使用具有集成i/o指的柔性pcb电路的声学设备的制造方法
【专利摘要】本申请涉及一种使用具有集成I/O指的柔性PCB电路的声学设备。麦克风组件包括具有包括前部容积和后部容积的内部的外壳。该外壳具有将该前部容积联接到该外壳的外部的声学输入端口。声学传感器至少部分地设置在该外壳的内部。该声学传感器的至少一部分设置在该前部容积与后部容积之间的界面处。该声学传感器具有电信号输出部。电路板至少部分地设置在该外壳的后部容积中并且具有导电构件和电触点。该电路板具有承载导电构件的第一部分的第一部分，并且导电构件的第二部分从该电路板的第一部分向该声学传感器延伸。该导电部件的第二部分被电连接到该声学传感器的电信号输出部。
【专利说明】
使用具有集成I/0指的柔性PCB电路的声学设备
技术领域
[0001]本公开涉及驻极体麦克风的构造并且，更具体地，涉及用于这些装置中的电路板。
【背景技术】
[0002]麦克风通常接收声能并且将该声能转换为电信号。各种类型的麦克风已经使用了很多年。一种该类型的麦克风是驻极体麦克风。该驻极体麦克风由刚性背板和金属化聚合物振动膜构成，该金属化聚合物振动膜在该背板或为感测元件提供偏压的振动膜上形成具有已知作为驻极体的永久带电介质层的电容传感器。还期望处理电子电路以被定位成接近该传感器并且在相同的外壳中，从而最小化对来自于传感器的高阻抗信号的干扰。
[0003]在之前的方法中，专用陶瓷混合微电路被用于安装信号处理电子装置并且在感测元件和电子装置之间提供相互连接。使用陶瓷混合微电路的一个原因是其能够支持半/全自动微焊接操作的能力，例如连接专用细导线和/或带状物从而在传感器和处理电子装置之间提供相互连接以及到外部环境所需要的引线接合和/或引线焊接处理。在这些电路中使用的陶瓷基片的厚度是由易碎陶瓷材料在电路实现过程期间的处理容易程度和微焊接或者引线接合操作的要求而决定的。
[0004]该混合微电路通常被容纳在麦克风的后部容积部分中以将其保持为接近于传感器元件并且降低对来自于传感器的高阻抗信号的干扰。由于后部容积在决定麦克风的声学性能中是主要因素，容纳在该后部容积中的该混合微电路的整体尺寸不仅影响声学性能而且限制了微型驻极体麦克风的尺寸。
[0005]—些其他使用电路板(不同于基于陶瓷的电路板)的方法需要专用固定装置来促使引线接合或者微间隙焊接有效。但是，这些固定装置不总是有效的并且造成了制造成本的增加。
[0006]另外其他的之前的方法要求实现集成传感器和电路板元件从而替代更多的组件以及单独地建立和测试电子装置的有效方法。
[0007]以上所列的这些问题导致了一些用户对先前方法的不满。
【附图说明】
[0008]为了更完整地理解本发明，参考下面的详细描述和附图，其中:
[0009]图1是麦克风组件的立体图；
[0010]图2是附图1的麦克风组件沿着A-A轴的横截面侧视图；以及
[0011]图3是图1和图2的麦克风组件的电路部分的立体图。
[0012]本领域技术人员将会意识到附图中的元件是为了简便和清楚而示出的。还可以意识到某些动作和/或步骤将会以特定的发生顺序描述或者描绘，而本领域技术人员将会理解对顺序的这一特殊规定不是真实需要的。还可以理解在此使用的术语和表述具有通常意义，如根据针对他们的相应的各自的调查和研究的领域的这一术语和表述，除非其中已经额外规定了特殊含义。
【具体实施方式】
[0013]提供的方法是为了实现省略在该组件结构中使用陶瓷基片和互连引线/带状物的引线接合/微焊接。该方法使用柔性或者软硬结合电路从而支持具有携带导电轨迹从而将该电子装置耦合到该传感器的集成冲压指(多个)的信号处理电子装置。该传感器在这种情况下包括振动膜和电荷板。
[0014]本方法很容易用于，提供更多的后部容积，改善麦克风性能并且为实现微型驻极体麦克风外形铺平道路。尽管在此描述的方法用于驻极体麦克风，可以意识到这些方法还可以被用于其他类型的麦克风，例如微机电系统(MEMS)麦克风。
[0015]优选地，本方法提供增强的麦克风可靠性。在一个例子中，使用具有集成的输入/输出(I/O)指的柔性或者软硬结合电路板减少了互连接头的数量，大约降低一半。减少的互连接头的数量意味着降低的故障模式的可能性以及增强的可靠性。
