samsung small hearing aid patent

7/25/2019 Samsung Small Hearing Aid Patent

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US008428281B2

1 2 )Unlted States Patent 1 0 )P a t e n tN o . : U S 8 , 4 2 8 , 2 8 1B 2Song t a ] . ( 4 5 )D a t eo f P a t e n t : A p r . 2 3 , 2 0 1 3

(54 ) SMALL HEARING ID 7,142,682 B2 11/2006 Mullenborn e t a 1 . . . . . . . .. . 381 /3247 , 2 9 2 , 7 0 0 B1 1 1 / 2 0 0 7 E n g b e r te t a 1 .

. _ ~ _ ~ . 7,352,876 B2 4/2008 Boor t 1.

( 7 5 ) I n v e n t o r s 3 m g e u n k s l g l g g o n g l l n 7 , 8 2 5 , 5 0 9B 1 * 1 1 / 2 0 1 0B a u m h a u e re t a 1 . . . . . . . . .2 5 7 / 7 2 4mg 'wo 1 m eou ( ) 0011's 2 0 0 8 / 0 1 3 7 8 9 2A1 6 / 2 0 08 S h e n n i be t 2 1 1 .

K00, S e o u l ( K R ) 2 0 0 9 / 0 0 7 4 2 2 0A1 3 / 2 0 0 9 S h e n n i b

( 7 3 ) A s s i g n e e : Samsung E l e c t r o n i c sC o . , L t d . ( K R ) FOREIGNPATENT DOCUMENTSKR 100736894 B 1 7/2007

( * ) N o t i c e : Subject t o any d i s c l a i m e r , the term of h i s * _ _p a t e n t i s e x t e n d e do r a d j u s t e d u n d e r 3 5 cued by e x a m l n e r

U . S . C . 1 5 4 ( b ) b y 1 9 2 d a y s .

( 2 1 ) A P P I 'N O : 1 2 / 9 8 5 3 0 0 P r z m a r yExammer * r l a n E n s e y( 7 4 ) A t t o r n e y ,A g e n t , o r Fzrm * antor Colburn LLP

( 2 2 ) F i l e d : J a n . 6 , 2 0 1 1

( 6 5 ) P r i o r P u b l i c a t i o nData ( 5 7 ) ABSTRACT

U S 2 0 1 1 / 0 1 8 8 6 8 7A1 A u g . 4 , 2 0 1 1 A e a r i n g a i d C o m p r i s e sa m i c r o e l e c t r o m e c h a n i c a ls y s t e m sm i c r o p h o n eW h i c hr e c e i v e s i n p u t so f e x t e r n a ls o u n ds i g n a l s ,

( 3 0 ) F o r e i g nA p p l i c a t i o nP r i o r i t y D a t a c o n v e r t i n gt h es o u n ds i g n a l st oa n a l o gs i g n a l s ,a n do u t p u t t i n gt h e a n a l o gs i g n a l s ;a h e a r i n g a i d p r o c e s s o rc h i p W h i c h c o n

F e b . 1 , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . Ve r t s t h e a n a l o gS i g n a l s t o S i g n a l s perfonns g a i n C o rr e c t i o na n dd i g i t a ls i g n a lp r o c e s s i n gt ot h ed i g i t a l s i g n a l s ,a n d

- - convertst e rocesse 1 1ta s 1 na to ana 0 s 1 na ; an a5 1 ) I n t C l 1 1 p d d ' g ' g g g < 1H 0 4 R 2 5 / 0 0 ( 2 0 0 6 - 0 1 ) m i c r o e l e c t r o m e c h a n i c a ls y s t e mr e c e i v e r W h i c h o u t p u t s t h e

( 5 2 ) U - s - C l - a n a l o gs i g n a l sc o n v e r t e df r o mt h e p r o c e s s e dd i g i t a ls i g n a l sa sUSPC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 381/324; 381/328 Sound s i g n a l s , wherein t h e microelectromechanical system

( 5 8 ) F i e l d o f C l a s s i ? c a t i o nSea rch . . . . . . . . . . . . . . . .. . 3 8 1 / 3 1 2 , microphone i s a t t a c h e dt o a ? r s t s u r f a c e o f t h e h e a r i n g a i d3 8 1 / 3 2 4 ,3 2 8 , 3 3 0 ; 6 0 0 / 54 5 , 3 0 1 ;4 5 5 / 5 5 6 1 , p r o c e s s o r c h i p ,a n d t h e m i c r o e l e c t r o m e c h a n i c a ls y s t e m

4 5 5 / 5 5 6 2 , 5 5 7 , 3 . 0 6 , 4 1 . 2 , 5 5 3 . 1 r e c e i v e r i s a t t a c h e dt o a s e c o n ds u r f a c e o f t h e h e a r i n g a i dS e e a p p l i c a t i o n? l e f o r c o m p l e t es e a r c hh i s t o r y . p r o c e s s o r c h i p ,s o t h a tt h e m i c r o e l e c t r o m e c h a n i c a ls y s t e m

m i c r o p h o n e ,t h e h e a r i n g a i d p r o c e s s o rc h i p ,a n d t h e m i c r o( 5 6 ) R e f e r e n c e s C i t e d e l e c t r o m e c h a n i c a ls y s t e mr e c e i v e r a r e i n t e g r a t e da s a s i n g l e

U . S . PATENT DOCUMENTS6 , 6 6 4 , 7 1 3 B2 1 2 / 2 0 0 3 Boesen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 3 8 1 / 3 1 2

6 , 8 7 9 , 6 9 5 B2 4 / 2 0 0 5 Maltan t a 1 .

2 0

b o d y .

2 2 C l a i m s , 7Drawing S h e e t s

1 0 0

300


2/14

US. atent A p r. 2 3 ,2 0 1 3 S h e e t1 on U S 8 , 4 2 8 , 2 8 1B 2

1IG.

0

300

2IG.

2 0


3/14


3IG.

(100

260141111114


4/14

US. atent A p r. 2 3 ,2 0 1 3 S h e e t3 o f 7 U S 8 , 4 2 8 , 2 8 1B 2

FIG. 4

1 8 0 ( 3 8 0 )

100w I V I E I V I SM I C R O P H O N E

PREAIVIPLIFIER ~~21o

A / D c O N v E RT E R ~~220

200 S I G N A L RROOEssOR ~~230

D / A O O N v E RT E R ~~240

AMPLIFIER ~~250

300- M E I V I SREOE|vER


5/14


c o moml vo w

_ \

_v _

: : :@0 5


6/14


FIG. 6 B

400 200


7/14


c o m2

_ __\. . /

c o m2

0m mm ?f:n ?2


8/14


FIG. 7 B

400 200


9/14

U S 8 , 4 2 8 , 2 8 1B21

SM ALL HEARING AID

CROSS-REFERENCE TO RELATED

APPLICATIONS

T h i s a p p l i c a t i o nc l a i m sp r i o r i t yt o K o r e a nP a t e n tA p p l i c a

t i o n No. 1 0 - 2 0 1 0 - 0 0 0 9 1 6 1 ,? l e d on F e b . 1 , 2 0 1 0 , and l l t h eb e n e ? t s a c c r u i n gt h e r e f r o mu n d e r 3 5U . S . C . 1 1 9 , t h e cont e n to f W h i c hi n i t s e n t i r e t yi s h e r e i n i n c o r p o r a t e db y r e f e rence.

BACKGROUND

1 )F i e l dT h ef o l l o w i n gd i s c l o s u r e ge n e r a l l yr e l a t e st o s m a l lh e a r i n g

a i d s .2 ) D e s c r i p t i o no f t h e R e l a t e dA r tA e a r i n g a i d t y p i c a l l y r e c e i v e s i n c i d e n tsound Waves i a a

m i c r o p h o n e ,c o n v e r t s t h er e c e i v e dsound Waves i n t o e l e c t r ic a ls i g n a l s ,a m p l i ? e st h e e l e c t r i c a l s i g n a l s ,a n d c o n v e r t st h eampli?ed e l e c t r i c a l s i g n a l s t o sound Waves W h i c h a r e t h e n

h e a r d by a u s e r . As e l e c t r o n i c t e c h n o l o g i e sa r e d e v e l o p e d ,h e a r i n g a i d sa r ei m p r o v e du s i n g i n t e g r a t e dc i r c u i t s( I C s )i n s t e a d o f t r a n s i s t o r s .Along W i t ha d e v e l o p m e n to f IC t e c hn o l o g ya n d? t t i n gt e c h n o l o g yf o rh e a r i n ga i d s ,i t h a s b e c o m ep o s s i b l e t o p r o v i d e g a i n s a n d o u t p u t s a c c o r d i n gt o v a r i o u st y p e s ,f o r m s ,a n dd e g r e e so f e a r i n gl o s s ,s o t h a ta r e p r o d u c e ds o u n ds i g n a l c a nb e s u b s t a n t i a l l ye q u a t e dt o a n o r i g i n a l s o u n ds i g n a l ,F u r t h e r m o r e ,s i Z e so f h e a r i n g a i d sa r es i g n i ? c a n t l yr e d u c e d ,a n d v a r i o u s t y p e so f h e a r i n ga i d si n c l u d i n ga g l a s st y p e h e a r i n ga i d a t t a c h e dt o a p a i r o f l a s s e s ,a h a i r p i n t y p e , at i ep i n t y p e ,a n i n - p o c k e tt y p e , a b e h i n d - t h e - e a r( B T E )t y p e ,f o r e x a m p l e ,a r e b e i n g m a n u f a c t u r e dand s o l d .G e n e r a l l y , ac o m p l e t e l y - i n - t h e - c a n a l( C I C )h e a r i n g a i d ,W h i c hc a n b ee a s i l yi n s e r t e d c o m p l e t e l yi n t ou s e r s e a r ,i s p o p u l a r l yu s e d .

