電容器麥克風的安裝方法及適合於該方法的電容器麥克風的製作方法
2023-06-24 16:22:36
專利名稱：電容器麥克風的安裝方法及適合於該方法的電容器麥克風的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種安裝電容器麥克風的方法，尤其涉及一種在主印刷電路板(PCB)上安裝電容器麥克風的方法及適合於該方法的電容器麥克風。
背景技術：
通常，顧客希望電子產品功能強、體積小。因而電子產品的製造商盡心盡力地努力製造更小的產品以滿足這種需求。表面安裝技術(SMT)可被用於使產品小型化，但SMT不能用於耐溫性能差的元件，因為在表面安裝器件(SMD)軟熔(reflow)期間會有高溫施加到部件上。
另外，當假定使用了SMT時，在安裝PCB期間，考慮到元件自身的厚度，需要使安裝有元件的主PCB的前表面朝向電子產品的向內方向。
然而，在傳統的電容式麥克風中，很難安裝主PCB以使其前表面朝向背對聲源的方向，也就是說，使前表面朝向電容器麥克風的殼體的內部空間，其原因是因為殼體具有如
圖1A和1B所示的聲孔。如果主PCB的前表面安裝在背對聲源的方向上，那麼因為聲波傳輸的路徑增加，聲音質量將會變差。
圖1A是安裝在主PCB上的傳統電容器麥克風的立體圖，圖1B是安裝在主PCB上的傳統電容器麥克風的側面剖視圖。
參照圖1A和圖1B，電容器麥克風10包括帶有聲孔12a的殼體12。電容器麥克風10的PCB 14安裝在主PCB 20上被焊接，以使麥克風10的連接端14a和14b接合到主PCB的平臺(land)上。為使聲波從聲源直接傳送到麥克風10，需要這樣安裝主PCB 20，即，使主PCB 20的元件表面20a朝向聲源。為滿足這種需要，就需要有與元件厚度一樣大的空間。未描述的參考標號20b指示出了與主PCB 20的元件表面相反的面。
發明內容
因而，本發明意在一種在主PCB上安裝電容器麥克風的方法及適合於該方法的麥克風，其可基本消除由於相關技術的缺點和局限而產生的一個或多個問題。
本發明的一個目的是提供一種在主PCB上安裝電容器麥克風的方法及適合於該方法的麥克風，其中電容器麥克風安裝在主PCB上，該電容器麥克風的聲孔形成在電容器麥克風的PCB上，而不是形成在電容器麥克風的殼體上，並且主PCB上帶有通孔，從而電容器麥克風可以自由地安裝在主PCB上。
本發明的其它的優點、目的和特徵將部分地在隨後的說明書中闡明，並且部分地隨著本領域的技術人員基於對下文分析和對本發明的實踐而變得更加清楚。通過由所寫的說明書、權利要求以及附圖所指明的特定結構可了解並實現本發明的目的和其它優點。
為實現這些目的和其它優點並根據本發明的目的，如本文所舉例說明並概括描述的那樣，本發明提供了一種在主PCB上安裝電容器麥克風的方法。該方法包括以下步驟按照下述方式對電容器麥克風的元件進行裝配以裝配出電容器麥克風，即，使包括一對振動模和後板的振動板朝向所述電容器麥克風的殼體的開放表面，所述殼體帶有封閉的底面和與所述封閉的底面相對的開放表面，在所述殼體上安裝帶有聲孔的PCB，並捲曲所述殼體的開放表面，以使所述PCB的連接端相對於所述捲曲的表面凸出；將裝配後的電容器麥克風安置在主PCB上，以使所述電容器麥克風的所述PCB的聲孔與所述主PCB上形成的通孔相對應；以及將所述電容器麥克風的所述連接端焊接到所述主PCB的平臺(land)上。
