專利名稱：定向揚(yáng)聲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種小型指向性聲源，更具體地說(shuō)，涉及一種適用于便攜式電子產(chǎn)品的定向揚(yáng)聲器。
背景技術(shù)：
超聲波定向揚(yáng)聲器的工作原理是把待發(fā)射的音頻信號(hào)調(diào)制在超聲波頻率的載波信號(hào)上，然后用超聲換能器發(fā)射出去。由于空氣的非線性聲學(xué)效應(yīng)，在傳播過(guò)程中聲波中的音頻信號(hào)會(huì)自解調(diào)出來(lái)，被人耳直接聽到。由于超聲傳播的超指向性，疊加在超聲波上的可聽聲也具有很好的指向性，因此這種聲源被稱為超聲波定向揚(yáng)聲器。傳統(tǒng)揚(yáng)聲器的聲音傳播是發(fā)散式的，不具有指向性，勢(shì)必會(huì)帶來(lái)聲音的互擾。指向性聲源具有廣泛的商業(yè)用途。由于它發(fā)出的聲音具有很強(qiáng)的指向性，可以利用這一點(diǎn)來(lái)產(chǎn)生針對(duì)個(gè)人的聲音，而不會(huì)打擾到其他人。例如，博物館里的游客站在某件展覽品面前時(shí)，只會(huì)聽到和這個(gè)展覽品有關(guān)的聲音，而不會(huì)被來(lái)自其它展覽品的聲音干擾；餐館里用餐的客人可以根據(jù)自己的喜好來(lái)選擇背景音樂，而不會(huì)打擾到其他人；逛超市的時(shí)候，經(jīng)過(guò)不同的貨架，就會(huì)聽到不同的商品的介紹，而處在其他地方的顧客不會(huì)受到這些聲音的打擾。現(xiàn)有的定向揚(yáng)聲器通常采用數(shù)十或者數(shù)百只普通的超聲波換能器單元焊接到 PCB板上，構(gòu)成超聲波換能器陣列?，F(xiàn)有的超聲波換能器單元的一種結(jié)構(gòu)如圖1所示，其包括喇叭形的諧振器la、導(dǎo)波板加、將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為超聲波機(jī)械振動(dòng)的壓電陶瓷換能元件 3a、底座如、外殼fe和一對(duì)引腳6a。外殼fe罩設(shè)在底座如上，形成一封閉的空腔7a，諧振器la、導(dǎo)波板加和壓電陶瓷換能元件3a均設(shè)置在該空腔7a內(nèi)。導(dǎo)波板加設(shè)置在壓電陶瓷換能元件3a的上方，并與壓電陶瓷換能元件3a相粘接；導(dǎo)波板加與壓電陶瓷換能元件 3a共同組成超聲波換能器單元的壓電振子。諧振器Ia設(shè)置在導(dǎo)波板加的上方，并與導(dǎo)波板加相粘接。壓電陶瓷換能元件3a通過(guò)硅膠8a粘接在底座如上。壓電陶瓷換能元件包括第一電極和第二電極，該兩個(gè)電極分別通過(guò)一根引線與兩個(gè)引腳6a電連接，引腳6a焊接在PCB板上。這種超聲波換能器單元包括外殼、底座等元件，由多個(gè)這種超聲波換能器單元組成的定向揚(yáng)聲器外形尺寸較大，厚度較厚，不適合用在便攜式電子產(chǎn)品上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種體積小、適合于便攜式電子產(chǎn)品使用的定向揚(yáng)聲器。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種定向揚(yáng)聲器，包括多個(gè)超聲波換能器單元和電路基板，該多個(gè)超聲波換能器單元排列在該電路基板上，各超聲波換能器單元包括將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為超聲波機(jī)械振動(dòng)的換能元件，該換能元件包括第一電極和第二電極，其中，換能元件固定在電路基板上，換能元件的第一電極和第二電極分別通過(guò)一引線與該電路基板連接。本發(fā)明的超聲波換能器單元與現(xiàn)有的超聲波換能器單元相比，省去了外殼、底座、
