CN100499874C

CN100499874C - 可表面安装的驻极体电容麦克风

Info

Publication number: CN100499874C
Application number: CNB038181827A
Authority: CN
Inventors: 宋清淡; 郑益周; 金贤浩; 朴成镐
Original assignee: BO SUNG ELECTRICS Co Ltd
Current assignee: BO SUNG ELECTRICS Co Ltd; BSE Co Ltd
Priority date: 2003-07-29
Filing date: 2003-08-29
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2023-08-29
Also published as: KR20050013700A; EP1649718A4; EP1649718B1; AU2003256120A1; KR100549189B1; WO2005013641A1; CN1672456A; EP1649718A1; US20060280320A1; JP2007520896A; KR200332944Y1

Abstract

公开了一种驻极体电容麦克风，其能够表面安装并且具有特别耐高温的结构。该驻极体电容麦克风包括壳体、极环、膜片、间隔物、背板、第一底座、第二底座和印刷电路板(PCB)，其中第一底座包围膜片、间隔物和背板，以防止形成在膜片和背板中的任何一个上的驻极体的特性在用于表面安装的回流工艺过程中劣化。此外，为了防止在回流工艺中由于驻极体的电位值降低而使驻极体电容麦克风的灵敏度降低。使用了高增益的IC器件。可以通过以下方法获得能够进行表面安装的驻极体电容麦克风：首先，使用由耐高温的绝缘材料制成的主要元件，这些绝缘材料例如基于聚合体、基于塑料或基于氟树脂的材料；其次，将第一底座构造为包围基于声学的元件；第三，使用适于高温的焊膏将元件焊接到PCB上；第四，使用高增益的IC器件；第五，为连接端子设置排气槽，并使连接端子突出以高于驻极体电容麦克风的卷曲表面。

Description

可表面安装的驻极体电容麦克风

技术领域

本发明涉及驻极体电容麦克风，更具体地，涉及一种可表面安装的驻极体电容麦克风，其具有特别耐高温的结构。

背景技术

典型的电容麦克风包括：偏压元件(例如，驻极体)；形成电容器的膜片/背板对，该电容器响应于声压而发生变化；以及JFET(结型场效应晶体管)，用于对输出信号进行缓冲。该驻极体电容麦克风具有形成在膜片和背板中的任何一个上的驻极体。具体地，形成在膜片上的驻极体称为前驻极体，而形成在背板上的驻极体称为后驻极体。通常，通过将电荷强行注入有机膜中来形成该驻极体。

图1示意性地表示了传统的驻极体电容麦克风。

如图1所示，传统的驻极体电容麦克风包括：壳体102，由圆柱形金属制成；由导体构成的极环104；膜片106；间隔物108；背板110；由绝缘体构成的第一环形底座112；由导体构成的第二底座114；以及PCB116，其安装有电路元件118并形成有连接端子120和122。

然而，传统的驻极体电容麦克风具有下述问题，其难以采用表面安装技术，因为大部分元件(例如其上形成有驻极体的背板等)不是由耐高温材料制成的。此外，即使它们由耐高温材料制成，该驻极体的电荷值也会在高温下发生变化，由此降低了灵敏度。换言之，随着制造电子产品的技术的发展，趋向于将电子产品制造得更为紧凑。为了制造这种紧凑的产品，已广泛地使用表面安装技术(SMT)。根据SMT，在回流(reflow)工艺中将表面安装的元件暴露在高温下。由此，不适于将SMT应用于温度敏感元件。此外，驻极体电容麦克风具有另一问题，即，因为通过将电子强制注入到熔合在金属板上的有机薄膜(例如，FEP(氟乙烯丙稀共聚物)、PET(聚对苯二甲酸乙二酯)、PTFE(聚四氟乙烯)等)中来形成驻极体，所以湿度或温度的增加使所注入的电子容易分离，从而降低驻极体的性能。

发明内容

因此，提出本发明，以解决在现有技术中存在的上述问题，并且本发明的目的是提供一种驻极体电容麦克风，其通过使用具有绝缘特性的底座来密封驻极体的结构而能够进行表面安装，从而使驻极体的特性在高温下不会劣化，使用耐高温材料并使用具有高增益的IC器件，以防止在用于表面安装的回流工艺过程中由于驻极体的电位值降低而导致麦克风的灵敏度降低。

