专利名称：电容器麦克风的安装方法及适合于该方法的电容器麦克风的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种安装电容器麦克风的方法，尤其涉及一种在主印刷电路板(PCB)上安装电容器麦克风的方法及适合于该方法的电容器麦克风。
背景技术：
通常，顾客希望电子产品功能强、体积小。因而电子产品的制造商尽心尽力地努力制造更小的产品以满足这种需求。表面安装技术(SMT)可被用于使产品小型化，但SMT不能用于耐温性能差的元件，因为在表面安装器件(SMD)软熔(reflow)期间会有高温施加到部件上。
另外，当假定使用了SMT时，在安装PCB期间，考虑到元件自身的厚度，需要使安装有元件的主PCB的前表面朝向电子产品的向内方向。
然而，在传统的电容式麦克风中，很难安装主PCB以使其前表面朝向背对声源的方向，也就是说，使前表面朝向电容器麦克风的壳体的内部空间，其原因是因为壳体具有如
图1A和1B所示的声孔。如果主PCB的前表面安装在背对声源的方向上，那么因为声波传输的路径增加，声音质量将会变差。
图1A是安装在主PCB上的传统电容器麦克风的立体图，图1B是安装在主PCB上的传统电容器麦克风的侧面剖视图。
参照图1A和图1B，电容器麦克风10包括带有声孔12a的壳体12。电容器麦克风10的PCB 14安装在主PCB 20上被焊接，以使麦克风10的连接端14a和14b接合到主PCB的平台(land)上。为使声波从声源直接传送到麦克风10，需要这样安装主PCB 20，即，使主PCB 20的元件表面20a朝向声源。为满足这种需要，就需要有与元件厚度一样大的空间。未描述的参考标号20b指示出了与主PCB 20的元件表面相反的面。
发明内容
因而，本发明意在一种在主PCB上安装电容器麦克风的方法及适合于该方法的麦克风，其可基本消除由于相关技术的缺点和局限而产生的一个或多个问题。
本发明的一个目的是提供一种在主PCB上安装电容器麦克风的方法及适合于该方法的麦克风，其中电容器麦克风安装在主PCB上，该电容器麦克风的声孔形成在电容器麦克风的PCB上，而不是形成在电容器麦克风的壳体上，并且主PCB上带有通孔，从而电容器麦克风可以自由地安装在主PCB上。
本发明的其它的优点、目的和特征将部分地在随后的说明书中阐明，并且部分地随着本领域的技术人员基于对下文分析和对本发明的实践而变得更加清楚。通过由所写的说明书、权利要求以及附图所指明的特定结构可了解并实现本发明的目的和其它优点。
为实现这些目的和其它优点并根据本发明的目的，如本文所举例说明并概括描述的那样，本发明提供了一种在主PCB上安装电容器麦克风的方法。该方法包括以下步骤按照下述方式对电容器麦克风的元件进行装配以装配出电容器麦克风，即，使包括一对振动模和后板的振动板朝向所述电容器麦克风的壳体的开放表面，所述壳体带有封闭的底面和与所述封闭的底面相对的开放表面，在所述壳体上安装带有声孔的PCB，并卷曲所述壳体的开放表面，以使所述PCB的连接端相对于所述卷曲的表面凸出；将装配后的电容器麦克风安置在主PCB上，以使所述电容器麦克风的所述PCB的声孔与所述主PCB上形成的通孔相对应；以及将所述电容器麦克风的所述连接端焊接到所述主PCB的平台(land)上。
根据本发明的另一方面，它提供了一种电容器麦克风，包括桶状壳体，其带有封闭的底面和与所述底面相对的开放表面，所述开放表面被卷曲；插入所述壳体的绝缘环，其用于保护内部元件以使其不被外部的热损坏，并且提供绝缘功能；第一金属环，其被置于所述绝缘环内，并与所述壳体的底面接触；后板，其被置于所述绝缘环内，并与所述第一金属环接触；隔离装置，其被置于所述绝缘环内并与所述后板接触；振动膜，其被插入所述绝缘环内以面向所述后板，其中，所述隔离装置放置于所述振动膜和所述后板之间；极环(polar ring)，其被置于在所述绝缘环内，用于支撑所述振动膜；第二金属环，其被置于所述绝缘环内，用于支撑所述极环并提供通向所述振动膜的电连接通道；以及分别通过所述第二金属环和所述壳体与所述振动膜和所述后板电连接的PCB，所述PCB带有声孔和相对于所述壳体的卷曲的表面凸出的连接端。
