用于防止麥克風(fēng)中壓力瞬變的裝置的制造方法
【專利說明】用于防止麥克風(fēng)中壓力瞬變的裝置
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本專利要求于2012年11月14日提交的、名稱為“Apparatus for Prevent1n ofPressure Transients in Microphones”的、申請(qǐng)?zhí)枮?1/726256的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)的權(quán)益，其全文通過引用的方式并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本申請(qǐng)涉及聲學(xué)設(shè)備，并且更具體地，涉及防止對(duì)這些設(shè)備的損壞。
【背景技術(shù)】
[0004]微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)設(shè)備包括麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器作為兩個(gè)示例。在MEMS麥克風(fēng)的情況下，聲音能量經(jīng)由聲音端口進(jìn)入并振動(dòng)隔膜(diaphragm)，該動(dòng)作形成在隔膜和靠近隔膜設(shè)置的背板之間電勢(電壓)的相應(yīng)變化。電壓表示已經(jīng)接收到的聲音能量。典型地，然后將電壓傳輸至電路(例如，諸如專用集成電路(ASIC)的集成電路)?？稍陔娐飞线M(jìn)行信號(hào)的進(jìn)一步處理。例如，可在集成電路中對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行放大功能或?yàn)V波功能。麥克風(fēng)的部件典型地設(shè)置在印刷電路板(PCB)、基板、或基底上，印刷電路板(PCB)、基板、或基底還可在這些麥克風(fēng)部件之間提供電氣連接并且為這些部件提供物理支承。
[0005]麥克風(fēng)有時(shí)會(huì)經(jīng)受高壓事件。例如，設(shè)置有麥克風(fēng)的設(shè)備可能掉落或被撞擊。這會(huì)形成進(jìn)入麥克風(fēng)并且損壞部件的高能壓力。由于各種原因，已經(jīng)證明，現(xiàn)有的方法不能充分保護(hù)這些設(shè)備免受這種事件。
【附圖說明】
[0006]為了更加全面地理解本公開，將參照下面的詳細(xì)描述和附圖，在附圖中:
[0007]圖1包括根據(jù)本發(fā)明各實(shí)施例的麥克風(fēng)裝置的側(cè)視截面圖；
[0008]圖2包括根據(jù)本發(fā)明各實(shí)施例的圖1的麥克風(fēng)裝置但沒有閥裝置的側(cè)視截面圖；
[0009]圖3包括根據(jù)本發(fā)明各實(shí)施例的閥裝置的立體圖；
[0010]圖4包括根據(jù)本發(fā)明各實(shí)施例的閥裝置的立體圖；
[0011]圖5包括根據(jù)本發(fā)明各實(shí)施例的當(dāng)開始將壓力施加至閥裝置時(shí)的閥裝置的立體圖；
[0012]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明各實(shí)施例的圖5的裝置的截面圖；
[0013]圖7包括根據(jù)本發(fā)明各實(shí)施例的當(dāng)施加壓力并且閥裝置閉合時(shí)的閥裝置的立體圖；
[0014]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明各實(shí)施例的圖7的裝置的截面圖；
[0015]圖9包括根據(jù)本發(fā)明各實(shí)施例的應(yīng)用于基板或者麥克風(fēng)裝置的情況并且被附接的閥裝置的立體圖；
[0016]圖10包括根據(jù)本發(fā)明各實(shí)施例的圖9的裝置的立體截面圖；
[0017]圖11包括根據(jù)本發(fā)明各方面的應(yīng)用于自身附接至麥克風(fēng)的柔性電路的閥裝置的立體圖；
[0018]圖12包括根據(jù)本發(fā)明各實(shí)施例的圖11的裝置的立體截面圖。
[0019]本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，為了簡單和清楚而示出了附圖中的元件。將進(jìn)一步理解的是，某些動(dòng)作和/或步驟可以被說明或描繪為以特定的順序發(fā)生，然而本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在實(shí)際中并不需要這種對(duì)于順序的具體性。還應(yīng)當(dāng)理解的是，本文所用的術(shù)語和表達(dá)具有在關(guān)于他們相應(yīng)各自的查詢和研宄領(lǐng)域的術(shù)語和表達(dá)一致的通常含義，如果有特定的含義，本文將進(jìn)行另外說明。
【具體實(shí)施方式】
[0020]提供了保護(hù)麥克風(fēng)的內(nèi)部部件免受壓力瞬變事件的方法。在這些方法中，能夠顯著地限制或完全消除當(dāng)發(fā)生極端壓力事件時(shí)允許進(jìn)入麥克風(fēng)的氣流。