为了实现该目的，提供了一种可表面安装的驻极体电容麦克风，其包括壳体、极环、膜片、间隔物、背板、第一底座、第二底座和印刷电路板(PCB)，其中第一底座围绕该膜片、间隔物和背板，从而防止在用于表面安装的回流工艺中，使形成在膜片和背板中的任何一个上的驻极体的特性劣化。此外，为了防止在用于表面安装的回流工艺中由于驻极体的电位值降低而使得驻极体电容麦克风的灵敏度降低，使用了高增益的IC器件。

这里，第一底座、膜片、间隔物和背板中的至少一个由选自以下基于聚合体的材料和基于氟树脂的材料中的任何一种制成，其中基于聚合体的材料包括ASA、尼龙6、尼龙66、尼龙46、LCP、PBT、PC、PC/ABS、PC/PBT、PEEK、PEN、PES、PET、PMMA、POM、PTFE、SAN、PPS、SBR和TPU，基于氟树脂的材料包括PTFE(TFE)、FEP、PFA、ETFE、CTFE、PVDF、PVE、PCTFE、ECTFE、EPE、尼龙6、PP和PVC。该PCB使得能够将各种元件安装在其上，通过选自以下适于高温的焊膏中的任何一种来焊接这些元件：Sn/Ag、Sn/Cu、Sn/Ag/Cu、Sn/Ag/Cu/Sb(CASTIN^TM合金)和Sn/Ag/Cu/Bi(OATEY^TM合金)。

此外，该PCB具有用于与外部电路相连的连接端子，该连接端子包括：在中心处的用于Vdd连接的圆形端子；以及沿圆周彼此均匀地间隔开的环状扇形接地端子，该环状扇形接地端子由多个槽分离开，以使得能够排放在回流工艺过程中产生的气体，用于Vdd连接的圆形端子和环状扇形接地端子突出以高于PCB的表面，从而适于防止在用于表面安装的回流工艺过程中可能产生的短路。

附图说明

根据以下结合附图的详细说明，本发明的上述和其它目的、特征和优点将变得更加明了，附图中：

图1示意性地表示了传统的驻极体电容麦克风；

图2是表示根据本发明的驻极体电容麦克风的总体结构的剖视图；

图3是表示图2的连接端子的一个示例的平面图；

图4是图3的连接端子的剖视图；

图5是表示其中在图2的连接端子上形成球栅阵列(ball grid array)的一个示例的平面图；以及

图6是图5的连接端子的剖视图。

具体实施方式

下文中，将参照附图描述本发明的优选实施例。在以下的说明和附图中，使用相同的标号来表示相同或相似的元件，并因此将省略对相同或相似元件的重复描述。

图2是表示根据本发明的驻极体电容麦克风的总体结构的剖视图。

如图2所示，根据本发明的驻极体电容麦克风具有声学部分和PCB电路部分，它们通过单个圆柱形壳体202安装成一体。

声学部分适于形成为与圆柱形壳体202相同的圆柱形形状，以安装到壳体202中。此外，声学部分适于由第一底座212(该第一底座212由具有良好的耐高温性的绝缘材料制成)进行保护，并且该声学部分包括在第一底座212的内部彼此相对的膜片206和背板210。在膜片206和背板210之间设置有间隔物208。

膜片206以与壳体202间接接触的方式由圆柱形极环204(由导体构成)支撑，其中壳体202形成有至少一个声学孔202a。背板210通过由导体构成的第二圆柱形底座214支撑在PCB 216上。膜片206或背板210上形成有驻极体。在这种情况下，将形成在膜片206上的驻极体称为前驻极体，而将形成在背板210上的驻极体称为后驻极体。背板210形成有至少一个通孔210a，用于为驻极体电容麦克风提供方向特性。

参照图2，背板210、间隔物208、膜片206和第一底座212都由具有耐热特性和耐化学特性的基于氟树脂、聚合体或塑料的材料制成。换言之，根据本发明，将耐高温材料用于驻极体电容麦克风的各个元件，从而可以制造能够进行表面安装的驻极体电容麦克风。作为耐高温材料的示例，存在多种类型的材料，例如基于氟树脂的材料、基于聚合体的材料、基于塑料的材料等。此外，可以以预定的形状来使用耐高温材料，例如薄膜、薄片、卷或块。对于耐高温材料，更具体地，基于聚合体的材料的示例有ASA、尼龙6、尼龙66、尼龙46、LCP、PBT、PC、PC/ABS、PC/PBT、PEEK、PEN、PES、PET、PMMA、POM、PTFE、SAN、PPS、SBR、TPU等。基于氟树脂的材料的示例有PTFE(TFE)、FEP、PFA、ETFE、CTFE、PVDF、PVE、PCTFE、ECTFE、EPE、尼龙6、PP、硬PVC等。

