МИКРОФОН КОСТНОЙ ПРОВОДИМОСТИ Российский патент 2023 года по МПК H04R1/46 H04R1/28 H04R1/08 H04R17/02 H04R7/10 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее раскрытие относится, в общем, к технической области устройств передачи звука и, в частности, к микрофону костной проводимости.

Уровень техники

Микрофон может принимать внешний вибрационный сигнал, использовать блок акустического преобразователя для преобразования вибрационного сигнала в электрический сигнал и выводить электрический сигнал после того, как электрический сигнал будет обработан оконечной схемой. Микрофон с высокими эксплуатационными характеристиками может иметь относительно плоскую частотную характеристику, что обеспечивает достаточно высокое отношение сигнал/шум. После того, как микрофон примет внешний вибрационный сигнал, смещение вибрационного блока может вырабатывать электрический сигнал. Чтобы частотная характеристика была плоской, резонансную частоту вибрационного блока обычно устанавливают на относительно большое значение, что снижает чувствительность или отношение сигнал/шум микрофона, и качество оклика ухудшается. Эффективным способом улучшить отношение сигнал/шум микрофона является регулировка резонансной частоты в диапазоне частот речевого сигнала. Из-за большого значения добротности (маленькое самозатухание) вибрационного модуля микрофона может появиться высокий пик на резонансной частоте кривой частотной характеристики, и слишком много сигналов может быть захвачено в диапазоне частот вокруг резонансного пика при захвате сигнала источника звука. Таким образом, распределение сигнала во всем диапазоне частот может быть неравномерным, четкость может быть низкой, и сигнал может быть искаженным.

Таким образом, может быть желательным выполнить микрофон костной проводимости для улучшения характеристик микрофона.

Раскрытие сущности изобретения

В одном аспекте настоящего раскрытия предусмотрен микрофон костной проводимости. Микрофон костной проводимости может включать в себя многослойную структуру, образованную вибрационным блоком и блоком акустического преобразователя. Микрофон костной проводимости может также включать в себя базовую структуру, выполненную с возможностью нести на себе многослойную структуру, и по меньшей мере одна сторона многослойной структуры может быть физически соединена с базовой структурой. Базовая структура может вибрировать на основе внешнего вибрационного сигнала. Вибрационный блок может деформироваться в ответ на вибрацию базовой структуры. Блок акустического преобразователя может вырабатывать электрический сигнал на основе деформации вибрационного блока. Микрофон костной проводимости может также включать в себя по меньшей мере один демпфирующий структурный слой. По меньшей мере один демпфирующий структурный слой может быть размещен на верхней поверхности, нижней поверхности и/или внутренней части многослойной структуры и соединен с базовой структурой.

В некоторых вариантах осуществления материал указанного по меньшей мере одного демпфирующего структурного слоя может включать в себя полиуретан, эпоксидную смолу, акрилат, поливинилхлорид, бутилкаучук или силиконовый каучук.

В некоторых вариантах осуществления модуль Юнга материала указанного по меньшей мере одного демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 10⁶ Па до 10¹⁰ Па.

В некоторых вариантах осуществления плотность материала указанного по меньшей мере одного демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,7×10³ кг/м³ до 2×10³ кг/м³.

В некоторых вариантах осуществления коэффициент Пуассона материала указанного по меньшей мере одного демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,4 до 0,5.

В некоторых вариантах осуществления толщина указанного по меньшей мере одного демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,1 мкм до 80 мкм.

В некоторых вариантах осуществления толщина указанного по меньшей мере одного демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,1 мкм до 10 мкм.

В некоторых вариантах осуществления толщина указанного по меньшей мере одного демпфирующего структурного слоя может в диапазоне от 0,5 мкм от 5 мкм.

В некоторых вариантах осуществления коэффициент потерь указанного по меньшей мере одного демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 1 до 20.

В некоторых вариантах осуществления коэффициент потерь указанного по меньшей мере одного демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 5 до 10.

В некоторых вариантах осуществления базовая структура может включать в себя рамочную структуру с внутренней полостью. Один конец многослойной структуры может быть соединен с базовой структурой или с указанным по меньшей мере одним демпфирующим структурным слоем, а другой конец многослойной структуры может быть подвешен в полости базовой структуры.

В некоторых вариантах осуществления вибрационный блок может включать в себя подвесную пленочную структуру. Блок акустического преобразователя может включать в себя первый электродный слой, пьезоэлектрический слой и второй электродный слой, которые расположены последовательно сверху вниз. Подвесная пленочная структура может быть соединена с базовой структурой через периферийную сторону подвесной пленочной структуры, и блок акустического преобразователя может быть размещен на верхней поверхности или нижней поверхности подвесной пленочной структуры.

В некоторых вариантах осуществления подвесная пленочная структура может включать в себя множество отверстий, и множество отверстий может быть размещено по периметру блока акустического преобразователя.

В некоторых вариантах осуществления вибрационный блок может дополнительно включать в себя элемент массы, и элемент массы может быть размещен на верхней поверхности или нижней поверхности подвесной пленочной структуры.

В некоторых вариантах осуществления блок акустического преобразователя и элемент массы могут быть размещены соответственно на разных сторонах подвесной пленочной структуры.

В некоторых вариантах осуществления блок акустического преобразователя и элемент массы могут быть размещены на одной стороне подвесной пленочной структуры. Блок акустического преобразователя может иметь кольцеобразную структуру, и кольцеобразная структура может быть размещена по периметру элемента массы.

В некоторых вариантах осуществления вибрационный блок может включать в себя по меньшей мере один опорный кронштейн и элемент массы, и элемент массы может быть соединен с базовой структурой через указанный по меньшей мере один опорный кронштейн.

В некоторых вариантах осуществления блок акустического преобразователя может быть размещен на верхней поверхности, нижней поверхности или во внутренней части указанного по меньшей мере одного опорного кронштейна.

В некоторых вариантах осуществления блок акустического преобразователя может включать в себя первый электродный слой, пьезоэлектрический слой и второй электродный слой, которые расположены последовательно сверху вниз, и первый электродный слой или второй электродный слой может быть соединен с верхней поверхностью или нижней поверхностью указанного по меньшей мере одного опорного кронштейна.

В некоторых вариантах осуществления элемент массы может быть размещен на верхней поверхности или нижней поверхности первого электродного слоя или второго электродного слоя.

В некоторых вариантах осуществления площадь первого электродного слоя, пьезоэлектрического слоя и/или второго электродного слоя может быть не больше площади опорного кронштейна, и часть или все из первого электродного слоя, пьезоэлектрического слоя и/или второй электродный слой могут покрывать верхнюю поверхность или нижнюю поверхность указанного по меньшей мере одного опорного кронштейна.

В некоторых вариантах осуществления первый электродный слой, пьезоэлектрический слой и второй электродный слой блока акустического преобразователя могут располагаться рядом с соединением между элементом массы и/или опорным кронштейном и базовой структурой.

В некоторых вариантах осуществления указанный по меньшей мере один опорный кронштейн может включать в себя по меньшей мере один упругий слой, и указанный по меньшей мере один упругий слой может быть размещен на верхней поверхности и/или нижней поверхности первого электродного слоя или второго электродного слоя.

Краткое описание чертежей

Настоящее раскрытие дополнительно проиллюстрировано на примерах вариантов осуществления. Эти примерные варианты осуществления подробно описаны со ссылкой на чертежи. Эти варианты осуществления не являются ограничивающими иллюстративными вариантами осуществления, в которых одинаковые ссылочные позиции представляют аналогичные структуры, и на которых:

фиг. 1 – кривая частотной характеристики многослойной структуры с собственной частотой, движущейся вперед, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 2 – частотная характеристика микрофона костной проводимости с демпфирующим структурным слоем или без него согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 3 – структурная схема микрофона костной проводимости согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 4 – вид в разрезе микрофона костной проводимости по линии A-A согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 5 – вид в разрезе микрофона костной проводимости согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 6 – вид в разрезе микрофона костной проводимости согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 7 – вид в разрезе микрофона костной проводимости согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 8 – частотная характеристика выходного напряжения микрофона костной проводимости в виде консоли;

фиг. 9 – структурная схема микрофона костной проводимости согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 10 – структурная схема микрофона костной проводимости согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 11 – вид в разрезе локальной структуры микрофона костной проводимости согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 12 – вид в разрезе микрофона костной проводимости согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 13 – вид в разрезе микрофона костной проводимости согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 14 – вид в разрезе микрофона костной проводимости согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 15 – структурная схема микрофона костной проводимости согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 16 – структурная схема микрофона костной проводимости согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 17 – вид в разрезе микрофона костной проводимости по линии B-B согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 18 – вид сверху микрофона костной проводимости согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 19 – вид в разрезе микрофона костной проводимости согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 20 – частотная характеристика выходного напряжения микрофона костной проводимости согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 21 – частотная характеристика выходного напряжения микрофона костной проводимости согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 22 – вид в разрезе микрофона костной проводимости с двумя демпфирующими структурными слоями согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 23 – структурная схема микрофона костной проводимости согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 24 – вид в разрезе микрофона костной проводимости согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 25 – частотная характеристика выходного напряжения микрофона костной проводимости согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия;

фиг. 26 – вид в разрезе микрофона костной проводимости с двумя демпфирующими структурными слоями согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия; и

фиг. 27 – структурная схема микрофона костной проводимости согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия.

Осуществление изобретения

В нижеследующем подробном описании, многочисленные конкретные подробности изложены в качестве примеров для того, чтобы обеспечить полное понимание соответствующего раскрытия. Очевидно, что чертежи, описанные ниже, являются лишь некоторыми примерами или вариантами осуществления настоящего раскрытия. Специалисты в данной области техники могут без дополнительных творческих усилий применять настоящее раскрытие к другим подобным сценариям в соответствии с этими чертежами. Если явно не следует из контекста или контекст не иллюстрирует иное, один и тот же номер позиции на чертежах относится к одной и той же структуре или операции. Следует понимать, что эти проиллюстрированные варианты осуществления предоставлены специалистам в соответствующей области техники только с целью реализации настоящей заявки на практике, и не предназначены для того, чтобы ограничивать объем настоящего раскрытия. Следует понимать, что чертежи выполнены не в масштабе.

Следует понимать, что для облегчения описания настоящего раскрытия термины «центр», «верхняя поверхность», «нижняя поверхность», «верхний», «нижний», «сверху», «снизу», «внутри», "снаружи", "осевой", "радиальный", "периферийный", "внешний" и т.д. используются для обозначения позиционного соотношения, и указанное позиционное соотношение основано на позиционном соотношении, показанном на чертежах, а не на указании того, что указанные устройства, компоненты или блоки могут иметь конкретное позиционное соотношение, что не предназначено для ограничения объема настоящего раскрытия.

Следует понимать, что используемые в данном документе термины «система», «механизм», «блок», «модуль» и/или «блок» представляют собой один способ различения разных компонентов, элементов, частей, секций или сборок разных уровней в порядке возрастания. Однако термины могут быть заменены на другие выражения, если они могут достичь той же цели.

Используемые в раскрытия и прилагаемой формуле изобретения формы единственного числа могут включать в себя объекты ссылки во множественном числе при условии, что содержание явно не предписывает иное. В целом, понятия «содержать» и «включать в себя» просто указывают на включение этапов и элементов, которые были идентифицированы в явной форме, и эти этапы и элементы не составляют исключительный перечень. Способы или устройства могут также включать в себя другие этапы или элементы.

Блок-схемы, используемые в настоящем раскрытии, иллюстрируют операции, которые реализуют системы согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Следует четко понимать, что операции блок-схем могут быть реализованы не по порядку. Напротив, операции могут выполняться в обратном порядке или одновременно. Более того, одна или несколько других операций могут быть добавлены в алгоритмы. Одна или несколько операций могут быть удалены из алгоритмов.

Варианты осуществления настоящего раскрытия обеспечивают микрофон костной проводимости. Микрофон костной проводимости может включать в себя базовую структуру, многослойную структуру и по меньшей мере один демпфирующий структурный слой. В некоторых вариантах осуществления базовая структура может быть правильной или неправильной трехмерной структурой с полой частью внутри базовой структуры. Например, базовая структура может представлять собой полую рамочную структуру, включая, но без ограничения, прямоугольную раму, круглую раму, раму в виде правильного многоугольника или другие правильные формы или любые неправильные формы. Многослойная структура может быть размещена в полой части базовой структуры или по меньшей мере частично подвешена над полой частью базовой структуры. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере часть многослойной структуры может быть физически соединена с базовой структурой. Под «соединением» в данном документе можно понимать то, что после того, как многослойная структура и базовая структура подготовлены, соответственно, многослойная структура и базовая структура могут быть жестко соединены друг с другом с помощью сварки, клепки, зажима, болтов и т.п., или в процессе подготовки многослойная структура может быть нанесена на базовую структуру посредством физического осаждения (например, физического осаждения из паровой фазы) или химического осаждения (например, химического осаждения из паровой фазы). В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере часть многослойной структуры может быть прикреплена к верхней поверхности или нижней поверхности базовой структуры, и по меньшей мере часть многослойной структуры также может быть прикреплена к боковой стенке базовой структуры. Например, многослойная структура может представлять собой консольную балку. Консольная балка может быть пластинчатой структурой. Один конец консольной балки может быть соединен с верхней поверхностью, нижней поверхностью базовой структуры или боковой стенкой, на которой расположена полая часть базовой структуры, и другой конец консольной балки может быть не соединен или находиться в контакте с базовой структурой, чтобы другой конец консольной балки мог быть подвешен в полой части базовой структуры. В качестве другого примера, микрофон костной проводимости может включать в себя слой диафрагмы (также называемый подвесной пленочной структурой). Подвесная пленочная структура может быть жестко соединена с базовой структурой, и многослойная структура может быть размещена на верхней поверхности или нижней поверхности подвесной пленочной структуры. В качестве другого примера многослойная структура может включать в себя элемент массы и один или несколько опорных кронштейнов. Элемент массы может быть жестко соединен с базовой структурой посредством одного или нескольких опорных кронштейнов. Один конец опорного кронштейна может быть соединен с базовой структурой, и другой конец опорного кронштейна может быть соединен с элементом массы, так что часть по площади элемента массы и опорного кронштейна может быть подвешена в полой части базовой структуры. Следует отметить, что термины «расположенный в полой части базовой структуры» или «подвешенный в полой части базовой структуры» в настоящем раскрытии могут относиться к тому, чтобы быть подвешенным внутри, ниже или над полой частью полой части базовой структуры. В некоторых вариантах осуществления многослойная структура может включать в себя вибрационный блок и блок акустического преобразователя. В частности, базовая структура может вибрировать под действием внешнего вибрационного сигнала, и вибрационный блок может деформироваться в ответ на вибрацию базовой структуры. Блок акустического преобразователя может вырабатывать электрический сигнал на основе деформации вибрационного блока. Следует понимать, что описание вибрационного блока и блока акустического преобразователя в данном документе может быть предназначено только для удобной иллюстрации принципов работы многослойной структуры, а не для ограничения фактического состава и структуры слоистой структуры. В действительности вибрационный блок может и не понадобиться, и функция вибрационного блока может быть полностью реализована блоком акустического преобразователя. Например, после внесения определенных изменений в структуру блока акустического преобразователя блок акустического преобразователя может непосредственно реагировать на вибрацию базовой структуры для выработки электрического сигнала.

Вибрационный блок может относиться к части многослойной структуры, которая легко деформируется под действием внешней силы. Вибрационный блок может использоваться для передачи деформации, вызванной внешней силой, блоку акустического преобразователя. В некоторых вариантах осуществления вибрационный блок и блок акустического преобразователя могут перекрывать друг друга, образуя многослойную структуру. Блок акустического преобразователя может быть размещен на верхнем слое вибрационного блока или на нижнем слое вибрационного блока. Например, когда многослойная структура представляет собой консольную балочную структуру, вибрационный блок может включать в себя по меньшей мере один упругий слой. Блок акустического преобразователя может включать в себя первый электродный слой, пьезоэлектрический слой и второй электродный слой, которые расположены последовательно сверху вниз. Упругий слой может быть размещен на поверхности первого электродного слоя или второго электродного слоя. Упругий слой может деформироваться во время вибрации, пьезоэлектрический слой может вырабатывать электрический сигнал на основе деформации упругого слоя, и первый электродный слой и второй электродный слой могут улавливать электрический сигнал. В качестве другого примера, вибрационным блоком также может быть подвесной пленочной структурой, которая может быть получена путем изменения плотности определенной области подвесной пленочной структуры, пробивки отверстий в подвесной пленочной структуры или размещения грузового блока (также называемого элементом массы) на подвесной пленочной структуре и т.п., чтобы подвесная пленочная структура рядом с блоком акустического преобразователя могла легче деформироваться под действием внешней силы, тем самым заставляя блок акустического преобразователя вырабатывать электрический сигнал. В качестве другого примера вибрационный блок может включать в себя по меньшей мере один опорный кронштейн и элемент массы. Элемент массы может быть подвешен в полой части базовой структуры через опорный кронштейн. Когда базовая структура вибрирует, опорный кронштейн и элемент массы вибрационного блока могут перемещаться относительно базовой структуры, и опорный кронштейн может деформироваться и воздействовать на блок акустического преобразователя, вырабатывая электрический сигнал.

Блок акустического преобразователя может относиться к части многослойной структуры, которая преобразует деформацию вибрационного блока в электрический сигнал. В некоторых вариантах осуществления блок акустического преобразователя может включать в себя по меньшей мере два электродных слоя (например, первый электродный слой и второй электродный слой). Пьезоэлектрический слой может быть размещен между первым электродным слоем и вторым электродным слоем. Пьезоэлектрический слой может относиться к структуре, которая может вырабатывать напряжение на двух концах пьезоэлектрического слоя, когда пьезоэлектрический слой подвергается воздействию внешней силы. В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический слой может представлять собой пьезоэлектрическую полимерную пленку, полученную с помощью процесса осаждения полупроводников (например, магнетронного напыления, MOCVD). В вариантах осуществления настоящего раскрытия пьезоэлектрический слой может вырабатывать напряжение под действием деформации вибрационного блока, и первый электродный слой и второй электродный слой могут улавливать напряжение (электрический сигнал). В некоторых вариантах осуществления материал пьезоэлектрического слоя может включать в себя пьезоэлектрический кристаллический материал и пьезоэлектрический керамический материал. Пьезоэлектрический кристалл может относиться к пьезоэлектрическому монокристаллу. В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический кристаллический материал может включать в себя кристалл, сфалерит, борацит, турмалин, цинкит, GaAs, титанат бария и кристаллы производной структуры титаната бария, KH₂PO₄, NaKC₄H₄O₆· 4H₂O (сегнетовая соль) или т.п. или любое их сочетание. Пьезоэлектрический керамический материал может относиться к пьезоэлектрическим поликристаллам, образованным случайным набором мелких кристаллических зерен, полученных путем твердофазной реакции и спекания между порошками различных материалов. В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический керамический материал может включать в себя титанат бария (BT), цирконат-титанат свинца (PZT), ниобат свинца-бария-лития (PBLN), модифицированный титанат свинца (PT), нитрид алюминия (AIN), оксид цинка (ZnO) или т.п. или любое их сочетание. В некоторых вариантах осуществления материал пьезоэлектрического слоя также может представлять собой пьезоэлектрический полимерный материал, такой как поливинилиденфторид (PVDF) или т.п.

