专利名称：去驻极体层电容式麦克风的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种麦克风，尤其涉及一种去驻极体层电容式麦克风。
背景技术：
传统驻极体电容式麦克风包括2线、3线、4线结构，以2线结构为例，其典型的电 路如图1(a)所示，对应的结构如图1(b)所示。由图1可见，传统驻极体电容式麦克风结构， 主要包括驻极体结构与驱动芯片两部分。驻极体结构主要包括四个部分振膜、驻极体层、 背极板、振膜与驻极体层之间的气隙。驻极体层是由进行过特殊处理的高分子材料组成，这 些高分子材料具有固化电荷，有固化正电荷也有固化负电荷的。驻极体层电镀在背极板上。 背极板通过金属连接环连到驱动芯片的输入端。传统驻极体电容式麦克风的工作原理如下当声波经过声音通道到达振膜时，会 引起振膜振动，振膜振动会引起气隙两端的振膜表面和驻极体层表面间的距离(D)变化， 据电容C= ε S/D可知，将使电容C变化。由于驻极体层上固化了固定电荷，最终会在电容 C两端感应有固定电荷(Q)，据电容两端电压V = Q/C可知，C的变化会引起电压V的相应 变化，即引起驱动芯片输入端电压变化，最后在驱动芯片输出端产生放大的电信号。这就是 从声音信号经过驻极体麦克风到电信号的整个过程。在这过程中，为了保证从声音到振膜 的振动保证线性，一般需要在固定的带驻极体的背极板上开气隙排气口，但也有不开排气 口的。而金属外壳起到了固定与屏蔽的作用。传统驻极体电容式麦克风存在以下缺点驻极体电荷储存寿命对温度很敏感，同 时性能还受湿度和时间等的影响，表现很不稳定，因此驻极体层成了传统驻极体电容式麦 克风的短板。由于耐热性差，一般传统驻极体麦克风在260°C的高温回流焊时，会发生固化 电荷“泄漏”现象，从而降低其灵敏度，因此不能用回流焊来焊接，通常以手工方式进行焊 接，这样增加了人力成本，降低了效率。为了可以让传统麦克风能进行回流焊，大部分采用 在机械结构及焊盘等地方做文章。这些发明虽然能降低焊接时对高温的敏感性，但是却不 能百分百保证灵敏度不受任何影响，即使能过回流焊这一关，也不能改善性能受温度、湿度 及时间等影响的可靠性问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种去除驻极体层的电容式麦克 风。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的—种去驻极体层电容式麦克风，它包括驱动芯片、声音通道、金属连接矮环、振 膜、绝缘隔离环、气隙、背极板、金属连接高环、金属外壳、印刷电路板、隔直电容、偏置电阻、 电荷泵、驱动偏置芯片。其中，振膜的一面通过绝缘隔离环与背极板相隔离，在振膜与背极 板之间形成气隙，振膜、绝缘隔离环、气隙和背极板组成电容体结构。驱动偏置芯片包括驱 动芯片、偏置电阻和电荷泵，偏置电阻和电荷泵彼此相连。金属外壳上有若干个声音通道。
3振膜的另一面通过金属连接矮环与金属外壳相连，金属外壳与印刷电路板的Ground端相 连，背极板通过金属连接高环和印刷电路板的Vin点相连，印刷电路板的Vin点分别与隔 直电容和驱动偏置芯片的偏置电阻相连，隔直电容的另一端与驱动偏置芯片的驱动芯片相 连。驱动芯片的Ground端与印刷电路板的Ground端相连。一种去驻极体层电容式麦克风，它包括驱动芯片、声音通道、金属连接矮环、振 膜、绝缘隔离环、气隙、背极板、金属连接高环、金属外壳、印刷电路板、隔直电容、偏置电阻、 电荷泵、驱动偏置芯片。其中，振膜的一面通过绝缘隔离环与背极板相隔离，在振膜与背极 板之间形成气隙，振膜、绝缘隔离环、气隙和背极板组成电容体结构。