根據本發明的另一方面，它提供了一種電容器麥克風，包括桶狀殼體，其帶有封閉的底面和與所述底面相對的開放表面，所述開放表面被捲曲；插入所述殼體的絕緣環，其用於保護內部元件以使其不被外部的熱損壞，並且提供絕緣功能；第一金屬環，其被置於所述絕緣環內，並與所述殼體的底面接觸；後板，其被置於所述絕緣環內，並與所述第一金屬環接觸；隔離裝置，其被置於所述絕緣環內並與所述後板接觸；振動膜，其被插入所述絕緣環內以面向所述後板，其中，所述隔離裝置放置於所述振動膜和所述後板之間；極環(polar ring)，其被置於在所述絕緣環內，用於支撐所述振動膜；第二金屬環，其被置於所述絕緣環內，用於支撐所述極環並提供通向所述振動膜的電連接通道；以及分別通過所述第二金屬環和所述殼體與所述振動膜和所述後板電連接的PCB，所述PCB帶有聲孔和相對於所述殼體的捲曲的表面凸出的連接端。
根據本發明的再一個方面，它提供了一種電容器麥克風，包括桶狀殼體，其帶有封閉的底面和與所述底面相對的開放表面，所述開放表面被捲曲；插入所述殼體的絕緣環，其用於保護內部元件以使其不被外部的熱損壞，並且提供絕緣功能；金屬環，其被置於所述絕緣環內，並與所述殼體的底面接觸；後板，其被置於所述絕緣環內，並與所述金屬環接觸；隔離裝置，其被置於所述絕緣環內並與所述後板接觸；振動膜，其被插入所述絕緣環內以面向所述後板，其中，所述隔離裝置放置於所述振動膜和所述後板之間；極環，其被置於在所述絕緣環內，用於支撐所述振動膜；用於支撐所述絕緣環和所述極環的集成基座環，其帶有形成於其內圓周上的導電層，以用於通過所述極環為所述振動膜提供電連接；以及分別通過所述導電層和所述殼體與所述振動膜和所述後板電連接的PCB，所述PCB帶有聲孔和相對於所述殼體的捲曲的表面凸出的連接端。
應該理解，以上對本發明的概括描述和以下的詳細描述是示例性和解釋性的，其意圖是為所要求保護的發明提供進一步的解釋。
附圖的簡要說明被結合於本申請中並作為本申請的一部分的附圖用於提供對本發明的深入理解，它示出了本發明的實施例，並與說明書一起用於解釋本發明的原理。在附圖中圖1A是傳統的安裝在主PCB上的電容器麥克風的立體圖；圖1B是傳統的安裝在主PCB上的電容器麥克風的側面剖視圖；圖2A是根據本發明所述的安裝在主PCB上的電容器麥克風的立體圖；
圖2B是根據本發明所述的安裝在主PCB上的電容器麥克風的側面剖視圖；圖3是適合於本發明所述的安裝電容器麥克風的方法的電容器麥克風的外觀圖；圖4是根據本發明一個實施例所述的電容器麥克風的側面剖視圖；以及圖5是根據本發明另一實施例所述的電容器麥克風的側面剖視圖。
具體實施例方式
現在將對本發明的優選實施例進行詳細說明，這些方案的例子在附圖中示出。只要可能，在全部附圖中，相同的參考標號用於指代相同或類似的部分。
本發明的概念圖2A是根據本發明所述的安裝在主PCB上的電容器麥克風的立體圖，圖2B是根據本發明所述的安裝在主PCB上的電容器麥克風的側面剖視圖。
參照圖2A和圖2B，根據本發明所述的電容器麥克風100通過普通的焊接方法或SMD軟熔(reflow)法圍繞主PCB 200中所形成的通孔202而安裝在主PCB 200的元件安裝表面200a上，從而通過通孔202傳送聲波。根據上述的安裝方法，由於主PCB 200可被安裝成使得元件表面200a朝向電容器麥克風100的內表面，因而只需要最小的空間或厚度以用來將主PCB安裝到諸如可攜式麥克風、磁帶錄音機等的電子產品中。
為實現這一目的，電容器麥克風100具有在其PCB 110內而不是在其殼體102中形成的聲孔110a。裝配的電容器麥克風100被置於主PCB200的元件表面200a上，並以主PCB 200的通孔202為中心。隨後電容器麥克風100的連接端112和114與主PCB 200的圖案(平臺(land))焊接，從而完成安裝。
