微機械加工矽基振膜與非矽背極傳聲器的製作方法

2023-10-21 01:27:47 1

專利名稱：微機械加工矽基振膜與非矽背極傳聲器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種聲電轉換器件，尤其是一種利用電容膜片遇機械振動而振動改變電容量，導致電信號隨之相應改變從而反應聲音信號的傳聲器(或稱微型麥克風)。
背景技術：
目前公知的傳聲器一般是由外殼、鍍金屬聚脂膜片(膜環)、墊片、帶孔背極板、塑料腔體、導電環(線)、場效應管(FET)、電阻、電容、線路板等組成。聚脂膜片與背極板形成電容，提供電壓的駐極體或是位於膜片上，或是位於背極板上的高分子層。電位一般在80-300V不等，應取決於對傳聲器的靈敏度和傳聲器尺寸機構的設計。生產工藝各個廠家不盡相同，一般採用部分自動化組裝或手工組裝。工藝控制點比較多。
由於產品的主要組件都是靠疊放式排列，最後採用卷邊機卷邊頭壓制封裝，成品單體之間的一致性很難保證，產品靈敏度分布範圍較大，特定靈敏度範圍的產品對檔率受各種因素影響而達不到理想的狀態。這對製造商來說，生產成本增加是不可避免的，已經嚴重困擾著很多生產廠家。
即使選出的在靈敏度範圍的產品，在存放和運輸過程中，由於組件的形變恢復和應力釋放，又會造成本在要求性能指標範圍的產品偏離原來的靈敏度。這對於用於手機、筆記本電腦、數位相機等高檔產品終端來說，其所產生的影響是非常嚴重的。
另外，更為不利的是，這種結構的傳聲器，由於其膜片材料的性能局限，無法承受回流焊(REFLOW SOLDERING)或波峰焊(FLOWSOLDERING)的焊接溫度，因此無法隨同集成線路板上的其它IC元件一起實現自動化的焊接工藝。焊接的集成線路板必須為其預流出空間位置，之後採用手工焊接。這對於工業化批量生產來說，勢必造成嚴重的阻礙。
而現已面市的矽傳聲器，很大程度上解決了以上問題，但由於其需要加外偏置電壓，需要特別的供電線路，在產品進一步微型化方面受到一定局限。而且其外偏置電壓供電線路和CMOS放大電路勢必產生一定的幹擾信號，這對於傳聲器降低噪聲和提高信噪比來說存在無法克服的難題，而且已經暴露出來。利用駐極體電荷替代外加偏置電壓，雖是重要的改進，但駐極化工藝又難以保證性能穩定和參數一致。

發明內容
本實用新型的目的是為了克服傳統傳聲器生產過程中產品合格率較低，產品無法隨同其它IC元件一起在客戶端實現批量自動化生產，以及現有矽傳聲器的外偏置電壓和CMOS放大電路產生噪音幹擾和產品很難進一步小型化等問題，而提供了一種微機械加工矽基振膜與非矽背極傳聲器，本實用新型專利解決其技術問題採用的技術方案是傳聲器背極(5)及集成振膜(1)的製作首先在背極(5)表面金屬化後，塗敷一層駐極體膜，也可以直接採用帶孔金屬背極表面塗有耐溫駐極體材料，進行空間電荷放電極化。所述的背極(5)其特徵是採用薄的微孔陶瓷片或者薄的TEFLON板。本實用新型專利的另一個技術解決方案在于振膜(1)的製作，它是採用矽的微機械加工工藝將矽片製作成中間為0.1-5um厚的振膜膜片，正對背極的面的四周製成點支撐或邊支撐或開槽框支撐，以保證能與背極形成電容，並保證腔內氣流的運動即均勻的聲阻。背面的四周臺階採用半導體製作工藝製作出集有結型壓接焊球(6)並連接阻抗放大器(7)、負載電阻(10)、電容(8)在一起，利用隔離層(11)形成臺階並採用綁定工藝技術連接到帶輸出端子的線路板上形成集成振膜(1)。所述的背面四周臺階的高度在0.2-20um。本實用新型的外殼與背極和集成振膜的形狀一致，可採用方形、圓形或橢圓形的金屬外殼。
本實用新型的有益效果在於，使用微孔陶瓷片(或TEFLON板)的原因是這些材料具有很好的應力特性，可以減少工藝過程產品性能指標的波動，特殊加工成型的背極解決聲阻的均勻性問題。另外，使用這些材料做背極可以保證在較高溫度下不會損壞駐極體膜，因為微孔陶瓷片(或TEFLON板)具有良好的隔熱功能。由於採用了集成振膜，解決了無法隨同集成線路板上的其它IC元件一起實現自動化焊接工藝的問題。本實用新型傳聲器沒有特別的供電電路，不會產生幹擾信號，降低了噪聲，提高了信噪比。這種傳聲器可廣泛應用於行動電話、筆記本電腦、免提電話、普通電話機、語音數位相機、MP3、對講系統、電子玩具、複讀機等聲電轉換系統。


