CN106797509B - 扬声器装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于多个用于生成可听波长谱中的声波的MEMS扬声器(5)的扬声器装置(1)，具有：壳体(2)，其具有导声空腔(3)和至少一个声出口；至少两个MEMS扬声器(5)，其彼此相对并且通过导声空腔(3)彼此间隔开地布置在壳体(2)的内部，并且分别在其背向彼此的侧的区域中具有腔体(6)。根据本发明，扬声器装置(1)包括用于将两个MEMS扬声器(5)在声学上彼此去耦合的屏蔽壁(7)，屏蔽壁(7)在壳体(2)的内部在两个MEMS扬声器(5)之间被布置为使得导声空腔(3)被划分成分别分配给两个MEMS扬声器(5)之一的第一和第二空腔区域(8，9)。

Description

扬声器装置
技术领域
本发明涉及一种用于多个用于生成可听波长谱中的声波的MEMS扬声器的扬声器装置。该扬声器装置包括：壳体，其具有导声空腔和至少一个声出口；以及至少两个MEMS扬声器，其彼此相对并且彼此间隔开地布置在壳体的内部，并且分别在其背向彼此的侧的区域中具有腔体。
背景技术
术语MEMS表示微机电系统。从US 2012/0039499 A1中公知了一种具有第一和第二换能器的麦克风装置，其中所述换能器彼此相对并且具有共同的体积。在这样的构造方式的情况下，换能器的声波可以相互影响，这可能对系统的质量具有负面影响，使得所述在制造技术方面良好的MEMS装置不适用于扬声器应用。
发明内容
本发明的任务因此是，提供一种具有良好音质的可简单制造的扬声器装置。
该任务通过具有独立权利要求1的特征的扬声器装置来解决。
提出了一种用于生成可听波长谱中的声波的MEMS扬声器的扬声器装置。该扬声器装置具有壳体和至少两个MEMS扬声器。该壳体具有导声空腔和至少一个声出口。两个MEMS扬声器彼此相对地并且通过导声空腔彼此隔开地布置在壳体的内部。在其背向彼此的侧的区域中，MEMS扬声器分别具有腔体。应当将术语“腔体”理解成一种可用来增强MEMS扬声器的声压的空腔。扬声器装置包括用于将两个MEMS扬声器彼此声学去耦合的屏蔽壁。屏蔽壁在壳体的内部在两个MEMS扬声器之间布置为使得导声空腔被划分成分别分配给两个MEMS扬声器之一的第一和第二空腔区域。从MEMS扬声器发出的声波落到屏蔽壁上并且被其反射。被引入到两个空腔区域之一中的声波因此可以不侵入到分别另一MEMS扬声器中、尤其是分别另一空腔区域中。两个朝向彼此的MEMS扬声器因此彼此在声学上去耦合。两个MEMS扬声器的声波因此不会负面地影响分别相对的MEMS扬声器的声学质量。通过分别分配的第一或第二空腔区域，声波被向声出口方向引导，并且可以通过该声出口离开壳体。
有利的是，屏蔽壁在扬声器装置的侧视图中从导声空腔的第一内侧面出发至少延伸直至超出两个MEMS扬声器和/或与它们平行地延伸到导声空腔中。在此，第一内侧面尤其是与声出口相对。为了导致两个MEMS扬声器彼此在声学上去耦合，声波必须彼此屏蔽。屏蔽壁因此至少延伸到MEMS扬声器的完全长度和宽度之上，以便至少能够避免外部声音的直接碰上。
屏蔽壁在其边缘区域中有利地直接地和/或声学密封地布置在导声空腔的内表面上。在此，基本上屏蔽壁的整个周界都直接地布置在其上。为了将两个MEMS扬声器的声波彼此屏蔽、尤其是在声学上去耦合，必须将屏蔽壁构造为使得声波不会不期望地环绕该屏蔽壁。
另一优点是，壳体包括导声通道，借助于该导声通道可以联合两个通过屏蔽壁彼此隔开的空腔区域的、可通过相应MEMS扬声器引入的声波。声音因此可以被增强和/或有针对性地向一个方向导引。
导声通道有利地布置在第一空腔区域的第一开口和第二空腔区域的第二开口的区域中。声波因此可以从两个MEMS扬声器出发经由其相应空腔区域通过相关开口被引导到导声通道中。
