專利名稱：表面安裝器件型偏壓電容器麥克風(fēng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種偏壓(biased)電容器麥克風(fēng)，尤其涉及一種帶有兩個用于表面安裝的連接端的SMD(表面安裝器件)型偏壓電容器麥克風(fēng)。
背景技術(shù)：
通常，電容器麥克風(fēng)包括帶有電容器(C)的振動膜/后板(backplate)組以及用于緩沖輸出信號的結(jié)型場效應(yīng)管(JFET)，其中電容器(C)的電容根據(jù)電壓偏置因子和聲壓而改變。
作為這種電容器麥克風(fēng)的一個例子，有這樣一種偏壓電容器麥克風(fēng)，其中偏置電壓被從外部加載以在振動膜和后板之間形成靜電場。


圖1A是傳統(tǒng)偏壓電容器麥克風(fēng)的等效電路圖。包括緩沖器集成電路(IC)14和麥克風(fēng)單元中的可變電容12的麥克風(fēng)封殼(capsule)10通過三個端16-1、16-2和16-3與外部電路連接。第一端16-1用于將緩沖器IC 14的輸出部分通過電阻R1連接到電源Vdd，同時將其通過一個電容器連接到信號輸出部分。第二端16-2用于將緩沖器IC 14連接到接地部分GND。此外，第三端16-3用于為麥克風(fēng)單元提供偏置電壓。
圖1B是傳統(tǒng)偏壓電容器麥克風(fēng)的另一種等效電路圖。包括緩沖器集成電路(IC)14和麥克風(fēng)單元中的可變電容12的麥克風(fēng)封殼(capsule)10也通過三個端16-1、16-2和16-3與外部電路相連接。第一端16-1用于通過電阻R2向麥克風(fēng)單元提供偏置電壓，第二端16-2用于通過電阻R1將緩沖器IC 14的輸出部分連接到電源Vdd，同時將其通過一個電容器連接到信號輸出部分，另外，第三端16-3連接緩沖器IC 14與接地部分GND。
然而，由于傳統(tǒng)偏壓電容器麥克風(fēng)至少配有3個端(如偏置端、電源和輸出端、以及接地端)以與外界連接，因此存在著在表面安裝過程中必須檢查圓形電容器麥克風(fēng)的方向性的問題。另外，由于必須在麥克風(fēng)的外部配備用于提供偏置電壓的單獨電壓設(shè)備，因而很難使麥克風(fēng)實現(xiàn)小型化。還有，因為它與通常用來連接外部電路的駐極體電容器麥克風(fēng)(ECM)的兼容性不好，因而存在著不得不單獨設(shè)計PCB的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明意在一種偏壓電容器麥克風(fēng)，其可基本消除由于相關(guān)技術(shù)的缺點和局限產(chǎn)生的一個或多個問題。
本發(fā)明的一個目的是提供一種SMD型偏壓電容器麥克風(fēng)，其能夠通過利用去耦電容器以形成雙端的型式從而提高與傳統(tǒng)ECM的兼容性，解決了圓形電容器麥克風(fēng)在表面安裝過程中的方向性問題，并且還通過從外部加載電壓以形成靜電場從而即使軟熔(reflow)操作完成后也能夠維持恒定電場，由此防止了靈敏度的損失。
本發(fā)明的另一目的是提供一種SMD型偏壓電容器麥克風(fēng)，其中帶有內(nèi)置去耦電容器的電壓泵IC安裝在麥克風(fēng)的印刷電路板(PCB)上，電壓泵IC和緩沖器IC由通過單個電壓輸入端提供的電壓驅(qū)動，而且通過根據(jù)來自電壓泵IC的輸出端的被放大和傳送的偏置電壓的強度來改變振動膜與后板之間的電場強度，就可以調(diào)節(jié)靈敏度。
為實現(xiàn)這些目的和其它優(yōu)點并根據(jù)本發(fā)明的目的，如本文所舉例說明并概括描述的那樣，本發(fā)明提供了一種SMD型偏壓電容器麥克風(fēng)，包括接地端，用于與外部電路連接；一端與所述接地端連接的振動膜/后板組，用于根據(jù)聲壓的強度改變電容并將聲音轉(zhuǎn)換為電信號；直流-直流(DC-DC)轉(zhuǎn)換器，用于提供偏置電壓以在所述振動膜/后板組的一側(cè)形成靜電場；緩沖器IC，用于放大來自所述振動膜/后板組的電信號；以及去耦電容器，用于防止來自所述DC-DC轉(zhuǎn)換器的偏置電壓輸出直接被加載到緩沖器IC，并將來自所述振動膜/后板組的電信號傳送給所述緩沖器IC。
本發(fā)明的其它的優(yōu)點、目的和特征將部分地在隨后的說明書中闡明，并且部分地隨著本領(lǐng)域的技術(shù)人員基于對下文分析和對本發(fā)明的實踐而變得更加清楚。通過由所寫的說明書、權(quán)利要求以及附圖所指明的特定結(jié)構(gòu)可了解并實現(xiàn)本發(fā)明的目的和其它優(yōu)點。
