專利名稱：電容麥克風(fēng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電容麥克風(fēng)(Condenser microphone),涉及如下技 術(shù)將電容麥克風(fēng)的殼體和PCB接合時，將多個部件插入到局部凹陷 (Cavity) PCB中，以大幅減少麥克風(fēng)的整體厚度。
背景技術(shù)：
最近，在周圍經(jīng)?？吹降亩嗝襟w設(shè)備、例如攝像機(Camcoder)、 MP3 (Moving Picture Experts Croup Layer 3)、手機(Mobile)等設(shè)備中 普遍提供了對周圍產(chǎn)生的聲音進行錄音的功能。
特別是，保持高性能且小型化、集成化的多媒體設(shè)備可正常執(zhí)行這 種錄音功能的原因之一在于，麥克風(fēng)(Microphone)實現(xiàn)了小型化而能 夠內(nèi)置在多媒體設(shè)備內(nèi)。
麥克風(fēng)的代表例如有利用磁鐵的電動麥克風(fēng)(Electrodynamic Microphone)、禾U用電容器(Condenser or Capacitor)原理的電容麥克風(fēng) (Condenser Microphone )。
在此，電動麥克風(fēng)利用感應(yīng)電動勢，麥克風(fēng)內(nèi)部收容有可形成一定 磁場的磁鐵。并且，具備與振動板相連并在磁場內(nèi)部游動的線圈(coil)。
該電動麥克風(fēng)采用如下原理測定線圈因振動而在磁場內(nèi)部晃動時生成 的感應(yīng)電動勢，并將該感應(yīng)電動勢轉(zhuǎn)換為電信號。
但是，電動麥克風(fēng)具有堅固的機械特性，所以適合于在惡劣環(huán)境下 使用，但由于需要在麥克風(fēng)內(nèi)部收容磁鐵，因此存在很難實現(xiàn)小型化、 靈敏性特性差、反應(yīng)速度慢的問題。
相反，麥克風(fēng)當(dāng)中廣泛用在移動通信終端機或音響等中的電容麥克 風(fēng)具有比較易于實現(xiàn)小型化、靈敏度特性及反應(yīng)速度優(yōu)秀的優(yōu)點。電容 麥克風(fēng)利用振動板和背極板形成電場，測定因振動板的振動而改變的電 場，并將其轉(zhuǎn)換為電信號。
為此，電容麥克風(fēng)需要向振動板和背極板之中的任何一個供給電源， 以形成電場。因此，以往使用了向背極板供給電源的方法，而最近開發(fā)
出了利用積蓄電荷的駐極體(Electret)而無需另設(shè)電源的電容麥克風(fēng)。
這種電容麥克風(fēng)使用幾乎永久積蓄電荷的駐極體，從而更容易實現(xiàn) 小型化。使用了駐極體的電容麥克風(fēng)稱為駐極體電容麥克風(fēng)(Electret Condenser Microphone:以下稱為"ECM")，而根據(jù)駐極體和振動板的位 置，又分為前置型(Front Type)、后置型(Back Type)以及振動板兼用 作駐極體的箔型(FoilType)。
這種ECM是通過將振動板、電介質(zhì)板、隔環(huán)、絕緣及導(dǎo)電底座環(huán)、 印刷電路板(Printed Circuit Board:以下稱為"PCB")依次層疊在一面被 堵住的圓筒形或多邊形容器(或殼體內(nèi))而制成的。并且，圓筒形或多 邊形容器的被堵住的一面上形成有聲孔，通過該聲孔來傳送由聲音產(chǎn)生 的振動。
并且，在殼體內(nèi)部收容振動板、電介質(zhì)板、隔環(huán)、絕緣及導(dǎo)電底座 環(huán)等結(jié)構(gòu)物之后，將殼體的剩余部分彎曲或密封，或?qū)CB和殼體的末 端結(jié)合，從而制造出ECM。
此時，在PCB的露出于外部的部分上附著用于適用SMD (Surface Mount Devices:表面安裝器件)方法的錫球(Solder Ball),或形成與主 板(MainBoard或Mother Board)連接的端子。形成有錫球或端子的ECM 通過SMD工序或軟焊工序附著于主板上。
另一方面，最近作為用于微細裝置集成化的技術(shù)，廣泛使用利用了 微加工的半導(dǎo)體加工技術(shù)。被稱作微電機系統(tǒng)(Micro Electro Mechanical System: MEMS)的這種技術(shù)應(yīng)用了半導(dǎo)體工藝尤其是集成電路技術(shù)， 可制出單位為，的超小型傳感器或驅(qū)動器及電機械結(jié)構(gòu)物。
