双背板传声器制造技术

提供了一种双背板传声器，其利用驻极体电容或MEMS电容构造，且其中运算放大器IC电连接到背板和膜片的导电层两者。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及传声器，且更特定而言涉及双背板传声器。
技术介绍
非常需要持续改进音频传声器的信号电气噪声比（SNR），诸如驻极体电容传声器（ECM）、MEMS电容传声器和具有驻极体偏压的MEMS传声器。这种类型的可变电容传声器中的电气噪声很大程度上由传声器外壳或包装内含有的放大器集成电路（IC）决定。因而，关键的是最优化从传声器的声电电容换能单元到达IC输入处的音频信号电平，所述单元基本上包括具有电极的活动膜片、空气间隙和固定的或所谓的“背板”电极。优选地在没有增加所述单元的整体大小的情况下，通常通过增加所述单元的开路音频信号电压振幅（Eoc）、增加所述单元的有功（即，信号变化）电容（Ca），和/或减小其固定寄生电容（Cs）而实现音频信号电平最优化。可被最优化的参数包括膜片张力或板型机械硬度、空气间隙高度、植入的驻极体电荷和其等效电压电平，和/或MEMS型传声器的外部极化电压。双背板传声器（也称为推挽式传声器）利用位于两块背板之间的膜片。两块背板的每块包括允许声压传递通过背板且偏转该膜片的一个或多个声孔。不幸地是，结构互连困难和电互连困难两者阻碍了这种类型的传声器的显著高产量商业应用。本专利技术克服了这些困难。
技术实现思路
本专利技术提供驻极体电容传声器（ECM），其装配在导电外壳内，且包括第一背板和第二背板，膜片插入在所述两块背板之间，且具有插入在第一背板与膜片的导电层之间的第一驻极体层，和插入在第二背板与膜片的导电层之间的第二驻极体层。驻极体层可附接到背板或膜片。电路板将外壳的开口封闭。两块背板的下背板，即，最接近电路板的背板装配在不导电张力环中（例如，陶瓷张力环）。张力环优选地包括用于将膜片的导电层经由电路板而电连接到IC的镀金属表面/通路。隔片用于在每块背板与膜片之间建立空气间隙。运算放大器（op-amp）IC电耦合到背板和膜片两者，运算放大器IC为ECM提供信号处理。ECM优选地包括插入在电路板与下背板之间的导电弹簧垫圈。在至少一个构造中，运算放大器IC是电压式IC，其中第一IC输入经由电路板和弹簧垫圈而电连接到第二背板，且其中第二IC输入经由电路板和导电外壳而电连接到第一背板。优选地，第二IC输入经由电路板和张力环上的多个镀金属表面/通路而电连接到膜片的导电层。在至少一个实施方案中，膜片包括与导电添加剂块体掺合的聚合基膜树脂，其中膜片具有介于5.0E10与1.0E13欧姆/平方之间，且更优选地介于1.0E11与5.0E11欧姆/平方之间的表面电阻率。在至少一个其它实施方案中，膜片包括不导电基膜和表面镀金属，其中膜片具有介于5.0E10与1.0E13欧姆/平方之间，且更优选地介于1.0E11与5.0E11欧姆/平方之间的表面电阻率。在至少一个其它构造中，运算放大器IC是差分IC，其中第一IC输入经由电路板和弹簧垫圈而电连接到第二背板，且其中第二IC输入经由电路板和导电外壳而电连接到第一背板，且其中参考IC输入经由电路板和张力环上的多个镀金属表面/通路而电连接到膜片的导电层。在至少一个其它构造中，运算放大器IC是充电式IC，其中第一IC输入经由电路板和张力环上的多个镀金属表面/通路而电连接到膜片，且其中第二IC输入经由电路板和导电外壳而电连接到第一背板，且经由电路板和弹簧垫圈而电连接到第二背板。在本专利技术的另一个方面，提供一种MEMS型传声器，其包括第一微机械化背板（其包括至少一层导电材料和至少一个声孔）、第二微机械化背板（其包括至少一层导电材料和至少一个声孔）、膜片（其包括至少一个导电层，且其插入在第一微机械化背板与第二微机械化背板之间）、将第一微机械化背板从膜片分开且建立第一空气间隙的第一隔片、将第二微机械化背板从膜片分开且建立第二空气间隙的第二隔片，和电耦合到两块微机械化背板和膜片的运算放大器IC，所述运算放大器IC为MEMS型传声器提供信号处理。