CN101146375A - 一种微型电容麦克风 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微型电容麦克风，其包括外壳、耐高温振动膜组、耐高温中空垫片、背极板、耐高温背极板座、连接框和线路板；外壳的底面板和背极板分别开设有通孔，振动膜组、中空垫片和背极板座依次叠置于外壳的底面板上，背极板和连接框依次叠置于背极板座内，线路板嵌设于外壳的开口并与连接框进行电连接；线路板的内侧设置有可提供直流偏置电压的专用芯片。本发明采用耐高温材料制得的背极板座、垫片、振动膜组，使产品具有耐高温功效，并采用专用芯片为背极板与振动膜组之间提供直流偏置电压，使麦克风体积微型化，且产品无需驻极工艺及老化处理，灵敏度可随内部偏置电压的调整而改变，提高了产品的生产效率、稳定性及合格率，保证了产品的音质，即可实现表贴安装的微型电容麦克风。

Description

一种微型电容麦克风

技术领域

本发明涉及一种微型电容麦克风，更具体地，涉及一种可表贴安装的微型电容麦克风。

背景技术

随着科技的发展，电容式测量原理的应用日益广泛。物体间的电容量与其结构参数密切相关，通过改变结构参数而改变物体间的电容量而实现对被测物理量的检测，就是电容式测量原理。由物理学的基本理论可知：物体间的电容量与构成电容元件的两个极板的形状、大小、相互位置以及极板间的介电常数有关，通常可以写为：

C＝εS/δ

式中：δ------------平行极板间距离(m)；

       S------------极板间相互覆盖的面积(m²)；

       ε------------平行极板间介质的介电常数(F/m)。

因此，人们根据改变电容两个极板之间的间隙可以测量微小振动位移的原理而设计出电容式麦克风，电容麦克风，是将接受声波的薄金属膜片，作为电容器的一个极板(振动板)，将对着膜片的一个有圆沟的固定厚金属板作为电容的固定极板(背极板)，在振动板与背极板之间设有一起绝缘作用的有机材料薄膜垫片，从而使振动板与背极板之间形成一具有空气介质层的电容器件。薄金属膜片的弹性结构可在捡拾到外界声波的振动后产生微小轴向位移，从而改变振动板与背极板之间的空气间隙，其结果便引起上述两极板所构成的电容器之电荷容量的变化。两极板间的距离减小时，电容量增加；距离增大时，电容量减小。声压变化引起的电容量变化使输出电压发生改变，从而得到特定的大小和方向的电流。电容式麦克风的优点是频率响应好、噪声低、失真小。缺点是由于电容话筒的两个极板上的电荷要靠一个外加极化电源(直流偏置电压)来维持，体积较大，无法做到微型化，适用范围较小。

某些电介质当受了很高的外电场作用之后，即使除去了外电场，但电介质表面仍保持正和负的表面电荷。人们把这种特性称为电介质的驻极体现象，而把这种电介质称为驻极体。近年来，由于长寿命驻极体现象的新的合成塑料薄膜不断出现，人们也就很自然地把这些材料应用到制作电容麦克风了。驻极体电容麦克风，是一种利用驻极体材料做成的电容麦克风，其主要结构形式有两种：一种是用驻极体高分子薄膜材料作振膜；另一种是用驻极体材料做背极板。因为驻极体本身带电，所以这种电容麦克风无须外部笨重的极化电源，两极板所构成的电容器即可产生随间隙变化而产生交变电荷变化，将此电荷变化经由专用IC电路便可转化为随振动而变化的交变信号电压输出，简化了电容麦克风的结构。驻极体麦克风电声性能较好，抗振能力强，价格低，容易小型化，因此被广泛用于盒式录音机、无线话筒及声控等电路中。

