用於微型麥克風的彈性體防護件的製作方法
2023-09-10 13:48:25
專利名稱：用於微型麥克風的彈性體防護件的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種適合於在聲通道和可攜式通信設備的外殼的內部體積之間形成聲密封的彈性麥克風防護件。密封的聲通道被布置成將來自可攜式通信設備的外殼中的聲音入口的聲信號傳輸到微型麥克風的聲音入口，所述微型麥克風的聲音入口例如布置在可攜式通信設備的外殼的內部體積內的合適載體上。
背景技術：
在現有技術的系統中，麥克風的聲音入口和例如蜂窩式電話的外殼之間的聲密封由布置在麥克風的基本上平面的外表面部分和外殼的基本上平面的內表面部分之間的墊圈或O形圈形成。為了提供高效的聲密封，微型麥克風由一組彈性元件例如彈簧元件朝著外殼機械地偏壓。這保證了麥克風罩、墊圈(或O形圈)和外殼穩定地彼此接觸，由此形成高效的聲密封。
顯然，上述現有技術的結構是相當佔空間的結構。此外，隨著表面安裝兼容微機械的矽麥克風的近期發展，現有技術的組件和安裝技術在可攜式通信設備的製造過程中是不方便和費時的，所述製造過程在很大程度上基於自動組裝技術。
所以，需要一種支持使用表面安裝兼容微型麥克風的自動組裝方案。該方案應當進一步適合於在275℃左右的溫度下的回流焊接處理。
發明內容
在第一方面，通過提供一種彈性麥克風防護件實現上述目標，所述防護件包括-聲通道，其具有聲音入口和聲音出口，和
-中空部分，其適於至少部分圍繞關聯微型麥克風罩，其中聲通道的聲音出口可與關聯微型麥克風罩的聲音入口對準。
在第二方面，本發明涉及一種彈性麥克風防護件，所述防護件包括-聲通道，其具有聲音入口和聲音出口，和-中空部分，其具有適於安裝相關微型麥克風的罩的至少一部分的內表面，其中聲通道的聲音出口與相關微型麥克風的聲音入口對準。
彈性防護件可以由類似橡膠的材料製造以實現適當的彈性和回彈性質。聲通道在原則上可以採用任何形狀，但是對於多數應用來說，聲通道可以由橫穿彈性防護件的上部的貫通線性開口構成。在這裡，上部應當被理解成布置在微型麥克風和例如蜂窩式電話的外殼的內表面之間的彈性防護件的一部分。彈性防護件可以通過擠壓模製、注射模製或類似的技術製造。
為了提供EMI和ESD保護，彈性防護件可以包括導電材料，例如碳化合物。該導電材料可以均勻分布在整個彈性防護件中。備選地，導電材料可以被以一種方式分布使得彈性防護件的某一部分或某些部分與彈性防護件的其他部分相比包括更高密度的導電材料。
彈性防護件可以進一步包括布置在聲通道內的網格以便提供特定的聲性質。網格可以是基本上平面的盤狀元件，其在基本上垂直於聲通道的縱向的平面中覆蓋聲通道的全部或僅僅一部分。網格可以包括鎳材料。網格沿聲通道縱向的厚度可以小於0.5mm，例如小於0.1mm，例如小於0.05mm，例如大約0.02mm。網格可以與形成於防護件中的一個或多個軌道接合，從而保證網格和聲通道之間的固定關係。
在第三方面，本發明涉及一種微型麥克風組件，所述麥克風組件包括-包括罩的微型麥克風，所述罩具有布置在其中的聲音入口，和-彈性防護件，其包括具有聲音入口和聲音出口的聲通道，所述彈性防護件進一步包括中空部分，所述中空部分以一種方式圍繞微型麥克風罩的至少一部分，使得聲通道的聲音出口與微型麥克風罩的聲音入口對準。
優選地，微型麥克風適於表面安裝，因而是表面可安裝設備。更優選地，微型麥克風組件適合於自動操作並且能夠經受標準回流焊接處理。
再次地，為了增加EMI和ESD保護，彈性防護件可以包括導電材料，例如碳。優選地，彈性防護件的彈性性質確保微型麥克風的至少一部分在彈性防護件的中空部分中被保持就位。對於多數應用來說，彈性防護件覆蓋麥克風組件的大多數外表面部分。僅僅微型麥克風的安裝表面和由聲通道設置的開口可以保持未被覆蓋。
