CN112470492A - 具有电感滤波的麦克风装置 - Google Patents

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Abstract

麦克风装置以及制造麦克风装置的方法，所述麦克风装置包括：基板，该基板具有第一表面和第二表面；盖，该盖被固定至基板的第一表面以形成封闭的后腔容积；专用集成电路(ASIC)，该ASIC嵌入在基板的第一表面与第二表面之间；微机电***(MEMS)换能器，该MEMS换能器被安装在基板的所述第一表面上；以及电感器，该电感器被安装在基板的第一表面上。

Description

具有电感滤波的麦克风装置
相关专利申请的交叉引用
本申请要求2018年7月23日提交的美国临时专利申请No.62/702,317的权益，其公开内容通过引用其全部内容而并入本文。
背景技术
麦克风被部署在各种类型的装置中，诸如个人计算机、蜂窝电话、移动装置、头戴式送受话器(headset)、头戴式受话器(headphone)以及助听器。麦克风通常是紧接着可以发送和接收声学信号的其它组件来使用的。因此，麦克风可以包括滤波器组件，该滤波器组件用于防止来自其它组件的声学信号导致麦克风信号中的噪声。
附图说明
图1是根据本公开的一些实现的麦克风装置的截面图。
图2是根据本公开的一些实现的、图1的麦克风装置的基板的俯视图。
图3是例示根据本公开的一些实现的、图2的基板上的专用集成电路(ASIC)与电感器之间的连接的示意性表示图。
图4是根据本公开的一些实现的、对图1的麦克风装置的ASIC进行微调的工艺的流程图。
图5是例示地电感器阻抗与信号频率之间的关系的标绘图。
在下面的详细描述中，针对形成本公开的一部分的附图进行说明。在附图中，除非上下文另有规定，相似符号通常标识相似组件。在该详细描述、附图以及权利要求中描述的例示性实现不是旨在进行限制。在不脱离在此呈现的主题的精神或范围的情况下，可以利用其它实现，并且可以制成其它附图。应当容易地理解，如在本文通常描述且在附图中例示的本公开的各方面可以按宽泛种类的不同配置来设置、代替、组合以及设计，它们全部明确地进行了设想并且成为本公开的一部分。
具体实施方式
本公开描述了用于包括电感式射频(RF)滤波器的麦克风装置的装置和技术。更具体地，被用于形成电感式RF滤波器的一个或更多个电感器位于麦克风装置的后腔容积内。麦克风装置包括专用集成电路(ASIC)，该ASIC嵌入在麦克风装置的基板内，使得可以将电感器放置在后腔容积中，诸如放置在麦克风装置的后腔容积的、传统上被ASIC占用的部分中，而无需改变后腔容积的尺寸。
相对于包括电阻电容式(RC：resistive-capacitive)或电容式RF滤波器的麦克风装置，在本公开的麦克风装置中使用的电感式RF滤波器改善了麦克风装置的性能。例如，RC滤波器中利用的电阻器可以降低递送至数字麦克风装置的电压，由此减小了麦克风装置的驱动能力。而且，在RC或电容式滤波器中使用的电阻器和/或电容器可以过滤掉使用数字通信协议(诸如脉冲密度调制(PDM：pulse density modulation)和SoundWire协议)发送的声信号中的一部分。电感式滤波器通过根据PDM和/或SoundWire协议发送的声信号，同时过滤掉不希望的RF信号。
图1例示了根据本公开的示例性实现的麦克风装置10的截面图。麦克风装置10包括：基板14、微机电(MEMS：microelectromechanical)换能器18、专用集成电路(ASIC)22、一个或更多个电感器26以及盖30。在图1中，示意性地例示了电感器26。基板14包括前(第一)表面34和后(第二)表面38。将MEMS换能器18安装至基板14的前表面34。将ASIC 22嵌入在基板14内，使得ASIC 22位于基板14的前表面34与后表面38之间。将电感器26安装至基板14的前表面34并且大体上处于ASIC 22的上方。MEMS换能器18、ASIC 22以及基板14可以包括导电焊盘，可以将导线焊接至该焊盘。在一些实现中，可以使用焊料将导线焊接至适当的焊盘。例如，在一些实现中，第一组导线将MEMS换能器18电连接至ASIC 22，而第二组导线将ASIC 22电连接至基板14上的导电迹线(未示出)。附加导线将所述多个电感器26电连接至ASIC 22，如下更详细讨论的。
基板14可以包括但不限于印刷电路板、半导体基板、或它们的组合。基板14的与MEMS换能器18相邻的部分限定了通孔，该通孔形成了麦克风装置10的声孔50。声信号通过声孔50进入麦克风装置10，并且使MEMS换能器18的一部分发生位移。MEMS换能器18基于它对位移的响应，可以产生与入射音频相对应的电信号。