随着新型电子产品的技术发展，趋向于将电子产品设计得更为紧凑，为了设计这种紧凑的产品，已广泛地使用表贴安装技术(SMT)。实施SMT，在回流焊接工艺中需将表贴安装的元件暴露在高温之下。然而，普通的驻极体电容麦克风难以采用表贴安装技术，即使他们由耐高温的材料制成，该驻极体的电荷值也会在高温下发生剧烈衰减，从而降低了产品灵敏度。另外，驻极体电容麦克风还存在一问题，即因为通过将电荷强制注入到贴合在金属板上的有机薄膜(如，FEP等)中来形成长驻电荷，湿度或温度的增加会使所注入的电荷容易逃逸，从而降低驻极体产品的性能。

为了解决耐高温等问题，人们发明了硅半导体麦克风，硅半导体麦克风是将背极板与振膜筑于硅晶面板上，并以适当的电路连结。接着利用化学蚀刻技术将振膜平整并单纯的置于基底上，使其可随声音做完全的自由振动。而振动的振膜与背极板之间形成的电场变化即产生电路上的电信号。硅半导体麦克风有两个独特的性质，即，极小的体积以及可承受回焊炉的高温。但由于硅半导体麦克风的振动膜很小，音质较难达到原有麦克风水平，限制了产品的应用领域。

实用新型内容

本发明针对上述习知技术的不足，目的在于提供一种满足SMT工艺要求、可表贴安装的微型电容麦克风。

为实现上述之目的，本发明采取如下技术方案：

一种微型电容麦克风，包括具有容置空腔的外壳、具有金属镀层的振动膜组、中空垫片、背极板、背极板座、连接框和线路板；上述外壳的底面板和上述背极板分别开设有至少一个贯穿厚度方向的通孔，上述振动膜组、中空垫片和背极板座依次叠置于上述外壳的底面板上，上述背极板和上述连接框依次叠置于上述背极板座内，通过上述中空垫片使上述背极板与上述振动膜组保持一定间距，上述线路板嵌设于上述外壳的开口起密封作用，上述连接框的上下端面分别与上述背极板和上述线路板进行电性连接；上述中空垫片、振动膜组和背极板座皆由耐高温材料制成，上述线路板的内侧面设置有可提供直流偏置电压的专用芯片。

上述专用芯片包括低输入电容放大器、内置有恒定电压和振荡器的低噪声充电泵和用来滤除充电泵高频噪音的低通滤波器，上述方形振动膜组和上述方形背极板中的一个极板与上述充电泵的输出端进行电连接，上述方形振动膜组和上述方形背极板中的另一个极板与上述放大器的输入端进行电连接，上述放大器的输出端即为麦克风的输出端。

上述外壳、振动膜组、中空垫片、背极板、背极板座、连接框和线路板皆为相对应的方形。

采用上述方案后，本发明与习有技术相比，具有如下优点：

1、采用耐高温材料制得的背极板座、垫片、振动膜组，使产品具有耐高温之功效，并采用专用芯片为背极板与振动膜组之间提供直流偏置电压，使麦克风体积微型化，且产品无需驻极工艺及老化处理，灵敏度可随内部偏置电压的调整而改变，提高了产品的生产效率、稳定性及合格率，保证了产品的音质，即可实现表贴安装的微型电容麦克风。

2、整个结构零配件及组合采用方形设计，其具有定位好、有效面积大之效果，从而可提高音质。

3、结构简单、实用性强。

附图说明

图1是本发明外观结构示意图；

图2是本发明另一视角外观结构示意图；

图3是本发明分解结构示意图；

图4是本发明中线路板的另一视角结构示意图；

图5是本发明剖面结构示意图。

图6是本发明中专用芯片的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步描述。

请参阅图1至图5所示，本发明的一种微型电容麦克风，包括方形线路板10、方形外壳20、方形连接框30、方形背极板座40、方形背极板50、中空方形垫片60及方形振动膜组70，其中：