SUMMARY

A d d i t i o n a la s p e c t sW i l lb e s e tf o r t h i n p a r t i nt h e d e s c r i p t i o nW h i c hf o l l o W sa n d , i np a r t ,W i l lb e a p p a r e n tf r o mt h e d e s c r i pt i o n ,o r may b e l e a r n e db y p r a c t i c e o f t h e p r e s e n t e de m b o d iments.

A c c o r d i n gt o a n a s p e c t o f t h e p r e s e n td i s c l o s u r e ,a h e a r i n ga i d i n c l u d e s a m i c r o e l e c t r o m e c h a n i c a ls y s t e m ( M E M S )m i c r o p h o n ef o rr e c e i v i n gi n p u t so f e x t e r n a ls o u n ds i g n a l s ,c o n v e r t i n gt h es o u n ds i g n a l st oa n a l o gs i g n a l s ,a n do u t p u t t i n gt h e a n a l o gs i g n a l s ;a h e a r i n ga i d p r o c e s s o rc h i p f o rc o n v e r t i n gt h ea n a l o gs i g n a l st o d i g i t a l s i g n a l s ,p e r f o r m i n gg a i n c o r r e ct i o na n d d i g i t a ls i g n a lp r o c e s s i n gt o t h ed i g i t a l s i g n a l s ,a n dc o n v e r t i n gt h ep r o c e s s e dd i g i t a ls i g n a l st oa n a l o gs i g n a l s ;a n da MEMS e c e i v e r f o r o u t p u t t i n g t h ea n a l o gs i g n a l s c o n v e r t e df r o mt h e p r o c e s s e dd i g i t a ls i g n a l sa s s o u n ds i g n a l s ,W h e r e i nt h e MEMS icrophone i s d i s p o s e dt o a ? r s t s u r f a c e o f t h eh e a r i n g a i d p r o c e s s o rc h i p , a n d t h e MEMS e c e i v e r i s d i sp o s e dt oa s e c o n ds u r f a c eo f h e h e a r i n ga i d p r o c e s s o rc h i p , s ot h a tt h e MEMS i c r o p h o n e ,t h e h e a r i n ga i d p r o c e s s o rc h i p ,and h e MEMS e c e i v e rmay b e i n t e g r a t e d a s a s i n g l e b o d y .

I n o n e e x e m p l a r y e m b o d i m e n t ,t h e h e a r i n g a i d p r o c e s s o rc h i p may i n c l u d e sa p r e a m p l i ? e rf o ra m p l i f y i n gt h e a n a l o gs i g n a l so u t p u tb y t h eMEMS i c r o p h o n e ;a n a n a l o g - t o - d i g it a l c o n v e r t e r ( A D C )f o r c o n v e r t i n gt h e a n a l o g s i g n a l sa m p l i ? e db y t h e p r e a m p l i ? e rt o d i g i t a ls i g n a l s ;a s i g n a lp r oc e s s o rf o rp e r f o r m i n gg a i n c o r r e c t i o na n dd i g i t a ls i g n a lp r oc e s s i n gW i t hr e s p e c t t o t h e d i g i t a ls i g n a l sc o n v e r t e df r o mt h ea n a l o g s i g n a l sb y t h e A D C ; a d i g i t a l - t o - a n a l o gc o n v e r t e r( D A C )f o rc o n v e r t i n gt h ed i g i t a ls i g n a l sp r o c e s s e db y t h e

20

25

30

35

40

45

50

55

60

6 5

2s i g n a lp r o c e s s o r o a n a l o gs i g n a l s ;a n da n a m p l i ? e rf o ra m p l if y i n gt h ea n a l o gs i g n a l sc o n v e r t e df r o mt h ed i g i t a ls i g n a l sb yt h e D A C .

I n o n e e x e m p l a r yembodiment, e a c h o ft h e MEMS i c r ophone and t h e MEMS e c e i v e r may i n c l u d e a p l u r a l i t y o ft r a n s d u c e rc e l l s ,e a c hof h i c h m a y n c l u d e as u b s t r a t e ; a ? r s te l e c t r o d ed i s p o s e do n h e s u b s t r a t e ;a p l u r a l i t yo f s u p p o r t i n gu n i t s d i s p o s e do n t h e ? r s t e l e c t r o d e ;a t h i n ?lm s u p p o r t e db yt h e p l u r a l i t yo f s u p p o r t i n gu n i t s ;a n d a s e c o n de l e c t r o d ed i sposed o n h e t h i n ? l m .

I n o n e e x e m p l a r y e m b o d i m e n t ,t h e p l u r a l i t yo f t r a n s d u c e rc e l l s m a y b e a r r a n g e di n an a r r a y.

I n o n e e x e m p l a r yembodiment, a f r e q u e n c yband o f t h et r a n s d u c e rc e l l smay b e a n a u d i b l e f r e q u e n c yb a n d , t h a t i s ,from a b o u t 2 0 h e r t Z ( H Z )t o a b o u t 2 0 , 0 0 0 H Z .

I n o n ee x e m p l a r ye m b o d i m e n t ,t h e h e a r i n ga i d may u r t h e ri n c l u d ea h o u s i n gs u r r o u n d i n gt h e h e a r i n ga i d ;a n da p l u r a l i t yo f ? x i n g u n i t s d i s p o s e dt o a n o u t e r s u r f a c e so f t h e h o u s i n g .

I n o n ee x e m p l a r ye m b o d i m e n t ,t h e h e a r i n ga i d may u r t h e ri n c l u d e a p ri n t e dc i r c u i t b o a r d (PCB) i n W h i c h a g r o o v ei sf o r m e d ,W h e r e i nt h e h e a r i n g a i d p r o c e s s o rc h i p may b e d i sp o s e dt o t h e b o t t o ms u r f a c eo f h e g r o o v eformed i n t h e PCB,t h e MEMS icrophone may be d i s p o s e dt o a ? r s t s u r f a c e o ft h e P C B , and h e MEMS e c e i v e rm a y be i s p o s e dt o a s e c o n ds u r f a c e o f t h e PCB.

I n o n ee x e m p l a r ye m b o d i m e n t ,t h e h e a r i n ga i d may u r t h e ri n c l u d ea h o u s i n gs u r r o u n d i n gt h e h e a r i n ga i d ;a n da p l u r a l i t yo f ? x i n g u n i t s d i s p o s e dt o t h e o u t e r s u r f a c e so f t h e h o u s i n g .

A c c o r d i n gt o a n o t h e ra s p e c t o f t h e p r e s e n t d i s c l o s u r e , ah e a r i n g a i d i n c l u d e s a PCB; a MEMS i c r o p h o n ec h i p ,W h i c h i s d i s p o s e do n a ? r s t s u r f a c e o f t h e PCB, r e c e i v e si n p u t s o f x t e r n a ls o u n ds i g n a l s ,c o n v e r t s t h es o u n ds i g n a l st oa n a l o gs i g n a l s ,a n d o u t p u t st h ea n a l o gs i g n a l s ;a h e a r i n ga i dp r o c e s s o rc h i p , W h i c h s d i s p o s e don t h e ? r s t s u r f a c e o f t h eP C B ,c o n v e r t s t h ea n a l o gs i g n a l st o d i g i t a ls i g n a l s ,p e r f o r m sg a i n c o r r e c t i o na n d d i g i t a ls i g n a lp r o c e s s i n gt o t h ed i g i t a ls i g n a l s ,a n d c o n v e r t st h ep r o c e s s e dd i g i t a ls i g n a l st o a n a l o g

s i g n a l s ; and a MEMS e c e i v e r c h i p , W h i c h s d i s p o s e do n as e c o n ds u r f a c e o f t h e P C B a n d o u t p u t s t h e a n a l o g s i g n a l sc o n v e r t e df r o mt h e p r o c e s s e dd i g i t a ls i g n a l s a ss o u n ds i g n a l s ,W h e r e i nt h e MEMS i c r o p h o n ec h i p ,t h e h e a r i n ga i d p r o c e ss o r c h i p , and t h e MEMS e c e i v e r c h i p a r e d i s p o s e do n t h es i n g l eP C B .