利用這種微加工技術(shù)制成的微電機系統(tǒng)芯片麥克風(fēng)具有如下優(yōu)點 可通過超精密微細加工實現(xiàn)小型化、高性能化、多功能化、集成化，能 夠提高穩(wěn)定性及可靠性。
但是，這種現(xiàn)有的麥克風(fēng)具有上述的結(jié)構(gòu)物疊層或收容在PCB上部
的結(jié)構(gòu)，并且該麥克風(fēng)安裝在主板上。由此，在包括主板的移動通信終 端機中，安裝有電容麥克風(fēng)的區(qū)域的厚度變大。結(jié)果，安裝有大厚度電 容麥克風(fēng)的多媒體設(shè)備在實現(xiàn)纖薄化方面受限制。

實用新型內(nèi)容
本實用新型是為了解決上述問題而提出的，其目的在于，在PCB的
一定區(qū)域形成凹陷(Cavity),在凹陷中插入各電路結(jié)構(gòu)物，最大限度地 重合各結(jié)構(gòu)物的厚度和PCB厚度，從而將電容麥克風(fēng)的整體厚度最小化。 為了實現(xiàn)上述目的，提供了本實用新型的電容麥克風(fēng)，其特征在于， 所述電容麥克風(fēng)包括微電機系統(tǒng)芯片，用于將音頻轉(zhuǎn)換為電信號；半 導(dǎo)體芯片，用于對微電機系統(tǒng)芯片中轉(zhuǎn)換成的電信號進行處理；以及基 板，該基板上設(shè)有按一定深度蝕刻的凹陷，該微電機系統(tǒng)芯片和該半導(dǎo) 體芯片插入在該凹陷中。


圖1是本實用新型的電容麥克風(fēng)的PCB的立體圖。
圖2是本實用新型的電容麥克風(fēng)的殼體的立體圖。
圖3及圖4是表示本實用新型的電容麥克風(fēng)的組裝狀態(tài)的立體圖。
圖5是本實用新型的電容麥克風(fēng)的側(cè)截面圖。
圖6是本實用新型的電容麥克風(fēng)的多層PCB的截面圖。
符號說明
10: PCB 10a， 10b:凹陷
20:殼體(case) 20a:聲孔
21:密封用環(huán)氧樹脂30a 30d:電極焊盤
40: ASIC 41:涂布液
50: MEMS芯片
具體實施方式
以下，參照附圖詳細說明本實用新型的實施方式。 圖1是本實用新型的電容麥克風(fēng)的PCB的立體圖。
本實用新型的PCB 10由多層(Multi Layer)印刷電路板(Printed Circuit Board:以下稱為"PCB")構(gòu)成，PCB 10上形成有用于將由電場 (electric field)變化而產(chǎn)生的電信號放大及濾波之后傳送到外部的電路 和端子。
并且，PCB 10的一定區(qū)域上形成有用于插入多個電路結(jié)構(gòu)物的凹陷 (Cavity) 10a、 10b。形成于PCB 10上的凹陷10a、 lOb例如是采用如下 方法形成的通過鉆孔(Drill)工藝以一定深度來蝕刻PCB 10。而且， 這些凹陷10a、 10b可采用如下方法形成利用光刻(photolithography) 工藝選擇性地進行光刻掩模(masking)之后，以一定深度向下方進行蝕 刻。
在本實用新型中以利用鉆孔、光刻工藝形成凹陷10a、 lOb的方式為 例進行了說明，但本實用新型不限于此，也可以利用其他方法來形成。
在這樣的本實用新型中，在多層PCB 10上形成具有一定深度的凹陷 10a、 10b，從而與兩面PCB相比，能夠相對較強地對應(yīng)電磁波屏蔽或ESD (Electro Static Discharge:靜電放電)等。
圖2是本實用新型的電容麥克風(fēng)的殼體的立體圖。
本實用新型的殼體20由金屬(Metal)形成，且為覆蓋整個PCB 10結(jié) 構(gòu)物的四邊形。殼體20中，與PCB 10接觸的一面開口，以便能夠?qū)⒍?個芯片部件安裝于內(nèi)部。
并且，殼體20保護內(nèi)部的電路結(jié)構(gòu)物不受外部沖擊影響。而且，屏 蔽從外部流入的電磁波噪音，以便能夠順利進行音頻的電信號轉(zhuǎn)換。
在本實用新型的實施方式中，殼體20的形狀為方筒形，但本實用新 型不限于此，殼體20也可形成為圓筒形。并且，為了屏蔽噪音、提高導(dǎo) 電性及防止腐蝕，殼體20的材質(zhì)優(yōu)選為黃銅、銅、不銹鋼、鎳合金之中 的任何一個。
這種殼體20的上面一側(cè)開口，形成有用于使音頻信號流入的聲孔 20a。殼體20的上表面的除流入聲音的聲孔20a之外的部分被封住。由 聲音產(chǎn)生的振動通過該聲孔20a傳送到內(nèi)部電路。并且，殼體20上形成
有內(nèi)部空的空洞，該空洞延伸一定長度。
圖3及圖4是表示本實用新型的電容麥克風(fēng)的組裝狀態(tài)的立體圖。
