用于固定駐極體電容麥克風(ecm)中的部件的裝置的制造方法
【專利說明】用于固定駐極體電容麥克風(ECM)中的部件的裝置
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本發(fā)明根據(jù)35 U.S.C.§ 119(e)要求于2013年5月13日提交的名稱為“用于固定駐極體電容麥克風(ECM)中的部件的裝置”的美國臨時申請N0.61822590的權(quán)益，其全部內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本申請涉及聲學設(shè)備并且，更具體地，涉及對這些設(shè)備的內(nèi)部部件進行固定。
【背景技術(shù)】
[0004]存在各種類型的聲學設(shè)備并且一個這種類型的設(shè)備是麥克風。在一個不例中，駐極體電容麥克風(ECM)被用于諸如蜂窩電話、視頻攝像機、演播室演出麥克風以及頭戴式耳機等的設(shè)備中。
[0005]在ECM的情況下，聲能通過聲音端口進入并且使隔膜振動，并且該動作在隔膜和設(shè)置在隔膜附近的充電板之間產(chǎn)生電勢(電壓)的相應變化。該電壓表示已經(jīng)接收到的聲能。通常，該電壓隨后被傳送到電路(例如，諸如專用集成電路(ASIC)的集成電路)。在該電路上可以執(zhí)行信號的進一步處理。例如，在集成電路處對電壓信號執(zhí)行放大或者濾波功會泛。
[0006]為了使隔膜和充電板的組合正常運轉(zhuǎn)，需要將隔膜和充電板固定在麥克風內(nèi)部。例如，如果隔膜和充電板間隔的距離以不期望的方式改變(不存在隔膜響應于聲能而移動)，則麥克風將不會正常運轉(zhuǎn)。存在將隔膜固定到充電板以及將隔膜固定到外殼的各種方法。充電板和隔膜之間的連接提供了機械支承并且由于其形狀有時被稱為“聯(lián)接部(stitch)”。隔膜和外殼之間的連接提供了機械支承以及隔膜的邊界周圍的氣密密封。已經(jīng)進行了各種嘗試來提供機械支承和氣密密封，但是這些嘗試具有各種缺點。
【附圖說明】
[0007]為了更完整地理解本發(fā)明，應當參考下面詳細的描述和附圖，其中:
[0008]圖1包括示出根據(jù)本發(fā)明的各種實施方式的具有聯(lián)接部的ECM的側(cè)面剖視圖；
[0009]圖2包括根據(jù)本發(fā)明的各種實施方式的具有聯(lián)接部的ECM的透視圖；
[0010]圖3包括根據(jù)本發(fā)明的各種實施方式的具有聯(lián)接部的ECM的頂視圖；以及
[0011]圖4包括根據(jù)本發(fā)明的各種實施方式的制造具有聯(lián)接部的ECM的流程圖。
[0012]本領(lǐng)域技術(shù)人員應當理解，附圖中的元件是為了簡單和清楚起見而示出的。將進一步理解，某些動作和/或步驟是按照特定的發(fā)生的順序描述或者描繪的，本領(lǐng)域技術(shù)人員應當理解，關(guān)于順序的這種特殊性不是實際必需的。還應當理解，除了在此另外已經(jīng)陳述了特定含義之外，在此使用的術(shù)語和表述具有作為根據(jù)與關(guān)于這些術(shù)語和表述相應的調(diào)查和研究的各自領(lǐng)域中的普通含義。
【具體實施方式】
[0013]在此提供的方法允許聲學設(shè)備的元件附接到一起。具體地，聯(lián)接部(典型地，由環(huán)氧樹脂組成)被用于固定充電板和隔膜，并且在沒有聲能時，用于保持這些元件之間恒定或者近似恒定的距離。
[0014]在此提供的方法允許聲學設(shè)備的元件在聲學上被密封。具體地，圍繞隔膜的邊界施敷密封材料(典型地，由環(huán)氧樹脂組成)以圍繞其邊界創(chuàng)建氣密密封。
[0015]在本方法案的一個優(yōu)點中，聯(lián)接部或者其他固定裝置可以被制成較小的尺寸并且這允許較小的麥克風以及更為可用的后腔(back volume);因此，提供了更大的麥克風靈敏度。這對于麥克風需要盡可能小的情況(例如，在便攜式電子設(shè)備中和助聽器應用中)是特別有利的。
[0016]在另一個優(yōu)點中，獲得了一致尺寸和形狀的聯(lián)接部。這允許麥克風的可用后腔的較小變化；因此，允許麥克風的較小的靈敏度變化。
[0017]本方法還提供了與僅粘接的聯(lián)接部相比增加的機械強度，尤其是在其電機部件中。當機械振動影響麥克風時，這允許更好的機械性能。
[0018]本方法還提供了降低的振動敏感能力。換句話說，與僅環(huán)氧樹脂聯(lián)接部相比，可以更精確地增加聯(lián)接部的厚度，這降低了振動敏感度。
