CN1909746A - 电容式传声器 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种电容式传声器，其可以得到电磁屏蔽性，同时可以减少用于保持电磁屏蔽性的部件数量，其结果，可以实现成本的降低。电容式传声器(10)具有：电容部，其为振动膜(17)和背面电极板(15)相对配置而成；阻抗转换元件，其对该电容部的静电容量的变化进行电气阻抗转换；以及将电容部和阻抗转换元件电气连接的电路。此外，电容式传声器(10)还具有框体(12)，其收容电容部、阻抗转换元件以及所述电路，同时由电气绝缘体构成。在框体(12)的外周设置导电层(12b)而使其具有电磁屏蔽性。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于移动电话、摄像机、个人计算机等中的电容式传声器。
背景技术
当前，作为这种传声器，有容易小型化的例如在专利文献1中记载的电容式传声器。该电容式传声器通过按顺序层叠电路基板、背面电极基板、垫片、振动膜、振动膜支撑框而形成。此外，虽然在专利文献1中未图示，但在电容式传声器上，用盖体覆盖整个传声器。此外，通过使该盖体为金属制成，来保持电磁屏蔽性。
此外，近年来，也提出了利用MEMS(Micro Electro MechanicalSystem；微机电系统)技术制造的硅传声器。硅传声器是利用MEMS技术，由设置在晶片(wafer)部上的驻极体层、和与该驻极体层相对形成的振动膜构成传声器部。此外，在现有的硅传声器中，也通过用金属制盖体覆盖、或在成为框体的基板的产品内部形成通孔，在该通孔中填充导电性材料等，来保持电磁屏蔽性。
专利文献1：特开2002-345092号公报
发明内容
但是，在用金属制盖体保持电磁屏蔽性的电容式传声器中，由于需要该金属盖体，因而存在部件数量增加的问题。
此外，在成为框体的基板的产品内部形成通孔的传声器中，由于在该产品内部形成GND电路，因而必须使设置在晶片部上的场效应晶体管的栅极电路部和所述通孔电气分离。因此，在这种硅传声器中，为了保持电磁屏蔽性，必须在栅极电路部和GND电路之间插入绝缘材料，存在部件数量增加的问题。
本发明的目的在于提供一种电容式传声器，其可以得到电磁屏蔽性，同时可以减少用于保持电磁屏蔽性的部件数量，其结果，可以实现成本的降低。
为了实现上述的目的，技术方案1所述的发明的电容式传声器，具有：电容部，其由振动膜和背面电极板相对配置而成；阻抗转换元件，其对所述电容部的静电容量的变化进行电气阻抗转换；将所述电容部和所述阻抗转换元件电气连接的电路；以及壳体，其收容所述电容部、阻抗转换元件以及所述电路，同时由电气绝缘体构成，其特征在于，在所述壳体的外周设置导电部而使其具有电磁屏蔽性。
技术方案2的发明的电容式传声器，具有：型板，其利用半导体工艺技术制造，具有由振动膜和固定电极板相对配置而成的传声器振动部；电路基板，其安装所述型板；以及壳体，其收容所述型板、以及与所述传声器振动部电气连接的电路，同时由电气绝缘体构成，其特征在于，在所述壳体的外周设置导电部而使其具有电磁屏蔽性。
技术方案3的发明的特征在于，在技术方案1或技术方案2中，所述壳体由环氧树脂、液晶聚合物树脂、陶瓷中的至少任一个组成。
技术方案4的发明的特征在于，在技术方案1至技术方案3中的任一项中，所述导电部由导电性粘接剂或导电性糊剂以膜状形成。
技术方案5的发明的特征在于，在技术方案1至技术方案3中的任一项中，所述导电部由电镀层形成。
发明的效果
根据技术方案1的发明，可以得到电磁屏蔽性，同时可以减少用于保持电磁屏蔽性的部件数量，其结果，可以实现成本的降低。
技术方案2的发明，起到与技术方案1相同的效果。
技术方案3的发明是在技术方案1或技术方案2中，所述壳体由环氧树脂、液晶聚合物树脂、陶瓷中的至少任一个构成，由此，可以容易地实现技术方案1或技术方案2的效果。
技术方案4的发明，通过在壳体上由导电性粘接剂或导电性糊剂以膜状形成，可以简单地得到导电部，从而可以容易地得到电磁屏蔽性。
技术方案5的发明，通过在壳体上利用电镀形成电镀层，可以简单地得到导电部，从而可以容易地得到电磁屏蔽性。
附图说明
图1是第1实施方式的电容式传声器的立体图。
图2是第1实施方式的电容式传声器的纵剖视图。