Демпфирующий структурный слой может относиться к структуре с демпфирующими свойствами. В некоторых вариантах осуществления демпфирующий структурный слой может представлять собой структуру в форме пленки или структуру в форме пластины. Кроме того по меньшей мере одна сторона демпфирующего структурного слоя может быть соединена с базовой структурой. В некоторых вариантах осуществления демпфирующий структурный слой может быть размещен между верхней поверхностью и/или нижней поверхностью многослойной структуры или между многослойными слоистыми структурами многослойной структуры. Например, когда многослойная структура представляет собой консольную балку, демпфирующий структурный слой может быть размещен на верхней поверхности и/или нижней поверхности консольной балки. В качестве другого примера, когда многослойная структура представляет собой опорный кронштейн и элемент массы, и элемент массы выступает вниз относительно опорного кронштейна, демпфирующий структурный слой может быть размещен на нижней поверхности элемента массы и/или на верхней поверхности опорного кронштейна. В некоторых вариантах осуществления для многослойной структуры макроразмера и базовой структуры демпфирующий структурный слой может быть непосредственно связан с базовой структурой или многослойной структурой. В некоторых вариантах осуществления для устройств MEMS можно использовать полупроводниковые процессы, например, напыление, центрифугирование, микросборку и т.п., чтобы демпфирующий структурный слой был соединен с многослойной структурой и базовой структурой. В некоторых вариантах осуществления форма демпфирующего структурного слоя может быть правильной формы, такой как круг, эллипс, треугольник, четырехугольник, шестиугольник, восьмиугольник и т.п. В некоторых вариантах осуществления выходной эффект электрического сигнала микрофона костной проводимости может быть улучшен за счет выбора материала, размера, толщины и т.п. демпфирующего структурного слоя. Подробности могут относиться к соответствующим описаниям в настоящем раскрытии.

В некоторых вариантах осуществления базовая структура и многослойная структура могут быть размещены в корпусе микрофона костной проводимости. Базовая структура может быть жестко соединена с внутренней стенкой корпуса, и многослойная структура может быть закреплена на базовой структуре. Когда корпус микрофона костной проводимости вибрирует из-за внешней силы (например, вибрация лица может вызвать вибрацию корпуса, когда человек говорит), вибрация корпуса может вызвать вибрацию базовой структуры. Из-за различных свойств многослойной структуры и структуры корпуса (или базовой структуры) может не поддерживаться полностью постоянное перемещение между многослойной структурой и корпусом, что приводит к относительному перемещению, и вибрационный блок многослойной структуры может деформироваться. Кроме того, когда вибрационный блок деформируется, пьезоэлектрический слой блока акустического преобразователя может подвергаться деформационному напряжению вибрационного блока для создания разности потенциалов (напряжения). По меньшей мере два электродных слоя (например, первый электродный слой и второй электродный слой), расположенные на верхней и нижней поверхностях пьезоэлектрического слоя в блоке акустического преобразователя, могут улавливать разность потенциалов, чтобы преобразовывать внешний вибрационный сигнал в электрический сигнал. Демпфирование демпфирующего структурного слоя может быть различным при различных напряженных (деформированных) состояниях. Например, относительно большое демпфирование может иметь место при высоком напряжении или большой амплитуде. Таким образом, можно использовать характеристики многослойной структуры с малой амплитудой в нерезонансной области и большой амплитудой в резонансной области. Путем добавления демпфирующего структурного слоя можно уменьшить значение добротности резонансной области, причем чувствительность микрофона костной проводимости в нерезонансной области не снижается, так что частотная характеристика устройства передачи звука костной проводимости может быть относительно ровной во всем диапазоне частот. Исключительно в иллюстративных целях микрофон костной проводимости, описанный в вариантах осуществления настоящего раскрытия, может быть применен к наушникам (например, наушникам костной проводимости или наушникам воздушной проводимости), очкам, устройству виртуальной реальности, шлему и т.п. Микрофон костной проводимости может быть размещен на голове (например, на лице), шее, близко к ушам или на макушке головы и т.п. Микрофон костной проводимости может улавливать вибрационный сигнал костей, когда человек говорит, и преобразовывать вибрационный сигнал в электрический сигнал для получения звука. Следует отметить, что базовая структура может не ограничиваться структурой, независимой от корпуса микрофона костной проводимости. В некоторых вариантах осуществления базовая структура может также быть частью корпуса микрофона костной проводимости.

Многослойная структура может иметь собственную частоту. Когда частота внешнего вибрационного сигнала близка к собственной частоте, многослойная структура может вырабатывать большую амплитуду, тем самым выдавая больший электрический сигнал. Таким образом, частотная характеристика микрофона костной проводимости на внешнюю вибрацию может состоять в том, что резонансный пик может вырабатываться вблизи собственной частоты. В некоторых вариантах осуществления путем изменения параметров многослойной структуры собственная частота многослойной структуры может быть изменена на диапазон частот речевого сигнала, и резонансный пик микрофона костной проводимости может быть размещен в диапазоне частот речевого сигнала, тем самым улучшая чувствительность микрофона костной проводимости для реагирования на вибрации в диапазоне частот речевого сигнала (например, в диапазоне частот до резонансного пика). Как показано на фиг. 1, частота, соответствующая резонансному пику 101 на частотной характеристике (сплошная кривая, показанная на фиг. 1), на которой собственная частота многослойной структуры перемещается вперед, может быть меньше, чем частота, соответствующая резонансному пику 102 на кривой частотной характеристики (пунктирная кривая на фиг. 1), на которой собственная частота многослойной структуры не изменяется. Для внешнего вибрационного сигнала с частотой ниже частоты, на которой расположен резонансный пик 101, микрофон костной проводимости, соответствующий сплошной кривой, может иметь более высокую чувствительность.

Уравнение смещения многослойной структуры может иметь следующий вид:

, (1)

где F относится к амплитуде возбуждающей силы, R относится к демпфированию многослойной структуры, M относится к массе многослойной структуры, K относится к коэффициенту упругости многослойной структуры, относится к смещению многослойной структуры, относится к круговой частоте внешней силы, и относится к собственной частоте многослойной структуры. Когда частота возбуждающей силы (то есть внешней вибрации) удовлетворяет Если собственная частота многослойной структуры уменьшается (за счет увеличения или уменьшаясь , или увеличиваясь и уменьшаясь одновременно), то может уменьшаться, и соответствующее выходное смещение может увеличиваться. Когда частота возбуждающей силы удовлетворяет , , и выходное перемещение может оставаться неизменным при собственной частоте изменяется устройство преобразования виброэлектрического сигнала (многослойная структура). Когда частота возбуждающей силы удовлетворяет , . Если собственная частота устройства преобразования виброэлектрического сигнала уменьшается (за счет увеличения , или уменьшения , или увеличения и уменьшения одновременно), может увеличиться, и соответствующее выходное смещение может уменьшиться.

По мере продвижения резонансного пика в диапазоне частот речевого сигнала может появиться пиковое значение. Когда микрофон костной проводимости улавливает сигнал, слишком много сигналов может находиться в диапазоне частот резонансных пиков, что ухудшает эффект вызова. В некоторых вариантах осуществления для повышения качества звукового сигнала, принимаемого микрофоном костной проводимости, демпфирующий структурный слой может быть размещен в многослойной структуре. Демпфирующий структурный слой может увеличивать потери энергии многослойной структуры в процессе вибрации, особенно потери в диапазоне резонансных частот. Коэффициент демпфирования может быть описан обратной величиной механической добротности 1/Q следующим образом:

, (2)

где относится к обратному коэффициенту качества, который также известен как коэффициент структурных потерь η, относится к разности частот на половине амплитуды резонанса (также называемой шириной полосы «3 дБ») и относится к резонансной частоте.

Соотношение между коэффициентом потерь η многослойной структуры и коэффициентом потерь tanδ демпфирующего материала может быть следующим:

, (3)

где X относится к параметру сдвига, который связан с толщиной и свойствами материала каждого слоя многослойной структуры. Y относится к параметру жесткости, который связан с толщиной и модулем Юнга каждого слоя многослойной структуры.

Следует понимать, что на основе уравнения (2) и уравнения (3), регулируя материал демпфирующего структурного слоя и материал каждого слоя многослойной структуры, можно регулировать коэффициент потерь η многослойной структуры в подходящем диапазоне. По мере увеличения демпфирования демпфирующего структурного слоя механическая добротность Q может уменьшаться, и соответствующая ширина полосы «3 дБ» может увеличиваться. Демпфирование демпфирующего структурного слоя может быть различным при различных напряженных (деформированных) состояниях. Например, относительно большое демпфирование может иметь место при высоком напряжении или большой амплитуде. Таким образом, можно использовать характеристики многослойной структуры с малой амплитудой в нерезонансной области и большой амплитудой в резонансной области. Добавляя демпфирующий структурный слой, можно уменьшить значение добротности резонансной области, причем чувствительность микрофона костной проводимости в нерезонансной области не снижается, так что частотная характеристика микрофона костной проводимости может быть относительно ровный во всем диапазоне частот. На фиг. 2 показана частотная характеристика микрофона костной проводимости с демпфирующим структурным слоем или без него согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Как показано на фиг. 2, частотная характеристика электрического сигнала, выводимого микрофоном костной проводимости с демпфирующим структурным слоем, может быть относительно плоской по сравнению с частотной характеристикой электрического сигнала, выводимого микрофоном костной проводимости без демпфирующего структурного слоя.

На фиг. 3 показана структурная схема микрофона костной проводимости согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. На фиг. 4 показан вид в разрезе микрофона костной проводимости по линии A-A, показанной на фиг. 3.

Как показано на фиг. 3 и фиг. 4, микрофон 300 костной звукопроводимости может включать в себя базовую структуру 310 и многослойную структуру, причем по меньшей мере часть многослойной структуры может быть соединена с базовой структурой 310 многослойной структуры (например, один конец многослойной структуры, который находится вдали от соединения между базовой структурой 310 и многослойной структурой) может быть размещен в полой части рамочной структуры. Следует отметить, что структура кадра может не ограничиваться прямоугольной формой, показанной на фиг. 3. В некоторых вариантах осуществления рамочная структура может быть правильной или неправильной формы, такой как пирамида, цилиндр и т.п. В некоторых вариантах осуществления многослойная структура может быть жестко соединена с базовой структурой 310 в виде консольной балки. В некоторых вариантах осуществления многослойная структура может включать в себя фиксированный конец и свободный конец. Неподвижный конец многослойной структуры может быть жестко соединен с рамочной структурой, и свободный конец многослойной структуры не может быть соединен или соприкасаться с рамочной структурой, так что свободный конец многослойной структуры может быть подвешен в полой части рамочной структуры. В некоторых вариантах осуществления неподвижный конец многослойной структуры может быть соединен с верхней поверхностью и нижней поверхностью базовой структуры 310 или боковой стенкой, на которой расположена полая часть базовой структуры 310. В некоторых вариантах осуществления боковая стенка, на которой расположена полая часть базовой структуры 310, может быть дополнительно снабжена монтажным пазом, приспособленным к неподвижному концу многослойной структуры, так что неподвижный конец многослойной структуры может быть соединен с базовой структурой 310 с возможностью взаимодействия. В некоторых вариантах осуществления для повышения стабильности между многослойной структурой и базовой структурой 310 многослойная структура может включать в себя место 340 соединения. Просто в качестве примера, как показано на фиг. 3, место 340 соединения может быть прикреплено к неподвижному концу на поверхности многослойной структуры. В некоторых вариантах осуществления неподвижный конец места 340 соединения может быть размещен на верхней поверхности или нижней поверхности базовой структуры 310. В некоторых вариантах осуществления неподвижный конец места 340 соединения также может быть размещен на боковой стенке, где расположена полая часть базовой структуры 310. Например, боковая стенка, на которой расположена полая часть базовой структуры 310, может быть снабжена монтажным пазом, приспособленным к закрепленному концу, так что неподвижный конец многослойной структуры и базовая структура 310 могут быть соединены и согласованы друг с другом через монтажный паз. Под "соединением" в данном документе можно понимать, что после того, как многослойная структура и базовая структура 310 подготовлены, соответственно, многослойная структура и базовая структура могут быть прочно соединены посредством сварки, заклепывания, склеивания, болтового соединения, зажима и т.п. Альтернативно, в процессе подготовки многослойная структура может быть нанесена на базовую структуру 310 посредством физического осаждения (например, физического осаждения из паровой фазы) или химического осаждения (например, химического осаждения из паровой фазы). В некоторых вариантах осуществления место 340 соединения может представлять собой структуру, отдельную от многослойной структуры, или выполненную за одно целое с многослойной структурой.

В некоторых вариантах осуществления многослойная структура может включать в себя блок 320 акустического преобразователя и вибрационный блок 330. Вибрационный блок 330 может относиться к части многослойной структуры, которая может быть упруго деформирована, и блок 320 акустического преобразователя может относиться к части многослойной структуры, которая преобразует деформацию вибрационного блока 330 в электрический сигнал. В некоторых вариантах осуществления вибрационный блок 330 может быть размещен на верхней поверхности или нижней поверхности блока 320 акустического преобразователя. В некоторых вариантах осуществления вибрационный блок 330 может включать в себя по меньшей мере один упругий слой. Только в качестве примера, как показано на фиг.3, вибрационный блок 330 может включать в себя первый упругий слой 331 и второй упругий слой 332, расположенные последовательно сверху вниз. Первый упругий слой 331 и второй упругий слой 332 могут быть пластинчатыми структурами из полупроводниковых материалов. В некоторых вариантах осуществления полупроводниковый материал может включать в себя диоксид кремния, нитрид кремния, нитрид галлия, оксид цинка, карбид кремния и т.п. В некоторых вариантах осуществления материалы первого упругого слоя 331 и второго упругого слоя 332 могут быть одинаковыми или разными. В некоторых вариантах осуществления блок 320 акустического преобразователя может по меньшей мере включать в себя первый электродный слой 321, пьезоэлектрический слой 322 и второй электродный слой 323, расположенные последовательно сверху вниз. Упругие слои (например, первый упругий слой 331 и второй упругий слой 332) могут быть размещены на верхней поверхности первого электродного слоя 321 или на нижней поверхности второго электродного слоя 323. Пьезоэлектрический слой 322 может вырабатывать напряжение (разность потенциалов) под действием деформационного напряжения вибрационного блока 330 (например, первого упругого слоя 331 и второго упругого слоя 332) на основе пьезоэлектрического эффекта, причем первый электродный слой 321 и второй электродный слой 323 могут получать напряжение (электрический сигнал). В некоторых вариантах осуществления материал пьезоэлектрического слоя может включать в себя пьезоэлектрический кристаллический материал и пьезоэлектрический керамический материал. Материал пьезоэлектрического кристалла может относиться к пьезоэлектрическому монокристаллу. В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический кристаллический материал может включать в себя кристалл, сфалерит, кристобалит, турмалин, цинкит, GaAs, титанат бария и производные структурные кристаллы титаната бария, KH₂PO₄, NaKC₄H₄O₆4H₂O (сегнетовая соль) или т.п. или любое их сочетание. Пьезоэлектрический керамический материал может относиться к пьезоэлектрическим поликристаллам, образованным случайным набором мелких кристаллических зерен, полученных в результате твердофазной реакции и спекания между порошками различных материалов. В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический керамический материал может включать в себя титанат бария (BT), цирконат-титанат свинца (PZT), ниобат свинца-бария-лития (PBLN), модифицированный титанат свинца (PT), нитрид алюминия (AIN), оксид цинка (ZnO) или т.п. или любое их сочетание. В некоторых вариантах осуществления материал пьезоэлектрического слоя также может представлять собой пьезоэлектрический полимерный материал, такой как поливинилиденфторид (PVDF) или т.п. В некоторых вариантах осуществления первый электродный слой 321 и второй электродный слой 323 могут быть структурами из проводящего материала. Иллюстративный проводящий материал может включать в себя металл, материал сплава, материал оксида металла, графен и т.п. или любое их сочетание. В некоторых вариантах осуществления металл и материал сплава могут включать в себя никель, железо, свинец, платину, титан, медь, молибден, цинк и т.п. или любое их сочетание. В некоторых вариантах осуществления материал сплава может включать в себя медно-цинковый сплав, медно-оловянный сплав, медно-никель-кремниевый сплав, медно-хромовый сплав, медно-серебряный сплав и т.п. или любое их сочетание. В некоторых вариантах осуществления материал, состоящий из оксида металла, может включать в себя RuO₂, MnO₂, PBO₂, NiO и т.п. или любое их сочетание.

Когда между многослойной структурой и базовой структурой 310 происходит относительное перемещение, вибрационный блок 330 (например, первый упругий слой 331 или второй упругий слой 332) многослойной структуры может иметь разную степень деформации в разных положениях. То есть различные положения вибрационного блока 330 могут создавать различные деформационные напряжения в пьезоэлектрическом слое 322 блока 320 акустического преобразователя. В некоторых вариантах осуществления для повышения чувствительности микрофона костной проводимости блок 320 акустического преобразователя может только располагаться в положении, при котором вибрационный блок 330 сильно деформируется, тем самым улучшая отношение сигнал/шум микрофона 300 костной проводимости. Соответственно, площадь первого электродного слоя 321, пьезоэлектрического слоя 322 и/или второй электродный слой 323 блока 320 акустического преобразователя может быть не больше, чем у вибрационного блока 330. В некоторых вариантах осуществления для дальнейшего повышения отношения сигнал/шум микрофона 300 костной проводимости площадь, охватываемая блоком акустического преобразователя 320 на вибрационном блоке 330, не может превышать 1/2 площади микрофона вибрационного блока 330. В некоторых вариантах осуществления площадь, охватываемая блоком 320 акустического преобразователя на вибрационном блоке 330, не может превышать 1/3 площади вибрационного блока 330. В некоторых вариантах осуществления площадь, охватываемая блоком 320 акустического преобразователя на вибрационном блоке 330, не может превышать 1/4 площади вибрационного блока 330. В некоторых вариантах осуществления положение блока 320 акустического преобразователя может быть близко к соединению между многослойной структурой и базовой структурой 310. Когда вибрационный блок 330 (например, упругий слой) при воздействии внешней силы вблизи соединения между многослойной структурой и базовой структурой 310 степень деформации может быть относительно большой, блок 320 акустического преобразователя также может подвергаться относительно большому деформационному напряжению вблизи соединения между многослойной структурой и базовой структурой 310. Блок 320 акустического преобразователя, расположенный в области с большим деформационным напряжением, может улучшить отношение сигнал/шум микрофона 300 костной проводимости на основе повышения чувствительности микрофона 300 костной проводимости. Следует отметить, что соединение между блоком 320 акустического преобразователя и базовой структурой 310, которое может быть близко к многослойной структуры, относится к свободному концу многослойной структуры. То есть расстояние от блока 320 акустического преобразователя до соединения между многослойной структурой и базовой структурой 310 может быть меньше, чем расстояние от блока 320 акустического преобразователя до свободного конца. В некоторых вариантах осуществления чувствительность и отношение сигнал/шум микрофона 300 костной проводимости могут быть улучшены только за счет регулировки площади и положения пьезоэлектрического слоя 322 блока 320 акустического преобразователя. Например, первый электродный слой 321, и второй электродный слой 323 может полностью или частично покрывать поверхность вибрационного блока 330, и площадь пьезоэлектрического слоя 322 может быть не больше площади первого электродного слоя 321 или второго электродного слоя 323. В некоторых вариантах осуществления, площадь пьезоэлектрического слоя 322, покрытого первым электродным слоем 321 или вторым электродным слоем 323, не может превышать 1/2 площади первого электродного слоя 321 или второго электродного слоя 323. В некоторых вариантах осуществления площадь пьезоэлектрического слоя 322, покрытого первым электродным слоем 321 или вторым электродным слоем 323, не может превышать 1/3 площади первого электродного слоя 321 или второго электродного слоя 323. В некоторых вариантах осуществления площадь пьезоэлектрического слоя 322, покрытого первым электродным слоем 321 или вторым электродным слоем 323, может быть не больше, чем площадь первого электродного слоя 321 или 1/4 второго электродного слоя 323. В некоторых вариантах осуществления, чтобы предотвратить проблему короткого замыкания, вызванную соединением первого электродного слоя 321 и второго электродного слоя 323, площадь первого электродного слоя 321 может быть меньше площади пьезоэлектрического слоя 322 или второго электродного слоя 323. Например, пьезоэлектрический слой 322, второй электродный слой 323 и вибрационный блок 330 могут иметь одинаковую площадь, и площадь первого электродного слоя 321 может быть меньше площади вибрационного блока 330 (например, упругий слой), пьезоэлектрический слой 322 или второй электродный слой 323. Вся площадь первого электродного слоя 321 может быть покрыта пьезоэлектрическим слоем 322, и край первого электродного слоя 321 может находиться на определенном расстоянии от края пьезоэлектрического слоя 322, так что первый электродный слой 321 может избежать область с плохим качеством материала на краю пьезоэлектрического слоя 322, тем самым дополнительно повышая отношение сигнал/шум микрофона 300 костной проводимости.

