CN110100451A - 膜面声音接收式声音传感模块 - Google Patents

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Abstract

膜面声音接收式声音传感模块具备：带配线基材，其在具有挠性的膜的一个面上设有弹性变形的绝缘性粘接剂层、并在绝缘性粘接剂层上形成有导体图案而成；麦克风，其装配于带配线基材上。麦克风的端子与导体图案对接，麦克风的未形成有端子的表面的一部分与绝缘性粘接剂层的未形成有导体图案的表面的一部分相互贴附而机械结合。

Description

膜面声音接收式声音传感模块
技术领域
本发明涉及声音传感模块，特别是涉及在测音对象的固体的表面设置膜而由膜的面接收声音的膜面声音接收式声音传感模块。
背景技术
图1A表示专利文献1中记载的电路基板上装配有麦克风的结构，图1B、1C分别局部放大表示麦克风的背面及电路基板。
装配于电路基板11上的麦克风12在电路基板11侧具有麦克风音孔12a。在电路基板11，以位置与麦克风音孔12a匹配的方式开设有基板音孔11a。在麦克风12的背面，作为麦克风侧连接盘13，形成有接地连接盘13a、输出信号线用连接盘13b及DC偏压用连接盘13c；在电路基板11上，在与麦克风侧连接盘13对应的位置，形成有通过焊料与麦克风侧连接盘13连接的基板侧连接盘14。基板侧连接盘14包括接地连接盘14a、输出信号线用连接盘14b及DC偏压用连接盘14c。
麦克风12通过基板音孔11a及麦克风音孔12a获取外部的声音。该例中，麦克风12设为能够使用焊料而表面组装于印刷配线板(Printed Circuit Board：PCB)或柔性电路基板的MEMS(Micro Electro Mechanical Ssytem)麦克风。
另一方面，图2A、2B表示专利文献2中记载的阵列状采音传感装置。
阵列状采音传感装置20具有片状软质支承体21，在形成于该片状软质支承体21的一个面上的多个空穴22的内底面固定有小的麦克风23。内底面是在软质树脂(例如粘附性高的软质尿烷成型用树脂)21a将成为空穴22的孔沿其厚度方向贯穿而形成的，并是在软质树脂21a的一个面粘接橡胶片21b以将空穴22的一方的开口封住而形成的。在橡胶片21b的与空穴22相反侧的面，在与各麦克风23对应的位置固定有放大电路IC24，并与对应的麦克风23电连接。
该阵列状采音传感装置20被用于分流道狭窄诊断辅助系统，图2C表示其使用状态。片状软质支承体21以空穴22的开口与受检者的前臂皮肤相向的方式朝向配置。图2C中，25表示固定阵列状采音传感装置20的按压带25。在按压带25上设有面状搭扣26a、26b。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：(日本)特开2015－29182号公报
专利文献2：(日本)特开2016－209623号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，声音的信息不仅与音源的位置有关，而且根据传播路径或传播介质的不同，因干涉、共鸣、多普勒效应等而变得复杂，故而，为了对其进行全面检测，需要以面来接收声音而非以点接收。
为了灵敏度良好地以面接收从固体所发出的声音，例如考虑如下方式：在与固体表面密合那样的基材上装配麦克风，并使基材与固体表面密合。在这种方式的声音传感模块中，在考虑到相对各种固体重复使用的情况下，基材需要能够对应于各种固体的多样形状进行变形，且作为声音传感模块整体而言对于伴随着多样变形的重复使用的耐受性强，并维持高精度且稳定的检测性能。另外，能够根据用途选定基材以能够对应多样的用途也是重要的。
