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1. WO2021143548 - BONE CONDUCTION MICROPHONE

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说明书

发明名称 0001   0002   0003   0004   0005   0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100   0101   0102   0103   0104   0105   0106   0107   0108   0109   0110   0111   0112   0113   0114   0115   0116   0117   0118   0119   0120   0121   0122   0123   0124   0125   0126   0127   0128   0129   0130   0131   0132   0133   0134   0135   0136   0137   0138   0139   0140   0141   0142   0143   0144   0145   0146   0147   0148   0149   0150   0151   0152  

权利要求书

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22   23  

附图

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22   23   24   25   26   27  

说明书

发明名称 : 一种骨传导麦克风

[0001]
优先权信息
[0002]
本申请要求2020年1月17日提交的中国申请号202010051694.7的优先权,2020年3月18日提交的国际申请号PCT/CN2020/079809的优先权以及2020年7月21日提交的国际申请号PCT/CN2020/103201的优先权,其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

[0003]
本申请涉及传声装置技术领域,特别涉及一种骨传导麦克风。

背景技术

[0004]
麦克风接收外界振动信号,利用声学换能单元将振动信号转换为电信号,通过后端电路处理后输出电信号。性能优异的麦克风具有较为平坦的频响,使其具有足够高的信噪比。麦克风接收外界振动信号后,振动单元发生位移引起电信号,为使频响平坦,常将麦克风振动器件谐振频率设置在较大的值,这使得麦克风灵敏度或信噪比降低,通话质量不佳。提高麦克风信噪比有效的方法是将谐振频率调至语音频段,由于麦克风振动器件Q值较大(自身阻尼小),频响曲线在谐振频率处出现较高的峰值,实际拾取音源信号时会在共振峰附近的频率段拾取过多的信号,使得整个频率段信号分布不均,清晰度低,甚至导致信号失真。
[0005]
因此,有必要提供一种骨传导麦克风,以提高麦克风的性能。
[0006]
发明内容
[0007]
本申请的一个方面提供一种骨传导麦克风,包括:由振动单元和声学换能单元形成的叠层结构;基体结构,被配置为承载所述叠层结构,所述叠层结构的至少一侧与所述基体结构通过物理方式进行连接;所述基体结构基于外部振动信号产生振动,所述振动单元响应于所述基体结构的振动发生形变;所述声学换能单元基于所述振动单元的形变产生电信号;以及至少一个阻尼结构层,所述至少一个阻尼结构层位于所述叠层结构的上表面、下表面和/或内部,所述至少一个阻尼层与所述基体结构连接。
[0008]
在一些实施例中,所述至少一个阻尼结构层的材料包括聚氨酯类、环氧树脂类、丙烯酸酯类、聚氯乙烯类、丁基橡胶类、或硅橡胶类。
[0009]
在一些实施例中,所述至少一个阻尼结构层中材料的杨氏模量范围为10 6Pa~10 10pa。
[0010]
在一些实施例中,所述至少一个阻尼结构层中材料的密度为0.7×10 3kg/m 3~2×10 3kg/m 3
[0011]
在一些实施例中,所述至少一个阻尼结构层中材料的泊松比为0.4~0.5。
[0012]
在一些实施例中,所述至少一个阻尼结构层的厚度为0.1um~80um。
[0013]
在一些实施例中,所述至少一个阻尼结构层的厚度为0.1um~10um。
[0014]
在一些实施例中,所述至少一个阻尼结构层的厚度为0.5um~5um。
[0015]
在一些实施例中,所述至少一个阻尼结构层的损耗因子为1-20。
[0016]
在一些实施例中,所述至少一个阻尼结构层的损耗因子为5-10。
[0017]
在一些实施例中,所述基体结构包括内部中空的框架结构体,所述叠层结构的一端与所述基体结构或所述至少一个阻尼结构层连接,所述叠层结构的另一端悬空设置于所述基体结构的中空位置。
[0018]
在一些实施例中,所述振动单元包括悬膜结构,所述声学换能单元包括由上至下依次设置的第一电极层、压电层、第二电极层;其中,所述悬膜结构通过其周侧与所述基体结构连接,所述声学换能单元位于所述悬膜结构的上表面或下表面。
[0019]
在一些实施例中,所述悬膜结构包括若干个孔,所述若干个孔沿所述声学换能单元的周侧分布。
[0020]
在一些实施例中,所述振动单元还包括质量元件,所述质量元件位于所述悬膜结构的上表面或下表面。
[0021]
在一些实施例中,所述声学换能单元与所述质量元件分别位于所述悬膜结构的不同侧。
[0022]
在一些实施例中,所述声学换能单元与所述质量元件位于所述悬膜结构的同一侧,其中,所述声学换能单元为环状结构,所述环状结构沿所述质量元件的周侧分布。
[0023]
在一些实施例中,所述振动单元包括至少一个支撑臂和质量元件,所述质量元件通过所述至少一个支撑臂与所述基体结构连接。
[0024]
在一些实施例中,所述声学换能单元位于所述至少一个支撑臂的上表面下表面或内部。
[0025]
在一些实施例中,所述声学换能单元包括由上至下依次设置的第一电极层、压电层和第二电极层,所述第一电极层或所述第二电极层与所述至少一个支撑臂的上表面或下表面连接。
[0026]
在一些实施例中,所述质量元件位于所述第一电极层或所述第二电极层的上表 面或下表面。
[0027]
在一些实施例中,所述第一电极层、所述压电层和/或所述第二电极层的面积不大于所述支撑臂的面积,所述第一电极层、所述压电层和/或第二电极层的局部或全部覆盖所述至少一个支撑臂的上表面或下表面。
[0028]
在一些实施例中,其中,所述声学换能单元的所述第一电极层、所述压电层、所述第二电极层靠近所述质量元件或/和所述支撑臂与所述基体结构连接处。
[0029]
在一些实施例中,所述至少一个支撑臂包括至少一个弹性层,所述至少一个弹性层位于所述第一电极层或所述第二电极层的上表面和/或下表面。

附图说明

[0030]
本申请将以示例性实施例的方式进一步说明,这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的,在这些实施例中,相同的编号表示相同的结构,其中:
[0031]
图1是根据本申请一些实施例提供的叠层结构固有频率提前的频率响应曲线;
[0032]
图2是根据本申请一些实施例提供的有无阻尼结构层的骨传导麦克风的频率响应曲线图;
[0033]
图3是根据本申请一些实施例所示的骨传导麦克风的结构示意图。
[0034]
图4是根据本申请一些实施例提供的骨传导麦克风A-A处的剖视图;
[0035]
图5是根据本申请一些实施例提供的骨传导麦克风的剖视图;
[0036]
图6是根据本申请一些实施例提供的骨传导麦克风的剖视图;
[0037]
图7是根据本申请一些实施例提供的骨传导麦克风的剖视图;
[0038]
图8是悬臂梁形式的骨传导麦克风的输出电压频响图;
[0039]
图9是根据本申请另一些实施例所示的骨传导麦克风的结构示意图;
[0040]
图10是根据本申请一些实施例所示的骨传导麦克风的结构示意图;
[0041]
图11是根据本申请一些实施例提供的骨传导麦克风的局部结构的剖视图;
[0042]
图12是根据本申请一些实施例提供的骨传导麦克风的剖视图;
[0043]
图13是根据本申请一些实施例提供的骨传导麦克风的剖视图;
[0044]
图14是根据本申请一些实施例提供的骨传导麦克风的剖视图;
[0045]
图15是根据本申请一些实施例所示的骨传导麦克风的结构示意图;
[0046]
图16是根据本申请一些实施例所示的骨传导麦克风的结构示意图;
[0047]
图17是根据本申请一些实施例提供的骨传导麦克风B-B处的剖视图;
[0048]
图18是根据本申请一些实施例提供的骨传导麦克风的俯视图;
[0049]
图19是根据本申请一些实施例提供的骨传导麦克风的剖视图;
[0050]
图20是根据本申请一些实施例提供的骨传导麦克风的输出电压频响图;
[0051]
图21是根据本申请一些实施例提供的骨传导麦克风的输出电压频响图;
[0052]
图22是根据本申请一些实施例提供的骨传导麦克风具有两层阻尼结构层的剖视图;
[0053]
图23是根据本申请一些实施例提供的骨传导麦克风的结构示意图;
[0054]
图24是根据本申请一些实施例提供的骨传导麦克风的剖视图;
[0055]
图25是根据本申请一些实施例提供的骨传导麦克风的输出电压频响图;
[0056]
图26是根据本申请一些实施例提供的骨传导麦克风设置两层阻尼结构层时的剖视图;以及
[0057]
图27是根据本申请一些实施例提供的骨传导麦克风的结构图示意图。

