CN101014202A - 用于微型麦克风的弹性体防护件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种弹性防护件，所述弹性防护件包括具有声音入口和声音出口的声通道，和适于至少部分围绕微型麦克风或作为另一选择被布置成仿照微型麦克风的外部轮廓的中空部分。本发明进一步涉及一种微型麦克风组件，所述麦克风组件包括具有声音入口的微型麦克风，和弹性防护件，所述弹性防护件包括具有声音入口和声音出口的声通道，所述弹性防护件进一步包括中空部分，所述中空部分以一种方式容纳微型麦克风的至少一部分，使得声通道的声音出口与微型麦克风的声音入口对准。

Description

用于微型麦克风的弹性体防护件
技术领域
本发明涉及一种适合于在声通道和便携式通信设备的外壳的内部体积之间形成声密封的弹性麦克风防护件。密封的声通道被布置成将来自便携式通信设备的外壳中的声音入口的声信号传输到微型麦克风的声音入口，所述微型麦克风的声音入口例如布置在便携式通信设备的外壳的内部体积内的合适载体上。
背景技术
在现有技术的系统中，麦克风的声音入口和例如蜂窝式电话的外壳之间的声密封由布置在麦克风的基本上平面的外表面部分和外壳的基本上平面的内表面部分之间的垫圈或O形圈形成。为了提供高效的声密封，微型麦克风由一组弹性元件例如弹簧元件朝着外壳机械地偏压。这保证了麦克风罩、垫圈(或O形圈)和外壳稳定地彼此接触，由此形成高效的声密封。
显然，上述现有技术的结构是相当占空间的结构。此外，随着表面安装兼容微机械的硅麦克风的近期发展，现有技术的组件和安装技术在便携式通信设备的制造过程中是不方便和费时的，所述制造过程在很大程度上基于自动组装技术。
所以，需要一种支持使用表面安装兼容微型麦克风的自动组装方案。该方案应当进一步适合于在275℃左右的温度下的回流焊接处理。
发明内容
在第一方面，通过提供一种弹性麦克风防护件实现上述目标，所述防护件包括：
-声通道，其具有声音入口和声音出口，和
-中空部分，其适于至少部分围绕关联微型麦克风罩，其中声通道的声音出口可与关联微型麦克风罩的声音入口对准。
在第二方面，本发明涉及一种弹性麦克风防护件，所述防护件包括：
-声通道，其具有声音入口和声音出口，和
-中空部分，其具有适于安装相关微型麦克风的罩的至少一部分的内表面，其中声通道的声音出口与相关微型麦克风的声音入口对准。
弹性防护件可以由类似橡胶的材料制造以实现适当的弹性和回弹性质。声通道在原则上可以采用任何形状，但是对于多数应用来说，声通道可以由横穿弹性防护件的上部的贯通线性开口构成。在这里，上部应当被理解成布置在微型麦克风和例如蜂窝式电话的外壳的内表面之间的弹性防护件的一部分。弹性防护件可以通过挤压模制、注射模制或类似的技术制造。
为了提供EMI和ESD保护，弹性防护件可以包括导电材料，例如碳化合物。该导电材料可以均匀分布在整个弹性防护件中。备选地，导电材料可以被以一种方式分布使得弹性防护件的某一部分或某些部分与弹性防护件的其他部分相比包括更高密度的导电材料。
弹性防护件可以进一步包括布置在声通道内的网格以便提供特定的声性质。网格可以是基本上平面的盘状元件，其在基本上垂直于声通道的纵向的平面中覆盖声通道的全部或仅仅一部分。网格可以包括镍材料。网格沿声通道纵向的厚度可以小于0.5mm，例如小于0.1mm，例如小于0.05mm，例如大约0.02mm。网格可以与形成于防护件中的一个或多个轨道接合，从而保证网格和声通道之间的固定关系。
在第三方面，本发明涉及一种微型麦克风组件，所述麦克风组件包括：
-包括罩的微型麦克风，所述罩具有布置在其中的声音入口，和
-弹性防护件，其包括具有声音入口和声音出口的声通道，所述弹性防护件进一步包括中空部分，所述中空部分以一种方式围绕微型麦克风罩的至少一部分，使得声通道的声音出口与微型麦克风罩的声音入口对准。