В некоторых вариантах осуществления для увеличения выходного электрического сигнала и повышения отношения сигнал-шум микрофона костной проводимости пьезоэлектрический слой 322 может быть размещен на одной стороне нейтрального слоя многослойной структуры. Нейтральный слой может относиться к плоскому слою многослойной структуры с деформационным напряжением, приблизительно равным нулю, когда происходит деформация. В некоторых вариантах осуществления отношение сигнал/шум микрофона костной проводимости также может быть повышено путем регулирования (например, увеличения) напряжения и градиента изменения напряжения пьезоэлектрического слоя 322 на единицу его толщины. В некоторых вариантах осуществления отношение сигнал/шум и чувствительность микрофона 300 костной проводимости также могут быть повышены путем регулировки формы, толщины, материала и размера (например, длины, ширины, толщины) блока 320 акустического преобразователя (например, первого электродного слоя 321, пьезоэлектрического слоя 322, второго электродного слоя 323) и вибрационного блока 330 (например, первого упругого слоя 331 и второго упругого слоя 332).

В некоторых вариантах осуществления для решения проблемы коробления при деформации многослойной структуры может потребоваться балансировка напряжения каждого слоя многослойной структуры, чтобы верхняя часть и нижняя часть нейтрального слоя консольной балки могли получать один и тот же тип напряжения (например, растягивающее напряжение, сжимающее напряжение) с одинаковой величиной. Например, когда пьезоэлектрический слой 322 представляет собой слой материала AIN, пьезоэлектрический слой 322 может быть размещен на одной стороне нейтрального слоя консольной балки. Слой материала AIN обычно может быть растягивающим напряжением, и всестороннее напряжение упругого слоя, расположенного на другой стороне нейтрального слоя, также может быть растягивающим напряжением.

В некоторых вариантах осуществления блок 320 акустического преобразователя может также включать в себя затравочный слой (не показан на фигуре), используемый для обеспечения хорошей структуры поверхности роста для других слоев, и затравочный слой может быть размещен на нижней поверхности второго электродного слоя 323. В некоторых вариантах осуществления материал затравочного слоя может быть таким же, как материал пьезоэлектрического слоя 322. Например, когда материалом пьезоэлектрического слоя 322 является AlN, материалом затравочного слоя также может быть AlN. Следует отметить, что, когда блок 320 акустического преобразователя расположен на нижней поверхности второго электродного слоя 323, затравочный слой может располагаться на верхней поверхности первого электродного слоя 321. Когда блок 320 акустического преобразователя включает в себя затравочный слой, вибрационный блок 330 (например, первый упругий слой 331, второй упругий слой 332) может быть размещен на поверхности затравочного слоя, обращенной в сторону от пьезоэлектрического слоя 322. В некоторых вариантах осуществления материал затравочного слоя может также отличаться от материала пьезоэлектрического слоя 322.

Следует отметить, что форма многослойной структуры может не ограничиваться прямоугольником, показанным на фиг. 3, но может также иметь правильную или неправильную форму, такую как треугольник, трапеция, круг, полукруг, 1/4 круга, эллипс, полуэллипс и т.п., что не ограничивается здесь. В некоторых вариантах осуществления многослойная структура микрофона костной проводимости может иметь трапециевидную форму. Кроме того, ширина многослойной структуры может уменьшаться от свободного конца к закрепленному концу. В дополнение к этому, количество многослойных структур может не ограничиваться числом, показанным на фиг. 3, но может быть равно двум, трем, четырем и более. Различные многослойные структуры могут быть подвешены бок о бок в полой части базовой структуры или могут быть подвешены последовательно в полой части базовой структуры вдоль направления расположения каждого слоя многослойной структуры.

На фиг. 5 показан вид в разрезе микрофона костной проводимости согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Как показано на фиг. 5, микрофон 500 костной проводимости может включать в себя базовую структуру 510, многослойную структуру 520 и демпфирующий структурный слой 530. Один конец многослойной структуры 520 может быть соединен с верхней поверхностью базовой структуры 510, другой конец многослойной структуры 520 может быть подвешен в полой части базовой структуры 510, и демпфирующий структурный слой 530 может быть размещен на верхней поверхности многослойной структуры 520. В некоторых вариантах осуществления площадь демпфирующего структурного слоя 530 может быть больше, чем у многослойной структуры 520, так что демпфирующий структурный слой 530 может дополнительно покрывать верхнюю поверхность базовой структуры 510, покрывая при этом верхнюю поверхность многослойной структуры 520. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере часть окружности демпфирующий структурный слой 530 может быть закреплена на базовой структуре 510. Взяв в качестве примера многослойную структуру 520 консольной балки, демпфирующий структурный слой 530 может одновременно покрывать верхнюю поверхность консольной балки и верхнюю поверхность базовой структуры 510, что эквивалентно тому эффекту, что демпфирующий структурный слой 530 играет роль соединения верхней поверхности консольной балки и верхней базовой поверхности структуры 510. Альтернативно, демпфирующий структурный слой 530 может полностью или только частично покрывать верхнюю поверхность базовой структуры 510. Например, демпфирующий структурный слой 530 может представлять собой структуру в форме полосы, проходящую вдоль консольной балки в направлении ее длины. За исключением верхней поверхности консольной балки, демпфирующий структурный слой 530 может проходить вдоль продольной оси консольной балки и покрывать часть верхней поверхности базовой структуры 510. В качестве другого примера, демпфирующий структурный слой 530 может представлять собой подвесную пленочную структуру, которая может полностью покрывать базовую структуру 510 и верхнюю поверхность консольной балки.

На фиг. 6 показан вид в разрезе микрофона костной проводимости согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Как показано на фиг. 6, микрофон 600 костной проводимости может включать в себя базовую структуру 610, многослойную структуру 620 и демпфирующий структурный слой 630. Демпфирующий структурный слой 630 может быть соединен с верхней поверхностью базовой структуры 610, и нижняя поверхность многослойная структура 620 может быть соединена с верхней поверхностью демпфирующего структурного слоя 630. В некоторых вариантах осуществления площадь демпфирующего структурного слоя 630 может быть больше площади многослойной структуры 620, так что демпфирующий структурный слой 630 может дополнительно покрывать верхнюю поверхность базовой структуры 610, покрывая при этом верхнюю поверхность многослойной структуры 620. Альтернативно, демпфирующий структурный слой 630 может покрывать полностью или только частично верхнюю поверхность базовой структуры 610. Например, демпфирующий структурный слой 630 может быть структурой в форме полосы, проходящей вдоль консольной балки по длине, и демпфирующий структурный слой 630 может проходить по длине n консольной балки и покрывать часть верхней поверхности базовой структуры 610. В качестве другого примера демпфирующий структурный слой 630 может представлять собой подвесную пленочную структуру, которая может полностью покрывать верхнюю поверхность базовой структуры 610.

В некоторых вариантах осуществления материал демпфирующего структурного слоя (например, демпфирующий структурный слой 530, демпфирующий структурный слой 630) может представлять собой полиуретановый материал, материал на основе эпоксидной смолы, акриловый материал, материал на основе силиконовой резины, материал из PVC и т.п., или любое их сочетание. В некоторых вариантах осуществления материал демпфирующего структурного слоя может представлять собой полиуретановый материал, материал на основе эпоксидной смолы, акрил или другие вязкоупругие демпфирующие материалы. В некоторых вариантах осуществления, когда демпфирующий структурный слой микрофона костной проводимости расположен на верхней поверхности или нижней поверхности многослойной структуры, модуль Юнга материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 10⁶ Па до 10¹⁰ Па. В некоторых вариантах осуществления модуль Юнга материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 10⁶ Па до 10⁹ Па. В некоторых вариантах осуществления модуль Юнга материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 10⁶ Па до 10⁸ Па. В некоторых вариантах осуществления модуль Юнга материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 10⁶ Па до 10⁷ Па демпфирующий структурный слой может находиться в диапазоне от 0,7×10³ кг/м³ до 2×10³ кг/м³. В некоторых вариантах осуществления плотность материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,8×10³ кг/м³ до 1,9×10³ кг/м³. В некоторых вариантах осуществления плотность материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,9×10³ кг/м³ до 1,8×10³ кг/м³. В некоторых вариантах осуществления плотность материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 1×10³ кг/м³ до 1,6×10³ кг/м³. В некоторых вариантах осуществления плотность материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 1,2×10³ кг/м³ до 1,4×10³ кг/м³. В некоторых вариантах осуществления коэффициент Пуассона материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,4 до 0,5. В некоторых вариантах осуществления коэффициент Пуассона материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,41 до 0,49. В некоторых вариантах осуществления коэффициент Пуассона материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,42 до 0,48. В некоторых вариантах осуществления коэффициент Пуассона материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,43 до 0,47. В некоторых вариантах осуществления коэффициент Пуассона материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,44 до 0,46. В некоторых вариантах осуществления толщина демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,1 мкм до 10 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,1 мкм до 5 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,2 мкм до 4,5 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,3 мкм до 4 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,4 мкм до 3,5 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,5 мкм до 3 мкм.

На фиг. 7 показан вид в разрезе микрофона костной проводимости согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Как показано на фиг. 7, микрофон 700 костной проводимости может включать в себя базовую структуру 710, многослойную структуру 720 и два демпфирующих структурных слоя. Два демпфирующих структурных слоя могут включать в себя первый демпфирующий структурный слой 730 и второй демпфирующий структурный слой 740. Второй демпфирующий структурный слой 740 может быть соединен с верхней поверхностью базовой структуры 710, нижняя поверхность многослойной структуры 720 может быть соединена с верхней поверхностью второго демпфирующего структурного слоя 740, и первый демпфирующий структурный слой 730 может быть соединен с верхней поверхностью многослойной структуры 720. Площадь первого демпфирующего структурного слоя 730 и/или второго демпфирующего структурного слоя 740 может быть больше, чем у многослойной структуры 720. Альтернативно, демпфирующий структурный слой 730 или 740 может полностью или частично покрывать верхнюю поверхность базовой структуры 710. Например, демпфирующий структурный слой 730 или 740 может быть полосообразная структура, проходящая вдоль консольной балки по длине, и демпфирующий структурный слой 730 или 740 может проходить по длине консольной балки и покрывают часть верхней поверхности базовой структуры 710. В качестве другого примера демпфирующий структурный слой 730 или 740 может представлять собой подвесную пленочную структуру, которая может полностью покрывать верхнюю поверхность базовой структуры 710.

В некоторых вариантах осуществления, когда первый демпфирующий структурный слой 730 микрофона костной проводимости (например, микрофон 700 костной проводимости) расположен на верхней поверхности многослойной структуры, и второй демпфирующий структурный слой 740 расположен на нижней поверхности многослойной структуры, модуль Юнга материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 10⁶ Па до 10⁷ Па. В некоторых вариантах осуществления модуль Юнга материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 10⁶ Па до 0,8×10⁷ Па. В некоторых вариантах осуществления модуль Юнга материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 10⁶ Па до 0,5×10⁷ Па. В некоторых вариантах осуществления плотность материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,7×10³ кг/м³ до 1,2×10³ кг/м³. В некоторых вариантах осуществления плотность материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,75×10³ кг/м³ до 1,1×10³ кг/м³. В некоторых вариантах осуществления плотность материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,8×10³ кг/м³ до 1×10³ кг/м³. В некоторых вариантах осуществления плотность материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,85×10³ кг/м³ до 0,9×10³ кг/м³. В некоторых вариантах осуществления коэффициент Пуассона материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,4 до 0,5. В некоторых вариантах осуществления коэффициент Пуассона материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,41 до 0,49. В некоторых вариантах осуществления коэффициент Пуассона материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,42 до 0,48. В некоторых вариантах осуществления коэффициент Пуассона материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,43 до 0,47. В некоторых вариантах осуществления коэффициент Пуассона материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,44 до 0,46. В некоторых вариантах осуществления толщина каждого демпфирующего структурного слоя может быть немного меньше толщины демпфирующего структурного слоя микрофона костной проводимости только с одним демпфирующим структурным слоем. Например, толщина демпфирующей пленки материала каждого демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,1 мкм до 10 мкм. Толщина демпфирующей пленки материала каждого демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,1 мкм до 3 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина демпфирующей пленки материала каждого демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,12 мкм до 2,9 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина демпфирующей пленки материала каждого демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,14 мкм до 2,8 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина демпфирующей пленки материала каждого демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,16 мкм до 2,7 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина демпфирующей пленки материала каждого демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,18 мкм до 2,6 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина демпфирующей пленки материала каждого демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,2 мкм до 2,5 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина демпфирующей пленки материала каждого демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,21 мкм до 2,3 мкм.

В некоторых вариантах осуществления выходное напряжение микрофона костной проводимости может быть изменено путем регулировки коэффициента изотропных структурных потерь демпфирующего структурного слоя, что позволяет уменьшить значение добротности резонансной зоны, при этом гарантируя, что чувствительность микрофона костной проводимости в нерезонансной зоне не уменьшается, так что частотная характеристика микрофона костной проводимости может быть относительно плоской во всем диапазоне частот. На фиг.8 показана частотная характеристика выходного напряжения микрофона костной проводимости в виде консольной балки. Как показано на фиг. 8, она относится к коэффициенту изотропных структурных потерь материала демпфирующего структурного слоя микрофона костной проводимости, показанного на фиг. 5, по абсциссе отложена частота (Гц), и по ординате отложено выходное напряжение (дБВ) устройства. Из фиг. 8 видно, что при постоянной толщине демпфирующего структурного слоя и коэффициенте потерь материала демпфирующего структурного слоя, равном 0,1, выходное напряжение микрофона костной проводимости может иметь большее пиковое значение в резонансной зоне (например, 4000 Гц - 6000 Гц). По мере увеличения коэффициента потерь материала демпфирующего структурного слоя пиковое значение выходного напряжения микрофона костной проводимости в резонансной зоне может постепенно снижаться. В некоторых вариантах осуществления коэффициент изотропных структурных потерь материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,1 до 2. В некоторых вариантах осуществления коэффициент изотропных структурных потерь материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,2 до 1,9. В некоторых вариантах осуществления коэффициент изотропных структурных потерь материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,3 до 1,7. В некоторых вариантах осуществления коэффициент изотропных структурных потерь материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,4 до 1,5. В некоторых вариантах осуществления коэффициент изотропных структурных потерь материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,5 до 1,2. В некоторых вариантах осуществления коэффициент изотропных структурных потерь материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,7 до 1.

Следует отметить, что положение демпфирующего структурного слоя 530 может не ограничиваться верхней поверхностью многослойной структуры, показанной на фиг. 5, положение демпфирующего структурного слоя 630 может не ограничиваться нижней поверхностью многослойной структуры, показанной на фиг.6, и демпфирующий структурный слой 730 и демпфирующий структурный слой 740 могут не ограничиваться верхней поверхностью и нижней поверхностью многослойной структуры, показанной на фиг. 7. В некоторых вариантах осуществления демпфирующий структурный слой также может быть размещен между многослойными слоистыми структурами многослойной структуры. Например, демпфирующий структурный слой может быть размещен между упругим слоем и первым электродным слоем. В качестве другого примера демпфирующий структурный слой также может быть размещен между первым упругим слоем и вторым упругим слоем вибрационного блока. Для получения более подробной информации о базовой структуре и многослойной структуре, которые показаны на фиг. 5, фиг. 6 и фиг. 7, следует обратиться к фиг. 3, фиг. 4 и соответствующим описаниям, представленным в настоящем раскрытии, которые в данном документе не повторяются.

На фиг. 9 показана структурная схема микрофона костной проводимости согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Как показано на фиг. 9, микрофон 900 костной проводимости может включать в себя базовую структуру 910 и многослойную структуру, и по меньшей мере часть многослойной структуры может быть соединена с базовой структурой 910. Для получения более подробной информации о базовой структуре 910 следует обратиться к соответствующему описанию базовой структуры 310, показанной на фиг. 3, которое в данном документе не повторяется. Для получения более подробной информации о способе соединения базовой структуры 910 и многослойной структуры следует обратиться к соответствующим описаниям фиг. 3, которые в данном документе не повторяются.