图3是第1实施方式的电容式传声器的分解立体图。
图4是表示用于电容式传声器的制造的各个部件的立体图。
图5是电容式传声器的主要部分的剖视图。
图6是垫片形成部件的主要部分说明图。
图7是层叠体的立体图。
图8是切割层叠体时的立体图。
图9是其他实施方式的电容式传声器的横剖视图。
图10是其他实施方式的电容式传声器的纵剖视图。
具体实施方式
下面，根据图1～图8，对将本发明具体化为背板驻极体型的电容式传声器的第1实施方式进行说明。
如图1～3所示，电容式传声器10具有框状的框体12、电路基板13、接触弹簧14、背板15、垫片16、隔膜17、隔膜板18以及盖体19。
所述框体12形成电容式传声器10的骨架，同时具有用于形成气室23的大致圆柱状的孔部22。框体12由环氧树脂、液晶聚合物、以及陶瓷等电气绝缘体构成。在利用环氧树脂构成框体12的情况下，优选玻璃环氧树脂。在所述电路基板13上构成由场效应晶体管20、电容21等构成的阻抗转换电路。场效应晶体管20或电容21相当于阻抗转换元件。此外，在电路基板13上设置电极图案等电气结构。此外，电路基板13通过导电性粘接剂粘接固定在大致框体状的所述框体12的图2中的下表面上，所述阻抗转换电路配置在所述孔部22内。在图5中，导电层12c是利用该导电性粘接剂，形成于电路基板13和框体12之间的层。
此外，如图2所示，在孔部22内的电路基板13上配置所述接触弹簧14。接触弹簧14由不锈钢板一体形成，并由大致圆环板状的支撑部14a以及从该支撑部14a向下方延伸的3个脚部14b构成。各个脚部14b抵接在电路基板13上的未图示的焊盘上，通过该焊盘与所述阻抗转换电路电气连接。所述背板15被支撑在支撑部14a的上表面上。背板15相当于背面电极板。
所述背板15形成外径比框体12的孔部22的内径略小的圆板状，以上下可移动的方式保持在该孔部22内。背板15具有由不锈钢板构成的板主体15a，在该板主体15a的上表面，设置由FEP(FluorinatedEthylene Propylene；聚全氟乙丙烯)等薄膜构成的驻极体层15b。利用电晕放电等对驻极体层15b实施极化处理。此外，背板15具有多个通孔15c。此外，背板15的板主体15a通过接触弹簧14与阻抗转换电路电气连接。
在框体12的上表面，利用导电性粘接剂粘接固定所述垫片16。在图5中，导电层12d是通过该导电性粘接剂形成在垫片16和框体12之间的层。垫片16具有内径比框体12的孔部22的内径小的孔16a，孔16a的边缘部下表面，抵接背板15的外周缘部的上表面。此外，接触弹簧14分别以弹性变形状态夹持在电路基板13和背板15之间。另一方面，背板15利用接触弹簧14的弹性预紧力，压接在垫片16的内周缘部的下表面上。此外，在接近垫片16的侧缘的位置上，形成通孔16b。此外，垫片16由PET(PolyEthylene Terephthalate；聚对苯二甲酸乙酯)等树脂薄膜或金属板构成。
在垫片16的上表面，粘接固定所述隔膜17。隔膜17例如由PPS(聚苯硫醚)薄膜等构成。在隔膜17的下表面形成电极膜(未图示)。所述隔膜17相当于振动膜。此外，在隔膜17中，在对应于通孔16b的位置上，形成与通孔16b相同直径的通孔17a。此外，利用框体12、电路基板13、垫片16以及隔膜17，形成与外部分隔的所述气室23(参照图2)。
此外，在隔膜17的上表面，粘接固定所述隔膜板18。隔膜板18具有内径与垫片16的孔16a大致相同的孔18a。隔膜17，除了孔16a、18a的部分，由垫片16和隔膜板18夹持，同时利用垫片16，将框体12和隔膜17之间的间隔设定为规定值(即，相当于垫片16的厚度)。这样，利用背板15和隔膜17，构成具有规定的阻抗的电容部。此外，隔膜17的在隔膜板18的各个孔18a内的部分分别可以振动。此外，隔膜17的电极膜(未图示)通过设置在垫片16上的电极膜(未图示)、设置在框体12的孔部22中的电极膜，与阻抗转换电路电气连接。并且，由于该隔膜17的电极膜(未图示)和阻抗转换电路之间的连接不是本发明的主要部分，因而省略详细的说明。在隔膜板18上，在对应于通孔17a的位置上，形成与通孔17a相同直径的通孔18b。