[0016]此外，本方法实现了构造更薄的驻极体麦克风。在一方面，在一些例子中这通过省略微焊接处理而实现，以允许基片厚度降低接近60%。使用具有降低基片厚度的电路增加了后部容积，从而导致了改善的麦克风性能。例如，麦克风的灵敏度将会增强或者另外改善。其他性能改善也是可能的。
[0017]本方法还以各种方式使成本降低。主要成本降低是通过省略引线接合和微焊接处理带来的，所述处理包括使用高成本金引线和/或金涂层带状物，专用机器和技术人员。此夕卜，省略处理步骤增加了每小时生产的单元的数量，这导致了更低的生产成本。最后，以工业标准的柔性或者软硬结合电路板(PCB)电路替代基于高成本专用陶瓷的混合电路也同样降低了成本。
[0018]参考图1、图2和图3，描述了麦克风100的一个例子。该麦克风100包括外壳102、传感器104(包括背板和振动膜)、柔性电路板106(其包括电路108和指状部110)。声音通过端口 112进入该麦克风。该传感器104将该声能转换为表示该声能的电信号。该传感器104将麦克风内部分割为前部容积114和后部容积116。
[0019]如所述，该传感器104包括振动膜和背板。通过该背板和该振动膜建立电荷差，使得这两个元件的组合作为电容。随着该振动膜被变化的声压驱动，电势也变化并且建立表示接收的声能的电流和电压。
[0020]该柔性电路板106被配置为容纳该电子电路，例如电子电路108和支撑连接盘118以用于互连至外部电路以及承载用于与传感器交互的导电轨迹的冲压柔性指110。
[0021]该电子电路108可能包括任意类型的电子处理电路例如专用集成电路(ASIC)t^b夕卜，该柔性或者软硬结合电路板106可能包括无源部件，例如用于确定麦克风响应的电容和电阻。
[0022]在本发明的另一个实施例中，连接盘118还可以实现为冲压柔性指以易于在用户端进行麦克风组装。
[0023]该柔性或者软硬结合电路板106可以由多层材料构成例如导电和绝缘材料层。其可能还包括嵌入的电容和/或电阻。
[0024]该柔性或者软硬结合电路板106的冲压指状部110可以根据弯曲要求而设计为特定的厚度以及宽度。其可能或者可能不与该板的剩余部分具有相同厚度。
[0025]该板106的指状部110被通过任意合适的附接机构或者方法固定到该传感器，例如通过导电粘接剂或者一些其他固定或者附接方法，从而从该传感器中接收信号并且将其提供给组装在该板106上的电路108，而没有失真。
[0026]一旦该电子电路108已经执行他们的处理功能，该电子信号被发送到连接盘118。该盘118被耦合到其他外部电路，例如助听器、蜂窝电话、个人计算机或者平板电脑(举几个例子)从而执行附加处理功能并且接收功率。
[0027]可以意识到相对薄的(如与陶瓷板比较)柔性或者软硬结合电路板将会增加可以在该麦克风100中获得的后部容积116(对于任意给定的组件容积或者尺寸)的量。可以理解后部容积116的增加将会有利地产生改善的麦克风性能。
[0028]如与之前的方法相比较，由相对不熟练的技术人员，可能很容易，并且快速地，完成将柔性电路板106耦合到该传感器。如此，在此描述的该方法使用起来是非常有成本效益并且增加了在给定的时间周期内能够构造或者制造的麦克风的数量。
[0029]在此描述了优选实施例，包括已知的本发明的最佳模式。应当理解示出的实施例仅仅是示例性的，而不是对附加的权利要求的范围的限制。
[0030]相关申请的交叉参考
[0031]本专利申请根据35U.S.C.§119(e)要求了于2015年4月14日提交的、题目为“使用具有集成I/o指的柔性PCB电路的声学设备”的美国临时申请N0.62/147,044的优先权，通过参考其全部内容在此并入本文。
【主权项】
1.一种麦克风组件，该麦克风组件包括: 外壳，该外壳具有包括前部容积和后部容积的内部，该外壳具有将该前部容积联接到该外壳的外部的声学输入端口 ； 声学传感器，该声学传感器至少部分设置在所述外壳的内部，该声学传感器的至少一部分设置在所述前部容积和所述后部容积之间的界面处，该声学传感器具有电信号输出部； 电路板，该电路板至少部分地设置在所述外壳的所述后部容积内，该电路板具有导电构件和电触点，该电路板的第一部分承载所述导电构件的第一部分，所述导电构件的第二部分从所述电路板的所述第一部分向所述声学传感器延伸， 所述导电部件的所述第二部分被电连接到所述声学传感器的电信号输出部。