類似於本發明的第一和第二方面，微型麥克風組件的彈性防護件可以進一步包括布置在聲通道內的網格以提供特定的聲性質。網格可以基本上平面的盤狀元件，其在基本上垂直於聲通道的縱向的平面中覆蓋聲通道的全部或僅僅一部分。網格可以包括鎳材料。網格的沿聲通道的縱向的厚度可以小於0.5mm，例如小於0.1mm，例如小於0.05mm，例如大約0.02mm。網格可以與形成於防護件中的一個或多個軌道接合，從而保證網格和聲通道之間的固定關係。
在第四方面，本發明涉及一種可攜式通信設備，所述通信設備包括外殼，所述外殼具有布置在其中的聲音入口，所述可攜式通信設備進一步包括根據本發明的第三方面的微型麥克風組件。
可攜式通信設備原則上可以是任何類型的通信設備，例如蜂窩式電話，PDA或它們的任何組合。布置在外殼中的聲音入口可以與聲通道的聲音入口對準，從而允許在可攜式通信設備的外殼的外部生成的聲頻信號例如談話進入聲通道，以便被引導到微型麥克風的聲音入口。優選地，彈性防護件的彈性性質將微型麥克風的至少一部分固定在彈性防護件的中空部分中。
優選地，彈性防護件的外表面部分抵接通信設備的外殼的內表面部分，以便在聲通道和通信設備的內部體積之間形成聲密封。因而，通信設備的外殼的內表面部分，可以接觸和壓縮彈性麥克風防護件的外表面部分，以便在微型麥克風罩的聲音入口和可攜式通信設備的聲音入口之間形成聲密封通道。
如前面所述，微型麥克風優選地是表面可安裝設備。微型麥克風可以包括基本上平面的表面，所述基本上平面的表面具有布置在其上的適於接觸載體基片的相應觸點的多個電接觸墊。通過這些接觸墊，可以以差動或平衡輸出信號、時鐘信號等的方式提供電功率源信號、模擬或數字輸出信號。
優選地，彈性防護件包括導電材料，例如碳。可攜式通信設備的外殼的內部可以包括載體基片，例如PCB，外露的導電圖案布置在其上。彈性防護件的周邊末端輪廓可以形成與外露的導電圖案的電連接以便在防護件和載體基片上的外露的導電圖案之間形成電連接。
在第五方面，本發明涉及一種可攜式通信設備，所述通信設備包括-外殼，其具有布置在其中的聲音入口，-包括罩的微型麥克風，所述罩具有布置其中的聲音入口，所述微型麥克風被布置在外殼的內部體積中，和-彈性防護件，其包括聲通道，所述聲通道被布置成將聲頻信號從外殼中的聲音入口引導到微型麥克風罩中的聲音入口，所述彈性防護件進一步包括圍繞微型麥克風罩的至少一部分的中空部分。
在第六方面，本發明涉及一種可攜式通信設備，所述通信設備包括-外殼，其具有布置在其中的聲音入口，-包括罩的微型麥克風，所述罩具有布置其中的聲音入口，所述微型麥克風被布置在外殼的內部體積中，和-彈性防護件，其包括聲通道，所述彈性防護件被布置成在聲通道和外殼的內部體積之間提供聲密封，所述彈性防護件進一步包括圍繞微型麥克風罩的至少一部分的中空部分。
現在將參考附圖更詳細地描述本發明，其中
圖1顯示了適合於表面安裝的微型麥克風，圖2顯示了具有與其相連的彈性防護件的微型麥克風，和圖3顯示了布置在彈性防護件中的微型麥克風，所述彈性防護件包括布置在聲通道中的鎳網格。
具體實施例方式
儘管本發明易於實現各種修改和替換形式，特定實施方式在圖中作為例子被顯示並且將在這裡被詳細描述。然而應當理解，本發明並非希望被限制於所公開的特定形式。相反，本發明將涵蓋落入後附權利要求所限定的精神和範圍內的所有變化、等價物和替換方式。
在其最廣泛的方面，本發明涉及採用彈性防護件形式的結構，該彈性防護件能夠在聲通道和可攜式設備的內部體積例如蜂窩式電話的內部體積之間提供聲密封。聲密封對於防止在蜂窩式電話的揚聲器和蜂窩式電話的麥克風之間發生聲反饋是必不可少的。除了建立聲密封之外，彈性防護件包括中空部分，該中空部分適於接收和保持微型麥克風例如表面可安裝矽麥克風的至少一部分。由於彈性防護件的中空部分具有稍小於微型麥克風的相應部分的尺寸，因此彈性防護件和微型麥克風可以通過彈性防護件的彈性性質保持相互固定關係。因而，彈性防護件和微型麥克風由於彈性防護件施加於微型麥克風的力而保持相互固定關係。該結構也確保彈性防護件相對於微型麥克風的正確相互對準。