具体实施方式

[0058]
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对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申请的一些示例或实施例,对于本领域的普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图将本申请应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明,图中相同标号代表相同结构或操作。应当理解的是,附图仅仅是为了说明和描述的目的,并不旨在限制本申请的范围。应当理解的是,附图并不是按比例绘制的。
[0059]
需要理解的是,为了便于对本申请的描述,术语“中心”、“上表面”、“下表面”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“外周”、“外部”等指示的位置关系为基于附图所示的位置关系,而不是指示所指的装置、组件或单元必须具有特定的位置关系,不能理解为是对本申请的限制。
[0060]
应当理解,本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模组”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而,如果其他词语可实现相同的目的,则可通过其他表达来替换所述词语。
[0061]
如本申请和权利要求书中所示,除非上下文明确提示例外情形,“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数,也可包括复数。一般说来,术语“包括”与“包含”仅 提示包括已明确标识的步骤和元素,而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列,方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。
[0062]
本申请中使用了流程图用来说明根据本申请的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是,前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反,可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时,也可以将其他操作添加到这些过程中,或从这些过程移除某一步或数步操作。
[0063]
本申请一些实施例提供的骨传导麦克风可以包括基体结构、叠层结构和至少一个阻尼结构层。在一些实施例中,基体结构可以为内部具有中空部分的规则或不规则的立体结构,例如,可以是中空的框架结构体,包括但不限于矩形框、圆形框、正多边形框等规则形状,以及任何不规则形状。叠层结构可以位于基体结构的中空部分或者至少部分悬空设置在基体结构中空部分的上方。在一些实施例中,叠层结构的至少部分结构与基体结构通过物理方式进行连接。这里的“连接”可以理解为在分别制备叠层结构和基体结构后,将叠层结构和基体结构通过焊接、铆接、卡接、螺栓等方式固定连接,或者在制备过程中,通过物理沉积(例如,物理气相沉积)或者化学沉积(例如,化学气相沉积)的方式将叠层结构沉积在基体结构上。在一些实施例中,叠层结构的至少部分结构可以固定于基体结构的上表面或下表面,叠层结构的至少部分结构也可以固定于基体结构的侧壁。例如,叠层结构可以为悬臂梁,该悬臂梁可以为板状结构体,悬臂梁的一端与基体结构的上表面、下表面或基体结构中中空部分所在的侧壁连接,悬臂梁的另一端不与基体结构连接或接触,使得悬臂梁的另一端悬空设置于基体结构的中空部分。又例如,骨传导麦克风可以包括振膜层(也称为悬膜结构),悬膜结构与基体结构固定连接,叠层结构设置于悬膜结构的上表面或下表面。再例如,叠层结构可以包括质量元件和一个或多个支撑臂,质量元件通过一个或多个支撑臂与基体结构固定连接,该支撑臂的一端与基体结构连接,支撑臂的另一端与质量元件连接,使得质量元件和支撑臂的部分区域悬空设置于基体结构中空部分。需要知道的是,本申请中所说的“位于基体结构的中空部分”或“悬空设置于基体结构的中空部分”可以表示悬空设置于基体结构中空部分的内部、下部或者上方。在一些实施例中,叠层结构可以包括振动单元和声学换能单元。具体地,基体结构可以基于外部振动信号产生振动,振动单元响应于基体结构的振动发生形变;声学换能单元基于振动单元的形变产生电信号。需要知道的是,这里对振动单元和声学换能单元的描述只是出于方便介绍叠层结构工作原理的目的,并不限制叠层结构的实际组成和结构。事实上,振动单元可以不是必须的,其功能完全可以由 声学换能单元实现。例如,对声学换能单元的结构做一定改变后可以由声学换能单元直接响应于基体结构的振动而产生电信号。
[0064]
振动单元是指叠层结构中受到外力容易发生形变的部分,振动单元可以用于将外力导致的形变传递至声学换能单元。在一些实施例中,振动单元和声学换能单元重叠形成叠层结构。声学换能单元可以位于振动单元的上层,声学换能单元也可以位于振动单元的下层。例如,叠层结构为悬臂梁结构时,振动单元可以包括至少一个弹性层,声学换能单元可以包括由上至下依次设置的第一电极层、压电层和第二电极层,弹性层位于第一电极层或第二电极层的表面,弹性层可以在振动过程中发生形变,压电层基于弹性层的形变产生电信号,第一电极层和第二电极层可以对该电信号进行采集。又例如,振动单元还可以为悬膜结构,可以通过改变悬膜结构特定区域的密度、或者在悬膜结构上打孔或在悬膜结构上设置配重块(也叫作质量元件)等方式,使得声学换能单元附近的悬膜结构在外力作用下更容易发生形变从而驱动声学换能单元产生电信号。再例如,振动单元可以包括至少一个支撑臂和质量元件,质量元件通过支撑臂悬空设置于基体结构的中空部分,基体结构发生振动时,振动单元的支撑臂和质量元件相对于基体结构发生相对运动,支撑臂发生形变作用于声学换能单元从而产生电信号。
[0065]
声学换能单元是指叠层结构中将振动单元的形变转换为电信号的部分。在一些实施例中,声学换能单元可以包括至少两个电极层(例如,第一电极层和第二电极层)压电层,压电层可以位于第一电极层和第二电极层之间。压电层是指受到外力作用时可以在其两端面产生电压的结构。在一些实施例中,压电层可以是半导体的沉积工艺(例如磁控溅射、MOCVD)获得的压电聚合物薄膜。在本说明书的实施例中,压电层可以在振动单元的形变应力作用下产生电压,第一电极层和第二电极层可以将该电压(电信号)进行采集。在一些实施例中,压电层的材料可以包括压电晶体材料和压电陶瓷材料。压电晶体是指压电单晶体。在一些实施例中,压电晶体材料可以包括水晶、闪锌矿、方硼石、电气石、红锌矿、GaAs、钛酸钡及其衍生结构晶体、KH 2PO 4、NaKC 4H 4O 6·4H 2O(罗息盐)等,或其任意组合。压电陶瓷材料是指由不同材料粉粒之间的固相反应和烧结而获得的微细晶粒无规则集合而成的压电多晶体。在一些实施例中,压电陶瓷材料可以包括钛酸钡(BT)、锆钛酸铅(PZT)、铌酸铅钡锂(PBLN)、改性钛酸铅(PT)、氮化铝(AIN)、氧化锌(ZnO)等,或其任意组合。在一些实施例中,压电层材料还可以为压电聚合物材料,例如,聚偏氟乙烯(PVDF)等。
[0066]
阻尼结构层可以是指具有阻尼特性的结构体。在一些实施例中,阻尼结构层可 以是膜状结构或板状结构。进一步地,阻尼结构层的至少一侧可以与基体结构连接。在一些实施例中,阻尼结构层可以位于叠层结构的上表面和/或下表面或叠层结构的多层层状结构之间。例如,叠层结构为悬臂梁时,阻尼结构层可以位于悬臂梁的上表面和/或下表面。又例如,叠层结构为支撑臂和质量元件时,质量元件相对于支撑臂向下凸出时,阻尼结构层可以位于质量元件的下表面和/或支撑臂的上表面。在一些实施例中,对于宏观尺寸的叠层结构和基体结构,可以直接将阻尼结构层粘接在基体结构或叠层结构处。在一些实施例中,对于MEMS器件,可利用半导体工艺,例如,蒸镀、旋涂、微装配等方式,将阻尼结构层与叠层结构和基体结构连接。在一些实施例中,阻尼结构层的形状可以是圆形、椭圆形、三角形、四边形、六边形、八边形等规则或形状。在一些实施例中,可以通过选择阻尼结构层的材料、尺寸、厚度等提高骨传导麦克风的电信号的输出效果,具体可以参考本申请说明书其它地方的描述。
[0067]
在一些实施例中,基体结构和叠层结构可以位于骨传导麦克风的壳体内,基体结构与壳体内壁固定连接,叠层结构承载于基体结构。当骨传导麦克风的壳体受到外力振动时(例如,人体说话时脸部的振动带动壳体振动),壳体振动带动基体结构振动,由于叠层结构与壳体结构(或基体结构)各自的属性不同,使得叠层结构与壳体之间无法保持完全一致的移动,从而产生相对运动,进而使叠层结构的振动单元产生形变。进一步地,当振动单元发生形变时,声学换能单元的压电层受到振动单元的形变应力产生电势差(电压),声学换能单元中分别位于压电层上表面和下表面的至少两个电极层(例如,第一电极层和第二电极层)可以采集该电势差从而将外部振动信号转化为电信号。阻尼结构层的阻尼在不同应力(形变)状态下不同,例如,在高应力或大振幅时呈现较大的阻尼。因而可以利用叠层结构在非共振区振幅小、共振区振幅大的特点,通过增加阻尼结构层可以在保证不降低非共振区域骨传导传声器灵敏度的同时,降低共振区域的Q值,使得骨传导传声装置的频响在整个频率段均较为平坦。仅作为示例性说明,本申请实施例中描述的骨传导麦克风可以应用于耳机(例如,骨传导耳机或空气传导耳机)、眼镜、虚拟现实设备、头盔等,骨传导麦克风可以放置于人体头部(例如,面部)、脖子、耳朵附近以及头顶等位置,骨传导麦克风可以拾取人说话时骨骼的振动信号,并转换为电信号,实现声音的采集。需要注意的是,基体结构不限于相对骨传导麦克风的壳体独立的结构,在一些实施例中,基体结构还可以为骨传导麦克风壳体的一部分。
[0068]
叠层结构具有固有频率,当外部振动信号的频率接近该固有频率时,叠层结构会产生较大的振幅,从而输出较大的电信号。因此,骨传导麦克风对外部振动的响应会 表现为在固有频率附近产生共振峰。在一些实施例中,可以通过改变叠层结构的参数,将叠层结构的固有频率移至语音频段范围,使得骨传导麦克风的共振峰位于语音频段范围,从而提高骨传导麦克风响应语音频段(例如,共振峰之前的频率范围)振动的灵敏度。如图1所示,叠层结构的固有频率提前的频率响应曲线(图1中的实线曲线)中的共振峰101对应的频率相对于叠层结构的固有频率未改变的频率响应曲线(图1中的虚线曲线)中的共振峰102对应的频率较小。对于频率小于共振峰101所在频率的外部振动信号,实线曲线所对应的骨传导麦克风会具有更高的灵敏度。
[0069]
叠层结构的位移输出公式如下:
[0070]
[0071]
其中,F为激振力幅值,R为叠层结构阻尼,M为叠层结构质量,K为叠层结构弹性系数,x a为叠层结构的位移,ω为外力圆频率,ω 0为叠层结构的固有频率。当激振力(即外部振动)频率 )时,ωM<Kω -1。若减小叠层结构的固有频率ω 0(可通过增加M或减小K或同时增加M和减小K),则|ωM<Kω -1|减小,对应位移输出x a增加。当激振力频率ω=ω 0时,ωM=Kω -1。改变振动-电信号转换器件(叠层结构)固有频率ω 0对应位移输出x a不变。当激振力频率ω>ω 0时,ωM>Kω -1。若减小振动-电信号转换器件固有频率ω 0(可通过增加M或减小K或同时增加M和减小K),则|ωM-Kω -1|增加,对应位移输出x a减小。
[0072]
随着共振峰提前,在语音频段会出现峰值。骨传导麦克风在拾取信号时在共振峰频段会有过多的信号,使得通话效果不佳。在一些实施例中,为了提高骨传导麦克风采集的声音信号的质量,可以在叠层结构处设置阻尼结构层,该阻尼结构层可以增加叠层结构在振动过程中的能量损耗,特别是在共振频率段的损耗。这里利用力学品质因素的倒数1/Q对阻尼系数进行描述如下:
[0073]
[0074]
其中Q -1是品质因子的倒数,也称为结构损耗因子η,Δf是共振振幅一半处的频率差值f1-f2(也称“3dB”带宽),f0是共振频率。
[0075]
叠层结构损耗因子η与阻尼材料损耗因子tanδ关系如下:
[0076]
[0077]
其中,X为剪切参数,与叠层结构各层厚度、材料属性有关。Y为刚度参数,与叠层结构各层的厚度、杨氏模量有关。
[0078]
由公式(2)和公式(3)可知,通过调整阻尼结构层的材料与叠层结构的各层材料,可以调整叠层结构损耗因子η在合适的范围。随着阻尼结构层的阻尼增大,力学品质因素Q减小,对应的“3dB”带宽增大。阻尼结构层的阻尼在不同应力(形变)状态下不同,例如,在高应力或大振幅时呈现较大的阻尼。因而可以利用叠层结构在非共振区振幅小、共振区振幅大的特点,通过增加阻尼结构层可以在保证不降低非共振区域骨传导传声器灵敏度的同时,降低共振区域的Q值,使得骨传导麦克风的频响在整个频率段均较为平坦。图2是根据本申请一些实施例提供的有无阻尼结构层的骨传导麦克风的频率响应曲线图。如图2所示,具有阻尼结构层的骨传导麦克风输出的电信号的频率响应曲线相对于未设置阻尼结构层的骨传导麦克风的输出的电信号的频率响应曲线较为平坦。
[0079]
图3是根据本申请一些实施例所示的骨传导麦克风的结构示意图。图4是图3所示骨传导麦克风A-A处的剖视图。
[0080]
如图3和图4所示,骨传导麦克风300可以包括基体结构310和叠层结构,其中,叠层结构的至少部分与基体结构310连接。基体结构310可以为内部中空的框架结构体,叠层结构的部分结构(例如,叠层结构远离基体结构310与叠层结构连接处的一端)可以位于该框架结构体的中空部分。需要注意的是,框架结构体并不限于图1中所示的长方体状,在一些实施例中,框架结构体可以为棱台、圆柱体等规则或不规则的结构体。在一些实施例中,叠层结构可以以悬臂梁的形式与基体结构310固定连接。进一步地,叠层结构可以包括固定端和自由端,其中,叠层结构的固定端与框架结构体固定连接,叠层结构的自由端不与框架结构体连接或相接触,使得叠层结构的自由端可以悬空于框架结构体的中空部分。在一些实施例中,叠层结构的固定端可以与基体结构310的上表面、下表面或基体结构310中空部分所在的侧壁连接。在一些实施例中,基体结构310中空部分所在的侧壁处还可以设有与叠层结构的固定端相适配的安装槽,使得叠层结构的固定端与基体结构310配合连接。为了提高叠层结构与基体结构310之间的稳定性,在一些实施例中,叠层结构可以包括连接座340。仅作为示例,如图1所示,连接座340与叠层结构的表面固定端固定连接。在一些实施例中,连接座340的固定端可以位于基体结构310的上表面或下表面。在一些实施例中,连接座340的固定端也可以位于基体结构310的中空部分所在的侧壁处。例如,基体结构310的中空部分所在的侧 壁处开设有与固定端适配的安装槽,使得叠层结构的固定端与基体结构310通过安装槽配合连接。这里的“连接”可以理解为在分别制备叠层结构和基体结构310后,将叠层结构和基体结构通过焊接、铆接、粘接、螺栓连接、卡接等等方式固定连接;或者在制备过程中,通过物理沉积(例如,物理气相沉积)或者化学沉积(例如,化学气相沉积)的方式将叠层结构沉积在基体结构310上。在一些实施例中,连接座340可以是与叠层结构独立的结构或与叠层结构一体成型。
[0081]