优选地，微型麦克风适于表面安装，因而是表面可安装设备。更优选地，微型麦克风组件适合于自动操作并且能够经受标准回流焊接处理。
再次地，为了增加EMI和ESD保护，弹性防护件可以包括导电材料，例如碳。优选地，弹性防护件的弹性性质确保微型麦克风的至少一部分在弹性防护件的中空部分中被保持就位。对于多数应用来说，弹性防护件覆盖麦克风组件的大多数外表面部分。仅仅微型麦克风的安装表面和由声通道设置的开口可以保持未被覆盖。
类似于本发明的第一和第二方面，微型麦克风组件的弹性防护件可以进一步包括布置在声通道内的网格以提供特定的声性质。网格可以基本上平面的盘状元件，其在基本上垂直于声通道的纵向的平面中覆盖声通道的全部或仅仅一部分。网格可以包括镍材料。网格的沿声通道的纵向的厚度可以小于0.5mm，例如小于0.1mm，例如小于0.05mm，例如大约0.02mm。网格可以与形成于防护件中的一个或多个轨道接合，从而保证网格和声通道之间的固定关系。
在第四方面，本发明涉及一种便携式通信设备，所述通信设备包括外壳，所述外壳具有布置在其中的声音入口，所述便携式通信设备进一步包括根据本发明的第三方面的微型麦克风组件。
便携式通信设备原则上可以是任何类型的通信设备，例如蜂窝式电话，PDA或它们的任何组合。布置在外壳中的声音入口可以与声通道的声音入口对准，从而允许在便携式通信设备的外壳的外部生成的声频信号例如谈话进入声通道，以便被引导到微型麦克风的声音入口。优选地，弹性防护件的弹性性质将微型麦克风的至少一部分固定在弹性防护件的中空部分中。
优选地，弹性防护件的外表面部分抵接通信设备的外壳的内表面部分，以便在声通道和通信设备的内部体积之间形成声密封。因而，通信设备的外壳的内表面部分，可以接触和压缩弹性麦克风防护件的外表面部分，以便在微型麦克风罩的声音入口和便携式通信设备的声音入口之间形成声密封通道。
如前面所述，微型麦克风优选地是表面可安装设备。微型麦克风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适于接触载体基片的相应触点的多个电接触垫。通过这些接触垫，可以以差动或平衡输出信号、时钟信号等的方式提供电功率源信号、模拟或数字输出信号。
优选地，弹性防护件包括导电材料，例如碳。便携式通信设备的外壳的内部可以包括载体基片，例如PCB，外露的导电图案布置在其上。弹性防护件的周边末端轮廓可以形成与外露的导电图案的电连接以便在防护件和载体基片上的外露的导电图案之间形成电连接。
在第五方面，本发明涉及一种便携式通信设备，所述通信设备包括：
-外壳，其具有布置在其中的声音入口，
-包括罩的微型麦克风，所述罩具有布置其中的声音入口，所述微型麦克风被布置在外壳的内部体积中，和
-弹性防护件，其包括声通道，所述声通道被布置成将声频信号从外壳中的声音入口引导到微型麦克风罩中的声音入口，所述弹性防护件进一步包括围绕微型麦克风罩的至少一部分的中空部分。
在第六方面，本发明涉及一种便携式通信设备，所述通信设备包括：
-外壳，其具有布置在其中的声音入口，
-包括罩的微型麦克风，所述罩具有布置其中的声音入口，所述微型麦克风被布置在外壳的内部体积中，和
-弹性防护件，其包括声通道，所述弹性防护件被布置成在声通道和外壳的内部体积之间提供声密封，所述弹性防护件进一步包括围绕微型麦克风罩的至少一部分的中空部分。
附图说明
现在将参考附图更详细地描述本发明，其中：
图1显示了适合于表面安装的微型麦克风，
图2显示了具有与其相连的弹性防护件的微型麦克风，和
图3显示了布置在弹性防护件中的微型麦克风，所述弹性防护件包括布置在声通道中的镍网格。
具体实施方式
尽管本发明易于实现各种修改和替换形式，特定实施方式在图中作为例子被显示并且将在这里被详细描述。然而应当理解，本发明并非希望被限制于所公开的特定形式。相反，本发明将涵盖落入后附权利要求所限定的精神和范围内的所有变化、等价物和替换方式。
