CN102550043A - 用于平面扩音器的防尘设备 - Google Patents

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CN102550043A CN2010800225630A CN201080022563A CN102550043A CN 102550043 A CN102550043 A CN 102550043A CN 2010800225630 A CN2010800225630 A CN 2010800225630A CN 201080022563 A CN201080022563 A CN 201080022563A CN 102550043 A CN102550043 A CN 102550043A
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吉文·卡普兰
尤瓦·科恩
丹尼尔·卢因
梅尔·本·西蒙
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Abstract

一种用于生产平面扩音器的方法，包括：制造包括至少一个微型扬声器阵列的平面扩音器，具有第一和第二主表面；以及用包括气密声压波透过聚合物薄膜的罩覆盖所述扩音器的所述主表面中的至少一个。

Description

用于平面扩音器的防尘设备
相关申请的交叉引用
要求于2009年4月23日递交的名称为“用于平面数字扩音器的防尘设备”的美国临时申请No.61/171,946的优先权。
其他共同未决的申请是：
Figure BPA00001464455200011
Figure BPA00001464455200021
技术领域
本发明大体上涉及一种微型致动器阵列，更具体地涉及平面扩音器。
背景技术
诸如平面扩音器的致动器阵列在现有技术中是已知的，并例如描述在上述共同未决的申请中。
在本申请文件中提及的所有出版物和专利文献以及直接或间接地在此引用的出版物和专利文献的公开内容通过引用合并于此。
发明内容
本发明的特定实施例寻求提供一种用于平面致动器阵列的罩，从而保护该平面致动器阵列免受灰尘和其他颗粒的影响。
因此，根据本发明的至少一个实施例，提供用于平面扩音器的防尘罩设备，包括：包括气密声压波透过聚合物薄膜的罩构件。
进一步根据本发明的至少一个实施例，所述膜的厚度小于10微米厚。
再根据本发明的至少一个实施例，所述膜的厚度为2微米厚的量阶。
再根据本发明的至少一个实施例，聚合物选自如下的组：硝化纤维素、聚酰亚胺、聚乙烯、聚酯、聚对二甲苯。
还根据本发明的至少一个实施例，该设备还包括平面扩音器，所述平面扩音器的至少一部分接合所述声压波透过聚合物薄膜。
进一步根据本发明的至少一个实施例，所述声压波透过聚合物薄膜通过粘附到所述部分而附接。
还根据本发明的至少一个实施例，所述声压波透过聚合物薄膜热粘合到所述部分。
进一步根据本发明的至少一个实施例，所述声压波透过聚合物薄膜超声波焊接到所述部分。
再根据本发明的至少一个实施例，所述声压波透过聚合物薄膜激光焊接到所述部分。
根据本发明的至少一个实施例，还提供用于生产平面扩音器的方法，包括制造具有第一和第二主表面的平面扩音器；以及利用包括气密声压波透过聚合物薄膜的罩构件覆盖所述扩音器的所述主表面中的至少一个。
进一步根据本发明的至少一个实施例，所述覆盖包括将声压波透过聚合物薄膜粘合地附接到所述扩音器。
再根据本发明的至少一个实施例，所述扩音器包括在基板上的多个扬声器元件阵列；并且其中所述覆盖包括用至少一个框架环绕所述扩音器；以及将声压波透过聚合物薄膜装配到所述框架上。
还根据本发明的至少一个实施例，所述装配在所述环绕之前通过将所述膜预装配到所述至少一个框架上而进行。
进一步根据本发明的至少一个实施例，所述扩音器具有至少一个凹槽，以控制用于将所述膜附接到所述部分的粘合剂的流动。
再根据本发明的至少一个实施例，所述声压波透过聚合物薄膜附接到所述平面扩音器的顶表面和底表面。
还根据本发明的至少一个实施例，所述框架具有两个主侧面并操作为均等化其两个主侧面之间的压力。
再根据本发明的至少一个实施例，所述压力通过所述框架均等化，该框架具有连接所述框架的两个侧面的通风孔。
进一步根据本发明的至少一个实施例，所述孔包含多孔材料。
