CN101161031A - 驻极体电容式麦克风及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了驻极体电容式麦克风及其制造方法，所述麦克风包括：壳体；音孔，其形成在所述壳体内；振动膜，其被与所述音孔相邻地置于所述壳体内；背板组件，其可操作地被置于所述壳体内，与所述振动膜保持间隔关系；以及电路组件，其被置于所述壳体内。连接构件在所述电路组件与所述背板组件之间延伸，以将所述背板组件机械地固定到所述壳体内并且将所述背板组件电连接到所述电路组件。

Description

驻极体电容式麦克风及其制造方法

技术领域

本发明总体上涉及麦克风，更具体地涉及一种可应用于通信装置、音频装置等的驻极体电容式麦克风(ECM)及其制造方法。

背景技术

近年来，移动通信技术迅速发展。使用移动通信装置的用户日益增加，所述移动通信装置例如包括蜂窝电话、具有web功能的蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、手持计算机、膝上型电脑、图像输入板以及能够在公共或专用通信网络上进行通信的其它装置。蜂窝网络的扩展以及移动通信技术的技术进步使得越来越多的用户使用移动通信装置。对通信装置日益增加的需求推动了对装入移动通信装置中的音频组件的制造工艺、功耗、接收能力、装配、以及小型化方面的改进。移动通信装置的供应商之间的竞争压力增加了对更小巧、更便宜并且性能更好的微型电容式麦克风的需求。

一般来讲，已经针对通信装置应用了多种传统的驻极体电容式麦克风(ECM)。现有技术的ECM包括：防尘罩、具有音孔的壳体、振动膜、垫片、绝缘体、背板组件、以及印刷电路板(PCB)。该PCB包括可操作地安装到所述PCB的顶面上的导电环、接地连接部、输出连接部以及输入连接部。由于ECM的尺寸减小了，所以可用于容纳端子连接部、绝缘体以及导电环的空间受到限制，这导致了PCB中的干扰增加。片面地追求小型化，使得这些麦克风在用于诸如蜂窝电话的通信装置时经历较差的射频干扰(RFI)抑制，从而减小了将所述麦克风用于这种应用的吸引力。

附图说明

为了更加全面地理解所公开的内容，将参考下面的详细说明和附图，其中：

图1是驻极体电容式麦克风的分解图；以及

图2是驻极体电容式麦克风的横截面图。

上述附图仅用于例示性目的，因而未按比例绘制。

具体实施方式

尽管本公开允许有各种修改和替换形式，但仍以示例的方式在附图中示出特定实施方式，并且在此对这些实施方式进行详细描述。然而，应该理解，本公开并非旨在将本发明限于所描述的具体形式，相反，本发明旨在覆盖落入由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有修改、替换及等同物。

还应当理解，除非使用句子“当在此使用时，术语“____”由此被定义为意味着……”或类似句子在本发明对术语进行明确限定，否则不存在明示或者暗示地超越所述术语的字面或普通意思来限定其含义的意图，并且这种术语不应当被解释成限于基于在本发明的任何段落中进行的任何陈述(除了权利要求的语言)的范围内。以与单一含义相一致的方式在本发明中引用在本发明结尾处的权利要求中所陈述的术语，这样做仅仅是为了清楚且不使读者混淆，而非意图通过暗示或者其它方式将这种权利要求术语限定为所述单一含义。除非通过引用单词“装置”和功能，而未描述任何结构来限定权利要求要素，否则并非意图基于35U.S.C.§112第六款的应用来解释任何权利要求要素的范围。

图1是麦克风100的分解图，该麦克风100适合用作可以实际用于能够在一个或更多公共或专用通信网络上进行通信的任何类型的通信装置(如蜂窝电话、具有web功能的蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、手持计算机、蓝牙无线头戴耳机、数字摄像机、其它类型的便携式计算和因特网接入设备和装置等)的驻极体电容式麦克风(ECM)、全向麦克风、单向麦克风、噪声抑制麦克风、或其它这种装置。该麦克风100包括置于壳体108内的振动膜组件120、垫片134、背板组件140、主体组件150、连接构件160、以及电路组件170。该壳体108可以是杯形壳体并且包括上表面部分110和侧壁部分112。在另选实施方式中，该壳体108可以采用各种其它形状(例如，矩形、D形或梯形)的形式，并且具有多种不同尺寸。在一个优选实施方式中，麦克风100的宽度大约是2.5mm，高度大约是1.5mm。该壳体的侧壁部分112在连接表面114处终止，由此限定了开口116。该连接表面114初始可以形成为向外展开，使得能够将工作部件放置在壳体108内。