2.根据权利要求1所述的麦克风组件，其中，所述导电构件的所述第二部分与所述电路板成一体。3.根据权利要求1所述的麦克风组件，其中，所述电路板包括从该电路板的所述第一部分延伸的第二部分，该电路板的所述第二部分承载所述导电构件的所述第二部分。4.根据权利要求3所述的麦克风组件，其中，所述电路板的所述第二部分是从所述电路板的所述第一部分以一角度延伸的柔性指。5.根据权利要求4所述的麦克风组件，其中，所述声学传感器是包括背板和振动膜的驻极体麦克风，所述背板和所述振动膜形成所述前部容积与所述后部容积之间的界面的一部分，所述声学传感器的所述电信号输出部设置在所述外壳的所述后部容积中。6.根据权利要求1所述的麦克风组件，其中，所述声学传感器是包括背板和振动膜的电容式麦克风，所述背板和振动膜构成所述前部容积与所述后部容积之间的界面的一部分。7.根据权利要求1所述的麦克风组件，该麦克风组件进一步包括布置在所述外壳的内部中的集成电路，所述集成电路联接到所述电路板的所述电触点并且联接到所述电路板的所述导电构件，其中所述声学传感器响应于经由所述声学输入端口进入腔室的声能而产生电信号，并且所述集成电路在所述电触点处提供处理信号。8.根据权利要求3所述的麦克风组件，其中，所述电路板是柔性电路板并且所述电触点能够从所述外壳的外部接近。9.根据权利要求1所述的麦克风组件，其中，所述外壳的所述后部容积包括开口，并且所述电触点布置在所述电路板的被布置在所述开口中的部分上，其中所述电触点能够从所述外壳的外部接近。10.一种麦克风，该麦克风包括: 限定了内部腔室的外壳； 设置在所述腔室中的传感器，该传感器将所述腔室分割为前部容积和后部容积； 端口，该端口延伸贯通所述外壳并且与所述前部容积连通； 电路板，该电路板包括第一部分和第二部分、由所述电路板的所述第一部分和所述第二部分承载的导体，所述电路板的所述第一部分至少部分地封闭所述后部容积，所述电路板的所述第一部分包括连接盘，所述导体的由所述电路板的所述第二部分承载的部分与所述传感器接触， 其中所述传感器响应于检测通过所述端口进入所述腔室的声能而产生电信号，所述电信号表示所述声能，所述电信号经由所述导体从所述传感器传导到所述电路板。11.根据权利要求10所述的麦克风，其中，所述连接盘能够在所述外壳的外部被接近。12.根据权利要求10所述的麦克风，其中，所述电路板包括集成电路或者至少一个无源电子部件。13.根据权利要求10所述的麦克风，其中，所述传感器包括振动膜和背板。14.根据权利要求10所述的麦克风，其中，所述电路板是柔性电路或者软硬结合电路。15.根据权利要求10所述的麦克风，其中，所述电路板的所述导体通过导电粘接剂固定至所述传感器。16.一种麦克风，该麦克风包括: 限定了内部腔室的外壳； 包括振动膜和背板的传感器，该传感器被设置在所述腔室中，该传感器将所述腔室分割为前部容积和后部容积； 端口，该端口延伸贯通所述外壳并且与所述前部容积连通； 电路板，该电路板包括第一部分和第二部分，所述电路板的所述第一部分包括连接到连接盘的第一导体，所述电路板的所述第二部分从所述电路板的所述第一部分以一角度延伸，所述电路板的所述第二部分包括与所述传感器进行电接触的第二导体； 联接到所述第一导体和所述第二导体的集成电路， 其中所述传感器响应于经由所述端口进入所述腔室的声能而产生电信号，所述电信号经由所述第二导体从所述传感器传导到所述集成电路，所述电信号被所述集成电路处理而产生处理后的电信号，该处理后的电信号经由所述第一导体被传导到所述连接盘。17.根据权利要求16所述的麦克风，其中，所述连接盘被设置在所述外壳的外部。18.根据权利要求16所述的麦克风，其中，所述电路板是柔性电路或者软硬结合电路。19.根据权利要求16所述的麦克风，其中，所述第二导体通过导电粘接剂被固定至所述传感器。20.根据权利要求17所述的麦克风，其中，所述电路板的所述第一部分至少部分地设置在所述外壳的内部。
【文档编号】H04R19/04GK106060739SQ201610326077
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年4月13日
【发明人】U·默西, R·谢尔斯基, D·巴迪洛
【申请人】美商楼氏电子有限公司