在至少一个构造中，电荷泵耦合到膜片，且运算放大器IC是电压式IC，其中第一IC输入电连接到第一微机械化背板，且其中第二IC输入电连接到第二微机械化背板，且其中第一IC输入经由电荷泵而电连接到膜片的导电层。电阻源，诸如具有介于5.0E10与1.0E13欧姆/平方之间的表面电阻率的膜片可与电荷泵串联放置。在至少一个构造中，电荷泵耦合到膜片，且运算放大器IC是差分运算放大器IC，其中第一IC输入电连接到第一微机械化背板，且其中第二IC输入电连接到第二微机械化背板，且其中差分运算放大器IC的参考输入经由电荷泵而电连接到膜片的导电层。在至少一个构造中，运算放大器IC是充电式运算放大器IC，且第一IC输入电连接到膜片的导电层，且其中第二IC输入经由第一电荷泵而电连接到第一微机械化背板，且经由第二电荷泵而电连接到第二微机械化背板。通过参考本说明书的剩余部分和图，可实现对本专利技术的实质和优点的进一步理解。附图说明图1图示了常规驻极体传声器的基本元件；图2提供了根据本专利技术的ECM的一个优选实施方案的横截面图；图3提供了图2中所示的ECM的一部分的详细横截面图；图4图示了用于将电压式放大器IC耦合到图2和图3中所示的ECM的一个优选构造；图5图示了用于将差分电压式放大器IC耦合到图2和图3中所示的ECM的一个替代优选构造；图6提供了使用于图2和图3中所示的ECM中的弹簧垫圈的透视图；图7提供了使用于图2和图3中所示的ECM中的替代弹簧垫圈的透视图；图8提供了ECM的一个替代优选实施方案的横截面图；图9提供了图8中所示的ECM的一部分的详细横截面图；图10图示了用于将充电式放大器IC耦合到图8和图9中所示的ECM的一个优选构造；图11图示了与图2和图8中所示的实施方案搭配使用的一个替代驻极体构造；图12图示了与图2和图8中所示的实施方案搭配使用的另一个替代驻极体构造；图13图示了与图2和图8中所示的实施方案搭配使用的又一个替代驻极体构造；图14图示了类似于图2中所示的ECM的ECM，只是带电驻极体含氟聚合物层直接施覆到上套圈表面的内表面；图15提供了图14中所示的ECM的一部分的详细横截面图；图16图示了基于图2中所示的构造的梯度式ECM；图17图示了基于图8中所示的构造的梯度式ECM；图18图示了耦合到根据本专利技术的电压式放大器IC的MEMS本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种驻极体电容传声器（ECM），其包括：导电外壳，其中所述导电外壳具有第一末端部分和第二末端部分，其中所述第一末端部分包括至少一个第一类型的声孔；电路板，其安置在所述导电外壳内且封闭所述导电外壳的所述第二末端部分处的开口；第一背板，其安置在所述导电外壳内，其中所述第一背板的第一表面邻近所述导电外壳的所述第一末端部分的内表面，其中所述第一背板包括至少一个第二类型的声孔；第二背板，其安置在所述导电外壳内，其中所述第二背板的第一表面被导向成朝向安置在所述导电外壳内的所述电路板，其中所述第二背板包括至少一个第三类型的声孔；膜片，其插入在所述第一背板的第二表面与所述第二背板的第二表面之间，其中所述膜片还包括至少一个导电层；至少一个第一隔片，其将所述第一背板的所述第二表面从所述膜片分开，其中所述至少一个第一隔片在所述第一背板与所述膜片之间建立第一空气间隙；第一驻极体层，其插入在所述第一背板的所述第二表面与所述膜片的所述至少一个导电层之间；至少一个第二隔片，其将所述第二背板的所述第二表面从所述膜片分开，其中所述至少一个第二隔片在所述第二背板与所述膜片之间建立第二空气间隙；第二驻极体层，其插入在所述第二背板的所述第二表面与所述膜片的所述至少一个导电层之间；不导电张力环，其安置在所述导电外壳内，其中所述第二背板安置在所述不导电张力环内，且其中所述不导电张力环插入在所述第二背板的外表面与所述导电外壳之间；和运算放大器集成电路（IC），其电耦合到所述第一背板、所述第 二背板和所述膜片的所述至少一个导电层，其中所述运算放大器IC为所述ECM提供信号处理。...