方形外壳20具有开设一开口的容置空腔21，在方形外壳20的底面板21上设置有十二个通孔22。

方形振动膜组70平置于方形外壳20的底面板21上，方形振动膜组70由耐高温材料制成，其表面具有金属镀层，该镀层正对方形背板板50；该方形振动膜组70由绷膜环71和聚脂薄膜72组成一体，而形成与方形背极板50组成的电容之一极。

方形垫片60由耐高温材料制成的绝缘体，呈中空状，平置于方形振动膜组70上，用于使方形背极板50与方形振动膜组70保持一定间距。

方形背极板座40，由耐高温材料制得，呈中空筒状，平置于方形垫片60上，且方形背极板50和方形连接框30依次平叠嵌设于其内，方形背极板座40起到将方形连接框30及背极板50定位之作用。

方形背极板50，为与方形振动膜组70组成的电容之另一极，其设置有三个通孔51。

方形连接框30，用以将方形背极板50与线路板10进行电性连接；

方形线路板10与容置空腔21的开口相适配，方形线路板10平置于方形连接框30上嵌设于容置空腔21的开口内，对容置空腔21进行密封。方形线路板10的内侧面设置有专用芯片11，方形线路板10采用双面覆铜之方式，使之具有良好的屏蔽及抗干扰效果。专用芯片11包括低输入电容放大器12、内置有恒定电压和振荡器的低噪声充电泵13、用来滤除充电泵13高频噪音的低通滤波器14，通过放大器12对由电容音头(方形背极板50和方形振动膜组70)电容量随声波所引起之电荷量变化，输出放大为对应的交变音频信号；由充电泵13为电容音头提供直流偏置电压，使其充入较高之电荷量；通过低通滤波器14滤除直流偏置电压中的交流纹波，保证偏置电压的纯净。专用芯片11可使产品无需驻极工艺及老化处理，灵敏度随内部偏置电压的调整而改变，满足各用户的应用。

本发明设计重点在于采用专用IC芯片及耐高温材料制得的背极板座、垫片、振动膜组，使产品具有耐高温之功效，即可实现表贴安装的微型电容麦克风。整个结构零配件及组合均采用方形设计，其具有定位好、有效面积大之效果，从而可提高产品音质性能及装配定位精度。此外，使用专用的芯片，该麦克风无需驻极工艺及老化处理，灵敏度随内部偏置电压的调整而改变，从而提高了产品的稳定性及生产效率，也减少了因驻极工艺及老化处理所产生的不良品，提高了产品的合格率。

以上所述，仅是本发明一种微型电容麦克风较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施案例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种微型电容麦克风，包括具有容置空腔的外壳、具有金属镀层的振动膜组、中空垫片、背极板、背极板座、连接框和线路板；上述外壳的底面板和上述背极板分别开设有至少一个贯穿厚度方向的通孔，上述振动膜组、中空垫片和背极板座依次叠置于上述外壳的底面板上，上述背极板和上述连接框依次叠置于上述背极板座内，通过上述中空垫片使上述背极板与上述振动膜组保持一定间距，上述线路板嵌设于上述外壳的开口起密封作用，上述连接框的上下端面分别与上述背极板和上述线路板进行电性连接；其特征在于：上述中空垫片、振动膜组和背极板座皆由耐高温材料制成，上述线路板的内侧面设置有可提供直流偏置电压的专用芯片。

2.根据权利要求1所述的一种微型电容麦克风，其特征在于：上述专用芯片包括低输入电容放大器、内置有恒定电压和振荡器的低噪声充电泵和用来滤除充电泵高频噪音的低通滤波器，上述方形振动膜组和上述方形背极板中的一个极板与上述充电泵的输出端进行电连接，上述方形振动膜组和上述方形背极板中的另一个极板与上述放大器的输入端进行电连接，上述放大器的输出端即为麦克风的输出端。

3.根据权利要求1或2所述的一种微型电容麦克风，其特征在于：上述外壳、振动膜组、中空垫片、背极板、背极板座、连接框和线路板皆为相对应的方形。

Images