在一些实施例中,叠层结构可以包括声学换能单元320和振动单元330。振动单元330是指叠层结构中可以发生弹性形变的部分,声学换能单元320是指叠层结构中将振动单元330的形变转换为电信号的部分。在一些实施例中,振动单元330可以位于声学换能单元320的上表面或下表面。在一些实施例中,振动单元330可以包括至少一个弹性层。仅作为示例性说明,如图1所示的振动单元330可以包括由上至下依次设置的第一弹性层331和第二弹性层332。第一弹性层331和第二弹性层332可以为采用半导体材料制成的板状结构。在一些实施例中,半导体材料可以包括二氧化硅、氮化硅、氮化镓、氧化锌、碳化硅等。在一些实施例中,第一弹性层331和第二弹性层332的材料可以相同或不同。在一些实施例中,声学换能单元320至少包括由上至下依次设置的第一电极层321、压电层322、第二电极层323,其中,弹性层(例如,第一弹性层331和第二弹性层332)可以位于第一电极层321的上表面或第二电极层323的下表面。压电层322可以基于压电效应,在振动单元330(例如,第一弹性层331和第二弹性层332)的形变应力作用下产生电压(电势差),第一电极层321和第二电极层323可以将该电压(电信号)导出。在一些实施例中,压电层的材料可以包括压电晶体材料和压电陶瓷材料。压电晶体材料是指压电单晶体。在一些实施例中,压电晶体材料可以包括水晶、闪锌矿、方硼石、电气石、红锌矿、GaAs、钛酸钡及其衍生结构晶体、KH 2PO 4、NaKC4H 4O 6·4H 2O(罗息盐)等,或其任意组合。压电陶瓷材料是指由不同材料粉粒之间的固相反应和烧结而获得的微细晶粒无规则集合而成的压电多晶体。在一些实施例中,压电陶瓷材料可以包括钛酸钡(BT)、锆钛酸铅(PZT)、铌酸铅钡锂(PBLN)、改性钛酸铅(PT)、氮化铝(AIN)、氧化锌(ZnO)等,或其任意组合。在一些实施例中,压电层材料还可以为压电聚合物材料,例如聚偏氟乙烯(PVDF)等。在一些实施例中,第一电极层321和第二电极层323为导电材质结构。示例性的导电材质可以包括金属、合金材料、金属氧化物材料、石墨烯等,或其任意组合。在一些实施例中,金属与合金材料可以包括镍、铁、铅、铂、钛、铜、钼、锌,或其任意组合。在一些实施例 中,合金材料可以包括铜锌合金、铜锡合金、铜镍硅合金、铜铬合金、铜银合金等,或其任意组合。在一些实施例中,金属氧化物材料可以包括RuO 2、MnO 2、PbO 2、NiO等,或其任意组合。
[0082]
叠层结构与基体结构310之间发生相对运动时,叠层结构中的振动单元330(例如,第一弹性层331或第二弹性层332)不同位置的形变程度不同,也就是说,振动单元330不同位置对声学换能单元320的压电层322产生的形变应力不同,为了提高骨传导麦克风的灵敏度,在一些实施例中,声学换能单元320能够仅设置于振动单元330形变程度较大的位置,从而提高骨传导麦克风300的信噪比。相应地,声学换能单元320的第一电极层321、压电层322、和/或第二电极层323的面积可以不大于振动单元330的面积。在一些实施例中,为了进一步提高骨传导麦克风300的信噪比,声学换能单元320覆盖在振动单元330上的面积不大于振动单元330面积的1/2。优选地,声学换能单元320覆盖在振动单元330上的面积不大于振动单元330面积的1/3。进一步优选地,声学换能单元320覆盖在振动单元330上的面积不大于振动单元330面积的1/4。进一步地,在一些实施例中,声学换能单元320的位置可以靠近叠层结构与基体结构310的连接处。振动单元330(例如,弹性层)在靠近叠层结构与基体结构310的连接处受到外力作用时产生的形变程度较大,声学换能单元320在靠近叠层结构与基体结构310的连接处受到的形变应力也较大,将声学换能单元320布置在形变应力较大的区域,可以在提高骨传导麦克风300灵敏度的基础上,提高骨传导麦克风300的信噪比。需要注意的是,这里声学换能单元320的可以靠近叠层结构与基体结构310的连接处是相对于叠层结构的自由端而言的,也就是说声学换能单元320至叠层结构与基体结构310的连接处的距离小于声学换能单元320到自由端的距离。在一些实施例中,可以仅通过调整声学换能单元320中压电层322的面积和位置提高骨传导麦克风300的灵敏度和信噪比。例如,第一电极层321和第二电极层323全部覆盖或局部覆盖于振动单元330的表面,压电层322的面积可以不大于第一电极层321或第二电极层323的面积。在一些实施例中,压电层322覆盖在于第一电极层321或第二电极层323的面积不大于第一电极层321或第二电极层323面积的1/2。优选地,压电层322覆盖在第一电极层321或第二电极层323的面积为不大于第一电极层321或第二电极层323面积的1/3。进一步优选地,压电层322覆盖在第一电极层321或第二电极层323的面积为不大于第一电极层321或第二电极层323面积的1/4。在一些实施例中,为了防止第一电极层321和第二电极层323相连接而发生短路的问题,第一电极层321的面积可以小于压电层322或第 二电极层323的面积。例如,压电层322、第二电极层323与振动单元330的面积相同,第一电极层321的面积小于振动单元330(例如,弹性层)、压电层322或第二电极层323的面积。在这种情况下,第一电极层321的全部区域被压电层322覆盖,且第一电极层321的边缘可以与压电层322的边缘具有一定间距,使得第一电极层321避开压电层322边缘处材料质量不好的区域,从而进一步提高骨传导麦克风300的信噪比。
[0083]
在一些实施例中,为了增大输出电信号,提高骨传导麦克风的信噪比,压电层322可以位于叠层结构的中性层的一侧。中性层是指叠层结构中在发生形变时形变应力近似为零的平面层。在一些实施例中,还可以通过调整(例如,增大)压电层322在其单位厚度的应力和应力变化梯度来提高骨传导麦克风的信噪比。在一些实施例中,还可以通过调整声学换能单元320(例如,第一电极层321、压电层322、第二电极层323)、振动单元330(例如,第一弹性层331、第二弹性层332)的形状、厚度、材料、尺寸(例如,长、宽、厚度)来提高骨传导麦克风300的信噪比和灵敏度。
[0084]
在一些实施例中,为了控制叠层结构的翘曲变形问题,需要平衡叠层结构中各层的应力,使得悬臂梁中性层上下部分受到的应力类型相同(如,拉应力、压应力)、大小相等。例如,压电层322为AIN材料层时,压电层322设置于悬臂梁的中性层位置的一侧,AIN材料层通常为拉应力,位于中性层另一侧的弹性层的综合应力也应为拉应力。
[0085]
在一些实施例中,声学换能单元320还可以包括种子层(图中未示出),用于为其它层提供良好的生长表面结构体,种子层位于第二电极层323的下表面。在一些实施例中,种子层的材料可以与压电层322的材料相同。例如,压电层322的材料为AlN时,种子层的材料也为AlN。需要说明的是,当声学换能单元320位于第二电极层323的下表面时,种子层可以位于第一电极层321的上表面。进一步地,当声学换能单元320包括种子层时,振动单元330(例如,第一弹性层331、第二弹性层332)可以位于种子层背离压电层322的表面。在其他实施例中,种子层的材料也可以与压电层322的材料不同。
[0086]
需要注意的是,叠层结构的形状不限于图1所示的矩形,还可以为三角形、梯形、圆形、半圆形、1/4圆形、椭圆形、半椭圆形等规则或不规则的形状,在此不做进一步限定。在一些实施例中,骨传导麦克风的叠层结构的形状为梯形。进一步地,叠层结构的宽度由自由端至固定端渐缩。另外,叠层结构的数量也不限于图1所示的一个,还可以为2个、3个、4个或者更多。不同的叠层结构可以并排悬空设置于基体结构的 中空部分,也可以沿着叠层结构各层的排列方向依次悬空设置于基体结构的中空部分。
[0087]
图5是根据本申请一些实施例提供的骨传导麦克风的剖视图。如图5所示,骨传导麦克风500可以包括基体结构510、叠层结构520和阻尼结构层530。进一步地,叠层结构520的一端与基体结构510的上表面连接,叠层结构520的另一端悬空设置于基体结构510的中空部分,阻尼结构层530位于叠层结构520的上表面。在一些实施例中,阻尼结构层530的面积可以大于叠层结构520的面积,使得阻尼结构层530可以在覆盖叠层结构520的上表面的同时,还可以进一步覆盖基体结构510的上表面。在一些实施例中,阻尼结构层530的至少部分周侧可以固定在基体结构510上。以悬臂梁结构的叠层结构520为例,阻尼结构层530可以同时覆盖在悬臂梁上表面和基体结构510的上表面,相当于阻尼结构层530起到连接悬臂梁上表面和基体结构510上表面的作用。可选地,阻尼结构层530可以完全覆盖或者仅部分覆盖基体结构510的上表面。例如,阻尼结构层530可以是沿着悬臂梁长度方向延伸的条状结构,除了悬臂梁的上表面,其沿着悬臂梁长度方向延伸并覆盖基体结构510上表面的部分区域。再例如,阻尼结构层530可以是悬膜结构,其可以完全覆盖在基体结构510和悬臂梁的上表面。
[0088]
图6是根据本申请一些实施例提供的骨传导麦克风的剖视图。如图6所示,骨传导麦克风600可以包括基体结构610、叠层结构620和阻尼结构层630。进一步地,阻尼结构层630与基体结构610的上表面连接,叠层结构620的下表面与阻尼结构层630的上表面连接。在一些实施例中,阻尼结构层630的面积可以大于叠层结构620的面积,使得阻尼结构层630可以在叠层结构620的上表面的同时,还可以进一步覆盖基体结构610的上表面。可选地,阻尼结构层630可以完全覆盖或者仅部分覆盖基体结构610的上表面。例如,阻尼结构层630可以是沿着悬臂梁长度方向延伸的条状结构,其沿着悬臂梁长度方向延伸并覆盖基体结构610上表面的部分区域。再例如,阻尼结构层630可以是悬膜结构,其可以完全覆盖在基体结构610的上表面。
[0089]
在一些实施例中,阻尼结构层(例如,阻尼结构层530、阻尼结构层630)的材料可以为聚氨酯类材料、环氧树脂类材料、丙烯酸酯类材料、硅橡胶类材料、聚氯乙烯类材料等,或类似的,或其任意组合。优选地,阻尼结构层的材料可以为聚氨酯类材料、环氧树脂类材料、丙烯酸酯等粘弹性阻尼材料。在一些实施例中,当骨传导麦克风(例如,骨传导麦克风500和骨传导麦克风600)中的阻尼结构层位于叠层结构的上表面或下表面时,阻尼结构层材料的杨氏模量范围可以为10 6Pa~10 10Pa。优选地,阻尼结构层材料的杨氏模量范围可以为10 6Pa~10 9Pa。进一步优选地,阻尼结构层材料的杨氏模 量范围可以为10 6Pa~10 8Pa。更为优选地,阻尼结构层材料的杨氏模量范围为10 6Pa~10 7Pa。在这种情况下,阻尼结构层材料的密度为0.7×10 3kg/m 3~2×10 3kg/m 3。优选地,阻尼结构层材料的密度为0.8×10 3kg/m 3~1.9×10 3kg/m 3。优选地,阻尼结构层材料的密度为0.9×10 3kg/m 3~1.8×10 3kg/m 3。进一步优选地,阻尼结构层材料的密度为1×10 3kg/m 3~1.6×10 3kg/m 3。更为优选地,阻尼结构层材料的密度为1.2×10 3kg/m 3~1.4×10 3kg/m 3。在这种情况下,阻尼结构层材料的泊松比为0.4~0.5。优选地,阻尼结构层材料的泊松比为0.41~0.49。优选地,阻尼结构层材料的泊松比为0.42~0.48。进一步优选地,阻尼结构层材料的泊松比为0.43~0.47。更优选地,阻尼结构层材料的泊松比为0.44~0.46。在这种情况下,阻尼结构层的厚度为0.1um~10um。优选地,阻尼结构层的厚度为0.1um~5um。优选地,阻尼结构层的厚度为0.2um~4.5um。优选地,阻尼结构层的厚度为0.3um~4um。进一步优选地,阻尼结构层的厚度为0.4um~3.5um。更优选地,阻尼结构层的厚度为0.5um~3um。
[0090]
图7是根据本申请一些实施例提供的骨传导麦克风的剖视图。如图7所示,骨传导麦克风700可以包括基体结构710、叠层结构720和两个阻尼结构层,其中,两个阻尼结构层包括第一阻尼结构层730和第二阻尼结构层740。第二阻尼结构层740与基体结构710的上表面连接,叠层结构720的下表面与第二阻尼结构层740的上表面连接,第一阻尼结构层730与叠层结构720的上表面连接。第一阻尼结构层730和/或第二阻尼结构层740的面积大于叠层结构720的面积。可选地,阻尼结构层730或740可以完全覆盖或者仅部分覆盖基体结构710的上表面。例如,阻尼结构层730或740可以是沿着悬臂梁长度方向延伸的条状结构,其沿着悬臂梁长度方向延伸并覆盖基体结构710上表面的部分区域。再例如,阻尼结构层730或740可以是悬膜结构,其可以完全覆盖在基体结构710的上表面。
[0091]
当骨传导麦克风(例如,骨传导麦克风700)中的第一阻尼结构层730位于叠层结构的上表面,第二阻尼结构层740位于叠层结构的下表面时,在一些实施例中,阻尼结构层材料的杨氏模量范围可以为10 6Pa~10 7Pa。优选地,阻尼结构层材料的杨氏模量范围可以为10 6Pa~0.8×10 7Pa。进一步优选地,阻尼结构层材料的杨氏模量范围为10 6Pa~0.5×10 7pa。在这种情况下,阻尼结构层材料的密度可以为0.7×10 3kg/m 3~1.2×10 3kg/m 3。优选地,阻尼结构层材料的密度可以为0.75×10 3kg/m 3~1.1×10 3kg/m 3。进一步优选地,阻尼结构层材料的密度可以为0.8×10 3kg/m 3~1×10 3kg/m 3。更为优选地,阻尼结构层材料的密度可以为0.85×10 3kg/m 3~0.9×10 3kg/m 3。在这种情况下,阻尼结构层材料 的泊松比可以为0.4~0.5。优选地,阻尼结构层材料的泊松比可以为0.41~0.49。优选地,阻尼结构层材料的泊松比可以为0.42~0.48。进一步优选地,阻尼结构层材料的泊松比可以为0.43~0.47。更为优选地,阻尼结构层材料的泊松比可以为0.44~0.46。在这种情况下,每层阻尼结构层的厚度可以略小于仅有单层阻尼结构层的骨传导麦克风的阻尼结构层的厚度。例如,每层阻尼结构层材料的阻尼膜的厚度可以为0.1um~10um。每层阻尼结构层材料的阻尼膜的厚度可以为0.1um~3um。优选地,每层阻尼结构层的厚度为0.12um~2.9um。优选地,每层阻尼结构层的厚度为0.14um~2.8um。优选地,每层阻尼结构层的厚度为0.16um~2.7um。优选地,每层阻尼结构层的厚度为0.18um~2.6um。进一步优选地,每层阻尼结构层的厚度为0.2um~2.5um。更为优选地,每层阻尼结构层的厚度为0.21um~2.3um。
[0092]
在一些实施例中,通过调整阻尼结构层的各项同性结构化损耗因子可以改变骨传导麦克风的输出电压,在保证不降低非共振区域骨传导麦克风灵敏度的同时,降低共振区域的Q值,使得骨传导麦克风的频响在整个频率段均较为平坦。图8是悬臂梁形式的骨传导麦克风的输出电压频响图。如图8所示,eta为图5所示的骨传导麦克风的阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子,横坐标为频率(Hz),纵坐标为器件输出电压(dBV)。由图8可见,当阻尼结构层厚度不变,阻尼结构层材料的损耗因子为0.1时,骨传导麦克风的输出电压在共振区域(例如,4000Hz~6000Hz)的峰值较大,随着阻尼结构层材料的损耗因子增大,骨传导麦克风的输出电压在共振区域的峰值逐渐减小。一些实施例中,阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子可以为0.1~2。优选地,阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子可以为0.2~1.9。优选地,阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子可以为0.3~1.7。优选地,阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子可以为0.4~1.5。进一步优选地,阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子可以为0.5~1.2。更为优选地,阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子可以为0.7~1。
[0093]
需要说明的是,阻尼结构层530的位置不限于图5中叠层结构的上表面,阻尼结构层630的位置并不限于位于图6中叠层结构的下表面,阻尼结构层730和阻尼结构层740并不限于位于图7中叠层结构的上表面和下表面。在一些实施例中,阻尼结构层还可以位于叠层结构的多层层状结构之间。例如,阻尼结构层可以位于弹性层与第一电极层之间。又例如,阻尼结构层还可以位于振动单元的第一弹性层和第二弹性层之间。关于图5、图6以及图7中的基体结构和叠层结构的详细内容可以参考本申请说明书图3和图4及其相关描述,在此不做赘述。
[0094]
图9是根据本申请另一些实施例所示的骨传导麦克风的结构示意图。如图9所示,骨传导麦克风900可以包括基体结构910和叠层结构,其中,叠层结构的至少部分与基体结构910连接。关于基体结构910的内容,可以参见图3所示基体结构310的相关描述,在此不做赘述。进一步地,关于基体结构910和叠层结构的连接方式,也可以参见图3的相关描述,在此不做赘述。
[0095]
