具体实施方式

下面详细描述本申请，本申请的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本申请的发明人进行研究发现，随着智能音箱等IOT(The Internet of Things，物联网)设备的普及，用户要对正在发声的智能设备使用语音命令不是一件容易的事情，例如：对正在播放音乐的职能音箱发出打断、唤醒等语音指令，或是利用手机的免提模式(即hands-free operation)进行通话交流时。用户往往需要尽量靠近IOT设备，用专设的唤醒词打断正在播放的音乐，随后再进行人机交互。在这些典型的语音交互场景中，由于IOT设备在使用中，因为自身在播放音乐或通过扬声器发声，形成了机身内部的噪音，而这类噪音又被IOT设备上的麦克风所拾取，使得回声消除的效果不佳。这个现象，在播放着音乐的手机、TWS(True Wireless Stereo，真正无线立体声)耳机、扫地机器人、智能空调、智能油烟机等内部噪音较大的智能家居产品上表现得尤其明显。

本申请提供的硅基麦克风装置及电子设备，旨在解决现有技术的如上技术问题。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。

本申请实施例提供了一种硅基麦克风装置，该硅基麦克风装置的结构示意图如图1和图2所示，包括：电路板100，屏蔽外壳200，偶数个差分式硅基麦克风芯片300，以及安装板500。

电路板100，开设有至少两个进声孔。

屏蔽外壳200，罩合在电路板100的一侧，与电路板100形成声腔210。

偶数个差分式硅基麦克风芯片300，都位于声腔210内。各差分式硅基麦克风芯片300一一对应地设置于各进声孔处，且每个差分式硅基麦克风芯片300的背腔303与对应的进声孔连通。每两个差分式硅基麦克风芯片300中，一个差分式硅基麦克风芯片300的第一麦克风结构301，与另一个差分式硅基麦克风芯片300的第二麦克风结构302电连接，一个差分式硅基麦克风芯片300的第二麦克风结构302，与另一个差分式硅基麦克风芯片300的第一麦克风结构301电连接。

安装板500，设置于电路板100远离屏蔽外壳200的一侧，安装板500开设有偶数个开孔，开孔与进声孔连通。至少一个开孔用于获取第一区域的声波，至少另一个开孔用于获取第二区域的声波。

在本实施例中，采用偶数个差分式硅基麦克风芯片300进行声电转换，需要说明的是，图1中的硅基麦克风装置仅示例为两个差分式硅基麦克风芯片300。

在一些可能的实施方式中，每两个开孔中，一个开孔用于获取第一区域的声波，另一个开孔用于获取第二区域的声波。即，每两个差分式硅基麦克风芯片300中，一个差分式硅基麦克风芯片300的背腔303通过电路板100上的进声孔以及安装板500上的一个开孔获取第一区域的声波，另一个差分式硅基麦克风芯片300的背腔303与电路板100上的进声孔以及安装板500上的另一个开孔获取第二区域的声波。

具体地，第一差分式硅基麦克风芯片300a的背腔303a通过电路板100上的第一进声孔110a以及安装板500上的第一开孔510与第一区域连通，使得第一区域的声波能作用到第一差分式硅基麦克风芯片300a，并由第一差分式硅基麦克风芯片300a生成第一声波电信号。

第二差分式硅基麦克风芯片300b的背腔303b与电路板100上的第二进声孔110b以及安装板500上的第二开孔520与第二区域连通，使得第二区域的声波能作用到第二差分式硅基麦克风芯片300a，并由第二差分式硅基麦克风芯片300b生成第二声波电信号。

为便于描述，本文将差分式硅基麦克风芯片300中远离电路板100的一侧的一个麦克风结构定义为第一麦克风结构301，将差分式硅基麦克风芯片300中靠近电路板100的一侧的一个麦克风结构定义为第二麦克风结构302。

由于在声波的作用下，差分式硅基麦克风芯片300中的第一麦克风结构301与第二麦克风结构302会分别产生变化量幅度相同、符号相反的电信号，因此本申请实施例将第一差分式硅基麦克风芯片300a的第一麦克风结构301a，与第二差分式硅基麦克风芯片300b的第二麦克风结构302b电连接，第一差分式硅基麦克风芯片300a的第二麦克风结构302a，与第二差分式硅基麦克风芯片300b的第一麦克风结构301b电连接，可以将第一差分式硅基麦克风芯片300a生成的第一声波电信号与第二差分式硅基麦克风芯片300b生成的第二声波电信号进行叠加，能够将第一声波电信号和第二声波电信号中变化量幅度相同、符号相反的同源声波信号部分(通常为噪音信号)相互削弱或抵消，进而提高音频信号的质量。

