专利名称：电容麦克风的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电容麦克风(Condenser microphone),涉及如下技 术将电容麦克风的壳体和PCB接合时，将多个部件插入到局部凹陷 (Cavity) PCB中，以大幅减少麦克风的整体厚度。
背景技术：
最近，在周围经常看到的多媒体设备、例如摄像机(Camcoder)、 MP3 (Moving Picture Experts Croup Layer 3)、手机(Mobile)等设备中 普遍提供了对周围产生的声音进行录音的功能。
特别是，保持高性能且小型化、集成化的多媒体设备可正常执行这 种录音功能的原因之一在于，麦克风(Microphone)实现了小型化而能 够内置在多媒体设备内。
麦克风的代表例如有利用磁铁的电动麦克风(Electrodynamic Microphone)、禾U用电容器(Condenser or Capacitor)原理的电容麦克风 (Condenser Microphone )。
在此，电动麦克风利用感应电动势，麦克风内部收容有可形成一定 磁场的磁铁。并且，具备与振动板相连并在磁场内部游动的线圈(coil)。
该电动麦克风采用如下原理测定线圈因振动而在磁场内部晃动时生成 的感应电动势，并将该感应电动势转换为电信号。
但是，电动麦克风具有坚固的机械特性，所以适合于在恶劣环境下 使用，但由于需要在麦克风内部收容磁铁，因此存在很难实现小型化、 灵敏性特性差、反应速度慢的问题。
相反，麦克风当中广泛用在移动通信终端机或音响等中的电容麦克 风具有比较易于实现小型化、灵敏度特性及反应速度优秀的优点。电容 麦克风利用振动板和背极板形成电场，测定因振动板的振动而改变的电 场，并将其转换为电信号。
为此，电容麦克风需要向振动板和背极板之中的任何一个供给电源， 以形成电场。因此，以往使用了向背极板供给电源的方法，而最近开发
出了利用积蓄电荷的驻极体(Electret)而无需另设电源的电容麦克风。
这种电容麦克风使用几乎永久积蓄电荷的驻极体，从而更容易实现 小型化。使用了驻极体的电容麦克风称为驻极体电容麦克风(Electret Condenser Microphone:以下称为"ECM")，而根据驻极体和振动板的位 置，又分为前置型(Front Type)、后置型(Back Type)以及振动板兼用 作驻极体的箔型(FoilType)。
这种ECM是通过将振动板、电介质板、隔环、绝缘及导电底座环、 印刷电路板(Printed Circuit Board:以下称为"PCB")依次层叠在一面被 堵住的圆筒形或多边形容器(或壳体内)而制成的。并且，圆筒形或多 边形容器的被堵住的一面上形成有声孔，通过该声孔来传送由声音产生 的振动。
并且，在壳体内部收容振动板、电介质板、隔环、绝缘及导电底座 环等结构物之后，将壳体的剩余部分弯曲或密封，或将PCB和壳体的末 端结合，从而制造出ECM。
此时，在PCB的露出于外部的部分上附着用于适用SMD (Surface Mount Devices:表面安装器件)方法的锡球(Solder Ball),或形成与主 板(MainBoard或Mother Board)连接的端子。形成有锡球或端子的ECM 通过SMD工序或软焊工序附着于主板上。
另一方面，最近作为用于微细装置集成化的技术，广泛使用利用了 微加工的半导体加工技术。被称作微电机系统(Micro Electro Mechanical System: MEMS)的这种技术应用了半导体工艺尤其是集成电路技术， 可制出单位为，的超小型传感器或驱动器及电机械结构物。
利用这种微加工技术制成的微电机系统芯片麦克风具有如下优点 可通过超精密微细加工实现小型化、高性能化、多功能化、集成化，能 够提高稳定性及可靠性。
但是，这种现有的麦克风具有上述的结构物叠层或收容在PCB上部
的结构，并且该麦克风安装在主板上。由此，在包括主板的移动通信终 端机中，安装有电容麦克风的区域的厚度变大。结果，安装有大厚度电 容麦克风的多媒体设备在实现纤薄化方面受限制。
实用新型内容
本实用新型是为了解决上述问题而提出的，其目的在于，在PCB的
一定区域形成凹陷(Cavity),在凹陷中插入各电路结构物，最大限度地 重合各结构物的厚度和PCB厚度，从而将电容麦克风的整体厚度最小化。 为了实现上述目的，提供了本实用新型的电容麦克风，其特征在于， 所述电容麦克风包括微电机系统芯片，用于将音频转换为电信号；半 导体芯片，用于对微电机系统芯片中转换成的电信号进行处理；以及基 板，该基板上设有按一定深度蚀刻的凹陷，该微电机系统芯片和该半导 体芯片插入在该凹陷中。