在一些实施例中,叠层结构可以包括声学换能单元920和振动单元930。振动单元930可以位于声学换能单元920的上表面或下表面。在一些实施例中,振动单元930包括可以包括至少一个弹性层。弹性层可以为采用半导体材料制成的板状结构。在一些实施例中,半导体材料可以包括二氧化硅、氮化硅、氮化镓、氧化锌、碳化硅等。在一些实施例中,声学换能单元920可以包括电极层和压电层923,其中,电极层包括第一电极921和第二电极922。在本说明书的实施例中,该压电层923可以基于压电效应,将在振动单元930的形变应力作用下产生电压(电势差),第一电极921和第二电极922可以将该电压(电信号)导出。在一些实施例中,第一电极921和第二电极922间隔设置于压电层923的同一个表面(例如,上表面或下表面),电极层与振动单元930位于压电层923的不同表面。例如,振动单元930位于压电层923的下表面时,电极层(第一电极921和第二电极922)可以位于压电层923的上表面。又例如,振动单元930位于压电层923的上表面时,电极层(第一电极921和第二电极922)可以位于压电层923的下表面。在一些实施例中,电极层和振动单元930还可以位于压电层923的同一侧。例如,电极层位于压电层923与振动单元930之间。在一些实施例中,第一电极921可以弯折成第一梳齿状结构9210,第一梳齿状结构9210可以包括多个梳齿结构,第一梳齿状结构9210的相邻梳齿结构之间具有第一间距,该第一间距可以相同或不同。第二电极922可以弯折成第二梳齿状结构9220,第二梳齿状结构9220可以包括多个梳齿结构,第二梳齿状结构9220的相邻梳齿结构之间具有第二间距,该第二间距可以相同或不同。第一梳齿状结构9210与第二梳齿状结构9220相配合形成电极层,进一步地,第一梳齿状结构9210的梳齿结构可以伸入第二梳齿状结构9220的第二间距处,第二梳齿状结构9220的梳齿结构可以伸入第一梳齿状结构9210的第一间距处,从而相互配合形成电极层。第一梳齿状结构9210和第二梳齿状结构9220互相配合,使得第一电极921和第二电极922排列紧凑,但不相交。在一些实施例中,第一梳齿状结构9210和第二梳齿状结构9220沿悬梁臂的长度方向(例如,从固定端到自由端的方向)延伸。在一些实施例中,压电层923优选压电陶瓷材料,当压电层923为压电陶瓷材料时,压 电层923的极化方向与悬臂梁长度方向一致,利用压电陶瓷的压电常数d 33特性,极大地增强输出信号,提高灵敏度。压电常数d 33是指压电层把机械能转换为电能的比例常数。需要注意的是,图9所示的压电层923还可以为其他材料,当其他材料的压电层923的极化方向与悬臂梁厚度方向一致时,声学换能单元920可以替代为图3所示的声学换能单元320。
[0096]
叠层结构与基体结构910之间发生相对运动时,叠层结构中的振动单元930不同位置的形变程度不同,也就是说,振动单元930不同位置对声学换能单元920的压电层923产生的形变应力不同,为了提高骨传导麦克风的灵敏度,在一些实施例中,声学换能单元920能够仅设置于振动单元930形变程度较大的位置,从而提高骨传导麦克风900的信噪比。相应地,声学换能单元920的电极层和/或压电层923的面积可以不大于振动单元930的面积。在一些实施例中,为了进一步提高骨传导麦克风900的信噪比,声学换能单元920覆盖在振动单元930的面积不大于振动单元930的面积。优选地,声学换能单元920覆盖在振动单元930的面积为不大于振动单元930面积的1/2。优选地,声学换能单元920覆盖在振动单元930的面积不大于振动单元930面积的1/3。进一步优选地,声学换能单元920覆盖在振动单元930的面积为不大于振动单元930面积的1/4。进一步地,在一些实施例中,声学换能单元130可以靠近叠层结构与基体结构10的连接处。由于振动单元930(例如,弹性层)在靠近叠层结构与基体结构910的连接处受到外力作用时产生的形变程度较大,声学换能单元920在靠近叠层结构与基体结构910的连接处受到的形变应力也较大,因此,将声学换能单元920布置在该形变应力较大的区域,可以在提高骨传导麦克风900灵敏度的基础上,提高骨传导麦克风900的信噪比。需要注意的是,这里声学换能单元920的可以靠近叠层结构与基体结构910的连接处是相对于叠层结构的自由端而言的,也就是说声学换能单元920至叠层结构与基体结构910的连接处的距离小于声学换能单元920到自由端的距离。在一些实施例中,可以仅通过调整声学换能单元920中压电层923的面积和位置提高骨传导麦克风900的灵敏度和信噪比。例如,电极层全部覆盖或局部覆盖于振动单元930的表面,压电层923的面积可以不大于电极层的面积。优选地,压电层923覆盖在振动单元130的覆盖面积不大于电极层的面积的1/2。优选地,压电层923覆盖在振动单元930的覆盖面积不大于压电层面积的1/3。进一步优选地,压电层923覆盖在振动单元930的覆盖面积不大于电极层面积的1/4。在一些实施例中,压电层923的面积可以与振动单元930的面积相同,电极层的全部区域被压电层923覆盖,且电极层的边缘可以与压电层923的 边缘具有一定间距,使得电极层中的第一电极921和第二电极922避开压电层923边缘处材料质量不好的区域,从而进一步提高骨传导麦克风900的信噪比。
[0097]
在一些实施例中,骨传导麦克风900还可以包括至少一个阻尼结构层(图9中未示出),至少一个阻尼结构层可以位于骨传导麦克风900的叠层结构上表面、下表面和/或内部。例如,阻尼结构层可以位于叠层结构的上表面或下表面。又例如,阻尼结构层可以位于振动单元930与压电层923之间。再例如,阻尼结构层可以包括第一阻尼结构层和第二阻尼结构层,第一阻尼结构层位于电极层的上表面,第二阻尼层位于振动单元930的下表面。关于阻尼结构层的材料种类、材料杨氏模量、厚度、密度、泊松比、损耗因子等详细内容可以参考具体可以参见图5-图8的相关描述,在此不做赘述。
[0098]
图10是根据本申请一些实施例所示的骨传导麦克风的结构示意图;图11是图10所示骨传导麦克风的局部结构的剖视图。如图10和图11所示,骨传导麦克风1000可以包括基体结构1010和叠层结构,其中,叠层结构的至少部分结构与基体结构1010连接。在一些实施例中,基体结构1010可以为内部中空的框架结构体,叠层结构的部分结构可以位于该框架结构体的中空部分。需要注意的是,框架结构体并不限于图10中所示的长方体状,在一些实施例中,框架结构体可以为棱台、圆柱体等规则或不规则的结构体。
[0099]
在一些实施例中,叠层结构可以包括声学换能单元1020和振动单元。在一些实施例中,振动单元可以设置于声学换能单元1020上表面或下表面。如图10所示,振动单元包括悬膜结构1030,悬膜结构1030通过周侧与基体结构1010连接而固定在基体结构1010上,悬膜结构1030的中心区域悬空设置于基体结构1010的中空部分。在一些实施例中,悬膜结构1030可以位于基体结构1010的上表面或下表面。在一些实施例中,悬膜结构1030的周侧还可以与基体结构1010中空部分的内壁连接。这里的“连接”可以理解为在分别制备悬膜结构1030和基体结构1010后,将悬膜结构1030通过机械固定方式(例如,强力粘结、铆接、卡夹、镶嵌等方式)固定于基体结构1010的上表面、下表面或基体结构1010中空部分的侧壁,或者在制备过程中,通过物理沉积(例如,物理气相沉积)或者化学沉积(例如,化学气相沉积)的方式将悬膜结构1030沉积在基体结构1010上。在一些实施例中,悬膜结构1030可以包括至少一个弹性层。弹性层可以为采用半导体材料制成的膜状结构。在一些实施例中,半导体材料可以包括二氧化硅、氮化硅、氮化镓、氧化锌、碳化硅等。在一些实施例中,悬膜结构1030的形状可以为圆形、椭圆形、三角形、四边形、五边形、六边形等多边形,或者其他任意 形状。
[0100]
在一些实施例中,声学换能单元1020可以位于悬膜结构1030的上表面或下表面。在一些实施例中,悬膜结构1030可以包括多个孔10300,多个孔10300围绕声学换能单元1020的中心沿声学换能单元1020的周向分布。可以理解的,在悬膜结构1030上设置若干个孔10300,可以调整悬膜结构1030不同位置的刚度,使得多个孔10300附近的区域处的悬膜结构1030的刚度降低,远离多个孔10300处的悬膜结构1030的刚度则相对较大,当悬膜结构1030与基体结构1010发生相对运动时,多个孔10300附近区域处的悬膜结构1030形变程度较大,远离多个孔10300区域的悬膜结构1030形变程度较小,此时,将声学换能单元1020放置在悬膜结构1030上多个孔10300附近的区域处,可以更有利于声学换能单元1020采集振动信号,从而有效提高骨传导麦克风1000的灵敏度,同时骨传导麦克风1000中的各部件结构较为简单,便于生产或组装。在一些实施例中,悬膜结构1030处的孔10300可以为圆形孔、椭圆形孔、方形孔、其他多边形孔等任意形状。在一些实施例中,还可以通过改变多个孔10300的大小、数量、间隔距离、位置来调整骨传导麦克风1000的谐振频率(使得谐振频率在2kHz-5kHz)和应力分布等,以提高骨传导麦克风1000的灵敏度。需要注意的是,谐振频率不限于上述的2kHz-5kHz,还可以为3kHz-4.5kHz,或者4kHz-4.5kHz,谐振频率的范围可以根据不同的应用场景进行适应性调整,在此不做作进一步限定。
[0101]
结合图10和图11,在一些实施例中,声学换能单元1020可以包括由上至下依次设置的第一电极层1021、压电层1022和第二电极层1023,其中,第一电极层1021和第二电极层1022的位置可以互换。压电层1022可以基于压电效应,在振动单元(例如,悬膜结构1030)的形变应力作用下产生电压(电势差),第一电极层1021和第二电极层1023可以将该电压(电信号)导出。在一些实施例中,压电层的材料可以包括压电晶体材料和压电陶瓷材料。压电晶体是指压电单晶体。在一些实施例中,压电晶体材料可以包括水晶、闪锌矿、方硼石、电气石、红锌矿、GaAs、钛酸钡及其衍生结构晶体、KH 2PO 4、NaKC 4H 4O6·4H 2O(罗息盐)、食糖等,或其任意组合。压电陶瓷材料是指由不同材料粉粒之间的固相反应和烧结而获得的微细晶粒无规则集合而成的压电多晶体。在一些实施例中,压电陶瓷材料可以包括钛酸钡(BT)、锆钛酸铅(PZT)、铌酸铅钡锂(PBLN)、改性钛酸铅(PT)、氮化铝(AIN)、氧化锌(ZnO)等,或其任意组合。在一些实施例中,压电层材料还可以为压电聚合物材料,例如聚偏氟乙烯(PVDF)等。在一些实施例中,第一电极层1021和第二电极层1023采用为导电材质结构。示例 性的导电材质可以包括金属、合金材料、金属氧化物材料、石墨烯等,或其任意组合。在一些实施例中,金属与合金材料可以包括镍、铁、铅、铂、钛、铜、钼、锌等,或其任意组合。在一些实施例中,合金材料可以包括铜锌合金、铜锡合金、铜镍硅合金、铜铬合金、铜银合金等,或其任意组合。在一些实施例中,金属氧化物材料可以包括RuO 2、MnO 2、PbO 2、NiO等,或其任意组合。
[0102]
如图10所示,在一些实施例中,多个孔10300围成圆形区域,为了提高声学换能单元1020的声压输出效果,声学换能单元1020可以设置于悬膜结构1030上靠近多个孔10300的区域,进一步地,声学换能单元1020可以为环状结构,沿多个孔10300围成的圆形区域的内侧分布。在一些实施例中,呈环状结构的声学换能单元1020还可以沿多个孔10300围成的圆形区域的外侧分布。在一些实施例中,声学换能单元1020的压电层1022可以为压电环,位于压电环上下表面的第一电极层1021和第二电极层1023则可以为电极环。在一些实施例中,声学换能单元1020上还开设有引线结构10200,该引线结构10200用于将电极环(例如,第一电极层1021和第二电极层1023)采集到的电信号输送给后续电路。在一些实施例中,为了提高骨传导麦克风1000的输出电信号,声学换能单元1020(例如,环状结构)的边缘至每个孔10300中心的径向方向的间距可以为100um-400um。优选地,声学换能单元1020(例如,环状结构)的边缘至每个孔10300中心的径向方向的间距可以150um-300um。进一步优选地,声学换能单元1020(例如,环状结构)的边缘至每个孔10300中心的径向方向的间距可以150um-250um。
[0103]
在一些实施例中,还可以通过调整引线结构10200的形状、尺寸(例如,长度、宽度、厚度)、材质提高骨传导麦克风1000的输出电信号。
[0104]
在一些替代性的实施例中,还可以通过调整悬膜结构1030不同区域的厚度或密度来改变悬膜结构1030不同位置的形变应力。仅作为示例性说明,在一些实施例中,声学换能单元1020设置为环状结构,悬膜结构1030上位于环状结构内侧区域的厚度大于位于环状结构外侧区域的厚度。在另一些实施例中,悬膜结构1030位于所述环状结构内侧区域的密度大于位于环状结构外侧区域的密度。通过改变悬膜结构1030不同位置的密度或厚度,使得位于环状结构内侧区域的悬膜质量大于位于环状结构外侧区域的悬膜质量,在悬膜结构1030与基体结构1010发生相对运动时,声学换能单元1020的环状结构附近的悬膜结构1030发生的形变程度较大,产生的形变应力也较大,从而提高骨传导麦克风1000的输出电信号。
[0105]
需要注意的是,多个孔10300围成的区域形状不限于图10所示的圆形,还可以为半圆形、1/4圆形、椭圆形、半椭圆形、三角形、长方形等其它规则或不规则的形状,声学换能单元1020的形状可以根据多个孔10300围成的区域形状进行适应性调整,例如,多个孔10300围成的区域形状为长方形时,声学换能单元1020的形状可以为长方形,呈长方形的声学换能单元1020可以沿多个孔10300围成的长方形的内侧或外侧分布。又例如,多个孔10300围成的区域形状为半圆形时,声学换能单元1020的形状可以为半环形,呈半环形的声学换能单元1020可以沿多个孔10300围成的长方形的内侧或外侧分布。在一些实施例中,图10中的悬膜结构1030上可以不开孔。
[0106]
在一些实施例中,骨传导麦克风1000可以包括至少一个阻尼结构层,至少一个阻尼结构层可以位于叠层结构的上表面、下表面或/和内部。阻尼结构层可以在保证不降低非共振区域骨传导传声器灵敏度的同时,降低共振区域的Q值,使得骨传导麦克风的频响在整个频率段均较为平坦。
[0107]
图12是根据本申请一些实施例提供的骨传导麦克风的剖视图。如图12所示,骨传导麦克风1200可以包括基体结构1210、声学换能单元1220、悬膜结构1230和阻尼结构层1240。悬膜结构1230的周侧与基体结构1210固定连接,声学换能单元1220承载于悬膜结构1230上,阻尼结构层1240位于声学换能单元1220的上表面。在一些实施例中,阻尼结构层1240的面积可以大于声学换能单元1220的面积,使得阻尼结构层1240可以不仅覆盖声学换能单元1220的上表面,还可以进一步覆盖基体结构1210的上表面。在一些实施例中,阻尼结构层1240的至少部分周侧可以固定在基体结构1210上。
[0108]
图13是根据本申请一些实施例提供的骨传导麦克风的剖视图。如图13所示,骨传导麦克风1300可以包括基体结构1310、声学换能单元1320、悬膜结构1330和阻尼结构层1340。悬膜结构1330的周侧与基体结构1310固定连接,声学换能单元1320承载于悬膜结构1330上,阻尼结构层1340位于悬膜结构1330的下表面。在一些实施例中,阻尼结构层1340可以覆盖基体结构1310的上表面。例如,阻尼结构层1340的至少部分周侧可以固定在基体结构1310的上表面。在另一些实施例中,阻尼结构层1340也可以位于悬膜结构1330与声学换能单元1320之间。
[0109]
图14是根据本申请一些实施例提供的骨传导麦克风的剖视图。如图14所示,骨传导麦克风1400可以包括基体结构1410、声学换能单元1420、悬膜结构1430和两个阻尼结构层1440,其中,两个阻尼结构层1440包括第一阻尼结构层1441和第二阻 尼结构层1442。悬膜结构1430周侧与基体结构1410固定连接,声学换能单元1420承载于悬膜结构1430上表面。进一步地,第一阻尼结构层1441位于声学换能单元1420的上表面,第二阻尼结构层1442位于悬膜结构1430的下表面。第一阻尼结构层1441和/或第二阻尼结构层1442的面积大于声学换能单元1420的面积,使得阻尼结构层1440可以不仅覆盖声学换能单元1420的上表面,还可以进一步覆盖基体结构1410的上表面。阻尼结构层1440至少部分周侧可以固定在基体结构1410上。对于施加两个或以上阻尼结构层的实施例,每个阻尼结构层可以位于叠层结构上表面或下表面,也可以位于叠层厚度方向中间位置的某一层,优选地,不同阻尼结构层可以分别位于叠层结构上表面和下表面。
