CN201188689Y - 电容麦克风 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电容麦克风，公开了如下技术：在PCB的声孔上部形成支撑件，在支撑件的上端安装芯片，从而减少产品尺寸。在本实用新型中，电容麦克风包括：微电机系统芯片，用于将声音转换为电信号；基板，该基板上形成有流入声音的声孔，并安装有该微电机系统芯片；支撑件，其形成于该声孔上侧；以及半导体芯片，用于对微电机系统芯片中转换出的电信号进行处理。

Description

电容麦克风

技术领域

本实用新型涉及电容麦克风(Condenser microphone)，涉及如下技术：在PCB的声孔上部形成支撑件，在支撑件上端安装芯片，从而减少产品尺寸。

背景技术

最近，在周围经常看到的多媒体设备、例如摄像机(Camcoder)、MP3(Moving Picture Experts Croup Layer 3)、手机(Mobile)等设备中普遍提供了对周围产生的声音进行录音的功能。

特别是，保持高性能且小型化、集成化的多媒体设备可正常执行这种录音功能的原因之一在于，麦克风(Microphone)实现了小型化而能够内置在多媒体设备内。

麦克风的代表例如有利用磁铁的电动麦克风(ElectrodynamicMicrophone)、利用电容器(Condenser or Capacitor)原理的电容麦克风(Condenser Microphone)。

在此，电动麦克风利用感应电动势，麦克风内部收容有可形成一定磁场的磁铁。并且，具备与振动板相连并在磁场内部游动的线圈(coil)。该电动麦克风采用如下原理：测定线圈因振动而在磁场内部晃动时生成的感应电动势，并将该感应电动势转换为电信号。

但是，电动麦克风具有坚固的机械特性，所以适合于在恶劣环境下使用，但由于需要在麦克风内部收容磁铁，因此存在很难实现小型化、灵敏性特性差、反应速度慢的问题。

相反，麦克风当中广泛用在移动通信终端机或音响等中的电容麦克风具有比较易于实现小型化、灵敏度特性及反应速度优秀的优点。电容麦克风利用振动板和背极板形成电场，测定因振动板的振动而改变的电场，并将其转换为电信号。

为此，电容麦克风需要向振动板和背极板之中的任何一个供给电源，以形成电场。因此，以往使用了向背极板供给电源的方法，而最近开发出了利用积蓄电荷的驻极体(Electret)而无需另设电源的电容麦克风。

这种电容麦克风使用几乎永久积蓄电荷的驻极体，从而更容易实现小型化。使用了驻极体的电容麦克风称为驻极体电容麦克风(ElectretCondenser Microphone，以下称为“ECM”)，而根据驻极体和振动板的位置，又分为前置型(Front Type)、后置型(Back Type)以及振动板兼用作驻极体的箔型(Foil Type)。

这种ECM是通过将振动板、电介质板、隔环、绝缘及导电底座环、印刷电路板(Printed Circuit Board，以下称为“PCB”)依次层叠在一面被堵住的圆筒形或多边形容器(或壳体内)而制成的。并且，圆筒形或多边形容器的被堵住的一面上形成有声孔，通过该声孔来传送由声音产生的振动。

并且，在壳体内部收容振动板、电介质板、隔环、绝缘及导电底座环等结构物之后，将壳体的剩余部分弯曲或密封，或将PCB和壳体的末端结合，从而制造出ECM。

此时，在PCB的露出于外部的部分上附着用于适用SMD(SurfaceMount Devices，表面安装器件)方法的锡球(Solder Ball)，或形成与主板(Main Board或Mother Board)连接的端子。形成有锡球或端子的ECM通过SMD工序或软焊工序附着于主板上。

另一方面，最近作为用于微细装置集成化的技术，广泛使用利用了微加工的半导体加工技术。被称作微电机系统(Micro Electro MechanicalSystem，MEMS)的这种技术应用了半导体工艺尤其是集成电路技术，可制出单位为μm的超小型传感器或驱动器及电机械结构物。

利用这种微加工技术制成的微电机系统芯片麦克风具有如下优点：可通过超精密微细加工实现小型化、高性能化、多功能化、集成化，能够提高稳定性及可靠性。

但是，这种现有的麦克风具有上述的结构物叠层或收容在PCB上部的结构，并且该麦克风安装在主板上。由此，在包括主板的移动通信终端机中，安装有电容麦克风的区域的厚度变大。结果，安装有大厚度电容麦克风的多媒体设备在实现纤薄化方面受限制。

图1是现有电容麦克风的立体图。

现有技术的印刷电路板(Printed Circuit Board，以下称为“PCB”)10上形成有用于将借助电路结构物对由电场的变化而转换成的电信号进行放大及滤波之后传送到外部的电路和端子。

