专利名称：微机械加工硅基振膜与非硅背极传声器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种声电转换器件，尤其是一种利用电容膜片遇机械振动而振动改变电容量，导致电信号随之相应改变从而反应声音信号的传声器(或称微型麦克风)。
背景技术：
目前公知的传声器一般是由外壳、镀金属聚脂膜片(膜环)、垫片、带孔背极板、塑料腔体、导电环(线)、场效应管(FET)、电阻、电容、线路板等组成。聚脂膜片与背极板形成电容，提供电压的驻极体或是位于膜片上，或是位于背极板上的高分子层。电位一般在80-300V不等，应取决于对传声器的灵敏度和传声器尺寸机构的设计。生产工艺各个厂家不尽相同，一般采用部分自动化组装或手工组装。工艺控制点比较多。
由于产品的主要组件都是靠叠放式排列，最后采用卷边机卷边头压制封装，成品单体之间的一致性很难保证，产品灵敏度分布范围较大，特定灵敏度范围的产品对档率受各种因素影响而达不到理想的状态。这对制造商来说，生产成本增加是不可避免的，已经严重困扰着很多生产厂家。
即使选出的在灵敏度范围的产品，在存放和运输过程中，由于组件的形变恢复和应力释放，又会造成本在要求性能指标范围的产品偏离原来的灵敏度。这对于用于手机、笔记本电脑、数码相机等高档产品终端来说，其所产生的影响是非常严重的。
另外，更为不利的是，这种结构的传声器，由于其膜片材料的性能局限，无法承受回流焊(REFLOW SOLDERING)或波峰焊(FLOWSOLDERING)的焊接温度，因此无法随同集成线路板上的其它IC元件一起实现自动化的焊接工艺。焊接的集成线路板必须为其预流出空间位置，之后采用手工焊接。这对于工业化批量生产来说，势必造成严重的阻碍。
而现已面市的硅传声器，很大程度上解决了以上问题，但由于其需要加外偏置电压，需要特别的供电线路，在产品进一步微型化方面受到一定局限。而且其外偏置电压供电线路和CMOS放大电路势必产生一定的干扰信号，这对于传声器降低噪声和提高信噪比来说存在无法克服的难题，而且已经暴露出来。利用驻极体电荷替代外加偏置电压，虽是重要的改进，但驻极化工艺又难以保证性能稳定和参数一致。
发明内容
本实用新型的目的是为了克服传统传声器生产过程中产品合格率较低，产品无法随同其它IC元件一起在客户端实现批量自动化生产，以及现有硅传声器的外偏置电压和CMOS放大电路产生噪音干扰和产品很难进一步小型化等问题，而提供了一种微机械加工硅基振膜与非硅背极传声器，本实用新型专利解决其技术问题采用的技术方案是传声器背极(5)及集成振膜(1)的制作首先在背极(5)表面金属化后，涂敷一层驻极体膜，也可以直接采用带孔金属背极表面涂有耐温驻极体材料，进行空间电荷放电极化。所述的背极(5)其特征是采用薄的微孔陶瓷片或者薄的TEFLON板。本实用新型专利的另一个技术解决方案在于振膜(1)的制作，它是采用硅的微机械加工工艺将硅片制作成中间为0.1-5um厚的振膜膜片，正对背极的面的四周制成点支撑或边支撑或开槽框支撑，以保证能与背极形成电容，并保证腔内气流的运动即均匀的声阻。背面的四周台阶采用半导体制作工艺制作出集有结型压接焊球(6)并连接阻抗放大器(7)、负载电阻(10)、电容(8)在一起，利用隔离层(11)形成台阶并采用绑定工艺技术连接到带输出端子的线路板上形成集成振膜(1)。所述的背面四周台阶的高度在0.2-20um。本实用新型的外壳与背极和集成振膜的形状一致，可采用方形、圆形或椭圆形的金属外壳。