可以将盖30安装在基板14上，以在盖30与基板14的前表面34之间形成封闭的容积(后腔容积)54。盖30封闭并保护MEMS换能器18、ASIC 22以及在它们之间形成电连接的导线，诸如第一导线和第二导线。盖30可以包括诸如塑料或金属这样的材料。盖30、基板14、MEMS换能器18以及ASIC 22限定了封闭的后腔容积54，可以将该后腔容积的尺寸作为选择MEMS换能器18的性能参数的因数。在一些实现中，将盖30固定至基板14，并且在一些实现中，后腔容积54是以气密方式密封的。
MEMS换能器18可以包括与导电背板60间隔开的导电振膜(conductivediaphragm)58。该振膜58被配置成响应于入射声信号而相对于背板60移动。振膜58相对于背板60的移动导致MEMS换能器18的介于振膜58与背板60之间的电容改变。可以测量响应于声信号的MEMS换能器18的电容变化并将该电容变化转换成对应的电信号。因此，MEMS换能器18与盖30之间的空间关系可以针对特定麦克风性能参数来定制尺寸(即，可以通过增加或减小后腔容积54与振膜58中的一者或两者的尺寸来修改麦克风性能)。在各种实现中，MEMS换能器18可以包括振膜和背板。
ASIC 22可以包括如下封装，该封装封闭用于处理从MEMS换能器18接收到的电信号的模拟和/或数字电路。在一个或更多个实现中，ASIC 22可以是具有多个引脚或焊盘的集成电路封装，这些引脚或焊盘有助于经由导线电连接至ASIC 22外侧的组件。特别地，ASIC 22可以包括焊盘(未示出)，第一组导线42、第二组导线46以及附加导线可以连接至该焊盘。模拟或数字电路可以包括放大器、滤波器、模数转换器、数字信号处理器、多晶硅熔线(polyfuse)以及用于处理从MEMS换能器18和基板14上的其它组件接收到的电信号的其它电路。多晶硅熔线是可以进行编程以存储诸如校准数据、芯片标识号和/或存储器修复数据的信息的存储器组件。可以通过施加大电流(例如，微调电流)来对多晶硅熔线进行编程(例如，微调)。在其它实现中，ASIC 22可以包括EEPROM和/或闪速存储器。在包括EEPROM和/或闪速存储器的麦克风装置10中使用电感滤波器会增加包括该电感器的线路上的阻抗，该阻抗高于RC滤波器中的电阻器所产生的电阻。因此，使用电感式滤波器优于使用RC滤波器。
在一些实现中，将ASIC 22嵌入在基板14内，使得ASIC 22位于基板14的前表面34与后表面38之间。将ASIC 22嵌入基板14中可以有助于因ASIC 22的工作而产生的热的散逸。在一些实现中，嵌入ASIC 22供应了另外可以将RC滤波器组件(例如，电阻器和电容器)嵌入麦克风装置10中的空间。将ASIC 22嵌入基板14内在麦克风装置10的后腔容积54内提供了额外的空间，而不改变麦克风装置10的后腔容积54的尺寸。如图1所示，将ASIC 22嵌入基板14中在麦克风装置10的后腔容积54中提供了额外的空间，以容纳所述多个电感器26。
将电感器26固定至基板14的前表面34并且大体上处于所嵌入的ASIC 22的上方。将电感器26放置于在现有技术的麦克风装置中通常是由ASIC所占用的空间中，在现有技术的麦克风装置中是将ASIC固定至基板的前表面的。如图1示意性地示出，电感器26的高度HI高于MEMS换能器18的高度HT，但是低于后容积54的高度HBV。例如，在所例示的实现中，后腔容积54的高度HBV约为457μm，高度HI约为300μm，以及高度HT约为200μm。将ASIC 22嵌入基板14中为电感器26提供了足够的空间，而不改变麦克风装置10的后腔容积54的尺寸。如图1所示，ASIC 22的高度HA约为100μm。因此，ASIC 22和电感器26两者的组合高度大于后腔容积54的高度HBV。因此，嵌入ASIC 22可使电感器26能够放置在后腔容积54内。扩展后腔容积54以容纳被安装在ASIC 22上的电感器26而非嵌入ASIC 22可以导致盖30和/或麦克风装置10的高度偏高。电感器26可以是陶瓷片式电感器、铁氧体磁珠电感器或基于硅片的电感器。在该例示实现中，电感器26是SMT 01005片式电感器。在具有不同整形的后腔容积的麦克风装置的其它实现中，可以使用SMT 0201片式电感器或SMT 0402片式电感器。SMT 01005片式电感器、SMT 0201片式电感器和/或SMT 0402片式电感器可以是陶瓷片式电感器或铁氧体磁珠电感器。在这样的实现中，可以基于后腔容积的尺寸来选择片式电感器，使得电感器装配在麦克风装置的后腔容积内。在包括基于硅芯片的电感器的实现中，基于硅芯片的电感器可以定制尺寸，以装配在麦克风装置的后腔容积内。