根据本发明的再一个方面，它提供了一种电容器麦克风，包括桶状壳体，其带有封闭的底面和与所述底面相对的开放表面，所述开放表面被卷曲；插入所述壳体的绝缘环，其用于保护内部元件以使其不被外部的热损坏，并且提供绝缘功能；金属环，其被置于所述绝缘环内，并与所述壳体的底面接触；后板，其被置于所述绝缘环内，并与所述金属环接触；隔离装置，其被置于所述绝缘环内并与所述后板接触；振动膜，其被插入所述绝缘环内以面向所述后板，其中，所述隔离装置放置于所述振动膜和所述后板之间；极环，其被置于在所述绝缘环内，用于支撑所述振动膜；用于支撑所述绝缘环和所述极环的集成基座环，其带有形成于其内圆周上的导电层，以用于通过所述极环为所述振动膜提供电连接；以及分别通过所述导电层和所述壳体与所述振动膜和所述后板电连接的PCB，所述PCB带有声孔和相对于所述壳体的卷曲的表面凸出的连接端。
应该理解，以上对本发明的概括描述和以下的详细描述是示例性和解释性的，其意图是为所要求保护的发明提供进一步的解释。
附图的简要说明被结合于本申请中并作为本申请的一部分的附图用于提供对本发明的深入理解，它示出了本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中图1A是传统的安装在主PCB上的电容器麦克风的立体图；图1B是传统的安装在主PCB上的电容器麦克风的侧面剖视图；图2A是根据本发明所述的安装在主PCB上的电容器麦克风的立体图；
图2B是根据本发明所述的安装在主PCB上的电容器麦克风的侧面剖视图；图3是适合于本发明所述的安装电容器麦克风的方法的电容器麦克风的外观图；图4是根据本发明一个实施例所述的电容器麦克风的侧面剖视图；以及图5是根据本发明另一实施例所述的电容器麦克风的侧面剖视图。
具体实施例方式
现在将对本发明的优选实施例进行详细说明，这些方案的例子在附图中示出。只要可能，在全部附图中，相同的参考标号用于指代相同或类似的部分。
本发明的概念图2A是根据本发明所述的安装在主PCB上的电容器麦克风的立体图，图2B是根据本发明所述的安装在主PCB上的电容器麦克风的侧面剖视图。
参照图2A和图2B，根据本发明所述的电容器麦克风100通过普通的焊接方法或SMD软熔(reflow)法围绕主PCB 200中所形成的通孔202而安装在主PCB 200的元件安装表面200a上，从而通过通孔202传送声波。根据上述的安装方法，由于主PCB 200可被安装成使得元件表面200a朝向电容器麦克风100的内表面，因而只需要最小的空间或厚度以用来将主PCB安装到诸如便携式麦克风、磁带录音机等的电子产品中。
为实现这一目的，电容器麦克风100具有在其PCB 110内而不是在其壳体102中形成的声孔110a。装配的电容器麦克风100被置于主PCB200的元件表面200a上，并以主PCB 200的通孔202为中心。随后电容器麦克风100的连接端112和114与主PCB 200的图案(平台(land))焊接，从而完成安装。
来自声源的声波通过主PCB 200的通孔202和电容器麦克风100的PCB 110内形成的声孔110a传送到电容器麦克风100。传送到麦克风100的内部空间(腔室)中的声波使振动膜振动以使振动膜和后板(backplate)之间的间隙改变，从而使静电电容改变，并且使声波转换为电信号。根据上述结构，虽然根据需要将带有安装于其上的电容器麦克风100的主PCB 200安装成使得其元件表面200a朝向电子产品的内侧，但来自声源的声波的短的传输路径能够保持良好的声音质量。
图3示出了适合于将本发明的安装方法应用于SMD方法的电容器麦克风。
如图3A到图3C所示，电容器麦克风300带有声孔304，该声孔304不是形成于壳体302上，而是形成在PCB 200上，从而适于通过SMD方法将电容器麦克风安装在主PCB上。连接端306和308相对于壳体302的卷曲表面凸出，并且优选地设计为包括环状的内圆板和外圆板，环状外圆板306优选地带有3个向外倾斜的排气槽，用以排出SMD软熔过程中产生的气体。
第一实施例图4是适于本发明的电容器麦克风的侧面剖视图。该电容器麦克风400包括桶形壳体402，其底面是封闭的，而与底面相对的表面是开放的；绝缘环404，其由耐热材料制成并被插入壳体402中，用以保护内部元件使其不受热损害；以及PCB 418，其形成有声孔418a并且其上安装有集成电路(IC)和MLCC(多层陶瓷电容器)。在绝缘环404内放置有第一桶状金属环406、后板(backplate)408、垫圈410、振动膜412、极环(polar ring)414和第二桶状金属环416。