并且，在PCB 10的上部形成有专用集成电路(Applications SpecIntegrated Circuit，以下称为“ASIC”)芯片20和微电机系统(Micro ElectroMechanical System，MEMS)芯片30。

并且，PCB 10的部分区域被贯通，形成用于流入音频信号的声孔40。由声音产生的振动通过该声孔40传送到内部电路。

但是，这种现有的背面安装型(Rear Mount Type)电容麦克风在其结构特性上将声孔40形成在PCB 10上。由此，需要在PCB 10上避开形成有声孔40的位置来安装ASIC芯片20、微电机系统芯片30等。因此，存在芯片的安装不利于空间活用的问题。

特别是在封装(Encapsulation)半导体芯片时，半导体芯片在PCB上所占的区域较大，其结果导致整个麦克风尺寸加大。并且，当异物通过声孔直接渗透时，存在不能保持良好音质的问题。

实用新型内容

本实用新型是为了解决上述问题而提出的，其目的在于，在PCB的声孔上部形成支撑件，在支撑件上端设置芯片，有冗余地确保安装芯片的空间，并能够减少产品尺寸。

为了实现上述目的而提供了本实用新型的电容麦克风，其特征在于，该电容麦克风包括：微电机系统芯片，用于将声音转换为电信号；基板，该基板上形成有流入声音的声孔，并安装有该微电机系统芯片；支撑件，其形成于该声孔上侧；以及半导体芯片，用于对该微电机系统芯片中转换成的电信号进行处理。

附图说明

图1是现有电容麦克风的立体图。

图2是本实用新型的电容麦克风的立体图。

图3是本实用新型的电容麦克风的侧截面图。

符号说明

100：PCB         200：支撑件

200a：开口部     300：ASIC芯片

400：MEMS芯片    500：声孔(Sound Hole)

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本实用新型的实施方式。

图2是本实用新型的电容麦克风的立体图。

本实用新型的印刷电路板(Printed Circuit Board，以下称为“PCB”)100上形成有用于借助电路结构物度对由电场的变化而产生的电信号进行放大及滤波之后传送到外部的电路和端子。

并且，PCB 100的上部形成有支撑件200和微电机系统(Micro ElectroMechanical System，MEMS)芯片400。并且，在支撑件200的上部形成有专用集成电路(Applications Spec Integrated Circuit，以下称为“ASIC”)芯片300。

在此说明了ASIC芯片300的面积比支撑件200的面积小的情况，但是支撑件200的面积也可以与ASIC芯片300相同，这种支撑件200的面积不限于特定大小。

而且，在本实用新型中，以半导体芯片为例说明了ASIC芯片300，但不限于此，电路结构物相当于通过半导体工艺形成的电子电路部，可由例如一般的FET、IC等构成。

在此，本实用新型的支撑件200构成为将形成于PCB 100上的声孔整体覆盖的四边形，且侧面一侧开口。

本实用新型的实施方式中说明了支撑件200的形状为一侧面开口的方筒形的情况，但本实用新型不限于此。支撑件200可形成为圆筒形，也可考虑芯片部件的形状等而形成为与芯片部件的外部形状类似。

即，支撑件200的形状可根据电路结构物的形状而形成为不同形状。例如，当电路结构物的形状为圆筒形时，支撑件200的形状也为圆筒形，当电路结构物的形状为正六面体时，优选支撑件200的形状也为正六面体。

而且，为了屏蔽噪音、提高导电性及防止腐蚀，支撑件200的材质优选为黄铜、铜、不锈钢、镍合金之中的任何一个。这种支撑件200的材质不限于此，只要是可导电的金属物质即可。

图3是本实用新型的电容麦克风的侧截面图。

本实用新型的PCB 100的部分区域被贯通，形成用于流入音频信号的声孔500。借助声音产生的振动通过该声孔500传送到内部电路。与声孔500连接的支撑件200形成有内部空心的空洞，该空洞延伸一定长度。

而且，与ASIC芯片300连接的支撑件200的上表面被堵住，能够阻断异物直接侵入到芯片中。由此，通过形成支撑件200，屏蔽了从外部流入的电磁波噪音，以便能够顺利地进行音频电信号转换。在此，支撑件200和ASIC芯片300优选利用可导电的环氧树脂(Expoxy)粘合。

并且，支撑件200具有邻近微电机系统芯片400的一侧面开口的开口部200a。形成于支撑件200的一侧的开口部200a与声孔500连通。而且，从声孔500流入的音频信号通过开口部200a传送到内部电路。这种支撑件200构成为除开口部200a之外的侧面被封住的结构。