在其最广泛的方面，本发明涉及采用弹性防护件形式的结构，该弹性防护件能够在声通道和便携式设备的内部体积例如蜂窝式电话的内部体积之间提供声密封。声密封对于防止在蜂窝式电话的扬声器和蜂窝式电话的麦克风之间发生声反馈是必不可少的。除了建立声密封之外，弹性防护件包括中空部分，该中空部分适于接收和保持微型麦克风例如表面可安装硅麦克风的至少一部分。由于弹性防护件的中空部分具有稍小于微型麦克风的相应部分的尺寸，因此弹性防护件和微型麦克风可以通过弹性防护件的弹性性质保持相互固定关系。因而，弹性防护件和微型麦克风由于弹性防护件施加于微型麦克风的力而保持相互固定关系。该结构也确保弹性防护件相对于微型麦克风的正确相互对准。
倘若蜂窝式电话意外跌落，根据本发明的弹性防护件也为微型麦克风提供吸震保护。此外，优选地提供微型麦克风的EMI和ESD保护，原因在于根据本发明的弹性防护件包括导电弹性体材料或组合物，例如碳基的化合物。最后，弹性防护件可以吸收部件和距离的公差，原因在于弹性防护件可以吸收微型麦克风上的公差以及PCB和例如蜂窝式电话或另一类型的便携式通信设备的外壳的内表面之间的距离上的公差。
现在参考图1，描绘了用于表面安装的微型麦克风。因而，描绘的微型麦克风是能够经受回流处理的表面安装设备(SMD)。图1a显示了微型麦克风的底部视图，该微型麦克风由下部1和上部2构成。下部1适于抵接它安装在其上的印刷电路板(PCB)。使用在250℃左右温度下的标准回流处理形成微型麦克风的表面安装。在图1a中，六个接触垫3布置在下部1的基本上平面的表面上。这些接触垫用于各种目的，例如为微型麦克风供应来自PCB的电力，将各种数据传输进和/或出微型麦克风等。显然接触垫的数目可以不同于六个，因而它可以被调整以用于特定应用。
图1b显示了相同微型麦克风的顶部视图。开口4形成在微型麦克风的上部2中。该开口4允许声频信号到达微型麦克风的下部1，在那里布置了一个或多个压敏元件。
微型麦克风具有仅仅2.6×1.6mm2的覆盖面积(并且高度仅仅为0.84mm)，因而对于小型化麦克风的尺寸是关键问题的应用来说是理想的。弹性防护件的典型尺寸为3.19×2.19×1.92mm3(L×B×H)，并且声音入口开口的直径范围为0.8-1.2mm，例如1.02mm。显然，微型麦克风和弹性防护件的尺寸可以不同于以上的特定数值。
适合SMT的微型麦克风将麦克风芯片和组装在载体芯片上的ASIC形成一体，以形成单个针头大小的“全硅”部件。麦克风芯片保持声传感器结构，并且ASIC包含偏压电路、低噪声前置放大器和基于Σ-Δ的A/D转换器。输出是单比特数字输出流，该输出流可以高灵活度和自由度地连接到下游数字电子设备。全硅微型麦克风的重要好处在于其对温度和湿度的敏感性减小，以及对电磁干扰(EMI)的高度抗扰性。在密封的全硅芯片级封装中的紧密集成的麦克风和ASIC显著减少了寄生电元件，同时数字输出消除了在长距离上传输的EM干扰。这允许产品设计者在例如移动电话的系统设计中具有灵活性，包括实现消除定向性或噪声的麦克风阵列的可能性。
微型麦克风的关键特征可以总结如下：
·尺寸，全硅封装和表面可安装性-减少制造成本和增加效率。
·集成方案-集成的麦克风、模拟前置放大器和Σ-Δ调制器减少了部件数和板空间以及RF/EM干扰。
·RF和EM干扰的高抑制-数字输出(差动或平衡输出)消除了长距离传输上的EM干扰，从而允许增加性能的麦克风阵列。
·数字化-允许高性能麦克风阵列的应用。
·左/右特征，其允许单数据线上的立体声应用。
在可选配置中，微型麦克风可以配备有模拟输出级，由此可以提供差动或平衡模拟信号以进行进一步处理。
现在参考图2，描绘了包括两个部分1、2的微型麦克风、PCB 6、包括两个部分7、8的弹性防护件的一部分和带有其中布置有声音入口11的外壳部分5。外壳部分5可以是例如蜂窝式电话或另一种便携式通信设备的外壳的一部分。微型麦克风的最上表面和外壳的最内表面之间的工作距离典型地为1.6mm左右。