[0021]在這些實(shí)施例的多個(gè)中，聲學(xué)設(shè)備包括基板、微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)裝置、蓋、端口、以及閥。MEMS裝置包括隔膜和背板。蓋連接至基板并且圍繞MEMS裝置。端口穿過基板設(shè)置并且MEMS裝置設(shè)置在端口之上。閥設(shè)置在端口之上并與MEMS裝置相對(duì)。在高壓事件發(fā)生期間，閥設(shè)置為處于閉合位置并且防止壓力瞬變損壞MEMS裝置。在不存在高壓事件期間，閥設(shè)置為處于打開位置。
[0022]在一個(gè)方面，閥包括多個(gè)連接至中央構(gòu)件的彈簧。在其它方面，在高壓事件期間，閥的一部分覆蓋端口。在另一方面，閥至少部分地設(shè)置在基板的外部上。在又一方面，ASIC設(shè)置在基板上。
[0023]現(xiàn)在參照?qǐng)D1和圖2，示出了 MEMS麥克風(fēng)設(shè)備。麥克風(fēng)包括蓋102、基底104、背板106、隔膜108。端口 110穿過基底104延伸。閥112設(shè)置在端口 110之上。當(dāng)存在大壓力事件時(shí)，閥112致動(dòng)或閉合。在閥沒有致動(dòng)或閉合時(shí)，當(dāng)高壓或過量氣流114經(jīng)由端口 110進(jìn)入時(shí)，這些部件將如圖2所示作出反應(yīng)。
[0024]在操作中，正常的聲音能量116經(jīng)由聲音端口進(jìn)入并且振動(dòng)隔膜108。該動(dòng)作形成隔膜108和背板106之間電勢(電壓)的相應(yīng)變化。該電壓表示已經(jīng)接收到聲音能量。在一些方面，電壓然后被傳輸至電路(例如，在圖1或2中未示出的諸如專用集成電路(ASIC)的集成電路)?？稍陔娐飞蠈?duì)信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步處理。例如，可在集成電路中對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行放大功能或?yàn)V波功能。
[0025]閥112設(shè)置為防止高壓或過量氣流114進(jìn)入端口 110并由此進(jìn)入麥克風(fēng)100。更具體地，一旦存在高壓氣流114，閥自動(dòng)閉合，由此防止高壓氣流114經(jīng)由端口 110進(jìn)入麥克風(fēng)100。允許不是高壓事件116(例如，壓力低于預(yù)定閾值的事件)的氣流經(jīng)由端口 110進(jìn)入麥克風(fēng)100。發(fā)生這種情況是因?yàn)殚y在常規(guī)類型的氣體流動(dòng)期間不自動(dòng)關(guān)閉。“自動(dòng)”表示在閥對(duì)高壓事件作出反應(yīng)并且關(guān)閉的結(jié)構(gòu)中沒有人為干預(yù)。
[0026]現(xiàn)在參照?qǐng)D3和圖4，描述了閥的一個(gè)示例。閥包括外環(huán)302、蓋304和彈簧306。在一個(gè)示例中，外環(huán)302、蓋304和彈簧306由環(huán)氧樹脂構(gòu)成。在其它示例中，可以使用橡膠。其它示例或設(shè)置也是可以的。如本文其它位置所述，在高壓下(例如，當(dāng)壓力超過預(yù)定閾值時(shí))，彈簧306彎曲并向下移動(dòng)蓋304。閥300設(shè)置在相關(guān)端口(即，麥克風(fēng)端口 110或空氣必須穿過以到達(dá)麥克風(fēng)的任意其它端口)之上。當(dāng)蓋向下移動(dòng)時(shí)，其覆蓋或者關(guān)閉端口。由于端口被覆蓋或關(guān)閉，高壓聲音能量不能進(jìn)入該端口并損壞麥克風(fēng)的內(nèi)部部件。外環(huán)302、蓋304、或彈簧306的精確結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸可根據(jù)用戶或系統(tǒng)的需要而變化。閥可以是附接至端口的單獨(dú)設(shè)備或者可制造為端口的部件。
[0027]現(xiàn)在參照?qǐng)D5、圖6、圖7和圖8來描述閥啟動(dòng)的一個(gè)示例。閥包括外環(huán)502、蓋504和彈簧506。在一個(gè)示例中，外環(huán)502、蓋504和彈簧506由環(huán)氧樹脂構(gòu)成。其它的示例或結(jié)構(gòu)也是可以的。在高壓510下(例如，當(dāng)壓力超過預(yù)定閾值時(shí))，彈簧506彎曲并且向下移動(dòng)蓋504。閥500設(shè)置在麥克風(fēng)514的端口 512之上。當(dāng)蓋504向下移動(dòng)時(shí)，其覆蓋或者關(guān)閉端口 512。由于端口 512被覆蓋或關(guān)閉，高壓聲音能量510無法進(jìn)入端口 512并損壞麥克風(fēng)514的內(nèi)部部件。
[0028]現(xiàn)在參照?qǐng)D9和圖10，描述麥克風(fēng)殼體上閥的一個(gè)示例。閥900包括外環(huán)902、蓋904和彈簧906。在一個(gè)示例中，外環(huán)902、蓋904和彈簧906由環(huán)氧樹脂構(gòu)成。其它示例或結(jié)構(gòu)也是可以的。在高壓下(例如，當(dāng)壓力超過預(yù)定閾值時(shí))，彈簧906彎曲并向下移動(dòng)蓋904。閥900設(shè)置在麥克風(fēng)914的端口 912之上。當(dāng)蓋904向下移動(dòng)時(shí)，其覆蓋或關(guān)閉端口912。由于端口 912被覆蓋或關(guān)閉，高壓聲音能量不能進(jìn)入端口 912并損壞麥克風(fēng)914的內(nèi)部部件。