在隔膜板18的上表面，粘接固定所述盖体19。盖体19由金属板构成，具有导电性。盖体19从外部覆盖隔膜板18的孔18a内的隔膜17，同时具有使外部和隔膜17的之间连通的音孔19a。在本实施方式中，设置一个音孔19a，但也可以设置多个。此外，在盖体19上，在对应于通孔18b的位置上，形成与通孔18b相同直径的通孔19b。
如图5所示，在盖体19、隔膜板18、隔膜17、垫片16的各个通孔19b、18b、17a、16b内，填充导电性粘接剂或导电性糊剂等导电性材料44，利用该导电性材料44，导电层12d与盖体19电气连接。
此外，在形成于框体12的外侧面的凹面12a上，以膜状形成作为导电部的导电层12b。所述导电层12b通过涂敷导电性粘接剂或导电性糊剂等导电性涂敷材料而形成。导电层12c、12d之间通过该导电层12b电气连接。其结果，盖体19通过导电层12d、12b、12c与电路基板13上的成为接地侧的电极图案31b电气连接(参照图5)。此外，通过覆盖框体12侧面大部分的导电层12b和覆盖框体12上方的盖体19，框体12内的电路被电磁屏蔽。在本实施方式中，利用框体12、电路基板13构成壳体。
在以上述方式构成的电容式传声器10中，利用来自音源的声波，通过盖体19的音孔19a，隔膜17进行振动。此时，由于伴随隔膜17的振动，背板15的上侧和下侧之间的空气通过通孔15c自由地移动，因而允许隔膜17振动。于是，隔膜17和背板15之间的间隔从设定值发生改变，电容的阻抗随着声音的频率、振幅以及波形发生改变。该阻抗的改变通过阻抗转换电路转换为电压信号而输出。
对所述电容式传声器10的制造简单地进行说明。
电容式传声器10是对多个集合部件进行层叠等组装后，进行分割而形成的。
在该制造方法中，如图4所示，用框体形成部件30、电路基板部件31、垫片形成部件32、隔膜薄片33、隔膜板形成部件34、盖体形成部件35、背板15以及接触弹簧14等，制造多个电容式传声器10。
所述框体形成部件30是作为用于形成多个所述框体12的集合部件的板材，在纵横方向上以规定的间距形成多个所述孔部22。此外，在框体形成部件30上，以位于各个孔部22的周围的方式，在纵横方向上以规定的间距形成多个孔30a、长孔30b以及长孔30c。并且，长孔30b和长孔30c是通过刳刨(router)加工切削而成的。此外，长孔30b和长孔30c也可以通过进行多次钻孔而加工形成。在该长孔30b和长孔30c中，填充或在其孔内表面涂敷导电性粘接剂或导电性糊剂。该长孔30b和长孔30c的一部分在后述的切割后，成为框体12的凹部12a，利用在长孔30b和长孔30c内填充或涂敷的导电性粘接剂或导电性糊剂，形成导电层12b。所述电路基板部件31是作为用于形成多个所述电路基板13的集合部件的绝缘基板，在纵横方向上以规定的间距形成多个所述阻抗转换电路。此外，在电路基板部件31上，在每个对应于所述框体形成部件30的孔30a的位置上，设置相同直径的孔31a。
所述垫片形成部件32是作为用于形成多个所述垫片16的集合部件的片材，在纵横方向上以规定的间距形成多个所述孔16a以及通孔16b。此外，在垫片形成部件32上，以包围各个孔16a的4方的方式，以规定的间距形成多个孔32a和长孔32b。此外，在由孔32a和长孔32b围住的部分上，形成岛部件32c(切割后，成为垫片16)(参照图6)。相邻的岛部件32c之间，利用划分相邻的孔32a和长孔32b的连接部32d连接。
所述隔膜薄片33是作为用于形成多个所述隔膜17的集合部件的片材。此外，在隔膜薄片33上，在每个对应于所述垫片形成部件32的各个孔32a的位置上设置孔33a。此外，在隔膜薄片33上，在对应于所述垫片形成部件32的各个通孔16b的位置上形成通孔17a。
所述隔膜板形成部件34是用于形成多个所述隔膜板18的片材，在纵横方向上以规定的间距形成多个所述孔18a。此外，在隔膜板形成部件34上，在每个对应于所述隔膜薄片33的各个孔33a的位置上，设置相同直径的孔34a。盖体形成部件35是作为用于形成多个盖体19的集合部件的金属板，在纵横方向上以规定的间距形成音孔19a。此外，在盖体形成部件35上，在每个对应于隔膜板形成部件34的各个孔34a的位置上，设置相同直径的孔35a。此外，在盖体形成部件35上，在每个对应于隔膜板形成部件34的各个通孔18b的位置上，形成通孔19b。