[0110]
需要说明的是,阻尼结构层(例如,阻尼结构层1240)的位置不限于上述图12-图14的叠层结构的上表面和/或下表面,还可以位于叠层结构的多层层状结构之间。例如,阻尼结构层可以位于悬膜结构与电极层之间。
[0111]
图15是根据本申请一些实施例所示的骨传导麦克风的结构示意图。图15所示的骨传导麦克风1500与图10所示的骨传导麦克风1000的结构大体相同,其区别之处在于,图15所示的骨传导麦克风1500的振动单元包括悬膜结构1530和质量元件1540。如图15所示,骨传导麦克风1500可以包括基体结构1510和叠层结构,其中,叠层结构的至少部分结构与基体结构1510连接。关于基体结构1510的内容,可以参见图3所示基体结构310的相关描述,在此不做赘述。
[0112]
在一些实施例中,叠层结构可以包括声学换能单元1520和振动单元。在一些实施例中,振动单元可以设置于声学换能单元1520上表面或下表面。如图15所示,振动单元包括悬膜结构1530和质量元件1540,质量元件1540可以位于悬膜结构1530的上表面或下表面。在一些实施例中,悬膜结构1530可以位于基体结构1510的上表面或下表面。在一些实施例中,悬膜结构1530的周侧还可以与基体结构1510中空部分的内壁连接。这里的“连接”可以理解为在分别制备悬膜结构1530和基体结构1510后,将悬膜结构1530通过机械固定方式(例如,强力粘结、铆接、卡夹、镶嵌等方式)固定于基体结构1510的上表面、下表面或基体结构1510中空部分的侧壁;或者在制备过程中,通过物理沉积(例如,物理气相沉积)或者化学沉积(例如,化学气相沉积)的方式将悬膜结构1530沉积在基体结构1510上。当振动单元与基体结构1510发生相对运动时,质量元件1540和悬膜结构1530的自身重量不同,悬膜结构1530上质量元件1540所在区域或附近区域的形变程度大于悬膜结构1530上远离质量元件1540的区域 的形变程度,为了提高骨传导麦克风1500的输出电信号,声学换能单元1520可以沿质量元件1540的周向分布。在一些实施例中,声学换能单元1520的形状可以与质量元件1540的形状相同或不同。优选地,声学换能单元1520的形状可以与质量元件1540的形状相同,使得声学换能单元1520的各个位置均可以靠近质量元件1540,从而进一步提高骨传导传声装置1500的输出声压。例如,质量元件1540为圆柱状结构,声学换能单元1520可以为环状结构,呈环状结构的声学换能单元1520的内径大于质量元件1540的半径,使得声学换能单元1520沿质量元件1540的周向设置。在一些实施例中,声学换能单元1520可以包括第一电极层和第二电极层以及位于两个电极层之间的压电层,第一电极层、压电层和第二电极层组合成与质量元件1540形状适配的结构体。例如,质量元件1540为圆柱状结构,声学换能单元1520可以为环状结构,此时第一电极层、压电层和第二电极层均为环状结构,三者之间由上至下依次设置组合成为环状结构。
[0113]
在一些实施例中,声学换能单元1520与质量元件1540可以分别位于悬膜结构1530的不同侧,或者位于悬膜结构1530的同侧。例如,声学换能单元1520与质量元件1540都位于悬膜结构1530上表面或下表面,声学换能单元1520沿质量元件1540的周向分布。又例如,声学换能单元1520位于悬膜结构1530的上表面,质量元件1540位于悬膜结构1530的下表面,此时质量元件1540在悬膜结构1530处的投影在声学换能单元1520的区域之内。
[0114]
在一些实施例中,可以通过改变质量元件1540的大小、形状、位置,以及压电层的位置、形状、大小来提高骨传导麦克风1500的输出电信号。这里声学换能单元1520的第一电极层、第二电极层和压电层与图10中的声学换能单元1020的第一电极层1021、第二电极层1023和压电层1022的结构和参数等相类似,悬膜结构1530与悬膜结构1030的结构和参数等相类似,引线结构15200与引线结构10200的结构相类似,在此不做进一步赘述。
[0115]
在一些实施例中,骨传导麦克风1500还可以包括至少一个阻尼结构层(图15中未示出),至少一个阻尼结构层可以位于骨传导麦克风1500的叠层结构上表面、下表面和/或内部。例如,阻尼结构层可以位于叠层结构的上表面或下表面。又例如,阻尼结构层可以位于悬膜结构1530与声学换能单元1520之间。再例如,阻尼结构层可以包括第一阻尼结构层和第二阻尼结构层,第一阻尼结构层位于电极层的上表面,第二阻尼层位于悬膜结构1530的下表面。关于阻尼结构层的材料种类、材料杨氏模量、厚度、密度、泊松比、损耗因子等详细内容可以参考具体可以参见后文中图19-图22的相关描 述。
[0116]
图16是根据本申请一些实施例所示的骨传导麦克风的结构示意图;图17是图16所示骨传导麦克风B-B处的剖视图。如图16所示,基体结构1610为长方体框架结构。在一些实施例中,基体结构1610的内部可以包括中空部分,该中空部分用于放置声学换能单元1620和振动单元。在一些实施例中,中空部分的形状可以为圆形、四边形(例如,长方形、平行四边形)、五边形、六边形、七边形、八边形等其它规则或不规则的形状。在一些实施例中,长方形腔体的一边的尺寸可以为0.8mm-2mm。优选地,长方形腔体的一边的尺寸可以为1mm-1.5mm。在一些实施例中,振动单元可以包括四个支撑臂1630和质量元件1640,四个支撑臂1630的一端与基体结构1610的上表面、下表面或基体结构1610中空部分所在的侧壁连接,四个支撑臂1630的另一端与质量元件1640的上表面、下表面或周向的侧壁连接。在一些实施例中,质量元件1640可以相对于支撑臂1630向上凸出和/或向下凸出。例如,四个支撑臂1630的端部与质量元件1640的上表面连接时,质量元件1640可以相对于支撑臂1630向下凸出。又例如,四个支撑臂1630的端部与质量元件1640的下表面连接时,质量元件1640可以相对于支撑臂1630向上凸出。再例如,四个支撑臂1630的端部与质量元件1640周向的侧壁连接时,质量元件1640可以相对于支撑臂1630向上凸出和向下凸出。在一些实施例中,支撑臂1630的形状为梯形,其中,支撑臂1630宽度较小的一端与质量元件1640连接,支撑臂1630宽度较大的一端与基体结构1610连接。
[0117]
在一些实施例中,支撑臂1630可以包括至少一个弹性层。弹性层可以为采用半导体材料制成的板状结构。在一些实施例中,半导体材料可以包括硅、二氧化硅、氮化硅、氮化镓、氧化锌、碳化硅等。在一些实施例中,支撑臂1630不同弹性层的材料可以相同或不同。进一步地,骨传导麦克风1600可以包括声学换能单元1620。声学换能单元1620可以包括由上至下依次设置的第一电极层1621、压电层1622和第二电极层1623,第一电极层1621或第二电极层1623与支撑臂1630(例如,弹性层)的上表面或下表面连接。在一些实施例中,当支撑臂1630为多个弹性层时,声学换能单元1620还可以位于多个弹性层之间。压电层1622可以基于压电效应,在振动单元(例如,支撑臂1630和质量元件1640)的形变应力作用下产生电压(电势差),第一电极层1621和第二电极层1623可以将该电压(电信号)导出。为了使骨传导麦克风1600的谐振频率在特定频率范围(例如,2000Hz-5000Hz)内,可以调整声学换能单元1620(例如,第一电极层1621、第二电极层1623和压电层1622)、振动单元(例如,支撑臂1630) 的材料和厚度。在一些实施例中,声学换能单元1620还可以包括绑线电极层(PAD),绑线电极层可以位于第一电极层1621和第二电极层1623上。通过外部绑线(例如,金线、铝线等)的方式将第一电极层1621和第二电极层1623与外部电路联通,从而将第一电极层1621和第二电极层1623之间的电压信号引出至后端处理电路。在一些实施例中,绑线电极层的材料可以包括铜箔、钛、铜等。在一些实施例中,绑线电极层的厚度可以为100nm-200nm。优选地,外层线路层的厚度可以为150nm-200nm。在一些实施例中,声学换能单元1620还可以包括种子层,种子层可以位于第二电极层1623与支撑臂1630之间。在一些实施例中,种子层的材料可以与压电层1622的材料相同。例如,压电层1622的材料为AlN时,种子层的材料也为AlN。在一些实施例中,种子层的材料还可以与压电层1622的材料不同。在一些实施例中,种子层的厚度可以为10nm-120nm。优选地,种子层的厚度可以为40nm-80nm。需要注意的是,上述骨传导麦克风1600的谐振频率的特定频率范围不限于2000Hz-5000Hz,还可以为4000Hz-5000Hz,或者2300Hz-3300Hz等,特定频率范围可以根据实际情况进行调整。另外,当质量元件1640相对于支撑臂1630向上凸出时,声学换能单元1620可以位于支撑臂1630的下表面,种子层可以位于质量元件1640与支撑臂1630之间。
[0118]
在一些实施例中,质量元件1640可以为单层结构或多层结构。在一些实施例中,质量元件1640为多层结构,质量元件1640的层数、每层结构对应的材料、参数可以与支撑臂1630的弹性层和声学换能单元1620相同或不同。在一些实施例中,质量元件1640的形状可以为圆形、半圆形、椭圆形、三角形、四边形、五边形、六边形、七边形、八边形等规则或不规则形状。在一些实施例中,质量元件1640的厚度可以与支撑臂1630和声学换能单元1620的总厚度相同或不同。关于质量元件1640为多层结构时的材料和尺寸可以参考支撑臂1630的弹性层和声学换能单元1620,在此不做赘述。另外,这里弹性层和声学换能单元1620的各层结构的材料和参数也可以应用于本申请其他实施例所述的骨传导麦克风。
[0119]
在一些实施例中,声学换能单元1620可以至少包括有效声学换能单元。有效声学换能单元是指为最终贡献电信号的声学换能单元的部分结构。例如,第一电极层1621、压电层1622以及第二电极层1623的形状和面积均相同,并部分覆盖支撑臂1630(弹性层),则第一电极层1621、压电层1622、第二电极层1623为有效换能单元。又例如,第一电极层1621、压电层1622部分覆盖支撑臂1630,第二电极层1623全部覆盖支撑臂1630,则第一电极层1621、压电层1622以及第二电极层1623中与第一电极层1621 对应部分组成有效声学换能单元。再例如,第一电极层1621部分覆盖支撑臂1630,压电层1622和第二电极层1623均全部覆盖支撑臂1630,则第一电极层1621、压电层1622与第一电极层1621对应部分以及第二电极层1623中与第一电极层1621对应部分组成有效换能单元。再例如,第一电极层1621、压电层1622、第二电极层1623全部覆盖支撑臂1630,但第一电极层1621通过设置绝缘沟道(例如,电极绝缘沟道16200)使得第一电极层1621分隔为多块独立电极,则第一电极层1621中引出电信号的独立电极部分以及对应压电层1622、第二电极层1623部分为有效换能单元。第一电极层1621中未引出电信号的独立电极区域、以及第一电极层1621中未引出电信号的独立电极和绝缘沟道对应的压电层1622、第二电极层1623区域不提供电学信号,主要提供力学作用。为了提高骨传导麦克风1600的信噪比,可以将有效声学换能单元设置于支撑臂1630靠近质量元件1640处或靠近支撑臂1630与基体结构1610的连接处。优选地,将有效声学换能单元设置在支撑臂1630靠近质量元件1640的位置。在一些实施例中,当有效声学换能单元设置于支撑臂1630靠近质量元件1640处或靠近支撑臂1630与基体结构1610的连接处时,有效声学换能单元在支撑臂1630处的覆盖面积与支撑臂1630面积的比值为5%-40%。优选地,有效声学换能单元在支撑臂1630处的覆盖面积与支撑臂1630面积的比值为10%-35%。进一步优选地,有效声学换能单元在支撑臂1630处的覆盖面积与支撑臂1630面积的比值为15%-20%。
[0120]
骨传导麦克风1600的信噪比与输出电信号的强度正相关,当叠层结构相对于基体结构发生相对运动时,支撑臂1630与质量元件1640连接处以及支撑臂1630与基体结构1610连接处的形变应力相对于支撑臂1630中间区域的形变应力较大,相应地,支撑臂1630与质量元件1640连接处以及支撑臂1630与基体结构1610连接处的输出电压的强度相对于支撑臂1630中间区域的输出电压的强度也相应较大。在一些实施例中,当声学换能单元1620完全或接近完全覆盖支撑臂1630的上表面或下表面时,为了提高骨传导麦克风1600的信噪比,可以在第一电极层1621上设置电极绝缘沟道16200,电极绝缘沟道16200将第一电极层1624分隔为两部分,使得第一电极层1624的一部分靠近质量元件1640,第一电极层1624的另一部分靠近支撑臂1630与基体结构1610的连接处。第一电极层1621及其对应的压电层1622、第二电极层1623中被电极绝缘沟道16200分隔的两部分中被引出电信号的部分为有效声学换能单元。在一些实施例中,电极绝缘沟道16200可以沿支撑臂1630的宽度方向延伸的直线。在一些实施例中,电极绝缘沟道16200的宽度可以为2um-20um。优选地,电极绝缘沟道16200的宽度可以 为4um-10um。
[0121]
需要注意的是,电极绝缘沟道16200不限于沿支撑臂1630的宽度方向延伸的直线,还可以为曲线,弯折线、波浪线等。另外,电极绝缘沟道16200还可以不沿着支撑臂1630的宽度方向延伸(如图18所示),电极绝缘沟道16200只要能够将声学换能单元1620分隔为多部分即可,在此不做进一步限定。
[0122]
如图18所示,声学换能单元1620的部分结构(例如,图18中电极绝缘沟道16201与质量元件1640之间的声学换能单元)设置在支撑臂1630靠近质量元件1640的位置时,第一电极层1621和/或第二电极层1623还可以包括电极引线。以第一电极层1621作为示例,电极绝缘沟道16201将第一电极层1621分隔为两部分,第一电极层1621的一部分与质量元件1640连接或靠近质量元件1640,第一电极层1621的另一部分靠近支撑臂1630与基体结构1610的连接处,为了将声学换能单元1620靠近质量元件1640的电压进行输出,可以通过电极绝缘沟道16201将靠近支撑臂1630与基体结构1610连接处的第一电极层1621分隔出部分区域(图中所示的第一电极层1621位于支撑臂1630边缘区域),该部分区域将声学换能单元1620中与质量元件1640连接或靠近质量元件1640的部分与骨传导麦克风1600的处理单元电连接。在一些实施例中,电极引线的宽度可以为4um-20um。优选地,电极引线的宽度可以为4um-10um。在一些实施例中,电极引线可以位于支撑臂1630宽度方向的任意位置,例如,电极引线可以位于支撑臂1630的中央或宽度方向靠近边缘处。优选地,电极引线可以位于支撑臂1630宽度方向靠近边缘的位置。通过设置电极引线16211可以避免声学换能单元1620中使用导电线,结构较为简单,便于后续的生产和组装。
[0123]
考虑到压电层1622的压电材料在靠近支撑臂1630边缘的区域可能由于刻蚀会导致表面粗糙使得压电材料质量变差,在一些实施例中,当压电层1622的面积与第二电极层1623的面积相同时,为了使第一电极层1621位于质量较好的压电材料区域内,压电层1622的面积可以小于第一电极层1621的面积,使得第一电极层1621的边缘区域避开压电层1622的边缘区域,第一电极层1621和压电层1622之间可以形成电极缩进沟道(图中未示出)。通过设置电极缩进沟道可以将压电层1622边缘质量较差的区域与第一电极层1621和第二电极层1623避开,从而提高骨传导麦克风的信噪比。在一些实施例中,电极缩进沟道宽度可以为2um-20um。优选地,电极缩进沟道宽度可以为2um-10um。
[0124]
