專利名稱：具有集成線圈的柔性振動膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電聲傳感器領(lǐng)域。特別的，本發(fā)明涉及用于電聲傳感器中的集成的振動膜和線圈系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的用于電聲傳感器中的振動膜和線圈系統(tǒng)通常包括一個由金屬線纏繞形成的導(dǎo)電線圈，該金屬絲纏繞在線軸上。該線軸附著在一個振動膜上，從而將線軸的運動和移位轉(zhuǎn)換成聲音信號。該線圈和部分線軸位于一磁隙中，從而形成依照施加到線圈上的電信號而驅(qū)動振動膜的電磁驅(qū)動裝置。
在某些微型傳感器中，通過將線圈直接附著在振動膜上而避免使用線軸，因此，僅有部分線圈位于磁隙中。這種方式雖然省略了大量的線圈，但缺點是位于磁隙中的部分線圈將取決于振動膜的實際位置。因此，加在線圈上的電信號將產(chǎn)生一電磁力，該電磁力也取決于振動膜的位置，從而導(dǎo)致生成的聲音信號的非線性失真。從而，這種傳感器只適于非常小的振動膜運動的應(yīng)用中，在此，所述的非線性失真問題可以忽略不計。
這種線圈直接附著在振動膜上的傳感器的缺點還有即使避免了線圈的重量，線軸的不活動部分，即不在磁隙內(nèi)的部分，也增加了振動膜系統(tǒng)的重量而沒有產(chǎn)生任何電磁效應(yīng)。
這種傳感器的缺點還有，不使用線軸就需要一個剛性的線束線圈。通常，線圈是由導(dǎo)電線通過涂漆或膠粘的方式固持在一起而形成的。導(dǎo)線的非剛性固定部分將導(dǎo)致不良的電磁驅(qū)動，從而導(dǎo)致聲音信號的失真。
這種線圈直接附著在振動膜上的傳感器的缺點還有，線圈和振動膜之間的剛性連接通常僅由一線性連接而形成，即沿著典型的環(huán)狀線圈或線軸外圍。這產(chǎn)生了關(guān)于保證振動膜以單純的類似活塞的方式運動的問題。因此，為了提供足夠剛硬的振動膜，通常需要一個實心且重的振動膜，以足以在僅與驅(qū)動線圈不佳的連接方式下能進行單純的類似活塞的運動。或者，可以通過在運動方向上延伸振動膜，例如一個圓錐形的振動膜，來獲得一種可接受的硬度。在很多應(yīng)用中這是一種可以接受的方法，然而對于很小的傳感器，尺寸是個很重要的參數(shù)。尤其是在一些例如手機的移動通訊裝置中，傳感器的高度被認為是很重要的。振動膜在其運動方向上的延伸將限定傳感器可以有多平坦。這種平坦的設(shè)計可以通過平的振動膜來獲得。然而，對于這種振動膜，該設(shè)計是一個在剛性且重和剛性差但很輕的振動膜之間的一個折衷點。
EP1 182 907描述了一種具有較薄的振動膜的傳感器，該振動膜是曲線形狀并具有一個具有磁隙的磁性電路。EP1 182 907中的傳感器特征在于在振動膜的表面上具有薄的線性導(dǎo)體。只有具有線性導(dǎo)體的振動膜區(qū)域插入磁隙中。EP1 182 907中的傳感器涉及高頻擴音器領(lǐng)域。
EP1 182 907中的振動膜設(shè)計的缺點在于由于薄且有彈性的振動膜材料，對于振動曲線形狀，必須提供足夠剛性的振動膜。然而，振動膜的彎曲率在需要足夠高度的振動膜的運動方向上的延伸，因此，設(shè)計的結(jié)果實質(zhì)上是不平坦的。因此，EP1 182 907中的振動膜的設(shè)計無法應(yīng)用在微小的擴音器中，在此平坦的設(shè)計是至關(guān)重要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種集成的振動膜和線圈系統(tǒng)，其適用于微小的電聲傳感器，尤其是平的電聲傳感器。該振動膜必須適用于平的設(shè)計的傳感器。而且，該振動膜和線圈系統(tǒng)必須適于低成本大量生產(chǎn)。
上述目的通過提供一種用于電聲傳感器的振動膜而實現(xiàn)，該振動膜包括一柔性薄片，其包括第一和第二薄片段，第一和第二薄片段中每一片段限定一實際的平面，和一個或多個導(dǎo)電線圈，其中一個或多個線圈中的每一個具有在第一和第二薄片段的實際平面上的導(dǎo)電通路，從而對于每個線圈分別形成第一和第二線圈段。
第二線圈部分可以適合于位于一磁通路的一個間隙中。第一和第二薄片段的表面可以在排布上基本相互垂直。
