專利名稱:去駐極體層電容式麥克風(fēng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種麥克風(fēng),尤其涉及一種去駐極體層電容式麥克風(fēng)。
背景技術(shù):
傳統(tǒng)駐極體電容式麥克風(fēng)包括2線、3線、4線結(jié)構(gòu),以2線結(jié)構(gòu)為例,其典型的電 路如圖1(a)所示,對應(yīng)的結(jié)構(gòu)如圖1(b)所示。由圖1可見,傳統(tǒng)駐極體電容式麥克風(fēng)結(jié)構(gòu), 主要包括駐極體結(jié)構(gòu)與驅(qū)動芯片兩部分。駐極體結(jié)構(gòu)主要包括四個部分振膜、駐極體層、 背極板、振膜與駐極體層之間的氣隙。駐極體層是由進(jìn)行過特殊處理的高分子材料組成,這 些高分子材料具有固化電荷,有固化正電荷也有固化負(fù)電荷的。駐極體層電鍍在背極板上。 背極板通過金屬連接環(huán)連到驅(qū)動芯片的輸入端。傳統(tǒng)駐極體電容式麥克風(fēng)的工作原理如下當(dāng)聲波經(jīng)過聲音通道到達(dá)振膜時,會 引起振膜振動,振膜振動會引起氣隙兩端的振膜表面和駐極體層表面間的距離(D)變化, 據(jù)電容C= ε S/D可知,將使電容C變化。由于駐極體層上固化了固定電荷,最終會在電容 C兩端感應(yīng)有固定電荷(Q),據(jù)電容兩端電壓V = Q/C可知,C的變化會引起電壓V的相應(yīng) 變化,即引起驅(qū)動芯片輸入端電壓變化,最后在驅(qū)動芯片輸出端產(chǎn)生放大的電信號。這就是 從聲音信號經(jīng)過駐極體麥克風(fēng)到電信號的整個過程。在這過程中,為了保證從聲音到振膜 的振動保證線性,一般需要在固定的帶駐極體的背極板上開氣隙排氣口,但也有不開排氣 口的。而金屬外殼起到了固定與屏蔽的作用。傳統(tǒng)駐極體電容式麥克風(fēng)存在以下缺點駐極體電荷儲存壽命對溫度很敏感,同 時性能還受濕度和時間等的影響,表現(xiàn)很不穩(wěn)定,因此駐極體層成了傳統(tǒng)駐極體電容式麥 克風(fēng)的短板。由于耐熱性差,一般傳統(tǒng)駐極體麥克風(fēng)在260°C的高溫回流焊時,會發(fā)生固化 電荷“泄漏”現(xiàn)象,從而降低其靈敏度,因此不能用回流焊來焊接,通常以手工方式進(jìn)行焊 接,這樣增加了人力成本,降低了效率。為了可以讓傳統(tǒng)麥克風(fēng)能進(jìn)行回流焊,大部分采用 在機(jī)械結(jié)構(gòu)及焊盤等地方做文章。這些發(fā)明雖然能降低焊接時對高溫的敏感性,但是卻不 能百分百保證靈敏度不受任何影響,即使能過回流焊這一關(guān),也不能改善性能受溫度、濕度 及時間等影響的可靠性問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種去除駐極體層的電容式麥克 風(fēng)。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的—種去駐極體層電容式麥克風(fēng),它包括驅(qū)動芯片、聲音通道、金屬連接矮環(huán)、振 膜、絕緣隔離環(huán)、氣隙、背極板、金屬連接高環(huán)、金屬外殼、印刷電路板、隔直電容、偏置電阻、 電荷泵、驅(qū)動偏置芯片。其中,振膜的一面通過絕緣隔離環(huán)與背極板相隔離,在振膜與背極 板之間形成氣隙,振膜、絕緣隔離環(huán)、氣隙和背極板組成電容體結(jié)構(gòu)。驅(qū)動偏置芯片包括驅(qū) 動芯片、偏置電阻和電荷泵,偏置電阻和電荷泵彼此相連。金屬外殼上有若干個聲音通道。