[0029]現(xiàn)在參照?qǐng)D11和圖12，描述了將該閥附接至另一設(shè)備或結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例，其中所述結(jié)構(gòu)附接至麥克風(fēng)。在該示例中，閥包括外環(huán)1102、蓋1104和彈簧1106。在一個(gè)示例中，外環(huán)1102、蓋1104和彈簧1106由環(huán)氧樹脂構(gòu)成。其它的示例或結(jié)構(gòu)也是可以的。閥附接至柔性電路1120。柔性電路附接至麥克風(fēng)1114。麥克風(fēng)1114中的第一端口 1112經(jīng)由柔性電路1120與第二端口 1122導(dǎo)通。
[0030]在高壓下(例如，當(dāng)壓力超過預(yù)定閾值時(shí))，彈簧1106彎曲并向下移動(dòng)蓋1104。閥1100設(shè)置在端口 1122(該端口 1122與端口 1112聯(lián)通)之上。當(dāng)蓋1104向下移動(dòng)時(shí)，其覆蓋或者關(guān)閉端口 1122(并由此關(guān)閉端口 1112)。由于端口 1122被覆蓋或關(guān)閉，高壓聲音能量不能進(jìn)入端口 1122或1112并損壞麥克風(fēng)1114的內(nèi)部部件。
[0031]本文描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，包括發(fā)明人已知的用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式。應(yīng)當(dāng)理解的是，例示的實(shí)施例僅是示例性的，并且不應(yīng)視為限制本發(fā)明的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種聲學(xué)設(shè)備，該聲學(xué)設(shè)備包括: 基板； 微機(jī)電系統(tǒng)MEMS裝置，所述MEMS裝置包括隔膜和背板； 蓋，所述蓋連接至所述基板并且圍繞所述MEMS裝置； 端口，所述端口穿過所述基板設(shè)置，所述MEMS裝置設(shè)置在所述端口之上； 閥，所述閥設(shè)置在所述端口之上并且與所述MEMS裝置相對(duì)，在高壓事件發(fā)生期間，所述閥設(shè)置為處于閉合位置并防止壓力瞬變損壞所述MEMS裝置，在不存在高壓事件期間，所述閥設(shè)置為處于打開位置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲學(xué)設(shè)備，其中所述閥包括多個(gè)連接至中央構(gòu)件的彈簧。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲學(xué)設(shè)備，其中在高壓事件期間，所述閥的一部分覆蓋所述端口。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲學(xué)設(shè)備，所述聲學(xué)設(shè)備進(jìn)一步包括連接至所述基板的專用集成電路。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲學(xué)設(shè)備，其中所述閥至少部分地設(shè)置在所述基板的外部上。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲學(xué)設(shè)備，其中所述閥設(shè)置在具有開口的結(jié)構(gòu)上，并且其中所述MEMS裝置連接至所述開口的一側(cè)并且所述閥位于所述開口的另一側(cè)上。
【專利摘要】一種聲學(xué)設(shè)備，該聲學(xué)設(shè)備包括：基板、微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)裝置、蓋、端口和閥。所述微機(jī)電系統(tǒng)裝置包括隔膜和背板。所述蓋連接至所述基板并且圍繞所述MEMS裝置。所述端口穿過所述基板設(shè)置，所述MEMS裝置設(shè)置在所述端口之上。所述閥設(shè)置在所述端口之上并且與所述MEMS裝置相對(duì)。在高壓事件發(fā)生期間，所述閥設(shè)置為處于閉合位置并防止壓力瞬變損壞所述MEMS裝置。在不存在高壓事件期間，所述閥設(shè)置為處于打開位置。
【IPC分類】H01L29/84, H04R19/00
【公開號(hào)】CN104885480
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201380059432
【發(fā)明人】?！げ┛恕だ?
【申請(qǐng)人】美商樓氏電子有限公司
【公開日】2015年9月2日
【申請(qǐng)日】2013年11月12日
【公告號(hào)】US9137595, US20140133687, WO2014078284A1