图2例示了麦克风装置10的基板14的俯视图，其中盖30被移除了。在该例示实现中，电感器26包括：第一电感器62、第二电感器66以及第三电感器70。将电感器62、66、70安装在ASIC的上方。在一些实现中，电感器62、66、70可以具有相同的尺寸。在其它实现中，电感器62、66、70可以具有不同的尺寸。例如，可以在麦克风电源(例如，VDD)线上使用较大电感器，并且可以在数字时钟线和/或数字输出线上使用较小电感器。在其它实现中，麦克风装置10可以包括更多或更少的电感器。基板14的前表面34完全覆盖了ASIC。如图2所示，第一组导线42和第二组导线46各自的一端连接至MEMS换能器18，并且各自的另一端在基板14的前表面34下方延伸以到达ASIC。第一对焊盘74与第一电感器62相邻，第二对焊盘78与第二电感器66相邻，且第三对焊盘82与第三电感器70相邻。第三对导线86在第一电感器62与ASIC之间延伸。第四对导线90在第二电感器66与ASIC之间延伸。第五对导线94在第三电感器70与ASIC之间延伸。
图3例示了根据本公开的另一实现的用于麦克风装置98的去往和来自ASIC 22的电连接的示意性表示图，其中，所述多个电感器26包括第四电感器102。图3所示的实现与图2所示的实现大致相似。因此，使用相同的编号例示了相同的部分。麦克风装置10的ASIC 22可以具有与图3所示的电连接相似的电连接。将ASIC 22通过第一导线42和第二导线46连接至MEMS换能器18。第三对导线86在第一焊盘106与ASIC 22之间延伸。将第一电感器62沿着第三对导线86放置，以充当滤波器并且防止射频(RF)信号沿着第三对导线86行进至ASIC22。第四对导线90在第二焊盘110与ASIC 22之间延伸。将第二电感器66沿着第四对导线90放置，以充当滤波器并且防止RF信号沿着第四对导线90行进至ASIC 22。第五对导线94在第三焊盘114与ASIC 22之间延伸。将第三电感器70沿着第五对导线94放置，以充当滤波器并且防止RF信号沿着第五对导线94行进至ASIC 22。第六对导线118在第四焊盘122与ASIC 22之间延伸。将第四电感器102沿着第六对导线118放置，以充当滤波器并且防止RF信号沿着第六对导线118行进至ASIC 22。第一焊盘106、第二焊盘110、第三焊盘114以及第四焊盘122可以位于基板的背面上(未示出)。
在包括陶瓷片式电感器和/或铁氧体电感器的实现中，电感器62、66、70、102中的任一个电感器皆可以涂覆有环氧树脂层，以防止所涂覆的电感器62、66、70、102振动。
在麦克风装置98是数字麦克风的实现中，导线对86、90、94、118中的一对导线可以是麦克风电源(例如，VDD)线，导线对86、90、94、118中的一对导线可以是时钟输入线，以及导线对86、90、94、118中的一对导线可以是数字输出线。在麦克风装置98是模拟麦克风的实现中，导线对86、90、94、118中的一对导线可以是VDD线，并且导线对86、90、94、118中的至少一对导线可以是输出线。在麦克风装置98是模拟麦克风的一些实现中，导线对86、90、94、118中的一对导线可以是数字接口线。在一些实现中，可以将数字接口线连接至ASIC 22的数字输出引脚，诸如集成电路总线(I2C：inter-integrated circuit)引脚。
在一些实现中，麦克风装置98可以基于麦克风的类型、麦克风的尺寸和/或ASIC22的输入和/或输出的数量而具有更多或更少的电感器。例如，模拟麦克风可以有两个电感器，并且在这两个电感器中：一个电感器放置在VDD线上，一个电感器放置在麦克风输出线上。可微调模拟麦克风可以具有三个电感器，并且在这三个电感器中：一个电感器放置在VDD线上、一个电感器放置在输出线上，一个电感器放置在微调线上。数字或差动式麦克风可以具有四个或更多个电感器，并且在这四个或更多个电感器中：一个电感器放置在VDD线上、一个电感器放置在输出线上一个电感器放置在数字时钟输入线上、一个电感器放置在数字输出线上。