3振膜的另一面通過金屬連接矮環(huán)與金屬外殼相連,金屬外殼與印刷電路板的Ground端相 連,背極板通過金屬連接高環(huán)和印刷電路板的Vin點相連,印刷電路板的Vin點分別與隔 直電容和驅(qū)動偏置芯片的偏置電阻相連,隔直電容的另一端與驅(qū)動偏置芯片的驅(qū)動芯片相 連。驅(qū)動芯片的Ground端與印刷電路板的Ground端相連。一種去駐極體層電容式麥克風(fēng),它包括驅(qū)動芯片、聲音通道、金屬連接矮環(huán)、振 膜、絕緣隔離環(huán)、氣隙、背極板、金屬連接高環(huán)、金屬外殼、印刷電路板、隔直電容、偏置電阻、 電荷泵、驅(qū)動偏置芯片。其中,振膜的一面通過絕緣隔離環(huán)與背極板相隔離,在振膜與背極 板之間形成氣隙,振膜、絕緣隔離環(huán)、氣隙和背極板組成電容體結(jié)構(gòu)。驅(qū)動偏置芯片包括驅(qū) 動芯片、偏置電阻和電荷泵,偏置電阻和電荷泵彼此相連。振膜的另一面通過金屬連接矮環(huán) 與金屬外殼相連,金屬外殼與印刷電路板的Vin端相連,背極板通過金屬連接高環(huán)與驅(qū)動 偏置芯片的驅(qū)動芯片相連,印刷電路板的Vin點分別與隔直電容和驅(qū)動偏置芯片的偏置電 阻相連,隔直電容的另一端與印刷電路板的Ground端相連。驅(qū)動芯片的Ground端與印刷 電路板的Ground端相連。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明由于去除了駐極體層,因此相比傳統(tǒng)駐極體電容式 麥克風(fēng),具有可靠性高、質(zhì)量穩(wěn)定、耐久性好、性能不受溫濕度和時間的影響、耐熱性強(qiáng),可 承受260°C的高溫回流焊而靈敏度不會有任何變化的技術(shù)特點。
圖1為傳統(tǒng)駐極體麥克風(fēng)的結(jié)構(gòu)圖,其中,(a)為傳統(tǒng)駐極體麥克風(fēng)的典型電路 圖,(b)為傳統(tǒng)2線駐極體麥克風(fēng)的剖視圖;圖2為本發(fā)明一實施例電容式麥克風(fēng)的結(jié)構(gòu)圖,其中,(a)為電路圖,(b)為把(a) 中驅(qū)動芯片、電荷泵和偏置電阻集成為驅(qū)動偏置芯片的電路圖,(c)為該實施例的具體結(jié)構(gòu) 剖視圖;圖3為本發(fā)明另一實施例電容式麥克風(fēng)的結(jié)構(gòu)圖,其中,(a)為電路圖,(b)為把 (a)中驅(qū)動芯片、電荷泵和偏置電阻集成為驅(qū)動偏置芯片的電路圖;圖中,1、駐極體結(jié)構(gòu),2、驅(qū)動芯片,3、聲音通道,4、金屬連接矮環(huán),5、振膜,6、絕緣 隔離環(huán),7、氣隙,8、駐極體層,9、背極板,10、氣隙排氣口,11、金屬連接高環(huán),12、金屬外殼, 13、印刷電路板,14、電容體結(jié)構(gòu),15、隔直電容,16、偏置電阻,17、電荷泵,18、驅(qū)動偏置芯 片。
具體實施例方式下面根據(jù)附圖和實施例詳細(xì)描述本發(fā)明,本發(fā)明的目的和效果將變得更加明顯。本發(fā)明的電路原理圖如圖2(a)所示。在傳統(tǒng)駐極體的麥克風(fēng)的基礎(chǔ)上,去掉駐極 體層8,同時用電荷泵17等產(chǎn)生高電壓Vbias,此電壓通過高阻值的偏置電阻16把去掉駐 極體層8的電容體的背極板9的Vin點偏置到合適的高電壓直流工作點。再通過隔直電 容15把Vin點的信號耦合到驅(qū)動芯片2的輸入端。電荷泵17也可以是一切可以提供高電 壓的模塊、器件甚至是儀器,此電壓Vbias相對于地可以是正的高電壓,也可以是負(fù)的高電 壓,總之要保證其絕對值較高。實施例1