参照图4，后板408通过第一金属环406与壳体402的底面相接触并受其支撑。振动膜412被极环414和第二金属环416支撑以朝向PCB 418。PCB 418形成有声孔418a，用以使来自声源的声波通过。
附有驻极体材料的后板408、垫圈410、振动膜412以及绝缘环404由耐热材料和耐化学腐蚀的材料(如氟树脂、聚合物或塑料)制成。也就是说，上述耐热材料使利用SMD方法制造本发明的麦克风成为可能，并且可以具有薄膜、薄片、滚筒或大块等的不同形状。具体而言，聚合物(塑料)包括ASA、尼龙6、尼龙66、尼龙46、LCP、PBT、PC、PC/ABS、PC/PBT、PEEK、PEN、PES、PET、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氧化甲烯(POM)、聚四氟乙烯(PTFE)、SAN、PPS、SBR、TPU等，氟树脂则包括聚四氟乙烯(TFE)、氟化乙丙烯(FEP)、PFA、ETFE、三氟氯乙烯(CTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、PVE、PCTFE、ECTFE、EPE、尼龙6、PP、硬聚氯乙烯(hard PVC)等。
在SMD软熔期间，耐热焊糊(cream solder)被用来保护连接在PCB418上的元件(IC、MLCC)以使其不从PCB上脱离。焊糊包括锡/银、锡/铜、锡/银/铜、锡/银/铜/锑(CASTINGTM合金)、锡/银/铜/铋(OATEYTM合金)等。
同时，如图3所示，PCB 418的连接端420和422相对于壳体402的卷曲的表面凸出，从而可以利用SMD法将麦克风400安装在主PCB 200(例如用于便携式电话的主PCB)上。连接端子420和422包括圆形端422，其形成在PCB 418的内部，用于提供Vdd连接；以及圆形接地端420，其相互分开，并且形成在PCB 418的外围。端420具有3个排气槽310，用于排出在SMD接合过程中产生的气体。
现在描述按照上述说明构成的电容器麦克风的操作。
当Vdd和GND电压施加给与主PCB 200连接的麦克风400的连接端420和422时，麦克风400工作。振动膜412通过极环414和第二金属环416与PCB 418电连接，并且后板408通过第一金属环406和壳体402与PCB 418电连接。
使用者产生的声波穿过主PCB 200的通孔202和PCB 418的声孔418a。随后，穿过这些孔的声波使振动膜412产生振动，从而改变振动膜412和后板408之间的间隙。因为间隙的改变，由振动膜412和后板408形成的静电电容发生变化，由此可获得与声波的变化相对应的电信号(电压)。该信号通过上述的电连接路径施加给PCB 418的集成电路(IC)，被放大并通过连接端420和422传送到主PCB 200。
第二实施例图5是适合于本发明的电容器麦克风的侧面剖视图。如图5所示，电容器麦克风500包括壳体502，其具有封闭的底面和与底面相对的开放的表面；绝缘环504，其由耐热材料制成并被插入壳体502中；以及集成基座环516。金属环506、后板508、垫圈510、振动膜512和极环514都放置于绝缘环504的内侧。绝缘环504和极环514被朝向PCB 518的集成基座环516支撑。振动膜512和极环514可以集成制造。在集成基座环516的内圆周上形成有导电层516a，用以通过极环514使振动膜512和PCB 518电连接。PCB 518形成有声孔518a，并且其上安装有多个元件(IC、MLCC)。
现在描述根据本发明所述的电容器麦克风的操作。
当Vdd和GND电压施加给与主PCB 200连接的连接端520和522时，麦克风500工作。振动膜512通过极环514和集成基座环516的导电层516a与PCB 518电连接，并且后板508通过金属环506和壳体502与PCB 518电连接。
使用者产生的声波穿过主PCB 200的通孔202和PCB 518的声孔518a。穿过这些孔的声波使振动膜512产生振动，从而改变振动膜512和后板508之间的间隙。因为间隙的改变，由振动膜512和后板508形成的静电电容发生变化，由此可获得电信号(电压)。该信号通过上述的电连接路径施加给PCB 518的集成电路(IC)，被放大并通过连接端520和522传送到主PCB 200。