I n o n e e x e m p l a r yembodiment, e a c h o ft h e MEMS i c r op h o n ec h i p a n d t h e MEMS e c e i v e r c h i p may i n c l u d ea p l ur a l i t yo f t r a n s d u c e rc e l l s ,e a c h o fW h i c h i n c l u d e sa s u b s t r a t e ;a ? r s t e l e c t r o d ed i s p o s e do n h e s u b s t r a t e ; a p l u r a l i t y o f s u pp o r t i n g u n i t s d i s p o s e do n h e ? r s t e l e c t r o d e ; a t h i n ?lm s u pp o r t e d b y t h e p l u r a l i t yo f s u p p o r t i n gu n i t s ;a n d a s e c o n de l e c t r o d ed i s p o s e do n t h e t h i n ? l m .

I n o n e e x e m p l a r y e m b o d i m e n t ,t h e p l u r a l i t yo f t r a n s d u c e rc e l l s m a y b e a r r a n g e di n an a r r a y.

I n o n e e x e m p l a r yembodiment, a f r e q u e n c yband o f t h et r a n s d u c e rc e l l smay b e a n a u d i b l e f r e q u e n c y b a n d ,t h a t i s ,from a b o u t 20 HZ o a b o u t 2 0 , 0 0 0 H Z .

A c c o r d i n gt o a n a s p e c to f t h e p r e s e n td i s c l o s u r e ,a h e a r i n ga i d i n c l u d e sa s u b s t r a t e ; a MEMS i c r o p h o n e ,W h i c h s d i sposed o n a ? r s t s u r f a c e o f t h e s u b s t r a t e , r e c e i v e s i n p u t s o fe x t e r n a l s o u n ds i g n a l s ,c o n v e r t s t h es o u n ds i g n a l st o a n a l o gs i g n a l s ,a n do u t p u t st h e a n a l o gs i g n a l s ;a h e a r i n ga i d p r o c e ss o r c h i p , W h i c h s d i s p o s e do n h e ? r s t s u r f a c eo f h e s u b s t r a t e ,c o n v e r t st h ea n a l o gs i g n a l s t od i g i t a ls i g n a l s ,p e r f o r m sg a i nc o r r e c t i o na n dd i g i t a ls i g n a lp r o c e s s i n gt o t h ed i g i t a l s i g n a l s ,a n d c o n v e r t st h ep r o c e s s e dd i g i t a ls i g n a l st o a n a l o gs i g n a l s ;and a MEMS e c e i v e r , W h i c h s d i s p o s e do n second s u r f a c eo f h e s u b s t r a t ea n do u t p u t s t h ea n a l o gs i g n a l s c o n v e r t e df r o mt h e p r o c e s s e dd i g i t a ls i g n a l s a ss o u n ds i g n a l s ,W h e r e i nt h e


10/14

U S 8 , 4 2 8 , 2 8 1B23

MEMS i c r o p h o n e ,t h e h e a r i n ga i d p r o c e s s o rc h i p ,a n d t h eMEMS e c e i v e ra r e d i s p o s e do n h e s i n g l e s u b s t r a t e .

I n o n e e x e m p l a r y e m b o d i m e n t ,t h e h e a r i n g a i d p r o c e s s o rc h i p may i n c l u d e a p r e a m p l i ? e rf o ra m p l i f y i n gt h e a n a l o gs i g n a l s o u t p u t by t h e MEMS i c r o p h o n e ; a nADC o r c o nv e r t i n g t h ea n a l o gs i g n a l sa m p l i ? e db y t h ep r e a m p l i ? e rt o

d i g i t a ls i g n a l s ;a s i g n a lp r o c e s s o rf o rp e r f o r m i n gg a i n c o r r e ct i o na n d d i g i t a ls i g n a lp r o c e s s i n gt o t h ed i g i t a ls i g n a l sW i t hr e s p e c t t o t h ed i g i t a ls i g n a l sc o n v e r t e df r o mt h ea n a l o gs i gn a l s b y t h e A D C ; a DAC o r c o n v e r t i n gt h e d i g i t a ls i g n a l sp r o c e s s e db y t h e s i g n a lp r o c e s s o rt o a n a l o gs i g n a l s ;a n d a na m p l i ? e rf o ra m p l i f y i n gt h ea n a l o gs i g n a l sc o n v e r t e df r o mt h ed i g i t a ls i g n a l sb y t h eDAC.

I n o n e e x e m p l a r y e m b o d i m e n t ,e a c h o ft h e MEMS i c r op h o n ea n dt h e MEMS e c e i v e r i n c l u d e st r a n s d u c e rc e l l s ,e a c ho f h i c h i n c l u d e s as u b s t r a t e ; a ? r s t e l e c t r o d ed i s p o s e don h es u b s t r a t e ;a p l u r a l i t y o f s u p p o r t i n gu n i t s d i s p o s e do n h e ? r s te l e c t r o d e ;a t h i n?lm u p p o r t e db y t h e p l u r a l i t yo f s u p p o r t i n gu n i t s ; and a s e c o n de l e c t r o d e d i s p o s e do n h e t h i n ? l m .

I n o n e e x e m p l a r ye m b o d i m e n t ,a p l u r a l i t y o f t r a n s d u c e rc e l l s m a y be a r r a n g e di n an a r r a y.

I n o n e e x e m p l a r y e m b o d i m e n t ,a f r e q u e n c yband o f t h et r a n s d u c e rc e l l smay b e a n a u d i b l e f r e q u e n c yb a n d , t h a t i s ,from a b o u t 20 HZ o a b o u t2 0 , 0 0 0 H Z .

I n o n ee x e m p l a r ye m b o d i m e n t ,t h e h e a r i n ga i d may u r t h e ri n c l u d ea h o u s i n gs u r r o u n d i n gt h e h e a r i n ga i d ;a n da p l u r a l i t yo f ? x i n g u n i t s d i s p o s e dt o t h e o u t e r s u r f a c e s o f t h e h o u s i n g .

B R I E F DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

T h e a b o v ea n d o t h e r a s p e c t s ,a d v a n t a g e sa n d f e a t u r e so ft h i sd i s c l o s u r eW i l l become more a p p a r e n tby d e s c r i b i n g i nf u r t h e r d e t a i l embodiments t h e r e o f W i t h r e f e r e n c e t o t h ea c c o m p a n y i n gd r a W i n g s ,i nW h i c h :

FIG. 1 i s a schematic diagram of an embodiment o f s m a l lh e a r i n ga i d ;

F I G . 2 i s a t o p p l a n vieW o f an embodiment of h e a r i n ga i da c c o r d i n gt o t h e p r e s e n td i s c l o s u r e ;

FIG. 3 i s a c r o s s s e c t i o n a lvieW o f an embodiment o f h eh e a r i n g a i d c o m p r i s i n ga m i c r o e l e c t r o - m e c h a n i c a ls y s t e m( MEMS) m i c r o p h o n e a n da MEMS e c e i v e r ;

FIG. 4 i s a c r o s s s e c t i o n a l vieW o f an embodiment o f a na r r a y o f m u l t i - t r a n s d u c e rc e l l ;

F I G . 5 i s a b l o c kdiagram o r d e s c r i b i n gan embodiment fo p e r a t i o n so f e a c ho f c o m p o n e n t si n c l u d e di n a s m a l lh e a r i n ga i d ,a c c o r d i n gt o t h ep r e s e n td i s c l o s u r e ;

FIG. 6A s a c r o s s s e c t i o n a l v i eW shoW ing an embodimentof s t r u c t u r e o f a s m a l lh e a r i n g a i d a c c o r d i n gt o t h e p r e s e n t

d i s c l o s u r e ;F I G . 6 B s a t o p p l a n vieW o f t h e embodiment o f t h e s m a l l

h e a r i n ga i d o f F I G . 6 A ;FIG. 7A s a c r o s s s e c t i o n a l v i eW shoW ing an embodiment

o f h e s t r u c t u r e o f a s m a l lh e a r i n ga i d a c c o r d i n gt o t h e p r e s e n td i s c l o s u r e ;a n d

F I G . 7 B s a t o p p l a n vieW o f t h e embodiment o f t h e s m a l lh e a r i n ga i d o f F I G . 7 A .

DETAILED DESCRIPTION

Va r i o u s exemplary embodiments W i l l n o W be d e s c r i b e dmore f u l l yW i t h r e f e r e n c et o t h e a c c o m p a n y i n gd r a W i n g si nW h i c h some exemplary embodiments a r e shoWn.

D e t a i l e di l l u s t r a t i v eexemplary embodiments r e d i s c l o s e dh e r e i n . H o W e v e r ,s p e c i ? c s t r u c t u r a la n d f u n c t i o n a ld e t a i l sd i s c l o s e dh e r e i nmay e m e r e l yr e p r e s e n t a t i v ef o r p u r p o s e so fd e s c r i b i n g e x e m p l a r y e m b o d i m e n t s .T h i s d i s c l o s u r e ,h o W

20

25

30

35

40

45

50

55

60

6 5

4e v e r , m a y be embodied i n many a l t e r n a t e forms and s h o u l dn o t be c o n s t r u e da s l i m i t e d t o o n l y t h e exemplary embodiments s e t f o r t h h e r e i n .

