工することにより、振動膜１２は、図６に示すような内膜部１２１と、外膜部１２２と、支持部１２３とを形成する。内膜部１２１と外膜部１２２との間には、間隔があり、支持部１２３は、内膜部１２１と固定部１７とを接続することにより内膜部１２１を固定し、それにより内膜部１２１が片持ち状態にあり、振動膜材料の応力が十分に解放されることを保証し、振動膜の順応性を向上させる。

【0025】

図４及び図６に示すように、支持部１２３は、１つ設けられる。すなわち、振動膜１２は、単一アームで接続して固定することができ、振動膜１２の応力が解放されることを更に保証する。あるいは、振動膜１２は、２つ、３つ等の複数の支持部１２３を設けてもよい。

【0026】

別の具体的な実施例において、図７～図９に示すように、外膜部１２２は、内膜部１２１を取り囲んで設けられ、且つ一部の外膜部１２２と内膜部１２１との間には隙間があり、一部の外膜部１２２は、内膜部１２１に接続され、支持部１２３は、外膜部１２２と固定部１７とを接続し、内膜部１２１への拘束を減少させることにより、振動膜１２の応力を効果的に解放させる。図８に示すように、外膜部１２２と固定部１７の内周との間には、間隔があり、感度を効果的に向上させることができ、振動膜の拘束力を減少させ、応力を効果的に解放することができる。

【0027】

具体的には、図８に示すように、外膜部１２２は、少なくとも２つ設けられ、少なくとも２つの外膜部１２２は、内膜部１２１のエッジに沿って外向き延在し、且つ内膜部１２１を取り込んで設けられている。外膜部１２２の延在する方向に沿って、外膜部１２２は、一端が内膜部１２１に接続され、他端が支持部１２３に接続されているため、外膜部１２２の中間部分と内膜部との間には隙間が形成され、応力を放出しやすく、振動膜の耐用年数を延長することに役立つ。

【0028】

図９に示すように、外膜部１２２が４つ設けられ、それ相応に、４つの支持部１２３も設けられている。

【0029】

更に、図１０～図１３に示すように、マイクロフォンチップ１は、電極シート１５を更に含み、電極シート１５は、バックプレート１３の振動膜１２に近接する側に設けられ、バックプレート１３に支持部材１４を設けるため、電極シート１５を分割する必要がある。電極シート１５は、支持部材１４によって少なくても２枚に分割される。各電極シート１５は、仕切り部１４２で仕切られた領域内に設けられている。同時に各電極シート１５を引き出すことを実現するために、マイクロフォンチップ１は、電極ガイド１６を更に含み、電極ガイド１６は、同時に少なくとも２枚の電極シート１５を引き出すことができ、それにより各電極シート１５がそれぞれ引き出される必要があるという問題を解決する。

【0030】

具体的には、図１１及び図１２に示すように、バックプレート１３には、少なくとも２つの引き出し孔１３３が開設され、少なくとも２つの引き出し孔１３３は、バックプレート１３の中間部分に設けられ、且つ各引き出し孔１３３の位置が各電極シート１５の位置に対応し、引き出し孔１３３の位置に対応する電極シート１５は、開孔処理を行わない。電極ガイド１６は、バックプレート１３の振動膜１２から離れる側に接続され、且つ一部の電極ガイド１６は、各引き出し孔１３３を通って各電極シート１５に接続することができる。

【0031】

より具体的には、図１２及び図１３に示すように、電極ガイド１６は、接続された集約部１６１と、少なくとも２つのガイド部１６２とを含み、集約部１６１は、バックプレート１３の振動膜１２から離れる側に位置し、各ガイド部１６２は、引き出し孔１３３を通って対応する電極シート１５に接続される。電極シート１５は、電極ガイド１６に対応する位置に開孔が開設されていない。バックプレート１３には、音を伝導して音圧をバランスさせる音孔１３４が更に設けられ、音孔１３４は、引き出し孔１３３の外周に位置する。

【0032】

図１３に示すように、電極シート１５は、支持部材１４によって４つの部分に分割され、対応的に、電極ガイド１６には、４つのガイド部１６２が設けられ、バックプレート１３には、４つの引き出し孔１３３が開設される。

【0033】

ここで、電極ガイド１６の材質は、金属材質又は他の導電性材質であってもよい。

【0034】

以上は本発明の実施形態に過ぎず、当業者であれば本発明の思想を逸脱することなく改良を加えることができるが、これらは全て本発明の保護範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0035】

１ マイクロフォンチップ
１１ ベース
１１１ フロントチャンバ
１２ 振動膜
１２１ 内膜部
１２２ 外膜部
１２３ 支持部
１３ バックプレート
１３１ 引き出し孔
１３２ 音孔
１４ 支持部材
１４１ 閉鎖部
１４２ 仕切り部
１５ 電極シート
１６ 電極ガイド
１６１ 集約部
１６２ ガイド部
１７ 固定部

【要約】

【課題】本発明はコンデンサ型マイクロフォンの技術分野に関し、特にマイクロフォンチップとマイクロフォンに関する。
【解決手段】マイクロフォンチップはフロントチャンバを有するベースと、ベースに設けられたコンデンサシステムを含み、コンデンサシステムはベースの上部に位置する振動膜と、振動膜と間隔を隔てて設けられたバックプレートを含み、振動膜とバックプレートの間に空気間隔が形成され、振動膜とバックプレートは固定部を介してベースに接続され、振動膜は内膜部、外膜部と支持部を含み、内膜部と外膜部の間に間隔があり、支持部は固定部と内膜部と、又は、固定部と外膜部とを接続し、マイクロフォンチップは支持部材を更に含み、支持部材はバックプレートに接続され、バックプレートと内膜部の間に位置し、動作状態にある時には、内膜部が支持部材に吸着され得るとともに、支持部材が内膜部を少なくとも２つの領域に仕切ることが可能である。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】