倘若蜂窩式電話意外跌落，根據本發明的彈性防護件也為微型麥克風提供吸震保護。此外，優選地提供微型麥克風的EMI和ESD保護，原因在於根據本發明的彈性防護件包括導電彈性體材料或組合物，例如碳基的化合物。最後，彈性防護件可以吸收部件和距離的公差，原因在於彈性防護件可以吸收微型麥克風上的公差以及PCB和例如蜂窩式電話或另一類型的可攜式通信設備的外殼的內表面之間的距離上的公差。
現在參考圖1，描繪了用於表面安裝的微型麥克風。因而，描繪的微型麥克風是能夠經受回流處理的表面安裝設備(SMD)。圖1a顯示了微型麥克風的底部視圖，該微型麥克風由下部1和上部2構成。下部1適於抵接它安裝在其上的印刷電路板(PCB)。使用在250℃左右溫度下的標準回流處理形成微型麥克風的表面安裝。在圖1a中，六個接觸墊3布置在下部1的基本上平面的表面上。這些接觸墊用於各種目的，例如為微型麥克風供應來自PCB的電力，將各種數據傳輸進和/或出微型麥克風等。顯然接觸墊的數目可以不同於六個，因而它可以被調整以用於特定應用。
圖1b顯示了相同微型麥克風的頂部視圖。開口4形成在微型麥克風的上部2中。該開口4允許聲頻信號到達微型麥克風的下部1，在那裡布置了一個或多個壓敏元件。
微型麥克風具有僅僅2.6×1.6mm2的覆蓋面積(並且高度僅僅為0.84mm)，因而對於小型化麥克風的尺寸是關鍵問題的應用來說是理想的。彈性防護件的典型尺寸為3.19×2.19×1.92mm3(L×B×H)，並且聲音入口開口的直徑範圍為0.8-1.2mm，例如1.02mm。顯然，微型麥克風和彈性防護件的尺寸可以不同於以上的特定數值。
適合SMT的微型麥克風將麥克風晶片和組裝在載體晶片上的ASIC形成一體，以形成單個針頭大小的「全矽」部件。麥克風晶片保持聲傳感器結構，並且ASIC包含偏壓電路、低噪聲前置放大器和基於Σ-Δ的A/D轉換器。輸出是單比特數字輸出流，該輸出流可以高靈活度和自由度地連接到下遊數字電子設備。全矽微型麥克風的重要好處在於其對溫度和溼度的敏感性減小，以及對電磁幹擾(EMI)的高度抗擾性。在密封的全矽晶片級封裝中的緊密集成的麥克風和ASIC顯著減少了寄生電元件，同時數字輸出消除了在長距離上傳輸的EM幹擾。這允許產品設計者在例如行動電話的系統設計中具有靈活性，包括實現消除定向性或噪聲的麥克風陣列的可能性。
微型麥克風的關鍵特徵可以總結如下·尺寸，全矽封裝和表面可安裝性-減少製造成本和增加效率。
·集成方案-集成的麥克風、模擬前置放大器和Σ-Δ調製器減少了部件數和板空間以及RF/EM幹擾。
·RF和EM幹擾的高抑制-數字輸出(差動或平衡輸出)消除了長距離傳輸上的EM幹擾，從而允許增加性能的麥克風陣列。
·數位化-允許高性能麥克風陣列的應用。
·左/右特徵，其允許單數據線上的立體聲應用。
在可選配置中，微型麥克風可以配備有模擬輸出級，由此可以提供差動或平衡模擬信號以進行進一步處理。
現在參考圖2，描繪了包括兩個部分1、2的微型麥克風、PCB 6、包括兩個部分7、8的彈性防護件的一部分和帶有其中布置有聲音入口11的外殼部分5。外殼部分5可以是例如蜂窩式電話或另一種可攜式通信設備的外殼的一部分。微型麥克風的最上表面和外殼的最內表面之間的工作距離典型地為1.6mm左右。
在表面安裝微型麥克風1、2之前，彈性防護件7、8連接到該麥克風。如先前所述，特別由於彈性防護件的下部8向麥克風的外表面施加向內的力，因此彈性防護件7、8通過彈性防護件自身的彈性性質保持就位。彈性防護件被設計成經受由自動操作技術施加的力並且經受回流溫度。因而，包括帶有與其連接的彈性防護件以及可選地帶有布置在聲通道中的鎳網格的微型麥克風的組件可以作為標準SMD元件被操作，並且另外能夠在275℃左右的溫度下回流60秒，而聲、電或機械性能下降小於10％。