作为现有例，在图1A中示出了在电路基板11上装配有麦克风12的结构，以及在图2A、2B中示出了在片状软质支承体21固定有麦克风23的结构，对于这两种结构，只要将图1A的电路基板11设为柔性电路基板，则均可以说是在能够变形的基材上装配有麦克风的结构，但图1A的结构中，对电路基板11与麦克风12的连接使用焊料，另外例如将电路基板11设置于测音对象的固体表面的话，则成为在从固体表面至麦克风12(麦克风音孔12a)的路径上存在空穴的结构。
另一方面，在图2A、2B的结构中也是，麦克风23固定于由检测对象封闭的空穴22的内底面，故而，成为在从检测对象的固体表面至麦克风23的路径上存在空穴的结构。
在向基材上装配麦克风的装配构造中，以上述方式使用焊料连接时，由于对基材有耐热性的要求，因而能够使用的基材受限，无法使用不具备耐热性的基材。
另外，利用焊料的连接固定相对于因伴随着多样变形的重复使用而多样变化的应力载荷及声音输入的振动而言，耐受性称不上强，成为产生连接不良的主要原因。
进一步地，在从检测对象的固体表面至麦克风的路径上存在空穴、且该空穴随着基材的变形而变形之类的情况下，成为声音的传播特性变化及噪声的产生原因，阻碍高精度的检测。
本发明的目的在于，提供一种膜面声音接收式声音传感模块，即使用作基材的膜例如不具备耐热性也能够使用，且对于伴随着多样变形的重复使用的耐受性佳，还能够得到与形状变化无关的高精度且稳定的检测性能。
用于解决课题的技术方案
根据本发明，膜面声音接收式声音传感模块具备：带配线基材，其在具有挠性的膜的一个面上设有弹性变形的绝缘性粘接剂层、并在绝缘性粘接剂层上形成有导体图案而成；麦克风，其装配于带配线基材上；麦克风的端子与导体图案对接，麦克风的未形成有端子的表面的一部分与绝缘性粘接剂层的未形成有导体图案的表面的一部分相互贴附而机械结合。
发明效果
根据本发明，能够不使用焊料而是以无热的方式装配麦克风，故而，用于面接收声音的膜无需耐热性，在这点上对膜材料的限制少，能够根据用途而使用各种材料的膜。
另外，麦克风的构造为，贴附于带配线基材的绝缘性粘接剂层而机械结合，麦克风的端子与带配线基材的导体图案通过绝缘性粘接剂层的弹性恢复力经压接而连接，故而，相对于因伴随着带配线基材的多样变形的重复使用而多样变化的应力载荷及声音输入的振动而言，与焊料连接相比，耐受性强，能够得到稳定的连接状态。
进一步地，在从设置于测音对象的固体的表面上的膜至麦克风的路径上不存在伴随着形状变化而成为声音的传播特性变化及噪声的产生原因那样的空穴，故而，能够得到高精度且稳定的检测性能。
附图说明
图1中，图1A是表示在电路基板上装配有麦克风的现有结构的立体图；图1B是图1A中的麦克风的立体图；图1C是图1A中的电路基板的局部放大立体图。
图2中，图2A是表示现有的阵列状采音传感装置的立体图；图2B是图2A所示的阵列状采音传感装置的局部放大剖面图；图2C是图2A所示的阵列状采音传感装置的使用状态的图。
图3中，图3A是表示本发明的膜面声音接收式声音传感模块的一实施例的俯视图；图3B是图3A所示的膜面声音接收式声音传感模块的主视图；图3C是图3A所示的膜面声音接收式声音传感模块的局部放大剖面图。
图4中，图4A是图3B中的带配线基材的俯视图；图4B是图4A所示的带配线基材的主视图。
图5中，图5A是图3A中的麦克风的主视图；图5B是图5A所示的麦克风的仰视图；图5C是图5A所示的麦克风的立体图。
图6是用于说明图3A至图3C所示的膜面声音接收式声音传感模块的组装的图。
具体实施方式
以下，说明本发明的实施例。
图3A至图3C表示本发明的膜面声音接收式声音传感模块的一实施例，该例中，膜面声音接收式声音传感模块100由带配线基材30、装配于带配线基材30上的麦克风40、和盖膜50构成。图4A、4B及图5A至图5C分别表示带配线基材30及麦克风40的详细结构。
带配线基材30如图4A、4B所示形成为如下结构：在膜31的一面31a上设有绝缘性粘接剂层32，还在绝缘性粘接剂层32上形成有导体图案33。膜31具有挠性，该例中，形成为与麦克风40相比较大的(大面积的)方形形状。绝缘性粘接剂层32通过按压而弹性变形，在膜31的一面31a遍及整面地设置。
