可表面安裝的駐極體電容麥克風的製作方法
2023-10-18 06:49:54
專利名稱：可表面安裝的駐極體電容麥克風的製作方法
技術領域：
本發明涉及駐極體電容麥克風，更具體地，涉及一種可表面安裝的駐極體電容麥克風，其具有特別耐高溫的結構。
背景技術：
典型的電容麥克風包括偏壓元件(例如，駐極體)；形成電容器的膜片/背板對，該電容器響應於聲壓而發生變化；以及JFET(結型場效應電晶體)，用於對輸出信號進行緩衝。該駐極體電容麥克風具有形成在膜片和背板中的任何一個上的駐極體。具體地，形成在膜片上的駐極體稱為前駐極體，而形成在背板上的駐極體稱為後駐極體。通常，通過將電荷強行注入有機膜中來形成該駐極體。
圖1示意性地表示了傳統的駐極體電容麥克風。
如圖1所示，傳統的駐極體電容麥克風包括殼體102，由圓柱形金屬製成；由導體構成的極環104；膜片106；間隔物108；背板110；由絕緣體構成的第一環形底座112；由導體構成的第二底座114；以及PCB116，其安裝有電路元件118並形成有連接端子120和122。
然而，傳統的駐極體電容麥克風具有下述問題，其難以採用表面安裝技術，因為大部分元件(例如其上形成有駐極體的背板等)不是由耐高溫材料製成的。此外，即使它們由耐高溫材料製成，該駐極體的電荷值也會在高溫下發生變化，由此降低了靈敏度。換言之，隨著製造電子產品的技術的發展，趨向於將電子產品製造得更為緊湊。為了製造這種緊湊的產品，已廣泛地使用表面安裝技術(SMT)。根據SMT，在回流(reflow)工藝中將表面安裝的元件暴露在高溫下。由此，不適於將SMT應用於溫度敏感元件。此外，駐極體電容麥克風具有另一問題，即，因為通過將電子強制注入到熔合在金屬板上的有機薄膜(例如，FEP(氟乙烯丙稀共聚物)、PET(聚對苯二甲酸乙二酯)、PTFE(聚四氟乙烯)等)中來形成駐極體，所以溼度或溫度的增加使所注入的電子容易分離，從而降低駐極體的性能。
發明內容
因此，提出本發明，以解決在現有技術中存在的上述問題，並且本發明的目的是提供一種駐極體電容麥克風，其通過使用具有絕緣特性的底座來密封駐極體的結構而能夠進行表面安裝，從而使駐極體的特性在高溫下不會劣化，使用耐高溫材料並使用具有高增益的IC器件，以防止在用於表面安裝的回流工藝過程中由於駐極體的電位值降低而導致麥克風的靈敏度降低。
為了實現該目的，提供了一種可表面安裝的駐極體電容麥克風，其包括殼體、極環、膜片、間隔物、背板、第一底座、第二底座和印刷電路板(PCB)，其中第一底座圍繞該膜片、間隔物和背板，從而防止在用於表面安裝的回流工藝中，使形成在膜片和背板中的任何一個上的駐極體的特性劣化。此外，為了防止在用於表面安裝的回流工藝中由於駐極體的電位值降低而使得駐極體電容麥克風的靈敏度降低，使用了高增益的IC器件。
這裡，第一底座、膜片、間隔物和背板中的至少一個由選自以下基於聚合體的材料和基於氟樹脂的材料中的任何一種製成，其中基於聚合體的材料包括ASA、尼龍6、尼龍66、尼龍46、LCP、PBT、PC、PC/ABS、PC/PBT、PEEK、PEN、PES、PET、PMMA、POM、PTFE、SAN、PPS、SBR和TPU，基於氟樹脂的材料包括PTFE(TFE)、FEP、PFA、ETFE、CTFE、PVDF、PVE、PCTFE、ECTFE、EPE、尼龍6、PP和PVC。該PCB使得能夠將各種元件安裝在其上，通過選自以下適於高溫的焊膏中的任何一種來焊接這些元件Sn/Ag、Sn/Cu、Sn/Ag/Cu、Sn/Ag/Cu/Sb(CASTINTM合金)和Sn/Ag/Cu/Bi(OATEYTM合金)。
此外，該PCB具有用於與外部電路相連的連接端子，該連接端子包括在中心處的用於Vdd連接的圓形端子；以及沿圓周彼此均勻地間隔開的環狀扇形接地端子，該環狀扇形接地端子由多個槽分離開，以使得能夠排放在回流工藝過程中產生的氣體，用於Vdd連接的圓形端子和環狀扇形接地端子突出以高於PCB的表面，從而適於防止在用於表面安裝的回流工藝過程中可能產生的短路。