为了制造电容式传声器10，首先要夹着隔膜薄片33，层叠垫片形成部件32和隔膜板形成部件34，同时通过粘接使层叠的3个部件成为一个整体，将其作为隔膜组件。
另一方面，在框体形成部件30上，利用导电性粘接剂粘接电路基板形成部件31，使两者成为一个整体，将其作为框体组件。这时，如图5所示，在电路基板部件31的之后被分割成为电路基板13的部分上，框体形成部件30中的之后被分割成为框体12的部分的侧壁下表面，利用导电性粘接剂，粘接在该电路基板13的电路中成为接地侧的电极图案31b上。在图5中，导电层40a是由该导电性粘接剂在电路基板部件31和框体形成部件30之间形成的层。此外，在框体组件上，在长孔30b、30c内的内周面涂敷导电性粘接剂或导电性糊剂。通过该涂敷，在长孔30b、30c内的内周面(之后，在分割时成为凹部12a的表面)上，形成由导电性粘接剂或导电性糊剂构成的导电层12b。
然后，在该框体组件的框体形成部件30的各个孔部22内，按顺序组装接触弹簧14和背板15。然后，在该框体组件的上表面，利用导电性粘接剂粘接所述隔膜组件，使两者成为一个整体，将其作为传声器组件。这时，如图5所示，在垫片形成部件32的之后被分割而成为垫片16的部分中，其四方周缘的下表面，利用所述导电性粘接剂粘接在框体形成部件30中之后被分割成为框体12的部分的侧壁上表面。在图5中，导电层40b是利用该导电性粘接剂，在垫片形成部件32和框体形成部件30之间形成的层。在图7中示出了以这种方式形成的层叠体40。
此外，在形成层叠体40之后，如图5所示，在通孔19b、18b、17a、16b内，填充导电性粘接剂或导电性糊剂等导电性材料44。然后，如图8所示，使用金刚石刀对层叠体40进行切割(切断)，制造多个电容式传声器10。
此时，由于在由环氧树脂、液晶聚合物或陶瓷等构成，同时最厚的框体形成部件30中，在孔部22的周围并排设置的孔30a、长孔30b、30c被分割，因而切割中的切削阻力下降。此外，在图4、图7、8中，为了便于说明，示出了形成3×4＝12个电容式传声器10的状态，但实际上，一次形成几百个电容式传声器10。
下面，说明以上述的方式构成的电容式传声器10的特征。
(1)在本实施方式中，由框体12和电路基板13构成壳体，在框体12的外周设置导电层12b而使其具有电磁屏蔽性。其结果，电容式传声器10可以得到电磁屏蔽性。并且，由于不需要将金属制的部件配置在框体12的外周，因而可以减少部件数量，以可以实现成本的降低。
(2)在本实施方式中，由环氧树脂、液晶聚合物树脂、陶瓷等构成框体12。其结果，可以容易地实现上述(1)的效果。并且，通过由环氧树脂、液晶聚合物树脂、陶瓷等构成框体12，可以得到与回流钎焊对应的良好的耐热性。
(3)在本实施方式中，利用导电性粘接剂或导电性糊剂以膜状形成导电层12b。这样，因为在使用导电性粘接剂或导电性糊剂的情况下，仅通过在要实施的对象的表面涂敷导电性粘接剂或导电性糊剂，就可以形成导电层12b，因而可以用简便的操作形成导电层12b。其结果，可以在框体12的周面上容易地得到电磁屏蔽性。特别是，通过由导电性粘接材料或导电性糊剂这种树脂制的导电物形成导电层12b，还可以得到耐热性。
(第2实施方式)
下面，参照图10对第2实施方式进行说明。并且，对于与第1实施方式相同或相当的结构，标注相同的标号而省略说明，对不同的结构进行说明。
第2实施方式的电容式传声器10，省略了第1实施方式的结构中的接触弹簧14、背板15、垫片16、隔膜17、隔膜板18以及盖体19。并且，取而代之，在电路基板13上设置由硅基板通过半导体工艺技术制造出的硅传声器元件120。
硅传声器元件在型板130上，形成作为振动膜的振动电极板100、以及与该振动电极板100隔着间隙而相对配置的固定电极板110。在固定电极板110和振动电极板100之间，形成用于电气绝缘的绝缘膜115。振动电极板100与未图示的连接电极电气连接，通过该连接电极和电线W1，与电路基板13上的电路C连接。此外，固定电极板110与未图示的连接电极电气连接，通过该连接电极和电线W2，与电路基板13上的电路C连接。在固定电极板110上，形成多个通孔111。此外，由于振动电极板100和固定电极板110的详细结构是公知技术，因而省略详细的说明。由振动电极板100和固定电极板110构成传声器振动部。以这种方式构成的硅传声器元件120，振动电极板100随着声波产生振动，由此固定电极板110和振动电极板100之间的静电容量改变，从而通过电路基板13上的未图示的阻抗转换元件测定静电容量的变化，而可以将声波转换为电信号。