彈性防護件的上部7布置在外殼部分5和微型麥克風1、2之間。彈性防護件的該部分具有布置在其中的聲通道9，從而聲頻信號可以被從外殼部分5中的入口11引導到微型麥克風的壓敏元件。為了上部7形成高效聲密封，PCB6和外殼部分5朝著彼此機械地偏壓，由此彈性防護件的上部7變得由這些偏壓力稍稍壓縮。
圖2中所描繪的彈性防護件被顯示成由兩個部分-具有其中布置有聲通道9的上部7和圍繞微型麥克風的外部的下部8-構成。因而，上部7形成聲通道9和例如蜂窩式電話的內部體積之間的聲密封，而下部8保持在微型麥克風和彈性防護件7、8之間的相互固定關係。上下部分7、8可以單獨地製造，然後使用合適的手段組裝。作為另一選擇，整個彈性防護件可以被製造成單件式彈性防護件。
如先前所述，優選地通過應用導電彈性體材料或組合物例如碳填充彈性體提供EMI和ESD保護。為了完成EMI和ESD保護，導電環10(參見圖2)布置在PCB上。導電環10環繞適於在PCB和SMD兼容的微型麥克風之間提供必要電連接的那些PCB接觸墊。為了提供附加ESD保護，外殼5的內表面可以由導電層12覆蓋，為了相同原因，該導電層連接到地面或作為另一選擇連接到位於外殼5中的電子電路的低阻抗節點。與地面或低阻抗節點的電連接也應用於導電環10。
圖3a描繪了本發明的一個實施方式，其中鎳網格13位於聲通道14中。如圖3中所示，鎳網格通過與穿過布置在防護件15中的軌道接合而保持就位。鎳網格可以被設計成具有特定或定製聲性質。如圖3中所示的鎳網格的厚度為0.02mm。鎳網格的薄層電阻為4.6毫歐/平方。
圖3b顯示了在彈性防護件16、17的製造期間如何提供鎳網格。如圖3b中所示，一串鎳網格18、19可以插入到對準的彈性防護件16、17的貫通軌道中。在將鎳網格串插入到多個彈性防護件中之後，該串的中間部分20、21和22被除去，由此使彈性防護件16、17分離。
權利要求
1.一種彈性麥克風防護件，其包括-聲通道，其具有聲音入口和聲音出口，和-中空部分，其適於至少部分地圍繞相關的微型麥克風罩，其中所述聲通道的聲音出口可與相關的微型麥克風罩的聲音入口對準。
2.根據權利要求1所述的彈性防護件，其特徵在於，所述彈性防護件包括導電材料，例如碳。
3.根據權利要求1所述的彈性防護件，進一步包括布置在所述聲通道內的網格。
4.根據權利要求3所述的彈性防護件，其特徵在於，所述網格包括鎳，並且所述網格沿所述聲通道縱向的厚度小於0.5mm，例如小於0.1mm，例如小於0.05mm，例如大約0.02mm。
5.根據權利要求3所述的彈性防護件，其特徵在於，所述網格與所述彈性防護件中的一個或多個軌道接合，以便確保所述網格和所述聲通道之間的固定關係。
6.一種微型麥克風組件，其包括-包括罩的微型麥克風，所述罩具有布置在其中的聲音入口，和-彈性防護件，其包括具有聲音入口和聲音出口的聲通道，所述彈性防護件進一步包括中空部分，所述中空部分以一種方式圍繞所述微型麥克風的至少一部分，使得所述聲通道的聲音出口與所述微型麥克風罩的聲音入口對準。
7.根據權利要求6所述的微型麥克風組件，其特徵在於，所述微型麥克風適於表面安裝。
8.根據權利要求6所述的微型麥克風組件，其特徵在於，所述彈性防護件包括導電材料，例如碳。
9.根據權利要求6所述的微型麥克風組件，其特徵在於，所述彈性防護件的彈性性質將所述微型麥克風的至少一部分固定在所述彈性防護件的中空部分中。
10.根據權利要求6所述的微型麥克風組件，其特徵在於，所述彈性防護件進一步包括布置在所述聲通道內的網格。
11.根據權利要求10所述的微型麥克風組件，其特徵在於，所述網格包括鎳，並且所述網格沿所述聲通道縱向的厚度小於0.5mm，例如小於0.1mm，例如小於0.05mm，例如大約0.02mm。