若將殼體20排列到PCB 10的連接圖案上，則PCB 10和殼體20組 裝成一體。這時，PCB 10和殼體20利用密封(Sealing)用環(huán)氧樹脂(Epoxy) 21涂布(Dispensing)而密封(Sealing)。在此，殼體20的形狀具有能夠 與PCB 10的側(cè)面邊緣接觸固定的大小，但其大小不受限制。
上述PCB 10具有陽極和陰極圖案，其下部邊緣區(qū)域附著有分別與陽 極和陰極圖案接觸而形成電接觸的至少一個電極焊盤30a 30d。本實用 新型中以形成有四個電極焊盤30a 30d的情況為例進行說明，但本實用 新型不限于此，電極焊盤的數(shù)量可更多或更少。
用于與外部電路電連接的多個電極焊盤30a 30d形成在安裝有殼體 20的PCB 10相反側(cè)。多個電極焊盤30a 30d將麥克風(fēng)固定于主板(未 示出)上，同時提供麥克風(fēng)和主板之間的導(dǎo)電路徑。
多個電極焊盤30a 30d分別通過貫穿PCB 10的通孔(未示出)與 部件面電導(dǎo)通。多個電極焊盤30a 30d分別通過釆用激光焊接、阻抗焊 接、高溫用粘合劑、軟焊的方法等附著于PCB IO的一面上。
在此，PCB 10和殼體20的接觸區(qū)域通過激光焊接、利用粘合劑的 方法形成一體化，以提高堅固性。上述粘合劑可以由導(dǎo)電性環(huán)氧樹脂、 非導(dǎo)電性環(huán)氧樹脂、銀膏(SilverPaste)、硅樹脂、聚氨酯、丙烯酸樹脂、 焊糊之中的任何一個構(gòu)成。并且，可以通過各種方法將PCB 10和殼體 20—體化，例如在PCB10的一側(cè)形成貫通孔，將殼體20制作成凹凸形 狀，使之與PCB10結(jié)合等方法。
本實用新型中，在PCB 10的連接圖案上排列殼體20之后，利用未 示出的激光加工機將殼體20和PCB IO預(yù)焊，進行一次固定，然后利用 密封用環(huán)氧樹脂密封整個焊接面周圍，以完成麥克風(fēng)的封裝。
圖5是沿A-A'方向切割本實用新型的電容麥克風(fēng)的側(cè)截面圖。
PCB 10的凹陷的10a、 10b中插入安裝有與多個電極焊盤30a 30d
電連接的多個電路結(jié)構(gòu)物。
PCB10對經(jīng)電路結(jié)構(gòu)物轉(zhuǎn)換的電信號進行放大、濾波等處理，通過
多個電極焊盤30a 30d供應(yīng)到主板。
在此，凹陷10a、 10b形成于PCB IO的兩側(cè)棱角或中央部等，可以 根據(jù)電連接的多個電極焊盤30a 30d的位置而形成于任意位置。
并且，在本實用新型中以凹陷10a、 10b的形狀為四邊形結(jié)構(gòu)的情況
為例進行了說明，但優(yōu)選考慮電路結(jié)構(gòu)物的插入方向及形狀等將其形成 為與電路結(jié)構(gòu)物的外部形狀類似，從而易于插入。
艮P，凹陷10a， 10b的形狀可根據(jù)電路結(jié)構(gòu)物的形狀而形成為不同形
狀。例如，電路結(jié)構(gòu)物的形狀為圓筒形時，凹陷10a、 10b的形狀也為圓
筒形，電路結(jié)構(gòu)物的形狀為正六面體時，優(yōu)選地凹陷10a、 10b的形狀也
為正六面體。
作為上述電路結(jié)構(gòu)物，例如包括內(nèi)置有電壓泵和緩沖集成電路(IC) 的專用集成電路(Applications Spec Integrated Circuit:以下稱為"ASIC") 芯片40、微電機系統(tǒng)(Micro Electro Mechanical System: MEMS)芯片50 等。這種ASIC芯片40插入在形成于PCB 10上的凹陷10a中，微電機 系統(tǒng)芯片50插入在形成于PCB 10上的凹陷10b中。
在本實用新型中，作為電路結(jié)構(gòu)物的例子說明了 ASIC芯片40，但 并不限于此，電路結(jié)構(gòu)物相當(dāng)于通過半導(dǎo)體工藝形成的電子電路部，例 如可由通常的FET、 IC等構(gòu)成。
在此，微電機系統(tǒng)芯片50將通過形成于殼體20上的聲孔20a提供 的音頻信號體現(xiàn)為靜電容量的變化，從而轉(zhuǎn)換為電信號。即，微電機系 統(tǒng)芯片50檢測出根據(jù)由流入的聲波所產(chǎn)生的振動膜的振動而改變的靜電 容量，從而轉(zhuǎn)換為電信號。這種微電機系統(tǒng)芯片50的結(jié)構(gòu)如下利用微 電機系統(tǒng)技術(shù)在硅片上形成背極板之后，隔著間隔物形成振動膜。