此外有利的是，导声通道在其一个端部处与导声空腔连接和/或在其另一端部处与声出口连接。在此，声通道尤其是与导声空腔的两个空腔区域连接。导声通道优选地从导声空腔的与第一内侧面相对的第二内侧面出发延伸直至声出口。该导声通道在此尤其是直线地延伸。由MEMS扬声器生成的声音因此可以有针对性地向一个方向导引或者被导引到扬声器装置的一侧。
此外有利的是，屏蔽壁从第一内侧面出发延伸直至导声通道的区域中。屏蔽壁优选地在该区域中终止，或者部分地延伸到该区域中。通过这样构造屏蔽壁，声波可以在两个空腔区域中完全地直到导声通道为止都彼此去耦合，使得两个MEMS扬声器不会负面地相互影响。
屏蔽壁和/或导声通道有利地布置在壳体中和/或彼此同轴布置。附加地或可替代地，屏蔽壁的厚度小于导声通道的宽度。在此，屏蔽壁和导声通道尤其是布置在壳体的对称轴上。用于传播声波的两个空腔区域因此具有相同大小，并且可以在相同条件下通过导声通道被向外引导。屏蔽壁的厚度在此应当小于导声通道的宽度，因为否则声波不能进入导声通道中。在此，该路径将被屏蔽壁和第二内侧面封闭。
另一优点是，屏蔽壁与壳体一起被一体化地制造。在此，作为材料推荐硅。可替代地也可以设想，屏蔽壁和壳体是分开的组件，其中屏蔽壁优选地尤其是以其边缘区域以形状配合、力配合和/或粘结牢固的方式与壳体连接。
此外有利的是，屏蔽壁和壳体由互不相同的材料制成，其中屏蔽壁的材料优选地与壳体的材料相比具有更高的刚性。通过高刚性可以保证：屏蔽壁不会自身受激振动并且因此分别另一MEMS扬声器受到不期望的影响。
壳体有利地由硅制成和/或屏蔽壁由金属、尤其是铝、陶瓷、和/或复合材料制成。壳体尤其是被分层地来制造。MEMS扬声器装置的电路板优选地以夹层方式由多个彼此相叠布置和/或彼此连接的层构成。由此，可以借助于一制造方法来制造整个扬声器装置连同壳体和镶嵌式集成在其中的屏蔽壁以及MEMS扬声器。扬声器装置因此可以低成本地和非常节省空间地来构造。
附加地还有利的是，壳体包括两个彼此连接的壳体半部，所述壳体半部优选地分别容纳两个MEMS扬声器之一。壳体半部在此有利地具有两个空腔区域之一，其中屏蔽壁布置和/或固定在所述空腔区域的连接区域中。该固定在此尤其是以形状配合、粘结牢固和/或力配合的方式进行。壳体半部因此可以分别借助于分层的制造方式来制造，并且紧接着通过可以是镶嵌物的屏蔽壁彼此连接。因此，实现了低成本的制造方法。
为了构造尽可能大的腔体，有利的是，至少一个MEMS扬声器的腔体由MEMS扬声器的载体衬底空腔本身和/或由壳体的腔体空腔来形成。由此，至少由MEMS扬声器形成的腔体的体积附加地通过壳体的腔体空腔的体积被扩大。但是，根据需要也可以设想，将MEMS扬声器旋转180°置入，使得载体衬底空腔被定向为朝向空腔区域。
在一个有利的改进方案中，扬声器装置包括两个扬声器单元，所述扬声器单元优选地是根据前面的描述构造的，其中所述特征可以单独地或者以任意组合存在。扬声器单元有利地彼此相继地布置，使得由后面的扬声器单元生成的声波必须被引导穿过前面的扬声器单元。
第一扬声器单元的屏蔽壁为此优选地包括至少一个在其长度方向上延伸的贯穿通道，通过所述贯穿通道，第二扬声器单元的声波尤其是可以从其两个空腔区域之一中被引导穿过出口和/或引导到声出口。使得能够将多个MEMS扬声器对以节省空间的方式尤其是彼此相继地布置在壳体之内。
第二扬声器单元的两个空腔区域有利地借助于第二屏蔽壁彼此隔开，并且分别借助于第一屏蔽壁的单独的贯穿通道与共同的导声通道连接。因此，第二扬声器单元的MEMS扬声器的声波可以在彼此去耦合并且不影响第一扬声器单元的声波的情况下向导声通道的方向引导。
另一优点是，两个扬声器单元的屏蔽壁彼此和/或与导声通道同轴地布置，因为由此可以减少制造成本。