В некоторых вариантах осуществления многослойная структура может включать в себя блок 920 акустического преобразователя и вибрационный блок 930. Вибрационный блок 930 может быть размещен на верхней поверхности или нижней поверхности блока 920 акустического преобразователя. В некоторых вариантах осуществления вибрационный блок 930 может включать в себя по меньшей мере один упругий слой. Упругий слой может представлять собой пластинчатую структуру из полупроводникового материала. В некоторых вариантах осуществления полупроводниковый материал может включать в себя диоксид кремния, нитрид кремния, нитрид галлия, оксид цинка, карбид кремния и т.п. В некоторых вариантах осуществления блок 920 акустического преобразователя может включать в себя электродный слой и пьезоэлектрический слой 923. Электродный слой может включать в себя первый электрод 921 и второй электрод 922. В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический слой 923 может вырабатывать напряжение (разность потенциалов) под действием деформационного напряжения вибрационного блока 930 на основе пьезоэлектрического эффекта. Первый электрод 921 и второй электрод 922 могут получать напряжение (электрический сигнал). В некоторых вариантах осуществления первый электрод 921 и второй электрод 922 могут быть размещены с интервалами на одной и той же поверхности (например, на верхней поверхности или нижней поверхности) пьезоэлектрического слоя 923. Электродный слой и вибрационный блок 930 могут быть размещены на разных поверхностях пьезоэлектрического слоя 923. Например, когда вибрационный блок 930 расположен на нижней поверхности пьезоэлектрического слоя 923, электродные слои (первый электрод 921 и второй электрод 922) могут быть размещены на верхней поверхности пьезоэлектрического слоя 923. В качестве другого примера, когда вибрационный блок 930 расположен на верхней поверхности пьезоэлектрического слоя 923, электродные слои (первый электрод 921 и второй электрод 922) может быть размещен на нижней поверхности пьезоэлектрического слоя 923. В некоторых вариантах осуществления электродный слой и вибрационный блок 930 также могут быть размещены на одной стороне пьезоэлектрического слоя 923. Например, электродный слой может быть размещен между пьезоэлектрическим слоем 923 и вибрационным блоком 930. В некоторых вариантах осуществления первый электрод 921 может быть изогнут в первую гребенчатую структуру 9210. Первая гребенчатая структура 9210 может включать в себя множество гребенчатых структур. Между соседними гребенчатыми структурами первой гребенчатой структуры 9210 может существовать первое расстояние, и первое расстояние может быть одинаковым или разным. Второй электрод 921 может быть изогнут во вторую гребенчатую структуру 9210. Вторая гребенчатая структура 9210 может включать в себя множество гребенчатых структур. Между соседними гребенчатыми структурами второй гребенчатой структуры 9210 может существовать второе расстояние, и второе расстояние может быть одинаковым или разным. Первая гребенчатая структура 9210 может взаимодействовать со второй гребенчатой структурой 9220 для формирования электродного слоя. Гребенчатая структура первой гребенчатой структуры 9210 может продолжаться на второе расстояние второй гребенчатой структуры 9220, и гребенчатая структура второй гребенчатой структуры 9220 может продолжаться на первое расстояние первой гребенчатой структуры 9210 для взаимодействия друг с другом для формирования электродного слоя. Первая гребенчатая структура 9210 и вторая гребенчатая структура 9220 могут взаимодействовать друг с другом, так что первые электроды 921 и вторые электроды 922 могут быть компактно расположены, но не пересекаться друг с другом. В некоторых вариантах осуществления первая гребенчатая структура 9210 и вторая гребенчатая структура 9220 могут продолжаться вдоль направления длины консольной балки (например, в направлении от фиксированного конца к свободному концу). В некоторых вариантах осуществления материал пьезоэлектрического слоя 923 может представлять собой пьезоэлектрический керамический материал. Когда пьезоэлектрический слой 923 изготовлен из пьезоэлектрического керамического материала, направление поляризации пьезоэлектрического слоя 923 может совпадать с направлением длины консольной балки. Характеристика пьезоэлектрической постоянной d33 пьезоэлектрической керамики может использоваться для значительного увеличения уровня выходного сигнала и повышения чувствительности. Пьезоэлектрическая постоянная d33 может относиться к константе пропорциональности пьезоэлектрического слоя, преобразующего механическую энергию в электрическую. Следует отметить, что пьезоэлектрический слой 923, показанный на фиг. 9 также может быть изготовлен из других материалов. Когда направление поляризации пьезоэлектрического слоя 923, изготовленного из других материалов, соответствует направлению толщины консольной балки, блок 920 акустического преобразователя может быть заменен на блок 320 акустического преобразователя, показанным на фиг. 3.

Когда между многослойной структурой и базовой структурой 910 происходит относительное перемещение, степень деформации вибрационного блока 930 в многослойной структуре может быть разной в разных положениях. То есть различные положения вибрационного блока 930 могут создавать различные деформационные напряжения в пьезоэлектрическом слое 923 блока 920 акустического преобразователя. В некоторых вариантах осуществления, чтобы улучшить чувствительность микрофона костной проводимости, блок 920 акустического преобразователя может только располагаться в положении, при котором вибрационный блок 930 деформируется в большей степени, тем самым улучшая отношение сигнал/шум микрофона 900 костной проводимости. Соответственно, площадь электродного слоя и/или пьезоэлектрического слоя 923 блока 920 акустического преобразователя не может быть больше, чем у вибрационного блока 930. В некоторых вариантах осуществления площадь, охватываемая блоком 920 акустического преобразователя на вибрационном блоке 930, не должна превышать 1/2 площади вибрационного блока 930. В некоторых вариантах осуществления площадь, охватываемая блоком 920 акустического преобразователя на вибрационном блоке 930, не может превышать 1/3 площади вибрационного блока 930. В некоторых вариантах осуществления площадь, охватываемая блоком 920 акустического преобразователя на вибрационном блоке 930, не может превышать 1/4 площади вибрационного блока 930. В некоторых вариантах осуществления блок 130 акустического преобразователя может располагаться близко к соединению между многослойной структурой и базовой структурой 910. Так как вибрационный блок 930 (например, упругий слой) деформируется в значительной степени, когда вибрационный блок 930 подвергается воздействию внешней силы вблизи соединения между многослойной структурой и базовой структурой 910, и блок 920 акустического преобразователя также подвергается относительно большому деформационному напряжению рядом с соединением между многослойной структурой и базовой структурой 910, блок 920 акустического преобразователя, расположенный в области с большим деформационным напряжением, позволяет повысить отношение сигнал/шум микрофона 900 костной проводимости за счет повышения чувствительности микрофона 900 костной проводимости. Следует отметить, что блок 920 акустического преобразователя, который находится близко к соединению между многослойной структурой и базовой структурой 910, связан со свободным концом многослойной структуры. То есть расстояние от блока 920 акустического преобразователя до соединения между многослойной структурой и базовой структурой 910 может быть меньше, чем расстояние от блока 920 акустического преобразователя до свободного конца. В некоторых вариантах осуществления чувствительность и отношение сигнал/шум микрофона 900 костной проводимости могут быть повышены только за счет регулировки площади и положения пьезоэлектрического слоя 923 в блоке 920 акустического преобразователя. Например, электродный слой может полностью или частично покрывают поверхность вибрационного блока 930, и площадь пьезоэлектрического слоя 923 не может быть больше площади электродного слоя. В некоторых вариантах осуществления площадь, охватываемая пьезоэлектрическим слоем 923 на вибрационном блоке 130, не может превышать 1/2 площади электродного слоя. В некоторых вариантах осуществления площадь, охватываемая пьезоэлектрическим слоем 923 на вибрационном блоке 130, может составлять не более 1/3 площади электродного слоя. В некоторых вариантах осуществления площадь, охватываемая пьезоэлектрическим слоем 923 на вибрационном блоке 130, может составлять не более 1/4 площади электродного слоя. В некоторых вариантах осуществления площадь пьезоэлектрического слоя 923 может быть такой же, как площадь вибрационного блока 930. Вся площадь электродного слоя может быть покрыта пьезоэлектрическим слоем 923, и край электродного слоя может иметь определенную расстояние от края пьезоэлектрического слоя 923, так что первый электрод 921 и второй электрод 922 в электродном слое могут быть выполнены таким образом, чтобы избежать области с плохим качеством материала на краю пьезоэлектрического слоя 923, тем самым дополнительно улучшая отношение сигнал/шум микрофона 900 костной проводимости.

В некоторых вариантах осуществления микрофон 900 костной проводимости может дополнительно включать в себя по меньшей мере один демпфирующий структурный слой (не показан на фиг. 9). По меньшей мере один демпфирующий структурный слой может быть размещен на верхней поверхности, нижней поверхности и/или внутри многослойной структуры микрофона 900 костной проводимости. Например, демпфирующий структурный слой может быть размещен на верхней поверхности или нижней поверхности многослойной структуры. В качестве другого примера демпфирующий структурный слой может быть размещен между вибрационным блоком 930 и пьезоэлектрическим слоем 923. В качестве другого примера демпфирующий структурный слой может включать в себя первый демпфирующий структурный слой и второй демпфирующий структурный слой. Первый демпфирующий структурный слой может быть размещен на верхней поверхности электродного слоя, и второй демпфирующий структурный слой может быть размещен на нижней поверхности вибрационного блока 930. Для получения более подробной информации о типе материала модуле Юнга материала, толщине, плотности, коэффициенте Пуассона, коэффициенте потерь и т.п. демпфирующего структурного слоя следует обратиться к соответствующим описаниям фиг. 5-8, которые в данном документе не повторяются.

На фиг. 10 показана структурная схема микрофона костной проводимости согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия; на фиг. 11 показан вид в разрезе частичной структуры микрофона костной проводимости, показанного на фиг. 10. Как показано на фиг. 10 и фиг. 11, микрофон 1000 костной проводимости может включать в себя базовую структуру 1010 и многослойную структуру, и по меньшей мере часть многослойной структуры может быть соединена с базовой структурой 1010. В некоторых вариантах осуществления базовая структура 1010 может представлять собой рамочную структуру с полой внутренней частью, и часть многослойной структуры может быть размещена в полой части рамочной структуры. Следует отметить, что рамочная структура может не ограничиваться прямоугольной формой, показанной на фиг. 10. В некоторых вариантах осуществления рамочная структура может быть правильной или неправильной формы, такой как пирамида, цилиндр и т.п.

В некоторых вариантах осуществления многослойная структура может включать в себя блок 1020 акустического преобразователя и вибрационный блок. В некоторых вариантах осуществления вибрационный блок может быть размещен на верхней поверхности или нижней поверхности блока 1020 акустического преобразователя. Как показано на фиг. 10, вибрационный блок может включать в себя подвесную пленочную структуру 1030. Подвесную пленочную структуру 1030 можно закрепить на базовой структуре 1010 путем соединения с базовой структурой 1010 через периферийную сторону, и центральная часть подвесной пленочной структуры 1030 может быть подвешена в полой части базовой структуры 1010. В некоторых вариантах осуществления подвесная пленочная структура 1030 может быть размещена на верхней поверхности или нижней поверхности базовой структуры 1010. В некоторых вариантах осуществления периферийная сторона подвесной пленочной структуры 1030 также могут быть соединены с внутренней стенкой полой части базовой структуры 1010. Под «соединением» в данном документе можно понимать крепление подвесной пленочной структуры 1030 к верхней поверхности, нижней поверхности базовой структуры 1010 или боковой стенке. Полой части базовой структуры 1010 путем механического закрепления (например, прочного склеивания, заклепывания, зажима, вставки и т.д.) после подвесной пленочной структуры 1030 и базовой структуры 1010, соответственно, или во время процесса подготовки подвесная пленочная структура 1030 может быть размещена на базовой структуре 1010 посредством физического осаждения (например, физического осаждения из паровой фазы) или химического осаждения (например, химического осаждения из паровой фазы). В некоторых вариантах осуществления подвесная пленочная структура 1030 может включать в себя по меньшей мере один упругий слой. Упругий слой может представлять собой пленочную структуру из полупроводникового материала. В некоторых вариантах осуществления полупроводниковый материал может включать в себя диоксид кремния, нитрид кремния, нитрид галлия, оксид цинка, карбид кремния и т.п. В некоторых вариантах осуществления форма подвесной пленочной структуры 1030 может представлять собой многоугольник, такой как круг, эллипс, треугольник, четырехугольник, пятиугольник, шестиугольник или другие произвольные формы.

В некоторых вариантах осуществления блок 1020 акустического преобразователя может быть размещен на верхней поверхности или нижней поверхности подвесной пленочной структуры 1030. В некоторых вариантах осуществления подвесная пленочная структура 1030 может включать в себя множество отверстий 10300, и множество отверстий 10300 могут быть размещены по окружности блока 1020 акустического преобразователя вокруг центра блока 1020 акустического преобразователя. Следует понимать, что за счет расположения нескольких отверстий 10300 на подвесной пленочной структуре 1030 можно регулировать жесткость подвесной пленочной структуры 1030 в различных положениях, так что можно уменьшить жесткость подвесной пленочной структуры 1030 в области рядом с множеством отверстий 10300, и жесткость подвесной пленочной структуры 1030 в области, удаленной от множества отверстий 10300, может быть относительно большой. Когда подвесная пленочная структура 1030 и базовая структура 1010 перемещаются относительно друг друга, подвесная пленочная структура 1030 в области рядом с множеством отверстий 10300 может деформироваться в большей степени, и подвесная пленочная структура 1030 в области, удаленной от множества отверстий 10300 может деформироваться в меньшей степени. Блок 1020 акустического преобразователя, расположенный в области рядом с множеством отверстий 10300 на подвесной пленочной структуре 1030, может быть более полезным для блока 1020 акустического преобразователя для сбора сигнала вибрации, так что можно эффективно повысить чувствительность микрофона 1000 костной проводимости, и структуры компонентов микрофона 1000 костной проводимости могут быть относительно простыми, что удобно для производства или сборки. В некоторых вариантах осуществления множество отверстий 10300, расположенных на подвесной пленочной структуре 1030, могут иметь любую форму, такую как круглые отверстия, овальные отверстия, квадратные отверстия или другие многоугольные отверстия. В некоторых вариантах осуществления резонансная частота и распределение напряжения микрофона 1000 костной проводимости также можно регулировать путем изменения размеров, количества, расстояний и положений множества отверстий 10300 для повышения чувствительности микрофона 1000 костной проводимости. Следует отметить, что резонансная частота не ограничивается указанными выше частотами 2 кГц - 5 кГц, и может также составлять 3 кГц - 4,5 кГц или 4 кГц - 4,5 кГц. Диапазон резонансной частоты может адаптивно регулироваться в соответствии с различными сценариями применения, что в данном документе не ограничивается.

В некоторых вариантах осуществления, как показано на фиг. 10 и фиг. 11, блок 1020 акустического преобразователя может включать в себя первый электродный слой 1021, пьезоэлектрический слой 1022 и второй электродный слой 1023, расположенные последовательно сверху вниз. Положения первого электродного слоя 1021 и второго электродного слоя 1022 можно поменять местами. Пьезоэлектрический слой 1022 может вырабатывать напряжение (разность потенциалов) под действием напряжения деформации вибрационного блока (например, подвесной пленочной структуры 1030) на основе пьезоэлектрического эффекта. Первый электродный слой 1021 и второй электродный слой 1023 могут получать напряжение (электрический сигнал). В некоторых вариантах осуществления материал пьезоэлектрического слоя может включать в себя пьезоэлектрический кристаллический материал и пьезоэлектрический керамический материал. Пьезоэлектрический кристалл может относиться к пьезоэлектрическому монокристаллу. В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический кристаллический материал может включать в себя кристалл, сфалерит, кристобалит, турмалин, красную цинковую руду, GaAs, титанат бария и производные структурные кристаллы, KH₂PO₄, NaKC₄H₄O₆4H₂O (сегнетова соль), сахар и т.п. или любое их сочетание. Пьезоэлектрический керамический материал может относиться к пьезоэлектрическим поликристаллам, образованным случайным набором мелких зерен, полученных в результате твердофазной реакции и спекания порошков различных материалов. В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический керамический материал может включать в себя титанат бария (BT), цирконат-титанат свинца (PZT), ниобат свинца-бария-лития (PBLN), модифицированный титанат свинца (PT), нитрид алюминия (AIN), оксид цинка (ZnO), или т.п. или любое их сочетание. В некоторых вариантах осуществления материал пьезоэлектрического слоя также может представлять собой пьезоэлектрический полимерный материал, такой как поливинилиденфторид (PVDF) или т.п. В некоторых вариантах осуществления первый электродный слой 1021 и второй электродный слой 1023 могут быть изготовлены из структур проводящего материала. Иллюстративный проводящий материал может включать в себя металл, материал сплава, материал оксида металла, графен и т.п. или любое их сочетание. В некоторых вариантах осуществления материал металла и сплава может включать в себя никель, железо, свинец, платину, титан, медь, молибден, цинк и т.п. или любое их сочетание. В некоторых вариантах осуществления материал сплава может включать в себя медно-цинковый сплав, медно-оловянный сплав, медно-никель-кремниевый сплав, медно-хромовый сплав, медно-серебряный сплав и т.п. или любое их сочетание. В некоторых вариантах осуществления материал, состоящий из оксида металла, может включать в себя RuO₂, MnO₂, PbO₂, NiO и т.п. или любое их сочетание.

В некоторых вариантах осуществления, как показано на фиг. 10, множество отверстий 10300 может окружать круглую область. Чтобы улучшить выходной эффект звукового давления блока 1020 акустического преобразователя, блок 1020 акустического преобразователя может быть размещен в области подвесной пленочной структуры 1030 вблизи множества отверстий 10300. Блок 1020 акустического преобразователя может представлять собой кольцеобразную конструкцию, которая расположена вдоль внутренней стороны круглой области, окруженной множеством отверстий 10300. В некоторых вариантах осуществления блоки 1020 акустических преобразователей в кольцеобразной структуре также могут быть расположены вдоль внешней стороны круглой области, окруженной множеством отверстий 10300. В некоторых вариантах осуществления пьезоэлектрический слой 1022 блока акустического преобразователя 1020 может быть пьезоэлектрическим кольцом, и первый электродный слой 1021 и второй электродный слой 1023 на верхней поверхности и нижней поверхности пьезоэлектрического кольца могут быть электродными кольцами. В некоторых вариантах осуществления блок 1020 акустического преобразователя может быть дополнительно оснащен выводной структурой 10200, и выводная структура 10200 может использоваться для передачи электрического сигнала, улавливаемого электродными кольцами (например, первый электродный слой 1021 и второй электродный слой 1023) в следующую схему. В некоторых вариантах осуществления для повышения выходного электрического сигнала микрофона 1000 костной проводимости расстояние от края блока 1020 акустического преобразователя (например, кольцевой структуры) до радиального направления центра каждого отверстия 10300 может составлять 100 мкм-400 мкм. В некоторых вариантах осуществления расстояние от края блока 1020 акустического преобразователя (например, кольцеобразной структуры) до радиального направления центра каждого отверстия 10300 может составлять от 150 до 300 мкм. В некоторых вариантах осуществления расстояние от края блока 1020 акустического преобразователя (например, кольцеобразной структуры) до радиального направления центра каждого отверстия 10300 может составлять от 150 до 250 мкм.

В некоторых вариантах осуществления форма, размер (например, длина, ширина, толщина) и материал структуры 10200 выводов также могут быть скорректированы для повышения выходного электрического сигнала микрофона 1000 костной проводимости.