而且，ASIC芯片40與微電機系統(tǒng)芯片50相連，是用于處理電信號 的部分。ASIC芯片40內(nèi)置有電壓泵，用于提供向微電機系統(tǒng)芯片50 施加的電壓，使微電機系統(tǒng)芯片50作為電容麥克風(fēng)工作；以及緩沖集成 電路(IC)，用于放大微電機系統(tǒng)芯片50的電信號。
緩沖集成電路(IC)將通過微電機系統(tǒng)芯片50檢測到的電音頻信號 放大或整合，通過連接端子提供到外部。在此，電壓泵為DC-DC轉(zhuǎn)換器，
緩沖集成電路IC可使用模擬放大器或模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)等。
并且，通過封裝(Encapsulation)工藝在ASIC 40的上部整個面及接 合面周圍涂敷涂布液41并使其固化，從而保護ASIC 40的多個電路元件 不受外部有害物質(zhì)影響。在此，涂布液41可以使用環(huán)氧樹脂溶液來構(gòu)成。 本實用新型的實施方式中說明了涂布液41為環(huán)氧樹脂溶液的情況，但本 實用新型不限于此，而是可以采用符合產(chǎn)品特性的任何物質(zhì)來形成。
圖6是根據(jù)本實用新型的電容麥克風(fēng)的多層PCB的截面圖。
本實用新型的多層PCB IO包括多個導(dǎo)電層(Conductive Layer) 12、 14、 16和多個非導(dǎo)電層(NonconductiveLayer) 11、 13、 15、 17。在此， 導(dǎo)電層12、 14、 16由包括多個電路結(jié)構(gòu)物的銅箔層形成。而且，非導(dǎo)電 層ll、 17優(yōu)選由保護多個電路結(jié)構(gòu)物的PSR (Photo Solder Resist:感光 阻焊劑)層形成。另外，非導(dǎo)電層13、 15優(yōu)選由粘合層即FR-4 (Flame Retardant composition 4)層形成。
這種多層PCB 10是通過將多個非導(dǎo)電層(Nonconductive Layer) 11、 13、 15、 17和多個導(dǎo)電層(ConductiveLayer) 12、 14、 16交替層疊而形 成的。
艮口，非導(dǎo)電層11通過涂敷如PSR層的絕緣物質(zhì)而形成薄膜。并且， 通過通常的PCB制造工藝在非導(dǎo)電層11的上部形成導(dǎo)電層12即銅箔層。 之后，在導(dǎo)電層12上部形成非導(dǎo)電層13。在此，非導(dǎo)電層13優(yōu)選由環(huán) 氧樹脂即FR-4 (Flame Retardant composition 4 )層形成。
而且，在非導(dǎo)電層13的上部依次層疊作為導(dǎo)電層14的銅箔層、作 為非導(dǎo)電層15的FR-4層、導(dǎo)電層16以及導(dǎo)電層17，從而形成多層PCB 10。
具有這種結(jié)構(gòu)的PCB 10的凹陷10a、 10b中可以插入ASIC 40、微 電機系統(tǒng)芯片50。
艮口，在本實用新型中優(yōu)選蝕刻出作為非導(dǎo)電層17的PSR層、銅箔 層16和作為非導(dǎo)電層15的FR-4層，以形成多層PCB 10的凹陷10a、 10b。例如，PCB 10的厚度t為0.3mm時，優(yōu)選將凹陷10a、 10b的深度 蝕刻至0.2mm。并且，PCB 10的厚度為0.5mm時，優(yōu)選將凹陷10a、 10b
的深度蝕刻至0.4mm。
而且，本實用新型舉例說明了蝕刻至露出銅箔層14的深度的情況， 但凹陷10a、 10b被蝕刻的深度不限于此，可根據(jù)PCB的規(guī)格形成不同的 深度。
實用新型效果
如上所述，本實用新型提供了如下效果。
第一、本實用新型中，在PCB的一定區(qū)域上形成凹陷(Cavity)，在 凹陷中插入多個電路結(jié)構(gòu)物，使多個結(jié)構(gòu)物的厚度與PCB厚度最大限度 地重合，從而使電容麥克風(fēng)的厚度最小化。
第二、能夠最大限度地實現(xiàn)包括上述電容麥克風(fēng)的移動通信終端機 的纖薄化。