振動膜可以進一步包括第一薄片段上的導(dǎo)電部分，該導(dǎo)電部分電連接至具有一個或多個線圈的至少一個導(dǎo)電通路，且可外部接觸來電終斷電聲傳感器。
該振動膜可以進一步包括一電子電路，其連接至一個或多個線圈中的至少一個。該電子電路可以固定在第一薄片段的實際平面上。該電子電路可以包括一個阻抗變換器。
振動膜可以包括一個線圈。振動膜可以包括兩個線圈，兩個線圈中的每一個可以電連接至阻抗轉(zhuǎn)換器。
第一薄片段可以為一個矩形。第一薄片段也可以為圓形。第一薄片段也可以為橢圓形。
第二薄片段可以包括至少一矩形的部分。第二薄片段可以包括至少一彎曲的部分。
柔性薄片可以包括一印刷電路板。該印刷電路板可以是一單面柔性電路板。柔性電路板可以理解為柔性印刷電路板，其為包括至少兩層材料的層疊，其中至少一層由導(dǎo)電材料形成，另一層由電絕緣材料形成。該導(dǎo)電材料可以是金屬，例如紫銅、鋁、黃銅等等。單面柔性電路板具有一導(dǎo)電材料層和一電絕緣材料層。該印刷電路板可以是一雙面柔性電路板。雙面柔性電路板理解為包括一第一導(dǎo)電層，一電絕緣層和一第二導(dǎo)電層的層疊。
具有一個或多個線圈的導(dǎo)電通路可以由銅制成。具有一個或多個線圈的導(dǎo)電通路也可以由鋁制成。
柔性薄片可以是單片。柔性薄片可以包括一適用于輻射聲波的主部，和固定在主部上的一個或多個線圈分隔部。具有線圈的導(dǎo)電通路可以在一個或多個線圈部上。具有一個或多個線圈的一個或多個導(dǎo)電通路和外部可到達導(dǎo)體部分可以由銅制成。全有一個或多個線圈的一個或多個導(dǎo)電通路可以由鋁制成，外部可到達導(dǎo)體部分可以由銅制成。至少一個線圈部分可以通過膠粘的方式附著在主部上。至少一個線圈分隔部分可以包括一多層柔性電路板。多層柔性電路板理解為多個導(dǎo)電層或多個電絕緣層的層疊。
該振動膜可以進一步包括懸掛該振動膜的裝置。該懸掛裝置可以形成該振動膜的內(nèi)部。該懸掛裝置可以包括多個僅沿該振動膜的圓周的一部分延伸的懸掛裝置。多個懸掛裝置可以大體沿該振動膜的圓周的整個部分延伸。多個懸掛裝置可以沿該振動膜的圓周的整個部分延伸。


下面，參照附圖更詳細地描述本發(fā)明，其中圖1顯示了具有一集成的間隔部分的雙面矩形柔性振動膜；圖2顯示了具有兩個集成的間隔部分的單面矩形柔性振動膜；圖3顯示了具有兩個集成的間隔部分的矩形柔性振動膜，一個ASIC附著到該振動膜上；圖4顯示了具有兩個集成的間隔部分的雙面矩形柔性振動膜的俯視圖和仰視圖；圖5顯示了具有一線圈部分的矩形柔性振動膜，該線圈部分具有在一分隔薄片上且為一雙面柔性電路板；圖6顯示了具有兩個矩形柔性振動膜的傳感器的分解圖，其中每個振動膜都具有分隔線圈，線圈具有兩個間隔；圖7顯示了具有分隔線圈的橢圓形柔性振動膜；該線圈具有兩個間隔。
本發(fā)明允許各種修正和選擇性的形式，實施例已經(jīng)在附圖中的例子中展示過，并將在以下進行細節(jié)描述。然而，本發(fā)明的意圖是不限于已揭示的特定例子。本發(fā)明而是涵蓋所有落入如權(quán)力要求描述的精神和領(lǐng)域內(nèi)的變更、等同物和其他選擇。
具體實施例方式
依照本發(fā)明，線圈可以由一片薄且柔性的薄片形成，如柔性印刷電路板，即柔性電路板。這樣的薄且柔性的薄片將承載位于其上的預(yù)定的導(dǎo)電通路，從而形成一線圈狀導(dǎo)電通路。如下所描述的，振動膜在其優(yōu)選實施例中也具有導(dǎo)電部分。因此，線圈和振動膜可由具有相應(yīng)導(dǎo)電通路的單片柔性電路板制成，該單片的形狀可制成線圈的兩個長的部件裸露，且相對于集成的振動膜/線圈的其余部分成90度角。
圖1顯示了由矩形雙面柔性電路板形成的本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例。圖1顯示了從振動膜的下面觀看的振動膜，當安裝到一傳感器上時該面朝向磁通路。圖1所示的實施例具有一間隔部分1，其垂直于振動膜的主平面2，振動膜/線圈系統(tǒng)自然地設(shè)計成與具有一個磁隙的磁通路的結(jié)合。間隔部分1包括處于下面的兩個分離的線圈10、11，在彎曲的每側(cè)上的一個線圈形成間隔部分1。每個線圈都由螺旋狀的導(dǎo)電通路形成。在圖1中，第一線圈10可以很清楚地看到，但第二線圈11部分被彎曲所遮擋。圖1的放大圖沒有顯示在雙面柔性電路板上面形成的第三線圈12。該上面還包括圖1未顯示的第四線圈。圖4所示是雙面實施例的俯視圖和仰視圖。
