CN102256190A - 麦克风组装体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及麦克风组装体。麦克风包括：壳体，其一侧面开放，在另一侧面上形成有外部声孔；第1印刷电路基板，其与所述壳体的另一侧面结合，并形成有与所述外部声孔连通的内部声孔；微机电系统芯片，其以与所述内部声孔相对的方式安装于所述第1印刷电路基板的内侧面；第2印刷电路基板，其与所述壳体的开放的一侧面结合，与所述第1印刷电路基板隔开配置，并且在该第2印刷电路基板的外侧面形成有多个连接端子；及将所述第1印刷电路基板和第2印刷电路基板电连接的多个导电性连接部件。本发明的麦克风具有能够充分确保背腔的空间的优点。

Description

麦克风组装体

技术领域

本发明涉及麦克风组装体，更具体地，涉及形成为如下结构的麦克风组装体：通过充分确保背腔空间(back chamber volume)而能够提高音频特性。

背景技术

通常，广泛使用于移动通信终端机或音频系统等的电容式麦克风由偏压元件、形成与声压(sound pressure)对应地发生变化的电容C器的一对膜片/背板、以及用于缓冲输出信号的结型场效应晶体管(JFET)构成。这种传统方式的电容式麦克风是通过如下方式构成的。在一个壳体内依次嵌入振动板、垫片环、绝缘环、背板、通电环之后，最后放入安装有电路部件的印刷电路基板，然后将壳体的末端部分向印刷电路基板侧折弯，从而完成一个组装体。

近年来，作为在麦克风上集成细小装置的技术而适用了利用微细加工的半导体加工技术。在叫做微机电系统(MEMS：Micro Electro Mechanical System)的这种技术中，通过利用应用了半导体工序特别是集成电路技术的微细加工技术，能够制造出以μm为单位的超小型传感器或致动器及电子机械构造物。利用这样的微细加工技术而制造的MEMS芯片麦克风具有如下优点：通过超精密微细加工，将以往的振动板、垫片环、绝缘环、背板、通电环等传统的麦克风部件小型化、高性能化、多功能化、集成化，从而能够提高稳定性及可靠性。

图1是概略性地表示利用微机电系统(MEMS)芯片120的以往的硅电容式麦克风100的一个例子的剖面图。硅电容式麦克风100由如下部件构成：印刷电路基板110、安装在印刷电路基板110上的微机电系统芯片120、特殊目的型半导体(ASIC)芯片130；以及形成有声孔140的壳体150。

所述微机电系统芯片120为如下结构：利用微机电系统技术，在硅片上形成背板121之后，隔着垫片122而形成有振动模123。在背板121上形成有声孔124。

在图1所示的微机电系统麦克风100中，在壳体上部具有声孔140，在下部的单一的印刷电路基板上安装有微机电系统芯片120。虽然未作图示，在印刷电路基板的下侧面具有用于与外部装置进行电连接的连接端子。

在该情况下，外部的声音引入到形成于壳体150的声孔140而使得振动模123振动，此时由附图标记126表示的微机电系统芯片的内部空间就是背腔(back chmber：126)空间。背腔空间是指，以振动模为基准，引入外部音频的一侧的相反侧的空间。

即，如图1所示的麦克风100，在基板上安装微机电系统芯片的情况下，外部音频通过声孔140而引入并传达到微机电系统芯片的振动膜123，而此时在被传达外部音频的振动膜的相反侧所限定的空间126就是背腔空间。

只有充分确保了背腔的空间才能确保麦克风的整体性能，但在该情况下由于微机电系统芯片120的尺寸非常小，因此在微机电系统芯片内部形成背腔的空间的情况下，难以确保充分大小的背腔的空间。由此，存在麦克风的音质下降的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述问题点而研发的，本发明的目的在于提供一种能够充分确保背腔空间的麦克风。