應(yīng)該理解，以上對本發(fā)明的概括描述和以下的詳細(xì)描述是示例性和解釋性的，其意圖是為所要求保護(hù)的發(fā)明提供進(jìn)一步的解釋。
附圖的簡要說明被結(jié)合于本申請中并作為本申請的一部分的附圖用于提供對本發(fā)明的深入理解，它示出了本發(fā)明的實施例，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。在附圖中圖1A和圖1B是傳統(tǒng)偏壓電容器麥克風(fēng)的電路圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的SMD型電容器麥克風(fēng)的電路圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的SMD型電容器麥克風(fēng)的橫剖面圖；圖4是圖3所示電容器麥克風(fēng)的連接端的立體圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的SMD型電容器麥克風(fēng)的電路圖；及圖6是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的SMD型電容器麥克風(fēng)的橫剖面圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行詳細(xì)說明，這些方案的例子在附圖中示出。只要可能，在全部附圖中，相同的參考標(biāo)號用于指代相同或類似的部分。
與通過強制注入駐極體來形成靜電場的傳統(tǒng)方式不同，在本發(fā)明的操作原理中，通過從外部施加所需的電壓在后板(backplate)和振動膜之間產(chǎn)生靜電場，并通過緩沖器IC輸出與振動膜的振動相應(yīng)的電信號。
為在后板和振動膜之間提供外部電源，傳統(tǒng)麥克風(fēng)需要三個外部端，即，外部電源端、信號輸出端以及接地端。然而，本發(fā)明的電容器麥克風(fēng)可由兩個端驅(qū)動。
第一實施例圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的SMD型電容器麥克風(fēng)的電路圖，圖3是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的SMD型電容器麥克風(fēng)的橫剖面圖。
如圖2所示，在根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的等效電路中，振動膜206和后板210由單個可變電容C0代表，這樣，振動膜206被連接到接地部分GND，而后板210被連接到直流-直流(DC-DC)轉(zhuǎn)換器232。去耦電容器C1連接在DC-DC轉(zhuǎn)換器232與緩沖器集成電路(IC)240之間。此處，電壓泵(voltage pump)IC 230由DC-DC轉(zhuǎn)換器232和去耦電容器C1組成，緩沖器IC 240為場效應(yīng)晶體管(FET)、放大器或模-數(shù)轉(zhuǎn)換器。
同時，在內(nèi)部印刷電路板(PCB)電路中，如果需要，可為諸如電壓泵IC 230和緩沖器IC 240的基礎(chǔ)部件添加以串聯(lián)或并聯(lián)方式連接的電感、電容或電阻等，以提高針對EMI(電磁干擾)或ESD(靜電放電)的特性。
如圖3所示，在根據(jù)本發(fā)明第一實施例所述的SMD型偏壓電容器麥克風(fēng)中，在底面中形成有聲音入口孔202a。與環(huán)204整體形成在一起的振動膜206被插入圓柱形殼體202中，圓柱形殼體202的一個表面是開放的。振動膜206上設(shè)有墊圈208，用以保證后板210與振動膜206之間的間隔空間。由絕緣材料制成的圓柱形第一基座212放置在墊圈208上。由金屬板制成的后板210放置在第一基座212的內(nèi)部，從而通過墊圈208與振動膜相分離。在后板210上設(shè)置有由導(dǎo)電材料制成的第二基座214，用以使后板210與PCB 216的電路電連接。裝有元件(電壓泵IC，緩沖器IC等)的PCB 216安裝在第二基座214上，隨后殼體202的末端被卷曲。