【技术特征摘要】
2011.08.15 US 61/523,426;2012.05.14 US 13/471,1251.一种驻极体电容传声器（ECM），其包括：
导电外壳，其中所述导电外壳具有第一末端部分和第二末端部
分，其中所述第一末端部分包括至少一个第一类型的声孔；
电路板，其安置在所述导电外壳内且封闭所述导电外壳的所述第
二末端部分处的开口；
第一背板，其安置在所述导电外壳内，其中所述第一背板的第一
表面邻近所述导电外壳的所述第一末端部分的内表面，其中所述第一
背板包括至少一个第二类型的声孔；
第二背板，其安置在所述导电外壳内，其中所述第二背板的第一
表面被导向成朝向安置在所述导电外壳内的所述电路板，其中所述第
二背板包括至少一个第三类型的声孔；
膜片，其插入在所述第一背板的第二表面与所述第二背板的第二
表面之间，其中所述膜片还包括至少一个导电层；
至少一个第一隔片，其将所述第一背板的所述第二表面从所述膜
片分开，其中所述至少一个第一隔片在所述第一背板与所述膜片之间
建立第一空气间隙；
第一驻极体层，其插入在所述第一背板的所述第二表面与所述膜
片的所述至少一个导电层之间；
至少一个第二隔片，其将所述第二背板的所述第二表面从所述膜
片分开，其中所述至少一个第二隔片在所述第二背板与所述膜片之间
建立第二空气间隙；
第二驻极体层，其插入在所述第二背板的所述第二表面与所述膜
片的所述至少一个导电层之间；
不导电张力环，其安置在所述导电外壳内，其中所述第二背板安
置在所述不导电张力环内，且其中所述不导电张力环插入在所述第二
背板的外表面与所述导电外壳之间；和
运算放大器集成电路（IC），其电耦合到所述第一背板、所述第

\t二背板和所述膜片的所述至少一个导电层，其中所述运算放大器IC
为所述ECM提供信号处理。
2.根据权利要求1所述的ECM，其中所述第一驻极体层附接到
所述第一背板。
3.根据权利要求1所述的ECM，其中所述第一驻极体层附接到
所述膜片。
4.根据权利要求1所述的ECM，其中所述第二驻极体层附接到
所述第二背板。
5.根据权利要求1所述的ECM，其中所述第二驻极体层附接到
所述膜片。
6.根据权利要求1所述的ECM，其还包括导电弹簧垫圈，所述
导电弹簧垫圈安置在所述导电外壳内且插入在所述第二背板的所述
第一表面与所述电路板之间，其中所述导电弹簧垫圈将所述第二背板
保持在适当位置，其中所述运算放大器IC是单端电压式运算放大器
IC，其中所述单端电压式运算放大器IC的第一输入经由所述电路板
和所述导电弹簧垫圈而电连接到所述第二背板，且其中所述单端电压
式运算放大器IC的第二输入经由所述电路板和所述导电外壳而电连
接到所述第一背板；和
多个镀金属表面，其安置在所述不导电张力环上，其中所述单端
电压式运算放大器IC的所述第二输入经由所述电路板和所述多个镀
金属表面而电连接到所述膜片的所述至少一个导电层。
7.根据权利要求1所述的ECM，其还包括导电弹簧垫圈，所述
导电弹簧垫圈安置在所述导电外壳内，且插入在所述第二背板的所述
第一表面与所述电路板之间，其中所述导电弹簧垫圈将所述第二背板

\t保持在适当位置，其中所述运算放大器IC是单端电压式运算放大器
IC，其中所述单端电压式运算放大器IC的第一输入经由所述电路板
和所述导电弹簧垫圈而电连接到所述第二背板，且其中所述单端电压
式运算放大器IC的第二输入经由所述电路板和所述导电外壳而电连
接到所述第一背板；和
多个镀金属表面，其安置在所述不导电张力环上，其中所述单端
电压式运算放大器IC的所述第二输入经由所述电路板和所述导电外
壳和所述多个镀金属表面而电连接到所述膜片的所述至少一个导电
层。
8.根据权利要求1所述的ECM，其还包括导电弹簧垫圈，所述
导电弹簧垫圈安置在所述导电外壳内，且插入在所述第二背板的所述
第一表面与所述电路板之间，其中所述导电弹簧垫圈将所述第二背板
保持在适当位置，其中所述运算放大器IC是差分电压式运算放大器
IC，其中所述差分电压式运算放大器IC的第一输入经由所述电路板
和所述导电弹簧垫圈而电连接到所述第二背板，其中所述差分电压式
运算放大器IC的第二输入经由所述电路板和所述导电外壳而电连接
到所述第一背板，且其中所述差分电压式运算放大器IC的参考输入
电连接到所述膜片的所述至少一个导电层；和
多个镀金属表面，其安置在所述不导电张力环上，其中所述差分
电压式运算放大器IC的所述参考输入经由所述电路板和所述多个镀
金属表面而电连接到所述膜片的所述至少一个导电层。
9.根据权利要求1所述的ECM，其还包括导电弹簧垫圈，所述
导电弹簧垫圈安置在所述导电外壳内，且插入在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：JR巴伯，小约翰C鲍姆豪尔，JP麦卡蒂尔，AD米歇尔，JV奥尔森，
申请(专利权)人：哈曼国际工业有限公司，
类型：发明
国别省市：