3引腳等部件，從而降低了生產(chǎn)材料成本。更為重要的是，由于超聲波換能器單元省略了外殼、底座等部件，因此超聲波換能器單元陣列可以實(shí)現(xiàn)更加緊密的排列，在更小的尺度上獲得更高的聲壓，同時(shí)降低了整體厚度，因而可制成小型定向揚(yáng)聲器，裝入便攜式電子產(chǎn)品中使用。


圖1是現(xiàn)有的一種超聲波換能器單元的剖面結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明的超聲波換能器單元的一種實(shí)施方式的剖面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3示出了本發(fā)明的超聲波換能器陣列的一種排列形狀； 圖4示出了本發(fā)明的超聲波換能器陣列的另一種排列形狀； 圖5是本發(fā)明的定向揚(yáng)聲器的另一種實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做出進(jìn)一步說(shuō)明。本發(fā)明的定向揚(yáng)聲器，包括多個(gè)超聲波換能器單元100和電路基板200，多個(gè)超聲波換能器單元100排列在電路基板200上。該多個(gè)超聲波換能器單元100可采用各種不同的方式排列在電路基板200上，從而形成不同形狀的超聲波換能器陣列，如三角形、方形、 平行四邊形、六角形等等。在一個(gè)示例中，如圖3所示，四個(gè)超聲波換能器單元100是以2X2 的方式排列在電路基板上；而在圖4中，超聲波換能器陣列的形狀為六角形。各個(gè)超聲波換能器單元包括將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為超聲波機(jī)械振動(dòng)的換能元件，該換能元件包括第一電極和第二電極，其中，換能元件固定在電路基板200上，換能元件的第一電極和第二電極分別通過(guò)一引線與該電路基板200連接。上述的電路基板200可以是PCB板或陶瓷基板，換能元件的材質(zhì)可以是壓電陶瓷、壓電晶體、PVDF薄膜或磁致伸縮材料。圖2示出了本發(fā)明的超聲波換能器單元100的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，其包括喇叭形的諧振器1、導(dǎo)波板2、將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為超聲波機(jī)械振動(dòng)的壓電陶瓷換能元件3，壓電陶瓷換能元件3具有第一電極和第二電極。諧振器1、導(dǎo)波板2和壓電陶瓷換能元件3從上至下依次排列。在電路基板200上涂布有形狀以及位置合適的硅膠8，壓電陶瓷換能元件3的下表面粘在硅膠8上(通常是每一壓電陶瓷換能元件與間隔設(shè)置的2滴硅膠相粘接)，獲得適度彈性的支撐。導(dǎo)波板2粘接在壓電陶瓷換能元件3的上表面上，導(dǎo)波板2與壓電陶瓷換能元件3共同組成超聲波換能器單元的壓電振子。諧振器1粘接在導(dǎo)波板2的上表面上。壓電陶瓷換能元件3的第一電極和第二電極分別通過(guò)一引線4焊接在電路基板200的焊盤210上。較佳的是，電路基板200在每一超聲波換能器單元100下方的位置開設(shè)有一通孔 220。該通孔可以避免壓電陶瓷換能元件3的下電極焊點(diǎn)以及下電極的引線碰到電路基板 200，并能夠加大換能元件3的振動(dòng)空間，從而起到改善發(fā)聲效果的作用。在另一種實(shí)施例中，本發(fā)明的定向揚(yáng)聲器還可包括一音頻揚(yáng)聲器300和一工作模式切換電路，構(gòu)成復(fù)合型揚(yáng)聲器。如圖5所示，該音頻揚(yáng)聲器300可嵌設(shè)在電路基板200上或通過(guò)粘接材料粘接在電路基板200上，該音頻揚(yáng)聲器300的引線焊接在電路基板200的焊盤上。該工作模式切換電路用于控制該定向揚(yáng)聲器在音頻揚(yáng)聲器工作模式與超聲波換能