第一底座212和第二底座214由PCB 216支撑并同时与PCB 216一起限定了一内部空间。多个电路元件(例如IC 218、MLCC 219等)安装在PCB 216上。这里，作为安装在PCB 216上的IC的一个示例，有场效应晶体管(FET)、嵌入式增益放大器等。如果需要，安装在PCB 216上的IC可以包括用于进行数字转换的模数转换器、抽选滤波器、数字接口IC等。

此外，为了防止安装在PCB 216上的元件218和219在回流工艺过程中分离，使用适于高温的焊膏来焊接其它元件。本发明实施例可用的适于高温的焊膏具有多种类型，例如Sn/Ag、Sn/Cu、Sn/Ag/Cu、Sn/Ag/Cu/Sb(CASTIN^TM合金)、Sn/Ag/Cu/Bi(OATEY^TM合金)等。

同时，PCB 216具有至少一个连接端子220，以使驻极体电容麦克风200可以表面安装在另一PCB(例如，用于便携式电话)上。为此，如图3和4所示，连接端子220包括：位于中心处的用于Vdd连接的圆形端子225和沿圆周彼此均匀间隔开的环状扇形接地端子221至223。这些环状扇形接地端子221至223由三个排气槽227隔开，以使得能够排放在表面安装工艺过程中产生的气体。即，本发明的驻极体电容麦克风被设计为排放在用于表面安装的回流工艺过程中由焊膏产生的气体，并且特别地使连接端子220突出以高于驻极体电容麦克风的卷曲表面，以使得该连接端子在用于表面安装的回流工艺过程中便于与另一PCB相连。

另选地，如图5和6所示，该连接端子具有适于高温的球栅阵列，以使球栅阵列的多个球高于驻极体电容麦克风的卷曲表面，以使得该连接端子在用于表面安装的回流工艺过程中便于与另一PCB相连。

下面，将描述本发明的驻极体电容麦克风如何进行操作。

当根据本发明的驻极体电容麦克风的连接端子220与外部电路板相连，并且随后向其提供Vdd和GND电源时，驻极体电容麦克风开始工作。在这种情况下，膜片206通过极环204和壳体202与PCB 216电连接。背板210通过第二底座214与PCB 216电连接。

在这种情况下，当用户说话时，由声学孔202a产生的声压施加给膜片206。由此，膜片206振动以使膜片206和背板210之间的间隔发生变化。由声压导致的该间隔变化使由膜片206和背板210形成的电容发生变化，从而可以获得根据声压的电信号(即，电压)的变化。通过将该电信号经由第二底座214传输给安装在PCB 216上的IC 218来对其进行放大，并随后通过连接端子220发送到外部。

同时，根据本发明的驻极体电容麦克风被构造为，使得由耐高温绝缘材料制成的第一底座212包围声学元件(例如，膜片、间隔物、背板等)，并且因此可以防止在用于表面安装的回流工艺过程中由于高温而使得驻极体特性劣化。换言之，由于第一底座212，即使在高温下也可以防止充入在驻极体中的电荷放电，由此可以保护驻极体。

此外，在本发明的驻极体电容麦克风200中，膜片206、间隔物208、背板210、第一底座212等由耐高温材料制成。具体地，通过在适于高温的氟树脂膜上形成驻极体，将该驻极体设计为在用于表面安装的回流温度下不会严重地改变其自身的特性。该高增益IC器件用于防止由于在用于表面安装的回流工艺中驻极体的电位值降低而使驻极体电容麦克风的灵敏度降低。为了便于相对于驻极体电容麦克风200的表面安装，将驻极体电容麦克风200设计为不但排放在用于表面安装的回流工艺过程中由焊膏产生的有害气体，而且使连接端子突出。

尽管为了说明的目的已经描述了本发明的优选实施例，但是本领域的技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求公开的本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种修改、增加和置换。

工业实用性

如上所述，根据本发明，首先，主要元件采用耐高温绝缘材料，例如基于聚合体、基于塑料或基于氟树脂的材料。其次，将第一底座构造为包围基于声学的元件。第三，将适于高温的焊膏用来将元件焊接到PCB上。第四，使用了高增益的IC器件。第五，连接端子具有排气槽，并且突出以高于驻极体电容麦克风的卷曲表面。由此，可以获得能够进行表面安装的驻极体电容麦克风。