在麦克风装置98可以紧接着发送和/或接收声信号的其它装置放置的实现中，这可能导致嘈杂地况(ground condition)。例如，当将麦克风装置98放置在电话底部靠近电话天线时，会发生嘈杂地况。来自天线的射频(RF)能量被耦合到地平面上，该地平面还耦合至麦克风装置98。天线的RF能量可以沿着地平面传导回麦克风装置98，从而在麦克风装置98中引起噪声(例如，“嘈杂地”)。在嘈杂地况下，来自附近天线的通信信号可以导致RF信号沿着连接在ASIC 22与基板14上的焊盘之间的导线辐射，诸如第三对导线86、第四对导线90、第五对导线94以及第六对导线118。因此，在该例示实现中，第一电感器62、第二电感器66、第三电感器70以及第四电感器102分别沿着第三对线86、第四对导线90、第五对导线94、以及第六对导线118放置，以充当RF滤波器。在该例示实现中，相对于ASIC 22的无滤波配置，电感器26将ASIC 22的性能提高了10分贝(dB)至15dB。图3所示的实现是去往和来自ASIC 22的连接的非限制性的示例性配置。其它实现可以包括去往和来自ASIC 22的连接的不同配置。
在一些实现中，可以通过对ASIC 22内的一个或更多个可微调组件进行微调(trimming)来校准ASIC 22。在一些实现中，可微调组件是多晶硅熔线。图4例示了根据示例性实现的对ASIC 22进行微调的处理126的流程图。微调处理126中的第一步骤是对未经微调的ASIC 22的声学数据进行测量(130)。将测量出的声学数据与预定阈值进行比较(134)。下一步骤是基于测量出的声学数据与预定阈值之间的差异，来确定要将ASIC 22的至少一个多晶硅熔线微调到什么程度(138)。测量出的声学数据与预定阈值之间的差异可以指示ASIC 22的灵敏度。然后将微调电流(例如，电流尖峰)施加至焊盘106、110、114、122中的一个或更多个焊盘，以对ASIC 22中的一个或更多个多晶硅熔线进行微调(142)。导线(例如，在焊盘106、110、114、122与ASIC 22之间)在电流源、ASIC 22以及正被微调的多晶硅熔线之间之间形成导电路径。在一些实现中，微调电流可以高达100mA。
在使用RC滤波器的实现中，将RC电路中的电阻器放置在提供微调电流的位置和ASIC之间的导线上。因此，电阻器防止微调电流到达ASIC，因此，在包括RC滤波器的此类实现中，在ASIC内无法产生足够高的电压来烧断多晶硅熔线。与此相反，根据本公开的麦克风装置10可以包括被放置在连接至ASIC 22和多晶硅熔线的导线上(例如，沿着导电路径)上的电感器26。电感器26可使微调电流能够在不被滤波的情况下传递至ASIC 22。因此，可以对ASIC 22内的并且被连接至包括所述多个电感器26中的任何电感器的导线(导电路径)的多晶硅熔线进行微调。
在其它实现中，可微调组件可以包括ASIC、数字信号处理器(DSP)、温度传感器和/或嵌入在麦克风中或集成到单个芯片中的其它类型的传感器。
图5例示了阻抗与多个电感器26的频率的关系的标绘图146。如标绘图146所示，电感器26的阻抗随着信号频率的增加而增加，直到大约2.5GHz，然后减小。音频频率范围介于大约20Hz至20KHz之间。如标绘图146中例示的，电感器26在声频范围内具有非常低的电阻(例如，小于0.1Ω)。因此，电感器26可使声频范围内的大致所有信号能够传递至ASIC 22。射频(RF)信号通常是紧接着麦克风装置10进行发送和接收的。此类RF信号通常是天线通信信号，诸如蓝牙(Bluetooth)信号、WiFi信号以及蜂窝信号。蓝牙频带约为2.4GHz至2.5GHz，并在标绘图146上进行了指示。如标绘图146中指示的，蓝牙范围内的阻抗高于声频范围。例如，如标绘图146中指示的，蓝牙范围内的阻抗介于大约1000Ω至10,000Ω之间，这比声学范围内的电阻高几个数量级。蜂窝(例如，2G、3G、4G和/或5G)频带范围介于大约600MHz至3GHz之间。如标绘图146中指示的，电感器26的阻抗范围从大约100Ω至大约10,000Ω变动。因此，基本上防止了蜂窝频率范围内的所有信号到达ASIC 22。WiFi频带如图5所示，并且大约为2.4GHz、3.6GHz、4.9GHz、5GHz以及5.9GHz。在WiFi频率范围内，所述多个电感器26具有至少大约100Ω至大约1500Ω的阻抗。因此，基本上防止了WiFi频率范围内的所有信号到达ASIC 22。总之，图5表明，电感器26的阻抗在音频频率范围内小于0.1Ω，并且对于RF信号，电感器的阻抗大于100Ω。因此，电感器26有效地过滤RF信号，同时可使音频频率信号能够通过。