4
圖2(b)是圖2(a)的一種可能的集成方式,圖2 (a)中的驅(qū)動芯片2、電荷泵17及 高阻值的偏置電阻16被集成在驅(qū)動偏置芯片18里,圖2(c)是圖2(b)的一種典型的實現(xiàn) 方式的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2(c)是圖2(b)的一種可能實現(xiàn)方式,但不是唯一實現(xiàn)方式。芯片 可能不僅可以是兩線芯片,還可以是三線、四線(典型為數(shù)字)……。如圖2所示,一種去駐極體層電容式麥克風(fēng),包括驅(qū)動芯片2、聲音通道3、金屬連 接矮環(huán)4、振膜5、絕緣隔離環(huán)6、氣隙7、駐極體層8、背極板9、金屬連接高環(huán)11、金屬外殼 12、印刷電路板13、電容體結(jié)構(gòu)14、隔直電容15、偏置電阻16、電荷泵17、驅(qū)動偏置芯片18。振膜5的一面通過絕緣隔離環(huán)6與背極板9相隔離,在振膜5與背極板9之間形成 氣隙7,振膜5、絕緣隔離環(huán)6、氣隙7和背極板9組成電容體結(jié)構(gòu)14。驅(qū)動偏置芯片18包 括驅(qū)動芯片2、偏置電阻16和電荷泵17,偏置電阻16和電荷泵17彼此相連。背極板9上 可以加工若干個氣隙排氣口 10,但是該氣隙排氣口 10并不是必要的。金屬外殼12上有若 干個聲音通道3。振膜5的另一面通過金屬連接矮環(huán)4與金屬外殼12相連,金屬外殼12與印刷電 路板13的Ground端相連,背極板9通過金屬連接高環(huán)11和印刷電路板13的Vin點相連, 印刷電路板13的Vin點分別與隔直電容15和驅(qū)動偏置芯片18的偏置電阻16相連,隔直 電容15的另一端與驅(qū)動偏置芯片18的驅(qū)動芯片2相連。驅(qū)動芯片2的Vout端與印刷電 路板13的Vout端相連,驅(qū)動芯片2的Ground端與印刷電路板13的Ground端相連,一起 作為本發(fā)明去駐極體層電容式麥克風(fēng)的兩線輸出。實施例2如圖3所示,與圖2所示的實施例1相比,只是將電容體結(jié)構(gòu)14與隔直電容15的 位置互換,表現(xiàn)在具體結(jié)構(gòu)上,為一種去駐極體層電容式麥克風(fēng),包括驅(qū)動芯片2、聲音通道3、金屬連接矮環(huán)4、振 膜5、絕緣隔離環(huán)6、氣隙7、駐極體層8、背極板9、金屬連接高環(huán)11、金屬外殼12、印刷電路 板13、電容體結(jié)構(gòu)14、隔直電容15、偏置電阻16、電荷泵17、驅(qū)動偏置芯片18。振膜5的一面通過絕緣隔離環(huán)6與背極板9相隔離,在振膜5與背極板9之間形成 氣隙7,振膜5、絕緣隔離環(huán)6、氣隙7和背極板9組成電容體結(jié)構(gòu)14。驅(qū)動偏置芯片18包 括驅(qū)動芯片2、偏置電阻16和電荷泵17,偏置電阻16和電荷泵17彼此相連。背極板9上 可以加工若干個氣隙排氣口 10,但是該氣隙排氣口 10并不是必要的。金屬外殼12上有若 干個聲音通道3。振膜5的另一面通過金屬連接矮環(huán)4與金屬外殼12相連,金屬外殼12與印刷電 路板13的Vin端相連,背極板9通過金屬連接高環(huán)11與驅(qū)動偏置芯片18的驅(qū)動芯片2相 連,印刷電路板13的Vin點分別與隔直電容15和驅(qū)動偏置芯片18的偏置電阻16相連,隔 直電容15的另一端與印刷電路板13的Ground端相連。驅(qū)動芯片2的Vout端與印刷電路 板13的Vout端相連,驅(qū)動芯片2的Ground端與印刷電路板13的Ground端相連,一起作 為本發(fā)明去駐極體層電容式麥克風(fēng)的兩線輸出。