附图说明
本发明的另外的优点在下面的实施例中予以描述。附图：
图1示出了扬声器装置的立体图；
图2示出了具有两个MEMS扬声器和屏蔽壁的扬声器装置的侧截面图；
图3以侧截面图示出了具有两个扬声器单元的扬声器装置的第二实施例；
图4以侧截面图示出了具有两个扬声器单元和两个彼此隔离的贯穿通道的扬声器装置的第三实施例。
具体实施方式
图1和图2以示意图(图1)以及以俯视图(图2)示出了扬声器装置1的第一实施例。扬声器装置1包括壳体2、两个MEMS扬声器5a、5b和屏蔽壁7。壳体2在此包括两个壳体半部17a、17b，所述壳体版本17a、17b分别容纳两个MEMS扬声器5a、5b之一。此外，扬声器装置1包括导声空腔3和声出口4，该声出口4布置在导声通道12的端部处。
两个MEMS扬声器5a、5b彼此相对地并且通过导声空腔3彼此间隔开地布置在壳体2的内部、尤其是各一个壳体半部17a、17b中。导声空腔3被划分成分别被分配给两个MEMS扬声器5a、5b之一的第一和第二空腔区域8、9。导声空腔3还居中地布置在壳体2的对称轴16上。
两个空腔区域8、9通过屏蔽壁7彼此隔开。在第一空腔区域8的第一开口13和第二空腔区域9的第二开口14的区域中布置有导声通道12。两个空腔区域8、9因此通过其相应开口13、14通入到共同的导声通道12中。导声通道12在其一个端部处与导声空腔3、尤其是与两个导声区域8、9连接，并且在其另一端部处于声出口4连接。两个壳体半部17a、17b因此分别容纳两个MEMS扬声器5a、5b之一，所述MEMS扬声器5a、5b分别具有两个空腔区域8、9之一。屏蔽壁7与壳体半部17a、17b尤其是以形状配合、粘结牢固和/或力配合的方式连接。但是可替代地，壳体2也可以被构造为一体化的，其中屏蔽壁7在此优选地借助于壳体2的分层构造作为镶嵌物固定在壳体中。
给两个MEMS扬声器5a、5b分别分配腔体6，为清楚起见给这些腔体6中的仅仅一个配备了附图标记。腔体6分别由壳体2的载体衬底空腔18和腔体空腔19构成。载体衬底空腔18布置在MEMS扬声器5的背向导声空腔3的侧。壳体2的腔体空腔19在所示第一实施例中直接与载体衬底空腔18接界。
屏蔽壁7从导声空腔3的第一内侧面10出发超出两个MEMS扬声器5延伸直至导声空腔3的第二内侧面15。第一内侧面10布置在壳体2的与导声通道12相对的侧。第二内侧面15与第一内侧面10相对，并且尤其是布置在第一和第二空腔区域8、9的第一和第二开口13、14的区域中。如图1中所示，屏蔽壁7延伸到壳体2的整个高度和宽度之上，使得从MEMS扬声器5a、5b发出的声波不可能围绕屏蔽壁7到达分别另一MEMS扬声器的空腔区域8、9中。屏蔽壁7为此还以形状配合、力配合和/或粘结牢固的方式与壳体2连接。
图3和图4示出了扬声器装置1的第二和第三实施方式。在此，扬声器装置1包括两个扬声器单元20、21、第一和第二屏蔽壁23、24，至少一个具有导声通道12以及至少一个贯穿通道22。两个扬声器单元20、21基本上如图1和2中所描述的扬声器装置1那样来构造。因此，各两个壳体半部17形成扬声器单元20、21。壳体17以形状配合、力配合和/或粘结牢固的方式通过第一和/或第二屏蔽壁23、24彼此连接为使得布置在其中的MEMS扬声器5彼此相对。两个扬声器单元20、21同样以形状配合、力配合和/或粘结牢固的方式在长度方向上尤其是同轴地彼此连接。
第一扬声器单元20在于第二扬声器单元21相对的侧具有声出口4以及与该声出口4连接的导声通道12。如在第一实施例中那样，MEMS扬声器5的空腔8、9共同形成导声空腔3，在该导声空腔3的区域中构造第一屏蔽壁23。第一屏蔽壁23从第一内侧面10延伸直至第二内侧面15、尤其是直至声出口4。MEMS扬声器5的腔体6由壳体2的腔体空腔19形成。载体衬底空腔18布置在MEMS扬声器5的背向腔体空空腔19的侧，其中MEMS扬声器5的在图2中所示的定向也是可设想的。