在该例示实现中，所述多个电感器26代替了在一些麦克风装置中使用的RC滤波器或电容式(C)滤波器。如本公开中所描述的，使用电感器26作为电感式滤波器，相对于现有的麦克风装置，改善了麦克风装置10。例如，可以将麦克风装置10配置成根据脉冲密度调制(PDM：pulse density modulation)协议工作。PDM协议包括数字时钟输入和数字数据输出。将RC滤波器或C滤波器放置在具有数字时钟输入、数字数据输出或麦克风电源线的线上会降低麦克风装置的性能。例如，将电阻器放置在时钟数字输入线上和/或数字输出线上会导致电阻器舍去(round)数字信号，这可能会破坏和/或去除麦克风信号中的至少一部分。将电阻器放置在麦克风电源线上会降低提供给麦克风装置的电压，这可能会降低麦克风装置的驱动能力。类似地，至于RC滤波器和电容式滤波器这两者，足够大至成为有效的RF滤波器的电容器大到足以过滤PDM协议中使用的数字时钟输入和/或数字数据输出信号，这可能会破坏和/或去除麦克风信号中的至少一部分。然而，电感器不会舍去数字时钟输入或数字数据输出信号。而且，电感器不会减少提供给麦克风装置10的电压量。因此，与包括电容式滤波器和/或RC滤波器的现有技术的麦克风装置相比，使用多个电感器26作为电感式滤波器改善了麦克风信号的质量以及麦克风装置10的性能。
在一些实现中，可以将麦克风装置10配置成根据SoundWire协议工作。SoundWire协议包括数字麦克风输入和数字麦克风输出。同样，将RC滤波器或电容式滤波器放置在具有数字输入、数字输出或麦克风电源线的线上会降低麦克风装置10的性能。根据SoundWire协议发送的信号频率可以具有高达数十MHz的频率。足够大至过滤掉RF信号的电阻器和/或电容器也过滤掉了以这种频率发送的Soundwire信号，这可能会破坏和/或去除麦克风信号中的至少一部分。而且，将电阻器放置在麦克风电源线上会降低提供给麦克风装置的电压，这可能会降低麦克风装置的驱动能力。然而，所述多个电感器26将传递数十MHz范围内的信号，如上面图5中所示。因此，当根据SoundWire协议工作时，相对于包括RC滤波器和/或电容式滤波器的现有技术的麦克风，电感式滤波器改善了麦克风装置10的性能。
一个实现涉及一种麦克风装置，该麦克风装置包括：基板，该基板具有第一表面和第二表面；盖，该盖被固定至基板的第一表面以形成封闭的后腔容积；专用集成电路(ASIC)，该ASIC嵌入在基板的第一表面与第二表面之间；微机电***(MEMS)换能器，该MEMS换能器被安装在基板的所述第一表面上；以及电感器，该电感器被安装在基板的第一表面上。
另一实现涉及一种制造麦克风装置的方法。所述包括以下步骤：将专用集成电路(ASIC)嵌入到麦克风装置的基板中。ASIC包括可微调组件。基板包括第一表面和第二表面，并且该ASIC嵌入在第一表面与第二表面之间。所述方法还包括以下步骤：在基板的第一表面上安装电感器；电联接ASIC和电感器，该电感器沿着导电路径放置；以及向导电路径施加微调电流以对可微调组件进行微调。微调电流先穿过电感器，然后该微调电流再进入ASIC并且对可微调组件进行微调。
本文所述的主题有时例示了包含在不同的其它组件内或与其相连接的不同组件。要理解的是，这样描绘的架构是例示性的，而事实上，可以实现获得相同功能的许多其它架构。在概念意义上，用于实现相同功能的组件的任何排布结构都有效地“关联”，以使实现期望功能。因而，在此为获得特定功能而组合的任何两个组件都可以被看作彼此“相关联”，以使实现期望功能，而与架构或中间组件无关。同样地，这样关联的任两个组件可以被视作彼此“在工作上连接”，或“在工作上联接”，以获得希望功能，并且能够这样关联的任两个组件也可以被视作可彼此“在工作上联接”，以获得希望功能。在工作上联接的具体示例包括但不限于，物理上可配合和/或物理上交互的组件和/或可无线地交互和/或无线地交互的组件和/或逻辑上交互和/或逻辑上可交互组件。
针对本文中复数和/或单数术语的使用，本领域技术人员可以针对情况和/或应用在适当时从复数转换成单数和/或从单数转换成复数。为清楚起见，可以在本文中明确地阐述各种单数/复数置换。
本领域技术人员将理解，通常，如本文所用的，而且尤其是在所附权利要求(例如，所附权利要求的主体)中使用的术语通常旨在作为“开放式”术语(例如，术语“包括”应当解释为“包括但不限于”，术语“具有”应当解释为“至少具有”，术语“包含”应当解释为“包含但不限于”等)。