本發(fā)明的工作過程如下把振膜5和背極板9以及兩者之間氣隙7組成的電容體 結(jié)構(gòu)14兩端偏置到合適的高壓,把電容體結(jié)構(gòu)14兩端之間的電容定義為C2,把電容體結(jié)構(gòu) 14兩端的高電壓定義為V2,這樣在電容體結(jié)構(gòu)14兩端就可以感應(yīng)出需要的固定電量Q2 = C2 X V2,把Vin點偏置在高電壓點,就可以在C2兩端感應(yīng)出固定電荷。此電量用以取代原
5先固化電荷的駐極體層8,因此在應(yīng)用中可以把駐極體層8去除。隔直電容15起到隔直流、 通交流、讓驅(qū)動芯片2的輸入端偏置在合適的直流電壓的作用。偏置電阻16的作用是把電 容體結(jié)構(gòu)14的背極板9偏置到電壓Vbias,同時其與電容體結(jié)構(gòu)14還組成了濾波電路,濾 掉一些不需要的噪聲。當(dāng)聲波到達(dá)振膜5時,會引起振膜5振動,振膜5振動會引起振膜5 與背極板9之間電容的變化,由于背極板9通過高阻值的偏置電阻16偏置在Vbias處,C2 兩端的電量Q2保持恒定,因此振膜5與背極板9之間電容的變化會引起電容兩端電壓的變 化,此電壓變化忠實反映聲波,此電壓變化通過隔直電容15耦合到驅(qū)動芯片2的輸入端,經(jīng) 過驅(qū)動芯片2的放大驅(qū)動在輸出端Vout產(chǎn)生放大的電信號。因此,本發(fā)明可以省去駐極體 層8,從而對溫度不敏感,可以應(yīng)用在回流焊場合,同時也不存在傳統(tǒng)麥克風(fēng)的固化電荷泄 漏問題導(dǎo)致靈敏度過低的問題。上述實施例僅僅討論了兩線結(jié)構(gòu)的去駐極體層電容式麥克風(fēng),三線、四線結(jié)構(gòu)的 去駐極體層電容式麥克風(fēng),其原理與本發(fā)明一致,具體結(jié)構(gòu)也大致相同,區(qū)別僅在于驅(qū)動芯 片2的不同。三線結(jié)構(gòu)的去駐極體層電容式麥克風(fēng),其驅(qū)動芯片2比二線結(jié)構(gòu)的驅(qū)動芯片 2多了個Vdd接口,與印刷電路板13的Vdd接口相連。四線結(jié)構(gòu)的去駐極體層電容式麥克 風(fēng),其驅(qū)動芯片2比二線結(jié)構(gòu)的驅(qū)動芯片2相比,其輸出接口為Vdd接口、Ground接口、Data 接口和Clk接口,分別與印刷電路板13的Vdd接口、Ground接口、Data接口和Clk接口相 連。上述實施例用來解釋說明本發(fā)明,而不是對本發(fā)明進(jìn)行限制,在本發(fā)明的精神和 權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi),對本發(fā)明作出的任何修改和改變,都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種去駐極體層電容式麥克風(fēng),其特征在于,它包括驅(qū)動芯片(2)、聲音通道(3)、金屬連接矮環(huán)(4)、振膜(5)、絕緣隔離環(huán)(6)、氣隙(7)、背極板(9)、金屬連接高環(huán)(11)、金屬外殼(12)、印刷電路板(13)、隔直電容(15)、偏置電阻(16)、電荷泵(17)、驅(qū)動偏置芯片(18)。其中,所述振膜(5)的一面通過絕緣隔離環(huán)(6)與背極板(9)相隔離,在振膜(5)與背極板(9)之間形成氣隙(7),振膜(5)、絕緣隔離環(huán)(6)、氣隙(7)和背極板(9)組成電容體結(jié)構(gòu)(14)。