A c c o r d i n g l y ,W h i l ee x e m p l a r ye m b o d i m e n t sa r e c a p a b l eo fv a r i o u s m o d i ? c a t i o n sa n d a l t e r n a t i v e f o r m s , embodimentst h e r e o fa r e shoWnby Wa y f e x a m p l ei n t h e d r a W i n g sa n dW i l lh e r e i n b e d e s c r i b e di n d e t a i l .I t s h o u l db e u n d e r s t o o d ,h o We v e r , t h a t t h e r e i s no i n t e n t t o l i m i t exemplary embodiments ot h e p a r t i c u l a r f o r m sd i s c l o s e d ,b u t o n t h e c o n t r a r y ,e x e m p l a r yembodiments a r e t o c o v e ra l lm o d i ? c a t i o n s ,e q u i v a l e n t s ,anda l t e r n a t i v e s f a l l i n gW i t h i nt h e s c o p e o ft h e d i s c l o s u r e . L i k en u m b e r sr e f e r t o l i k ee l e m e n t s t h r o u gh o u tt h e d e s c r i p t i o no ft h e? g u r e s

I t W i l lb e u n d e r s t o o dt h a t ,a l t h o u g ht h e t e r m s? r s t ,s e c o n d ,e t c .m a y be used h e r e i n t o d e s c r i be v a r i o u s e l e m e n t s , t h e s ee l e m e n t s s h o u l d n o tbe l i m i t e d by t h e s e t e r m s . These t e r m sa r e o n l y used t o d i s t i n g u i s h one e l e m e n tfrom a n o t h e r . Fore x a m p l e ,a ? r s t e l e m e n t c o u l d b etermed a second e l e m e n t ,a n d , s i m i l a r l y , a s e c o n d e l e m e n tc o u l dbe termed a ? r s t e l em e n t , W i t h o u td e p a r t i n g f r o m t h e s c o p e o f e x e m p l a r yembodiments.As s e d h e r e i n , t h e t e r m a n d / r , i n c l u d e sa n yand l l combinations of one o r more o f h e a s s o c i a t e dl i s t e d

i t e m s .I t W i l l be u n d e r s t o o dt h a t W h e n an element o r l a y e r i s

r e f e r r e d t o a s b e i n g formed o n , a n o t h e re l e m e n to r l a y e r ,i tcan be d i r e c t l y o r i n d i r e c t l y formed o n t h e o t h e r element o rl a y e r .T h a t i s , f o re x a m p l e ,i n t e r v e n i n ge l e m e n t so r l a y e r sm a y be p r e s e n t . I n c o n t r a s t , W h e n an e l e m e n to r l a y e r i sr e f e r r e d t o a s b e i n g d i r e c t l y formed n , t o a n o t h e r e l e m e n t ,t h e r e a r e no i n t e r v e n i n g e l e m e n t so r l a y e r s p r e s e n t . OtherWords used o d e s c r i b e t h e r e l a t i o n s h i p betWeen e l e m e n t so rl a y e r ss h o u l db e i n t e r p r e t e d i na l i k ef a s h i o n( e . g . , b e t w e e n , v e r s u s d i r e c t l yb e t We e n , a d j a c e n t , v e r s u s d i r e c t l ya d j ac e n t , e t c . ) .

The e r m i n o l o g yu s e dh e r e i n i s f o r t h e p u r p o s eo f d e s c r i bi n g p a r t i c u l a r e m b o d i m e n t so n l y a n d i s n o t i n t e n d e dt o b el i m i t i n g o f e x e m p l a r y e m b o d i m e n t s .As u s e dh e r e i n ,t h e s i n

g u l a r f o r m s a , a n , a n d t h e , a r e i n t e n d e dt o i n c l u d e t h ep l u r a l f o r m s a s We l l , u n l e s st h e c o n t e x tc l e a r l y i n d i c a t e s o t he r W i s e . I t W i l l be f u r t h e r u n d e r s t o o dt h a t t h e t e r m s c o mp r i s e s , c o m p r i s i n g , i n c l u d e s , a n d / o r i n c l u d i n g , W h e nu s e dh e r e i n ,s p e c i f y t h ep r e s e n c eo f s t a t e df e a t u r e s , i n t e g e r s ,s t e p s ,o p e r a t i o n s , e l e m e n t s ,a n d / o r c o m p o n e n t s ,b u t d o n o tpreclude t h e presence o r a d d i t i o n o f one o r more o t h e r f e at u r e s , i n t e g e r s , s t e p s ,o p e r a t i o n s ,e l e m e n t s ,c o m p o n e n t s ,a n d /o r g r o u p s t h e r e o f .

I n t h e d r a W i n g s ,t h i c k n e s s e so f l a y e r sa n dr e g i o n s may b ee x a g g e r a t e df o r c l a r i t y .L i k er e f e r e n c en u m e r a l si n t h e d r a Wi n g s a r e used o d e n o t el i k e e l e m e n t s .

H e r e i n a f t e r ,e x e m p l a r ye m b o d i m e n t so f h e p r e s e n td i s c l os u r e W i l l be d e s c r i b e d i n d e t a i l With r e f e r e n c et o t h e a c c o mp a n y i n gd r a W i n g s .

FIGS. 1 and 3 a r e s e c t i o n a lvieWs shoWi ng an exemplaryembodiment o f a s t r u c t u r e o f a s m a l l h e a r i n g a i d . I n t h ee x e m p l a r yembodiment f h e s m a l l h e a r i n ga i d ,a m i c r o e l e ct r o - m e c h a n i c a ls y s t e m(MEMS) m i c r o p h o n e1 0 0 , a h e a ri n g a i d p r o c e s s o rc h i p 2 0 0 , and a MEMS e c e i v e r 300 a r ei n t e g r a t e d a s a s i n g l e b o d y . F I G . 2 i s a t o p p l a n vieW o f t h ee x e m p l a r ye m b o d i m e n to f t h e s m a l lh e a r i n ga i d .

R e f e r r i n gt o F I G . 1 , a p l u r a l i t y o f b a l lbumps 1 7 0 i s d i sp o s e d( e . g . ,a t t a c h e d )b e t W e e nt h eMEMS i c r o p h o n e1 0 0a n d t h e h e a r i n g a i d p r o c e s s o r c h i p 2 0 0 , a n d b e t W e e nt h eh e a r i n ga i d p r o c e s s o rc h i p 2 0 0 a n d t h e MEMS e c e i v e r3 0 0 ,r e s p e c t i v e l y ,T h e i n t e g r a t e ds m a l lh e a r i n ga i di n c l u d i n gt h ep l u r a l i t yo f a l lb u m p s1 7 0 , t h eMEMS i c r o p h o n e1 0 0 , t h eh e a r i n ga i d p r o c e s s o rc h i p 2 0 0 , a n d t h e MEMS e c e i v e r3 0 0m a y b e d i s p o s e di n a h o u s i n g1 0 . I n o n e e x e m p l a r yembodi


11/14

U S 8 , 4 2 8 , 2 8 1B25

m e n t , t h e s m a l lh e a r i n g a i d m a y b e ?xed t o a n i n s i d e o f t h eh o u s i n g1 0 .A l t h o u g hF I G . 1 d e p i c t s t h a tt h e MEMS i c r ophone 100 and t h e MEMS e c e i v e r 300 a r e housed i n t h eh o u s i n g 1 0 , i no n e e x e m p l a r ye m b o d i m e n t ,t h e MEMSm i c r o p h o n e 1 0 0 a n dt h e MEMS e c e i v e r3 0 0 may e e x p o s e dt oo u t s i d eo f h e h o u s i n g10.A l u r a l i t yo f ? x i n gu n i t s 2 0 may

be d i s p o s e do n o u t e r s u r f a c e s o f t h e h o u s i n g1 0 . The s m a l lh e a r i n ga i d may b e e a s i l y?xed n u s e r s e a ru s i n g t h e p l u r a li t yo f ? x i n gu n i t s2 0 ,a n dmay u b s t a n t i a l l yb e p r e v e n t e df r o mm o v i n g ,s u c h a s s W i n g i n go r r o t a t i n g b y e x t e r n a l s h o c k , f o re x a m p l e .F u r t h e r , a s shoWn n F I G . 2 , t h e s m a l l h e a r i n g a i dmay e p r e v e n t e df r o mc o m p l e t e l y b l o c k i n gt h e e a r s ,t h e r e b ya v o i d i n ga n o c c l u s i o ne f f e c tu s i n g t h e p l u r a l i t yo f ? x i n gu n i t2 0 . Numbers a n d s h a p e s o f t h e p l u r a l i t yo f ? x i n g u n i t s2 0d i s p o s e d t o t h e h o u s i n g 1 0 d i s c l o s e d i n t h e e x e m p l a r yembodiment a r e n o t l i m i t e d t h e r e t o and d i f f e r e n t numbersa n d s h a p e so f ? x i n g u n i t s may b e u s e d . The MEMS i c r op h o n e 1 0 0 r e c e i v e s e x t e r n a l s o u n d s i g n a l s ,c o n v e r t s t h er e c e i v e d s o u n d s i g n a l st o a n a l o g s i g n a l s ,a n d o u t p u t s t h ea n a l o gs i g n a l s .T h eh e a r i n ga i d p r o c e s s o rc h i p 2 0 0 c o n v e r t st h e a n a l o gs i g n a l so u t p u tb y t h e MEMS i c r o p h o n e 1 0 0t od i g i t a ls i g n a l s ,p e r f o r m sg a i nc o r r e c t i o na n d d i g i t a ls i g n a lp r o c e s s i n gt o t h e d i g i t a ls i g n a l s ,a n d c o n v e r t s t h ep r o c e s s e dd i g i t a ls i g n a l st o a n a l o g s i g n a l s .T h e MEMS e c e i v e r 3 0 0o u t p u t st h ea n a l o gs i g n a l sc o n v e r t e df r o mt h ep r o c e s s e dd i g it a l s i g n a l s a s s o u n ds i g n a l s .