如图17、图18所示,以质量元件1640相对于支撑臂1630向下凸出时作为示 例,声学换能单元1620还可以包括沿支撑臂1630长度方向延伸的延伸区域16210,该延伸区域16210位于质量元件1640的上表面。在一些实施例中,延伸区域16210位于质量元件1640上表面的边缘位置可以设有电极绝缘沟道16201,防止支撑臂1630出现应力过度集中的问题,从而提高支撑臂1630的稳定性。在一些实施例中,延伸区域16210的长度大于支撑臂1630的宽度。这里延伸区域16210的长度与支撑臂1630宽度方向相对应。在一些实施例中,延伸区域16210的长度为4um-30um。优选地,延伸区域16210的长度为4um-15um。在一些实施例中,质量元件1640上延伸区域的16210的长度为支撑臂1630与质量元件1640边缘连接部位宽度的1.2倍-2倍。优选地,质量元件1640上延伸区域的16210的长度为支撑臂1630与质量元件1640边缘连接部位宽度的1.2倍-1.5倍。
[0125]
在一些实施例中,类似图16-图18的骨传导麦克风还可以包括至少一个阻尼结构层,至少一个阻尼结构层可以位于叠层结构的上表面、下表面或/和内部,其中,至少一个阻尼结构层的周侧可以与基体结构固定连接。阻尼结构层可以在保证不降低非共振区域骨传导传声器灵敏度的同时,降低共振区域的Q值,使得骨传导麦克风的频响在整个频率段均较为平坦。图19是根据本申请一些实施例提供的骨传导麦克风的剖视图。如图19所示,骨传导麦克风1900可以包括基体结构1910、叠层结构1970和阻尼结构层1960。以叠层结构1970的质量单元1940相对于支撑臂向下凸出作为示例,阻尼结构层1960可以位于叠层结构1970的上表面,阻尼结构层1960覆盖整个叠层结构1970。在一些替代实施例中,阻尼结构层1960也可以位于叠层结构1970的下表面。当阻尼结构层位于叠层结构1970的下表面时,由于质量元件1940相对于支撑臂向下凸出,阻尼结构层1960的形状可以与叠层结构1970的下表面相适配,以贴合并覆盖叠层结构1970的下表面。在一些实施例中,阻尼结构层1960也可以位于叠层结构1970的多层结构之间。例如,阻尼结构层1960可以位于叠层结构1970的质量元件与第二电极层之间。
[0126]
骨传导麦克风的叠层结构可以近似视为弹簧-质量系统,不同结构的骨传导麦克风为不同的弹簧-质量系统,具有质量元件的骨传导麦克风(例如,图15所示的骨传导麦克风1500、图16所示的骨传导麦克风1600和图19所示的骨传导麦克风1900)与无质量元件(例如,图3所示的骨传导麦克风300、图9所示的骨传导麦克风900、图10所示的骨传导麦克风1000)的骨传导麦克风相比,其等效弹簧刚度与等效质量均较大,因此,在设置阻尼结构层时,对于具有质量元件的骨传导麦克风,需要更大杨氏模量或者更厚的阻尼结构层,才能达到较好的效果。
[0127]
在一些实施例中,具有质量元件的单层阻尼结构层骨传导麦克风(例如,图15所示的骨传导麦克风1500、图16所示的骨传导麦克风1600和图19所示的骨传导麦克风1900)中,阻尼结构层材料可以具有较大的杨氏模量。例如,在上述较大杨氏模量材料的阻尼结构层情况下,阻尼结构层材料的杨氏模量范围可以为10 9Pa~10 10Pa。优选地,阻尼结构层材料的杨氏模量范围为10 9Pa~0.9×10 10Pa。优选地,阻尼结构层材料的杨氏模量范围可以为0.2×10 10Pa~0.8×10 10Pa。进一步优选地,阻尼结构层材料的杨氏模量范围可以为0.3×10 10Pa~0.7×10 10Pa。更为优选地,阻尼结构层材料的杨氏模量范围可以为0.4×10 10Pa~0.6×10 10Pa。在这种情况下,阻尼结构层材料的密度可以为1.1×10 3kg/m 3~2×10 3kg/m 3。优选地,阻尼结构层材料的密度可以为1.2×10 3kg/m 3~1.9×10 3kg/m 3。优选地,阻尼结构层材料的密度可以为1.3×10 3kg/m 3~1.8×10 3kg/m 3。进一步优选地,阻尼结构层材料的密度可以为1.4×10 3kg/m 3~1.7×10 3kg/m 3。更为优选地,阻尼结构层材料的密度可以为1.5×10 3kg/m 3~1.6×10 3kg/m 3。在这种情况下,阻尼结构层材料的泊松比可以为0.4~0.5。优选地,阻尼结构层材料的泊松比可以为0.41~0.49。优选地,阻尼结构层材料的泊松比可以为0.42~0.48。进一步优选地,阻尼结构层材料的泊松比可以为0.43~0.47。更优选地,阻尼结构层材料的泊松比可以为0.44~0.46。在这种情况下,阻尼结构层的厚度可以为0.1um~5um。优选地,阻尼结构层的厚度可以为0.2um~4.5um。优选地,阻尼结构层的厚度可以为0.3um~4um。进一步优选地,阻尼结构层的厚度可以为0.4um~3.5um。更优选地,阻尼结构层的厚度可以为0.5um~3um。
[0128]
图20是根据图19所示的具有较大杨氏模量阻尼结构层的骨传导麦克风的输出电压频响图。如图20所示,eta为图19所示的骨传导麦克风的阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子,横坐标为频率(Hz),纵坐标为器件输出电压(dBV)。由图20可见,当阻尼结构层厚度一定时,阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子为1~20,阻尼结构层材料的损耗因子为1时,输出电压在共振区域(例如,2000Hz~6000Hz)的峰值较大,随着阻尼结构层材料的损耗因子增大,骨传导麦克风的输出电压在共振区域的峰值逐渐减小。在一些实施例中,阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子可以为1~20。优选地,阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子可以为2~18。优选地,阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子可以为3~16。优选地,阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子可以为4~15。进一步优选地,阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子可以为5~10。更优选地,阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子可以为6~9。
[0129]
在一些实施例中,具有质量元件的单层阻尼结构层骨传导麦克风(例如,图15所示的骨传导麦克风1500、图16所示的骨传导麦克风1600和图19所示的骨传导麦克风1900)中,阻尼结构层的厚度可以较大。例如,阻尼结构层的厚度可以为5um~80um。优选地,阻尼结构层的厚度可以为10um~75um。优选地,阻尼结构层的厚度可以为15um~70um。优选地,阻尼结构层的厚度可以为20um~65um。优选地,阻尼结构层的厚度可以为25um~60um。进一步优选地,阻尼结构层的厚度可以为30um~55um。更为优选地,阻尼结构层的厚度可以为40um~50um。
[0130]
当施加较厚的阻尼结构层时,阻尼结构层的杨氏模量可以较小。例如,在上述较厚的阻尼结构层的情况下,阻尼结构层材料的杨氏模量范围可以为10 6Pa~10 7Pa。优选地,阻尼结构层材料的杨氏模量范围可以为10 6Pa~0.8×10 7Pa。更为优选地,阻尼结构层材料的杨氏模量范围可以为0.2×10 7Pa~0.6×10 7Pa。在这种情况下,阻尼结构层材料的密度可以为0.7×10 3kg/m 3~1.2×10 3kg/m 3。优选地,阻尼结构层材料的密度可以为0.75×10 3kg/m 3~1.15×10 3kg/m 3。优选地,阻尼结构层材料的密度可以为0.8×10 3kg/m 3~1.1×10 3kg/m 3。进一步优选地,阻尼结构层材料的密度可以为0.85×10 3kg/m 3~1.05×10 3kg/m 3。更为优选地,阻尼结构层材料的密度可以为0.9×10 3kg/m 3~1×10 3kg/m 3。在这种情况下,阻尼结构层材料的泊松比可以为0.4~0.5。优选地,阻尼结构层材料的泊松比可以为0.41~0.49。优选地,阻尼结构层材料的泊松比可以为0.42~0.48。进一步优选地,阻尼结构层材料的泊松比可以为0.43~0.47。更优选地,阻尼结构层材料的泊松比可以为0.44~0.46。
[0131]
图21是根据图19所示的具有较大厚度阻尼结构层的骨传导麦克风的输出电压频响图。如图21所示,eta为图19所示的骨传导麦克风的阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子,横坐标为频率(Hz),纵坐标为器件输出电压(dBV)。由图21可见,在骨传导麦克风具有较大厚度的阻尼结构层的情况下(这里阻尼结构层的厚度一定),阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子为10~100,阻尼结构层材料的损耗因子为10时,输出电压在共振区域(2000Hz~6000Hz)的峰值较大,阻尼结构层材料的损耗因子为100时,输出电压在共振区域的峰值较小,随着阻尼结构层材料的损耗因子增大,骨传导麦克风的输出电压在共振区域的峰值逐渐减小。在一些实施例中,在骨传导麦克风具有较大厚度的阻尼结构层的情况下,阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子为10~80。优选地,阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子为15~75。优选地,阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子为20~70。优选地,阻尼结构层材料的各项 同性结构化损耗因子为25~65。进一步优选地,阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子为30~60。更优选地,阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子为20~40。
[0132]
图22是根据本申请实施例提供的骨传导麦克风的剖视图。图22所示的骨传导麦克风与图19所示的骨传导麦克风的整体结构大致相同,二者的区别之处在于图22所示的骨传导麦克风具有两层阻尼结构层。如图22所示,骨传导麦克风可以包括基体结构1910、叠层结构1970、第一阻尼结构层1961和第二阻尼结构层1962。以叠层结构1970的质量单元1940相对于支撑臂向下凸出作为示例,第一阻尼结构层1961位于叠层结构1970的上表面,第一阻尼结构层1961覆盖整个叠层结构1970,第二阻尼结构层1962位于叠层结构1970的下表面,第二阻尼结构层1962覆盖叠层结构1970的下表面。进一步地,第二阻尼结构层1962位于叠层结构1970的下表面时,由于质量元件1940相对于支撑臂向下凸出,第二阻尼结构层1962的形状可以与叠层结构1970的下表面相适配,以贴合并覆盖叠层结构1970的下表面。也就是说,第二阻尼结构层1962具有台阶结构,台阶结构的一部分覆盖质量元件1940的下表面,另一部分覆盖支撑臂的下表面。
[0133]
在一些实施例中,当含有质量元件的骨传导麦克风具有两层阻尼结构层时,其阻尼结构层可以采用具有较大杨氏模量的材料。例如,在上述较大杨氏模量材料的阻尼结构层情况下,阻尼结构层材料的杨氏模量范围可以为10 9Pa~10 10Pa。优选地,阻尼结构层材料的杨氏模量范围可以为10 9Pa~0.8×10 10Pa。进一步优选地,阻尼结构层材料的杨氏模量范围可以为0.2×10 10Pa~0.6×10 10Pa。更优选地,阻尼结构层材料的杨氏模量范围可以为0.4×10 10Pa~0.6×10 10Pa。在这种情况下,阻尼结构层材料的密度可以为1.1×10 3kg/m 3~2×10 3kg/m 3。优选地,阻尼结构层材料的密度可以为1.2×10 3kg/m 3~1.9×10 3kg/m 3。进一步优选地,阻尼结构层材料的密度1.3×10 3kg/m 3~1.8×10 3kg/m 3。更优选地,阻尼结构层材料的密度为可以为1.4×10 3kg/m 3~1.7×10 3kg/m 3。在这种情况下,阻尼结构层材料的泊松比可以为0.4~0.5。优选地,阻尼结构层材料的泊松比可以为0.41~0.49。优选地,阻尼结构层材料的泊松比可以为0.42~0.48。进一步优选地,阻尼结构层材料的泊松比可以为0.43~0.47。更优选地,阻尼结构层材料的泊松比可以为0.44~0.46。在这种情况下,每层阻尼结构层的厚度可以为0.1um~10um。优选地,每层阻尼结构层的厚度可以为0.1um~3um。优选地,每层阻尼结构层的厚度可以为0.12um~2.9um。优选地,每层阻尼结构层的厚度可以为0.14um~2.7um。优选地,每层阻尼结构层的厚度可以为0.16um~2.5um。进一步优选地,每层阻尼结构层的厚度 可以为0.18um~2.3um。更优选地,阻尼结构层的厚度可以为0.2um~2um。在这种情况下,每层阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子可以为1~10。优选地,阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子可以为2~9。优选地,阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子为3~7。进一步优选地,阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子为5~10。更优选地,阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子为6~8。
[0134]
在一些实施例中,当含有质量元件的骨传导麦克风具有两层阻尼结构层时,阻尼结构层的厚度可以较大,阻尼结构层材料的杨氏模量可以较小。例如,阻尼结构层材料的杨氏模量范围可以为10 6Pa~10 7Pa。优选地,阻尼结构层材料的杨氏模量范围可以为0.2×10 7Pa~0.8×10 7Pa。更为优选地,阻尼结构层材料的杨氏模量范围可以为0.4×10 7Pa~0.8×10 7Pa。在这种情况下,阻尼结构层材料的密度可以为0.7×10 3kg/m 3~1.2×10 3kg/m 3。优选地,阻尼结构层材料的密度可以为0.75×10 3kg/m 3~1.15×10 3kg/m 3。优选地,阻尼结构层材料的密度可以为0.8×10 3kg/m 3~1.1×10 3kg/m 3。进一步优选地,阻尼结构层材料的密度可以为0.85×10 3kg/m 3~1.05×10 3kg/m 3。更为优选地,阻尼结构层材料的密度可以为0.9×10 3kg/m 3~1×10 3kg/m 3。在这种情况下,阻尼结构层材料的泊松比可以为0.4~0.5。优选地,阻尼结构层材料的泊松比可以为0.41~0.49。优选地,阻尼结构层材料的泊松比可以为0.42~0.48。进一步优选地,阻尼结构层材料的泊松比可以为0.43~0.47。更优选地,阻尼结构层材料的泊松比可以为0.44~0.46。
[0135]
在这种情况下,每层阻尼结构层的厚度可以为2um~50um。优选地,每层阻尼结构层的厚度可以为5um~45um。优选地,每层阻尼结构层的厚度可以为10um~40um。优选地,每层阻尼结构层的厚度可以为10um~30um。更优选地,每层阻尼结构层的厚度可以为2um~30um。进一步优选地,每层阻尼结构层的厚度可以为15um~20um。在这种情况下,每层阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子可以为10~80。优选地,阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子可以为15~75。优选地,阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子为20~70。进一步优选地,阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子为35~60。更优选地,阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子为30~50。
[0136]