第二扬声器单元21同样在于第一内侧面10相对的侧具有两个开口13、14，并且通过它们尤其是借助于贯穿通道22与导声通道12连接。贯穿通道22从第二扬声器单元21的两个开口13、14延伸直至导声通道12。
在图3和4中所示的实施例中，贯穿通道22构造在第一屏蔽壁23中。不同于图3中所示的实施例，在图4中示出的实施例具有两个彼此隔开的贯穿通道22。第二扬声器单元21在两个实施例中具有如图1中已经描述的第二屏蔽壁24。其根据图4中所示的实施例从第二扬声器单元21的第一内侧面10出发延伸直至布置在第一扬声器单元20处的导声通道12。由此，第二扬声器单元21的屏蔽壁24形成两个彼此隔开的贯穿通道22。
与此不同，在图3中所示的实施例中，第二扬声器单元21的的声波在单个贯穿通道22中被联合并且被引导直至导声通道12。
在图4中所示的实施例因此除了屏蔽壁7、24的构造以外对应于图3中所示的实施例。但是屏蔽壁7从第二扬声器单元21的第一内侧面10连续地朝导声通道12延伸，该导声通道12与第一扬声器单元20的声出口4连接并且由第一和第二屏蔽壁23、24形成。
在此，屏蔽壁7可以在分层制造方式中例如以镶嵌物形式集成到扬声器装置1中。两个彼此隔开的贯穿通道22从第二扬声器单元21的声出口4、尤其是第一扬声器单元20的第一内侧面10起与屏蔽壁7平行地延伸直至导声通道12。第二扬声器单元21的声波彼此去耦合地通过MEMS扬声器5的第一或第二空腔区域8、9引导直至第二扬声器单元21的声出口4区域中的相应开口12、13。声波从那里分别到达接界的贯穿通道22中并且被引导直至导声通道12。第一扬声器单元20的声波同样与屏蔽壁7或贯穿通道22去耦合地被引导直至导声通道12。在导声通道12中、尤其是在于声出口4接界的区域中，第四MEMS扬声器5的声波落到彼此上，并且集束地从壳体2中被引出。
本发明不限于所示出和所描述的实施例。在权利要求书的范围内的改动同样是可能的、比如特征的组合，即使它们是在不同的实施例示出和描述的。
附图标记列表
1.扬声器装置
2.壳体
3.导声空腔
4.声出口
5.MEMS扬声器
6.腔体
7.屏蔽壁
8.第一空腔区域
9.第二空腔区域
10.第一内侧面
11.导声空腔的内表面
12.导声通道
13.第一开口
14.第二开口
15.第二内侧面
16.对称轴
17.壳体半部
18.载体衬底空腔
19.腔体空腔
20.第一扬声器单元
21.第二扬声器单元
22.贯穿通道
23.第一屏蔽壁
24.第二屏蔽壁

Claims (16)

1.一种用于多个用于生成可听波长谱中的声波的MEMS扬声器(5)的扬声器装置(1)，具有：壳体(2)，其具有导声空腔(3)和至少一个声出口(4)；
至少两个MEMS扬声器(5)，其彼此相对并且通过导声空腔(3)彼此间隔开地布置在壳体(2)的内部，并且分别在其背向彼此的侧的区域中具有腔体(6)，
其特征在于，
扬声器装置(1)包括用于将两个MEMS扬声器(5)在声学上彼此去耦合的屏蔽壁(7)；
屏蔽壁(7)在壳体(2)的内部在两个MEMS扬声器(5)之间被布置为使得导声空腔(3)被划分成分别分配给两个MEMS扬声器(5)之一的第一和第二空腔区域(8，9)，并且在扬声器装置(1)的侧视图中从导声空腔(3)的第一内侧面(10)出发至少延伸直至超出两个MEMS扬声器(5)至导声空腔(3)中；
其中，屏蔽壁(7)和壳体(2)是分开的组件，并且屏蔽壁(7)和壳体(2)由互不相同的材料制成。
2.根据权利要求1所述的扬声器装置，其特征在于，第一内侧面与声出口(4)相对，和/或屏蔽壁(7)与两个MEMS扬声器(5)平行地延伸到导声空腔(3)中。