导体图案33在该例中排列有四个而形成，在四个导体图案33的各一端形成有麦克风40用的连接盘33a，在各另一端形成有与外部(外部电路)连接用的连接盘33b。麦克风40用的四个连接盘33a位于带配线基材30的中央，外部连接用的连接盘33b位于带配线基材30的一短边的中央部分，且沿短边排列。
在如上所述的结构中，对于膜31的材料，例如能够使用聚对苯二甲酸乙二酯(PET)等。
作为构成绝缘性粘接剂层32的绝缘性粘接剂，例如可举出：聚酯系、聚氨酯系、丙烯酸系、环氧系、酚系、硅系、聚烯烃系、聚酰亚胺系、乙烯系、天然高分子系的聚合物等。上述聚合物可以单独使用，也可以并用。
另外，为了提高粘接性及机械特性，也可以将例如聚酯系、聚氨酯系、丙烯酸系、环氧系、酚系、硅系、聚烯烃系、聚酰亚胺系、乙烯系的单体、低聚物混合到上述聚合物中使用。
导体图案33例如使用银膏(银油墨)通过印刷形成。
该例中，麦克风40设为使用MEMS技术制造的MEMS麦克风，如图5B所示，在底面40a具备音孔41，而且在该例中具备四个端子42。四个端子42构成输出用、接地用、电源用及增益调节用的各端子。
图6表示在带配线基材30上装配麦克风40的情形，麦克风40通过如下方式装配：四个端子42分别对准形成于绝缘性粘接剂层32上的四个导体图案33的连接盘33a的位置被按压，并被压附于绝缘性粘接剂层32。
如图3C所示，麦克风40的端子42与连接盘33a直接对接而电连接，麦克风40的底面40a的未形成有端子42的部分粘接于绝缘性粘接剂层32而机械结合。即，该例中，形成有导体图案33的绝缘性粘接剂层32与麦克风40的机械结合是通过如下方式进行的：将麦克风40的未形成有端子42的表面的一部分与绝缘性粘接剂层32的未形成有导体图案33的表面的一部分相互贴附。
需要说明的是，绝缘性粘接剂层32通过按压进行弹性变形而粘接，其弹性恢复力有助于作为使麦克风40的端子42与导体图案33的连接盘33a压接的方向的荷载，故而，能够得到端子42与连接盘33a的良好的连接状态。
盖膜50配设于带配线基材30的形成有导体图案33一侧的面。在盖膜50，如图3A所示，在麦克风40所在的部位及导体图案33的外部连接用的连接盘33b所在的部位分别对应地设有窗51及缺口52；如图3A至图3C所示，带配线基材30的形成有导体图案33一侧的面中，除麦克风40所在的部位及四个连接盘33b所在的部位以外的部位被盖膜50覆盖。
盖膜50与构成带配线基材30的基部的膜31同样地设为具有挠性，由与膜31同样的材料形成。
就具有上述那样的结构的膜面声音接收式声音传感模块100而言，将带配线基材30的未装配有麦克风40一侧的面、即膜31的与设有绝缘性粘接剂层32的一面31a相反侧的面31b设置到测音对象的固体的表面进行使用。膜31在模仿着固体的表面而密合的情况下单单放置即可。另一方面，在固体表面不是单调的形状而未密合或难以使其密合的情况下，使用粘接剂等使其与固体表面密合。
根据以上说明的膜面声音接收式声音传感模块100，由于麦克风40相对带配线基材30的装配不使用焊料进行、即以无热的方式进行，故而，即使是不具备耐热性的材料也能够用作膜31的材料，能够根据用途使用各种材料的膜。膜31的形状、大小可根据用途适当选定。
另外，就带配线基材30与麦克风40的贴附实现的连接固定(机械结合)而言，与利用焊料的连接固定相比，相对于因伴随着带配线基材30的多样变形的重复使用而多样变化的应力载荷及声音输入的振动而言，耐受性强，因而不会产生连接不良，能够得到稳定的连接状态。
进一步地，通过使膜31与测音对象的固体的表面密合，在从检测对象的固体表面至麦克风40的路径上不存在空穴，即不存在伴随着带配线基材30的变形而变形从而成为声音的传播特性变化及噪声的产生原因那样的空穴，故而，能够与形状变化无关地进行高精度且稳定的声音检测。