可选地，差分式硅基麦克风芯片300通过硅胶与电路板100固定连接。

屏蔽外壳200与电路板100之间围合成相对封闭的声腔210。为了起到对声腔210内的各差分式硅基麦克风芯片300等器件屏蔽电磁干扰的作用，可选地，屏蔽外壳200包括金属外壳，金属外壳与电路板100电连接。

可选地，屏蔽外壳200通过锡膏或导电胶与电路板100的一侧固连。

可选地，电路板100包括PCB(Printed Circuit Board，印制电路板100)板。

在一些可能的实施方式中，硅基麦克风装置还包括：至少两个进声道结构。

进声道结构连接于安装板500远离电路板100的一侧。

至少两个进声道结构中的一个进声道结构，一端与至少一个开孔连通，另一端用于获取第一区域的声波。

至少两个进声道结构中的另一个进声道结构，一端与至少另一个开孔连通，另一端用于获取第二区域的声波。

在本实施例中，至少两个进声道结构可以分别将不同区域的声波引导至各差分式硅基麦克风芯片300，使各差分式硅基麦克风芯片300生成对应的声波电信号。

具体地，如图1所示，第一进声道结构710的一端与安装板500的第一开孔510连通，并通过电路板的第一进声孔110a与第一差分式硅基麦克风芯片300a的背腔303a连通。第一进声道结构710的另一端可延伸到第一区域，以使第一区域的声波能够由第一进声道结构710引导至第一差分式硅基麦克风芯片300a，使第一差分式硅基麦克风芯片300a生成第一声波电信号。

第二进声道结构720的一端与安装板500的第二开孔520连通，并通过电路板的第二进声孔110b与第二差分式硅基麦克风芯片300b的背腔303b连通。第二进声道结构720的另一端可延伸到第二区域，以使第二区域的声波能够由第二进声道结构720引导至第二差分式硅基麦克风芯片300b，使第二差分式硅基麦克风芯片300b生成第二声波电信号。

在一些可能的实施方式中，如图3所示，差分式硅基麦克风芯片300还包括层叠并间隔设置的上背极板310、半导体振膜330和下背极板320。具体地，上背极板310和半导体振膜330之间、以及半导体振膜330和下背极板320之间均具有间隙，例如气隙。

上背极板310和半导体振膜330构成第一麦克风结构301的主体。半导体振膜330和下背极板320构成第二麦克风结构302的主体。

上背极板310和下背极板320分别与进声孔对应的部分均设有若干气流孔。

为便于描述，本文将差分式硅基麦克风芯片300中远离电路板100的一侧的一个背极板为上背极板310，将差分式硅基麦克风芯片300中靠近电路板100的一侧的一个背极板定义为下背极板320。

在本实施例中，半导体振膜330被第一麦克风结构301和第二麦克风结构302共享。半导体振膜330可采用较薄、韧性较好的结构，可以在声波的作用下发生弯曲形变；上背极板310和下背极板320均可采用比半导体振膜330的厚度大许多、且刚性较强的结构，不易发生形变。

具体地，半导体振膜330可以与上背极板310平行布置并由上气隙313隔开，从而形成第一麦克风结构301的主体；半导体振膜330可以与下背极板320平行布置并由下气隙323隔开，从而形成第二麦克风结构302的主体。可以理解的是，半导体振膜330与上背极板310之间、以及半导体振膜330与下背极板320之间均用于形成电场(不导通)。由进声孔进入的声波可以通过背腔303、下背极板320上的下气流孔321与半导体振膜330接触。

当声波进入差分式硅基麦克风芯片300的背腔303，半导体振膜330受声波的作用会发生形变，该形变会引起的半导体振膜330与上背极板310、下背极板320之间的间隙发生变化，会带来半导体振膜330与上背极板310之间电容的变化，以及半导体振膜330与下背极板320之间电容的变化，即实现了将声波转换为电信号。