当把所有的工作部件设置在壳体108内的最终位置或闭合位置处时，该连接表面114朝向开口116的中心弯曲或者径向再成形。这个成形操作通过连接表面114机械锁住电路组件170，从而把其它工作部件锁定在适当位置并与该电路组件170电连接。壳体108被示出具有至少一层。然而，该壳体108可通过交替层叠导电材料和非导电材料来制造，或者非导电基板可以具有施加到其内侧上的导电涂层，以允许振动膜组件120与电路组件170电连接。在一个实施方式中，该壳体108可由铜合金形成。

在该壳体108的上表面110上引入了至少一个孔或音孔118，从而使得声波可被传送到振动膜组件120。可以通过诸如钻孔、冲孔或模压的任何合适方式来形成该音孔118。该音孔118允许与声压级变化相对应的声能进入该壳体108。防尘罩102的形状可以与壳体108的形状相对应，但也可采用各种其它形状而无需与该壳体形状相对应，并且可具有多种不同尺寸。在一个实施方式中，防尘罩102被示出为具有与壳体108的圆形形状相对应的圆形形状。该防尘罩可以由布料或毡制品形成，并具有第一表面104和第二表面106。防尘罩102的第二表面106通过粘合剂粘接到壳体108以覆盖音孔118。这有助于防止碎屑进入麦克风100从而损坏设置在壳体108内的工作部件。防尘罩102还可改进频率响应，建立延迟并且提供方向性响应。

该振动膜组件120包括支承环122和与该支承环122相接合的振动膜124。该振动膜组件120的形状通常与壳体108的形状相对应，但是在不同实施方式中也可具有各种不同形状并且具有多种不同尺寸。该支承环1 22可由镀铜镍形成，然而，也可利用任何导电材料或者包括导电敷层的材料，包括黄铜或锡。支承环122具有第一表面126和第二表面128。该支承环122的第一表面126与壳体108的内表面保持接触，第二表面128与垫片134保持接触。该振动膜124由能够响应于声波而振动的导电材料形成。一种这样的材料是聚对苯二甲酸乙二醇酯膜，公用商标为迈拉(Mylar)。该振动膜124具有第一表面130和第二表面132。该振动膜124的第一表面130例如通过采用粘合剂进行粘合的方式而与支承环122的第二表面128相接合。然而，本领域技术人员应当理解，任何形式的接合都是满足要求的，包括在边缘处的压接或机械接合等。该振动膜124的第二表面132涂覆有诸如铬的导电材料层以形成电活性部分，该电活性部分通常称为可动电极，用于与垫片134保持接触。

该垫片134形成为包括孔135、第一表面136和第二表面138，所述第一表面136和第二表面138分别用于将振动膜组件120与壳体108内的其它工作部件电隔离。该垫片134由诸如迈拉的电绝缘材料形成，其厚度被选择为可在振动膜120与背板140之间提供期望空间或间隔。该垫片134使得振动膜124能够向背板组件140偏转。该垫片134可具有各种形状，而不必与壳体形状相对应，并且可具有多种不同尺寸。在一个实施方式中，垫片134被示出为具有与壳体108相对应的圆形形状。该垫片134的厚度和材料可根据应用的需要而变化。将垫片134设置在振动膜组件120与背板组件140之间，并且在将其圈设在电路组件170上后，通过由连接表面114所施加的机械压力而固定就位。该垫片134的第一表面与振动膜124保持接触。该垫片134的第二表面138与背板组件140保持接触，并且将振动膜组件120与背板组件140分开。

背板组件140例如通过冲压金属坯而被形成为包括至少一个突部142和至少一个隆起部分144的盘形。在示出的实施方式中，如在第10/801,371号美国专利申请中所公开的(为了所有目的通过引用将其公开内容整体合并于此)，该背板组件140包括多个突部142a到142d以及多个隆起部分144a到144d。该背板组件140由诸如不锈钢的导电材料形成，然而，也可利用任何导电材料或包括导电涂层的材料。该背板组件140包括第一表面146和第二表面148。该背板组件140的第一表面146可以涂覆或覆盖有诸如特氟纶的极化介电膜或驻极体材料。在操作中，该背板形成固定电极，并且可被静电充电到预定表面电压，例如-360V。以这种方式形成的该背板组件140具有如下优点：增加了中央下方的表面区域或者使振动膜124的大部分区域可动，由此提高了麦克风100的电声性能。该背板组件140位于垫片134与连接构件160之间，下文将更加详细地描述这种实施方式。

主体组件150为圆筒形并且被形成为包括中央通道152、上表面154以及下表面156。该主体组件150置于壳体108内。该主体组件150可被模制成各种形状和尺寸以满足应用的需要。在一个实施方式中，该主体组件150是圆筒形状并且由诸如模制聚乙烯塑料的电绝缘材料形成。当装配时，通过上述的连接表面114的机械压力，使该主体组件150的第一表面154与垫片134保持接触。该主体组件150在被圈设在电路组件170上后，其第二表面156与该电路组件170保持接触。