為了提供最佳的傳感器阻抗，圖1中振動膜的四個線圈可以電串聯(lián)或者并聯(lián)，或者組合電連接。該電連接必須保證所有線圈的電流方向是一致的，以使所有線圈上的電磁力都作用在同一方向上。優(yōu)選的，使用線圈中心的薄板通孔來執(zhí)行兩個單獨線圈之間的電連接，從而將柔性薄片一面的第一線圈和另一面的第二線圈通過薄片連接。應(yīng)當保證線圈的設(shè)定，從而在柔性薄片兩面的線圈的電流方向是一致的，從而使得當電信號加在線圈上時電磁力是作用在同一方向上的。
圖1顯示的振動膜具有一邊緣部分20，該邊緣部分20適合于將該振動膜固定和附著在傳感器系統(tǒng)的不移動部分。邊緣部分20也可以用作線圈的電終端，從而防止在振動膜運動過程中由于高擺動幅度造成的未固定導(dǎo)線的疲勞。在圖1中，這些線圈與柔性薄片上的導(dǎo)電通路30連接，這些通路延伸至邊緣部分20，從而形成一終端部分。外部電線可以通過焊接或者使用導(dǎo)電粘合劑而連接至該終端部分。這樣，避免了將外部電線焊接至振動部分，從而消除了電線因疲勞而斷裂的風險。從而，與通過未固定的振動電線而終斷傳感器相比，傳感器的耐用性和可靠性明顯提高了。
邊緣部分20可以包括一個或多個適合終端線圈的舌部。這些舌部可以從振動膜的長邊延伸出來，且導(dǎo)電部分延伸至該舌部，從而舌部上的導(dǎo)電部分電連接至各個線圈的末端。該舌部的末端可以彎折180度，從而導(dǎo)電部分的末端裸露或者一電鍍的通孔可以通過舌部而建立電連接。舌部的導(dǎo)電部分的末端從而可以作為傳感器的電終端。對于一些應(yīng)用，例如移動電話，通過將舌部的導(dǎo)電部分直接焊接至電子設(shè)備的電路板的導(dǎo)電部分而將該傳感器連接至該電子設(shè)備?？梢允褂脤?dǎo)電粘合劑來替代焊接?？蛇x擇的，舌部的導(dǎo)電部分的末端可以焊接或通過其他方式連接至安裝在包含該傳感器的殼體內(nèi)的電子終端。
類似于圖1顯示的振動膜的振動膜可以使用單面柔性電路板而形成，從而使得間隔部分具有一個或兩個線圈。該一個或兩個線圈可以位于振動膜的上面或下面。僅一個線圈對于振動膜的作用是必需的，但是傳感器的效率通過增加位于磁縫隙內(nèi)的導(dǎo)電材料的數(shù)量而提高。
使用兩個或多個線圈的優(yōu)點是可能電性并聯(lián)或串聯(lián)這些線圈。這樣，可能獲得傳感器的不同的合阻抗，例如將兩個16Ω線圈連接獲得32Ω或者8Ω的合阻抗。這樣，當傳感器被用作擴音器時，傳感器可以適合用于獲得關(guān)于聲音輸出和能量消耗的最佳匹配的放大器。當傳感器被用作擴音器時，串聯(lián)或并聯(lián)這些線圈同樣可以用于控制聲音輸出。例如，在兩個線圈的不同連接的情況下，傳感器的電壓靈敏度可以調(diào)節(jié)至6dB。這些線圈的連接可以在配線中決定或者可以在機械開關(guān)和一電控制開關(guān)中切換。例如，一包括該開關(guān)功能的電子芯片，例如ASIC40，可以位于該振動膜上，如圖3所示。
圖2顯示了具有一矩形單面柔性電路板的實施例，該單面柔性電路板具有垂直于振動膜2的主平面的兩個間隔部分1，從而振動膜適合與包括兩個磁隙的傳感器。每個間隔部分1包括兩個分隔的線圈10，11。優(yōu)選的，線圈10，11連接，從而保證兩個間隔部分1同相，即當施加一電信號時它們趨向于在相同的方向移動該振動膜。否則，如果該振動膜用于擴音器傳感器，該振動膜將趨向于傾斜，而不是類似活塞的運動。
圖3顯示了類似于圖2的實施例，除了圖3中的實施例包括一實現(xiàn)為ASIC40的電子電路，其附著在振動膜的下面。ASIC40同樣可以位于振動膜的上面。其它類型的電子電路同樣可以附著于振動膜上，例如單個電子元件。然而，在ASIC40中實現(xiàn)的電路具有多個優(yōu)點。優(yōu)選的，ASIC40通過形成振動膜的柔性薄片上的導(dǎo)體(未示)與線圈10，11連接，從而避免將終端ASIC40的電線分開。此外，ASIC40可以連接至用于終端傳感器的導(dǎo)體30，從而使得ASIC40接收一外部輸入信號或者提供一外部輸出信號。