对于单个差分式硅基麦克风芯片300而言，通过在半导体振膜330与上背极板310之间施加偏压后，在半导体振膜330与上背极板310之间的间隙内就会形成上电场。同样的，通过在半导体振膜330与下背极板320之间施加偏压后，在半导体振膜330与下背极板320的间隙内就会形成下电场。由于上电场和下电场的极性正好相反，当半导体振膜330受声波作用而上、下弯曲时，第一麦克风结构301的电容变化量与第二麦克风结构302的电容变化量幅度相同、符号相反。

可选地，半导体振膜330可采用多晶硅材料，半导体振膜330的厚度不大于1微米，在较小的声波作用下也会产生变形，灵敏度较高；上背极板310和下背极板320均可采用刚性比较强、且厚度为几微米的材料制造，并在上背极板310上刻蚀有多个上气流孔311、在下背极板320上刻蚀有多个下气流孔321。因此，当半导体振膜330受声波作用产生形变时，上背极板310、下背极板320都不会受到影响而产生形变。

可选地，半导体振膜330与上背极板310或下背极板320之间的间隙分别为几微米，即微米级。

在一些可能的实施方式中，如图4所示，每两个差分式硅基麦克风芯片300包括的第一差分式硅基麦克风芯片300a和第二差分式硅基麦克风芯片300b。

第一差分式硅基麦克风芯片300a的第一上背极板310a，与第二差分式硅基麦克风芯片300b的第二下背极板320b电连接，用于形成第一路信号。

第一差分式硅基麦克风芯片300a的第一下背极板320a，与第二差分式硅基麦克风芯片300b的第二上背极板310b电连接，用于形成第二路信号。

前文已经详细说明，单个差分式硅基麦克风芯片300中，第一麦克风结构301的电容变化量与第二麦克风结构302的电容变化量幅度相同、符号相反，同理，在每两个差分式硅基麦克风芯片300中，一个差分式硅基麦克风芯片300的上背极板310和另一个差分式硅基麦克风芯片300的下背极板320处的电容变化量幅度相同、符号相反。

因此，在本实施例中，由第一差分式硅基麦克风芯片300a的第一上背极板310a处生成的第一上声波电信号，与第二差分式硅基麦克风芯片300b的第二下背极板320b处生成的第二下声波电信号相叠加得到的第一路信号，可以削弱或抵消第一上声波电信号与第二下声波电信号中的同源噪音信号，进而提高第一路信号的质量。

同样地，由第一差分式硅基麦克风芯片300a的第一下背极板320a处生成的第一下声波电信号，与第二差分式硅基麦克风芯片300b的第二上背极板310b处生成的第二上声波电信号相叠加得到的第二路信号，可以削弱或抵消第一下声波电信号与第二下声波电信号中的同源噪音信号，进而提高第二路信号的质量。

具体地，可通过导线380将第一上背极板310a的上背极板电极312a，与第二下背极板320b的下背极板电极322b电连接，用于形成第一路信号；可通过导线380将第一下背极板320a的下背极板电极322a，与第二上背极板310b的上背极板电极312b电连接，用于形成第二路信号。

在一些可能的实施方式中，如图4所示，第一差分式硅基麦克风芯片300a的第一半导体振膜330a，与第二差分式硅基麦克风芯片300b的第二半导体振膜330b电连接，且第一半导体振膜330a与第二半导体振膜330b中的至少一个用于与恒压源电连接。

在本实施例中，第一差分式硅基麦克风芯片300a的第一半导体振膜330a，与第二差分式硅基麦克风芯片300b的第二半导体振膜330b电连接，可以使两个差分式硅基麦克风芯片300的半导体振膜330具有相同的电位，即可以统一两个差分式硅基麦克风芯片300产生电信号的基准。

具体地，可通过导线380分别与第一半导体振膜330a的半导体振膜电极331a，以及第二半导体振膜330b的半导体振膜电极331b电连接。

可选地，可将所有差分式硅基麦克风芯片300的半导体振膜330电连接，以使各差分式硅基麦克风芯片300产生电信号的基准一致。

在一些可能的实施方式中，如图1所示，硅基麦克风装置还包括控制芯片400。

控制芯片400位于声腔210内，与电路板100电连接。

第一上背极板310a与第二下背极板320b中的一个，与控制芯片400的一个信号输入端电连接。第一下背极板320a与第二上背极板310b中的一个，与控制芯片400的另一个信号输入端电连接。