驱动偏置芯片包括驱 动芯片、偏置电阻和电荷泵，偏置电阻和电荷泵彼此相连。振膜的另一面通过金属连接矮环 与金属外壳相连，金属外壳与印刷电路板的Vin端相连，背极板通过金属连接高环与驱动 偏置芯片的驱动芯片相连，印刷电路板的Vin点分别与隔直电容和驱动偏置芯片的偏置电 阻相连，隔直电容的另一端与印刷电路板的Ground端相连。驱动芯片的Ground端与印刷 电路板的Ground端相连。本发明的有益效果是本发明由于去除了驻极体层，因此相比传统驻极体电容式 麦克风，具有可靠性高、质量稳定、耐久性好、性能不受温湿度和时间的影响、耐热性强，可 承受260°C的高温回流焊而灵敏度不会有任何变化的技术特点。
图1为传统驻极体麦克风的结构图，其中，(a)为传统驻极体麦克风的典型电路 图，(b)为传统2线驻极体麦克风的剖视图；图2为本发明一实施例电容式麦克风的结构图，其中，(a)为电路图，(b)为把(a) 中驱动芯片、电荷泵和偏置电阻集成为驱动偏置芯片的电路图，(c)为该实施例的具体结构 剖视图；图3为本发明另一实施例电容式麦克风的结构图，其中，(a)为电路图，(b)为把 (a)中驱动芯片、电荷泵和偏置电阻集成为驱动偏置芯片的电路图；图中，1、驻极体结构，2、驱动芯片，3、声音通道，4、金属连接矮环，5、振膜，6、绝缘 隔离环，7、气隙，8、驻极体层，9、背极板，10、气隙排气口，11、金属连接高环，12、金属外壳， 13、印刷电路板，14、电容体结构，15、隔直电容，16、偏置电阻，17、电荷泵，18、驱动偏置芯 片。
具体实施例方式下面根据附图和实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明显。本发明的电路原理图如图2(a)所示。在传统驻极体的麦克风的基础上，去掉驻极 体层8，同时用电荷泵17等产生高电压Vbias，此电压通过高阻值的偏置电阻16把去掉驻 极体层8的电容体的背极板9的Vin点偏置到合适的高电压直流工作点。再通过隔直电 容15把Vin点的信号耦合到驱动芯片2的输入端。电荷泵17也可以是一切可以提供高电 压的模块、器件甚至是仪器，此电压Vbias相对于地可以是正的高电压，也可以是负的高电 压，总之要保证其绝对值较高。实施例1
4
图2(b)是图2(a)的一种可能的集成方式，图2 (a)中的驱动芯片2、电荷泵17及 高阻值的偏置电阻16被集成在驱动偏置芯片18里，图2(c)是图2(b)的一种典型的实现 方式的结构示意图。图2(c)是图2(b)的一种可能实现方式，但不是唯一实现方式。芯片 可能不仅可以是两线芯片，还可以是三线、四线(典型为数字)……。如图2所示，一种去驻极体层电容式麦克风，包括驱动芯片2、声音通道3、金属连 接矮环4、振膜5、绝缘隔离环6、气隙7、驻极体层8、背极板9、金属连接高环11、金属外壳 12、印刷电路板13、电容体结构14、隔直电容15、偏置电阻16、电荷泵17、驱动偏置芯片18。振膜5的一面通过绝缘隔离环6与背极板9相隔离，在振膜5与背极板9之间形成 气隙7，振膜5、绝缘隔离环6、气隙7和背极板9组成电容体结构14。驱动偏置芯片18包 括驱动芯片2、偏置电阻16和电荷泵17，偏置电阻16和电荷泵17彼此相连。背极板9上 可以加工若干个气隙排气口 10，但是该气隙排气口 10并不是必要的。金属外壳12上有若 干个声音通道3。振膜5的另一面通过金属连接矮环4与金属外壳12相连，金属外壳12与印刷电 路板13的Ground端相连，背极板9通过金属连接高环11和印刷电路板13的Vin点相连， 印刷电路板13的Vin点分别与隔直电容15和驱动偏置芯片18的偏置电阻16相连，隔直 电容15的另一端与驱动偏置芯片18的驱动芯片2相连。