本领域技术人员将进一步理解，如果意图陈述特定数量的引用的权利要求，则这种意图将明确地在该权利要求中陈述，并且在没有这些列举的情况下，不存在这种意图。例如，为了帮助理解，上文所附权利要求可以包含使用介绍性短语“至少一个”和“一个或更多个”来介绍权利要求列举。然而，使用这种短语不应被认为暗示由不定冠词“一(a)”或“一个(an)”介绍的权利要求列举将包含这种介绍权利要求列举的任何特定权利要求限制于仅包含一个列举的发明，即使同一权利要求包括介绍性短语“一个或更多个”或“至少一个”以及诸如“一(a)”或“一个(an)”的不定冠词(例如，“一(a)”或“一个(an)”通常应当被解释成意指“至少一个”或“一个或更多个”)；对于使用用于引用权利要求陈述的定冠词也是如此。另外，即使明确地陈述了特定数量的引用的权利要求陈述，本领域技术人员也应当认识到，这种列举通常应当被解释成，至少意指所陈述数量(例如，“两个功能”的裸列举在没有其它修饰语的情况下通常意指至少两个列举，或者两个或更多个列举)。
而且，在使用类似于“A、B、以及C等中的至少一个”的惯例的那些实例中，通常，这种句法结构希望本领域技术人员在意义上理解这种惯例(例如，“具有A、B以及C中的至少一个的***”应当包括但不限于具有单独A、单独B、单独C、A和B一起、A和C一起、B和C一起、和/或A、B和C一起等的***)。在使用类似于“A、B或C等中的至少一个”的惯例的那些实例中，通常，这种句法结构希望本领域技术人员在意义上应当理解这种惯例(例如，“具有A、B、或C中的至少一个的***”：应当包括但不限于具有单独A、单独B、单独C、A和B一起、A和C一起、B和C一起、和/或A、B以及C一起等的***)。本领域技术人员还应当理解，实际上，呈现两个或更多个另选术语的任何转折词和/短语(无论在说明书中、权利要求中，还是在附图中)应当被理解成，设想包括这些术语中一个、这些术语中的任一个或者两个术语的可能性。例如，短语“A或B”应当被理解成包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。而且，除非另外加以指明，否则使用词语“近似”、“大约”、“大概”、“大致”等意指加或减百分之十。
出于例示和描述的目的，呈现了例示性要素的前述描述。该描述不旨在是详尽的或者限于所公开精确形式，而是可以根据上述教导进行修改和改变，或者可以根据所公开实现的实践来获取。本发明的范围旨在通过所附权利要求及其等同物来限定。

Claims (22)

1.一种麦克风装置，所述麦克风装置包括：
基板，所述基板具有第一表面和第二表面；
盖，所述盖被固定至所述基板的所述第一表面以形成封闭的后腔容积；
专用集成电路ASIC，所述ASIC嵌入在所述基板的所述第一表面与所述第二表面之间；
微机电***MEMS换能器，所述MEMS换能器被安装在所述基板的所述第一表面上；以及
电感器，所述电感器被安装在所述基板的所述第一表面上。
2.根据权利要求1所述的麦克风装置，其中，所述电感器的高度大于所述MEMS换能器的高度。
3.根据权利要求2所述的麦克风装置，其中，所述ASIC和所述电感器两者的组合高度大于所封闭的后腔容积的高度。
4.根据权利要求1所述的麦克风装置，其中，所述电感器被配置成过滤射频RF信号以防到达所述ASIC。
5.根据权利要求4所述的麦克风装置，其中，所述麦克风装置是数字麦克风，并且其中，所述电感器沿着麦克风装置电源线、时钟输入线或输出线放置。
6.根据权利要求5所述的麦克风装置，其中，所述电感器是第一电感器，并且所述麦克风装置还包括第二电感器，所述第二电感器沿着所述麦克风装置电源线、所述时钟输入线和所述输出线中的另一者放置。
7.根据权利要求5所述的麦克风装置，其中，所述电感器是第一电感器，并且所述麦克风装置还包括第二电感器，所述第二电感器比所述第一电感器小，并且其中，所述第一电感器沿着所述麦克风装置电源线放置，并且所述第二电感器沿着所述时钟输入线或所述输出线放置。
8.根据权利要求4所述的麦克风装置，其中，所述麦克风装置是模拟麦克风，并且其中，所述电感器沿着麦克风装置电源线或输出线放置。
9.根据权利要求8所述的麦克风装置，其中，所述电感器是第一电感器，并且所述麦克风装置还包括第二电感器，所述第二电感器沿着所述麦克风装置电源线和所述输出线中的另一者放置。
10.根据权利要求8所述的麦克风装置，其中，所述电感器是第一电感器，并且所述麦克风装置还包括第二电感器，所述第二电感器比所述第一电感器小，并且其中，所述第一电感器沿着所述麦克风装置电源线放置，并且所述第二电感器沿着所述输出线放置。
11.根据权利要求1所述的麦克风装置，其中，所述ASIC嵌入在所述电感器的下方。