图23是根据本申请一些实施例提供的骨传导麦克风的结构示意图。图23所示的骨传导麦克风2300的结构与图16所示的骨传导麦克风1600的结构大致相同,其区别之处在于,骨传导麦克风2300的支撑臂2330与骨传导麦克风1600中的支撑臂1630结构不同。在一些实施例中,质量元件2340可以相对于支撑臂2330向上凸出和/或向下凸出。在一些实施例中,如图23所示,质量元件2340的上表面与支撑臂2330的上 表面在同一水平面上,以及/或质量元件2340的下表面与支撑臂2330的下表面在同一水平面上。在一些实施例中,支撑臂2330的形状可以为近似L型的结构。如图23所示,支撑臂2330可以包括第一支撑臂2331和第二支撑臂2332,第一支撑臂2331的一端部与第二支撑臂2332的一端部连接,其中第一支撑臂2331与第二支撑臂2332具有一定夹角。在一些实施例中,该夹角的范围为75°-105°。在一些实施例中,第一支撑臂2331远离第一支撑臂2331与第二支撑臂2332连接处的一端与基体结构2310连接,第二支撑臂2332远离第一支撑臂2331与第二支撑臂2332连接处的一端与质量元件2340的上表面、下表面或周侧的侧壁连接,使得质量元件2340悬空设置于基体结构2310的中空部分。
[0137]
在一些实施例中,骨传导麦克风2300可以包括至少一个阻尼结构层2350,阻尼结构层2350可以位于叠层结构上表面,也可以位于叠层结构下表面。优选地,阻尼结构层2350可以位于叠层结构上表面。图24是图23所示骨传导麦克风的上表面设置阻尼结构层时的剖视图,阻尼结构层2350设置于支撑臂2330和质量元件2340的上表面,阻尼结构层2350可以覆盖整个表面。在另一些实施例中,阻尼结构层2350也可以设置于叠层结构的下表面。
[0138]
在一些实施例中,骨传导麦克风2300可以具有单层阻尼结构层,阻尼结构层材料的杨氏模量范围可以为10 6Pa~10 10Pa。优选地,阻尼结构层材料的杨氏模量范围可以为10 6Pa~10 9Pa。进一步优选地,阻尼结构层材料的杨氏模量范围可以为10 6Pa~10 8Pa。更优选地,阻尼结构层材料的杨氏模量范围可以为10 6Pa~10 7Pa。在这种情况下,阻尼结构层材料的密度可以为0.7×10 3kg/m 3~2×10 3kg/m 3。优选地,阻尼结构层材料的密度可以为0.7×10 3kg/m 3~2×10 3kg/m 3。优选地,阻尼结构层材料的密度可以为0.8×10 3kg/m 3~1.9×10 3kg/m 3。优选地,阻尼结构层材料的密度可以为0.9×10 3kg/m 3~1.8×10 3kg/m 3。进一步优选地,阻尼结构层材料的密度可以为1×10 3kg/m 3~1.6×10 3kg/m 3。更优选地,阻尼结构层材料的密度可以为1.2×10 3kg/m 3~1.4×10 3kg/m 3。在这种情况下,阻尼结构层材料的泊松比可以为0.4~0.5。优选地,阻尼结构层材料的泊松比可以为0.41~0.49。优选地,阻尼结构层材料的泊松比可以为0.42~0.48。进一步优选地,阻尼结构层材料的泊松比可以为0.43~0.47。更优选地,阻尼结构层材料的泊松比可以为0.44~0.46。在这种情况下,阻尼结构层的厚度可以为0.1um~10um。优选地,阻尼结构层的厚度可以为0.1um~5um。优选地,阻尼结构层的厚度可以为0.2um~4.5um。优选地,阻尼结构层的厚度可以为0.3um~4um。优选地,阻尼结构层的厚度可以为0.4um~3.5 um。优选地,阻尼结构层的厚度可以为0.5um~3um。进一步优选地,阻尼结构层的厚度可以为0.6um~2.5um。更优选地,阻尼结构层的厚度可以为0.7um~2um。
[0139]
图25是图24所示的骨传导麦克风的输出电压频响。如图25所示,eta为图24所示的骨传导麦克风的阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子,横坐标为频率(Hz),纵坐标为骨传导麦克风的输出电压(dBV)。由图25可见,阻尼结构层的厚度为定值,阻尼结构层材料的损耗因子为0.1时,输出电压在共振区域(例如,3000Hz~7000Hz)的峰值较大,阻尼结构层材料的损耗因子为0.9时,输出电压在共振区域的峰值较小,随着阻尼结构层材料的损耗因子增大,骨传导麦克风的输出电压在共振区域的峰值逐渐减小。在一些实施例中,类似图24所示的骨传导麦克风具有单层阻尼结构层,阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子可以为0.1~2。优选地,阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子可以为0.2~1.9。优选地,阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子可以为0.3~1.7。优选地,阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子可以为0.4~1.5。进一步优选地,阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子可以为0.5~1.2。更优选地,阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子可以为0.7~1。
[0140]
图26是图23所示的骨传导麦克风设置两层阻尼结构层时的剖视图,阻尼结构层2350设置于支撑臂2330和质量元件2340的上表面和下表面,下层的阻尼结构层2350覆盖叠层结构整个下表面,并与基体结构2310连接,上层的阻尼结构层2350覆盖整个叠层结构上表面。在另一些实施例中,阻尼结构层2350也可以设置于叠层结构中某两层的间隙,例如,阻尼结构层2350也可以设置于电极层与弹性层之间。在一些实施例中,阻尼结构层还可以位于支撑臂与声学换能单元之间。或者,阻尼结构层可以位于振动单元与声学换能单元之间。
[0141]
在一些实施例中,类似图26所示的骨传导麦克风具有两层阻尼结构层,阻尼结构层材料的杨氏模量范围可以为10 6Pa~10 7Pa。优选地,阻尼结构层材料的杨氏模量范围可以为10 6Pa~0.8×10 7Pa。更优选地,阻尼结构层材料的杨氏模量范围可以为0.2×10 6Pa~0.6×10 7Pa。在这种情况下,阻尼结构层材料的密度可以为0.7×10 3kg/m 3~1.2×10 3kg/m 3。优选地,阻尼结构层材料的密度可以为0.75×10 3kg/m 3~1.1×10 3kg/m 3。进一步优选地,阻尼结构层材料的密度可以为0.8×10 3kg/m 3~1×10 3kg/m 3。更优选地,阻尼结构层材料的密度可以为0.85×10 3kg/m 3~0.9×10 3kg/m 3。在这种情况下,每层阻尼结构层材料的泊松比可以为0.4~0.5。优选地,阻尼结构层材料的泊松比可以为0.41~0.49。优选地,阻尼结构层材料的泊松比可以为0.42~0.48。进一步优选地,阻尼结构层材料的泊松 比可以为0.43~0.47。更优选地,阻尼结构层材料的泊松比可以为0.44~0.46。在这种情况下,每层阻尼结构层的厚度可以略小于仅有单层阻尼结构层的骨传导麦克风的阻尼结构层的厚度。例如,每层阻尼结构层材料的厚度可以为0.1um~3um。优选地,每层阻尼结构层的厚度可以为0.12um~2.9um。优选地,每层阻尼结构层的厚度可以为0.14um~2.8um。优选地,每层阻尼结构层的厚度可以为0.16um~2.7um。优选地,每层阻尼结构层的厚度可以为0.18um~2.6um。进一步优选地,每层阻尼结构层的厚度可以为0.2um~2.5um。更优选地,每层阻尼结构层的厚度可以为0.21um~2.3um。在这种情况下,阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子可以为0.1~2。优选地,阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子可以为0.2~1.9。优选地,阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子可以为0.3~1.7。优选地,阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子可以为0.4~1.5。进一步优选地,阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子可以为0.5~1.2。更为优选地,阻尼结构层材料的各项同性结构化损耗因子可以为0.7~1。
[0142]
图27是根据本申请一些实施例提供的电容式骨传导麦克风的结构示意图。如图27所示,骨传导麦克风2700可以包括基体结构2720和电容组件2710,基体结构2720为内部中空的框架结构,电容组件2710的至少部分与基体结构2720连接。需要注意的是,框架结构体并不限于图27中所示的长方体状,在一些实施例中,框架结构体可以为棱台、圆柱体等规则或不规则的结构体。在一些实施例中,电容组件2710可以至少包括第一电极板2711和第二电极板2712,第一电极板2711和第二电极板2712之间填充有不导电的绝缘介质,第一电极板2711和第二电极板2712通过导电线将电容组件2710的电压传输至骨传导麦克风2700的处理单元(例如,处理器)。在一些实施例中,第一电极板2711和第二电极板2712均为金属材质(例如,铜、铝等)制成的结构体,第一电极板2711的厚度可以小于第二电极板2712的厚度,以提高电容组件2710的灵敏度。在一些替代实施例中,第一电极板2711还可以为表面镀有金属层的非金属材质结构。例如,第一电极板2711可以为塑料薄膜,在塑料薄膜的表面镀有金属层。在一些实施例中,第一电极板2711和第二电极板2712的结构可以相同或不同。
[0143]
基体结构2720可以基于外部振动信号(例如,用户说话时的肌肉振动)产生振动,电容组件2710的部件(例如,第一电极板2711)响应于基体结构2720的振动而发生形变,第一电极板2711发生形变使得第一电极板2711和第二电极板2712之间的距离改变,也就是说电容组件2710的电容量发生变化。这里电容组件2710的电荷总量为定值,当电容量发生变化时,电容组件2710(第一电极板2711和第二电极板2712之 间)的电压发生变化。电容组件2710的电压变化情况可以反映外界声压(振动信号)的强弱,通过电容组件2710可以将外部振动信号转化为电信号。
[0144]
在一些实施例中,骨传导麦克风2700还可以包括至少一个阻尼结构层(图中未示出),阻尼结构层的至少部分周侧与基体结构2720连接。在一些实施例中,阻尼结构层的面积可以大于电容组件2710上表面或下表面的面积,使得阻尼结构层可以覆盖第一电极板2711或第二电极板2712表面的同时,还可以进一步覆盖电容组件2710的上表面和/或下表面。需要注意的是,电容组件2710可以替代上述骨传导麦克风(例如,骨传导麦克风300、骨传导麦克风900、骨传导麦克风1000、骨传导麦克风1500、骨传导麦克风1600、骨传导麦克风2300)的叠层结构。另外,当电容组件2710替代上述骨传导麦克风叠层结构时,阻尼结构层的数量、相对于基体结构的位置、参数(例如,阻尼结构层材料的杨氏模量、厚度、泊松比、密度等)同样适用于具有电容组件2710的骨传导麦克风,在此不做赘述。
[0145]
上文已对基本概念做了描述,显然,对于本领域技术人员来说,上述详细披露仅仅作为示例,而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明,本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议,所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。
[0146]
同时,本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此,应强调并注意的是,本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外,本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
[0147]
此外,本领域技术人员可以理解,本申请的各方面可以通过若干具有可专利性的种类或情况进行说明和描述,包括任何新的和有用的工序、机器、产品或物质的组合,或对他们的任何新的和有用的改进。相应地,本申请的各个方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、“引擎”、“单元”、“组件”或“系统”。此外,本申请的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品,该产品包括计算机可读程序编码。
[0148]
此外,除非权利要求中明确说明,本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用,并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露 中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例,但应当理解的是,该类细节仅起到说明的目的,附加的权利要求并不仅限于披露的实施例,相反,权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如,虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现,但是也可以只通过软件的解决方案得以实现,如在现有的处理设备或移动设备上安装所描述的系统。
[0149]
同理,应当注意的是,为了简化本申请披露的表述,从而帮助对一个或多个发明实施例的理解,前文对本申请实施例的描述中,有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是,这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上,实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
[0150]
一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字,应当理解的是,此类用于实施例描述的数字,在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明,“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20%的变化。相应地,在一些实施例中,说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值,该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中,数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值,在具体实施例中,此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。
[0151]
针对本申请引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料,如文章、书籍、说明书、出版物、文档等,特此将其全部内容并入本申请作为参考。与本申请内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外,对本申请权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本申请中的)也除外。需要说明的是,如果本申请附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本申请所述内容有不一致或冲突的地方,以本申请的描述、定义和/或术语的使用为准。
[0152]
最后,应当理解的是,本申请中所述实施例仅用以说明本申请实施例的原则。其他的变形也可能属于本申请的范围。因此,作为示例而非限制,本申请实施例的替代配置可视为与本申请的教导一致。相应地,本申请的实施例不仅限于本申请明确介绍和描述的实施例。