當傳感器打算用作擴音器時，ASIC可以適合于接收外部電信號及在該信號施加到線圈之前調(diào)節(jié)該信號。該調(diào)節(jié)可以是例如濾波，從而將擴音器的頻率特性整形，即獲得一平的頻率響應(yīng)。此外，濾波可以包括一低通濾波器段，用于防止擴音器在低頻放大過大。ASIC40同樣可以包括一阻抗轉(zhuǎn)換器，其將在下面進一步描述。ASIC40同樣可以適合于通過終端傳感器的導(dǎo)體接收數(shù)字信號。除了希望產(chǎn)生的聲音信號之外，數(shù)字信號還包括例如音量和特定均衡等的信息。ASIC40可以適合于接收該信息和相應(yīng)的調(diào)節(jié)該產(chǎn)生的聲音。此外，ASIC40可以包括一放大器或一依照接收的輸入電信號而驅(qū)動振動膜的驅(qū)動器。
當該傳感器用作一麥克風時，ASIC可以適合于從線圈接收電信號，且在將該信號通過振動膜上的導(dǎo)體提供給一外部輸出終端之前調(diào)節(jié)該接收的電信號。該調(diào)節(jié)可以包括一適合放大的前置放大器，且如果優(yōu)選的同樣將從線圈接收的電信號進行阻抗轉(zhuǎn)換。
ASIC40可以通過粘合劑附著至振動膜，或者其可以通過將其連接終端焊接至振動膜上的導(dǎo)電通路而焊接地附著。所有至ASIC40的電連接，例如模擬信號，數(shù)字信號和電源信號，可以通過振動膜30上的導(dǎo)電通路提供。
兩個或多個ASIC可以附著至該振動膜，這些ASIC中的每一個包括適合于提供諸如上述不同用途的電子裝置。ASIC可以附著至該振動膜的兩面。
圖4顯示的是由雙面柔性電路板形成的振動膜的仰視圖和俯視圖，其具有兩個間隔部分1。每個間隔部分1固持四個分隔線圈10、11、12、13的部分。如顯示的那樣，柔性電路板的兩面具有延伸至邊緣部分的導(dǎo)電通路30，從而形成線圈10、11、12、13的終端。邊緣部分20沿著矩形振動膜的兩長邊的整個長度上延伸。兩邊緣部分20包括一作為懸掛部分的彎曲橫界面部分。
關(guān)于減少運動量，優(yōu)選鋁作為導(dǎo)電材料。然而，鋁不太適合用于邊緣部分，這是因為其具有比例如銅差的抗疲勞性。此問題可以通過在單片雙面柔性電路板的一面用銅做成而另一面用鋁做成解決。例如，由鋁做成的下面可以用于形成線圈。由銅做成的上面用于導(dǎo)體，該導(dǎo)體形成線圈和終端區(qū)域之間的連接。這樣，最小的運動量和用作終端的柔性導(dǎo)體相結(jié)合。使用柔性電路板的兩面需要通過柔性電路板的上側(cè)導(dǎo)電體和下側(cè)導(dǎo)電體之間的電連接，例如薄板的通孔。
獲得低的運動量和好的終端導(dǎo)電部分的抗疲勞性的另一方法是振動可以由兩個或多個分隔薄片而組成。振動膜的運動部分可以使用一輕的導(dǎo)電材料，例如鋁，且包括振動膜的邊緣部分的部分可以使用一更剛性的導(dǎo)電材料，例如銅。此外，導(dǎo)電材料的厚度可以分別選擇。
圖5顯示了具有矩形外部形狀的振動膜的分解示圖。該振動膜具有一分離主體50，其包括一適合運動的矩形區(qū)域51。此外，主體50包括形成懸掛裝置52，53的部分。線圈部分70在分隔薄片上形成。線圈部分70由雙面柔性電路板形成，且附著至主體50的上部，從而線圈部分70的間隔部分1通過位于振動膜上的孔80。孔80可以形成一狹縫，從而僅振動膜材料的無用部分被移除。
圖5中的振動膜具有沿長邊和短邊的四個折邊20(僅有兩個可以在圖5中看到)，折邊20適合于附著至傳感器的不移動部分。懸掛裝置52沿振動膜51的整個周邊而延伸，以適合移動。
在圖5所示的具有分離主體50和線圈部分51的實施例的一可選擇的實施例中，一平的薄片可以形成一振動膜，且線圈部分70可以由一個或多個薄片形成，每個薄片至少具有一個線圈。線圈部分可以被彎曲，從而形成諸如圖5-7中所示的間隔部分1。然后，一個或多個線圈部分70附著至振動膜部分51，從而線圈部分70的間隔部分1大體垂直于振動膜平面，且線圈部分70具有與振動膜51同平面的部分，從而可以通過例如粘合劑固定在振動膜51的下面。