圖1是本實用新型結構截面示意圖圖中各數字表示如下1 集成振膜；2 點支撐或邊支撐或框支撐絕緣材料(SiO2)；3 駐極體膜；4 金屬層；5 背極；6 壓接焊球；7 阻抗放大器(JFET)區；8 電容區；9 導線；10 電阻區；11 隔離層具體實施方式
以下結合附圖說明對本實用新型具體實施方式
進一步闡述，如圖1所示，本實用新型傳聲器的背極5採用薄的微孔陶瓷片(或者薄的TEFLON板)，表面金屬化後，形成金屬層4，在金屬層4上塗敷一層駐極體材料，進行電極化形成駐極體膜3。本實用新型傳聲器背極5的另一個實施方式也可以直接採用帶孔金屬背極表面塗有耐溫駐極體材料，進行空間電荷放電極化。極化電位根據所需靈敏度和設計參數設定，一般在50-700V範圍內，進行電極化替代傳統的直接在帶孔金屬薄板上塗敷駐極體膜。本實用新型傳聲器集成振膜1的製作，它是採用現有矽的微機械加工工藝將矽片製作成中間為0.1-5um厚的振膜膜片，正對背極5的面的四周製成點支撐或邊支撐或開槽框支撐2，以保證能與背極5形成電容，並保證腔內氣流的運動即均勻的聲阻。背面的四周臺階採用半導體製作工藝製作出集有結型的壓接焊球6，中間兩壓接焊球6用分別用導線9連接阻抗放大器(JFET)7、負載電阻10、電容8在一起，並用隔離層11形成臺階並採用綁定工藝技術連接到帶輸出端子的線路板上形成集成振膜。外殼與背極5和集成振膜1的形狀一致，採用方形、圓形或橢圓形金屬外殼。成品組裝順序為先將背極5放入外殼中，再放入集成振膜1。外殼的高度這時與背極5和集成振膜1的厚度之和一致，外殼與背極5和集成振膜1的尺寸接近緊配合。背極5與集成振膜1之間靠集成振膜1一面預留的點支撐或邊支撐或框支撐形成所需的電容結構。為保證該電容結構的穩定與可靠性，接觸點或邊或框採用膠水進行粘和。背極5與集成振膜1入殼組裝完畢後，再使用膠水進行封邊。
權利要求1.一種微機械加工矽基振膜與非矽背極傳聲器，包括背極和集成振膜，其特徵是背極採用塗敷一層駐極體膜薄的微孔陶瓷片或者薄的TEFLON板，也可直接採用在帶孔金屬背極表面置有耐溫駐極體材料。
2.根據權利要求1所述的微機械加工矽基振膜與非矽背極傳聲器，其特徵是矽片中間為薄的振膜膜片，正對背極的面的四周形成點支撐或邊支撐或帶槽的框支撐。
3.根據權利要求1所述的微機械加工矽基振膜與非矽背極傳聲器，其特徵是集成振膜的一面集有結、臺階型並連接阻抗放大器(JFET)、負載電阻、電容在一起的集成膜片連接到帶輸出端子的線路板上。
專利摘要本實用新型公開了一種微機械加工矽基振膜與非矽背極傳聲器。本實用新型採用的技術方案是傳聲器背極(5)及集成振膜(1)的製作，背極(5)表面金屬化後，塗敷一層駐極體膜。集成振膜(1)的製作，它是採用矽的微機械加工工藝將矽片製作成中間為0.1－5um厚的振膜膜片，正對背極的面的四周製成點支撐或邊支撐或開槽框支撐。克服傳統傳聲器生產過程中產品合格率較低，產品無法隨同其它IC元件一起在客戶端實現批量自動化生產的目的。
文檔編號H04R19/04GK2705986SQ200420015329
公開日2005年6月22日 申請日期2004年2月10日 優先權日2004年2月10日
發明者李軍, 夏鍾福, 沈紹群, 吳宗漢, 胡宗保 申請人:深圳市豪恩電聲科技有限公司