來自聲源的聲波通過主PCB 200的通孔202和電容器麥克風100的PCB 110內形成的聲孔110a傳送到電容器麥克風100。傳送到麥克風100的內部空間(腔室)中的聲波使振動膜振動以使振動膜和後板(backplate)之間的間隙改變，從而使靜電電容改變，並且使聲波轉換為電信號。根據上述結構，雖然根據需要將帶有安裝於其上的電容器麥克風100的主PCB 200安裝成使得其元件表面200a朝向電子產品的內側，但來自聲源的聲波的短的傳輸路徑能夠保持良好的聲音質量。
圖3示出了適合於將本發明的安裝方法應用於SMD方法的電容器麥克風。
如圖3A到圖3C所示，電容器麥克風300帶有聲孔304，該聲孔304不是形成於殼體302上，而是形成在PCB 200上，從而適於通過SMD方法將電容器麥克風安裝在主PCB上。連接端306和308相對於殼體302的捲曲表面凸出，並且優選地設計為包括環狀的內圓板和外圓板，環狀外圓板306優選地帶有3個向外傾斜的排氣槽，用以排出SMD軟熔過程中產生的氣體。
第一實施例圖4是適於本發明的電容器麥克風的側面剖視圖。該電容器麥克風400包括桶形殼體402，其底面是封閉的，而與底面相對的表面是開放的；絕緣環404，其由耐熱材料製成並被插入殼體402中，用以保護內部元件使其不受熱損害；以及PCB 418，其形成有聲孔418a並且其上安裝有集成電路(IC)和MLCC(多層陶瓷電容器)。在絕緣環404內放置有第一桶狀金屬環406、後板(backplate)408、墊圈410、振動膜412、極環(polar ring)414和第二桶狀金屬環416。
參照圖4，後板408通過第一金屬環406與殼體402的底面相接觸並受其支撐。振動膜412被極環414和第二金屬環416支撐以朝向PCB 418。PCB 418形成有聲孔418a，用以使來自聲源的聲波通過。
附有駐極體材料的後板408、墊圈410、振動膜412以及絕緣環404由耐熱材料和耐化學腐蝕的材料(如氟樹脂、聚合物或塑料)製成。也就是說，上述耐熱材料使利用SMD方法製造本發明的麥克風成為可能，並且可以具有薄膜、薄片、滾筒或大塊等的不同形狀。具體而言，聚合物(塑料)包括ASA、尼龍6、尼龍66、尼龍46、LCP、PBT、PC、PC/ABS、PC/PBT、PEEK、PEN、PES、PET、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氧化甲烯(POM)、聚四氟乙烯(PTFE)、SAN、PPS、SBR、TPU等，氟樹脂則包括聚四氟乙烯(TFE)、氟化乙丙烯(FEP)、PFA、ETFE、三氟氯乙烯(CTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、PVE、PCTFE、ECTFE、EPE、尼龍6、PP、硬聚氯乙烯(hard PVC)等。
在SMD軟熔期間，耐熱焊糊(cream solder)被用來保護連接在PCB418上的元件(IC、MLCC)以使其不從PCB上脫離。焊糊包括錫/銀、錫/銅、錫/銀/銅、錫/銀/銅/銻(CASTINGTM合金)、錫/銀/銅/鉍(OATEYTM合金)等。