本发明的麦克风的特征在于，包括：壳体，其一侧面开放，在另一侧面形成有外部声孔；第1印刷电路基板，其与所述壳体的另一侧面结合，并形成有与所述外部声孔连通的内部声孔；微机电系统芯片，其以与所述内部声孔相对的方式安装于所述第1印刷电路基板的内侧面；第2印刷电路基板，其与所述壳体的开放的一侧面结合，与所述第1印刷电路基板隔开配置，并且在该第2印刷电路基板的外侧面形成有多个连接端子；以及将所述第1印刷电路基板和第2印刷电路基板电连接的多个导电性连接部件。

另外，优选地，所述导电性连接部件为线圈形状的导电性弹簧，或者为柱状，又或者具有弹性。

另外，优选地，在所述第1印刷电路基板与第2印刷电路基板之间具有隔开支承部件，以使第1印刷电路基板与第2印刷电路基板在保持彼此间的间隔的状态下得到支承。

另外，优选地，所述隔开支承部件形成为与所述第1印刷电路基板及第2印刷电路基板的形状对应的尺寸，并具有与所述第1印刷电路基板和所述第2印刷电路基板彼此隔开的距离对应的厚度，且在其中间具有空的内部空间。

另外，优选地，在所述隔开支承部件上具有收纳部，该收纳部用于收纳并支承各所述导电性连接部件。

另外，优选地，所述壳体的外部声孔和所述第1印刷电路基板的内部声孔以彼此不接触的方式配置，所述外部声孔和所述内部声孔通过形成于壳体与第1印刷电路基板之间的音频路径而连通。

另外，优选地，在所述第1印刷电路基板的外侧面上具有镀层，所述音频路径包括所述第1印刷电路基板的外侧面的镀层被腐蚀而形成的路径。

根据本发明的麦克风，能够充分确保背腔的空间而改善麦克风的音频特性。

另外，能够根据需要而调整背腔的空间的大小。

另外，在具备隔开支承部件的情况下，组装方便，并且容易进行背腔的空间的调整。

另外，在将外部声孔和内部声孔以彼此不接触的方式配置，并通过音频路径使得外部音引入到内部空间的情况下，能够防止包括微机电系统芯片在内的内部部件直接暴露在光下。

附图说明

图1是以往的麦克风的概略性剖面图。

图2是根据本发明的一实施例的麦克风的立体图。

图3是图2的麦克风的分解立体图。

图4是从下面看到图2的麦克风时的立体图。

图5是从下面看到图2的麦克风时的分解图。

图6是图2的麦克风的概略性剖面图。

图7和图8是对图2的麦克风和图1的以往麦克风的音频特性进行比较的参照图表。

符号说明

1麦克风；10壳体；12外部声孔；20第1印刷电路基板；22内部声孔；24音频路径；30微机电系统芯片；40第2印刷电路基板；42连接端子；50导电性连接部件；60隔开支承部件；70放大器

具体实施方式

下面，参照图2至图6，详细说明根据本发明的一实施例的麦克风。

本实施例的麦克风1作为将语音、音频、声音等声波转换为电信号的装置，包括：壳体10、第1印刷电路基板20、微机电系统芯片30、第2印刷电路基板40、导电性连接部件50及隔开支承部件60。特别是，本发明的麦克风1主要使用于便携电话、PDA、3G手机等个人用移动通信终端机。

所述壳体10构成麦克风的外形。在其内部安装各种部件。壳体10的一侧面被开放，在另一侧面11形成有外部声孔12。外部声孔12以贯通的方式形成，由此外部的音频引入到壳体内部。

在本实施例的情况下，壳体10是各面形成为直四角形的六面体。但是，在其他实施例的情况下，壳体的整体形状可进行各种变形。即，壳体可以是圆筒形状，也可以是水平方向的剖面为椭圆形的柱状。

壳体10具备从另一侧面11向下方延伸而形成的4个侧面14。在各侧面14的下端部具有卷曲部16。在图3和图5所示的状态下，将图示的其他部件嵌入壳体内部之后，卷曲部16卷曲为如图4和图6所示的形状，从而固定内部部件。