在传统的驻极体电容麦克风的情况下，不能在230℃或更高的温度下进行回流工艺。然而，在本发明的驻极体电容麦克风情况下，可以在260℃或更高的温度下进行回流工艺。因此，在使用本发明的驻极体电容麦克风的产品的情况下，可以改进生产工艺，节省生产成本并降低故障率。另外，通过使用高增益的IC器件，可以在回流工艺前后使灵敏度变化保持在通常可以接受的±1dB的灵敏度之内。

Claims

1、一种可表面安装的驻极体电容麦克风，其包括壳体、极环、膜片、间隔物、背板、第一底座、第二底座和印刷电路板，其中所述第一底座包围所述膜片、所述间隔物和所述背板，由此防止形成在所述膜片和所述背板中的任何一个上的驻极体的特性在用于表面安装的回流工艺过程中劣化。

2、一种可表面安装的驻极体电容麦克风，其包括壳体、极环、膜片、间隔物、背板、第一底座、第二底座和印刷电路板，其中所述第一底座包围形成在所述膜片和所述背板中的任何一个上的驻极体，由此防止形成在所述膜片和所述背板中的任何一个上的驻极体的特性在用于表面安装的回流工艺过程中劣化。

3.根据权利要求1或2所述的可表面安装的驻极体电容麦克风，其中，所述第一底座、所述膜片、所述间隔物和所述背板中的至少一个由选自以下基于聚合体的材料和基于氟树脂的材料中的任何一种制成，其中该基于聚合体的材料有ASA、尼龙6、尼龙66、尼龙46、LCP、PBT、PC、PC/ABS、PC/PBT、PEEK、PEN、PES、PET、PMMA、POM、PTFE、SAN、PPS、SBR和TPU，该基于氟树脂的材料有PTFE、FEP、PFA、ETFE、CTFE、PVDF、PVE、PCTFE、ECTFE、EPE、尼龙6、PP和硬PVC。

4、根据权利要求1或2所述的可表面安装的驻极体电容麦克风，其中，所述印刷电路板使得能够在其上安装各种元件，通过选自以下适于高温的焊膏中的任何一种来焊接这些元件：Sn/Ag、Sn/Cu、Sn/Ag/Cu、Sn/Ag/Cu/Sb和Sn/Ag/Cu/Bi。

5、根据权利要求4所述的可表面安装的驻极体电容麦克风，其中，所述印刷电路板使得能够在其上安装多个IC器件，这些IC器件包括场效应晶体管。

6、根据权利要求4所述的可表面安装的驻极体电容麦克风，其中，所述印刷电路板使得能够在其上安装多个IC器件，这些IC器件包括嵌入式增益放大器。

7、根据权利要求4所述的可表面安装的驻极体电容麦克风，其中，所述印刷电路板使得能够在其上安装多个IC器件，这些IC器件包括用于进行数字转换的模数转换器。

8、根据权利要求4所述的可表面安装的驻极体电容麦克风，其中，所述印刷电路板使得能够在其上安装多个IC器件，这些IC器件包括抽选滤波器和数字接口IC。

9、根据权利要求1或2所述的可表面安装的驻极体电容麦克风，其中，所述印刷电路板具有用于与外部电路进行连接的连接端子，该连接端子形成有至少一个槽，用于排放在用于表面安装的回流工艺过程中产生的气体。

10、根据权利要求9所述的可表面安装的驻极体电容麦克风，其中，所述连接端子包括：位于中心处的用于Vdd连接的圆形端子；以及沿圆周彼此均匀间隔开的多个环状扇形接地端子，这些环状扇形接地端子由多个槽隔开，以使得能够排放在回流工艺过程中产生的气体。

11、根据权利要求9所述的可表面安装的驻极体电容麦克风，其中，所述连接端子突出以高于所述驻极体电容麦克风的卷曲表面，从而便于在用于表面安装的回流工艺过程中与另一印刷电路板相连。

12、根据权利要求9所述的可表面安装的驻极体电容麦克风，其中，所述连接端子具有适于高温的球栅阵列，以使得该球栅阵列的多个球高于所述驻极体电容麦克风的卷曲表面，从而便于在用于表面安装的回流工艺过程中与另一印刷电路板相连。