根據以下結合附圖的詳細說明，本發明的上述和其它目的、特徵和優點將變得更加明了，附圖中圖1示意性地表示了傳統的駐極體電容麥克風；圖2是表示根據本發明的駐極體電容麥克風的總體結構的剖視圖；圖3是表示圖2的連接端子的一個示例的平面圖；圖4是圖3的連接端子的剖視圖；圖5是表示其中在圖2的連接端子上形成球柵陣列(ball grid array)的一個示例的平面圖；以及圖6是圖5的連接端子的剖視圖。
具體實施例方式
下文中，將參照附圖描述本發明的優選實施例。在以下的說明和附圖中，使用相同的標號來表示相同或相似的元件，並因此將省略對相同或相似元件的重複描述。
圖2是表示根據本發明的駐極體電容麥克風的總體結構的剖視圖。
如圖2所示，根據本發明的駐極體電容麥克風具有聲學部分和PCB電路部分，它們通過單個圓柱形殼體202安裝成一體。
聲學部分適於形成為與圓柱形殼體202相同的圓柱形形狀，以安裝到殼體202中。此外，聲學部分適於由第一底座212(該第一底座212由具有良好的耐高溫性的絕緣材料製成)進行保護，並且該聲學部分包括在第一底座212的內部彼此相對的膜片206和背板210。在膜片206和背板210之間設置有間隔物208。
膜片206以與殼體202間接接觸的方式由圓柱形極環204(由導體構成)支撐，其中殼體202形成有至少一個聲學孔202a。背板210通過由導體構成的第二圓柱形底座214支撐在PCB 216上。膜片206或背板210上形成有駐極體。在這種情況下，將形成在膜片206上的駐極體稱為前駐極體，而將形成在背板210上的駐極體稱為後駐極體。背板210形成有至少一個通孔210a，用於為駐極體電容麥克風提供方向特性。
參照圖2，背板210、間隔物208、膜片206和第一底座212都由具有耐熱特性和耐化學特性的基於氟樹脂、聚合體或塑料的材料製成。換言之，根據本發明，將耐高溫材料用於駐極體電容麥克風的各個元件，從而可以製造能夠進行表面安裝的駐極體電容麥克風。作為耐高溫材料的示例，存在多種類型的材料，例如基於氟樹脂的材料、基於聚合體的材料、基於塑料的材料等。此外，可以以預定的形狀來使用耐高溫材料，例如薄膜、薄片、卷或塊。對於耐高溫材料，更具體地，基於聚合體的材料的示例有ASA、尼龍6、尼龍66、尼龍46、LCP、PBT、PC、PC/ABS、PC/PBT、PEEK、PEN、PES、PET、PMMA、POM、PTFE、SAN、PPS、SBR、TPU等。基於氟樹脂的材料的示例有PTFE(TFE)、FEP、PFA、ETFE、CTFE、PVDF、PVE、PCTFE、ECTFE、EPE、尼龍6、PP、硬PVC等。
第一底座212和第二底座214由PCB 216支撐並同時與PCB 216一起限定了一內部空間。多個電路元件(例如IC 218、MLCC 219等)安裝在PCB 216上。這裡，作為安裝在PCB 216上的IC的一個示例，有場效應電晶體(FET)、嵌入式增益放大器等。如果需要，安裝在PCB 216上的IC可以包括用於進行數字轉換的模數轉換器、抽選濾波器、數字接口IC等。
此外，為了防止安裝在PCB 216上的元件218和219在回流工藝過程中分離，使用適於高溫的焊膏來焊接其它元件。本發明實施例可用的適於高溫的焊膏具有多種類型，例如Sn/Ag、Sn/Cu、Sn/Ag/Cu、Sn/Ag/Cu/Sb(CASTINTM合金)、Sn/Ag/Cu/Bi(OATEYTM合金)等。
同時，PCB 216具有至少一個連接端子220，以使駐極體電容麥克風200可以表面安裝在另一PCB(例如，用於可攜式電話)上。為此，如圖3和4所示，連接端子220包括位於中心處的用於Vdd連接的圓形端子225和沿圓周彼此均勻間隔開的環狀扇形接地端子221至223。這些環狀扇形接地端子221至223由三個排氣槽227隔開，以使得能夠排放在表面安裝工藝過程中產生的氣體。即，本發明的駐極體電容麥克風被設計為排放在用於表面安裝的回流工藝過程中由焊膏產生的氣體，並且特別地使連接端子220突出以高於駐極體電容麥克風的捲曲表面，以使得該連接端子在用於表面安裝的回流工藝過程中便於與另一PCB相連。