再根据本发明的至少一个实施例，所述压力通过所述框架均等化，该框架在其表面中的至少一个上具有凹槽，以允许空气从所述框架的一侧传递到另一侧。
进一步根据本发明的至少一个实施例，所述压力通过所述框架均等化，所述框架被附接为使得该框架包括设置在一凹槽上的壁，所述凹槽形成在所述框架所附接到的表面中，以允许空气从所述框架的一侧传递到另一侧。
进一步根据本发明的至少一个实施例，该设备还包括平面扩音器，该平面扩音器包括由所述罩构件覆盖的多个扬声器元件阵列。
再根据本发明的至少一个实施例，所述粘合剂为多孔的并允许空气从中通过。
进一步根据本发明的至少一个实施例，所述膜使用粘合剂装配到所述至少一个框架上。
进一步根据本发明的至少一个实施例，所述框架为所述基板的至少一个阵列所附接到的集成部件。
进一步根据本发明的至少一个实施例，所述框架和所述膜还覆盖将所述基板连接到至少一个阵列的至少一个电连接部。
再根据本发明的至少一个实施例，所述膜由能够抵抗在焊料回流期间使用的温度的聚合物制成，例如聚酰亚胺。
进一步根据本发明的至少一个实施例，所述平面扩音器表面被处理为变成疏水性。
还根据本发明的至少一个实施例，所述框架的表面被处理为变成疏水性。
关于以上提及的实施例和其他实施例被详细描述在以下部分中。
出现在说明书或附图中的任何商标为其所有者的财产，且在此仅仅出现用于阐释或例示出本发明的实施例可如何实施的一个示例。
附图说明
本发明的特定实施例例示在所附附图中：
图1A为具有直接附接到扬声器表面的膜的框架的侧视剖视图。图1B为具有直接附接到扬声器的顶表面和底表面的膜的框架的侧视剖视图。图2为使用粘合剂层或双面粘附泡沫条直接附接到扬声器的膜的侧视剖视图。
图3为通过将粘合剂线设置在扬声器表面上而直接附接到扬声器的膜的侧视剖视图。
图4为使用粘合剂线直接附接到扬声器的膜的侧视剖视图，所述粘合剂线安置在扬声器表面中的至少一个预制造凹槽或凹槽中，以消除过多粘合剂流动到扩音器表面上的风险。
图5为两个扬声器元件的侧视剖视图，每个扬声器元件由例如如图1-4中的单独的膜保护，并且两个扬声器元件都装配在同一基板上。
图6为两个扬声器元件的侧视剖视图，两个扬声器元件装配在具有框架和膜的同一基板上，以保护两个扬声器元件。
图7为装配在基板中的单个扬声器的侧视剖视图，基板具有用于膜附接的预制造框架、用于电连接的垫、从扬声器到垫的电连接部和保护膜。
图8A为包括在图8B中放大的部分的框架的仰视图，该部分包含典型的曲形开口，该开口可例如小于＜500u深并用作空气传送通路，以防止颗粒在由框架、膜和基板或扬声器表面密封的空腔或空间内运动。
图8B显示图8A的放大细节。图9A为包括一部分的空间的俯视图，该部分在框架所附接到的表面上包含曲形开口，该开口用作空气传送通路，以防止颗粒运动到由空间、膜和基板或扬声器表面密封的空腔或空间中。图9B显示图9A的放大细节。
图10为具有直接附接到扬声器表面的膜的空间的侧视剖视图，其中空间具有一个或多个通风孔，以允许空气从空间的一侧传送到另一侧。
具体实施方式
平面数字扩音器典型地包括多个(例如10或100)微型扬声器元件阵列或附接到共用基板的多个这种阵列。不同于传统扬声器(术语“扩音器”和“扬声器”在此可互换地使用)，其中线圈运动的空隙仅必须被保护免受能干涉线圈***的颗粒影响，微型扬声器通常对于颗粒状污染非常敏感，甚至受亚微米尺寸颗粒的影响。此外，全部区域必须被保护不受灰尘影响，并使声压波穿过灰尘屏障。
“平面”扩音器指大致二维的扬声器，其中厚度与直径或斜边比小于0.2。
在传统扩音器中，灰尘保护由灰尘盖或灰尘锥提供(US 7,286,681)以保护敏感区域。有时，灰尘筛或网被使用，但它们并不总是使声音穿过自身，并且它们自身有时实际上随隔膜运动并参与声音的产生(US 6,975,740)。有时，灰尘筛或网被使用，但其孔非常大以使空气运动穿过自身(US7,016,186，US 6,289,106)。
本发明的特定实施例寻求提供薄的(例如2-10微米)、低密度(例如由聚合物形成)、气密的膜作为灰尘屏障使用。该屏障可直接施加在扬声器、表面上或略高于它。该膜典型地这样薄(亚微米到几微米厚)，使得其不能吸收声能并在覆盖音频频谱到典型地具有典型小于2dB损耗的超过50KHz的频率下传送声音。