图1是本实用新型的电容麦克风的PCB的立体图。
图2是本实用新型的电容麦克风的壳体的立体图。
图3及图4是表示本实用新型的电容麦克风的组装状态的立体图。
图5是本实用新型的电容麦克风的侧截面图。
图6是本实用新型的电容麦克风的多层PCB的截面图。
符号说明
10: PCB 10a， 10b:凹陷
20:壳体(case) 20a:声孔
21:密封用环氧树脂30a 30d:电极焊盘
40: ASIC 41:涂布液
50: MEMS芯片
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本实用新型的实施方式。 图1是本实用新型的电容麦克风的PCB的立体图。
本实用新型的PCB 10由多层(Multi Layer)印刷电路板(Printed Circuit Board:以下称为"PCB")构成，PCB 10上形成有用于将由电场 (electric field)变化而产生的电信号放大及滤波之后传送到外部的电路 和端子。
并且，PCB 10的一定区域上形成有用于插入多个电路结构物的凹陷 (Cavity) 10a、 10b。形成于PCB 10上的凹陷10a、 lOb例如是采用如下 方法形成的通过钻孔(Drill)工艺以一定深度来蚀刻PCB 10。而且， 这些凹陷10a、 10b可采用如下方法形成利用光刻(photolithography) 工艺选择性地进行光刻掩模(masking)之后，以一定深度向下方进行蚀 刻。
在本实用新型中以利用钻孔、光刻工艺形成凹陷10a、 lOb的方式为 例进行了说明，但本实用新型不限于此，也可以利用其他方法来形成。
在这样的本实用新型中，在多层PCB 10上形成具有一定深度的凹陷 10a、 10b，从而与两面PCB相比，能够相对较强地对应电磁波屏蔽或ESD (Electro Static Discharge:静电放电)等。
图2是本实用新型的电容麦克风的壳体的立体图。
本实用新型的壳体20由金属(Metal)形成，且为覆盖整个PCB 10结 构物的四边形。壳体20中，与PCB 10接触的一面开口，以便能够将多 个芯片部件安装于内部。
并且，壳体20保护内部的电路结构物不受外部冲击影响。而且，屏 蔽从外部流入的电磁波噪音，以便能够顺利进行音频的电信号转换。
在本实用新型的实施方式中，壳体20的形状为方筒形，但本实用新 型不限于此，壳体20也可形成为圆筒形。并且，为了屏蔽噪音、提高导 电性及防止腐蚀，壳体20的材质优选为黄铜、铜、不锈钢、镍合金之中 的任何一个。
这种壳体20的上面一侧开口，形成有用于使音频信号流入的声孔 20a。壳体20的上表面的除流入声音的声孔20a之外的部分被封住。由 声音产生的振动通过该声孔20a传送到内部电路。并且，壳体20上形成
有内部空的空洞，该空洞延伸一定长度。
图3及图4是表示本实用新型的电容麦克风的组装状态的立体图。
若将壳体20排列到PCB 10的连接图案上，则PCB 10和壳体20组 装成一体。这时，PCB 10和壳体20利用密封(Sealing)用环氧树脂(Epoxy) 21涂布(Dispensing)而密封(Sealing)。在此，壳体20的形状具有能够 与PCB 10的侧面边缘接触固定的大小，但其大小不受限制。
上述PCB 10具有阳极和阴极图案，其下部边缘区域附着有分别与阳 极和阴极图案接触而形成电接触的至少一个电极焊盘30a 30d。本实用 新型中以形成有四个电极焊盘30a 30d的情况为例进行说明，但本实用 新型不限于此，电极焊盘的数量可更多或更少。
用于与外部电路电连接的多个电极焊盘30a 30d形成在安装有壳体 20的PCB 10相反侧。多个电极焊盘30a 30d将麦克风固定于主板(未 示出)上，同时提供麦克风和主板之间的导电路径。
多个电极焊盘30a 30d分别通过贯穿PCB 10的通孔(未示出)与 部件面电导通。多个电极焊盘30a 30d分别通过釆用激光焊接、阻抗焊 接、高温用粘合剂、软焊的方法等附着于PCB IO的一面上。