參照圖3，后板210由不帶聚合物組系薄膜(polymer series film)的金屬板形成以形成駐極體。振動膜206由金屬膜形成，或通過將金屬淀積在有機(jī)或無機(jī)膜的一個或兩個表面上而形成。
同時，如圖4所示，連接端218、220形成在PCB 216暴露的表面上，以比殼體202的卷曲表面更為凸出，從而使麥克風(fēng)200可與SMD型的主PCB(例如，蜂窩電話的PCB)相連接。為此，如圖4所示，在內(nèi)部形成了用于電源和輸出連接Vdd/Out的圓形端220，并且環(huán)形接地端218形成在圓形端220的外側(cè)，從而與圓形端220分開以一定的距離。接地端218被三個氣體出口槽222分成三個部分，以用于排出SMD型連接過程中產(chǎn)生的氣體。
以下將詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明第一實施例所述的偏壓電容器麥克風(fēng)的操作。
根據(jù)本發(fā)明第一實施例所述，驅(qū)動電壓Vdd通過PCB 216的電源和輸出端220分別加載給緩沖器IC 240和電壓泵IC 230。所加載的驅(qū)動電壓Vdd驅(qū)動緩沖器IC 240和電壓泵IC 230。電壓泵IC 230的DC-DC轉(zhuǎn)換器232將驅(qū)動電壓Vdd轉(zhuǎn)換為被放大到所需電平的DC偏置電壓VB。偏置電壓VB通過第二基座214加載給后板210。PCB 216的接地端218公共地連接到緩沖器IC 240和DC-DC轉(zhuǎn)換器232，并且同時通過殼體202和環(huán)204與振動膜206連接。因此，在加載有偏置電壓VB的后板210與接地的振動膜206之間，由偏置電壓VB形成了電容C0和靜電場。
在這種情況下，如果振動膜206隨外部聲壓振動，則會產(chǎn)生電信號。該電信號穿過后板210和第二基座214被傳送到PCB 216的緩沖器IC240，并在緩沖器IC 240中放大，隨后通過PCB 216的電源和輸出端220輸出到外部。根據(jù)本發(fā)明，為了防止從DC-DC轉(zhuǎn)換器232輸出的DC偏置電壓VB直接加載給緩沖器IC 240，去耦電容器C1被連接在電壓泵IC 230的輸出部分與緩沖器IC 240的輸入部分之間。去耦電容器C1起到了防止DC偏置電壓VB直接加載給緩沖器IC 240的作用，并只允許振動膜206的振動所生成的電信號通過緩沖器IC 240，從而將DC偏置電壓VB從電信號中分離出來。
第二實施例圖5是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的SMD型電容器麥克風(fēng)500的電路圖，圖6是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的SMD型電容器麥克風(fēng)500的橫剖面圖。
比較本發(fā)明的第一實施例和第二實施例，由于除后板210和振動膜206的位置改變之外第二實施例的結(jié)構(gòu)與第一實施例的結(jié)構(gòu)完全相似，因而省略了對相同或類似部件的描述。
參照圖5和圖6，與第一實施例的等效電路相比較，在第二實施例的電路中，可變電容C0相當(dāng)于后板20和振動膜206。后板210與接地部分連接，振動膜206與DC-DC轉(zhuǎn)換器232相連接。
也就是說，在第二實施例中，驅(qū)動電壓Vdd通過PCB 216的電源和輸出端220分別加載給緩沖器IC 240和電壓泵IC 230。所加載的驅(qū)動電壓Vdd驅(qū)動緩沖器IC 240和電壓泵IC 230。電壓泵IC 230的DC-DC轉(zhuǎn)換器232將驅(qū)動電壓Vdd轉(zhuǎn)換為被放大到所需電平的DC偏置電壓VB。偏置電壓VB通過第二基座214和環(huán)204加載給振動膜206。PCB 216的接地端218公共地連接到緩沖器IC 240和DC-DC轉(zhuǎn)換器232，并且同時通過殼體202與后板210連接。因此，在接地的后板210與加載有偏置電壓VB的振動膜206之間，由偏置電壓VB形成了電容C0和靜電場。
在這種情況下，如果振動膜206隨外部聲壓振動，則會產(chǎn)生電信號。該電信號穿過環(huán)204和第二基座214被傳送到PCB 216的緩沖器IC 240，并在緩沖器IC 240中放大，隨后通過PCB 216的電源和輸出端220輸出到外部。根據(jù)本發(fā)明，為了防止從DC-DC轉(zhuǎn)換器232輸出的DC偏置電壓VB直接加載給緩沖器IC 240，去耦電容器C1被連接在電壓泵IC 230的輸出部分與緩沖器IC 240的輸入部分之間。去耦電容器C1起到了防止DC偏置電壓VB直接加載給緩沖器IC 240的作用，并只允許振動膜206的振動所生成的電信號通過緩沖器IC 240，從而將DC偏置電壓VB從電信號中分離出來。