这些膜可类似于光罩薄膜(US 4,131,363)，例如如由Micro Lithography有限公司(MLI)1257 Elko Drive Sunnyvale CA94089发布的光罩薄膜；或其他聚合物薄膜，例如可从美国佛罗里达州棕榈城Chemplex购买到的MylarTM、ProleneTM和EtnomTM；或可从Dupont de Namur以KaptonTM的名义购买到的聚酰亚胺；这些有时称为超薄膜。该膜可使用粘合剂、超声波焊接、激光焊接、热焊接或其他现有技术中已知的方法直接附接到扬声器表面，或者可例如使用间隔框架或作为间隔件的双面粘合剂偏移离开该表面装配。膜材料可选为(即，聚酰亚胺)使其高温抵抗力允许焊料回流过程用于将扩音器电连接到外部环境。
扩音器可包括一同工作的一个或多个扬声器元件，每个扩音器元件都包括多个微型扬声器阵列。
多个膜可分别仅覆盖个别扬声器元件的一部分，因而组合在一起保护全部阵列元件；或者一件式的膜可覆盖全部扬声器元件，或者一件式的膜可覆盖共用基板上的可包括扬声器***或子***的若干阵列。膜可设置在扬声器元件的顶侧或底侧或两侧上。
膜可用材料(例如碳氟化合物)薄层涂覆，或使用降低表面能或允许静电荷消散并因而减少灰尘颗粒吸附到膜上的工艺(例如自组装单层或单层蒸汽沉积)来处理。
膜或其框架可附接到扬声器表面以允许粘附安置。粘合剂可例如为热固化、光固化或化学固化粘合剂或类似于商业流通的双面粘附带的物理粘合剂，例如由以色列荷兹利亚3M Isreal在目录号9460下发布的双面粘附带。
由于膜是气密的，因此膜可需要将外部环境与扬声器之间的压力均等化。这可通过使用框架中的通风孔实现。灰尘过滤器(例如丙烯酸泡沫)可设置在通风孔内，以将灰尘从进入空气中过滤出。根据第二实施例，孔可具有亚微米尺寸，或者框架可由多孔材料(例如多孔聚氨酯)制成，以不会使空气传播的大于几微米的颗粒穿过孔。根据第三实施例，用于附接膜的粘合剂层或可能提供的膜框架可具有亚微米的孔，并可例如包括可由以色列荷兹利亚3M Isreal获得的丙烯酸泡沫带4936，由此允许空气运动穿过膜和/或膜框架，并阻挡灰尘颗粒。根据也可使用3M的丙烯酸泡沫带4936的第四实施例，框架表面可具有从框架的外侧穿过到内侧的一个或多个曲形通道，以允许空气从框架的一侧传送到另一侧，同时防止大部分颗粒运动到保护区域，该保护区域由膜限定并且扬声器位于该保护区域内。
在框架或间隔件上的多个膜可分别仅覆盖扬声器元件的一部分，因而组合在一起保护全部阵列元件；或者具有膜的单个框架或间隔件可覆盖全部扬声器元件；或者在膜或间隔件上的一件式的膜可覆盖在共用基板上的若干阵列，该共用基板可包括扬声器***或子***。框架或间隔件可在适当时使用在扬声器元件的顶侧或底侧或两侧。
为了减少在微型扬声器从高湿度热环境运动到冷环境时与微型扬声器上的湿度浓度相关的问题，微型扬声器元件阵列表面可例如通过提供六甲基二硅氮烷(Hexamethyldisilazine)或其他化合物的表面组装单层，以变为高度不易被水沾湿的，并且框架壁例如通过将该框架壁暴露到氧等离子体被处理为不易被水沾湿的，因而提高框架壁上的浓度并将微型扬声器上的浓度限制为微型液滴，而不会大到导致任何功能性问题。
现在参照图1A-10，图1A显示本发明的实施例，包括扬声器和关联的保护膜，其中框架14附接到大致平面扩音器元件的主表面12。聚合物膜10附接在框架的顶部、通常为矩形形状并具有毫米尺寸的高度和壁厚度。框架可由诸如铝的金属或诸如环氧化合物的坚硬聚合物材料制成，在扩音器表面12与膜之间留出合适尺寸的空间16。
图1B显示本发明的另一实施例，包括扬声器和关联的保护膜，其中框架14附接到大致平面扩音器元件的主表面12。聚合物膜10附接在框架14的顶部，从而在扩音器表面12与膜之间留出空间16。平面扩音器的底表面13也具有关联的保护膜，其中框架15附接到大致平面扩音器元件的底表面13。聚合物膜11附接到框架15上，从而在扩音器表面13与膜11之间留出空间17。图2显示本发明的另一实施例，其中膜10使用具有粘附表面的间隔件20附接到扩音器表面12，从而在扩音器表面与膜之间留出空间16。该间隔件可由泡沫或其他多孔材料形成，该材料允许空气传送通过，同时防止大部分灰尘颗粒传送通过，例如3M丙烯酸泡沫带4936。