此外，在第2实施方式中，如上所述，省略了隔膜17、隔膜板18以及盖体19，取而代之，在框体12的上表面，通过导电性粘接剂粘接盖体基板200。该盖体基板200具有作为绝缘层的玻璃环氧树脂层201、以及在整个玻璃环氧树脂层201上形成的作为导体层的金属层202。此外，在玻璃环氧树脂层201的下表面，对应于框体12的部分上，具有以规定图案形成的作为电极图案层的金属层203(参照图10)。金属层202、203例如可以由铜层或铝层形成。此外，在盖体基板200上，在中央部贯穿形成音孔230，在对应于框体12的一部分上形成通孔210。在通孔210中填充导电性粘接剂或导电性糊剂等导电性材料220。此外，利用与第1实施方式相同的结构，盖体基板200通过形成在框体12的规定表面上的导电层12d、12b、12c(参照第1实施方式的图5)，与电路基板13的电极图案31b电气连接。利用这种结构，在第2实施方式中，也通过覆盖框体12的外周面的大部分的导电层12b以及覆盖框体12的上方的盖体基板200，框体12内的电路C被电磁屏蔽。在第2实施方式中，也由电路基板13和框体12构成壳体。
在以上述方式构成的电容式传声器10中，起到第1实施方式的(1)的作用效果，同时具有如下的特征。
(1)在第2实施方式中，由于通过设置盖体基板200，可以将金属层202作为电磁屏蔽的部件使用，因而没有必要为了电磁屏蔽而准备特殊的部件。
此外，上述实施方式也能够以下述的方式变更而具体化。
·在第1实施方式中，由导电性粘接剂或导电性糊剂形成导电层12b，但也可以利用金属电镀而将导电层12b作为电镀层。作为构成电镀层的金属，可以是铜、铝、银等具有导电性的金属。
·取代第1实施方式的结构中的背板15，具体化为使隔膜17具有驻极体功能的薄膜式驻极体型的驻极体型电容式传声器。
·使第1实施方式的结构中的背板15和隔膜17都不具有驻极体的功能，而具体化为通过电荷泵电路向背板15和隔膜17施加电压的电荷泵型电容式传声器。
·在第1实施方式中，在框体12的凹部12a涂敷导电层12b，但如图4所示，也可以在框体形成部件30的长孔30b、30c中填充导电性粘接剂或导电性糊剂。在该情况下，在之后分割层叠体40的情况下，如图9所示，导电层12b可以成为比第1实施方式的导电层12b厚的导电层12b。与第1实施方式相比，可以提高电磁屏蔽性。
Claims (6)
1.一种电容式传声器，其具有：
电容部，其由振动膜和背面电极板相对配置而成；
阻抗转换元件，其对所述电容部的静电容量的变化进行电气阻抗转换；
将所述电容部和所述阻抗转换元件电气连接的电路；以及
壳体，其收容所述电容部、阻抗转换元件以及所述电路，同时由电气绝缘体构成，其特征在于，
在所述壳体的外周设置导电部而使其具有电磁屏蔽性。
2.一种电容式传声器，其具有：
型板，其利用半导体工艺技术制造，具有由振动膜和固定电极板相对配置而成的传声器振动部；
电路基板，其安装所述型板；以及
壳体，其收容所述型板、以及与所述传声器振动部电气连接的电路，同时由电气绝缘体构成，其特征在于，
在所述壳体的外周设置导电部而使其具有电磁屏蔽性。
3.根据权利要求1所述的电容式传声器，其特征在于，
所述壳体由环氧树脂、液晶聚合物树脂、陶瓷中的至少任一个组成。
4.根据权利要求2所述的电容式传声器，其特征在于，
所述壳体由环氧树脂、液晶聚合物树脂、陶瓷中的至少任一个组成。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电容式传声器，其特征在于，
所述导电部由导电性粘接剂或导电性糊剂以膜状形成。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的电容式传声器，其特征在于，
所述导电部由电镀层形成。
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