另外，支撑件200的下部接触面通过表面安装技术(Surface MountTechnology，SMT)与声孔500周围的PCB 100连接。即，利用金属掩模(Metal Mask)在PCB 100的期望位置上涂敷焊料(Solder)，利用设备将卷装(Reel Packing)的支撑件200安装在PCB 100上。

在此，支撑件200的下部接触面与PCB 100的接地(Ground)连接。而且，支撑件200可形成在PCB 100的两侧或中央部等，可根据形成声孔500的位置而形成于任意位置。

本实用新型中以支撑件200通过表面安装技术安装在PCB 100上的实施例进行了说明，但支撑件200的安装方法不限于此。例如，支撑件200可以借助环氧树脂(Epoxy)物质与PCB 100连接。

并且，微电机系统芯片400将通过形成于PCB 100上的声孔500供给的音频信号体现为静电容量的变化，从而转换为电信号。即，微电机系统芯片400检测出根据由流入的声波所产生的振动膜的振动而变化的静电容量，从而转换为电信号。这种微电机系统芯片400的结构如下：利用微电机系统技术在硅片上形成背极板之后，隔着间隔物形成振动膜。

而且，ASIC芯片300与微电机系统芯片400相连，是用于处理电信号的部分。ASIC芯片300内置有：电压泵，用于提供向微电机系统芯片400施加的电压，使微电机系统芯片400作为电容麦克风工作；以及缓冲集成电路(IC)，用于放大微电机系统芯片400的电信号。

缓冲集成电路(IC)将通过微电机系统芯片400检测到的电音频信号放大或整合，通过连接端子提供到外部。在此，电压泵为DC-DC转换器，缓冲集成电路IC可使用模拟放大器或模数转换器(ADC)等。

实用新型效果

如上所述，本实用新型提供了如下效果。

第一、本实用新型在PCB的声孔上部形成支撑件，在支撑件上端安装芯片，从而有冗余地确保了芯片安装空间，能够减少产品尺寸。

第二、能够最大限度地实现包括上述电容麦克风的移动通信终端机的纤薄化。

并且，本实用新型的优选实施方式仅是以示例为目的，本领域的技术人员应该能够理解，可根据另附的权利要求范围内的技术思想和范畴，进行各种修正、变更、代替及附加，这些修正变更等都落在权利要求范围内。

Claims (17)

1、一种电容麦克风，其特征在于，该电容麦克风包括：

微电机系统芯片，用于将声音转换为电信号；

基板，该基板上形成有流入上述声音的声孔，并安装有该微电机系统芯片；

支撑件，其形成于上述声孔上侧；以及

半导体芯片，用于对上述微电机系统芯片中转换出的电信号进行处理。

2、根据权利要求1所述的电容麦克风，其特征在于，上述半导体芯片形成于上述支撑件的上部。

3、根据权利要求2所述的电容麦克风，其特征在于，上述支撑件与上述半导体芯片利用环氧树脂物质连接。

4、根据权利要求1所述的电容麦克风，其特征在于，上述支撑件形成为覆盖上述声孔整体的筒形结构。

5、根据权利要求1或4所述的电容麦克风，其特征在于，上述支撑件形成有内部空心的空洞，该空洞延伸一定长度。

6、根据权利要求1或4所述的电容麦克风，其特征在于，上述支撑件的上表面被封住。

7、根据权利要求1或4所述的电容麦克风，其特征在于，上述支撑件的一侧面被开口，形成开口部。

8、根据权利要求7所述的电容麦克风，其特征在于，上述支撑件的开口部形成在邻接上述微电机系统芯片的一面上。

9、根据权利要求7所述的电容麦克风，其特征在于，上述开口部与上述声孔连通。

10、根据权利要求1所述的电容麦克风，其特征在于，上述支撑件通过表面安装技术形成在上述基板的上部。

11、根据权利要求1所述的电容麦克风，其特征在于，上述支撑件与上述基板利用环氧树脂物质连接。

12、根据权利要求1所述的电容麦克风，其特征在于，上述支撑件与上述半导体芯片形状相同。

13、根据权利要求1所述的电容麦克风，其特征在于，上述支撑件与上述声孔的侧面棱角接触并固定。

14、根据权利要求1所述的电容麦克风，其特征在于，上述半导体芯片为专用集成电路芯片。

15、根据权利要求1所述的电容麦克风，其特征在于，上述基板为PCB基板。

16、根据权利要求1所述的电容麦克风，其特征在于，上述半导体芯片的面积比上述支撑件的面积要小。

17、根据权利要求1所述的电容麦克风，其特征在于，上述支撑件由可导电的金属物质形成。

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