图3显示本发明的实施例，其中聚合物膜10使用粘合剂线30附接到扩音器12的表面。粘合剂性质、厚度和附接工艺参数限定空间16的尺寸，以分离扩音器表面和膜22，从而粘合剂用作间隔件。在图4中，粘合剂层30分配到扩音器12的表面上的预限定凹槽40中。该凹槽典型地限定足够的自由容积，以包含任意过多的粘合剂，从而通过允许过多的粘合剂在凹槽中流动而防止粘合剂流动到扩音器表面上。
图5显示本发明的又一实施例，其中如图4所示的两个扩音器装配在共用基板50上，例如基于FR4的PCB基板上。该基板可用于将电信号提供到扩音器附近。
图6显示本发明的再一实施例，其中两个扬声器元件12附接到共用基板50，其中基板可用于将电信号提供到扩音器附近。框架60附接到共用基板50，并且保护聚合物薄膜10附接在框架60的顶部。框架60也可为共用基板50的集成部件，即框架和共用基板作为单一件制造。
图7显示本发明的实施例，其中框架和膜不仅覆盖阵列，而且覆盖将基板连接到至少一个阵列的电连接部。如所示，扩音器12附接到具有集成膜支撑框架部分75和电垫72的基板70。垫72连接到基板的外侧或连接到包括在基板(未示出)中的其他电子部件。垫允许扩音器12电连接到基板70。保护聚合物膜10在对扩音器12布线之后附接到框架部分。在此示出的布线表示线结合技术，但可以理解，也可使用其他在现有技术中已知的用于硅片电连接的技术(例如形成***焊盘(bumping)、覆晶技术(flip chip)或其他方法)。图8A-8B例示出本发明的又一实施例，其中膜(未示出)所附接到的框架80包括一个或多个直的或曲形凹槽。在例示的实施例中，如在图8B的放大圆中所示，曲形凹槽84提供在框架的底表面82上，该底表面稍后附接到扩音器或基板的表面，该表面阻挡大部分空气传播的颗粒进入由膜保护的容积，同时使空气流入和流出，由此允许在保护容积85与外部环境86之间的压力均等化。应该理解，实施例也可用于间隔件用作框架并装配在基板上或直接在扩音器元件表面上方的情况。
图9A-9B例示出本发明的又一实施例，其中框架80所附接到的表面91具有一个或多个凹槽。如最佳在图9B的放大圆中可见，可提供曲形凹槽90阻挡大部分空气传播的颗粒进入由膜保护的容积，同时使空气在框架下方流入和流出，由此允许在保护容积85与外部环境86之间的压力均等化。应该理解，实施例也可用于间隔件用作框架并装配在基板上或直接在扩音器元件表面上方的情况。应该提及，在图9B中，为了解释，凹槽90在从顶部观察时被示出为穿过框架80，但当然在实践中框架80不必由透过材料形成。
如图所示，压力通过附接的框架80均等化，从而框架的壁82设置在凹槽90上方，该凹槽形成在框架80所附接到的表面中，由此允许空气从框架的一侧85传递到框架的另一侧86。图10显示本发明的实施例，包括扬声器和关联的保护膜，其中框架14附接到大致平面扩音器元件的主表面12。聚合物膜10附接在框架14的顶部，其具有通风孔100，以允许空气从框架的一侧运动到另一侧，从而在扩音器表面12与膜之间留出空间16。通风孔可具有诸如丙烯酸泡沫的多孔材料，未示出，其用作空气传播的颗粒过滤器。可以理解，在此显示和描述的本发明的应用不限于数字扩音器，而是也可用于类似的包括微型扬声器的一个或多个阵列。
可以理解，术语“强制”、“要求”、“需要”和“必须”指在特定实施方式或本文为了清楚而描述的应用的范围内的实施选择且并不意欲限制，这是因为在可替代实施方式中，相同的元件可限定为非强制性的且不要求或甚至不会一同去除。
本发明的在单独实施例的范围内描述的特征也可在单个实施例中组合在一起提供。相反，为了概括在单个实施例的范围内或在特定要求中描述的本发明的特征(包括方法步骤)，可单独提供或在任何合适的子组合中或在不同要求中提供。“例如”在具体实例的含义下使用，并不意欲限制。可以理解，在本文所述和所述的说明书和附图中，作为其***和子单元所述或例示的功能也可提供作为本文的方法和步骤，并且作为本文的方法和步骤所述或例示的功能也可提供作为其***和子单元。在附图中的用于例示各个元件的比例仅仅为示例性的和/或为了清晰表示而为适当的，并不意欲限制。
本发明的实施例包括但不限于在所附权利要求中提出的内容。

Claims (30)

1.一种用于平面扩音器的防尘罩设备，该平面扩音器包括至少一个微型扬声器阵列，该设备包括：