F I G . 4 i s a s e c t i o n a l vieW of an exemplary embodiment ofan r r a y of r a n s d u c e rc e l l s 180 and 380 of h e MEMS i c rop h o n e 1 0 0 a n d t h e MEMS e c e i v e r 3 0 0 , a c c o r d i n gt o t h ep r e s e n t d i s c l o s u r e .

R e f e r r i n gt o F I G S . 1 a n d 4 , t h e MEMS i c r o p h o n e 1 0 0and t h e MEMS e c e i v e r 300 a r e f a b r i c a t e d i n a MEMS roc e s s . The MEMS icro pho ne 100 and t h e MEMS e c e i v e r300 m a y i n c l u d e t h e t r a n s d u c e rc e l l s1 8 0 and 3 8 0 , r e s p e ct i v e l y ,W h i c h i n c l u d es u b s t r a t e s 1 1 0 a n d3 1 0 , d i e l e c t r i cmater i a ll a y e r s 1 2 0 a n d3 2 0 , ? r s te l e c t r o d e s1 3 0 a n d3 3 0 , s u p p o r t

i n g u n i t s 1 4 0 a n d3 4 0 , t h i n ?lms 1 5 0 a n d3 5 0 , a n d s e c o n de l e c t r o d e s1 6 0 a n d3 6 0 , r e s p e c t i v e l y . I n t h e t r a n s d u c e rc e l l s180 and 3 8 0 , t h e d i e l e c t r i c m a t e r i a l l a y e r s 120 and 320 a r ed i s p o s e do n h e s u b s t r a t e s1 1 0 a n d3 1 0 , r e s p e c t i v e l ya n d t h e? r s t e l e c t r o d e s 130 and 330 a r e d i s p o s e don t h e d i e l e c t r i cm a t e r i a ll a y e r s1 2 0 a n d3 2 0 , r e s p e c t i v e l y .T h e s u p p o r t i n gu n i t s 140 and 340 a r e d i s p o s e do n h e ? r s t e l e c t r o d e s130 and3 3 0 , r e s p e c t i v e l y ,a n d t h e s u p p o r t i n gu n i t s1 4 0 a n d 3 4 0s u pp o r t t h e t h i n ? l m s 1 5 0 a n d3 5 0 , r e s p e c t i v e l y ,t h a ta r e d i s p o s e do n an upper s i d e o f t h e s u p p o r t i n gu n i t s 140 and 3 4 0 , r e s p e ct i v e l y .I n o n e e x e m p l a r y e m b o d i m e n t ,t h e s u p p o r t i n gu n i t s140 and 340 m a y be d i s p o s e do n h e s u b s t r a t e s110 a nd 3 1 0 ,o r o n h e d i e l e c t r i c m a t e r i a l l a y e r s 1 2 0 and 2 0 , r e s p e c t i v e l y ,W h e n h e ? r s t e l e c t r o d e s130 and 330 r e d i s p o s e do n p a r t o ft h e s u b s t r a t e s 1 1 0 a n d1 3 0 , r e s p e c t i v e l y . The s e c o n de l e ct r o d e s 160 and 360 r e d i s p o s e do n h e t h i n ?lms 150 and 5 0 ,r e s p e c t i v e l y . The r a n s d u c e rc e l l s180 and 380 o f t h e MEMSm i c r o p h o n e 1 0 0 a n dt h e MEMS e c e i v e r 3 0 0 , r e s p e c t i v e l y ,may ave a s u b s t a n t i a l l y same s t r u c t u r e b u t may u n c t i o ns u b s t a n t i a l l y d i f f e r e n t l y .The t r a n s d u c e r c e l l 1 8 0 o f t h eMEMS i c r o p h o n e1 0 0 r e c e i v e ss o u n ds i g n a l sf r o mo u t s i d e ,Whereas t h e t r a n s d u c e rc e l l380 o f t h e MEMS e c e i v e r 300o u t p u t s s o u n ds i g n a l s t o o u t s i d e . An p p e r s u r f a c eo f t h e t h i n?lm 150 o f t h e MEMS icro pho ne 100 and a n u p p e rs u r f a c eo f t h e t h i n ?lm 350 o f t h e MEMS e c e i v e r 300 m a y f a c es u b s t a n t i a l l yo p p o s i t ed i r e c t i o n s .T h a t s , t h e u p p e rs u r f a c eo ft h e t h i n ?lm 150 o f t h e MEMS icrophone 1 0 0 may f a c et o W a r do u t s i d eo f s e r s e a r h o l e , W h e r e a st h e u p p e r s u r f a c eo ft h e t h i n ?lm 350 o f t h e MEMS e c e i v e r300 m a y f a c e toWardu s e r se a r d r u m ,f o re x a m p l e .

20

25

30

35

40

45

50

55

60

6 5

6The s u b s t r a t e s 110 and 310 m a y i n c l u d e s i l i c o n o r q u a r t z

f o r a MEMS r o c e s s . The d i e l e c t r i c m a t e r i a l l a y e r s 120 and320 a r e d i s p o s e do n h e s u b s t r a t e s 1 1 0 and 1 0 , r e s p e c t i v e l y ,Where h e d i e l e c t r i c m a t e r i a ll a y e r s 1 2 0 and 320 a r e l a y e r s f o ri n s u l a t i n g t h e s u b s t r a t e s 1 1 0 a n d310 a nd h e ? r s t e l e c t r o d e s1 3 0 a n d 3 3 0f r o me a c ho t h e r ,r e s p e c t i v e l y , a n d may i n c l u d es i l i c o n l a y e r s ,o x i d e l a y e r s ,o r n i t r i d el a y e r s o r l a y e r s W i t ho t h e r m a t e r i a l s W i t h s i m i l a r c h a r a c t e r i s t i c s . The ? r s t e l e ct r o d e s 130 and 330 and h e second l e c t r o d e s160 and 360 r ec o n d u c t o r sf o r a p p l y i n g a n e l e c t r i cp o t e n t i a l b e t W e e nt h es u b s t r a t e 1 1 0 and h e t h i n ?lm 1 5 0 , and betWeen h e s u b s t r a t e310 a nd t h e t h i n ?lm 3 5 0 , r e s p e c t i v e l y , and may i n c l u d e am e t a l s u c h a s aluminum o r g o l d , o r a d e n s e l ydoped p o l ys i l i c o n .F r e q u e n c yc h a r a c t e r i s t i c s r e l a t i v e t o v i b r a t i o n o f t h et h i n ?lms 1 5 0 a n d350 may b e a d j u s t e dby c h a n g i n ga d i st a n c e d betWeen h e ? r s t e l e c t r o d e 130 a nd h e t h i n ?lm 1 5 0 ,and betWeen t h e ? r s t e l e c t r o d e 330 a nd t h e t h i n ?lm 3 5 0 ,r e s p e c t i v e l y , a n d a l e n g t h L o f t h e t h i n ?lms 1 5 0 a n d3 5 0 ,m a t e r i a l sc o n s t i t u t i n gt h e t h i n ?lms 1 5 0 and 5 0 , and t h i c kn e s s o f t h e t h i n ?lms 150 a nd 5 0 . An l a s t i c i t y c o e ? i c i e n to ft h e t h i n ?lms 1 5 0 and 350 v a r i e s a c c o r d i n g t o m a t e r i a l sc o n s t i t u t i n g t h e t h i n?lms 1 5 0 and 3 5 0 .

The r a n s d u c e rc e l l s1 8 0 and 380 may r e c e i v e i n p u ts o u n ds i g n a l s o r o u t p u t s o u n ds i g n a l s i na n a u d i b l ef r e q u e n c yb a n d ,W h i c h i s from a b o u t 20 HZ t o a b o u t 2 0 , 0 0 0 H Z , u s i n gamicromachined u l t r a s o n i c t r a n s d u c e r(MUT). The t r a n sd u c e rc e l l s1 8 0 a n d 3 8 0may r e c e i v e t h e i n p u ts o u n ds i g n a l so r t h e o u t p u ts o u n ds i g n a l s u s i n g a f o l l o W i n gm e c h a n i s m .