驱动芯片2的Vout端与印刷电 路板13的Vout端相连，驱动芯片2的Ground端与印刷电路板13的Ground端相连，一起 作为本发明去驻极体层电容式麦克风的两线输出。实施例2如图3所示，与图2所示的实施例1相比，只是将电容体结构14与隔直电容15的 位置互换，表现在具体结构上，为一种去驻极体层电容式麦克风，包括驱动芯片2、声音通道3、金属连接矮环4、振 膜5、绝缘隔离环6、气隙7、驻极体层8、背极板9、金属连接高环11、金属外壳12、印刷电路 板13、电容体结构14、隔直电容15、偏置电阻16、电荷泵17、驱动偏置芯片18。振膜5的一面通过绝缘隔离环6与背极板9相隔离，在振膜5与背极板9之间形成 气隙7，振膜5、绝缘隔离环6、气隙7和背极板9组成电容体结构14。驱动偏置芯片18包 括驱动芯片2、偏置电阻16和电荷泵17，偏置电阻16和电荷泵17彼此相连。背极板9上 可以加工若干个气隙排气口 10，但是该气隙排气口 10并不是必要的。金属外壳12上有若 干个声音通道3。振膜5的另一面通过金属连接矮环4与金属外壳12相连，金属外壳12与印刷电 路板13的Vin端相连，背极板9通过金属连接高环11与驱动偏置芯片18的驱动芯片2相 连，印刷电路板13的Vin点分别与隔直电容15和驱动偏置芯片18的偏置电阻16相连，隔 直电容15的另一端与印刷电路板13的Ground端相连。驱动芯片2的Vout端与印刷电路 板13的Vout端相连，驱动芯片2的Ground端与印刷电路板13的Ground端相连，一起作 为本发明去驻极体层电容式麦克风的两线输出。本发明的工作过程如下把振膜5和背极板9以及两者之间气隙7组成的电容体 结构14两端偏置到合适的高压，把电容体结构14两端之间的电容定义为C2，把电容体结构 14两端的高电压定义为V2，这样在电容体结构14两端就可以感应出需要的固定电量Q2 = C2 X V2，把Vin点偏置在高电压点，就可以在C2两端感应出固定电荷。此电量用以取代原
5先固化电荷的驻极体层8，因此在应用中可以把驻极体层8去除。隔直电容15起到隔直流、 通交流、让驱动芯片2的输入端偏置在合适的直流电压的作用。偏置电阻16的作用是把电 容体结构14的背极板9偏置到电压Vbias，同时其与电容体结构14还组成了滤波电路，滤 掉一些不需要的噪声。当声波到达振膜5时，会引起振膜5振动，振膜5振动会引起振膜5 与背极板9之间电容的变化，由于背极板9通过高阻值的偏置电阻16偏置在Vbias处，C2 两端的电量Q2保持恒定，因此振膜5与背极板9之间电容的变化会引起电容两端电压的变 化，此电压变化忠实反映声波，此电压变化通过隔直电容15耦合到驱动芯片2的输入端，经 过驱动芯片2的放大驱动在输出端Vout产生放大的电信号。因此，本发明可以省去驻极体 层8，从而对温度不敏感，可以应用在回流焊场合，同时也不存在传统麦克风的固化电荷泄 漏问题导致灵敏度过低的问题。上述实施例仅仅讨论了两线结构的去驻极体层电容式麦克风，三线、四线结构的 去驻极体层电容式麦克风，其原理与本发明一致，具体结构也大致相同，区别仅在于驱动芯 片2的不同。三线结构的去驻极体层电容式麦克风，其驱动芯片2比二线结构的驱动芯片 2多了个Vdd接口，与印刷电路板13的Vdd接口相连。四线结构的去驻极体层电容式麦克 风，其驱动芯片2比二线结构的驱动芯片2相比，其输出接口为Vdd接口、Ground接口、Data 接口和Clk接口，分别与印刷电路板13的Vdd接口、Ground接口、Data接口和Clk接口相 连。上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和 权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