3.根据权利要求1或2所述的扬声器装置，其特征在于，屏蔽壁(7)在其边缘区域中、尤其是基本上超出其整个周界地直接地和/或声学密封地布置在导声空腔(3)的内表面(11)上。
4.根据权利要求1或2所述的扬声器装置，其特征在于，壳体(2)包括导声通道(12)，借助于所述导声通道(12)能够联合两个通过屏蔽壁(7)彼此隔开的空腔区域(8，9)的、可通过相应MEMS扬声器(5)引入的声波。
5.根据权利要求1或2所述的扬声器装置，其特征在于，导声通道(12)布置在第一空腔区域(8)的第一开口(13)和第二空腔区域(9)的第二开口(14)的区域中。
6.根据权利要求1或2所述的扬声器装置，其特征在于，导声通道(12)在一个端部处与导声空腔(3)、尤其是与两个空腔区域(8，9)连接和/或在其另一端部处于声出口(4)连接，
其中导声通道(12)优选地从导声空腔(3)的与第一内侧面(10)相对的第二内侧面出发尤其是直线地延伸直至声出口(4)。
7.根据权利要求1或2所述的扬声器装置，其特征在于，屏蔽壁(7)从第一内侧面(10)出发延伸直至导声通道(12)的区域中，优选地在所述区域中终止，或者部分地延伸到所述区域中。
8.根据权利要求1或2所述的扬声器装置，其特征在于，屏蔽壁(7)和/或导声通道(12)居中地布置在壳体(2)中、尤其是壳体(2)的对称轴(16)上，和/或彼此同轴地布置，和/或屏蔽壁(7)的厚度小于导声通道(12)的高度。
9.根据权利要求1或2所述的扬声器装置，其特征在于，屏蔽壁(7)与壳体(2)一体化地尤其是由硅制成，或者屏蔽壁(7)和壳体(2)是分开的组件，其中屏蔽壁(7)优选地尤其是在边缘区域中以形状配合、力配合和/或粘结牢固的方式与壳体(2)连接。
10.根据权利要求1或2所述的扬声器装置，其特征在于，屏蔽壁(7)和壳体(2)由互不相同的材料制成，其中屏蔽壁(2)的材料优选地与壳体(2)的材料相比具有更高的刚性。
11.根据权利要求1或2所述的扬声器装置，其特征在于，壳体(2)尤其是分层地由硅制成和/或屏蔽壁(7)由金属、尤其是铝、陶瓷和/或复合材料制成。
12.根据权利要求1或2所述的扬声器装置，其特征在于，壳体(2)包括两个彼此连接的壳体半部(17)，所述壳体半部(17)优选地分别容纳两个MEMS扬声器(5)之一，所述MEMS扬声器(5)分别具有两个空腔区域(8，9)之一和/或在其连接区域中，屏蔽壁(7)尤其是以形状配合、粘结牢固和/或力配合的方式被固定。
13.根据权利要求1或2所述的扬声器装置，其特征在于，至少一个MEMS扬声器(5)的腔体(6)由MEMS扬声器(5)的载体衬底空腔(18)本身构成和/或由壳体(2)的腔体空腔(19)构成。
14.根据权利要求1或2所述的扬声器装置，其特征在于，扬声器装置(1)包括两个扬声器单元(20，21)，所述扬声器单元(20，21)优选地分别根据前述权利要求中的一个或多个来构造；和/或
第一扬声器单元(21)的屏蔽壁(7)包括至少一个在其长度方向上延伸的贯穿通道(22)，通过所述贯穿通道，第二扬声器单元(21)的声波尤其是能够从其两个空腔区域(8，9)之一中被引导穿过声出口(4)和/或引导到声出口(4)。
15.根据权利要求1或2所述的扬声器装置，其特征在于，第二扬声器单元(21)的两个借助于第二屏蔽壁(24)彼此隔开的空腔区域(8，9)借助于各一个单独的贯穿通道(22)与导声通道(12)连接。
16.根据权利要求1或2所述的扬声器装置，其特征在于，两个扬声器单元(20，21)的屏蔽壁(7)彼此和/或与导声通道(12)同轴地步骤。
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