В некоторых вариантах осуществления деформационное напряжение в различных положениях подвесной пленочной структуры 1030 также может быть изменено путем регулирования толщины или плотности различных участков подвесной пленочной структуры 1030. Только в иллюстративных целях в некоторых вариантах осуществления блок 1020 акустического преобразователя может быть выполнена в виде кольцеобразной структуры, и толщина части подвесной пленочной структуры 1030, расположенной во внутренней области кольцеобразной структуры, может быть больше, чем толщина части подвесной пленочной структуры 1030, расположенной в внешней области кольцеобразной структуры. В некоторых вариантах осуществления плотность части подвесной пленочной структуры 1030, расположенной во внутренней области кольцеобразной структуры, может быть больше, чем плотность части подвесной пленочной структуры 1030, расположенной в наружной зоне кольцеобразной структуры. Масса части подвесной пленочной структуры 1030, расположенной во внутренней области кольцеобразной структуры, может быть больше, чем масса части подвесной пленочной структуры 1030, расположенной снаружи кольцеобразной структуры, за счет изменения плотности или толщины в различных положениях подвесной пленочной структуры 1030. Когда подвесная пленочная структура 1030 и базовая структура 1010 перемещаются относительно друг друга, подвесная пленочная структура 1030 рядом с кольцеобразной структурой блока 1020 акустического преобразователя может деформироваться в большей степени, что может вызвать большее деформационное напряжение, тем самым улучшая выходной электрический сигнал микрофона 1000 костной проводимости.

Следует отметить, что форма области, ограниченной множеством отверстий 10300, может не ограничиваться кругом, показанным на фиг. 10, но также может быть полукругом, 1/4 круга, эллипсом, полуэллипсом, треугольником, прямоугольником и другими правильными или неправильными формами. Форма блока 1020 акустического преобразователя может адаптивно регулироваться в соответствии с формой области, ограниченной множеством отверстий 10300. Например, когда форма области, ограниченной множеством отверстий 10300, представляет собой прямоугольник, форма блок 1020 акустического преобразователя может быть прямоугольником. Прямоугольный блок 1020 акустического преобразователя может быть размещен внутри или снаружи прямоугольника, окруженного множеством отверстий 10300. В качестве другого примера, когда форма области, ограниченной множеством отверстий 10300, представляет собой полукруг, форма блок 1020 акустического преобразователя может быть полукругом. Блок 1020 акустического преобразователя в форме полукруга может быть размещен вдоль внутренней или внешней стороны прямоугольника, окруженного множеством отверстий 10300. В некоторых вариантах осуществления подвесная пленочная структура 1030, показанная на фиг. 10, может не иметь отверстий.

В некоторых вариантах осуществления микрофон 1000 костной проводимости может включать в себя по меньшей мере один демпфирующий структурный слой. По меньшей мере один демпфирующий структурный слой может быть размещен на верхней поверхности, нижней поверхности и/или внутренней части многослойной структуры. Демпфирующий структурный слой может уменьшить значение добротности резонансной области, обеспечивая при этом то, что чувствительность микрофона костной проводимости в нерезонансной области не снижается, так что частотная характеристика микрофона костной проводимости может быть относительно плоской во всем диапазоне частот.

На фиг. 12 показан вид в разрезе микрофона костной проводимости согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Как показано на фиг. 12, микрофон 1200 костной проводимости может включать в себя базовую структуру 1210, блок 1220 акустического преобразователя, подвесную пленочную структуру 1230 и демпфирующий структурный слой 1240. Периферийная сторона подвесной пленочной структуры 1230 может быть жестко соединена с базовой структурой 1210, блок 1220 акустического преобразователя может переносится на подвесной пленочной структуре 1230, и демпфирующий структурный слой 1240 может быть размещен на верхней поверхности блока 1220 акустического преобразователя. В некоторых вариантах осуществления площадь демпфирующего структурного слоя 1240 может быть больше, чем у блока 1220 акустического преобразователя, так что демпфирующий структурный слой 1240 может не только покрывать верхнюю поверхность блока 1220 акустического преобразователя, но также дополнительно покрывать верхнюю поверхность базовой структуры 1210. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере часть периферийной стороны демпфирующего структурного слоя 1240 может быть закреплена на базовой структуре 1210.

На фиг. 13 показан вид в разрезе микрофона костной проводимости согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Как показано на фиг. 13, микрофон 1300 костной проводимости может включать в себя базовую структуру 1310, блок 1320 акустического преобразователя, подвесную пленочную структуру 1330 и демпфирующий структурный слой 1340. Периферийная сторона подвесной пленочной структуры 1330 может быть жестко соединена с базовой структурой 1310, блок 1320 акустического преобразователя может переносится на подвесной пленочной структуре 1330, и демпфирующий структурный слой 1340 может быть размещен на нижней поверхности подвесной пленочной структуры 1330. В некоторых вариантах осуществления демпфирующий структурный слой 1340 может покрывать верхнюю часть поверхности базовой структуры 1310. Например по меньшей мере часть периферийной стороны демпфирующего структурного слоя 1340 может быть закреплена на верхней поверхности базовой структуры 1310. В некоторых вариантах осуществления демпфирующий структурный слой 1340 также может быть размещен между подвесной пленочной структурой 1330 и блоком 1320 акустического преобразователя.

На фиг. 14 показан вид в разрезе микрофона костной проводимости согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Как показано на фиг. 14, микрофон 1400 костной проводимости может включать в себя базовую структуру 1410, блок 1420 акустического преобразователя, подвесную пленочную структуру 1430 и два демпфирующих структурных слоя 1440. Два демпфирующих структурных слоя 1440 могут включать в себя первый демпфирующий структурный слой 1441 и второй демпфирующий структурный слой 1442. Периферийная сторона подвесной пленочной структуры 1430 может быть жестко соединена с базовой структурой 1410, и блок 1420 акустического преобразователя может располагаться на верхней поверхности подвесной пленочной структуры 1430. Первый демпфирующий структурный слой 1441 может быть размещен на верхней поверхности блока 1420 акустического преобразователя, и второй демпфирующий структурный слой 1442 может быть размещен на нижней поверхности подвесной пленочной структуры 1430. Площадь первого демпфирующего структурного слоя 1441 и/или второго демпфирующего структурного слоя 1442 может быть больше, чем у блока 1420 акустического преобразователя, так что демпфирующий структурный слой 1440 может не только покрывать верхней поверхности блока 1420 акустического преобразователя, но может также дополнительно закрывать верхнюю поверхность базовой структуры 1410. По меньшей мере часть периферийной стороны демпфирующего структурного слоя 1440 может быть закреплена на базовой структуре 1410. Для вариантов осуществления, которые иллюстрируют два или более демпфирующих структурных слоя, каждый демпфирующий структурный слой может быть размещен на верхней поверхности или нижней поверхности многослойной структуры, или может быть размещен в определенном слое посередине в направлении толщины многослойной структуры. В некоторых вариантах осуществления различные демпфирующие структурные слои могут быть размещены на верхней поверхности и нижней поверхности многослойной структуры, соответственно.

Следует отметить, что положение демпфирующего структурного слоя (например, демпфирующего структурного слоя 1240) может не ограничиваться верхней поверхностью и/или нижней поверхностью многослойной структуры, показанной на фиг. 12-14, но может также размещаться между множеством слоистых структур многослойной структуры. Например, демпфирующий структурный слой может быть размещен между подвесной пленочной структурой и электродным слоем.

На фиг. 15 показана структурная схема микрофона костной проводимости согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Структура микрофона 1500 костной проводимости, показанная на фиг. 15, может быть по существу такой же, как у микрофона 1000 костной проводимости, показанного на фиг.10, и отличие может состоять в том, что вибрационный блок микрофона 1500 костной проводимости, показанный на фиг. 15, может включать в себя подвесную пленочную структуру 1530 и элемент 1540 массы. Как показано на фиг. 15, микрофон 1500 костной проводимости может включать в себя базовую структуру 1510 и многослойную структуру, и по меньшей мере часть многослойной структуры может быть соединена с базовой структурой 1510. Для получения более подробной информации о базовой структуре 1510 следует обратиться к соответствующему описанию базовой структуры 310, показанной на фиг. 3, которое в данном документе не повторяется.

В некоторых вариантах осуществления многослойная структура может включать в себя блок 1520 акустического преобразователя и вибрационный блок. В некоторых вариантах осуществления вибрационный блок может быть размещен на верхней поверхности или нижней поверхности блока 1520 акустического преобразователя. Как показано на фиг. 15, вибрационный блок может включать в себя подвесную пленочную структуру 1530 и элемент 1540 массы, и элемент 1540 массы может быть размещен на верхней поверхности или нижней поверхности подвесной пленочной структуры 1530. В некоторых вариантах осуществления подвесная пленочная структура 1530 может быть размещена на верхней поверхности или нижней поверхности базовой структуры 1510. В некоторых вариантах осуществления периферийная сторона подвесной пленочной структуры 1530 также может быть соединена с внутренней стенкой полой части базовой структуры 1510. Используемый в данном документе термин «соединение» можно понимать как крепление подвесной пленочной структуры 1530 к верхней поверхности и нижней поверхности базовой структуры 1510 или к боковой стенке полой части базовой структуры 1510 посредством механического крепления (например, прочного соединения, клепки, обрезка, вставка и т.д.) после того, как подвесная пленочная структура 1530 и базовая структура 1510 подготовлены, соответственно. В качестве альтернативы, во время процесса подготовки подвешенная пленочная структура 1530 может быть нанесена на базовую структуру 1510 посредством физического осаждения (например, физического осаждения из паровой фазы) или химического осаждения (например, химического осаждения из паровой фазы). Когда вибрационный блок и базовая структура 1510 перемещаются относительно друг друга, веса элемента 1540 массы и подвесной пленочной структуры 1530 могут различаться. Степень деформации области, в которой элемент 1540 массы расположен на подвесной пленочной структуре 1530 или рядом с ней, может быть больше, чем степень деформации области, удаленной от элемента 1540 массы, расположенного на подвесной пленочной структуре 1530. Для улучшения выходного электрического сигнала микрофона 1500 костной проводимости, блок 1520 акустического преобразователя может быть размещен вдоль окружного направления элемента массы 1540. В некоторых вариантах осуществления форма блока 1520 акустического преобразователя может быть такой же или отличной от формы элемента массы 1540. В некоторых вариантах осуществления форма блока 1520 акустического преобразователя может быть такой же, как форма элемента 1540 массы, так что каждое положение блока 1520 акустического преобразователя может быть близко к элементу массы 1540, тем самым дополнительно улучшая выходное звуковое давление устройства 1500 для передачи звука костной проводимости. Например, элемент массы 1540 может иметь цилиндрическую форму, и блок 1520 акустического преобразователя может иметь кольцеобразную структуру. Внутренний диаметр блока 1520 акустического преобразователя в кольцеобразной структуре может быть более высокой радиуса элемента массы 1540, так что блок 1520 акустического преобразователя может быть размещен вдоль окружного направления элемента массы 1540. В некоторых вариантах осуществления, блок 1520 акустического преобразователя может включать в себя первый электродный слой и второй электродный слой, и также пьезоэлектрический слой, расположенный между двумя электродными слоями. Первый электродный слой, пьезоэлектрический слой и второй электродный слой могут быть объединены в структуру, которая соответствует форме элемента массы 1540. Например, элемент массы 1540 может иметь структуру цилиндрической формы, и блок акустического преобразователя 1520 может иметь кольцеобразную структуру. Первый электродный слой, пьезоэлектрический слой и второй электродный слой могут быть кольцеобразными структурами, которые располагаются и комбинируются сверху вниз для формирования кольцеобразной структуры.

В некоторых вариантах осуществления блок 1520 акустического преобразователя и элемент массы 1540 могут быть размещены на разных сторонах подвесной пленочной структуры 1530, соответственно, или расположены на одной стороне подвесной пленочной структуры 1530. Например, блок 1520 акустического преобразователя и элемент массы 1540 может быть размещен на верхней поверхности или нижней поверхности подвесной пленочной структуры 1530, и блок 1520 акустического преобразователя может быть размещен вдоль окружного направления элемента 1540 массы. В качестве другого примера, блок акустического преобразователя 1520, может быть размещен на верхней поверхности подвесной пленочной структуры 1530, и элемент 1540 массы может быть размещен на нижней поверхности подвесной пленочной структуры 1530. Выступ элемента массы 1540 на подвесной пленочной структуре 1530 может находиться в пределах площадь блока акустического преобразователя 1520.

В некоторых вариантах осуществления выходной электрический сигнал микрофона 1500 костной проводимости может быть улучшен путем изменения размера, формы и положения элемента массы 1540, а также положения, формы и размера пьезоэлектрического слоя. Первый электродный слой, второй электродный слой и пьезоэлектрический слой блока 1520 акустического преобразователя могут быть аналогичны структурам и параметрам первого электродного слоя 1021, второго электродного слоя 1023 и пьезоэлектрического слоя 1022 блока 1020 акустического преобразователя, показанного на фиг.10. Структура и параметры подвесной пленочной структуры 1530 могут быть аналогичны таковым у подвесной пленочной структуры 1030. Структура ведущей структуры 15200 может быть аналогична структуре ведущей структуры 10200, которая в данном документе не повторяется.

В некоторых вариантах осуществления микрофон 1500 костной проводимости может также включать в себя по меньшей мере один демпфирующий структурный слой (не показан на фиг. 15), и по меньшей мере один демпфирующий структурный слой может быть размещен на верхней поверхности, нижней поверхности и/или внутри многослойной структуры микрофона 1500 костной проводимости. Например, демпфирующий структурный слой может быть размещен на верхней поверхности или нижней поверхности многослойной структуры. В качестве другого примера демпфирующий структурный слой может быть размещен между подвесной пленочной структурой 1530 и блоком 1520 акустического преобразователя. В качестве другого примера демпфирующий структурный слой может включать в себя первый демпфирующий структурный слой и второй демпфирующий структурный слой. Первый демпфирующий структурный слой может быть размещен на верхней поверхности электродного слоя, и второй демпфирующий структурный слой может быть размещен на нижней поверхности подвесной пленочной структуры 1530. Для получения более подробной информации о типе материала модуле Юнга материала, толщине, плотности, коэффициенте Пуассона, коэффициенте потерь и т.п. демпфирующего структурного слоя следует обратиться к следующему соответствующему описанию фиг.19-22.

На фиг. 16 показана структурная схема микрофона костной проводимости согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. На фиг. 17 показан вид в разрезе микрофона костной проводимости по линии B-B, показанной на фиг. 16. Как показано на фиг. 16, базовая структура 1610 может быть прямоугольной структурой рамы. В некоторых вариантах осуществления внутренняя часть базовой структуры 1610 может включать в себя полую часть, и эта полая часть используется для размещения блока 1620 акустического преобразователя и вибрационного блока. В некоторых вариантах осуществления форма полой части может быть круглой, четырехугольной (например, прямоугольник, параллелограмм), пятиугольником, шестиугольником, семиугольником, восьмиугольником и другими правильными или неправильными формами. В некоторых вариантах осуществления размер одной стороны прямоугольной полости может составлять от 0,8 до 2 мм. В некоторых вариантах осуществления размер одной стороны прямоугольной полости может составлять от 1 до 1,5 мм. В некоторых вариантах осуществления вибрационный блок может включать в себя четыре опорных кронштейна 1630 и элемент 1640 массы. Один конец четырех опорных кронштейнов 1630 может быть соединен с верхней поверхностью и нижней поверхностью базовой структуры 1610 или боковой стенкой, на которой размещается полая часть базовой структуры 1610, и другой конец четырех опорных кронштейнов 1630 может быть соединен с верхней поверхностью, нижней поверхностью или периферийной боковой стенкой элемента 1640 массы. В некоторых вариантах осуществления элемент 1640 массы может выступают вверх и/или вниз по отношению к опорным кронштейнам 1630. Например, когда концы четырех опорных кронштейнов 1630 соединены с верхней поверхностью элемента 1640 массы, элемент 1640 массы может выступать вниз относительно кронштейнов 1630. В качестве другого примера, когда концы четырех опорных кронштейнов 1630 соединены с нижней поверхностью элемента 1640 массы, элемент 1640 массы может выступать вверх относительно опорных кронштейнов 1630. Например, когда концы четырех опорных кронштейнов 1630 соединены с боковой стенкой элемента 1640 массы в направлении по окружности, элемент 1640 массы может выступать вверх и вниз относительно опорных кронштейнов 1630. В некоторых вариантах осуществления формы опоры кронштейны 1630 могут быть трапециевидными. Один конец опорных кронштейнов 1630 меньшей ширины может быть соединен с элементом 1640 массы, и один конец опорных кронштейнов 1630 большей ширины может быть соединен с базовой структурой 1610.

В некоторых вариантах осуществления опорные кронштейны 1630 могут включать в себя по меньшей мере один упругий слой. Упругий слой может представлять собой пластинчатую структуру из полупроводникового материала. В некоторых вариантах осуществления полупроводниковый материал может включать в себя кремний, диоксид кремния, нитрид кремния, нитрид галлия, оксид цинка, карбид кремния и т.п. В некоторых вариантах осуществления материалы различных упругих слоев опорных кронштейнов 1630 могут быть одинаковыми или разными. Кроме того, микрофон 1600 костной проводимости может включать в себя блок 1620 акустического преобразователя. Блок 1620 акустического преобразователя может включать в себя первый электродный слой 1621, пьезоэлектрический слой 1622 и второй электродный слой 1623, расположенные последовательно сверху вниз. Первый электродный слой 1621 или второй электродный слой 1623 могут быть соединены с верхними поверхностями или нижними поверхностями опорных кронштейнов 1630 (например, упругий слой). В некоторых вариантах осуществления, когда опорные кронштейны 1630 представляют собой множество упругих слоев, блок 1620 акустического преобразователя также может быть размещен между множеством упругих слоев. Пьезоэлектрический слой 1622 может вырабатывать напряжение (разность потенциалов) под действием деформационного напряжения вибрационного блока (например, опорных кронштейнов 1630 и элемента 1640 массы) на основе пьезоэлектрического эффекта, и первый электродный слой 1621 и второй электродный слой 1623 может получать напряжение (электрический сигнал). Чтобы резонансная частота микрофона 1600 костной проводимости находилась в пределах определенного диапазона частот (например, 2000–5000 Гц), материалы и толщина блока 1620 акустического преобразователя (например, первый электродный слой 1621, второй электродный слой 1623 и пьезоэлектрический слой 1622) и вибрационный блок (например, опорные кронштейны 1630) могут регулироваться. В некоторых вариантах осуществления блок 1620 акустического преобразователя может дополнительно включать в себя слой электрода для соединения проводов (PAD), и слой электрода для соединения проводов может быть размещен на первом электродном слое 1621 и втором электродном слое 1623. Первый электродный слой 1621 и второй электродный слой 1623 может быть соединен с внешней цепью с помощью внешних соединительных проводов (например, золотых проводов, алюминиевых проводов и т.д.) для извлечения сигнала напряжения между первым электродным слоем 1621 и вторым электродным слоем 1623 в обратном направлении. Конечная схема обработки. В некоторых вариантах осуществления материал электродного слоя для соединения проводов может включать в себя медную фольгу, титан, медь и т.п. В некоторых вариантах осуществления толщина слоя проволочного электрода может составлять от 100 до 200 нм. В некоторых вариантах осуществления толщина внешнего слоя схемы может составлять от 150 до 200 нм. В некоторых вариантах осуществления блок 1620 акустического преобразователя может дополнительно включать в себя затравочный слой, и затравочный слой может быть размещен между вторым электродным слоем 1623 и опорными кронштейнами 1630. В некоторых вариантах осуществления материал затравочного слоя может быть таким же, как и материал пьезоэлектрического слоя 1622. Например, когда материалом пьезоэлектрического слоя 1622 является AlN, материалом затравочного слоя также может быть AlN. В некоторых вариантах осуществления материал затравочного слоя также может отличаться от материала пьезоэлектрического слоя 1622. В некоторых вариантах осуществления толщина затравочного слоя может составлять от 10 до 120 нм. В некоторых вариантах осуществления толщина затравочного слоя может составлять от 40 до 80 нм. Следует отметить, что конкретный частотный диапазон резонансной частоты микрофона 1600 костной проводимости может не ограничиваться 2000-5000 Гц, и также может составлять от 4000-5000 Гц, 2300-3300 Гц и т.п. Конкретный диапазон частот может быть отрегулирован в соответствии с реальной ситуацией. В дополнение к этому, когда элемент 1640 массы выступает вверх относительно опорных кронштейнов 1630, блок 1620 акустического преобразователя может быть размещен на нижних поверхностях опорных кронштейнов 1630, и затравочный слой может быть размещен между элементом 1640 массы и опорными кронштейнами 1630.

