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(gè)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(dòng)膜/后板(backplate)組以及用于緩沖輸出信號(hào)的結(jié)型場(chǎng)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(gè)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(dòng)膜和后板之間形成靜電場(chǎng)。
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(guò)三個(gè)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(guò)電阻R1連接到電源Vdd，同時(shí)將其通過(guò)一個(gè)電容器連接到信號(hào)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(guò)三個(gè)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(guò)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(guò)電阻R1將緩沖器IC 14的輸出部分連接到電源Vdd，同時(shí)將其通過(guò)一個(gè)電容器連接到信號(hào)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(gè)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(guò)程中必須檢查圓形電容器麥克風(fēng)的方向性的問(wèn)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(dú)電壓設(shè)備，因而很難使麥克風(fēng)實(shí)現(xiàn)小型化。還有，因?yàn)樗c通常用來(lái)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(dú)設(shè)計(jì)PCB的問(wèn)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(diǎn)和局限產(chǎn)生的一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種SMD型偏壓電容器麥克風(fēng)，其能夠通過(guò)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(guò)程中的方向性問(wèn)題，并且還通過(guò)從外部加載電壓以形成靜電場(chǎng)從而即使軟熔(reflow)操作完成后也能夠維持恒定電場(chǎng)，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(guò)單個(gè)電壓輸入端提供的電壓驅(qū)動(dòng)，而且通過(guò)根據(jù)來(lái)自電壓泵IC的輸出端的被放大和傳送的偏置電壓的強(qiáng)度來(lái)改變振動(dòng)膜與后板之間的電場(chǎng)強(qiáng)度，就可以調(diào)節(jié)靈敏度。
為實(shí)現(xiàn)這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)并根據(jù)本發(fā)明的目的，如本文所舉例說(shuō)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(dòng)膜/后板組，用于根據(jù)聲壓的強(qiáng)度改變電容并將聲音轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；直流-直流(DC-DC)轉(zhuǎn)換器，用于提供偏置電壓以在所述振動(dòng)膜/后板組的一側(cè)形成靜電場(chǎng)；緩沖器IC，用于放大來(lái)自所述振動(dòng)膜/后板組的電信號(hào)；以及去耦電容器，用于防止來(lái)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(lái)自所述振動(dòng)膜/后板組的電信號(hào)傳送給所述緩沖器IC。
本發(fā)明的其它的優(yōu)點(diǎn)、目的和特征將部分地在隨后的說(shuō)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(duì)下文分析和對(duì)本發(fā)明的實(shí)踐而變得更加清楚。通過(guò)由所寫的說(shuō)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(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的和其它優(yōu)點(diǎn)。
應(yīng)該理解，以上對(duì)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(jiǎn)要說(shuō)明被結(jié)合于本申請(qǐng)中并作為本申請(qǐng)的一部分的附圖用于提供對(duì)本發(fā)明的深入理解，它示出了本發(fā)明的實(shí)施例，并與說(shuō)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)施例的SMD型電容器麥克風(fēng)的橫剖面圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)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(hào)用于指代相同或類似的部分。
與通過(guò)強(qiáng)制注入駐極體來(lái)形成靜電場(chǎng)的傳統(tǒng)方式不同，在本發(fā)明的操作原理中，通過(guò)從外部施加所需的電壓在后板(backplate)和振動(dòng)膜之間產(chǎn)生靜電場(chǎng)，并通過(guò)緩沖器IC輸出與振動(dòng)膜的振動(dòng)相應(yīng)的電信號(hào)。
為在后板和振動(dòng)膜之間提供外部電源，傳統(tǒng)麥克風(fēng)需要三個(gè)外部端，即，外部電源端、信號(hào)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(gè)端驅(qū)動(dòng)。
第一實(shí)施例圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)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(shí)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(shí)施例的等效電路中，振動(dòng)膜206和后板210由單個(gè)可變電容C0代表，這樣，振動(dòng)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(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)、放大器或模-數(shù)轉(zhuǎn)換器。
同時(shí)，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(duì)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(shí)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(dòng)膜206被插入圓柱形殼體202中，圓柱形殼體202的一個(gè)表面是開放的。振動(dòng)膜206上設(shè)有墊圈208，用以保證后板210與振動(dòng)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(guò)墊圈208與振動(dòng)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?qǐng)D3，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(dòng)膜206由金屬膜形成，或通過(guò)將金屬淀積在有機(jī)或無(wú)機(jī)膜的一個(gè)或兩個(gè)表面上而形成。