在表面安装微型麦克风1、2之前，弹性防护件7、8连接到该麦克风。如先前所述，特别由于弹性防护件的下部8向麦克风的外表面施加向内的力，因此弹性防护件7、8通过弹性防护件自身的弹性性质保持就位。弹性防护件被设计成经受由自动操作技术施加的力并且经受回流温度。因而，包括带有与其连接的弹性防护件以及可选地带有布置在声通道中的镍网格的微型麦克风的组件可以作为标准SMD元件被操作，并且另外能够在275℃左右的温度下回流60秒，而声、电或机械性能下降小于10％。
弹性防护件的上部7布置在外壳部分5和微型麦克风1、2之间。弹性防护件的该部分具有布置在其中的声通道9，从而声频信号可以被从外壳部分5中的入口11引导到微型麦克风的压敏元件。为了上部7形成高效声密封，PCB6和外壳部分5朝着彼此机械地偏压，由此弹性防护件的上部7变得由这些偏压力稍稍压缩。
图2中所描绘的弹性防护件被显示成由两个部分-具有其中布置有声通道9的上部7和围绕微型麦克风的外部的下部8-构成。因而，上部7形成声通道9和例如蜂窝式电话的内部体积之间的声密封，而下部8保持在微型麦克风和弹性防护件7、8之间的相互固定关系。上下部分7、8可以单独地制造，然后使用合适的手段组装。作为另一选择，整个弹性防护件可以被制造成单件式弹性防护件。
如先前所述，优选地通过应用导电弹性体材料或组合物例如碳填充弹性体提供EMI和ESD保护。为了完成EMI和ESD保护，导电环10(参见图2)布置在PCB上。导电环10环绕适于在PCB和SMD兼容的微型麦克风之间提供必要电连接的那些PCB接触垫。为了提供附加ESD保护，外壳5的内表面可以由导电层12覆盖，为了相同原因，该导电层连接到地面或作为另一选择连接到位于外壳5中的电子电路的低阻抗节点。与地面或低阻抗节点的电连接也应用于导电环10。
图3a描绘了本发明的一个实施方式，其中镍网格13位于声通道14中。如图3中所示，镍网格通过与穿过布置在防护件15中的轨道接合而保持就位。镍网格可以被设计成具有特定或定制声性质。如图3中所示的镍网格的厚度为0.02mm。镍网格的薄层电阻为4.6毫欧/平方。
图3b显示了在弹性防护件16、17的制造期间如何提供镍网格。如图3b中所示，一串镍网格18、19可以插入到对准的弹性防护件16、17的贯通轨道中。在将镍网格串插入到多个弹性防护件中之后，该串的中间部分20、21和22被除去，由此使弹性防护件16、17分离。

Claims (26)

1.一种弹性麦克风防护件，其包括：
-声通道，其具有声音入口和声音出口，和
-中空部分，其适于至少部分地围绕相关的微型麦克风罩，其中所述声通道的声音出口可与相关的微型麦克风罩的声音入口对准。
2.根据权利要求1所述的弹性防护件，其特征在于，所述弹性防护件包括导电材料，例如碳。
3.根据权利要求1所述的弹性防护件，进一步包括布置在所述声通道内的网格。
4.根据权利要求3所述的弹性防护件，其特征在于，所述网格包括镍，并且所述网格沿所述声通道纵向的厚度小于0.5mm，例如小于0.1mm，例如小于0.05mm，例如大约0.02mm。
5.根据权利要求3所述的弹性防护件，其特征在于，所述网格与所述弹性防护件中的一个或多个轨道接合，以便确保所述网格和所述声通道之间的固定关系。
6.一种微型麦克风组件，其包括：
-包括罩的微型麦克风，所述罩具有布置在其中的声音入口，和
-弹性防护件，其包括具有声音入口和声音出口的声通道，所述弹性防护件进一步包括中空部分，所述中空部分以一种方式围绕所述微型麦克风的至少一部分，使得所述声通道的声音出口与所述微型麦克风罩的声音入口对准。
7.根据权利要求6所述的微型麦克风组件，其特征在于，所述微型麦克风适于表面安装。