同時，如圖3所示，PCB 418的連接端420和422相對於殼體402的捲曲的表面凸出，從而可以利用SMD法將麥克風400安裝在主PCB 200(例如用於可攜式電話的主PCB)上。連接端子420和422包括圓形端422，其形成在PCB 418的內部，用於提供Vdd連接；以及圓形接地端420，其相互分開，並且形成在PCB 418的外圍。端420具有3個排氣槽310，用於排出在SMD接合過程中產生的氣體。
現在描述按照上述說明構成的電容器麥克風的操作。
當Vdd和GND電壓施加給與主PCB 200連接的麥克風400的連接端420和422時，麥克風400工作。振動膜412通過極環414和第二金屬環416與PCB 418電連接，並且後板408通過第一金屬環406和殼體402與PCB 418電連接。
使用者產生的聲波穿過主PCB 200的通孔202和PCB 418的聲孔418a。隨後，穿過這些孔的聲波使振動膜412產生振動，從而改變振動膜412和後板408之間的間隙。因為間隙的改變，由振動膜412和後板408形成的靜電電容發生變化，由此可獲得與聲波的變化相對應的電信號(電壓)。該信號通過上述的電連接路徑施加給PCB 418的集成電路(IC)，被放大並通過連接端420和422傳送到主PCB 200。
第二實施例圖5是適合於本發明的電容器麥克風的側面剖視圖。如圖5所示，電容器麥克風500包括殼體502，其具有封閉的底面和與底面相對的開放的表面；絕緣環504，其由耐熱材料製成並被插入殼體502中；以及集成基座環516。金屬環506、後板508、墊圈510、振動膜512和極環514都放置於絕緣環504的內側。絕緣環504和極環514被朝向PCB 518的集成基座環516支撐。振動膜512和極環514可以集成製造。在集成基座環516的內圓周上形成有導電層516a，用以通過極環514使振動膜512和PCB 518電連接。PCB 518形成有聲孔518a，並且其上安裝有多個元件(IC、MLCC)。
現在描述根據本發明所述的電容器麥克風的操作。
當Vdd和GND電壓施加給與主PCB 200連接的連接端520和522時，麥克風500工作。振動膜512通過極環514和集成基座環516的導電層516a與PCB 518電連接，並且後板508通過金屬環506和殼體502與PCB 518電連接。
使用者產生的聲波穿過主PCB 200的通孔202和PCB 518的聲孔518a。穿過這些孔的聲波使振動膜512產生振動，從而改變振動膜512和後板508之間的間隙。因為間隙的改變，由振動膜512和後板508形成的靜電電容發生變化，由此可獲得電信號(電壓)。該信號通過上述的電連接路徑施加給PCB 518的集成電路(IC)，被放大並通過連接端520和522傳送到主PCB 200。
如上所述，根據本發明的麥克風帶有形成在PCB內而不是殼體內的聲孔，從而麥克風受到從主PCB的通孔引入的聲波壓力的操縱，因而主PCB的安裝可以有各種選擇。也就是說，如果需要，可以將主PCB安裝成使其元件表面朝向電子產品的內側，由此通過受益於短的聲波傳輸路徑而保持好的聲音質量。
對本領域的技術人員來說，顯然可以對本發明進行不同的修改和變換。因而，只要這些修改和變換在所附權利要求及其等同的範圍內，那麼它們就被本發明所覆蓋。
權利要求
1.一種在主印刷電路板上安裝電容器麥克風的方法，所述方法包括以下步驟按照下述方式對電容器麥克風的元件進行裝配以裝配出電容器麥克風，即，使包括一對振動模和後板的振動板朝向所述電容器麥克風的殼體的開放表面，所述殼體帶有封閉的底面和與所述封閉的底面相對的開放表面，在所述殼體上安裝帶有聲孔的印刷電路板，並使所述殼體的開放表面捲曲，以使所述印刷電路板的連接端相對於所述捲曲的表面凸出；將裝配後的電容器麥克風安置在主印刷電路板上，以使所述電容器麥克風的所述印刷電路板的聲孔與所述主印刷電路板上形成的通孔相對應；以及將所述電容器麥克風的所述連接端焊接到所述主印刷電路板的平臺上。