连接构件160将背板组件140机械地固定在壳体102内，并且将该背板组件电连接到电路组件170。该连接构件160是在背板组件140与电路组件170之间延伸，从而相对于垫片134固定背板组件170的弹簧类构件。该连接构件160进一步利用导电材料构成，从而使得该连接构件160也将背板组件140电连接到电路组件170。

如图1和图2示出的实施方式所示，连接构件160包括在中央处的基本平坦的接合部分162和多个接合腿部164a到164d。该接合腿部164a到164d从接合部分162向外延伸。接合腿部164a到164d被设置成相对于彼此成90度角，并且还相对于接合部分162的平面形成一定角度。该接合腿部164a到164d具有一定的柔性，因此当被设置在背板组件140与电路组件170之间时，能够轻微压缩。该连接构件160的轴向压缩适应了麦克风组件100的一些变型。

连接构件160还被设计成将背板组件140和电路组件170相互电连接。在这点上，连接构件160的每个接合腿部164a到164d与背板组件140的突部142a到142d中的对应一个接合并电连接。连接构件160的接合部分162靠着并连接至形成在电路组件170上的导电表面。

为了将背板组件140机械地固定在壳体102内并且将背板组件140电连接到电路组件170，连接构件160可以由例如金属的具有高导电率和高弹性的材料形成。例如，该连接构件160可以是铍铜(BeCu)合金或类似材料。连接构件160可以具有诸如金涂层的导电涂层，特别是在与电路组件170相邻的底表面的区域中。以此方式，连接构件160既可电连接到电路组件170以经由连接构件160来传送并提供声音信号，也可相对于振动膜组件120机械地固定背板组件140。此外，该连接构件160的可压缩性避免了背板组件140的驻极体层146由于过热和/或重复冲击而失效。

电路组件170包括：电路板172、以及位于电路板172之上的多个电子部件174。该电路板172具有前表面176和后表面178。该电路板172可形成为与壳体相对应的或者根据具体应用的各种形状和尺寸。该电路板172的前表面176可以具有印刷布线轨迹、多个腔(未示出)、输出连接部184、输入连接部186以及所述多个电子部件174。电子部件174可以包括结型场效应晶体管(JFET)180、以及至少两个电容器(未示出)，该至少两个电容器用于减少对由诸如蜂窝电话的通信装置产生的低射频干扰和高射频干扰(RFI)信号的敏感度。在JFET 180的顶表面上安装有栅极引线(未示出)。该栅极引线例如可通过焊接(soldering)被电连接到接触焊盘182。连接构件的接合部分162被设置成与接触焊盘182相接合，并且抵压接触焊盘182以在它们之间提供电连接。可选择地也可利用焊接或导电粘合剂来将接合部分162固定到接触焊盘182。该接合部分162另选地可与接触焊盘182机械地连接或者以其它方式与接触焊盘182相接合。为了确保良好的电连接，接触焊盘182可由具有低电感和高射频(RF)阻抗的诸如镀金镍的导电材料形成。接触焊盘182提供连接构件160到JFET 180的顶部分的电连接，由此将所述栅极引线经由连接构件160连接到背板组件140。

根据本发明的麦克风100具有更少的部件，并且比现有麦克风更易于装配。一旦将该驻极体部分在主体组件150内与连接构件160固定就位，则随后将主体组件150压配到壳体108中，与垫片134相接触。该主体组件150的压配抑制了下面的组件，从而减少了生产过程中可能发生的移动和损坏。此外，该主体组件150使得背板组件140和振动膜组件120可与电路组件170相电连接，而不发生连接构件160的不可接受的变形。根据于此公开的本发明的概念，内装式装置的优点在于：减小了整体尺寸，同时针对灵敏度、噪声、稳定性、紧凑性、鲁棒性、对电磁干扰(EMI)的不敏感性以及包括震动和灰尘的其它外部和环境条件保持了良好的电声性能。

图2是横截面图，将结合对装配该麦克风的方法的实施方式进行的描述来参照图2。首先，与音孔118相对地将振动膜组件120插入到壳体108中。然后，将垫片134以其第一表面136面对振动膜组件120的第二表面132的方式插入到壳体108内。电路组件170被预先安装有位于电路板172上的多个电子部件174。接着，将连接构件160经由接触焊盘182附接到电路组件170。将背板组件140插入到主体组件150中。当将背板组件140插入壳体108中时，背板组件140的第一表面146被定向为面对垫片134的第二表面138。多个突部142a到142d中的每一个与连接构件160的多个接合腿部164a到164d对齐并且接合。例如可选择地可以通过焊接、粘合剂粘合或者机械连接等方式将接合腿部164a到164d与突部142a到142d对齐并接合。随后将主体组件150插入到壳体108内。通过主体组件150的摩擦配合来约束背板组件140、垫片134、以及振动膜组件120。在将振动膜组件120、垫片134、背板组件140、主体组件150以及连接构件160插入到壳体108中后，利用例如机械固定、压接、定位焊接或者粘合剂粘合来使壳体108的连接表面114锁住电路板172的后表面178。在这个位置上，振动膜组件140和背板组件140与电路板组件170电连接。在另选结构中，连接构件160，具体是接合腿部164a到164d首先固定到背板组件140的突部142a到142d，使得连接构件160机械且电连接到背板组件140。这种布局又便于麦克风100的装配。