另選地，如圖5和6所示，該連接端子具有適於高溫的球柵陣列，以使球柵陣列的多個球高於駐極體電容麥克風的捲曲表面，以使得該連接端子在用於表面安裝的回流工藝過程中便於與另一PCB相連。
下面，將描述本發明的駐極體電容麥克風如何進行操作。
當根據本發明的駐極體電容麥克風的連接端子220與外部電路板相連，並且隨後向其提供Vdd和GND電源時，駐極體電容麥克風開始工作。在這種情況下，膜片206通過極環204和殼體202與PCB 216電連接。背板210通過第二底座214與PCB 216電連接。
在這種情況下，當用戶說話時，由聲學孔202a產生的聲壓施加給膜片206。由此，膜片206振動以使膜片206和背板210之間的間隔發生變化。由聲壓導致的該間隔變化使由膜片206和背板210形成的電容發生變化，從而可以獲得根據聲壓的電信號(即，電壓)的變化。通過將該電信號經由第二底座214傳輸給安裝在PCB 216上的IC 218來對其進行放大，並隨後通過連接端子220發送到外部。
同時，根據本發明的駐極體電容麥克風被構造為，使得由耐高溫絕緣材料製成的第一底座212包圍聲學元件(例如，膜片、間隔物、背板等)，並且因此可以防止在用於表面安裝的回流工藝過程中由於高溫而使得駐極體特性劣化。換言之，由於第一底座212，即使在高溫下也可以防止充入在駐極體中的電荷放電，由此可以保護駐極體。
此外，在本發明的駐極體電容麥克風200中，膜片206、間隔物208、背板210、第一底座212等由耐高溫材料製成。具體地，通過在適於高溫的氟樹脂膜上形成駐極體，將該駐極體設計為在用於表面安裝的回流溫度下不會嚴重地改變其自身的特性。該高增益IC器件用於防止由於在用於表面安裝的回流工藝中駐極體的電位值降低而使駐極體電容麥克風的靈敏度降低。為了便於相對於駐極體電容麥克風200的表面安裝，將駐極體電容麥克風200設計為不但排放在用於表面安裝的回流工藝過程中由焊膏產生的有害氣體，而且使連接端子突出。
儘管為了說明的目的已經描述了本發明的優選實施例，但是本領域的技術人員將理解，在不脫離由所附權利要求公開的本發明的範圍和精神的情況下，可以進行各種修改、增加和置換。
工業實用性如上所述，根據本發明，首先，主要元件採用耐高溫絕緣材料，例如基於聚合體、基於塑料或基於氟樹脂的材料。其次，將第一底座構造為包圍基於聲學的元件。第三，將適於高溫的焊膏用來將元件焊接到PCB上。第四，使用了高增益的IC器件。第五，連接端子具有排氣槽，並且突出以高於駐極體電容麥克風的捲曲表面。由此，可以獲得能夠進行表面安裝的駐極體電容麥克風。
在傳統的駐極體電容麥克風的情況下，不能在230℃或更高的溫度下進行回流工藝。然而，在本發明的駐極體電容麥克風情況下，可以在260℃或更高的溫度下進行回流工藝。因此，在使用本發明的駐極體電容麥克風的產品的情況下，可以改進生產工藝，節省生產成本並降低故障率。另外，通過使用高增益的IC器件，可以在回流工藝前後使靈敏度變化保持在通常可以接受的±1dB的靈敏度之內。
權利要求
1.一種可表面安裝的駐極體電容麥克風，其包括殼體、極環、膜片、間隔物、背板、第一底座、第二底座和印刷電路板(PCB)，其中所述第一底座包圍所述膜片、所述間隔物和所述背板，由此防止形成在所述膜片和所述背板中的任何一個上的駐極體的特性在用於表面安裝的回流工藝過程中劣化。
2.一種可表面安裝的駐極體電容麥克風，其包括殼體、極環、膜片、間隔物、背板、第一底座、第二底座和印刷電路板(PCB)，其中所述第一底座包圍形成在所述膜片和所述背板中的任何一個上的駐極體，由此防止形成在所述膜片和所述背板中的任何一個上的駐極體的特性在用於表面安裝的回流工藝過程中劣化。