并且，本實用新型的優(yōu)選實施方式僅是以示例為目的，本領(lǐng)域的技 術(shù)人員應(yīng)該能夠理解，可根據(jù)另附的權(quán)利要求范圍內(nèi)的技術(shù)思想和范疇， 進行各種修正、變更、代替及附加，這些修正變更等都落在權(quán)利要求范 圍內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種電容麥克風(fēng)，其特征在于，該電容麥克風(fēng)包括微電機系統(tǒng)芯片，用于將音頻轉(zhuǎn)換為電信號；半導(dǎo)體芯片，用于對上述微電機系統(tǒng)芯片中轉(zhuǎn)換的電信號進行處理；以及基板，該基板上設(shè)有按一定深度蝕刻的凹陷，上述微電機系統(tǒng)芯片和上述半導(dǎo)體芯片插入在該凹陷中。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電容麥克風(fēng)，其特征在于，該電容麥克風(fēng) 還包括殼體，該殼體上設(shè)有上述聲音流入的聲孔，該殼體與上述基板組 裝。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電容麥克風(fēng)，其特征在于，上述殼體形成 為覆蓋上述基板的全部結(jié)構(gòu)物的筒形結(jié)構(gòu)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電容麥克風(fēng)，其特征在于，上述基板和上 述殼體采用密封用環(huán)氧樹脂封裝。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電容麥克風(fēng)，其特征在于，上述殼體具有 與上述基板相同的形狀，并與上述基板的側(cè)面邊緣部接觸而固定。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電容麥克風(fēng)，其特征在于，該電容麥克風(fēng) 還包括附著在上述基板的下部面并與之電連接的至少一個電極焊盤。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電容麥克風(fēng)，其特征在于，上述凹陷具有 與上述微電機系統(tǒng)芯片、上述半導(dǎo)體芯片相同的形狀。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電容麥克風(fēng)，其特征在于，上述半導(dǎo)體芯 片為專用集成電路芯片。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電容麥克風(fēng)，其特征在于，上述半導(dǎo)體芯 片上涂敷有涂布液。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容麥克風(fēng)，其特征在于，上述基板為 多層PCB基板。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1或10所述的電容麥克風(fēng)，其特征在于，上述基 板是由多個導(dǎo)電層和多個非導(dǎo)電層交替層疊而成。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的電容麥克風(fēng)，其特征在于，上述多個導(dǎo) 電層為銅箔層。
13、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的電容麥克風(fēng)，其特征在于，上述多個非 導(dǎo)電層包括PSR層、FR-4F層。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的電容麥克風(fēng)，其特征在于，上述凹陷形 成在蝕刻出的上述多個導(dǎo)電層中的至少一個導(dǎo)電層、 一個PSR層和一個 FR-4層的區(qū)域中。
15、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的電容麥克風(fēng)，其特征在于，上述凹陷形 成在蝕刻出的至少一個導(dǎo)電層和至少兩個非導(dǎo)電層的區(qū)域中。
專利摘要本實用新型涉及電容麥克風(fēng)，公開了如下技術(shù)將電容麥克風(fēng)的殼體與PCB接合時，在局部凹陷(Cavity)PCB中插入多個部件，從而大幅減少麥克風(fēng)整體的厚度。這種電容麥克風(fēng)包括微電機系統(tǒng)芯片，用于將音頻轉(zhuǎn)換為電信號；半導(dǎo)體芯片，用于對上述微電機系統(tǒng)芯片中轉(zhuǎn)換的電信號進行處理；以及基板，該基板上設(shè)有按一定深度蝕刻的凹陷，上述微電機系統(tǒng)芯片和上述半導(dǎo)體芯片插入在該凹陷中。
文檔編號H04R19/04GK201188690SQ20082000918
公開日2009年1月28日 申請日期2008年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月17日
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