В некоторых вариантах осуществления элемент 1640 массы может быть однослойной или многослойной структурой. В некоторых вариантах осуществления элемент 1640 массы может представлять собой многослойную структуру. Количество слоев элемента 1640 массы, материалы и параметры, соответствующие структуре каждого слоя, могут быть такими же, как и у упругих слоев опорных кронштейнов 1630 и блока 1620 акустического преобразователя, или отличаться от них. В некоторых вариантах осуществления Форма элемента 1640 массы может быть кругом, полукругом, эллипсом, треугольником, четырехугольником, пятиугольником, шестиугольником, семиугольником, восьмиугольником и другими правильными или неправильными формами. В некоторых вариантах осуществления толщина элемента 1640 массы может быть такой же или отличной от общей толщины опорных кронштейнов 1630 и блока 1620 акустического преобразователя. Для получения более подробной информации о материале и размере элемента 1640 массы в многослойной структуре следует обратиться к описанию упругих слоев опорных кронштейнов 1630 и блока 1620 акустического преобразователя, которое в данном документе не повторяется. В дополнение к этому, материалы и параметры структуры каждого слоя упругого слоя и блока акустического преобразователя 1620 также могут быть применены к микрофонам костной проводимости, описанным в других вариантах осуществления настоящего раскрытия.

В некоторых вариантах осуществления блок 1620 акустического преобразователя может по меньшей мере включать в себя блок активного акустического преобразователя. Эффективный блок акустического преобразователя может относиться к части структуры блока акустического преобразователя, которая, наконец, вырабатывает электрический сигнал. Например, первый электродный слой 1621, пьезоэлектрический слой 1622 и второй электродный слой 1623 могут иметь одинаковую форму и площадь и частично покрывать опорные кронштейны 1630 (упругий слой). То есть первый электродный слой 1621, пьезоэлектрический слой 1622 и второй электродный слой 1623 могут быть эффективными блоками преобразователя. В качестве другого примера, первый электродный слой 1621 и пьезоэлектрический слой 1622 могут частично покрывать опорные кронштейны 1630, и второй электродный слой 1623 может полностью покрывать опорные кронштейны 1630. То есть первый электродный слой 1621, пьезоэлектрический слой 1622, и часть второго электродного слоя 1623, соответствующая первому электродному слою 1621, может составлять эффективные блоки преобразователя. В качестве другого примера, первый электродный слой 1621 может частично покрывать опорный кронштейн 1630, и пьезоэлектрический слой 1622 и второй электродный слой 1623 могут полностью покрывать опорный кронштейн 1630, так что первый электродный слой 1621, пьезоэлектрический слой 1622, соответствующие первый электродный слой 1621 и второй электродный слой 1623, соответствующий первому электродному слою 1621, могут составлять эффективный блок преобразователя. В качестве другого примера, первый электродный слой 1621, пьезоэлектрический слой 1622 и второй электродный слой 1623 могут покрывать опорный кронштейн 1630, однако первый электродный слой 1621 может иметь изолирующую канавку (например, канавку 16200 для изоляции электродов), так что первый электродный слой 1621 может быть разделен на множество независимых электродов. Независимая электродная часть первого электродного слоя 1621, которая выводит электрический сигнал, и соответствующие части пьезоэлектрического слоя 1622 и второго электродного слоя 1623 могут быть эффективными преобразователями. Независимые электродные области в первом электродном слое 1621, которые не отводят электрический сигнал, независимые электроды первого электродного слоя 1621, которые не отводят электрический сигнал, пьезоэлектрические слои 1622, соответствующие изолирующей канавке, и область второго электродного слоя 1623 не обеспечивают электрический сигнал, и в основном обеспечивают механическое действие. Чтобы улучшить отношение сигнал/шум микрофона 1600 костной проводимости, эффективный блок акустического преобразователя может быть размещен в положении опорного кронштейна 1630 рядом с элементом 1640 массы или рядом с соединением между опорным кронштейном 1630 и базовой структурой 1610. В некоторых вариантах осуществления блок эффективного акустического преобразователя может быть размещен в положении опорного кронштейна 1630 рядом с элементом 1640 массы. В некоторых вариантах осуществления, когда блок эффективного акустического преобразователя расположен в положении опорный кронштейн 1630 рядом с элементом 1640 массы или рядом с соединением между опорным кронштейном 1630 и базовой структурой 1610, отношение площади покрытия блока эффективного акустического преобразователя на опорном кронштейне 1630 к площади опорного кронштейна 1630 может составлять 5%-40%. В некоторых вариантах осуществления отношение площади покрытия эффективного блока акустического преобразователя на опорном кронштейне 1630 к площади опорного кронштейна 1630 может составлять 10%-35%. В некоторых вариантах осуществления отношение площади покрытия эффективного блока акустического преобразователя на опорном кронштейне 1630 к площади опорного кронштейна 1630 может составлять 15%-20%.

Отношение сигнал/шум микрофона 1600 костной проводимости может быть положительно связано с мощностью выходного электрического сигнала. Когда многослойная структура перемещается относительно базовой структуры, деформационное напряжение в соединении между опорным кронштейном 1630 и элементом 1640 массы и в соединении между опорным кронштейном 1630 и базовой структурой 1610 может быть больше, чем деформационное напряжение в средней части опорного кронштейна 1630. Соответственно, сила выходного напряжения в соединении между опорным кронштейном 1630 и элементом 1640 массы и в соединении между опорным кронштейном 1630 и базовой структурой 1610 может быть больше, чем сила выходное напряжение в средней области опорного кронштейна 1630. В некоторых вариантах осуществления, когда блок 1620 акустического преобразователя полностью или почти полностью покрывает верхнюю поверхность или нижнюю поверхность опорного кронштейна 1630, чтобы улучшить сигнал коэффициент шума микрофона 1600 костной проводимости, канавка 16200 для изоляции электродов может быть размещена на первом слое 1621 электрода, и канавка 16200 для изоляции электродов может разделять первый электродный слой 1624 на две части, так что часть первого электродного слоя 1624 может находиться рядом с элементом 1640 массы, и другая часть первого электродного слоя 1624 может находиться рядом с соединением между опорный кронштейн 1630 и базовая структура 1610. Первый электродный слой 1621, соответствующий пьезоэлектрический слой 1622 и часть, от которой поступает электрический сигнал, из двух частей второго электродного слоя 1623, разделенных канавкой 16200 для изоляции электродов, может быть эффективным блоком акустического преобразователя. В некоторых вариантах осуществления канавка 16200 для изоляции электродов может представлять собой прямую линию, продолжающуюся вдоль направления ширины опорного кронштейна 1630. В некоторых вариантах осуществления ширина канавки 16200 для изоляции электродов может составлять от 2 мкм до 20 мкм. В некоторых вариантах осуществления ширина канавки 16200 для изоляции электродов может составлять от 4 мкм до 10 мкм.

Следует отметить, что канавка 16200 для изоляции электродов не ограничивается прямой линией, продолжающейся вдоль ширины опорного кронштейна 1630, но может также представлять собой кривую линию, изогнутую линию, волнистую линию и т.п. В дополнение к этому, канавка 16200 для изоляции электродов может не продолжаться по ширине опорного кронштейна 1630 (как показано на фиг. 18), и канал 16200 для изоляции электродов может быть необходим только для разделения блока 1620 акустического преобразователя на множество частей, что не ограничивается в данном документе.

Как показано на фиг. 18, когда часть структуры блока 1620 акустического преобразователя (например, блок акустического преобразователя между канавкой 16201 для изоляции электродов и элементом 1640 массы на фиг. 18) расположена в положении опорного кронштейна 1630 близко к элементу 1640 массы, первый электродный слой 1621 и/или второй электродный слой 1623 могут дополнительно включать в себя электродные выводы. Взяв в качестве примера первый электродный слой 1621, канавка 16201 для изоляции электродов может разделить первый электродный слой 1621 на две части. Часть первого электродного слоя 1621 может быть соединена с элементом 1640 массы или рядом с ним, и другая часть первого электродного слоя 1621 может находиться рядом с соединением между опорным кронштейном 1630 и базовой структурой 1610. Чтобы выводить напряжение блока 1620 акустического преобразователя рядом с элементом 1640 массы, первый электродный слой 1621 рядом с соединением между опорным кронштейном 1630 и базовой структурой 1610 может быть разделен на частичную область (первый электродный слой 1621, показанный на фигуре, расположен в краевой области опорного кронштейна 1630) через канавку 16201 для изоляции электродов, и частичная область может электрически соединять часть блока 1620 акустического преобразователя, которая соединена с элементом 1640 массы или находится рядом с ним, с блоком обработки микрофона 1600 костной проводимости. В некоторых вариантах осуществления ширина вывода электрода может составлять от 4 мкм до 20 мкм. В некоторых вариантах осуществления ширина вывода электрода может составлять от 4 мкм до 10 мкм. В некоторых вариантах осуществления вывод электрода может быть размещен в любом месте по ширине опорного кронштейна 1630. Например, вывод электрода может быть размещен в центре опорного кронштейна 1630 или близко к краю в направлении ширины. В некоторых вариантах осуществления вывод электрода может быть размещен близко к краю опорного кронштейна 1630 в направлении ширины. Благодаря расположению вывода 16211 электрода можно избежать использования направляющих проводов в блоке 1620 акустического преобразователя, и структура может быть относительно простой, так что можно облегчить последующее изготовление и сборку.

Учитывая, что пьезоэлектрический материал пьезоэлектрического слоя 1622 в области, близкой к краю опорного кронштейна 1630, может вызвать шероховатость поверхности из-за травления, и качество пьезоэлектрического материала может ухудшиться. В некоторых вариантах осуществления, когда площадь пьезоэлектрического слоя 1622 является такой же, как площадь второго электродного слоя 1623, для того, чтобы первый электродный слой 1621 располагался в области пьезоэлектрического материала с лучшим качеством, площадь пьезоэлектрического слоя 1622 может быть меньше, чем у первого электродного слоя 1621, так что краевая область первого электродного слоя 1621 может отходить от краевой области пьезоэлектрического слоя 1622, и канавка для углубления электрода (не показана на фигуре) может быть сформирована между первым электродным слоем 1621 и пьезоэлектрическим слоем 1622. За счет установки канавки для углубления электрода области с плохим качеством краев пьезоэлектрического слоя 1622 могут быть исключены из первого электродного слоя 1621 и второго электродного слоя 1623, тем самым улучшая отношение сигнал/шум микрофона костной проводимости. В некоторых вариантах осуществления ширина канавки для углубления электрода может составлять от 2 мкм до 20 мкм. В некоторых вариантах осуществления ширина канавки для углубления электрода может составлять от 2 мкм до 10 мкм.

Как показано на фиг. 17 и фиг. 18, взяв в качестве примера элемент 1640 массы, выступающий вниз относительно опорного кронштейна 1630, блок 1620 акустического преобразователя может дополнительно включать в себя удлинительную область 16210, продолжающуюся по длине опорного кронштейна 1630, и удлинительная область 16210 может быть размещена на верхней поверхности элемента 1640 массы. В некоторых вариантах осуществления канавка 16201 для изоляции электродов может быть размещена на краю удлинительной области 16210 на верхней поверхности элемента массы 1640 для предотвращения чрезмерной концентрации напряжения в опорном кронштейне 1630, тем самым повышая устойчивость опорного кронштейна 1630. В некоторых вариантах осуществления длина удлинительной области 16210 может быть больше, чем ширина опорного кронштейна 1630. Длина удлинительной области 16210 может соответствовать направлению ширины опорного кронштейна 1630. В некоторых вариантах осуществления длина удлинительной области 16210 может составлять от 4 до 30 мкм. В некоторых вариантах осуществления длина удлинительной области 16210 может составлять от 4 до 15 мкм. В некоторых вариантах осуществления длина удлинительной области 16210 на элементе 1640 массы может в 1,2-2 раза превышать ширину краевого соединения между опорным кронштейном 1630 и элементом 1640 массы. В некоторых вариантах осуществления длина удлинительной области 16210 на элементе 1640 массы может в 1,2-1,5 раза превышать ширину краевого соединения между опорным кронштейном 1630 и элементом 1640 массы.

В некоторых вариантах осуществления микрофон костной проводимости, аналогичный микрофону костной проводимости, показанному на фиг. 16-18, может дополнительно включать в себя по меньшей мере один демпфирующий структурный слой. По меньшей мере один демпфирующий структурный слой может быть размещен на верхней поверхности, нижней поверхности и/или внутри многослойной структуры, и периферийная сторона по меньшей мере одного демпфирующего структурного слоя может быть жестко соединена с базовой структурой. Демпфирующий структурный слой может уменьшить значение добротности резонансной области, обеспечивая при этом то, что чувствительность микрофона костной проводимости в нерезонансной области не снижается, так что частотная характеристика микрофона костной проводимости может быть относительно плоской во всем диапазоне частот. На фиг. 19 показан вид в разрезе микрофона костной проводимости согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Как показано на фиг. 19, микрофон 1900 костной звукопроводимости может включать в себя базовую структуру 1910, многослойную структуру 1970 и демпфирующий структурный слой 1960. Взяв в качестве примера элемент 1940 массы многослойной структуры 1970, выступающий вниз относительно опорного кронштейна, демпфирующий структурный слой 1960 может быть размещен на верхней поверхности многослойной структуры 1970, и демпфирующий структурный слой 1960 может покрывать всю многослойную структуру 1970. В некоторых вариантах осуществления демпфирующий структурный слой 1960 также может быть размещен на нижней поверхности многослойной структуры 1970. Когда демпфирующий структурный слой расположен на нижней поверхности многослойной структуры 1970, так как элемент 1940 массы выступает вниз относительно опорного кронштейна, форма демпфирующего структурного слоя 1960 может быть приспособлена к нижней поверхности многослойной структуры 1970, чтобы соответствовать и покрывать нижнюю поверхность многослойной структуры 1970. В некоторых вариантах осуществления демпфирующий структурный слой 1960 также может быть размещен между множеством слоев многослойной структуры 1970. Например, демпфирующий структурный слой 1960 может быть размещен между элементом массы многослойной структуры 1970 и вторым электродным слоем.

Слоистую структуру микрофона костной проводимости можно приблизительно рассматривать как пружинно-массовую систему. Микрофоны костной проводимости с разной структурой могут иметь разные пружинно-массовые системы. По сравнению с микрофоном костной проводимости без элемента массы (например, микрофоном 300 костной проводимости, показанным на фиг. 3, микрофоном 900 костной проводимости, показанным на фиг. 9, и микрофоном 1000 костной проводимости, показанным на фиг.10), эквивалентная жесткость пружины и эквивалентная масса микрофона костной проводимости с элементом массы (например, микрофон 1500 костной проводимости, показанный на фиг. 15, микрофон 1600 костной проводимости, показанный на фиг. 16, и микрофон 1900 костной проводимости, показанный на фиг. 19) может быть более высокой. Таким образом, при расположении демпфирующего структурного слоя для микрофона костной проводимости с элементом массы может потребоваться более высокий модуль Юнга или более толстый демпфирующий структурный слой для достижения лучшего эффекта.

В некоторых вариантах осуществления, для микрофона костной проводимости с однослойной демпфирующей структурой с элементом массы (например, микрофон костной проводимости 1500, показанный на фиг. 15, микрофон костной проводимости 1600, показанный на фиг. 16, и микрофон костной проводимости 1900, показанный на фиг.19), материал демпфирующего структурного слоя может иметь более высокий модуль Юнга. Например, в случае демпфирующего структурного слоя с материалом с более высоким модулем Юнга модуль Юнга материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 10⁹ Па до 10¹⁰ Па. В некоторых вариантах осуществления модуль Юнга материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 10⁹ Па до 0,9×10¹⁰ Па. В некоторых вариантах осуществления модуль Юнга материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,2×10¹⁰ Па до 0,8×10¹⁰ Па. В некоторых вариантах осуществления модуль Юнга материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,3×10¹⁰ Па до 0,7×10¹⁰ Па. В некоторых вариантах осуществления модуль Юнга материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,4×10¹⁰ Па до 0,6×10¹⁰ Па. В некоторых вариантах осуществления плотность материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 1,1×10³ кг/м³ до 2×10³ кг/м³. В некоторых вариантах осуществления плотность материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 1,2×10³ кг/м³ до 1,9×10³ кг/м³. В некоторых вариантах осуществления плотность материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 1,3×10³ кг/м³ до 1,8×10³ кг/м³. В некоторых вариантах осуществления плотность материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 1,4×10³ кг/м³ до 1,7×10³ кг/м³. В некоторых вариантах осуществления плотность материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 1,5×10³ кг/м³ до 1,6×10³ кг/м³. В некоторых вариантах осуществления коэффициент Пуассона материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,4 до 0,5. В некоторых вариантах осуществления коэффициент Пуассона материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,41 до 0,49. В некоторых вариантах осуществления коэффициент Пуассона материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,42 до 0,48. В некоторых вариантах осуществления коэффициент Пуассона материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,43 до 0,47. В некоторых вариантах осуществления коэффициент Пуассона материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,44 до 0,46. В некоторых вариантах осуществления толщина демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,1 мкм до 5 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,2 мкм до 4,5 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,3 мкм до 4 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,4 мкм до 3,5 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,5 мкм до 3 мкм.

На фиг. 20 показан график, иллюстрирующий частотную характеристику выходного напряжения микрофона костной проводимости с демпфирующим структурным слоем, имеющим более высокий модуль Юнга, согласно фиг. 19. Как показано на фиг. 20, она относится к изотропному коэффициенту структурных потерь материала демпфирующего структурного слоя микрофона костной проводимости, показанного на фиг. 19, по абсциссе отложена частота (Гц), и по ординате отложено выходное напряжение (дБВ) устройства. Из фиг. 20 видно, что, когда толщина демпфирующего структурного слоя является постоянной, коэффициент изотропных структурных потерь материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 1 до 20. Когда коэффициент потерь материала демпфирующего структурного слоя равен 1, пиковое значение выходного напряжения в резонансной зоне (например, 2000 Гц - 6000 Гц) может быть более высокой. По мере увеличения коэффициента потерь материала демпфирующего структурного слоя пиковое значение выходного напряжения микрофона костной проводимости в резонансной зоне может постепенно снижаться. В некоторых вариантах осуществления коэффициент изотропных структурных потерь материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 1 до 20. В некоторых вариантах осуществления коэффициент изотропных структурных потерь материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 2 до 18. В некоторых вариантах осуществления коэффициент изотропных структурных потерь материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 3 до 16. В некоторых вариантах осуществления коэффициент изотропных структурных потерь материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 4 до 15. В некоторых вариантах осуществления коэффициент изотропных структурных потерь материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 5 до 10. В некоторых вариантах осуществления коэффициент изотропных структурных потерь материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 6-9.