2.一種適合於安裝在主印刷電路板上的電容器麥克風，包括桶狀殼體，其帶有封閉的底面和與所述底面相對的開放表面，所述開放表面被捲曲；插入所述殼體的絕緣環，其用於保護內部元件以使其不被外部的熱損壞，並且提供絕緣功能；第一金屬環，其被置於所述絕緣環內，並與所述殼體的底面接觸；後板，其被置於所述絕緣環內，並與所述第一金屬環接觸；隔離裝置，其被置於所述絕緣環內，並與所述後板接觸；振動膜，其被插入所述絕緣環內以面向所述後板，其中，所述隔離裝置放置於所述振動膜和所述後板之間；極環，其被置於在所述絕緣環內，用於支撐所述振動膜；第二金屬環，其被置於所述絕緣環內，用於支撐所述極環並提供通向所述振動膜的電連接通道；以及分別通過所述第二金屬環和所述殼體與所述振動膜和所述後板電連接的印刷電路板，所述印刷電路板帶有聲孔和相對於所述殼體的捲曲的表面凸出的連接端。
3.一種適合於安裝在主印刷電路板上的電容器麥克風，包括桶狀殼體，其帶有封閉的底面和與所述底面相對的開放表面，所述開放表面被捲曲；插入所述殼體的絕緣環，其用於保護內部元件以使其不被外部的熱損壞，並且提供絕緣功能；金屬環，其被置於所述絕緣環內，並與所述底面接觸；後板，其被置於所述絕緣環內，並與所述金屬環接觸；隔離裝置，其被置於所述絕緣環內並與所述後板接觸；振動膜，其被插入所述絕緣環內以面向所述後板，其中，所述隔離裝置放置於所述振動膜和所述後板之間；極環，其被置於在所述絕緣環內，用於支撐所述振動膜；用於支撐所述絕緣環和所述極環的集成基座環，其帶有形成於其內圓周上的導電層，以用於通過所述極環為所述振動膜提供電連接；以及分別通過所述導電層和所述殼體與所述振動膜和所述後板電連接的印刷電路板，所述印刷電路板帶有聲孔和相對於所述殼體的捲曲的表面凸出的連接端。
4.根據權利要求2或3所述的電容器麥克風，其特徵在於，所述連接端包括形成於所述印刷電路板的中央部分的第一圓形端以及形成於所述印刷電路板的邊緣並與所述第一圓形端隔開預定距離的第二圓形端，所述第二圓形端具有用於排出在SMD接合過程中產生的氣體的排氣槽。
5.根據權利要求2或3所述的電容器麥克風，其特徵在於，所述主印刷電路板帶有用於傳輸聲波的通孔。
6.根據權利要求2或3所述的電容器麥克風，其特徵在於，所述振動膜與所述極環整體地形成在一起。
全文摘要
提供了一種電容器麥克風以及在主PCB上安裝電容器麥克風的方法。該方法包括如下步驟按照下述方式對電容器麥克風的元件進行裝配以裝配出電容器麥克風，即，使包括一對振動模和後板的振動板朝向電容器麥克風的殼體的開放表面，殼體帶有封閉的底面和與封閉的底面相對的開放表面，在殼體上安裝帶有聲孔的PCB，並使殼體的開放表面捲曲，以使PCB的連接端相對於捲曲的表面凸出；將裝配後的電容器麥克風安置在主PCB上，以使電容器麥克風的PCB的聲孔與主PCB上形成的通孔相對應；以及將電容器麥克風的連接端焊接到主PCB的平臺上。根據本發明，如果需要，可以將主PCB安裝成使其元件表面朝向電子產品的內側，由此通過受益於短的聲波傳輸路徑而保持好的聲音質量。
文檔編號H04R19/01GK1615050SQ20041004628
公開日2005年5月11日 申請日期2004年6月9日 優先權日2003年11月5日
發明者宋清淡, 鄭益周, 金賢浩 申請人:Bse株式會社