本实用新型的有益效果在于，使用微孔陶瓷片(或TEFLON板)的原因是这些材料具有很好的应力特性，可以减少工艺过程产品性能指标的波动，特殊加工成型的背极解决声阻的均匀性问题。另外，使用这些材料做背极可以保证在较高温度下不会损坏驻极体膜，因为微孔陶瓷片(或TEFLON板)具有良好的隔热功能。由于采用了集成振膜，解决了无法随同集成线路板上的其它IC元件一起实现自动化焊接工艺的问题。本实用新型传声器没有特别的供电电路，不会产生干扰信号，降低了噪声，提高了信噪比。这种传声器可广泛应用于移动电话、笔记本电脑、免提电话、普通电话机、语音数码相机、MP3、对讲系统、电子玩具、复读机等声电转换系统。
图1是本实用新型结构截面示意图图中各数字表示如下1 集成振膜；2 点支撑或边支撑或框支撑绝缘材料(SiO2)；3 驻极体膜；4 金属层；5 背极；6 压接焊球；7 阻抗放大器(JFET)区；8 电容区；9 导线；10 电阻区；11 隔离层具体实施方式
以下结合附图说明对本实用新型具体实施方式
进一步阐述，如图1所示，本实用新型传声器的背极5采用薄的微孔陶瓷片(或者薄的TEFLON板)，表面金属化后，形成金属层4，在金属层4上涂敷一层驻极体材料，进行电极化形成驻极体膜3。本实用新型传声器背极5的另一个实施方式也可以直接采用带孔金属背极表面涂有耐温驻极体材料，进行空间电荷放电极化。极化电位根据所需灵敏度和设计参数设定，一般在50-700V范围内，进行电极化替代传统的直接在带孔金属薄板上涂敷驻极体膜。本实用新型传声器集成振膜1的制作，它是采用现有硅的微机械加工工艺将硅片制作成中间为0.1-5um厚的振膜膜片，正对背极5的面的四周制成点支撑或边支撑或开槽框支撑2，以保证能与背极5形成电容，并保证腔内气流的运动即均匀的声阻。背面的四周台阶采用半导体制作工艺制作出集有结型的压接焊球6，中间两压接焊球6用分别用导线9连接阻抗放大器(JFET)7、负载电阻10、电容8在一起，并用隔离层11形成台阶并采用绑定工艺技术连接到带输出端子的线路板上形成集成振膜。外壳与背极5和集成振膜1的形状一致，采用方形、圆形或椭圆形金属外壳。成品组装顺序为先将背极5放入外壳中，再放入集成振膜1。外壳的高度这时与背极5和集成振膜1的厚度之和一致，外壳与背极5和集成振膜1的尺寸接近紧配合。背极5与集成振膜1之间靠集成振膜1一面预留的点支撑或边支撑或框支撑形成所需的电容结构。为保证该电容结构的稳定与可靠性，接触点或边或框采用胶水进行粘和。背极5与集成振膜1入壳组装完毕后，再使用胶水进行封边。
权利要求1.一种微机械加工硅基振膜与非硅背极传声器，包括背极和集成振膜，其特征是背极采用涂敷一层驻极体膜薄的微孔陶瓷片或者薄的TEFLON板，也可直接采用在带孔金属背极表面置有耐温驻极体材料。
2.根据权利要求1所述的微机械加工硅基振膜与非硅背极传声器，其特征是硅片中间为薄的振膜膜片，正对背极的面的四周形成点支撑或边支撑或带槽的框支撑。
3.根据权利要求1所述的微机械加工硅基振膜与非硅背极传声器，其特征是集成振膜的一面集有结、台阶型并连接阻抗放大器(JFET)、负载电阻、电容在一起的集成膜片连接到带输出端子的线路板上。
专利摘要本实用新型公开了一种微机械加工硅基振膜与非硅背极传声器。本实用新型采用的技术方案是传声器背极(5)及集成振膜(1)的制作，背极(5)表面金属化后，涂敷一层驻极体膜。集成振膜(1)的制作，它是采用硅的微机械加工工艺将硅片制作成中间为0.1－5um厚的振膜膜片，正对背极的面的四周制成点支撑或边支撑或开槽框支撑。克服传统传声器生产过程中产品合格率较低，产品无法随同其它IC元件一起在客户端实现批量自动化生产的目的。
文档编号H04R19/04GK2705986SQ200420015329
公开日2005年6月22日 申请日期2004年2月10日 优先权日2004年2月10日
发明者李军, 夏钟福, 沈绍群, 吴宗汉, 胡宗保 申请人:深圳市豪恩电声科技有限公司