圖6顯示了具有兩個振動膜100，110的傳感器的分解示圖。第一振動膜100位于磁通路120的上面，類似于第一振動膜100的第二振動膜110位于磁通路120的下面。兩個振動膜100，110大致與圖5顯示的類型相似，因為它們具有分離主體50和由雙面柔性電路板形成的線圈部分70。然而，盡管圖5中的振動膜的每個線圈部分70具有一個間隔部分1，圖6所示的線圈部分70具有兩個間隔部分1。傳感器的磁通路120位于由非磁性材料例如塑料制成的殼體130中。磁通路120固定在該殼體中。顯示的磁通路120包括一位于磁性軟材料體122中間的矩形磁體121。磁體121的每個長邊形成磁極123，124。磁性軟材料體122形成一環(huán)形部件，在此顯示的是由兩個矩形長邊和兩個矩形短邊形成的矩形部件。兩個磁縫隙125由磁通路120而形成。每個磁隙125由兩個平面形成，一個平面由磁體121形成，另一個由磁性軟材料122形成。
振動膜可以固定至殼體130，例如沿殼體的邊緣或者至殼體的側(cè)邊。振動膜可以選擇的固定至磁通路120的部分，例如環(huán)形部件122。每個振動膜100，110的線圈的間隔部分1可以位于磁縫隙125中，從而它們在磁隙125中空間地交迭。它們同樣可以放置成它們在磁縫隙125中不空間地交迭。該磁通路120具有位于磁體121和環(huán)狀部件122之間的通孔。依照傳感器的應(yīng)用，優(yōu)選的將該通孔密封，從而兩個振動膜100，110沒有聲音傳遞，是隔音的。優(yōu)選的是他們通過位于磁通路中的通孔連接，但不阻塞該通孔或者部分地阻塞該通孔。
例如圖6所示的雙振動膜傳感器可以用作擴音器單元。任一共同電信號可以施加至兩個振動膜和線圈系統(tǒng)，從而形成球形聲音傳播。通過依照第一立體聲信道將第一電信號施加到第一振動膜，且同時依照第二立體聲信道將第二電信號施加到第二振動膜，雙振動膜傳感器可以用來產(chǎn)生立體聲信號。
雙振動膜傳感器可以被電連接，因而將一電輸入信號施加到兩個振動膜的線圈系統(tǒng)時，振動膜在相同方向移動。這樣，傳感器將形成一大體無聲振動發(fā)生器，其可用于移動電話中作為信號器。同時，該傳感器可以作為擴音器，且如果另一個電信號以一相位施加至兩個線圈系統(tǒng)時，產(chǎn)生一聲音信號，從而兩個振動膜以相反的方向運動。
雙振動膜傳感器同樣可以作為一麥克風。電信號可以從兩個振動膜和線圈系統(tǒng)合并，從而形成具有一通常的球形敏感模式的麥克風。電信號同樣可以從兩個振動膜和線圈系統(tǒng)合并，從而形成具有八面立體模式的麥克風。傳感器同樣可以作為立體聲麥克風。
雙振動膜傳感器同樣可以用作麥克風和擴音器?？蛇x擇的，一個振動膜可以用作麥克風，另外一個振動膜可以作為擴音器?？蛇x擇的，兩個振動膜可以同時作為擴音器，而在另一工作模式下同時作為麥克風。
麥克風和擴音器工作模式可以與振動工作模式相合并。這可能在例如移動通信設(shè)備中是有利的。在此，兩個振動膜傳感器可以依照工作模式而作為振動信號器，立體擴音器和立體麥克風，從而相對于將三個功能的傳感器分開的情況來說節(jié)省了空間和重量。
在一具有矩形振動膜的優(yōu)選實施例中，例如圖1-6顯示的實施例中，振動膜被線圈的間隔部分支撐且從而在其整個長度上驅(qū)動。從而，振動膜可以同時形成為薄且硬。從而，振動膜將變輕，且以直至高頻的單純的類似活塞的運動伴隨線圈部分的運動。
柔性電路板的一個重要的特點在于可能將振動膜和線圈系統(tǒng)集成。這顯示了與現(xiàn)有振動膜和線圈系統(tǒng)相比的一些優(yōu)點。例如，可能定位線圈的導(dǎo)電通路的電磁有源部分，從而在振動膜運動時也定位在磁隙中。從而，線圈的有源部分將依照振動膜的位置而位于磁隙中，因而保證了輸入電信號至聲音信號的線性轉(zhuǎn)換。從而，消除了在現(xiàn)有傳感器中因線圈直接附著至振動膜而帶來的非線性失真。
因為線圈和振動膜被自然地集成在一起，獲得了線圈和振動膜之間的最可能的剛性機械連接。消除了可能引入柔性連接的所有附著方式，例如膠粘等等。依照本發(fā)明，可以使用各種形狀的線圈，通過垂直安裝線圈部分，線圈給予振動膜的平面部分大范圍的支撐。這給出了在運動方向非常硬的振動膜/線圈結(jié)構(gòu)。