驅(qū)動偏置芯片(18)包括驅(qū)動芯片(2)、偏置電阻(16)和電荷泵(17),偏置電阻(16)和電荷泵(17)彼此相連。金屬外殼(12)上有若干個聲音通道(3)。振膜(5)的另一面通過金屬連接矮環(huán)(4)與金屬外殼(12)相連,金屬外殼(12)與印刷電路板(13)的Ground端相連,背極板(9)通過金屬連接高環(huán)(11)和印刷電路板(13)的Vin點相連,印刷電路板(13)的Vin點分別與隔直電容(15)和驅(qū)動偏置芯片(18)的偏置電阻(16)相連,隔直電容(15)的另一端與驅(qū)動偏置芯片(18)的驅(qū)動芯片(2)相連。驅(qū)動芯片(2)的Ground端與印刷電路板(13)的Ground端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述去駐極體層電容式麥克風(fēng),其特征在于,所述背極板(9)上可以 加工若干個氣隙排氣口(10)。
3.—種去駐極體層電容式麥克風(fēng),其特征在于,它包括驅(qū)動芯片(2)、聲音通道(3)、 金屬連接矮環(huán)(4)、振膜(5)、絕緣隔離環(huán)(6)、氣隙(7)、背極板(9)、金屬連接高環(huán)(11)、金 屬外殼(12)、印刷電路板(13)、隔直電容(15)、偏置電阻(16)、電荷泵(17)、驅(qū)動偏置芯片 (18)。其中,所述振膜(5)的一面通過絕緣隔離環(huán)(6)與背極板(9)相隔離,在振膜(5)與 背極板(9)之間形成氣隙(7),振膜(5)、絕緣隔離環(huán)(6)、氣隙(7)和背極板(9)組成電容 體結(jié)構(gòu)(14)。驅(qū)動偏置芯片(18)包括驅(qū)動芯片(2)、偏置電阻(16)和電荷泵(17),偏置 電阻(16)和電荷泵(17)彼此相連。振膜(5)的另一面通過金屬連接矮環(huán)(4)與金屬外殼 (12)相連,金屬外殼(12)與印刷電路板(13)的Vin端相連,背極板(9)通過金屬連接高環(huán) (11)與驅(qū)動偏置芯片(18)的驅(qū)動芯片(2)相連,印刷電路板(13)的Vin點分別與隔直電 容(15)和驅(qū)動偏置芯片(18)的偏置電阻(16)相連,隔直電容(15)的另一端與印刷電路 板(13)的Ground端相連。驅(qū)動芯片⑵的Ground端與印刷電路板(13)的Ground端相 連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述去駐極體層電容式麥克風(fēng),其特征在于,所述背極板(9)上可以 加工若干個氣隙排氣口(10)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種去駐極體層電容式麥克風(fēng),它包括電容體結(jié)構(gòu)、驅(qū)動芯片、聲音通道、金屬連接矮環(huán)、振膜、絕緣隔離環(huán)、氣隙、背極板、氣隙排氣口、金屬連接高環(huán)、金屬外殼、印刷電路板、隔直電容、偏置電阻、電荷泵、驅(qū)動偏置芯片。本發(fā)明由于去除了駐極體層,因此相比傳統(tǒng)駐極體電容式麥克風(fēng),具有可靠性高、質(zhì)量穩(wěn)定、耐久性好、性能不受溫濕度和時間的影響、耐熱性強(qiáng),可承受260℃的高溫回流焊而靈敏度不會有任何變化的技術(shù)特點。
文檔編號H04R19/01GK101909235SQ20101025386
公開日2010年12月8日 申請日期2010年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月13日
發(fā)明者奚劍雄, 陳鋒 申請人:杭州硅星科技有限公司