8.根据权利要求6所述的微型麦克风组件，其特征在于，所述弹性防护件包括导电材料，例如碳。
9.根据权利要求6所述的微型麦克风组件，其特征在于，所述弹性防护件的弹性性质将所述微型麦克风的至少一部分固定在所述弹性防护件的中空部分中。
10.根据权利要求6所述的微型麦克风组件，其特征在于，所述弹性防护件进一步包括布置在所述声通道内的网格。
11.根据权利要求10所述的微型麦克风组件，其特征在于，所述网格包括镍，并且所述网格沿所述声通道纵向的厚度小于0.5mm，例如小于0.1mm，例如小于0.05mm，例如大约0.02mm。
12.根据权利要求10所述的微型麦克风组件，其特征在于，所述网格与所述弹性防护件中的一个或多个轨道接合，以便确保所述网格和所述声通道之间的固定关系。
13.一种便携式通信设备，其包括带有其中布置有声音入口的外壳，所述便携式通信设备进一步包括根据权利要求6所述的微型麦克风组件。
14.根据权利要求13所述的便携式通信设备，其特征在于，布置在所述便携式通信设备的所述外壳中的所述声音入口与所述声通道的所述声音入口对准。
15.根据权利要求13所述的便携式通信设备，其特征在于，所述通信设备的所述外壳的内表面部分接触和压缩所述弹性麦克风防护件的外表面部分，以便在所述微型麦克风罩的声音入口和所述便携式通信设备的声音入口之间形成声密封通道。
16.根据权利要求13所述的便携式通信设备，其特征在于，所述微型麦克风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适于接触载体基片的相应触点的多个电接触垫。
17.根据权利要求13所述的便携式通信设备，其特征在于，所述弹性防护件包括导电材料，例如碳。
18.根据权利要求13所述的便携式通信设备，其特征在于，所述便携式通信设备的外壳的内部包括载体基片，外露的导电图案布置在其上。
19.根据权利要求18所述的便携式通信设备，其特征在于，所述弹性防护件的周边端部轮廓与所述外露导电图案形成电连接，以便在所述防护件和所述载体基片上的所述外露导电图案之间形成电连接。
20.一种便携式通信设备，其包括：
-外壳，其具有布置在其中的声音入口，
-包括罩的微型麦克风，所述罩具有布置在其中的声音入口，所述微型麦克风被布置在所述外壳的内部体积中，和
-弹性防护件，其包括声通道，所述声通道被布置成将声频信号从所述外壳中的声音入口引导到所述微型麦克风罩中的所述声音入口，所述弹性防护件进一步包括围绕所述微型麦克风罩的至少一部分的中空部分。
21.一种便携式通信设备，其包括：
-外壳，其具有布置在其中的声音入口，
-包括罩的微型麦克风，所述罩具有布置在其中的声音入口，所述微型麦克风被布置在所述外壳的内部体积中，和
-弹性防护件，其包括声通道，所述弹性防护件被布置成在所述声通道和所述外壳的内部体积之间提供声密封，所述弹性防护件进一步包括围绕所述微型麦克风罩的至少一部分的中空部分。
22.一种弹性麦克风防护件，其包括：
-声通道，其具有声音入口和声音出口，和
-中空部分，其具有适于安装相关的微型麦克风的罩的至少一部分的内表面，其中所述声通道的声音出口可与所述相关的微型麦克风的声音入口对准。
23.根据权利要求22所述的弹性防护件，其特征在于，所述弹性防护件包括导电材料，例如碳。
24.根据权利要求22所述的弹性防护件，进一步包括布置在所述声通道内的网格。
25.根据权利要求24所述的弹性防护件，其特征在于，所述网格包括镍，并且所述网格沿声通道纵向的厚度小于0.5mm，例如小于0.1mm，例如小于0.05mm，例如大约0.02mm。
26.根据权利要求24所述的弹性防护件，其特征在于，所述网格与所述弹性防护件中的一个或多个轨道接合，以便保证所述网格和所述声通道之间的固定关系。
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