需要说明的是，构成绝缘性粘接剂层32的绝缘性粘接剂也可以具有紫外线固化性。该情况下，从图3C中以箭头a表示的方向照射紫外线，使由虚线b围成的部分的绝缘性粘接剂紫外线固化。这样，也能够采用如下结构：将绝缘性粘接剂设为具有紫外线固化性，使与麦克风40的未形成有端子42的表面的一部分(底面40a的一部分)机械结合的绝缘性粘接剂层32的部位局部地紫外线固化。
或者，作为又一能够采用的结构，也可以是，同样地对绝缘性粘接剂层32的绝缘性粘接剂使用具有紫外线固化性的粘接剂，同时对该绝缘性粘接剂层32整体照射紫外线使其紫外线固化。这里，紫外线固化后的绝缘性粘接剂层32整体能够维持挠性地弹性变形，并且也不会失去表面的粘接性。该结构能够利用面照射型的紫外线照射装置来简便地完成紫外线固化的工程，因而，与上述的使其局部地紫外线固化的结构相比，制作更容易。另外，只要能够在配设有盖膜50的状态下进行紫外线固化，则盖膜50成为在与绝缘性粘接剂层32接触的整个面与带配线基材30粘接的状态。
具有紫外线固化性的绝缘性粘接剂是使上述用作绝缘性粘接剂的聚合物中含有聚合性化合物。作为聚合性化合物，例如可举出：具有单官能、多官能丙烯酸酯、马来酰亚胺、硫醇、乙烯醚等自由基聚合性的官能团的自由基聚合性化合物。
自由基聚合引发剂例如可举出：以单分子生成引发自由基的自由基聚合引发剂、以双分子间的反应生成自由基的自由基聚合引发剂等。作为以单分子生成引发自由基的聚合引发剂，例如可举出：苯乙酮、酰基膦、二茂钛、三嗪、联咪唑等化合物。另外，作为以双分子间的反应生成自由基的聚合引发剂，例如可举出：二苯甲酮、胺、噻吨酮等化合物。
另一方面，膜31除挠性以外，也可以具有伸缩性。只要膜31具有伸缩性，则能够在测音对象的固体的表面与其形状无关地使膜31良好地密合。该情况下，盖膜50及导体图案33也具有伸缩性。
作为具备伸缩性的膜31及盖膜50的材料，能够使用：聚氨酯系、苯乙烯系、烯烃系、聚酯系、聚酰胺系、硅系等的弹性体；或乙烯丙烯系、丁腈系、硅系、丙烯酸系、氟系、尿烷系等的合成橡胶。
另外，作为具备伸缩性的导体图案33的材料，能够使用使银或铜等金属材料或碳等导电性材料分散于上述具备伸缩性的弹性体中的材料。
产业上的可利用性
本发明的膜面声音接收式声音传感模块能够用于掌握人体或装置、构造物等各种固体的基于声音的状态。具体举例时，能够用于通过锤击进行的无损检查或通过听诊进行的诊断等，能够用于代替人的感知、诊断。
另外，通过变更膜的特性，能够取得多样的声音信号，通过解析膜特性与声音数据的相关性，能够通过更有用的声音掌握固体的状态。

Claims (4)

1.一种膜面声音接收式声音传感模块，其中，具备：
带配线基材，其在具有挠性的膜的一个面上设有弹性变形的绝缘性粘接剂层、并在所述绝缘性粘接剂层上形成有导体图案而成；
麦克风，其装配于所述带配线基材上；
所述麦克风的端子与所述导体图案对接，
所述麦克风的未形成有所述端子的表面的一部分与所述绝缘性粘接剂层的未形成有所述导体图案的表面的一部分相互贴附而机械结合。
2.如权利要求1所述的膜面声音接收式声音传感模块，其中，
构成所述绝缘性粘接剂层的绝缘性粘接剂具有紫外线固化性，
所述绝缘性粘接剂层的与所述麦克风的未形成有所述端子的表面的一部分机械结合的部位被紫外线固化。
3.如权利要求2所述的膜面声音接收式声音传感模块，其中，
所述绝缘性粘接剂层整体被紫外线固化。
4.如权利要求1至3中任一项所述的膜面声音接收式声音传感模块，其中，
所述带配线基材的形成有所述导体图案一侧的面中，除所述麦克风所在的部位以及所述导体图案的与外部连接的连接部位以外的部位被具有挠性的盖膜覆盖。
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