F i r s t ,When h e t r a n s d u c e rc e l l1 8 0 r e c e i v e s i n p u to f e x t e rn a l s o u n ds i g n a l s ,d i r e c t c u r r e n t i s a p p l i e d t o t h e ? r s t a n dsecond e l e c t r o d e s 130 and 1 6 0 . When h e d i r e c t c u r r e n t i sa p p l i e d t o t h e ? r s t and s e c o n de l e c t r o d e s 1 3 0 and 1 6 0 , ad i s p l a c e m e n t o fh e t h i n ?lm 5 0 i s i n d u c e d .I f e x t e r n a l s o u n ds i g n a l s a r e i n p u t When t h e d i s p l a c e m e n t o ft h i n ?lm 1 5 0 i si n d u c e d , t h e d i s p l a c e m e n to f t h e t h i n ?lm 1 5 0 i s c h a n g e da c c o r d i n gt o a sound r e s s u r e o f h e sound i g n a l s . D u e o t h ed i s p l a c e m e n to f t h e t h i n ?lm 1 5 0 , a c a p a c i t a n c eo f t h e t r a n s

d u c e rc e l l1 8 0 i s c h a n g e d .The i n p u t o f s o u n ds i g n a l smay b er e c e i v e db y d e t e c t i n g t h ec h a n g eo f t h ec a p a c i t a n c eo f t h et r a n s d u c e rc e l l1 8 0 . W h e n t h e t r a n s d u c e rc e l l380 o u t p u t ss o u n ds i g n a l s ,d i r e c t c u r r e n t i s a p p l i e dt o t h e ? r s t and s e c o n de l e c t r o d e s330 a nd 3 6 0 . W h e n h e d i r e c t c u r r e n t i s a p p l i e d t ot h e ? r s t and s e c o n de l e c t r o d e s330 a nd 6 0 , t h e s u b s t r a t e310and h e t h i n ?lm 350 form c a p a c i t o r . When h e d i r e c t c u r r e n ti s a p p l i e dt o t h e ? r s t a n d s e c o n de l e c t r o d e s3 3 0 a n d3 6 0 , t h ed i s p l a c e m e n to f t h e t h i n ?lm 350 i s i n d u c e dby a n e l e c t r os t a t i cf o r c e a n d t h e t h i n ?lm 3 5 0 i s p u l l e d t o W a r dt h e ? r s te l e c t r o d e 3 3 0 . H e r e , t h e d i s p l a c e m e n to f t h e t h i n ?lm 3 5 0s t o p s a t a p o i n t Where h e e l e c t r o s t a t i c f o r c e e q u a l st o a d r a gdue o an n t e r n a l s t r e s s o f h e t h i n ?lm 350.At h i s p o i n t , i fana l t e r n a t i n g c u r r e n t i s a p p l i e d t h e r e t o ,t h e t h i n ?lm 3 5 0 i sv i b r a t e d a n d o u t p u t s s o u n ds i g n a l s .

Depending on s e n s i t i v i t y o f t h e MEMS icrophone 1 0 0o r o u t p u t poWer o f t h e MEMS e c e i v e r 3 0 0 , t h e t r a n s d u c e rc e l l s1 8 0 and 380 m a y be a s i n g l e t r a n s d u c e rc e l l ,r e s p e ct i v e l y ,a s s h o W n i n F I G . 1 o r m u l t i - t r a n s d u c e rc e l l s having ashape of an m>


12/14

U S 8 , 4 2 8 , 2 8 1B27

p a c k a g e( S I P ) .R e f e r r i n gt o F I G . 3 , t h e h e a r i n ga i d p r o c e ss o r c h i p 200 m a y be d i s p o s e d t o t h e bottom of a grooveformed i n a p r i n t e d c i r c u i t board (PCB) 2 6 0 . I n one exemp l a r y e m b o d i m e n t ,t h e MEMS i c r o p h o n e1 0 0 may b e d i sp o s e dt o a ? r s t s u r f a c eo f h e PCB 60 i a t h e b a l lbumps 1 7 0 ,f o r e x a m p l e ,b u t i s n o t l i m i t e d t h e r e t o . I n one e x e m p l a r yembodiment, t h e MEMS e c e i v e r 300 m a y be d i s p o s e dt o as e c o n ds u r f a c e o f t h e P C B 2 6 0 v i a t h e b a l lbumps 1 7 0 , f o re x a m p l e ,b u t i s n o t l i m i t e d t h e r e t o . The ? r s t e l e c t r o d e s130and 330 and h e s e c o n de l e c t r o d e s160 and 360 o f t h e MEMSm i c r o p h o n e1 0 0 a n dMEMS e c e i v e r 3 0 0 , r e s p e c t i v e l y ,mayb e e l e c t r i c a l l yc o n n e c t e dt o t h e P C B 2 6 0 v i a t h r o u g h - W a f e rv i a h o l e s 1 8 5 , 1 9 0 , 3 8 5 ,a n d 3 9 0 . The h e a r i n ga i d p r o c e s s o rc h i p 2 0 0 may b e e l e c t r i c a l l yc o n n e c t e dt o t h e MEMS i c r ophone 1 0 0 a n d t h e MEMS e c e i v e r 3 0 0 v i a a W i r i n g l a y e r i nt h e P C B 2 6 0 . I n o n e e x e m p l a r y e m b o d i m e n t ,t h e g r o o v e( n o ts h o W n )o f t h e P C B 2 6 0 may e c o v e r e dby n o t h e r s u b s t r a t e .

F I G . 5 i s a b l o c kd i a g r a md e p i c t i n ga n e x e m p l a r yembodiment o f o p e r a t i o n s o f e a c h o f t h e components o f a s m a l lh e a r i n ga i d ,a c c o r d i n gt o t h e p r e s e n td i s c l o s u r e .

R e f e r r i n gt oF I G .5 ,t h e h e a r i n g a i d p r o c e s s o rc h i p 2 0 0mayi n c l u d e a p r e a m p l i ? e r2 1 0 , an a n a l o g - t o - d i g i t a l c o n v e r t e r

(ADC) 2 2 0 , a s i g n a lp r o c e s s o r 2 3 0 , a d i g i t a l - t o - a n a l o gc o n v e r t e r(DAC) 2 4 0 , a n d a na m p l i ? e r2 5 0 . The p r e a m p l i? e r 2 1 0 a m p l i ? e s a n a l o gs i g n a l so u t p u tb y t h eMEMS i c r op h o n e1 0 0 . T h eADC 2 0 c o n v e r t sa n a l o gs i g n a l sa m p l i ? e db y t h ep r e a m p l i ? e r2 1 0 t o d i g i t a ls i g n a l s .T h es i g n a lp r o c e ss o r2 3 0p e r f o r m sg a i nc o r r e c t i o na n dd i g i t a ls i g n a lp r o c e s s i n gW i t hr e s p e c tt o t h e d i g i t a ls i g n a l s ,W h i c hWere c o n v e r t e df r o ma n a l o gs i g n a l sb y t h eADC 2 0 , u s i n ga p r e s e ts i g n a lp r o c e s si n g a l g o r i t h m .T h es i g n a lp r o c e s s o r2 3 0 may p e r f o r ms i g n a lp r o c e s s i n gt oe a c h o f b a n d s o fh ed i g i t a ls i g n a l sa c c o r d i n gt ot h e p r e s e t s i g n a lp r o c e s s i n ga l g o r i t h m . The DAC 4 0 c o nv e r t sd i g i t a ls i g n a l sp r o c e s s e db y t h e s i g n a lp r o c e s s o r2 3 0 t oa n a l o gs i g n a l s .T h e a m p l i ? e r2 5 0 a m p l i ? e sa n a l o gs i g n a l s ,W h i c h e r e c o n v e r t e df r o md i g i t a ls i g n a l sby h e DAC 4 0 . I no n e e x e m p l a r ye m b o d i m e n t ,t h e h e a r i n ga i d p r o c e s s o rc h i p

200 m a y f u r t h e r i n c l u d e a communicat ion module ( n o ts h o W n )f o rhuman o d y c o m m u n i c a t i o n ,f r e q u e n c ym o d u l at i o n ( F M )c o m m u n i c a t i o n ,o r B l u e t o o t hc o m m u n i c a t i o n ,f o re x a m p l e .The c o m m u n i c a t i o nm o d u l emay b e d i s p o s e do u t s i d e o f e a r s ,and c o n n e c t e dt o t h e h e a r i n g a i d p r o c e s s o rc h i p 2 0 0 .

A l t h o u g hn o t s h o W n , a n e x e m p l a r yembodiment o f t h es m a l l h e a r i n ga i d a c c o r d i n gt o t h e p r e s e n t d i s c l o s u r e mayf u r t h e r i n c l u d e a b a t t e r y f o r s u p p l y i n gpoWer t o t h e MEMSm i c r o p h o n e1 0 0 , t h e h e a r i n ga i dp r o c e s s o rc h i p 2 0 0 , a n dt h eMEMS e c e i v e r 3 0 0 . I n one e x e m p l a r yembodiment, t h e b a tt e r y m a y be l o c a t e d o u t s i d e of e a r s and connected t o t h eh e a r i n ga i d p r o c e s s o rc h i p 200 W i t hW i r e so r W i r e l e s s , o rm a yb e l o c a t e dbetWeen h e MEMS icrophone 1 0 0 and h e h e a ri n g a i d p r o c e s s o rc h i p 2 0 0 .