3.根據權利要求1或2所述的可表面安裝的駐極體電容麥克風，其中，所述第一底座、所述膜片、所述間隔物和所述背板中的至少一個由選自以下基於聚合體的材料和基於氟樹脂的材料中的任何一種製成，其中該基於聚合體的材料有ASA、尼龍6、尼龍66、尼龍46、LCP、PBT、PC、PC/ABS、PC/PBT、PEEK、PEN、PES、PET、PMMA、POM、PTFE、SAN、PPS、SBR和TPU，該基於氟樹脂的材料有PTFE(TFE)、FEP、PFA、ETFE、CTFE、PVDF、PVE、PCTFE、ECTFE、EPE、尼龍6、PP和硬PVC。
4.根據權利要求1或2所述的可表面安裝的駐極體電容麥克風，其中，所述PCB使得能夠在其上安裝各種元件，通過選自以下適於高溫的焊膏中的任何一種來焊接這些元件Sn/Ag、Sn/Cu、Sn/Ag/Cu、Sn/Ag/Cu/Sb(CASTINTM合金)和Sn/Ag/Cu/Bi(OATEYTM合金)。
5.根據權利要求4所述的可表面安裝的駐極體電容麥克風，其中，所述PCB使得能夠在其上安裝多個IC器件，這些IC器件包括場效應電晶體。
6.根據權利要求4所述的可表面安裝的駐極體電容麥克風，其中，所述PCB使得能夠在其上安裝多個IC器件，這些IC器件包括嵌入式增益放大器。
7.根據權利要求4所述的可表面安裝的駐極體電容麥克風，其中，所述PCB使得能夠在其上安裝多個IC器件，這些IC器件包括用於進行數字轉換的模數轉換器。
8.根據權利要求4所述的可表面安裝的駐極體電容麥克風，其中，所述PCB使得能夠在其上安裝多個IC器件，這些IC器件包括抽選濾波器和數字接口IC。
9.根據權利要求1或2所述的可表面安裝的駐極體電容麥克風，其中，所述PCB具有用於與外部電路進行連接的連接端子，該連接端子形成有至少一個槽，用於排放在用於表面安裝的回流工藝過程中產生的氣體。
10.根據權利要求9所述的可表面安裝的駐極體電容麥克風，其中，所述連接端子包括位於中心處的用於Vdd連接的圓形端子；以及沿圓周彼此均勻間隔開的多個環狀扇形接地端子，這些環狀扇形接地端子由多個槽隔開，以使得能夠排放在回流工藝過程中產生的氣體。
11.根據權利要求9所述的可表面安裝的駐極體電容麥克風，其中，所述連接端子突出以高於所述駐極體電容麥克風的捲曲表面，從而便於在用於表面安裝的回流工藝過程中與另一PCB相連。
12.根據權利要求9所述的可表面安裝的駐極體電容麥克風，其中，所述連接端子具有適於高溫的球柵陣列，以使得該球柵陣列的多個球高於所述駐極體電容麥克風的捲曲表面，從而便於在用於表面安裝的回流工藝過程中與另一PCB相連。
全文摘要
公開了一種駐極體電容麥克風，其能夠表面安裝並且具有特別耐高溫的結構。該駐極體電容麥克風包括殼體、極環、膜片、間隔物、背板、第一底座、第二底座和印刷電路板(PCB)，其中第一底座包圍膜片、間隔物和背板，以防止形成在膜片和背板中的任何一個上的駐極體的特性在用於表面安裝的回流工藝過程中劣化。此外，為了防止在回流工藝中由於駐極體的電位值降低而使駐極體電容麥克風的靈敏度降低。使用了高增益的IC器件。可以通過以下方法獲得能夠進行表面安裝的駐極體電容麥克風首先，使用由耐高溫的絕緣材料製成的主要元件，這些絕緣材料例如基於聚合體、基於塑料或基於氟樹脂的材料；其次，將第一底座構造為包圍基於聲學的元件；第三，使用適於高溫的焊膏將元件焊接到PCB上；第四，使用高增益的IC器件；第五，為連接端子設置排氣槽，並使連接端子突出以高於駐極體電容麥克風的捲曲表面。
文檔編號H04R19/01GK1672456SQ03818182
公開日2005年9月21日 申請日期2003年8月29日 優先權日2003年7月29日
發明者宋清淡, 鄭益周, 金賢浩, 樸成鎬 申請人:寶星電子株式會社