[0019]在本方法的另一個優(yōu)點中，消除了手工環(huán)氧樹脂聯(lián)接部“工藝”要求。換句話說，操作者依賴被緩解；因此，麥克風的靈敏度的變化較小。
[0020]在許多這些實施方式中，電機包括隔膜和充電板。隔膜與充電板隔開恒定的距離。使用由結(jié)合到聚酰亞胺層上的b階段環(huán)氧樹脂(諸如，Kapton (由Dupont公司制造))構(gòu)成的聯(lián)接部來固定該間隔。
[0021]現(xiàn)在參照圖1和圖2，并且描述聲學裝置100。在該示例中，聲學裝置是用于ECM的電機。裝置100包括充電板102、隔膜104、隔膜環(huán)106以及聯(lián)接部108。在該示例中，這些部件被一起稱為ECM電機。
[0022]充電板102是在ECM中使用的常規(guī)充電板，并且隔膜104是在ECM設(shè)備中使用的常規(guī)隔膜(例如，薄膜材料)。環(huán)106固定隔膜104。充電板102和隔膜104隔開距離“d”。在沒有聲能的情況下，該距離d被保持為恒定距離或者近似恒定距離。
[0023]在一個示例中，聯(lián)接部108由以聚酰亞胺薄膜109支承的“b階”環(huán)氧樹脂107構(gòu)成。聚酰亞胺(例如，Kapton)薄膜在大溫度范圍(例如，從大約-273到大約+400攝氏度)內(nèi)保持穩(wěn)定。聚酰亞胺給予b階段環(huán)氧樹脂更堅固的機械結(jié)構(gòu)，這使得易于進行形狀設(shè)計、裁剪以及操作并且斷裂和形變的風險降低。該b階段環(huán)氧樹脂粘接到充電板和相鄰的隔膜環(huán)106以固定電機。
[0024]在聯(lián)接部108中使用的b階段環(huán)氧樹脂是部分固化的環(huán)氧樹脂的半固態(tài)形式。其在混合但部分固化的樹脂的液態(tài)與完全形成的聚合物的最終狀態(tài)之間(例如，中間)使用?！癇階段”環(huán)氧樹脂被短時間地熱固化并隨后被冷卻(淬火)以防止樹脂系統(tǒng)的完全聚合。如本文別處所述，該中間固態(tài)可以擴展制造選項?？梢砸远喾N選項(諸如，以卷狀物或薄片)提供B階段環(huán)氧樹脂。
[0025]采用已經(jīng)被部分固化(例如，低于大約百分之10)的環(huán)氧樹脂，可以用于將部件粘合在一起(即，充電板和隔膜)。換句話說，環(huán)氧樹脂及其聚合是“階段式的”以便促進整個過程。稍后，環(huán)氧樹脂被重新加熱以便重激活聚合并完成固化周期。
[0026]以這種方式，并且與其它方法進行比較，將混合/沉積過程(混合樹脂和硬化劑，隨后將液體沉積在基片上)與固化過程(在沉積液體之后，立即用時間和熱量固化液體)分開，從而給制造過程增加了靈活性。
[0027]在圖1和圖2的系統(tǒng)的操作的一個示例中，聲能通過麥克風組件(未示出)中的聲音端口進入并且使隔膜104振動，并且該動作產(chǎn)生了隔膜104和充電板102之間的電勢(電壓)的相應變化。在沒有聲能時，隔膜104與充電板102隔開恒定或者近似恒定的距離do使用聯(lián)接部108來固定該間隔以提供機械強度并且確保該距離被保持。
[0028]該電壓表示已接收到的聲能。通常，該電壓隨后被傳輸?shù)诫娐?例如，諸如專用集成電路(ASIC)的集成電路)?？梢栽陔娐飞蠄?zhí)行信號的進一步處理。例如，可以在集成電路上對電壓信號執(zhí)行放大或者濾波功能。
[0029]現(xiàn)在參照圖3，描述了與圖1和圖2的示例不同地成形的聯(lián)接部的另一個示例。圖3的元件與圖1和圖2中的那些元件相同，因此在此不再重復它們的描述。圖3示出了聯(lián)接部可以采用很多不同的形狀和尺寸。
[0030]現(xiàn)在參照圖4，描述了用聯(lián)接部制造ECM麥克風的方法的示例。
[0031]在步驟402，將b階段環(huán)氧樹脂/聚酰亞胺(例如，Kapton)組件從冷凍存儲裝置移除。該組件在使用之前被保持冷凍以通過將固化減速來延長其壽命并且使其更容易操縱，這是由于該組件在冷凍或者冷藏狀態(tài)下沒有粘性。在步驟404，裁剪聯(lián)接部的形狀，這可以使用傳統(tǒng)的沖模(die stamping)處理或者通過使用激光切割處理來完成。
[0032]在步驟406，環(huán)氧樹脂/聚酰亞胺(例如，Kapton)聯(lián)接部被放置到充電板和隔膜環(huán)上面，橋接充電板和隔膜環(huán)之間的間隙，并且固定住充電板和隔膜環(huán)的位置。在步驟408，環(huán)氧樹脂/聚酰亞胺(例如，Kapton)聯(lián)接部及其相鄰部件(充電板和隔膜環(huán))被放入爐(oven)中并且被加熱(例如，以90攝氏度)大約兩小時，而爐法使得聯(lián)接部附著在隔膜和充電板上，并且將它們從爐中取出。