В некоторых вариантах осуществления, для микрофона костной проводимости с однослойной демпфирующей структурой с элементом массы (например, микрофон костной проводимости 1500, показанный на фиг. 15, микрофон костной проводимости 1600, показанный на фиг.16, и микрофон костной проводимости 1900 показанный на фиг. 19), толщина демпфирующего структурного слоя может иметь большее значение. В некоторых вариантах осуществления толщина демпфирующего структурного слоя может составлять от 5 мкм до 80 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина демпфирующего структурного слоя может составлять от 10 мкм до 75 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина демпфирующего структурного слоя может составлять от 15 мкм до 70 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина демпфирующего структурного слоя может составлять от 20 мкм до 65 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина демпфирующего структурного слоя может составлять от 25 мкм до 60 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина демпфирующего структурного слоя может составлять от 30 мкм до 55 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина демпфирующего структурного слоя может составлять от 40 мкм до 50 мкм.

Когда расположен более толстый демпфирующий структурный слой, модуль Юнга демпфирующего структурного слоя может иметь меньшее значение. Например, в случае упомянутого выше толстого демпфирующего структурного слоя, модуль Юнга материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 10⁶ Па до 10⁷ Па. В некоторых вариантах осуществления модуль Юнга материала демпфирующий структурный слой может находиться в диапазоне от 10⁶ Па до 0,8×10⁷ Па. В некоторых вариантах осуществления модуль Юнга материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,2×10⁷ Па до 0,6×10⁷ Па. В некоторых вариантах осуществления плотность материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,7×10³ кг/м³ до 1,2×10³ кг/м³. В некоторых вариантах осуществления плотность материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,75×10³ кг/м³ до 1,15×10³ кг/м³. В некоторых вариантах осуществления плотность материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,8×10³ кг/м³ до 1,1×10³ кг/м³. В некоторых вариантах осуществления плотность материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,85×10³ кг/м³ до 1,05×10³ кг/м³. В некоторых вариантах осуществления плотность материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,9×10³ кг/м³ до 1×10³ кг/м³. В некоторых вариантах осуществления коэффициент Пуассона материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,4 до 0,5. В некоторых вариантах осуществления коэффициент Пуассона материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,41 до 0,49. В некоторых вариантах осуществления коэффициент Пуассона материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,42 до 0,48. В некоторых вариантах осуществления коэффициент Пуассона материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,43 до 0,47. В некоторых вариантах осуществления коэффициент Пуассона материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,44 до 0,46.

На фиг. 21 показана частотная характеристика выходного напряжения микрофона костной проводимости с демпфирующим структурным слоем большей толщины согласно фиг. 19. Как показано на фиг. 21, она относится к изотропному коэффициенту структурных потерь материала демпфирующего структурного слоя микрофона костной проводимости, показанного на фиг. 19, по абсциссе отложена частота (Гц), и по ординате отложено выходное напряжение (дБВ) устройства. Из фиг. 21 видно, что в случае, когда микрофон костной проводимости имеет демпфирующий структурный слой большей толщины (толщина демпфирующего структурного слоя в данном документе является постоянной), когда коэффициент изотропных структурных потерь материала демпфирующего структурного слоя составляет от 10 до 100 и коэффициент потерь материала демпфирующего структурного слоя равен 10, пиковое значение выходного напряжения в резонансной зоне (2000 Гц-6000 Гц) может быть более высоким. Когда коэффициент потерь материала демпфирующего структурного слоя равен 100, пиковое значение выходного напряжения в резонансной зоне может быть небольшим. По мере увеличения коэффициента потерь материала демпфирующего структурного слоя пиковое значение выходного напряжения микрофона костной проводимости в резонансной зоне может постепенно снижаться. В некоторых вариантах осуществления, когда микрофон костной проводимости имеет демпфирующий структурный слой большей толщины, коэффициент изотропных структурных потерь материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 10 до 80. В некоторых вариантах осуществления коэффициент изотропных структурных потерь материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 15 до 75. В некоторых вариантах осуществления коэффициент изотропных структурных потерь материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 20 до 70. В некоторых вариантах осуществления коэффициент изотропных структурных потерь материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 25 до 65. В некоторых вариантах осуществления коэффициент изотропных структурных потерь материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 30 до 60. В некоторых вариантах осуществления коэффициент изотропных структурных потерь материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 20 до 40.

На фиг. 22 показан вид в разрезе микрофона костной проводимости согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Общая структура микрофона костной проводимости, показанная на фиг. 22, может быть по существу такой же, как у микрофона костной проводимости, показанного на фиг. 19, и отличие может состоять в том, что микрофон костной проводимости, показанный на фиг. 22, может иметь два демпфирующих структурных слоя. Как показано на фиг. 22, микрофон костной проводимости может включать в себя базовую структуру 1910, многослойную структуру 1970, первый демпфирующий структурный слой 1961 и второй демпфирующий структурный слой 1962. Принимая во внимание, что элемент 1940 массы многослойной структуры 1970 выступает вниз относительно опорного кронштейна, например, первый демпфирующий структурный слой 1961 может быть размещен на верхней поверхности многослойной структуры 1970, первый демпфирующий структурный слой 1961 может покрывать всю многослойную структуру 1970, второй демпфирующий структурный слой 1962 может быть размещен на нижней поверхности многослойной структуры 1970, и второй демпфирующий структурный слой 1962 может покрывать нижнюю поверхность многослойной структуры 1970. Когда второй демпфирующий структурный слой 1962 расположен на нижней поверхности многослойной структуры 1970, так как элемент 1940 массы выступает вниз по отношению к опорному кронштейну, форма второго демпфирующего структурного слоя 1962 может быть приспособлена к нижней поверхности многослойная структура 1970, чтобы соответствовать и покрывать нижнюю поверхность многослойной структуры 1970. То есть второй демпфирующий структурный слой 1962 может иметь ступенчатую структуру, часть ступенчатой структуры может покрывать нижнюю поверхность элемента 1940 массы, и другая часть может покрывать нижнюю поверхность опорного кронштейна.

В некоторых вариантах осуществления, когда микрофон костной проводимости, включающий в себя элемент массы, имеет два демпфирующих структурных слоя, в демпфирующих структурных слоях может использоваться материал с более высоким модулем Юнга. Например, в случае демпфирующего структурного слоя из материала с более высоким модулем Юнга, модуль Юнга материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 10⁹ Па до 10¹⁰ Па. В некоторых вариантах осуществления модуль Юнга модуль материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 10⁹ Па до 0,8×10¹⁰ Па. В некоторых вариантах осуществления модуль Юнга материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,2×10¹⁰ Па до 0,6×10¹⁰ Па. В некоторых вариантах осуществления модуль Юнга материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,4×10¹⁰ Па до 0,6×10¹⁰ Па. В некоторых вариантах осуществления плотность материал демпфирующего структурного слоя может составлять от 1,1×10³ кг/м³ до 2×10³ кг/м³. В некоторых вариантах осуществления плотность материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 1,2×10³ кг/м³ до 1,9×10³ кг/м³. В некоторых вариантах осуществления плотность материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 1,3×10³ кг/м³ до 1,8×10³ кг/м³. В некоторых вариантах осуществления плотность материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 1,4×10³ кг/м³ до 1,7×10³ кг/м³. В некоторых вариантах осуществления коэффициент Пуассона материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,4 до 0,5. В некоторых вариантах осуществления коэффициент Пуассона материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,41 до 0,49. В некоторых вариантах осуществления коэффициент Пуассона материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,42 до 0,48. В некоторых вариантах осуществления коэффициент Пуассона материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,43 до 0,47. В некоторых вариантах осуществления коэффициент Пуассона материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,44 до 0,46. В некоторых вариантах осуществления толщина каждого демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,1 мкм до 10 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина каждого демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,1 мкм до 3 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина каждого демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,12 мкм до 2,9 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина каждого демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,14 мкм до 2,7 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина каждого демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,16 мкм до 2,5 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина каждого демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,18 мкм до 2,3 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина каждого демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,2 мкм до 2 мкм. В некоторых вариантах осуществления коэффициент изотропных структурных потерь материала каждого демпфирующего структурного слоя может составлять от 1 до 10. В некоторых вариантах осуществления коэффициент изотропных структурных потерь материала каждого демпфирующего структурного слоя может составлять от 2 до 9. В некоторых вариантах осуществления коэффициент изотропных структурных потерь материала каждого демпфирующего структурного слоя может составлять от 3 до 7. В некоторых вариантах осуществления коэффициент изотропных структурных потерь материала каждого демпфирующего структурного слоя может составлять от 5 до 10. В некоторых вариантах осуществления коэффициент изотропных структурных потерь материала каждого демпфирующего структурного слоя может составлять от 6 до 8.

В некоторых вариантах осуществления, когда микрофон костной проводимости, включающий в себя элемент массы, имеет два демпфирующих структурных слоя, толщина демпфирующего структурного слоя может иметь большее значение, и модуль Юнга материала демпфирующего структурного слоя может иметь меньшее значение. В некоторых вариантах осуществления модуль Юнга материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 10⁶ Па до 10⁷ Па. В некоторых вариантах осуществления модуль Юнга материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,2×10⁷ Па до 0,8×10⁷ Па. В некоторых вариантах осуществления модуль Юнга материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,4×10⁷ Па до 0,8×10⁷ Па. Плотность материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,7×10³ кг/м³ до 1,2×10³ кг/м³. В некоторых вариантах осуществления плотность материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,75×10³ кг/м³ до 1,15×10³ кг/м³. В некоторых вариантах осуществления плотность материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,8×10³ кг/м³ до 1,1×10³ кг/м³. В некоторых вариантах осуществления плотность материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,85×10³ кг/м³ до 1,05×10³ кг/м³. В некоторых вариантах осуществления плотность материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,9×10³ кг/м³ до 1×10³ кг/м³. В некоторых вариантах осуществления коэффициент Пуассона материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,4 до 0,5. В некоторых вариантах осуществления коэффициент Пуассона материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,41 до 0,49. В некоторых вариантах осуществления коэффициент Пуассона материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,42 до 0,48. В некоторых вариантах осуществления коэффициент Пуассона материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,43 до 0,47. В некоторых вариантах осуществления коэффициент Пуассона материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,44 до 0,46.

В некоторых вариантах осуществления толщина каждого демпфирующего структурного слоя может составлять от 2 мкм до 50 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина каждого демпфирующего структурного слоя может составлять от 5 мкм до 45 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина каждого демпфирующего структурного слоя может составлять от 10 мкм до 40 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина каждого демпфирующего структурного слоя может составлять от 10 мкм до 30 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина каждого демпфирующего структурного слоя может составлять от 2 мкм до 30 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина каждого демпфирующего структурного слоя может составлять от 15 мкм до 20 мкм. В некоторых вариантах осуществления коэффициент изотропных структурных потерь материала каждого демпфирующего структурного слоя может составлять от 10 до 80. В некоторых вариантах осуществления коэффициент изотропных структурных потерь материала каждого демпфирующего структурного слоя может составлять от 15 до 75. В некоторых вариантах осуществления коэффициент изотропных структурных потерь материала каждого демпфирующего структурного слоя может составлять от 20 до 70. В некоторых вариантах осуществления коэффициент изотропных структурных потерь материала каждого демпфирующего структурного слоя может составлять от 35 до 60. В некоторых вариантах осуществления коэффициент изотропных структурных потерь материала каждого демпфирующего структурного слоя может составлять от 30 до 50.

На фиг. 23 показана структурная схема микрофона костной проводимости согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Структура микрофона 2300 костной проводимости, показанная на фиг. 23, может быть по существу такой же, как у микрофона 1600 костной проводимости, показанного на фиг. 16, и отличие может состоять в том, что структура опорного кронштейна 2330 микрофона 2300 костной проводимости отличается от структуры опорного кронштейна 1630 микрофона 1600 костной проводимости. В некоторых вариантах осуществления элемент 2340 массы может выступать вверх и/или вниз относительно опорного кронштейна 2330. В некоторых вариантах осуществления, как показано на фиг. 23, верхняя поверхность элемента 2340 массы и верхняя поверхность опорного кронштейна 2330 могут находиться на одном уровне, и/или нижняя поверхность элемента 2340 массы и нижняя поверхность опорного кронштейна 2330 могут находиться на одном и том же уровне. В некоторых вариантах осуществления форма опорного кронштейна 2330 может быть приблизительно L-образной. Как показано на фиг. 23, опорный кронштейн 2330 может включать в себя первый опорный кронштейн 2331 и второй опорный кронштейн 2332. Один конец первого опорного кронштейна 2331 может быть соединен с одним концом второго опорного кронштейна 2332, и первый опорный кронштейн 2331, и второй опорный кронштейн опорный кронштейн 2332 может иметь определенный угол. В некоторых вариантах осуществления угол может находиться в диапазоне от 75° до 105°. В некоторых вариантах осуществления один конец первого опорного кронштейна 2331, удаленный от соединения между первым опорным кронштейном 2331 и вторым опорным кронштейном 2332, может быть соединен с базовой структурой 2310. Один конец второго опорного кронштейна 2332, удаленный от соединения между первый опорный кронштейн 2331 и второй опорный кронштейн 2332 могут быть соединены с верхней поверхностью, нижней поверхностью или периферийной боковой стенкой элемента 2340 массы, и элемент 2340 массы может быть подвешен в полой части базовой структуры 2310.

В некоторых вариантах осуществления микрофон 2300 костной проводимости может включать в себя по меньшей мере один демпфирующий структурный слой 2350. Демпфирующий структурный слой 2350 может быть размещен на верхней поверхности многослойной структуры или может быть размещен на нижней поверхности многослойной структуры. В некоторых вариантах осуществления демпфирующий структурный слой 2350 может быть размещен на верхней поверхности многослойной структуры. На фиг. 24 показан вид в разрезе микрофона костной проводимости с демпфирующим структурным слоем, расположенным на верхней поверхности микрофона костной проводимости, показанного на фиг. 23. Демпфирующий структурный слой 2350 может быть размещен на верхних поверхностях опорного кронштейна 2330 и элемента 2340 массы, и демпфирующий структурный слой 2350 может покрывать всю поверхность. В некоторых вариантах осуществления демпфирующий структурный слой 2350 также может быть размещен на нижней поверхности многослойной структуры.

В некоторых вариантах осуществления микрофон 2300 костной проводимости может иметь однослойный демпфирующий структурный слой, и модуль Юнга материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 10⁶ Па до 10¹⁰ Па. Модуль Юнга материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 10⁶ Па до 10⁹ Па. В некоторых вариантах осуществления модуль Юнга материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 10⁶ Па до 10⁸ Па. В некоторых вариантах осуществления модуль Юнга материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 10⁶ Па до 10⁷ Па. В некоторых вариантах осуществления плотность материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,7×10³ кг/м³ до 2×10³ кг/м³. В некоторых вариантах осуществления плотность материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,7×10³ кг/м³ до 2×10³ кг/м³. В некоторых вариантах осуществления плотность материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,8×10³ кг/м³ до 1,9×10³ кг/м³. В некоторых вариантах осуществления плотность материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,9×10³ кг/м³ до 1,8×10³ кг/м³. В некоторых вариантах осуществления плотность материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 1×10³ кг/м³ до 1,6×10³ кг/м³. В некоторых вариантах осуществления плотность материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 1,2×10³ кг/м³ до 1,4×10³ кг/м³. В некоторых вариантах осуществления коэффициент Пуассона материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,4 до 0,5. В некоторых вариантах осуществления коэффициент Пуассона материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,41 до 0,49. В некоторых вариантах осуществления коэффициент Пуассона материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,42 до 0,48. В некоторых вариантах осуществления коэффициент Пуассона материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,43 до 0,47. В некоторых вариантах осуществления коэффициент Пуассона материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,44 до 0,46. В некоторых вариантах осуществления толщина демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,1 мкм до 10 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,1 мкм до 5 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,2 мкм до 4,5 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,3 мкм до 4 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,4 мкм до 3,5 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,5 мкм до 3 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,6 мкм до 2,5 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,7 мкм до 2 мкм.

На фиг. 25 показана частотная характеристика выходного напряжения микрофона костной проводимости, показанного на фиг. 24. Как показано на фиг. 25, она относится к коэффициенту изотропных структурных потерь материала демпфирующего структурного слоя микрофона костной проводимости, показанного на фиг.24, по абсциссе отложена частота (Гц), и по ординате отложено выходное напряжение (дБВ) микрофона костной проводимости. Из фиг. 25 видно, что при постоянной толщине демпфирующего структурного слоя и коэффициенте потерь материала демпфирующего структурного слоя 0,1 пиковое значение выходного напряжения в резонансной зоне (например, 3000 Гц - 7000 Гц) может быть большим. При коэффициенте потерь материала демпфирующего структурного слоя 0,9 пиковое значение выходного напряжения в резонансной зоне может быть небольшим. По мере увеличения коэффициента потерь материала демпфирующего структурного слоя пиковое значение выходного напряжения микрофона костной проводимости в резонансной зоне может постепенно снижаться. В некоторых вариантах осуществления микрофон костной проводимости, аналогичный микрофону, показанному на фиг. 24, может иметь один демпфирующий структурный слой, и коэффициент изотропных структурных потерь материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,1 до 2. В некоторых вариантах осуществления коэффициент изотропных структурных потерь материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,2 до 1,9. В некоторых вариантах осуществления коэффициент изотропных структурных потерь материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,3 до 1,7. В некоторых вариантах осуществления коэффициент изотропных структурных потерь материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,4 до 1,5. В некоторых вариантах осуществления коэффициент изотропных структурных потерь материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,5 до 1,2. В некоторых вариантах осуществления коэффициент изотропных структурных потерь материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,7 до 1.

На фиг. 26 показан вид в разрезе микрофона костной проводимости с двумя демпфирующими структурными слоями, показанными на фиг.23. Демпфирующий структурный слой 2350 может быть размещен на верхней поверхности и нижних поверхностях опорного кронштейна 2330 и элемента 2340 массы. Нижний демпфирующий структурный слой 2350 может покрывать всю нижнюю поверхность многослойной структуры и может быть соединен с базовая структура 2310. Верхний демпфирующий структурный слой 2350 может покрывать всю верхнюю поверхность многослойной структуры. В некоторых вариантах осуществления демпфирующий структурный слой 2350 также может быть размещен в зазоре между двумя слоями многослойной структуры. Например, демпфирующий структурный слой 2350 также может быть размещен между электродным слоем и упругим слоем. В некоторых вариантах осуществления демпфирующий структурный слой также может быть размещен между опорным кронштейном и блоком акустического преобразователя. Альтернативно, демпфирующий структурный слой может быть размещен между вибрационным блоком и блоком акустического преобразователя.