12.根据权利要求1所述的麦克风装置，其中，在所述电感器上形成有环氧树脂层。
13.根据权利要求1所述的麦克风装置，其中，所述电感器是01005片式电感器、0201片式电感器或者0402片式电感器。
14.根据权利要求1所述的麦克风装置，其中，所述电感器是陶瓷片式电感器、铁氧体磁珠电感器或基于硅片的电感器。
15.根据权利要求1所述的麦克风装置，其中，所述ASIC包括多晶硅熔线，并且其中，所述电感器沿着到所述多晶硅熔线的导电路径放置，并且所述电感器被配置成，使得微调电流先穿过所述电感器，然后所述微调电流再进入所述ASIC并对所述多晶硅熔线进行微调。
16.一种制造麦克风装置的方法，所述方法包括以下步骤：
将专用集成电路ASIC嵌入到所述麦克风装置的基板中，所述ASIC包括可微调组件，所述基板包括第一表面和第二表面，并且所述ASIC嵌入在所述第一表面与所述第二表面之间；
在所述基板的所述第一表面上安装电感器；
电联接所述ASIC和所述电感器，所述电感器沿着导电路径放置；以及
向所述导电路径施加微调电流以对所述可微调组件进行微调，所述微调电流先穿过所述电感器，然后所述微调电流再进入所述ASIC并且对所述可微调组件进行微调。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述电感器被配置成过滤射频RF信号以防到达所述ASIC。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述麦克风装置还包括盖和微机电***MEMS换能器，并且其中，所述盖被固定至所述基板，使得所述电感器和所述MEMS换能器被封闭于在所述基板与所述盖之间限定的容积内。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述ASIC和所述电感器两者的组合高度大于所封闭的后腔容积的高度。
20.根据权利要求16所述的方法，其中，所述电感器是01005片式电感器、0201片式电感器或者0402片式电感器。
21.根据权利要求16所述的方法，其中，所述可微调组件是多晶硅熔线、专用集成电路、数字信号处理器或传感器。
22.根据权利要求16所述的方法，其中，所述电感器是陶瓷片式电感器、铁氧体磁珠电感器或基于硅片的电感器。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113170265A (zh) * 2018-09-26 2021-07-23 ams有限公司 Mems麦克风组件和制造mems麦克风组件的方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016102924A1 (en) * 2014-12-23 2016-06-30 Cirrus Logic International Semiconductor Limited Mems transducer package
US11912564B2 (en) 2020-07-31 2024-02-27 Knowles Electronics, Llc Sensor package including a substrate with an inductor layer
US11867509B2 (en) 2021-03-03 2024-01-09 Invensense, Inc. Robust method for gyroscope drive amplitude measurement

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010268412A (ja) * 2009-05-18 2010-11-25 Panasonic Corp Ｍｅｍｓマイクロフォン半導体装置及びその製造方法
US20140270271A1 (en) * 2013-03-14 2014-09-18 Infineon Technologies Ag MEMS Acoustic Transducer, MEMS Microphone, MEMS Microspeaker, Array of Speakers and Method for Manufacturing an Acoustic Transducer
CN104902415A (zh) * 2015-05-29 2015-09-09 歌尔声学股份有限公司 一种差分电容式mems麦克风