通过引用将在此引用的包括公开文件、专利申请以及专利的全部参考文件并入于此，如同单独并且明确地指示通过引用并入每份参考文件并且在此对每份参考文件进行了全面阐述一样。

除非在此另外声明或者与上下文明显矛盾，否则在描述本发明的语境(尤其就下面的权利要求的语境)中的术语“一”和“所述”以及类似表述的使用应解释为覆盖单数和复数。除非在此另外声明，否则本文对数值范围的引用仅旨在用作单独参考落入该范围内的每个独立值的简化方法，并且将每个独立值合并到说明书中，如同在此进行单独引用那样。除非在此另外声明或者与上下文明显矛盾，否则能够以任何合适顺序来执行在此描述的所有方法。除非另外声明，否则在此提供的任何和全部实施例或示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅旨在更好地阐述本发明，而不对本发明的范围构成限制。说明书中的任何语言都不应当被解释为指示了本发明的实践所必不可少的任何未要求保护的要素。

在此描述了本发明的优选实施方式，包括发明人已知的用于实现本发明的最佳模式。应当理解，所例示的实施方式仅是示例性的，而不应作为本发明的范围的限制。

本申请要求要求于2005年4月27日提交的第60/675209号美国临时专利申请基于35U.S.C.§119(e)的优先权。

Claims (14)

1.一种麦克风，所述麦克风包括：

壳体；

音孔，其形成于所述壳体内；

振动膜，其与所述音孔相邻地置于所述壳体内；

背板组件，其可操作地置于所述壳体内，与所述振动膜保持间隔关系；

电路组件，其包括晶体管，所述晶体管形成为包括导电接合表面；以及

连接构件，其在所述电路组件与所述背板组件之间延伸，将所述背板组件机械地固定在所述壳体内，并且将所述背板组件电连接到所述接合表面。

2.如权利要求2所述的麦克风，所述连接构件机械连接且电连接到所述接合表面。

3.如权利要求1所述的麦克风，所述连接构件包括多个腿构件，每个腿构件与形成在所述背板组件的外缘上的对应突部相接合。

4.如权利要求3所述的麦克风，其中，每个腿构件电连接到其对应突部。

5.如权利要求4所述的麦克风，其中，每个腿构件机械连接到其对应突部。

6.如权利要求1所述的麦克风，其中，所述接合表面包括接触焊盘，所述接触焊盘形成在所述晶体管的表面上，所述连接构件与所述接触焊盘相接合。

7.一种制造麦克风的方法，所述方法包括以下步骤：

提供形成为包括音孔的壳体；

提供振动膜，并且将所述振动膜与所述音孔相邻地设置在所述壳体内；

提供背板组件，并且相对于所述振动膜可操作地将所述背板组件设置在所述壳体内；

提供电路组件，并且将所述电路组件设置在所述壳体内，所述电路组件包括形成为包括导电接合表面的晶体管；以及

提供连接构件，并且使得所述连接构件在所述电路组件与所述背板组件之间延伸，从而将所述背板组件机械地固定在所述壳体内，并且将所述背板组件电连接到所述接合表面。

8.如权利要求7所述的制造麦克风的方法，所述方法包括以下步骤：在将所述电路组件设置在所述壳体内之前，将所述连接构件连接到所述接合表面。

9.如权利要求7所述的制造麦克风的方法，所述方法包括以下步骤：在将所述电路组件设置在所述壳体内之前，将所述连接构件连接到所述背板组件。

10.如权利要求7所述的制造麦克风的方法，所述方法包括以下步骤：在所述晶体管的表面上提供所述导电接合表面，并且将所述连接构件连接到所述接合表面。

11.如权利要求7所述的制造麦克风的方法，其中，将所述连接构件连接到所述接合表面的步骤包括以下步骤：将所述连接构件机械连接且电连接到所述接合表面。

12.如权利要求7所述的制造麦克风的方法，所述方法包括以下步骤：提供具有多个腿构件的连接构件；在所述背板组件上提供对应数目的突部；以及将每个腿构件与其对应突部相接合。

13.如权利要求12所述的制造麦克风的方法，所述方法包括以下步骤：将每个腿构件与其对应突部电连接。

14.如权利要求12所述的制造麦克风的方法，所述方法包括以下步骤：将每个腿构件与其对应突部机械连接。

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