在本实施例中，控制芯片400用于接收前述各差分式硅基麦克风芯片300输出的已完成物理除噪的两路信号，可以对该两路信号进行二级除噪等处理，再向下一级设备或元器件输出。

可选地，控制芯片400通过硅胶或红胶与电路板100固定连接。

可选地，控制芯片400包括专用集成电路(ASIC，Application SpecificIntegrated Circuit)芯片。专用集成电路芯片可采用具备两路输入的差分放大器。针对不同的应用场景，专用集成电路芯片的输出信号可能是单端的，也可能是差分输出。

在一些可能的实施方式中，如图3所示，差分式硅基麦克风芯片300包括硅基板340。

第一麦克风结构301和第二麦克风结构302层叠设置于硅基板340的一侧。

硅基板340上具有用于形成背腔303的通孔341，通孔341与第一麦克风结构301、以及第二麦克风结构302均对应。硅基板340远离第一麦克风结构301和第二麦克风结构302的一侧，与电路板100固连，通孔341与进声孔连通。

在本实施例中，硅基板340为第一麦克风结构301和第二麦克风结构302提供承载，硅基板340上具有用于形成背腔303的通孔341，可利于声波进入差分式硅基麦克风芯片300，并可以分别作用于第一麦克风结构301和第二麦克风结构302，使得第一麦克风结构301和第二麦克风结构302生成差分电信号。

在一些可能的实施方式中，如图3所示，差分式硅基麦克风芯片300还包括图案化的：第一绝缘层350，第二绝缘层360和第三绝缘层370。

基板、第一绝缘层350、下背极板320、第二绝缘层360、半导体振膜330、第三绝缘层370以及上背极板310，依次层叠设置。

在本实施例中，下背极板320与硅基板340之间通过图案化的第一绝缘层350隔开，半导体振膜330与上背极板310之间通过图案化的第二绝缘层360隔开，上背极板310与半导体振膜330之间通过图案化的第三绝缘层370隔开，形成各导电层之间的电隔离，避免各导电层发生短路、降低信号精度。

可选地，第一绝缘层350、第二绝缘层360以及第三绝缘层370均可在全面成膜后通过刻蚀工艺实现图案化，去除对应通孔341区域的绝缘层部分以及用于制备电极的区域的绝缘层部分。

在一些可能的实施方式中，硅基麦克风装置还包括连接环。

连接环连接于安装板500的开孔与电路板100的进声孔之间，使开孔与进声孔之间形成气密声道。

在本实施例中，连接环可使安装板500的开孔与电路板100的进声孔之间形成了具有气密性的进声通道，可以引导第一区域或第二区域的声波作用于差分式硅基麦克风芯片300。

具体地，如图2所示，第一连接环610使安装板500的第一开孔510与电路板100的第一进声孔110a之间形成了具有气密性的进声通道；第二连接环620使安装板500的第二开孔520与电路板100的第二进声孔110b之间形成了具有气密性的进声通道。

需要说明的是，本申请上述各实施例中的硅基麦克风装置采用单振膜(如：半导体振膜330)、双背极(如：上背极板310和下背极板320)所实现的差分式硅基麦克风芯片300来示例。其中，差分式硅基麦克风芯片300除了单振膜、双背极的设置方式之外，也可以是双振膜、单背极的方式，或者是其他的差分式结构。

基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种电子设备，包括：前述任一实施例提供的硅基麦克风装置。

在本实施例中，电子设备可以是手机、TWS(TrueWirelessStereo，真正无线立体声)耳机、扫地机器人、智能空调、智能油烟机等内部噪音较大的智能家居产品。由于各电子设备采用了前述各实施例提供的硅基麦克风装置，其原理和技术效果请参阅前述各实施例，在此不再赘述。

在一些可能的实施方式中，电子设备的外部为第一区域，电子设备的内部为第二区域。

硅基麦克风装置的至少两个进声道结构中，一个进声道结构的另一端伸出于电子设备，以获取电子设备的外部的声波。另一个进声道结构的另一端位于电子设备的内部，以获取电子设备的内部的声波。

在本实施例中，具体地，如图1所示，第一进声道结构710的另一端可延伸到电子设备的外部，以使电子设备外部的声波能够由第一进声道结构710引导至第一差分式硅基麦克风芯片300a，使第一差分式硅基麦克风芯片300a生成第一声波电信号。该电子设备外部的声波可包括：目标声波，和由电子设备工作时产生并扩散到设备外部的噪音。可选地，目标声波可以是语音指令。