I n a t y p i c a l h e a r i n ga i d ,a h e a r i n ga i d p r o c e s s o rc h i p andr e c e i v e r a r e s e p a r a t e dc o m p o n e n t s .T h e r e f o r e ,a n a s s e m b l yp r o c e s s i s c o m p l i c a t e d ,and a volume o f a h e a r i n g a i d i ss u b s t a n t i a l l y l a r g e .As a s i z e o f a h e a r i n g a i d i n c r e a s e s , i tbec o mes more d i f ? c u l t t o l o c a t e a r e c e i v e r c l o s e t o t h e e a rd r u m .A c c o r d i n g l y ,i t i s b e n e ? c i a lt og e n e r a t ea g r e a t e r soundp r e s s u r e W h e n a r e c e i v e r i s l o c a t e d c l o s et o t h e eardrum t ov i b r a t e a d i ap h r a gm o f h e eardrum a s a d i s t a n c e betWeen ar e c e i v e r and t h e eardrum i n c r e a s e s . A s a r e s u l t , a r e c e i v e rr e q u i r e s g r e a t e ro u t p u t p o We r , a n d t h u s more e l e c t r i c i t yi sconsumed t o g e n e r a t ea r e c e i v e r W i t h h i g h e r o u t p u t p o W e r .F u r t h e r m o r e ,W h e n a microphone s l o c a t e d o u t s i d e t h e e a rh o l e ,t h e m i c r o p h o n ei s e x p o s e dt o v a r i o u s e n v i r o n m e n t a ln o i s e s ,s u c h a s Wind o i s e s ,d i r e c t i o n a l i t y ,e x t e r n a l s h o c k s ,f o r e x a m p l e .T h e r e f o r e ,a s e p a r a t ea l g o r i t h mi s n e c e s s a r yt o

20

25

30

35

40

45

50

55

60

6 5

8remove h e e n v i r o n m e n t a ln o i s e s , and d d i t i o n a le l e c t r i c i t yi sconsumed o d r i v e t h e a l g o r i t h m .

The i z eo f h e e x e m p l a r yembodiment f h e s m a l lh e a r i n ga i d a c c o r d i n gt o t h e p r e s e n t d i s c l o s u r emay b e r e d u c e dt os e v e r a lm i l l i m e t e r sb y a t t a c h i n g t h eMEMS i c r o p h o n e1 0 0and t h e MEMS e c e i v e r 300 t o b o t h s u r f a c e s o f t h e h e a r i n ga i d p r o c e s s o rc h i p 200 i n a MEMS r o c e s s . F u r t h e r m o r e ,byl o c a t i n g t h eMEMS e c e i v e r 300 a s c l o s e t o t h e eardrum a sp o s s i b l e , n e c e s s a r yo u t p u tpoWer o f t h e MEMS e c e i v e r3 0 0may e m i n i m i z e dt om i n i m i z ee l e c t r i c i t yc o n s u m p t i o no f h eh e a r i n g a i d p r o c e s s o r c h i p 2 0 0 . F u r t h e r m o r e ,s i n c e t h eMEMS i c r o p h o n e1 0 0 may b e l o c a t e dd e e p i n t h e e a r h o l e ,t h e MEMS icrophone 1 0 0 i s n o t e x p o s e dt o v a r i o u s e n v ir o n m e n t a ln o i s e s , and may u t i l i z en a t u r a l s o u n dp r e s s u r ea m p l i ? e r s , s u c h a s a n e a r ? a p .

FIG. 6A s a s e c t i o n a lvieW shoW ing h e s t r u c t u r e o f s m a l lh e a r i n g a i d a c c o r d i n gt o a n o t h e rembodiment o f t h e p r e s e n td i s c l o s u r e ,and I G . 6 B s a p l a nv i e Wo f h e s m a l lh e a r i n ga i dof I G . 6A.

R e f e r r i n gt o F I G . 6 A ,MEMS i c r o p h o n ec h i p s 4 0 0 a n dt h e h e a r i n g a i d p r o c e s s o r c h i p 2 0 0 a r e d i s p o s e d ( e . g . ,mounted) o n a ? r s t s u r f a c e o f a PCB 0 0 . F u r t h e r m o r e ,

MEMS e c e i v e rc h i p s 600 r e d i s p o s e do n second u r f a c eo ft h e P C B 5 0 0 . The MEMS i c r o p h o n ec h i p 4 0 0 i s a n o n - c h i pembodiment f t h e MEMS icroph one 100 shoWn n F I G . 1 .F u r t h e r m o r e ,t h e MEMS e c e i v e r c h i p 6 0 0 i s a n o n - c h i pembodiment o f t h e MEMS e c e i v e r 300 shoWn i n F I G . 1 . I none exemplary embodiment, t h e PCB 00 m a y be a m u l t il a y e r PCB. I n o n e e x e m p l a r ye m b o d i m e n t ,t h e m u l t i - l a y e rP C B i s f a b r i c a t e d b y c o m b i n i n ga p l u r a l i t yo f t h i n e t c h e ds u b s t r a t e s ,W h e r ea W i r i n g l a y e r i s i n t e g r a t e d i n t h e m u l t il a y e rP C B .I n o n e e x e m pl a r y e m b o d i m e n t ,t h em u l t i - l a y e rPCB a y be d e s i g n e dt o have any o f v a r i o u s s t r u c t u r e s .

R e f e r r i n g t o F I G . 6 B ,t h e MEMS i c r o p h o n ec h i p s 4 0 0a r e disposed o n ? r s t s u r f a c e o f h e PCB 0 0 a s a 3 x 3 a r r a y ,and h e h e a r i n ga i d p r o c e s s o rc h i p 200 s d i s p o s e do n c e n t e rc e l lo f t h e 3x3 a r r a y .Although t h e 3x3 a r r a y o f t h e MEMS

m i c r o p h o n ec h i p 4 0 0 s a r e shoWn i n F I G . 6 B , t h e MEMSm i c r o p h o n ec h i p s 4 0 0 may e d i s p o s e do n t h e ? r s t s u r f a c eo fthe PCB 5 0 0 i n an m>


13/14

U S 8 , 4 2 8 , 2 8 1B2

F I G .7 B , t h e MEMS i c r o p h o n e s1 0 0 may e a r r a n g e don h e? r s t s u r f a c eo f h e s u b s t r a t e 550 i n an m>


14/14

U S 8 , 4 2 8 , 2 8 1B21 1

9 . The h e a r i n g a i d o f c l a i m 8 , w h e r e i nt h e p l u r a l i t yo ft r a n s d u c e rc e l l si s a r r a n g e di n an a r r a y.

1 0 . The e a r i n g a i d o f c l a i m8 ,W h e r e i na f r e q u e n c yband ft h e p l u r a l i t y o f t r a n s d u c e rc e l l si s a n a u d i b l ef r e q u e n c y b a n d ,t h a t i s , from a b o u t 20 h e r t Z t o a b o u t 2 0 , 0 0 0 h e r t Z .

1 1 .A e a r i n g a i d c o m p r i s i n g :

a p r i n t e d c i r c u i tb o a r d ;a m i c r o e l e c t r o m e c h a n i c a ls y s t e mm i c r o p h o n ec h i p ,W h i c hi s d i s p o s e don ? r s t s u r f a c eo f t h e p r i n t e dc i r c u i tb o a r d ,r e c e i v e s i n p u t so f e x t e r n a l s o u n ds i g n a l s ,c o n v e r t s t h es o u n ds i g n a l st o a n a l o gs i g n a l s ,a n d o u t p u t st h ea n a l o gs i g n a l s ;

a h e a r i n ga i d p r o c e s s o rc h i p , W h i c h s d i s p o s e don h e ? r s ts u r f a c e o f t h e p r i n t e d c i r c u i tb o a r d , c o n v e r t st h e a n a l o gs i g n a l st o d i g i t a l s i g n a l s ,p e r f o r m sg a i n c o r r e c t i o na n dd i g i t a ls i g n a lp r o c e s s i n gt o t h e d i g i t a ls i g n a l s ,a n d c o nv e r t st h ep r o c e s s e dd i g i t a ls i g n a l st oa n a l o gs i g n a l s ;a n d

a m i c r o e l e c t r o m e c h a n i c a ls y s t e mr e c e i v e r c h i p , W h i c h sd i s p o s e do n s e c o n ds u r f a c eo f t h e p r i n t e d c i r c u i t boarda n d o u t p u t s t h ea n a l o gs i g n a l sc o n v e r t e df r o m t h e p r oc e s s e dd i g i t a ls i g n a l sa s s o u n ds i g n a l s ,

W h e r e i nt h e m i c r o e l e c t r o m e c h a n i c a ls y s t e mm i c r o p h o n ec h i p ,t h e h e a r i n ga i d p r o c e s s o rc h i p ,a n dt h e m i c r o e l e ct r o m e c h a n i c a ls y s t e mr e c e i v e r c h i p a r e d i s p o s e do n h es i n g l ep r i n t e dc i r c u i tb o a r d .