US20150251898A1 (en) * 2012-02-01 2015-09-10 Knowles Electronics, Llc Embedded Circuit In A MEMS Device
US20150285874A1 (en) * 2006-07-14 2015-10-08 Allegro Microsystems, Llc Methods and Apparatus for Passive Attachment of Components for Integrated Circuits
CN106658287A (zh) * 2016-11-11 2017-05-10 北京卓锐微技术有限公司 麦克风***和放大电路

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7843056B2 (en) * 2009-02-20 2010-11-30 National Semiconductor Corporation Integrated circuit micro-module
US20140167900A1 (en) * 2012-12-14 2014-06-19 Gregorio R. Murtagian Surface-mount inductor structures for forming one or more inductors with substrate traces
CN203708424U (zh) * 2013-12-30 2014-07-09 瑞声声学科技(深圳)有限公司 麦克风
KR102635791B1 (ko) * 2016-12-21 2024-02-08 인텔 코포레이션 무선 통신 기술, 장치 및 방법
US10469956B2 (en) * 2017-03-21 2019-11-05 Cirrus Logic, Inc MEMS transducer package

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150285874A1 (en) * 2006-07-14 2015-10-08 Allegro Microsystems, Llc Methods and Apparatus for Passive Attachment of Components for Integrated Circuits
JP2010268412A (ja) * 2009-05-18 2010-11-25 Panasonic Corp Ｍｅｍｓマイクロフォン半導体装置及びその製造方法
US20150251898A1 (en) * 2012-02-01 2015-09-10 Knowles Electronics, Llc Embedded Circuit In A MEMS Device
US20140270271A1 (en) * 2013-03-14 2014-09-18 Infineon Technologies Ag MEMS Acoustic Transducer, MEMS Microphone, MEMS Microspeaker, Array of Speakers and Method for Manufacturing an Acoustic Transducer
CN104902415A (zh) * 2015-05-29 2015-09-09 歌尔声学股份有限公司 一种差分电容式mems麦克风
CN106658287A (zh) * 2016-11-11 2017-05-10 北京卓锐微技术有限公司 麦克风***和放大电路

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113170265A (zh) * 2018-09-26 2021-07-23 ams有限公司 Mems麦克风组件和制造mems麦克风组件的方法
CN113170265B (zh) * 2018-09-26 2022-09-20 ams有限公司 Mems麦克风组件和制造mems麦克风组件的方法
US11477581B2 (en) 2018-09-26 2022-10-18 Ams Ag MEMS microphone assembly and method for fabricating a MEMS microphone assembly

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