在此，PCB 10和壳体20的接触区域通过激光焊接、利用粘合剂的 方法形成一体化，以提高坚固性。上述粘合剂可以由导电性环氧树脂、 非导电性环氧树脂、银膏(SilverPaste)、硅树脂、聚氨酯、丙烯酸树脂、 焊糊之中的任何一个构成。并且，可以通过各种方法将PCB 10和壳体 20—体化，例如在PCB10的一侧形成贯通孔，将壳体20制作成凹凸形 状，使之与PCB10结合等方法。
本实用新型中，在PCB 10的连接图案上排列壳体20之后，利用未 示出的激光加工机将壳体20和PCB IO预焊，进行一次固定，然后利用 密封用环氧树脂密封整个焊接面周围，以完成麦克风的封装。
图5是沿A-A'方向切割本实用新型的电容麦克风的侧截面图。
PCB 10的凹陷的10a、 10b中插入安装有与多个电极焊盘30a 30d
电连接的多个电路结构物。
PCB10对经电路结构物转换的电信号进行放大、滤波等处理，通过
多个电极焊盘30a 30d供应到主板。
在此，凹陷10a、 10b形成于PCB IO的两侧棱角或中央部等，可以 根据电连接的多个电极焊盘30a 30d的位置而形成于任意位置。
并且，在本实用新型中以凹陷10a、 10b的形状为四边形结构的情况
为例进行了说明，但优选考虑电路结构物的插入方向及形状等将其形成 为与电路结构物的外部形状类似，从而易于插入。
艮P，凹陷10a， 10b的形状可根据电路结构物的形状而形成为不同形
状。例如，电路结构物的形状为圆筒形时，凹陷10a、 10b的形状也为圆
筒形，电路结构物的形状为正六面体时，优选地凹陷10a、 10b的形状也
为正六面体。
作为上述电路结构物，例如包括内置有电压泵和缓冲集成电路(IC) 的专用集成电路(Applications Spec Integrated Circuit:以下称为"ASIC") 芯片40、微电机系统(Micro Electro Mechanical System: MEMS)芯片50 等。这种ASIC芯片40插入在形成于PCB 10上的凹陷10a中，微电机 系统芯片50插入在形成于PCB 10上的凹陷10b中。
在本实用新型中，作为电路结构物的例子说明了 ASIC芯片40，但 并不限于此，电路结构物相当于通过半导体工艺形成的电子电路部，例 如可由通常的FET、 IC等构成。
在此，微电机系统芯片50将通过形成于壳体20上的声孔20a提供 的音频信号体现为静电容量的变化，从而转换为电信号。即，微电机系 统芯片50检测出根据由流入的声波所产生的振动膜的振动而改变的静电 容量，从而转换为电信号。这种微电机系统芯片50的结构如下利用微 电机系统技术在硅片上形成背极板之后，隔着间隔物形成振动膜。
而且，ASIC芯片40与微电机系统芯片50相连，是用于处理电信号 的部分。ASIC芯片40内置有电压泵，用于提供向微电机系统芯片50 施加的电压，使微电机系统芯片50作为电容麦克风工作；以及缓冲集成 电路(IC)，用于放大微电机系统芯片50的电信号。
缓冲集成电路(IC)将通过微电机系统芯片50检测到的电音频信号 放大或整合，通过连接端子提供到外部。在此，电压泵为DC-DC转换器，
缓冲集成电路IC可使用模拟放大器或模数转换器(ADC)等。
并且，通过封装(Encapsulation)工艺在ASIC 40的上部整个面及接 合面周围涂敷涂布液41并使其固化，从而保护ASIC 40的多个电路元件 不受外部有害物质影响。在此，涂布液41可以使用环氧树脂溶液来构成。 本实用新型的实施方式中说明了涂布液41为环氧树脂溶液的情况，但本 实用新型不限于此，而是可以采用符合产品特性的任何物质来形成。
图6是根据本实用新型的电容麦克风的多层PCB的截面图。
本实用新型的多层PCB IO包括多个导电层(Conductive Layer) 12、 14、 16和多个非导电层(NonconductiveLayer) 11、 13、 15、 17。在此， 导电层12、 14、 16由包括多个电路结构物的铜箔层形成。而且，非导电 层ll、 17优选由保护多个电路结构物的PSR (Photo Solder Resist:感光 阻焊剂)层形成。另外，非导电层13、 15优选由粘合层即FR-4 (Flame Retardant composition 4)层形成。
这种多层PCB 10是通过将多个非导电层(Nonconductive Layer) 11、 13、 15、 17和多个导电层(ConductiveLayer) 12、 14、 16交替层叠而形 成的。