权利要求书

[权利要求 1]
一种骨传导麦克风,其特征在于,包括: 由振动单元和声学换能单元形成的叠层结构; 基体结构,被配置为承载所述叠层结构,所述叠层结构的至少一侧与所述基体结构通过物理方式进行连接; 所述基体结构基于外部振动信号产生振动,所述振动单元响应于所述基体结构的振动发生形变;所述声学换能单元基于所述振动单元的形变产生电信号;以及 至少一个阻尼结构层,所述至少一个阻尼结构层位于所述叠层结构的上表面、下表面和/或内部,所述至少一个阻尼层与所述基体结构连接。
[权利要求 2]
根据权利要求1所述的骨传导麦克风,其特征在于,所述至少一个阻尼结构层的材料包括聚氨酯类、环氧树脂类、丙烯酸酯类、聚氯乙烯类、丁基橡胶类、或硅橡胶类。
[权利要求 3]
根据权利要求2所述的骨传导麦克风,其特征在于,所述至少一个阻尼结构层中材料的杨氏模量范围为10 6Pa~10 10Pa。
[权利要求 4]
根据权利要求2所述的骨传导麦克风,其特征在于,所述至少一个阻尼结构层中材料的密度为0.7×10 3kg/m 3~2×10 3kg/m 3
[权利要求 5]
根据权利要求2所述的骨传导麦克风,其特征在于,所述至少一个阻尼结构层中材料的泊松比为0.4~0.5。
[权利要求 6]
根据权利要求1所述的骨传导麦克风,其特征在于,所述至少一个阻尼结构层的厚度为0.1um~80um。
[权利要求 7]
根据权利要求1所述的骨传导麦克风,其特征在于,所述至少一个阻尼结构层的厚度为0.1um~10um。
[权利要求 8]
根据权利要求1所述的骨传导麦克风,其特征在于,所述至少一个阻尼结构层的厚度为0.5um~5um。
[权利要求 9]
根据权利要求1所述的骨传导麦克风,其特征在于,所述至少一个阻尼结构层的损耗因子为1-20。
[权利要求 10]
根据权利要求1所述的骨传导麦克风,其特征在于,所述至少一个阻尼结构层的损耗因子为5-10。
[权利要求 11]
根据权利要求1所述的骨传导麦克风,其特征在于,所述基体结构包括内部中空的框架结构体,所述叠层结构的一端与所述基体结构或所述至少一个阻尼结构层连接,所述叠层结构的另一端悬空设置于所述基体结构的中空位置。
[权利要求 12]
根据权利要求1所述的骨传导麦克风,其特征在于,所述振动单元包括悬膜结构,所述声学换能单元包括由上至下依次设置的第一电极层、压电层、第二电极层;其中,所述悬膜结构通过其周侧与所述基体结构连接,所述声学换能单元位于所述悬膜结构的上表面或下表面。
[权利要求 13]
根据权利要求12所述的骨传导麦克风,其特征在于,所述悬膜结构包括若干个孔,所述若干个孔沿所述声学换能单元的周侧分布。
[权利要求 14]
根据权利要求12所述的骨传导麦克风,其特征在于,所述振动单元还包括质量元件,所述质量元件位于所述悬膜结构的上表面或下表面。
[权利要求 15]
根据权利要求14所述的骨传导麦克风,其特征在于,所述声学换能单元与所述质量元件分别位于所述悬膜结构的不同侧。
[权利要求 16]
根据权利要求14所述的骨传导麦克风,其特征在于,所述声学换能单元与所述质量元件位于所述悬膜结构的同一侧,其中,所述声学换能单元为环状结构,所述环状结构沿所述质量元件的周侧分布。
[权利要求 17]
根据权利要求1所述的骨传导麦克风,其特征在于,所述振动单元包括至少一个支撑臂和质量元件,所述质量元件通过所述至少一个支撑臂与所述基体结构连接。
[权利要求 18]
根据权利要求17所述的骨传导麦克风,其特征在于,所述声学换能单元位于所述至少一个支撑臂的上表面、下表面或内部。
[权利要求 19]
根据权利要求18所述的骨传导麦克风,其特征在于,所述声学换能单元包括由上至下依次设置的第一电极层、压电层和第二电极层,所述第一电极层或所述第二电极层与所述至少一个支撑臂的上表面或下表面连接。
[权利要求 20]
根据权利要求19所述的骨传导麦克风,其特征在于,所述质量元件位于所述第一电极层或所述第二电极层的上表面或下表面。
[权利要求 21]
根据权利要求20所述的骨传导麦克风,其特征在于,所述第一电极层、所述压电层和/或所述第二电极层的面积不大于所述支撑臂的面积,所述第一电极层、所述压电层和/或第二电极层的局部或全部覆盖所述至少一个支撑臂的上表面或下表面。
[权利要求 22]
根据权利要求21所述的骨传导麦克风,其特征在于,其中,所述声学换能单元的 所述第一电极层、所述压电层、所述第二电极层靠近所述质量元件或/和所述支撑臂与所述基体结构连接处。
[权利要求 23]
根据权利要求18所述的骨传导麦克风,其特征在于,所述至少一个支撑臂包括至少一个弹性层,所述至少一个弹性层位于所述第一电极层或所述第二电极层的上表面和/或下表面。

附图

[ 图 1]  
[ 图 2]  
[ 图 3]  
[ 图 4]  
[ 图 5]  
[ 图 6]  
[ 图 7]  
[ 图 8]  
[ 图 9]  
[ 图 10]  
[ 图 11]  
[ 图 12]  
[ 图 13]  
[ 图 14]  
[ 图 15]  
[ 图 16]  
[ 图 17]  
[ 图 18]  
[ 图 19]  
[ 图 20]  
[ 图 21]  
[ 图 22]  
[ 图 23]  
[ 图 24]  
[ 图 25]  
[ 图 26]  
[ 图 27]