如上所述，根据本发明的麦克风带有形成在PCB内而不是壳体内的声孔，从而麦克风受到从主PCB的通孔引入的声波压力的操纵，因而主PCB的安装可以有各种选择。也就是说，如果需要，可以将主PCB安装成使其元件表面朝向电子产品的内侧，由此通过受益于短的声波传输路径而保持好的声音质量。
对本领域的技术人员来说，显然可以对本发明进行不同的修改和变换。因而，只要这些修改和变换在所附权利要求及其等同的范围内，那么它们就被本发明所覆盖。
权利要求
1.一种在主印刷电路板上安装电容器麦克风的方法，所述方法包括以下步骤按照下述方式对电容器麦克风的元件进行装配以装配出电容器麦克风，即，使包括一对振动模和后板的振动板朝向所述电容器麦克风的壳体的开放表面，所述壳体带有封闭的底面和与所述封闭的底面相对的开放表面，在所述壳体上安装带有声孔的印刷电路板，并使所述壳体的开放表面卷曲，以使所述印刷电路板的连接端相对于所述卷曲的表面凸出；将装配后的电容器麦克风安置在主印刷电路板上，以使所述电容器麦克风的所述印刷电路板的声孔与所述主印刷电路板上形成的通孔相对应；以及将所述电容器麦克风的所述连接端焊接到所述主印刷电路板的平台上。
2.一种适合于安装在主印刷电路板上的电容器麦克风，包括桶状壳体，其带有封闭的底面和与所述底面相对的开放表面，所述开放表面被卷曲；插入所述壳体的绝缘环，其用于保护内部元件以使其不被外部的热损坏，并且提供绝缘功能；第一金属环，其被置于所述绝缘环内，并与所述壳体的底面接触；后板，其被置于所述绝缘环内，并与所述第一金属环接触；隔离装置，其被置于所述绝缘环内，并与所述后板接触；振动膜，其被插入所述绝缘环内以面向所述后板，其中，所述隔离装置放置于所述振动膜和所述后板之间；极环，其被置于在所述绝缘环内，用于支撑所述振动膜；第二金属环，其被置于所述绝缘环内，用于支撑所述极环并提供通向所述振动膜的电连接通道；以及分别通过所述第二金属环和所述壳体与所述振动膜和所述后板电连接的印刷电路板，所述印刷电路板带有声孔和相对于所述壳体的卷曲的表面凸出的连接端。
3.一种适合于安装在主印刷电路板上的电容器麦克风，包括桶状壳体，其带有封闭的底面和与所述底面相对的开放表面，所述开放表面被卷曲；插入所述壳体的绝缘环，其用于保护内部元件以使其不被外部的热损坏，并且提供绝缘功能；金属环，其被置于所述绝缘环内，并与所述底面接触；后板，其被置于所述绝缘环内，并与所述金属环接触；隔离装置，其被置于所述绝缘环内并与所述后板接触；振动膜，其被插入所述绝缘环内以面向所述后板，其中，所述隔离装置放置于所述振动膜和所述后板之间；极环，其被置于在所述绝缘环内，用于支撑所述振动膜；用于支撑所述绝缘环和所述极环的集成基座环，其带有形成于其内圆周上的导电层，以用于通过所述极环为所述振动膜提供电连接；以及分别通过所述导电层和所述壳体与所述振动膜和所述后板电连接的印刷电路板，所述印刷电路板带有声孔和相对于所述壳体的卷曲的表面凸出的连接端。
4.根据权利要求2或3所述的电容器麦克风，其特征在于，所述连接端包括形成于所述印刷电路板的中央部分的第一圆形端以及形成于所述印刷电路板的边缘并与所述第一圆形端隔开预定距离的第二圆形端，所述第二圆形端具有用于排出在SMD接合过程中产生的气体的排气槽。
5.根据权利要求2或3所述的电容器麦克风，其特征在于，所述主印刷电路板带有用于传输声波的通孔。
6.根据权利要求2或3所述的电容器麦克风，其特征在于，所述振动膜与所述极环整体地形成在一起。
全文摘要
提供了一种电容器麦克风以及在主PCB上安装电容器麦克风的方法。该方法包括如下步骤按照下述方式对电容器麦克风的元件进行装配以装配出电容器麦克风，即，使包括一对振动模和后板的振动板朝向电容器麦克风的壳体的开放表面，壳体带有封闭的底面和与封闭的底面相对的开放表面，在壳体上安装带有声孔的PCB，并使壳体的开放表面卷曲，以使PCB的连接端相对于卷曲的表面凸出；将装配后的电容器麦克风安置在主PCB上，以使电容器麦克风的PCB的声孔与主PCB上形成的通孔相对应；以及将电容器麦克风的连接端焊接到主PCB的平台上。根据本发明，如果需要，可以将主PCB安装成使其元件表面朝向电子产品的内侧，由此通过受益于短的声波传输路径而保持好的声音质量。
文档编号H04R19/01GK1615050SQ20041004628
公开日2005年5月11日 申请日期2004年6月9日 优先权日2003年11月5日
发明者宋清淡, 郑益周, 金贤浩 申请人:Bse株式会社