1 2 .The h e a r i n g a i d o f c l a i m 1 1 ,W h e r e i nt h e h e a r i n g a i dp r o c e s s o rc h i p c o m p r i s e s :

a p r e a m p l i ? e rW h i c ha m p l i ? e st h ea n a l o gs i g n a l so u t p u tb yt h em i c r o e l e c t r o m e c h a n i c a ls y s t e mm i c r o p h o n ec h i p ;

a n a n a l o g - t o - d i g i t a lc o n v e r t e rW h i c h c o n v e r t s t h ea n a l o gs i g n a l sa m p l i ? e db y t h ep r e a m p l i ? e rt o d i g i t a l s i g n a l s ;

a s i g n a lp r o c e s s o r W h i c hp e r f o r m sg a i n c o r r e c t i o n a n dd i g i t a ls i g n a lp r o c e s s i n g t o t h e d i g i t a ls i g n a l sW i t hr e s p e c t t o t h e d i g i t a ls i g n a l sc o n v e r t e df r o mt h e a n a l o gs i g n a l sb y t h ea n a l o g - t o - d i g i t a lc o n v e r t e r ;

a d i g i t a l - t o - a n a l o g c o n v e r t e r W h i c h c o n v e r t s t h e d i g i t a ls i g n a l sp r o c e s s e db y t h es i g n a lp r o c e s s o rt oa n a l o gs i gn a l s ;a n d

a n a m p l i ?e rW h i c ha m p l i ? e st h e a n a l o gs i g n a l sc o n v e r t e df r o m t h e d i g i t a ls i g n a l sb y t h e d i g i t a l - t o - a n a l o gc o nv e r t e r .

1 3 . The e a r i n g a i d o f c l a i m1 1 , W h e r e i n e a c ho f h e m i c r oe l e c t r o m e c h a n i c a ls y s t e mm i c r o p h o n ec h i p a n d t h e m i c r oe l e c t r o m e c h a n i c a ls y s t e mr e c e i v e r c h i p c o m p r i s e sa p l u r a l i t yo f t r a n s d u c e rc e l l s ,e a c h o fW h i c hc o m p r i s e s :

a s u b s t r a t e ;a ? r s t e l e c t r o d e d i s p o s e do n h e s u b s t r a t e ;a p l u r a l i t y o f s u p p o r t i n gu n i t s d i s p o s e do n t h e ? r s t e l e c

t r o d e ;a t h i n?lm s u p p o r t e db y t h e p l u r a l i t yo f s u p p o r t i n gu n i t s ;

anda second e l e c t r o d ed i s p o s e don h e t h i n ?lm.

1 4 .The h e a r i n g a i d o f c l a i m

1 3 ,W h e r e i nt h e

p l u r a l i t yo f

t r a n s d u c e rc e l l si s a r r a n g e di n an a r r a y.1 5 . The h e a r i n g a i d o f c l a i m 1 3 , W h e r e i na f r e q u e n c yband

o f t h e p l u r a l i t y o f t r a n s d u c e rc e l l si s a n a u d i b l e f r e q u e n c yb a n d , t h a ti s , f r o ma b o u t 2 0 h e r t Z t o a b o u t 2 0 , 0 0 0h e r t z .

1 6 . The e a r i n g a i d o f o n e o f c l a i m s1 1 t h r o u g h1 4 , f u r t h e rc o m p r i s i n g :

20

30

35

40

45

50

55

1 2a h o u s i n gW h i c hs u r r o u n d st h e h e a r i n g a i d ;a n da p l u r a l i t y o f ? x i n g u n i t s d i s p o s e dt o o u t e r s u r f a c e so f t h e

h o u s i n g .1 7 .A e a r i n g a i d c o m p r i s i n g :a s u b s t r a t e ;a m i c r o e l e c t r o m e c h a n i c a ls y s t e m m i c r o p h o n e ,W h i c h i s

d i s p o s e d o n a ? r s t s u r f a c e o f t h e s u b s t r a t e , r e c e i v e si n p u t s o f e x t e r n a l s o u n ds i g n a l s ,c o n v e r t s t h es o u n ds i gn a l st o a n a l o gs i g n a l s ,a n d o u t p u t st h ea n a l o gs i g n a l s ;

a h e a r i n ga i d p r o c e s s o rc h i p , W h i c h s d i s p o s e don h e ? r s ts u r f a c e o f t h e s u b s t r a t e ,c o n v e r t s t h ea n a l o gs i g n a l s t od i g i t a ls i g n a l s ,p e r f o r m sg a i nc o r r e c t i o na n dd i g i t a ls i gn a l p r o c e s s i n gt o t h e d i g i t a ls i g n a l s ,a n d c o n v e r t s t h ep r o c e s s e dd i g i t a ls i g n a l st o a n a l o gs i g n a l s ;a n d

a m i c r o e l e c t r o m e c h a n i c a ls y s t e mr e c e i v e r , W h i c h i s d i sposed on a second s u r f a c e of h e s u b s t r a t e and o u t p u t st h ea n a l o gs i g n a l sc o n v e r t e df r o mt h ep r o c e s s e dd i g i t a ls i g n a l s a s s o u n ds i g n a l s ,

W h e r e i nt h e m i c r o e l e c t r o m e c h a n i c a ls y s t e m m i c ro p h o n e ,t h e h e a r i n ga i d p r o c e s s o rc h i p ,a n dt h e m i c r o e l e c t r o m ec h a n i c a ls y s t e mr e c e i v e r a r e d i s p o s e do n h e s i n g l e s u bs t r a t e .

1 8 . The h e a r i n g a i d o f c l a i m 1 7 ,W h e r e i nt h e h e a r i n g a i dp r o c e s s o rc h i pc o m p r i s e s :

a p r e a m p l i ? e rW h i c ha m p l i ? e st h ea n a l o gs i g n a l so u t p u tb yt h e m i c r o e l e c t r o m e c h a n i c a ls y s t e m m ic r o p h o n e ;

an a n a l o g - t o - d i g i t a lc o n v e r t e rW h i c h c o n v e r t s t h ea n a l o gs i g n a l sa m p l i ? e db y t h ep r e a m p l i ? e rt o d i g i t a ls i g n a l s ;

a s i g n a l p r o c e s s o r W h i c hp e r f o r m sg a i n c o r r e c t i o n a n dd i g i t a ls i g n a lp r o c e s s i n g t o t h e d i g i t a ls i g n a l sW i t hr e s p e c t t o t h e d i g i t a ls i g n a l sc o n v e r t e df r o mt h e a n a l o gs i g n a l sb y t h e a n a l o g - t o -d i g i t a l c o n v e r t e r ;

a d i g i t a l - t o - a n a l o g c o n v e r t e r W h i c h c o n v e r t s t h e d i g i t a ls i g n a l sp r o c e s s e db y t h es i g n a lp r o c e s s o rt o a n a l o gs i gn a l s ;a n d

a n a m p l i ? e rW h i c ha m p l i ? e st h e a n a l o gs i g n a l sc o n v e r t e df r o m t h e d i g i t a ls i g n a l sb y t h e d i g i t a l - t o - a n a l o gc o nv e r t e r .

1 9 . The e a r i n ga i d o f c l a i m1 7 , W h e r e i n e a c h o fh e m i c r oe l e c t r o m e c h a n i c a ls y s t e mm i c r o p h o n e a n dt h e m i c r o e l e c t r om e c h a n i c a l s y s t e mr e c e i v e r c o m p r i s e sa p l u r a l i t y o f t r a n sd u c e rc e l l s ,e a c h o fW h i c hc o m p r i s e s :

a s u b s t r a t e ;a ? r s t e l e c t r o d ed i s p o s e don h e s u b s t r a t e ;a p l u r a l i t y o f s u p p o r t i n gu n i t s d i s p o s e don t h e ? r s t e l e c

t r o d e ;a t h i n?lm s u p p o r t e db y t h e p l u r a l i t yo f s u p p o r t i n gu n i t s ;

anda second e l e c t r o d ed i s p o s e do n h e t h i n ?lm.2 0 . The h e a r i n g a i d o f c l a i m 1 9 ,W h e r e i nt h e p l u r a l i t yo f

t r a n s d u c e rc e l l si s a r r a n g e di n an a r r a y.2 1 . The e a r i n g a i d o f c l a i m 1 9 , W h e r e i na f r e q u e n c yband

o f t h e p l u r a l i t y o f t r a n s d u c e rc e l l si s a n a u d i b l e f r e q u e n c yb a n d , t h a t i s , f r o ma b o u t 2 0 h e r t Z t o a b o u t 2 0 , 0 0 0h e r t Z .

2 2 . T h eh e a r i n ga i d o f c l a i m1 7 ,f u r t h e rc o m p r i s i n g :a h o u s i n gs u r r o u n d i n gt h e h e a r i n ga i d ;a n da p l u r a l i t y o f ? x i n g u n i t s d i s p o s e dt o o u t e r s u r f a c e so f t h e

h o u s i n g .

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