依照本發(fā)明的振動膜具有關(guān)于微型傳感器的卓越特性，例如用于移動通信裝置。然而，該設(shè)計同樣具有優(yōu)秀的特性，例如在細長傳感器元件中的應(yīng)用。與現(xiàn)有傳感器相比，細長傳感器元件可以由非常硬的振動膜極好地耦合至線圈系統(tǒng)而制成。從而，即使一長的振動膜的整個長度在高頻同樣同相運動。這使得能夠?qū)崿F(xiàn)諸如高質(zhì)量立體聲(hi-fi)擴音器的應(yīng)用，例如高定向的高頻驅(qū)動器。高定向擴音器在很多應(yīng)用上具有優(yōu)勢，這是因為這是減少擴音器位于的房間內(nèi)聲音的負面影響的方法。
關(guān)于線圈的間隔部分的一個重要的參數(shù)是填充有對電磁馬達起作用的間隔部分。為了增加磁隙中的線圈材料的填充部分，線圈通路可以做的很寬。這將增加傳感器的靈敏度，其與傳感器的低阻抗相互交換。當阻抗太低而不能與例如用于移動電話中的現(xiàn)有電子放大裝置工作時，在一諸如ASIC40的芯片內(nèi)包含的阻抗轉(zhuǎn)換器可以安裝在振動膜上。具有安裝在振動膜的線圈側(cè)的芯片的實施例如圖3所示，該芯片，例如ASIC40，安裝在振動膜的線圈側(cè)。
大的過濾部分對于有效利用磁縫隙中的可用空間是重要的。在具有單個導(dǎo)電層的單面柔性電路板的情況下，過濾部分受到用于形成線圈的技術(shù)很大的影響，該技術(shù)例如用于移除導(dǎo)電材料的技術(shù)。如果導(dǎo)電材料能夠在非常薄的通路上移除而留下大體呈矩形橫接面的導(dǎo)體，則獲得最佳的效率。導(dǎo)電材料可以用例如蝕刻技術(shù)移除。導(dǎo)電材料同樣可以使用激光技術(shù)移除。
對于移除導(dǎo)電材料以形成線圈的技術(shù)，可以獲得線圈的單個導(dǎo)電通路之間的給定最小空間。為了最佳化過濾部分，必須減少空間的數(shù)目。從而，最佳的過濾部分由僅具有一個繞組的線圈獲得。然而，低數(shù)目的繞組將產(chǎn)生具有非常低的電阻抗的線圈。當振動膜用于作為擴音器的振動膜時，對于擴音器驅(qū)動器或驅(qū)動擴音器的放大器來說阻抗可以非常低。這可以通過在放大器和擴音器線圈之間連接一電阻抗轉(zhuǎn)換器而實現(xiàn)。通過使用多層柔性電路板，可能通過僅使用每層中的一個或者最少很少的繞組而形成非常緊湊的線圈系統(tǒng)，且同樣獲得可接受的電阻抗。
圖1-4顯示的實施例都被彎曲，從而形成沿振動膜兩長邊的邊緣部分。邊緣部分包括適合通過例如粘合劑的方式附著至諸如圖6顯示的殼體的部分。邊緣部分同樣可以附著至傳感器的其它不移動的部分。邊緣部分同樣包括適合于提供使得振動膜垂直于其主平面移動的柔性懸掛的部分。因而邊緣部分適合將振動膜固定在一平衡位置中，從而保證線圈的間隔部分在垂直方向正確地位于磁縫隙中，從而不接觸縫隙的邊，這將引起失真。此外，邊緣部分同樣決定振動膜的平衡水平點，當電信號施加到該線圈時振動器繞該點移動。
邊緣部分的彈性特性，據(jù)此振動膜的可能的敲擊，受柔性電路板材料、邊緣懸掛部分和柔性電路板彎曲成的形狀影響。在圖1-4中，邊緣部分的懸掛部分彎曲形成一曲形或圓形橫截面，其對于懸掛裝置的彈性特性是優(yōu)選的。懸掛裝置同樣可以形成為三角截面，或者其可以包括多個彎曲，從而形成類似手風琴的邊緣部分的懸掛部分，因而允許振動膜大的敲擊的更柔軟的懸掛。
在圖1-4中，顯示的實施例具有沿振動膜長邊的邊緣部分。如果首選的，振動膜的長邊可以通過粘合劑固定至傳感器的磁系統(tǒng)或者殼體上。振動膜的短邊空閑可能是首選的，由此提供了一狹槽，其能使得振動膜兩側(cè)之間的空氣能夠進入。該狹槽可以調(diào)節(jié)成期望的聲音特性，特別是在低頻，該聲音特性影響傳感器聲音特性。邊緣結(jié)構(gòu)可以明顯地影響運動系統(tǒng)的自然頻率，從而形成傳感器的一個重要的設(shè)計參數(shù)。
如果首選的，圖1-4中的振動膜的短邊同樣固定至磁系統(tǒng)或者殼體，例如如圖5-7中顯示的那樣?；蛘呖蛇x擇的，該槽可以用柔軟物質(zhì)封閉，從而允許短邊運動。然而，柔軟物質(zhì)防止空氣從振動膜的一側(cè)流動到另一側(cè)。僅利用從短邊延伸出的邊緣部分固定振動膜同樣是首選的。
傳感器的聲音輸出取決于選擇的邊緣結(jié)構(gòu)。最好的靈敏度由控制密封邊緣獲得，然而低頻輸出受益于調(diào)諧間隙。此外，省略短邊上的邊緣部分是有好處的，例如，在多個類似的傳感器被用來形成一線性元件的構(gòu)造中。