如上所述，通過利用去耦電容器以形成雙端(電源/輸出端和接地端)的型式，本發(fā)明所述的SMD型偏壓電容器麥克風(fēng)能夠提高與傳統(tǒng)ECM的兼容性，并解決了圓形電容器麥克風(fēng)在表面安裝過程中的方向性問題。而且通過利用外部提供的電壓以形成靜電場，就能夠維持恒定電場而不會因為高溫下的軟熔操作(reflow work)而造成靈敏度的損失。另外，在本發(fā)明的SMD型偏置電容器麥克風(fēng)中，電壓泵IC安裝在麥克風(fēng)的PCB上，并且電壓泵IC和緩沖器IC由與傳統(tǒng)麥克風(fēng)中的電壓相同的電壓驅(qū)動，因此可根據(jù)來自電壓泵IC輸出端的被放大和傳送的偏置電壓的強度對靈敏度進(jìn)行調(diào)整。
對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，顯然可以對本發(fā)明進(jìn)行不同的修改和變換。因而，只要這些修改和變換在所附權(quán)利要求及其等同的范圍內(nèi)，那么它們就被本發(fā)明所覆蓋。
權(quán)利要求
1.一種表面安裝器件型偏壓電容器麥克風(fēng)，包括接地端，用于與外部電路連接；一端與所述接地端連接的振動膜/后板組，用于根據(jù)聲壓的強度改變電容并將聲音轉(zhuǎn)換為電信號；直流-直流轉(zhuǎn)換器，用于提供偏置電壓以在所述振動膜/后板組的一側(cè)形成靜電場；緩沖器集成電路，用于放大來自所述振動膜/后板組的電信號；以及去耦電容器，用于防止來自所述直流-直流轉(zhuǎn)換器的偏置電壓輸出被直接加載給所述緩沖器集成電路，并將來自所述振動膜/后板組的電信號傳送給所述緩沖器集成電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的麥克風(fēng)，其特征在于，所述振動膜/后板組的振動膜與所述接地端連接，所述振動膜/后板組的后板與所述直流-直流轉(zhuǎn)換器連接以接收所述偏置電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的麥克風(fēng)，其特征在于，所述振動膜/后板組的后板與所述接地端連接，所述振動膜/后板組的振動膜與所述直流-直流轉(zhuǎn)換器連接以接收所述偏置電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的麥克風(fēng)，其特征在于，所述直流-直流轉(zhuǎn)換器和所述去耦電容器被集成為電壓泵集成電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的麥克風(fēng)，其特征在于，所述緩沖器集成電路為場效應(yīng)管、放大器和模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的麥克風(fēng)，其特征在于，所述電壓泵集成電路和所述緩沖器集成電路被集成為一個集成電路。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種帶有兩個用于表面安裝的連接端的SMD型偏壓電容器麥克風(fēng)，包括用于與外部電路連接的接地端；一端與接地端連接的振動膜/后板組，用于根據(jù)聲壓的強度改變電容并將聲音轉(zhuǎn)換為電信號；直流－直流轉(zhuǎn)換器，用于提供偏置電壓以在振動膜/后板組的一端形成靜電場；緩沖器IC，用于放大來自振動膜/后板組的電信號；及去耦電容器，用于防止來自直流－直流轉(zhuǎn)換器的偏置電壓輸出直接加載到緩沖器IC并將來自振動膜/后板組的電信號傳送給緩沖器IC。本發(fā)明提高了與傳統(tǒng)ECM的兼容性，解決圓形電容器麥克風(fēng)在表面安裝過程中的方向性問題，并通過從外部加載電壓以形成靜電場從而即使軟熔操作完成后也能夠維持恒定電場，由此防止了靈敏度的損失。
文檔編號H04R3/00GK1625299SQ200410048150
公開日2005年6月8日 申請日期2004年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月4日
發(fā)明者宋清淡, 鄭益周, 金賢浩 申請人:Bse株式會社