同時(shí)，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(gè)氣體出口槽222分成三個(gè)部分，以用于排出SMD型連接過(guò)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(shí)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(shí)施例所述，驅(qū)動(dòng)電壓Vdd通過(guò)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(dòng)電壓Vdd驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(guò)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(shí)通過(guò)殼體202和環(huán)204與振動(dòng)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(dòng)膜206之間，由偏置電壓VB形成了電容C0和靜電場(chǎng)。
在這種情況下，如果振動(dòng)膜206隨外部聲壓振動(dòng)，則會(huì)產(chǎn)生電信號(hào)。該電信號(hào)穿過(guò)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(guò)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(dòng)膜206的振動(dòng)所生成的電信號(hào)通過(guò)緩沖器IC 240，從而將DC偏置電壓VB從電信號(hào)中分離出來(lái)。
第二實(shí)施例圖5是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)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(shí)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(shí)施例和第二實(shí)施例，由于除后板210和振動(dòng)膜206的位置改變之外第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)完全相似，因而省略了對(duì)相同或類似部件的描述。
參照?qǐng)D5和圖6，與第一實(shí)施例的等效電路相比較，在第二實(shí)施例的電路中，可變電容C0相當(dāng)于后板20和振動(dòng)膜206。后板210與接地部分連接，振動(dòng)膜206與DC-DC轉(zhuǎn)換器232相連接。
也就是說(shuō)，在第二實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)電壓Vdd通過(guò)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(dòng)電壓Vdd驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(guò)第二基座214和環(huán)204加載給振動(dòng)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(shí)通過(guò)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(dòng)膜206之間，由偏置電壓VB形成了電容C0和靜電場(chǎng)。
在這種情況下，如果振動(dòng)膜206隨外部聲壓振動(dòng)，則會(huì)產(chǎn)生電信號(hào)。該電信號(hào)穿過(guò)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(guò)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(dòng)膜206的振動(dòng)所生成的電信號(hào)通過(guò)緩沖器IC 240，從而將DC偏置電壓VB從電信號(hào)中分離出來(lái)。
如上所述，通過(guò)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(guò)程中的方向性問(wèn)題。而且通過(guò)利用外部提供的電壓以形成靜電場(chǎng)，就能夠維持恒定電場(chǎng)而不會(huì)因?yàn)楦邷叵碌能浫鄄僮?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(dòng)，因此可根據(jù)來(lái)自電壓泵IC輸出端的被放大和傳送的偏置電壓的強(qiáng)度對(duì)靈敏度進(jìn)行調(diào)整。
對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，顯然可以對(duì)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(dòng)膜/后板組，用于根據(jù)聲壓的強(qiáng)度改變電容并將聲音轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；直流-直流轉(zhuǎn)換器，用于提供偏置電壓以在所述振動(dòng)膜/后板組的一側(cè)形成靜電場(chǎng)；緩沖器集成電路，用于放大來(lái)自所述振動(dòng)膜/后板組的電信號(hào)；以及去耦電容器，用于防止來(lái)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(lái)自所述振動(dòng)膜/后板組的電信號(hào)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(dòng)膜/后板組的振動(dòng)膜與所述接地端連接，所述振動(dòng)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(dòng)膜/后板組的后板與所述接地端連接，所述振動(dòng)膜/后板組的振動(dòng)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(chǎng)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(gè)集成電路。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種帶有兩個(gè)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(dòng)膜/后板組，用于根據(jù)聲壓的強(qiáng)度改變電容并將聲音轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；直流－直流轉(zhuǎn)換器，用于提供偏置電壓以在振動(dòng)膜/后板組的一端形成靜電場(chǎng)；緩沖器IC，用于放大來(lái)自振動(dòng)膜/后板組的電信號(hào)；及去耦電容器，用于防止來(lái)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(lái)自振動(dòng)膜/后板組的電信號(hào)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(guò)程中的方向性問(wèn)題，并通過(guò)從外部加載電壓以形成靜電場(chǎng)從而即使軟熔操作完成后也能夠維持恒定電場(chǎng)，由此防止了靈敏度的損失。
文檔編號(hào)H04R3/00GK1625299SQ200410048150
公開日2005年6月8日 申請(qǐng)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(qǐng)人:Bse株式會(huì)社