當振動膜系統(tǒng)用于例如圖6所示的具有一殼體的傳感器系統(tǒng)中時，邊緣部分將形成決定關(guān)于移動系統(tǒng)的自然頻率的傳感器聲音性能的一個因素。圖1-4顯示了振動膜的整個長邊長度固定至殼體的首選實施例。振動膜的短邊上的額外的邊緣部分可以被固定或者這樣的部分可以以振動膜長邊相同的方式從柔性電路板彎曲，例如圖5-7顯示的那樣。通過應(yīng)用額外的彈性材料，可以將振動膜的整個邊密封，如果從聲音的觀點看是優(yōu)選的。相反，同樣可能僅使用例如振動膜的兩個相對邊的一小部分來固定振動膜，從而留下一沿振動膜邊的明顯的聲音開口。
依照本發(fā)明，一個實施例可以由一單個矩形柔性電路板彎曲形成，從而形成一間隔部分，該間隔部分垂直于振動膜的主面。這樣，線圈的間隔部分在其整個長度上支撐該振動膜，且可以通過使用一單個部件而生產(chǎn)出集成的振動膜/線圈系統(tǒng)。如果需要一非常剛性的振動膜，柔性電路板可以彎曲來形成一雙振動膜。兩層可以通過粘合劑相互粘合在一起?？蛇x擇的，硬的振動膜可以通過將第二片材料應(yīng)用于柔性電路板振動膜的上部來形成一雙層振動膜而獲得。
因為振動膜/線圈系統(tǒng)可以單片地形成，例如使用一片柔性電路板，單個元件的數(shù)目與現(xiàn)有的振動膜/線圈系統(tǒng)相比減少了。從而，消除了可能的生產(chǎn)失誤，該失誤是由將線圈固定至振動膜上的錯誤搭配而引起的。從而，依照本發(fā)明的傳感器對于低成本高量產(chǎn)來說是有吸引力的。此外，單片實現(xiàn)提供了最小可能的劣連接和最小可能的壞連接，從而增加了傳感器的可靠性。關(guān)于傳感器的終端的高可靠性可以通過具有由銅形成的導(dǎo)電通路的柔性電路板而獲得。這是因為銅具有的機械特性這個事實，其允許在振動膜在運動過程中連接振動膜部分和邊緣的固定部分的導(dǎo)電部分發(fā)生小的彎曲。
對于具有由兩個或多個分隔薄片形成的振動膜的實施例，薄片材料可以還是柔性電路板。這允許振動膜具有集成的導(dǎo)體，其通過焊接或者通過導(dǎo)電粘合劑的方式電連接至線圈部分。振動膜上的集成導(dǎo)體同樣可以對于將例如ASIC的電子設(shè)備固定和連接至振動膜來說是有利的。
振動膜的一個實施例是矩形的，例如圖1-6所示的那樣。這包括細長振動膜或者基本方形的振動膜的可能性?？梢赃x擇各種各樣的振動膜形狀。這允許制成的振動膜對于用于非常小尺寸的應(yīng)用中的傳感器來說給予最佳的有效空間可利用率。這樣，與在一特定應(yīng)用中的傳感器可利用空間相比，傳感器可能具有大的振動膜區(qū)域。振動膜可以是除矩形外的其它形狀，例如適合特定應(yīng)用的圓形、橢圓形或者其它形狀。
圖7顯示了具有一分隔主部50和線圈部分70的橢圓形振動膜的一個例子。圖7中的振動膜具有從振動膜整個圓周延伸的邊緣部分20。該線圈部分是雙面的且具有兩個間隔部分1。
圖1-7所示的線圈的間隔部分1的形狀是矩形。這些部分1可以選擇為其它形狀，例如圓的一部分，橢圓的一部分或者選擇的其它形狀。在圖1-7中，顯示的間隔部分1是平的，當超過一個間隔部分1時，顯示的間隔部分是平行的。該形狀允許一單片實現(xiàn)。然而，當間隔部分1在分隔薄片部分70上形成時，它們可以是平的部分之外的其它形狀。間隔部分1可以被彎曲，且當超過一個間隔部分1時，間隔部分1可以形成不同的彎曲形狀。超過一個的間隔部分1可以形成為平的部分但是不平行，例如它們可以在振動膜下交叉?？梢宰杂蛇x擇不同的構(gòu)造，來使得振動膜適合于在各種各樣的磁通路構(gòu)造中的應(yīng)用?？梢赃x擇構(gòu)造，來實現(xiàn)振動膜最大程度的支撐，從而提供剛性的振動膜，即使其是平的且由一薄且輕的材料形成。
權(quán)利要求
1.一種用于電聲傳感器的振動膜，該振動膜包括一柔性薄片，其包括第一和第二薄片段，第一和第二薄片段中的每一個具有一實際平面，和一個或多個導(dǎo)電線圈，其中一個或多個線圈中的每一個具有在第一和第二薄片段的實際平面上的導(dǎo)電通路，從而對于每個線圈分別形成第一和第二線圈段。
2.如權(quán)利要求1所述的振動膜，其中第二線圈部分適合于位于一磁通路的一個間隙中。
3.如權(quán)利要求1或2所述的振動膜，其中第一和第二薄片段的表面排布基本上相互垂直。