В некоторых вариантах осуществления микрофон костной проводимости, аналогичный микрофону, показанному на фиг. 26, может иметь два демпфирующих структурных слоя, и модуль Юнга материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 10⁶ Па до 10⁷ Па. В некоторых вариантах осуществления модуль Юнга материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 10⁶ Па до 0,8×10⁷ Па. В некоторых вариантах осуществления модуль Юнга материала демпфирующего структурного слоя может находиться в диапазоне от 0,2×10⁶ Па до 0,6×10⁷ Па. В вариантах осуществления плотность материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,7×10³ кг/м³ до 1,2×10³ кг/м³. В некоторых вариантах осуществления плотность материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,75×10³ кг/м³ до 1,1×10³ кг/м³. В некоторых вариантах осуществления плотность материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,8×10³ кг/м³ до 1×10³ кг/м³. В некоторых вариантах осуществления плотность материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,85×10³ кг/м³ до 0,9×10³ кг/м³. В некоторых вариантах осуществления коэффициент Пуассона для каждого материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,4 до 0,5. В некоторых вариантах осуществления коэффициент Пуассона для каждого материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,41 до 0,49. В некоторых вариантах осуществления коэффициент Пуассона для каждого материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,42 до 0,48. В некоторых вариантах осуществления коэффициент Пуассона для каждого материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,43 до 0,47. В некоторых вариантах осуществления коэффициент Пуассона для каждого материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,44 до 0,46. В этом случае толщина каждого демпфирующего структурного слоя может быть немного меньше толщины демпфирующего структурного слоя микрофона костной проводимости только с одним демпфирующим структурным слоем. Например, толщина материала каждого демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,1 мкм до 3 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина каждого материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,12 мкм до 2,9 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина каждого материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,14 мкм до 2,8 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина каждого материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,16 мкм до 2,7 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина каждого материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,18 мкм до 2,6 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина каждого материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,2 мкм до 2,5 мкм. В некоторых вариантах осуществления толщина каждого материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,21 мкм до 2,3 мкм. В этом случае коэффициент изотропных структурных потерь материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,1 до 2. В некоторых вариантах осуществления коэффициент изотропных структурных потерь материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,2 до 1,9. В некоторых вариантах осуществления коэффициент изотропных структурных потерь материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,3 до 1,7. В некоторых вариантах осуществления коэффициент изотропных структурных потерь материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,4 до 1,5. В некоторых вариантах осуществления коэффициент изотропных структурных потерь материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,5 до 1,2. В некоторых вариантах осуществления коэффициент изотропных структурных потерь материала демпфирующего структурного слоя может составлять от 0,7 до 1.

На фиг. 27 показана структурная схема емкостного микрофона костной проводимости согласно некоторым вариантам осуществления настоящего раскрытия. Как показано на фиг. 27, микрофон 2700 костной проводимости может включать в себя базовую структуру 2720 и емкостной компонент 2710. Базовая структура 2720 может представлять собой рамочную структуру с полой внутренней частью, и по меньшей мере часть емкостного компонента 2710 может быть соединена с базовой структурой 2720. Следует отметить, что рамочная структура не ограничена прямоугольной формой, показанной на фиг.27. В некоторых вариантах осуществления рамочная структура может быть правильной или неправильной формы, такой как пирамида, цилиндр и т.п. В некоторых вариантах осуществления емкостной компонент 2710 может включать в себя по меньшей мере первую электродную плату 2711 и вторую электродную плату 2712. Между первой электродной платой 2711 и второй электродной платой 2712 может быть заполнена непроводящая изолирующая среда. Первая электродная плата 2711, и вторая электродная плата 2712 может передавать напряжение емкостного компонента 2710 в блок обработки (например, процессор) микрофона 2700 костной проводимости по направляющим проводам. В некоторых вариантах осуществления первая электродная плата 2711 и вторая электродная плата 2712 могут быть структурами, изготовленными из металлических материалов (например, меди, алюминия и т.д.). Толщина первой электродной платы 2711 может быть меньше толщины второй электродной платы 2712 для повышения чувствительности емкостного компонента 2710. В некоторых вариантах осуществления первая электродная плата 2711 также может представлять собой структуру из неметаллического материала с металлическим слоем, нанесенным на поверхность. Например, первая электродная плата 2711 может представлять собой пластиковую пленку, и на поверхность пластиковой пленки может быть нанесен металлический слой. В некоторых вариантах осуществления структуры первой электродной платы 2711 и второй электродной платы 2712 могут быть одинаковыми или разными.

Базовая структура 2720 может вырабатывать вибрации на основе внешнего вибрационного сигнала (например, мышечные вибрации, когда пользователь говорит). Блоки емкостного компонента 2710 (например, первая электродная плата 2711) могут деформироваться в ответ на вибрацию базовой структуры 2720. Деформация первой электродной платы 2711 может вызвать изменение расстояния между первой электродной платой 2711 и второй электродной платой 2712. То есть емкость емкостного компонента 2710 может изменяться. Общий заряд емкостного компонента 2710 может быть постоянным. Когда емкость изменяется, может измениться напряжение емкостного компонента 2710 (между первой электродной платой 2711 и второй электродной платой 2712). Изменение напряжения емкостного компонента 2710 может отражать силу внешнего звукового давления (вибрационного сигнала), и внешний вибрационный сигнал может быть преобразован в электрический сигнал посредством емкостного компонента 2710.

В некоторых вариантах осуществления микрофон 2700 костной проводимости может дополнительно включать в себя по меньшей мере один демпфирующий структурный слой (не показан на фигуре), и по меньшей мере часть периферийной стороны демпфирующего структурного слоя может быть соединена с базовой структурой 2720. В некоторых вариантах осуществления площадь демпфирующего структурного слоя может быть больше, чем площадь верхней поверхности или нижней поверхности емкостного компонента 2710, так что демпфирующий структурный слой может покрывать поверхность первой электродной платы 2711 или второй электродной платы 2712, и может также дополнительно покрывать верхнюю поверхность и/или нижнюю поверхность емкостного компонента 2710. Следует отметить, что емкостной компонент 2710 может заменить упомянутую выше многослойную структуру микрофона костной проводимости (например, микрофон 300 костной проводимости, микрофон 900 костной проводимости, микрофон 1000 костной проводимости, микрофон 1500 костной проводимости, микрофон 1600 костной проводимости, микрофон 2300 костной проводимости). В дополнение к этому, когда емкостной компонент 2710 заменяет упомянутую выше многослойную структуру микрофона костной проводимости, количество демпфирующих структурных слоев, положение относительно базовой структуры и параметры (например, модуль Юнга, толщина, коэффициент Пуассона, плотности и т.д. материала демпфирующего структурного слоя) также могут быть применимы к микрофону костной проводимости с емкостным компонентом 2710, что в данном документе не повторяется.

Выше были описаны основные принципы. Очевидно, что для специалистов в данной области подробное раскрытие является лишь примером, который не является ограничением настоящего раскрытия. Хотя это прямо не указано в данном документе, специалисты в данной области техники могут вносить различные модификации, повышения и поправки в настоящее раскрытие. Предполагается, что эти изменения, усовершенствования и модификации предусмотрены в настоящем раскрытии и находятся в пределах сущности и объема иллюстративных вариантов осуществления настоящего раскрытия.

Более того, для описания вариантов осуществления настоящего раскрытия использовалась определенная терминология. Например, термины «один вариант осуществления», «вариант осуществления» и/или «некоторые варианты осуществления» означают, что конкретный признак, структура или характеристика, описанные в связи с вариантом осуществления, включены по меньшей мере в один вариант осуществления настоящего раскрытия. Таким образом, следует подчеркнуть, что две или более ссылок на «вариант осуществления», или «один вариант осуществления» или «альтернативный вариант осуществления» в различных частях настоящего описания не обязательно относятся к одному и тому же варианту осуществления. В дополнение к этому, некоторые признаки, структуры или признаки в настоящем раскрытии одного или нескольких вариантов осуществления могут быть объединены соответствующим образом.

Кроме того, специалисту в данной области техники будет понятно, что аспекты настоящего раскрытия могут быть проиллюстрированы и описаны в данном документе в любом из ряда патентоспособных классов или контекстов, включая любой новый и полезный процесс, машину, производство, или сочетание материалов или любое новое и полезное его усовершенствование. Соответственно, все аспекты настоящего раскрытия могут быть выполнены полностью с помощью аппаратных средств, могут быть выполнены полностью с помощью программного обеспечения (включая встроенное программное обеспечение, резидентное программное обеспечение, микрокод и т.д.) или могут быть выполнены с помощью комбинации аппаратных средств и программного обеспечения. Вышеупомянутые аппаратные средства или программное обеспечение могут упоминаться как «блок данных», «модуль», «механизм», «блок», «компонент» или «система». В дополнение к этому, аспекты настоящего раскрытия могут проявляться как компьютерный продукт, расположенный на одном или нескольких машиночитаемых носителях информации, причем продукт включает в себя машиночитаемый программный код.

В дополнение к этому, если это явно не указано в формуле изобретения, порядок обработки элементов и последовательностей, описанных в настоящем раскрытии, использование цифр и букв или использование других названий не предназначены для ограничения порядка процедур и способов настоящего раскрытия. Хотя в приведенном выше раскрытии на различных примерах обсуждается то, что в настоящее время считается множеством полезных вариантов осуществления настоящего раскрытия, следует понимать, что такие детали предназначены исключительно для этой цели, и что прилагаемая формула изобретения не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления, но, напротив, предназначены для охвата модификаций и эквивалентных устройств, которые находятся в пределах сущности и объема раскрытых вариантов осуществления. Например, хотя компоненты системы, описанные выше, могут быть реализованы с помощью аппаратных устройств, компоненты системы также могут быть реализованы с помощью чисто программных решений. Например, описанная система может быть установлена на существующем устройстве обработки или мобильном устройстве.

Аналогичным образом, следует понимать, что в приведенном выше описании вариантов осуществления настоящего раскрытия различные признаки иногда сгруппированы вместе в одном варианте осуществления, фигуре или его описании с целью упрощения раскрытия, помогающего в понимании одного или нескольких из различных вариантов осуществления. Однако настоящее раскрытие не означает, что объект настоящего раскрытия требует большего количества признаков, чем признаки, упомянутые в формуле изобретения. Скорее, заявленный предмет изобретения может заключаться не только во всех признаках одного раскрытого выше варианта осуществления.

В некоторых вариантах осуществления используются числа, описывающие количество ингредиентов и атрибутов. Следует понимать, что такие числа, используемые для описания вариантов осуществления, используют в некоторых примерах модификатор «примерно», «приблизительно» или «по существу». Если не указано иное, «примерно», «приблизительно» или «по существу» означает, что число может варьироваться в пределах ±20%. Соответственно, в некоторых вариантах осуществления числовые параметры, используемые в описании и формуле изобретения, являются приблизительными значениями, и приблизительные значения могут быть изменены в соответствии с требуемыми характеристиками отдельных вариантов осуществления. В некоторых вариантах осуществления числовые параметры должны учитывать заданные эффективные цифры и использовать способ сохранения общих цифр. Хотя числовые диапазоны и параметры, используемые для подтверждения ширины диапазона в некоторых вариантах осуществления настоящего раскрытия, являются приблизительными значениями, в конкретных вариантах осуществления регулировки таких числовых значений являются максимально точными в допустимом диапазоне.

Для каждого патента, патентной заявки, публикации патентной заявки или других материалов, процитированных в настоящем раскрытии, таких как статьи, книги, спецификации, публикации, документы и т.п., их полное содержание включено в настоящее раскрытие путем ссылки. Документы истории применения, которые не согласуются или противоречат содержанию настоящего раскрытия, исключены, и также исключены документы, которые ограничивают самый широкий объем формулы изобретения настоящего раскрытия (в настоящее время или позже приложенные к настоящему раскрытию). Следует отметить, что в случае возникновения каких-либо несоответствий или противоречий между описанием, определением и/или использованием терминов во вспомогательных материалах настоящего раскрытия и содержанием настоящего раскрытия, описание, определение и/или использование терминов в настоящем раскрытии являются предметом настоящего раскрытия.

Наконец, следует понимать, что варианты осуществления, описанные в настоящем раскрытии, являются просто иллюстрацией принципов вариантов осуществления настоящего раскрытия. Другие модификации, которые могут быть использованы, могут находиться в пределах объема настоящего раскрытия. Таким образом, в качестве примера, но не ограничения, альтернативные конфигурации вариантов осуществления настоящего раскрытия могут быть использованы в соответствии с приведенными в данном документе идеями. Соответственно, варианты осуществления настоящего раскрытия не ограничиваются именно тем, что показано и описано.

Изобретение относится к микрофонам костной проводимости. Технический результат заключается в повышении качества передачи вибраций и улучшении демпфирования для выравнивания частотной характеристики динамика костной проводимости. Микрофон костной проводимости содержит: многослойную структуру, образованную вибрационным блоком и блоком акустического преобразователя; базовую структуру, выполненную с возможностью нести на себе многослойную структуру, причем по меньшей мере одна сторона многослойной структуры физически соединена с базовой структурой. Базовая структура выполнена с возможностью вибрировать на основе внешнего вибрационного сигнала. Вибрационный блок выполнен с возможностью деформироваться в ответ на вибрацию базовой структуры. Блок акустического преобразователя выполнен с возможностью вырабатывать электрический сигнал на основе деформации вибрационного блока. По меньшей мере один демпфирующий структурный слой расположен на верхней поверхности, нижней поверхности и/или внутри многослойной структуры и соединен с базовой структурой, причем указанный по меньшей мере один демпфирующий структурный слой полностью покрывает одну боковую поверхность базовой структуры. 9 з.п. ф-лы, 27 ил.

1. Микрофон костной проводимости, содержащий:

многослойную структуру, образованную вибрационным блоком и блоком акустического преобразователя;

базовую структуру, выполненную с возможностью нести на себе многослойную структуру, причем по меньшей мере одна сторона многослойной структуры физически соединена с базовой структурой, при этом

базовая структура выполнена с возможностью вибрировать на основе внешнего вибрационного сигнала,

вибрационный блок выполнен с возможностью деформироваться в ответ на вибрацию базовой структуры, и

блок акустического преобразователя выполнен с возможностью вырабатывать электрический сигнал на основе деформации вибрационного блока; и

по меньшей мере один демпфирующий структурный слой, который расположен на верхней поверхности, нижней поверхности и/или внутри многослойной структуры и соединен с базовой структурой, причем указанный по меньшей мере один демпфирующий структурный слой полностью покрывает одну боковую поверхность базовой структуры.

2. Микрофон костной проводимости по п.1, в котором материал указанного по меньшей мере одного демпфирующего структурного слоя включает в себя полиуретан, эпоксидную смолу, акрилат, поливинилхлорид, бутилкаучук или силиконовый каучук, причем модуль Юнга материала указанного по меньшей мере одного демпфирующего структурного слоя находится в диапазоне от 10⁶ Па до 10¹⁰ Па, плотность материала указанного по меньшей мере одного демпфирующего структурного слоя находится в диапазоне от 0,7×10³ кг/м³ до 2×10³ кг/м³, и коэффициент Пуассона материала указанного по меньшей мере одного демпфирующего структурного слоя находится в диапазоне от 0,4 до 0,5;

толщина указанного по меньшей мере одного демпфирующего структурного слоя находится в диапазоне от 0,1 мкм до 80 мкм; или

коэффициент потерь указанного по меньшей мере одного демпфирующего структурного слоя находится в диапазоне от 1 до 20.

3. Микрофон костной проводимости по п. 1 или 2, в котором базовая структура включает в себя рамочную структуру с полой внутренней частью, один конец многослойной структуры соединен с базовой структурой или с указанным по меньшей мере одним демпфирующим структурным слоем, а другой конец многослойной структуры подвешен в полости базовой структуры.

4. Микрофон костной проводимости по п. 1 или 2, в котором

вибрационный блок включает в себя подвесную пленочную структуру и элемент массы, причем подвесная пленочная структура включает в себя множество отверстий, множество отверстий расположены по периметру блока акустического преобразователя, а элемент массы расположен на верхней или нижней поверхности подвесной пленочной структуры, и

блок акустического преобразователя включает в себя первый электродный слой, пьезоэлектрический слой и второй электродный слой, которые расположены последовательно сверху вниз, при этом

подвесная пленочная структура соединена с базовой структурой через периферийную сторону подвесной пленочной структуры, а

блок акустического преобразователя расположен на верхней поверхности или нижней поверхности подвесной пленочной структуры.

5. Микрофон костной проводимости по п. 4, в котором блок акустического преобразователя и элемент массы расположены соответственно на разных сторонах подвесной пленочной структуры, или

блок акустического преобразователя и элемент массы расположены на одной стороне подвесной пленочной структуры, причем блок акустического преобразователя представляет собой кольцеобразную конструкцию, при этом кольцеобразная конструкция расположена по периметру элемента массы.

6. Микрофон костной проводимости по п. 1 или 2, в котором вибрационный блок включает в себя по меньшей мере один опорный кронштейн и элемент массы, причем элемент массы соединен с базовой структурой через указанный по меньшей мере один опорный кронштейн, при этом блок акустического преобразователя расположен на верхней поверхности, нижней поверхности или внутри указанного по меньшей мере одного опорного кронштейна.

7. Микрофон костной проводимости по п. 6, в котором блок акустического преобразователя включает в себя первый электродный слой, пьезоэлектрический слой и второй электродный слой, которые расположены последовательно сверху вниз, причем первый электродный слой или второй электродный слой соединен с верхней поверхностью или нижней поверхностью указанного по меньшей мере одного опорного кронштейна; при этом

указанный по меньшей мере один опорный кронштейн включает в себя по меньшей мере один упругий слой, причем указанный по меньшей мере один упругий слой расположен на верхней поверхности и/или нижней поверхности первого электродного слоя или второго электродного слоя.

8. Микрофон костной проводимости по п. 7, в котором элемент массы расположен на верхней поверхности или нижней поверхности первого электродного слоя или второго электродного слоя.

9. Микрофон костной проводимости по п. 8, в котором площадь первого электродного слоя, пьезоэлектрического слоя и/или второго электродного слоя не превышает площадь опорного кронштейна, и часть или все из первого электродного слоя, пьезоэлектрического слоя и/или второго электродного слоя покрывают верхнюю поверхность или нижнюю поверхность указанного по меньшей мере одного опорного кронштейна.

10. Микрофон костной проводимости по п. 9, в котором первый электродный слой, пьезоэлектрический слой и второй электродный слой блока акустического преобразователя расположены близко к соединению между опорным кронштейном и базовой структурой, причем расстояние от акустического преобразователя до соединения между опорным кронштейном и базовой структурой меньше расстояния от акустического преобразователя до свободного конца многослойной структуры.