12.根據權利要求10所述的微型麥克風組件，其特徵在於，所述網格與所述彈性防護件中的一個或多個軌道接合，以便確保所述網格和所述聲通道之間的固定關係。
13.一種可攜式通信設備，其包括帶有其中布置有聲音入口的外殼，所述可攜式通信設備進一步包括根據權利要求6所述的微型麥克風組件。
14.根據權利要求13所述的可攜式通信設備，其特徵在於，布置在所述可攜式通信設備的所述外殼中的所述聲音入口與所述聲通道的所述聲音入口對準。
15.根據權利要求13所述的可攜式通信設備，其特徵在於，所述通信設備的所述外殼的內表面部分接觸和壓縮所述彈性麥克風防護件的外表面部分，以便在所述微型麥克風罩的聲音入口和所述可攜式通信設備的聲音入口之間形成聲密封通道。
16.根據權利要求13所述的可攜式通信設備，其特徵在於，所述微型麥克風包括基本上平面的表面，所述基本上平面的表面具有布置在其上的適於接觸載體基片的相應觸點的多個電接觸墊。
17.根據權利要求13所述的可攜式通信設備，其特徵在於，所述彈性防護件包括導電材料，例如碳。
18.根據權利要求13所述的可攜式通信設備，其特徵在於，所述可攜式通信設備的外殼的內部包括載體基片，外露的導電圖案布置在其上。
19.根據權利要求18所述的可攜式通信設備，其特徵在於，所述彈性防護件的周邊端部輪廓與所述外露導電圖案形成電連接，以便在所述防護件和所述載體基片上的所述外露導電圖案之間形成電連接。
20.一種可攜式通信設備，其包括-外殼，其具有布置在其中的聲音入口，-包括罩的微型麥克風，所述罩具有布置在其中的聲音入口，所述微型麥克風被布置在所述外殼的內部體積中，和-彈性防護件，其包括聲通道，所述聲通道被布置成將聲頻信號從所述外殼中的聲音入口引導到所述微型麥克風罩中的所述聲音入口，所述彈性防護件進一步包括圍繞所述微型麥克風罩的至少一部分的中空部分。
21.一種可攜式通信設備，其包括-外殼，其具有布置在其中的聲音入口，-包括罩的微型麥克風，所述罩具有布置在其中的聲音入口，所述微型麥克風被布置在所述外殼的內部體積中，和-彈性防護件，其包括聲通道，所述彈性防護件被布置成在所述聲通道和所述外殼的內部體積之間提供聲密封，所述彈性防護件進一步包括圍繞所述微型麥克風罩的至少一部分的中空部分。
22.一種彈性麥克風防護件，其包括-聲通道，其具有聲音入口和聲音出口，和-中空部分，其具有適於安裝相關的微型麥克風的罩的至少一部分的內表面，其中所述聲通道的聲音出口可與所述相關的微型麥克風的聲音入口對準。
23.根據權利要求22所述的彈性防護件，其特徵在於，所述彈性防護件包括導電材料，例如碳。
24.根據權利要求22所述的彈性防護件，進一步包括布置在所述聲通道內的網格。
25.根據權利要求24所述的彈性防護件，其特徵在於，所述網格包括鎳，並且所述網格沿聲通道縱向的厚度小於0.5mm，例如小於0.1mm，例如小於0.05mm，例如大約0.02mm。
26.根據權利要求24所述的彈性防護件，其特徵在於，所述網格與所述彈性防護件中的一個或多個軌道接合，以便保證所述網格和所述聲通道之間的固定關係。
全文摘要
本發明涉及一種彈性防護件，所述彈性防護件包括具有聲音入口和聲音出口的聲通道，和適於至少部分圍繞微型麥克風或作為另一選擇被布置成仿照微型麥克風的外部輪廓的中空部分。本發明進一步涉及一種微型麥克風組件，所述麥克風組件包括具有聲音入口的微型麥克風，和彈性防護件，所述彈性防護件包括具有聲音入口和聲音出口的聲通道，所述彈性防護件進一步包括中空部分，所述中空部分以一種方式容納微型麥克風的至少一部分，使得聲通道的聲音出口與微型麥克風的聲音入口對準。
文檔編號H04M1/60GK101014202SQ200710008148
公開日2007年8月8日 申請日期2007年1月26日 優先權日2006年1月26日
發明者C·維爾克, B·P·博夫比耶, T·J·柳斯瓦拉 申請人:桑尼昂敏姆斯公司