4.依照任何前述權(quán)利要求的振動膜，其進一步包括第一薄片段上的導(dǎo)電部分，該導(dǎo)電部分電連接至具有一個或多個線圈的至少一個導(dǎo)電通路，且可外部接觸來電終斷電聲傳感器。
5.依照權(quán)利要求1-4的任何一項所述的振動膜，進一步包括一電子電路，其連接至一個或多個線圈中的最少一個。
6.如權(quán)利要求5所述的振動膜，其中該電子電路附在第一薄片段的實際平面上。
7.如權(quán)利要求5或6所述的振動膜，其中該電子電路包括一個阻抗變換器。
8.依照權(quán)利要求1-7的任意一項所述的振動膜，其包括一個線圈。
9.依照權(quán)利要求1-7中的任意一項所述的振動膜，其包括兩個線圈。
10.如權(quán)利要求9所述的振動膜，其中兩個線圈中的每一個電連接至阻抗轉(zhuǎn)換器。
11.依照權(quán)利要求1-10中任意一項所述的振動膜，其中第一薄片段實際上為矩形。
12.依照權(quán)利要求1-10中任意一項所述的振動膜，其中第一薄片段實際上為圓形。
13.依照權(quán)利要求1-10中任意一項所述的振動膜，其中第一薄片段實際為橢圓形。
14.依照權(quán)利要求1-13中任意一項所述的振動膜，其中第二薄片段包括至少一實際為矩形的部分。
15.依照權(quán)利要求1-13中任意一項所述的振動膜，其中第二薄片段包括至少一彎曲的部分。
16.依照權(quán)利要求1-15中任意一項所述的振動膜，其中該柔性薄片包括一印刷電路板。
17.如權(quán)利要求16所述的振動膜，其中該印刷電路板是一單面柔性電路板。
18.如權(quán)利要求16所述的振動膜，其中該印刷電路板是一雙面柔性電路板。
19.依照任何前述權(quán)利要求的振動膜，其中具有一個或多個線圈的導(dǎo)電通路由銅制成。
20.依照任何前述權(quán)利要求的振動膜，其中具有一個或多個線圈的導(dǎo)電通路由鋁制成。
21.依照任何前述權(quán)利要求的振動膜，其中該柔性薄片是單片。
22.如權(quán)利要求4-18任一項所述的振動膜，其中柔性薄片包括一適用于輻射聲波的主部，和附在該主部上的一個或多個線圈分隔部。
23.如權(quán)利要求22所述的振動膜，其中具有線圈的導(dǎo)電通路在一個或多個線圈部上。
24.如權(quán)利要求23所述的振動膜，其中具有一個或多個線圈的一個或多個導(dǎo)電通路和外部可到達導(dǎo)體部分由銅制成。
25.如權(quán)利要求23所述的振動膜，其中具有一個或多個線圈的一個或多個導(dǎo)電通路由鋁制成，外部可到達導(dǎo)體部分由銅制成。
26.依照權(quán)利要求22-25中任一項所述的振動膜，其中至少一個線圈部分通過膠粘的方式附著在主部上。
27.依照權(quán)利要求22-25中任一項所述的振動膜，其中至少一個線圈分隔部分包括一多層柔性電路板。
28.依照任何前述權(quán)利要求的振動膜，進一步包括懸掛該振動膜的裝置。
29.如權(quán)利要求28所述的振動膜，其中該懸掛裝置形成該振動膜的內(nèi)部。
30.如權(quán)利要求28或29所述的振動膜，其中該懸掛裝置包括多個僅沿該振動膜的圓周的一部分延伸的懸掛裝置。
31.如權(quán)利要求30所述的振動膜，其中多個懸掛裝置大體沿該振動膜的圓周的整個部分延伸。
32.如權(quán)利要求28或29所述的振動膜，其中多個懸掛裝置沿該振動膜的圓周的整個部分延伸。
全文摘要
一種用于電聲傳感器的振動膜，該振動膜包括一柔性薄片，其包括第一和第二薄片段，第一和第二薄片段中的每一個具有一實際平面；和一個或多個導(dǎo)電線圈，其中一個或多個線圈中的每一個具有在第一和第二薄片段的平面上的導(dǎo)電通路，從而對于每個線圈分別形成第一和第二線圈段。該柔性振動膜可以通過使用單面或雙面柔性電路板而實現(xiàn)。集成的振動膜和線圈系統(tǒng)可以由單片柔性電路板形成。振動膜可以用于麥克風或者擴音器。
文檔編號H04R7/00GK1620839SQ03802603
公開日2005年5月25日 申請日期2003年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月25日
發(fā)明者萊夫·約翰森, 莫藤·謝爾森·安諾生 申請人:桑尼昂霍森斯公司