在本实施例的情况下，通过卷曲壳体侧面下端的卷曲部16而完成内部部件的固定及组装。因此，无需用于将内部部件之间进行固定的单独的粘接剂之类的固定手段。

壳体10由具有优异的噪音切断特性的镍、铜、铝等导电材料或它们的合金构成。

所述第1印刷电路基板20与壳体10的另一侧面11的内侧结合。第1印刷电路基板20以图2及图4的方向为基准，在其下侧面安装微机电系统芯片30及放大器70等电子部件。由于在第1印刷电路基板20上安装各种电子部件，因此将该第1印刷电路基板20又称为印刷电路基板模具(DIE)。

在第1印刷电路基板20上以贯通的方式形成有内部声孔22，该内部声孔22与壳体10的外部声孔12连通(连接而通着的状态)。

在本实施例的情况下，如图6所示，外部声孔12与内部声孔22以彼此不接触的方式构成。即，外部声孔12与内部声孔22以彼此错开的方式配置。因此，通过外部声孔12而引入的外部音频经过形成于壳体10与第1印刷电路基板之间的音频路径24之后，通过内部声孔22而传达至微机电系统芯片30。

参照图3，在本实施例的情况下，在第1印刷电路基板20的外侧面具有铜镀层26。镀层26的中间部分被腐蚀出去而形成音频路径24。

另外，在其他实施例的情况下，根据使用者的需要，对音频路径的长度、方向、形状或高度进行各种变形。另外，关于形成音频路径的方式，除了本实施例的腐蚀铜层而形成的方式以外，还可以利用切削、金属铸型、注塑等方式。

另外，音频路径不限于像本实施例这样形成在第1印刷电路基板上，只要能够连通外部声孔和内部声孔，则既可以形成在壳体上，也可以在两侧分别形成之后彼此联合而构成。

所述微机电系统芯片30安装在第1印刷电路基板的内侧面。在此，所谓内侧面是指，朝向内部空间62的面。微机电系统芯片30与内部声孔22相对而配置。所谓相对配置是指，微机电系统芯片30安装在形成有内部音孔22的部分，以使微机电系统芯片30能够接收通过内部声孔22而引入的音频信号。

微机电系统芯片30起到将接收到的音频信号转换为电信号的作用。如在背景技术中所述，微机电系统芯片30包括振动膜、垫片、背板等而构成。另外，在第1印刷电路基板20的内侧面安装有微机电系统芯片30的同时，还安装有放大器70。

放大器70起到接收由微机电系统芯片30产生的电信号而进行放大的作用。放大器70又被称为特殊目的型半导体(ASIC)芯片。虽然未作详细图示，微机电系统芯片30与放大器70通过键合金丝(gold bonding wire)彼此连接。放大器70与第1印刷电路基板20电连接。

所述第2印刷电路基板40与壳体10的开放的一侧面结合。通过与壳体10的开放的面结合，从而与壳体10共同限定内部空间62。第2印刷电路基板40与第1印刷电路基板20隔开配置。

在第2印刷电路基板40的外侧面上具有多个连接端子42。在本实施例中，连接端子42共具有4个。连接端子又被称为接续端子或衬垫(pad)。将该第2印刷电路基板40又称为衬垫印刷电路基板。连接端子42与内部的微机电系统芯片30及放大器70电连接而起到与外部装置进行连接的作用。连接端子42的数量可以根据需要而进行增减，并且也可以根据需要而变更配置位置。

并且，所述导电性连接部件50的数量为多个，该导电性连接部件50起到将第1印刷电路基板20和第2印刷电路基板40电连接的作用。

在本实施例中，导电性连接部件50以在每个角部设置一个的方式共设置4个。各导电性连接部件50是将导电性金属线折弯成线圈形状的弹簧。由于构成为弹簧，因此即使组装公差不够精确，也能够简单且可靠地实现第1印刷电路基板20与第2印刷电路基板40之间的电连接。

另外，在其他实施例的情况下，导电性连接部件在形状和材质等上除了将导电金属线折弯而构成的弹簧形状之外，在将第1印刷电路基板和第2印刷电路基板电连接的范围内可进行各种变形。

即，导电性连接部件50在其材质上无需一定是金属，也可以是导电性硅，或者也可以由非导电性物质构成形状之后，在其外侧面上镀金而构成镀层。另外，导电性连接部件在其形状上可以是单纯的圆柱形状或销形状，而不是弹簧。