包括气密声压波透过聚合物薄膜的罩构件。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述膜的厚度小于10微米厚。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述膜的厚度为2微米的量阶。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述聚合物选自如下组：硝化纤维素、聚酰亚胺、聚乙烯、聚酯、聚对二甲苯。
5.根据权利要求1所述的设备，其还包括平面扩音器，该平面扩音器包括至少一个微型扬声器阵列，其中所述平面扩音器的至少一部分接合所述声压波透过聚合物薄膜。
6.根据权利要求5所述的设备，其中所述声压波透过聚合物薄膜经由粘合剂附接到所述部分。
7.根据权利要求5所述的设备，其中所述声压波透过聚合物薄膜热粘合到所述部分。
8.根据权利要求5所述的设备，其中所述声压波透过聚合物薄膜超声波焊接到所述部分。
9.根据权利要求5所述的设备，其中所述声压波透过聚合物薄膜激光焊接到所述部分。
10.一种用于生产平面扩音器的方法，包括：
制造具有第一和第二主表面的平面扩音器；以及
用包括气密声压波透过聚合物薄膜的罩构件覆盖所述扩音器的所述主表面中的至少一个。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述覆盖包括将声压波透过聚合物薄膜粘合地附接到所述扩音器。
12.根据权利要求10所述的方法，其中所述扩音器包括在基板上的多个扬声器元件阵列；并且其中所述覆盖包括：
用至少一个框架环绕所述扩音器；以及
将声压波透过聚合物薄膜装配到所述框架上。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述装配在所述环绕之前通过将所述膜预装配到所述至少一个框架上而进行。
14.根据权利要求6所述的设备，其中所述扩音器具有至少一个凹槽，以控制用于将所述膜附接到所述部分的粘合剂的流动。
15.根据权利要求5所述的设备，其中所述声压波透过聚合物薄膜附接到所述平面扩音器的顶表面和底表面。
16.根据权利要求12所述的方法，其中所述框架具有两个主侧面并操作为均等化所述两个主侧面之间的压力。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述压力通过所述框架均等化，该框架具有连接所述框架的所述两个侧面的通风孔。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述孔包含多孔材料。
19.根据权利要求16所述的方法，其中所述压力通过所述框架均等化，该框架在其表面中的至少一个上具有凹槽，以允许空气从所述框架的一侧传递到另一侧。
20.根据权利要求19所述的方法，其中凹槽包括曲形凹槽。
21.根据权利要求16所述的方法，其中所述压力通过所述框架均等化，该框架附接为使得所述框架包括设置在凹槽上方的壁，所述凹槽形成在所述框架所附接到的表面中，从而允许空气从所述框架的一侧传递到另一侧。
22.根据权利要求1所述的设备，其还包括平面扩音器，该平面扩音器包括由所述罩构件覆盖的多个扬声器元件阵列。
23.根据权利要求6所述的设备，其中所述粘合剂为多孔的并允许空气流动通过该粘合剂。
24.根据权利要求12所述的方法，其中所述膜使用粘合剂装配到所述至少一个框架上。
25.根据权利要求24所述的方法，其中所述粘合剂为多孔的并允许空气流动通过该粘合剂。
26.根据权利要求12所述的方法，其中所述框架为至少一个所述阵列所附接到的所述基板的集成部件。
27.根据权利要求26所述的方法，其中所述框架和膜还覆盖将所述基板连接到至少一个所述阵列的至少一个电连接部。
28.根据权利要求5所述的设备，其中所述膜由能够抵抗在焊料回流期间使用的温度的聚合物制成。
29.根据权利要求5所述的设备，其中所述平面扩音器表面被处理为变成疏水性。
30.根据权利要求12所述的方法，其中所述框架的表面被处理为变成疏水性。
CN2010800225630A 2009-04-23 2010-04-22 用于平面扩音器的防尘设备 Pending CN102550043A (zh)

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