4器工作模式之間進(jìn)行切換。當(dāng)定向揚(yáng)聲器處于音頻揚(yáng)聲器工作模式時(shí)，只有音頻揚(yáng)聲器工作，所有超聲波換能器單元均不工作；當(dāng)定向揚(yáng)聲器處于超聲波換能器工作模式時(shí)，只有超聲波換能器單元工作，而音頻揚(yáng)聲器不工作，從而達(dá)到自由選擇發(fā)出定向聲音或者非定向聲音的效果。 本發(fā)明的定向揚(yáng)聲器由于體積小、厚度薄，因而適用于手機(jī)、游戲機(jī)、MP3、MP4、 PSP、筆記本電腦等小型電子產(chǎn)品，用以控制聲音傳播方向，只讓特定方向的人聽到，使聲音具有私密性，避免聲音干擾其他人或者泄露私人聲音信息，具有廣闊的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
1.一種定向揚(yáng)聲器，包括多個(gè)超聲波換能器單元和電路基板，所述多個(gè)超聲波換能器單元排列在所述電路基板上，各超聲波換能器單元包括將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為超聲波機(jī)械振動(dòng)的換能元件，所述換能元件包括第一電極和第二電極，其特征在于，所述換能元件固定在所述電路基板上，換能元件的第一電極和第二電極分別通過(guò)一引線與該電路基板連接。
2.如權(quán)利要求1所述的定向揚(yáng)聲器，其特征在于，所述換能元件的材質(zhì)為壓電陶瓷；各所述超聲波換能器單元還包括諧振器和導(dǎo)波板，所述導(dǎo)波板設(shè)置在該壓電陶瓷換能元件的上方，并與該壓電陶瓷換能元件相粘接；所述諧振器設(shè)置在該導(dǎo)波板的上方，并與導(dǎo)波板相粘接。
3.如權(quán)利要求2所述的定向揚(yáng)聲器，其特征在于，所述壓電陶瓷換能元件的第一電極和第二電極分別通過(guò)一引線焊接在電路基板的焊盤上。
4.如權(quán)利要求3所述的定向揚(yáng)聲器，其特征在于，所述壓電陶瓷換能元件通過(guò)硅膠粘接在所述電路基板上。
5.如權(quán)利要求4所述的定向揚(yáng)聲器，其特征在于，所述電路基板在每一超聲波換能器單元下方的位置開設(shè)有一通孔。
6.如權(quán)利要求1所述的定向揚(yáng)聲器，其特征在于，該定向揚(yáng)聲器還包括一音頻揚(yáng)聲器和一工作模式切換電路；所述音頻揚(yáng)聲器設(shè)置在所述電路基板上，該音頻揚(yáng)聲器的引線焊接在電路基板的焊盤上；所述工作模式切換電路用于控制該定向揚(yáng)聲器在音頻揚(yáng)聲器工作模式與超聲波換能器工作模式之間進(jìn)行切換。
7.如權(quán)利要求6所述的定向揚(yáng)聲器，其特征在于，所述音頻揚(yáng)聲器嵌設(shè)在所述電路基板上或通過(guò)粘接材料粘接在所述電路基板上。
8.如權(quán)利要求1所述的定向揚(yáng)聲器，其特征在于，所述電路基板為PCB板或陶瓷基板。
9.如權(quán)利要求1所述的定向揚(yáng)聲器，其特征在于，所述換能元件的材質(zhì)為壓電陶瓷、壓電晶體、PVDF薄膜或磁致伸縮材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種定向揚(yáng)聲器，包括多個(gè)超聲波換能器單元和電路基板，該多個(gè)超聲波換能器單元排列在該電路基板上，各超聲波換能器單元包括將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為超聲波機(jī)械振動(dòng)的換能元件，該換能元件包括第一電極和第二電極，其中，換能元件固定在電路基板上，換能元件的第一電極和第二電極分別通過(guò)一引線與該電路基板連接。本發(fā)明的定向揚(yáng)聲器體積小，尤其適合于便攜式電子產(chǎn)品使用。
文檔編號(hào)H04R1/32GK102404664SQ20101027642
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2010年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月9日
發(fā)明者樂秀海, 宋甘亮, 張潔偉, 王建清, 王躍民, 聞心月 申請(qǐng)人:王建清