在导电性连接部件形成为销形状的情况下，第1印刷电路基板和第2印刷电路基板分别具有能够固定这种导电性连接部件的两端部的槽部，从而在没有其他结构的协助的情况下，也能够将导电性连接部件直接固定到第1印刷电路基板和第2印刷电路基板。

另外，在本实施例中，第1印刷电路基板20与第2印刷电路基板40之间还具有隔开支承部件60，该隔开支承部件60使得第1印刷电路基板20和第2印刷电路基板40在保持彼此间的间隔的状态下得到支承。

参照图3及图5可知，隔开支承部件60形成为四角形的框架形状，以使与第1印刷电路基板20及第2印刷电路基板40的形状对应。隔开支承部件60的中间部分是空的，由此与第1印刷电路基板20及第2印刷电路基板40共同限定内部空间62。并且，围绕内部空间62的部分是轮廓部64。隔开支承部件60具有与第1印刷电路基板20和第2印刷电路基板40彼此隔开的距离对应的宽度。

隔开支承部件60具有收纳部66，该收纳部66收纳并支承多个导电性连接部件中的每一个。收纳部66为侧面的一部分被开放的圆筒形状，由此弹簧形状的导电性连接部件50在上下方向简单地结合之后不会向水平方向脱离。并且，收纳部66以在每个角部设置一个的方式共配置4个。将弹簧形状的导电性连接部件50夹入收纳部66之后，将其与其他部件一起嵌入壳体中，然后将卷曲部16卷曲则可简单地完成麦克风1的组装。

另外，在本实施例中，内部空间62成为背腔空间。即，背腔表示以微机电系统芯片30的振动模结构为基准，外部音频被传达的一侧的相反侧的空间，因此在本实施例中，在以与内部声孔22相对的方式安装微机电系统芯片30的情况下，以微机电系统芯片30所具有的振动模为基准时，内部空间62成为位于外部音频被传达的一侧的相反侧的空间，因此内部空间62成为背腔。

因此，只要调整隔开支承部件60的厚度和轮廓部64的体积就能够调整背腔的空间的大小和形状。

下面，对具备上述结构的本发明的一实施例的麦克风1的作用和效果进行说明。

在本实施例的麦克风1中，在壳体10内部具有根据导电性连接部件50而彼此电连接且彼此隔开配置的第1印刷电路基板20和第2印刷电路基板40，并且以与第1印刷电路基板20的内部声孔22相对的方式设有微机电系统芯片30，因此能够将形成于第1印刷电路基板20和第2印刷电路基板40之间的内部空间用作背腔的空间。

因此，根据本发明，能够充分确保背腔的空间，其结果能够改善麦克风的音频特性。

另外，通过调整第1印刷电路基板20和第2印刷电路基板40之间的间隔而能够容易地调整背腔的空间的大小。

特别是，在本实施例的情况下，由于在第1印刷电路基板20与第2印刷电路基板40之间具有隔开支承部件60，因此能够容易地变更其形状和模样，也能够将起到背腔作用的内部空间62的体积容易地调整到必要的程度。

另外，通过隔开支承部件60，能够将第1印刷电路基板20和第2印刷电路基板40在彼此隔开的状态下稳定地固定。并且，隔开支承部件60具有收纳部66，因此能够简单且坚固地组装弹簧形状的导电性连接部件50。

另外，由于使用于图1所示的以往的麦克风100中的微机电系统芯片120是在壳体上形成声孔并安装到基板上的类型，因此需要在其内部具备背腔空间。这种微机电系统芯片120与在基板上形成声孔且在该声孔中安装微机电系统芯片的麦克风中的微机电系统芯片的结构是不同的。即，根据麦克风的声孔的配置位置的不同，微机电系统芯片的结构也不同。

但是，在本实施例的情况下，利用两个分离的基板，靠近形成于壳体的外部声孔而设置微机电系统芯片，因此能够充分确保背腔的空间，从而能够使用与使用于在基板上形成声孔的类型的麦克风中的微机电系统芯片相同的微机电系统芯片。