权利要求
一种去驻极体层电容式麦克风，其特征在于，它包括驱动芯片(2)、声音通道(3)、金属连接矮环(4)、振膜(5)、绝缘隔离环(6)、气隙(7)、背极板(9)、金属连接高环(11)、金属外壳(12)、印刷电路板(13)、隔直电容(15)、偏置电阻(16)、电荷泵(17)、驱动偏置芯片(18)。其中，所述振膜(5)的一面通过绝缘隔离环(6)与背极板(9)相隔离，在振膜(5)与背极板(9)之间形成气隙(7)，振膜(5)、绝缘隔离环(6)、气隙(7)和背极板(9)组成电容体结构(14)。驱动偏置芯片(18)包括驱动芯片(2)、偏置电阻(16)和电荷泵(17)，偏置电阻(16)和电荷泵(17)彼此相连。金属外壳(12)上有若干个声音通道(3)。振膜(5)的另一面通过金属连接矮环(4)与金属外壳(12)相连，金属外壳(12)与印刷电路板(13)的Ground端相连，背极板(9)通过金属连接高环(11)和印刷电路板(13)的Vin点相连，印刷电路板(13)的Vin点分别与隔直电容(15)和驱动偏置芯片(18)的偏置电阻(16)相连，隔直电容(15)的另一端与驱动偏置芯片(18)的驱动芯片(2)相连。驱动芯片(2)的Ground端与印刷电路板(13)的Ground端相连。
2.根据权利要求1所述去驻极体层电容式麦克风，其特征在于，所述背极板(9)上可以 加工若干个气隙排气口(10)。
3.—种去驻极体层电容式麦克风，其特征在于，它包括驱动芯片(2)、声音通道(3)、 金属连接矮环(4)、振膜(5)、绝缘隔离环(6)、气隙(7)、背极板(9)、金属连接高环(11)、金 属外壳(12)、印刷电路板(13)、隔直电容(15)、偏置电阻(16)、电荷泵(17)、驱动偏置芯片 (18)。其中，所述振膜(5)的一面通过绝缘隔离环(6)与背极板(9)相隔离，在振膜(5)与 背极板(9)之间形成气隙(7)，振膜(5)、绝缘隔离环(6)、气隙(7)和背极板(9)组成电容 体结构(14)。驱动偏置芯片(18)包括驱动芯片(2)、偏置电阻(16)和电荷泵(17)，偏置 电阻(16)和电荷泵(17)彼此相连。振膜(5)的另一面通过金属连接矮环(4)与金属外壳 (12)相连，金属外壳(12)与印刷电路板(13)的Vin端相连，背极板(9)通过金属连接高环 (11)与驱动偏置芯片(18)的驱动芯片(2)相连，印刷电路板(13)的Vin点分别与隔直电 容(15)和驱动偏置芯片(18)的偏置电阻(16)相连，隔直电容(15)的另一端与印刷电路 板(13)的Ground端相连。驱动芯片⑵的Ground端与印刷电路板(13)的Ground端相 连。
4.根据权利要求3所述去驻极体层电容式麦克风，其特征在于，所述背极板(9)上可以 加工若干个气隙排气口(10)。
全文摘要
本发明公开了一种去驻极体层电容式麦克风，它包括电容体结构、驱动芯片、声音通道、金属连接矮环、振膜、绝缘隔离环、气隙、背极板、气隙排气口、金属连接高环、金属外壳、印刷电路板、隔直电容、偏置电阻、电荷泵、驱动偏置芯片。本发明由于去除了驻极体层，因此相比传统驻极体电容式麦克风，具有可靠性高、质量稳定、耐久性好、性能不受温湿度和时间的影响、耐热性强，可承受260℃的高温回流焊而灵敏度不会有任何变化的技术特点。
文档编号H04R19/01GK101909235SQ20101025386
公开日2010年12月8日 申请日期2010年8月13日 优先权日2010年8月13日
发明者奚剑雄, 陈锋 申请人:杭州硅星科技有限公司