艮口，非导电层11通过涂敷如PSR层的绝缘物质而形成薄膜。并且， 通过通常的PCB制造工艺在非导电层11的上部形成导电层12即铜箔层。 之后，在导电层12上部形成非导电层13。在此，非导电层13优选由环 氧树脂即FR-4 (Flame Retardant composition 4 )层形成。
而且，在非导电层13的上部依次层叠作为导电层14的铜箔层、作 为非导电层15的FR-4层、导电层16以及导电层17，从而形成多层PCB 10。
具有这种结构的PCB 10的凹陷10a、 10b中可以插入ASIC 40、微 电机系统芯片50。
艮口，在本实用新型中优选蚀刻出作为非导电层17的PSR层、铜箔 层16和作为非导电层15的FR-4层，以形成多层PCB 10的凹陷10a、 10b。例如，PCB 10的厚度t为0.3mm时，优选将凹陷10a、 10b的深度 蚀刻至0.2mm。并且，PCB 10的厚度为0.5mm时，优选将凹陷10a、 10b
的深度蚀刻至0.4mm。
而且，本实用新型举例说明了蚀刻至露出铜箔层14的深度的情况， 但凹陷10a、 10b被蚀刻的深度不限于此，可根据PCB的规格形成不同的 深度。
实用新型效果
如上所述，本实用新型提供了如下效果。
第一、本实用新型中，在PCB的一定区域上形成凹陷(Cavity)，在 凹陷中插入多个电路结构物，使多个结构物的厚度与PCB厚度最大限度 地重合，从而使电容麦克风的厚度最小化。
第二、能够最大限度地实现包括上述电容麦克风的移动通信终端机 的纤薄化。
并且，本实用新型的优选实施方式仅是以示例为目的，本领域的技 术人员应该能够理解，可根据另附的权利要求范围内的技术思想和范畴， 进行各种修正、变更、代替及附加，这些修正变更等都落在权利要求范 围内。
权利要求1、一种电容麦克风，其特征在于，该电容麦克风包括微电机系统芯片，用于将音频转换为电信号；半导体芯片，用于对上述微电机系统芯片中转换的电信号进行处理；以及基板，该基板上设有按一定深度蚀刻的凹陷，上述微电机系统芯片和上述半导体芯片插入在该凹陷中。
2、 根据权利要求l所述的电容麦克风，其特征在于，该电容麦克风 还包括壳体，该壳体上设有上述声音流入的声孔，该壳体与上述基板组 装。
3、 根据权利要求2所述的电容麦克风，其特征在于，上述壳体形成 为覆盖上述基板的全部结构物的筒形结构。
4、 根据权利要求2所述的电容麦克风，其特征在于，上述基板和上 述壳体采用密封用环氧树脂封装。
5、 根据权利要求4所述的电容麦克风，其特征在于，上述壳体具有 与上述基板相同的形状，并与上述基板的侧面边缘部接触而固定。
6、 根据权利要求l所述的电容麦克风，其特征在于，该电容麦克风 还包括附着在上述基板的下部面并与之电连接的至少一个电极焊盘。
7、 根据权利要求l所述的电容麦克风，其特征在于，上述凹陷具有 与上述微电机系统芯片、上述半导体芯片相同的形状。
8、 根据权利要求l所述的电容麦克风，其特征在于，上述半导体芯 片为专用集成电路芯片。
9、 根据权利要求l所述的电容麦克风，其特征在于，上述半导体芯 片上涂敷有涂布液。
10、 根据权利要求1所述的电容麦克风，其特征在于，上述基板为 多层PCB基板。
11、 根据权利要求1或10所述的电容麦克风，其特征在于，上述基 板是由多个导电层和多个非导电层交替层叠而成。
12、 根据权利要求ll所述的电容麦克风，其特征在于，上述多个导 电层为铜箔层。
13、 根据权利要求ll所述的电容麦克风，其特征在于，上述多个非 导电层包括PSR层、FR-4F层。
14、 根据权利要求13所述的电容麦克风，其特征在于，上述凹陷形 成在蚀刻出的上述多个导电层中的至少一个导电层、 一个PSR层和一个 FR-4层的区域中。
15、 根据权利要求ll所述的电容麦克风，其特征在于，上述凹陷形 成在蚀刻出的至少一个导电层和至少两个非导电层的区域中。
专利摘要本实用新型涉及电容麦克风，公开了如下技术将电容麦克风的壳体与PCB接合时，在局部凹陷(Cavity)PCB中插入多个部件，从而大幅减少麦克风整体的厚度。这种电容麦克风包括微电机系统芯片，用于将音频转换为电信号；半导体芯片，用于对上述微电机系统芯片中转换的电信号进行处理；以及基板，该基板上设有按一定深度蚀刻的凹陷，上述微电机系统芯片和上述半导体芯片插入在该凹陷中。
文档编号H04R19/04GK201188690SQ20082000918
公开日2009年1月28日 申请日期2008年4月18日 优先权日2007年5月17日
发明者秋伦载, 金敬浩 申请人:宝星电子株式会社