[0033]在該示例中，環(huán)氧樹脂/聚酰亞胺薄膜組件用作機械支承；然而，應當理解，在此描述的原理也可以應用于其它功能，諸如圍繞麥克風隔膜的邊界創(chuàng)建氣密密封。
[0034]在該示例中，設(shè)備是麥克風；然而，應當理解，在此描述的原理可以應用于諸如電樞平衡接收器的其他類型的設(shè)備。
[0035]在此描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，包括發(fā)明人已知的用于執(zhí)行本發(fā)明的最佳模式。應當理解，示出的實施方式僅僅是示例性的，并且不應當認為限制本發(fā)明的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種駐極體電容麥克風(ECM)電機裝置，該ECM電機裝置包括: 隔膜環(huán)支承結(jié)構(gòu)，所述隔膜環(huán)支承結(jié)構(gòu)限定了通過所述隔膜環(huán)支承結(jié)構(gòu)的開口 ； 充電板，該充電板位于所述開口內(nèi)； 至少一個聯(lián)接部，該聯(lián)接部將所述隔膜環(huán)支承結(jié)構(gòu)聯(lián)接到所述充電板； 隔膜，該隔膜被設(shè)置為與所述充電板相鄰并且總體上與所述充電板處于平行關(guān)系；使得所述聯(lián)接部被配置為固定所述充電板和所述隔膜環(huán)，并且使得所述聯(lián)接部被配置為在沒有聲能時維持所述充電板和所述隔膜之間的恒定或者近似恒定的距離。2.根據(jù)權(quán)利要求1的ECM電機裝置，其中，所述至少一個聯(lián)接部具有第一層和第二層。3.根據(jù)權(quán)利要求2的ECM電機裝置，其中，所述第一層包括聚酰亞胺，并且所述第二層包括B階段環(huán)氧樹脂。4.根據(jù)權(quán)利要求1的ECM電機裝置，其中，所述至少一個聯(lián)接部是四個聯(lián)接部。5.根據(jù)權(quán)利要求4的ECM電機裝置，其中，所述四個聯(lián)接部被配置為相同的形狀。6.—種制造駐極體電容麥克風(ECM)電機裝置的方法，該方法包括: 獲得ECM電機裝置，該ECM電機裝置包括充電板、隔膜和隔膜環(huán)支承結(jié)構(gòu)； 利用材料構(gòu)造聯(lián)接部； 將所述聯(lián)接部放置到所述ECM電機裝置上，以便將所述隔膜環(huán)支承結(jié)構(gòu)和所述充電板連接； 加熱所述聯(lián)接部和所述ECM電機裝置，以便將所述聯(lián)接部和所述ECM電機裝置固定在一起。7.根據(jù)權(quán)利要求6的所述方法，其中，所述至少一個聯(lián)接部具有第一層和第二層。8.根據(jù)權(quán)利要求7的所述方法，其中，所述第一層包括聚酰亞胺，并且所述第二層包括B階段環(huán)氧樹脂。9.根據(jù)權(quán)利要求6的所述方法，其中，所述至少一個聯(lián)接部是四個聯(lián)接部。10.根據(jù)權(quán)利要求9的所述方法，其中，所述四個聯(lián)接部被配置為相同的形狀。
【專利摘要】一種駐極體電容麥克風(ECM)電機裝置包括隔膜環(huán)支承結(jié)構(gòu)、充電板和至少一個聯(lián)接部。該隔膜環(huán)支承結(jié)構(gòu)限定了通過該隔膜環(huán)支承結(jié)構(gòu)的開口。充電板被設(shè)置在該開口內(nèi)。至少一個聯(lián)接部將隔膜環(huán)支承結(jié)構(gòu)聯(lián)接到充電板。隔膜被設(shè)置為與充電板相鄰并且總體上與充電板處于平行關(guān)系。聯(lián)接部被配置成固定充電板和隔膜環(huán)，并且聯(lián)接部被配置成在沒有聲能時維持充電板與隔膜之間恒定或者近似恒定的距離。
【IPC分類】H01L29/84, H04R19/04
【公開號】CN105284130
【申請?zhí)枴緾N201480025658
【發(fā)明人】F·M·內(nèi)勒
【申請人】美商樓氏電子有限公司
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2014年5月9日
【公告號】DE112014002383T5, US9398389, US20140334646, WO2014186224A1