第二进声道结构720的另一端可留在电子设备的内部，以使电子设备内部的声波能够由第二进声道结构720引导至第二差分式硅基麦克风芯片300b，使第二差分式硅基麦克风芯片300b生成第二声波电信号。该电子设备内部的声波可包括：由电子设备工作时产生的噪音。

在一些可能的实施方式中，硅基麦克风装置中的安装板500500是电子设备的主板。这样可以充分利用电子设备的自身结构，减少制造成本，也有利于控制设备的体积。

可选地，连接环600可以采用导电材料，可实现电路板100100与主板之间形成电连接，进而实现电路板100100与主板之间的电信号交互。

应用本申请实施例，至少能够实现如下有益效果：

1、采用偶数个差分式硅基麦克风芯片300进行声电转换，每两个差分式硅基麦克风芯片300中，一个差分式硅基麦克风芯片300的背腔303通过电路板100上的进声孔以及安装板上500的开孔获取第一区域的声波，使得第一区域的声波能作用到该差分式硅基麦克风芯片300，并由该差分式硅基麦克风芯片300生成第一声波电信号；

2、另一个差分式硅基麦克风芯片300的背腔303通过电路板100上的进声孔以及安装板500上的开孔获取第二区域的声波，使得第二区域的声波能作用到该差分式硅基麦克风芯片300，并由该差分式硅基麦克风芯片300生成第二声波电信号；

3、将每两个差分式硅基麦克风芯片300中，一个差分式硅基麦克风芯片300的第一麦克风结构301，与另一个差分式硅基麦克风芯片300的第二麦克风结构302电连接，一个差分式硅基麦克风芯片300的第二麦克风结构302，与另一个差分式硅基麦克风芯片300的第一麦克风结构301电连接，可以将一个差分式硅基麦克风芯片300生成的第一声波电信号与另一个差分式硅基麦克风芯片300生成的第一声波电信号进行叠加，能够将第一声波电信号和第二声波电信号中变化量幅度相同、符号相反的同源声波信号部分(通常为噪音信号)相互削弱或抵消，进而提高音频信号的质量；

4、至少两个进声道结构可以分别将不同区域的声波引导至各差分式硅基麦克风芯片300，使各差分式硅基麦克风芯片300生成对应的声波电信号；

5、屏蔽外壳200与电路板100之间围合成相对封闭的声腔210，屏蔽外壳200包括金属外壳，金属外壳与电路板100电连接，可起到对声腔210内的个差分式硅基麦克风芯片300等器件屏蔽电磁干扰的作用；

6、半导体振膜330被第一麦克风结构301和第二麦克风结构302共享，当声波进入差分式硅基麦克风芯片300的背腔303，半导体振膜330受声波的作用会发生形变，该形变会引起的半导体振膜330与上背极板310、下背极板320之间的间隙发生变化，会带来半导体振膜330与上背极板310之间电容的变化，以及半导体振膜330与下背极板320之间电容的变化，即实现了将声波转换为电信号；

7、通过在半导体振膜330与上背极板310之间施加偏压后，在半导体振膜330与上背极板310之间的间隙内就会形成上电场。同样的，通过在半导体振膜330与下背极板320之间施加偏压后，在半导体振膜330与下背极板320的间隙内就会形成下电场。由于上电场和下电场的极性正好相反，当半导体振膜330受声波作用而上、下弯曲时，第一麦克风结构301的电容变化量与第二麦克风结构302的电容变化量幅度相同、符号相反；

8、控制芯片400用于接收前述各差分式硅基麦克风芯片300输出的已完成物理除噪的两路信号，可以对该两路信号进行二级除噪等处理，再向下一级设备或元器件输出；

9、下背极板320与硅基板340之间通过第一绝缘层350隔开，半导体振膜330与上背极板310之间通过第二绝缘层360隔开，上背极板310与半导体振膜330之间通过第三绝缘层370隔开，形成各导电层之间的电隔离，避免各导电层发生短路、降低信号精度；

10、连接环可使安装板500的开孔与电路板100的进声孔之间形成了具有气密性的进声通道，可以引导第一区域或第二区域的声波作用于差分式硅基麦克风芯片300。

本技术领域技术人员可以理解，本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本申请中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。