另外，在本实施例的情况下，形成于壳体10的外部声孔12和形成于第1印刷电路基板20的内部声孔22彼此不接触而错开形成，并且外部声孔12和内部声孔22通过音频路径24而连通，因此能够将音频路径24多样化。

另外，由于外部声孔12和内部声孔22彼此不接触而错开形成，因此能够防止内部的微机电系统芯片或放大器等电子部件直接暴露在外部的各种光，例如可视光线、紫外线、红外线等。

而上述优点可通过测试来得到确认。即，在50Hz的条件下，对以往麦克风100和本实施例的麦克风1的光敏度(light sensitivity)进行了测试，其结果在以往的麦克风的情况下获得了-44.9dB的值，在本实施例的麦克风的情况下获得了-63.6dB的值。

另外，将印刷电路基板在物理上分为两个基板而使用，因此能够使用单层结构的印刷电路基板，而不是使用集成结合为多层的结构的印刷电路基板。因此，印刷电路基板的制造简单，与以往情况相比，能够节省费用。

另外，图7和图8表示对本实施例的麦克风1和图1所示的以往的麦克风100的音频特性进行实验的结果数据。从各个图表的右侧的高音记录可知，本实施例的麦克风1与以往的麦克风相比充分确保了背腔的空间，由此显著改善了音频特性。

另外，在本实施例的麦克风1中，以在第1印刷电路基板和第2印刷电路基板之间具备隔开支承部件为例进行了说明，但本发明不限于此。即，也可以不使用隔开支承部件，而是仅利用导电性连接部件来将第1印刷电路基板和第2印刷电路基板保持为彼此隔开的状态。

另外，在本实施例的麦克风10中，以外部声孔和内部声孔彼此不接触的情况为例进行了说明，但是本发明不限于此。即，也可以以外部声孔和内部声孔彼此相对的方式形成，并且在这种结构的实施例中，能够获得除了因两个声孔彼此不接触而获得的效果之外的其他所有的效果。

Claims (9)

1.一种麦克风，其特征在于，该麦克风包括：

壳体，其一侧面开放，并在另一侧面上形成有外部声孔；

第1印刷电路基板，其与所述壳体的另一侧面结合，并形成有与所述外部声孔连通的内部声孔；

微机电系统芯片，其以与所述内部声孔相对的方式安装于所述第1印刷电路基板的内侧面；

第2印刷电路基板，其与所述壳体的开放的一侧面结合，与所述第1印刷电路基板隔开配置，并且在该第2印刷电路基板的外侧面形成有多个连接端子；以及

将所述第1印刷电路基板和第2印刷电路基板电连接的多个导电性连接部件。

2.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于，

所述导电性连接部件为线圈形状的导电性弹簧。

3.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于，

所述导电性连接部件为柱状。

4.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于，

所述导电性连接部件具有弹性。

5.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于，

在所述第1印刷电路基板与第2印刷电路基板之间具有隔开支承部件，以使第1印刷电路基板与第2印刷电路基板在保持彼此间的间隔的状态下得到支承。

6.根据权利要求5所述的麦克风，其特征在于，

所述隔开支承部件形成为与所述第1印刷电路基板及第2印刷电路基板的形状对应的尺寸，并具有与所述第1印刷电路基板和所述第2印刷电路基板彼此隔开的距离对应的厚度，且在其中间具有空的内部空间。

7.根据权利要求5所述的麦克风，其特征在于，

所述隔开支承部件具有收纳部，该收纳部用于收纳并支承各所述导电性连接部件。

8.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于，

所述壳体的外部声孔和所述第1印刷电路基板的内部声孔以彼此不接触的方式配置，

所述外部声孔和所述内部声孔通过形成于壳体与第1印刷电路基板之间的音频路径而连通。

9.根据权利要求8所述的麦克风，其特征在于，

在所述第1印刷电路基板的外侧面具有镀层，

所述音频路径包括所述第1印刷电路基板的外侧面的镀层被腐蚀而形成的路径。

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