CN112087682B

CN112087682B - 麦克风模组

Info

Publication number: CN112087682B
Application number: CN202010877893.3A
Authority: CN
Inventors: 张永华; 杨长江; 邱士嘉
Original assignee: Gettop Acoustic Co Ltd
Current assignee: Gettop Acoustic Co Ltd
Priority date: 2020-08-27
Filing date: 2020-08-27
Publication date: 2022-04-15
Anticipated expiration: 2040-08-27
Also published as: CN112087682A

Abstract

一种麦克风模组，包括壳体、设置于所述壳体上的电路板、以及设置在所述电路板上的麦克风，所述壳体与所述电路板之间连接有PIN针，所述电路板上形成有第一连接孔，所述壳体上形成有第二连接孔，所述PIN针的一端固定于所述第一连接孔、另一端固定于所述第二连接孔，所述第一连接孔与第二连接孔间隔设置，所述PIN针与所述电路板通过焊料焊接固定，所述焊料与所述第二连接孔之间的间距不小于所述PIN针宽度的1.5倍，本发明麦克风模组通过加大PIN针在电路板与壳体之间的长度，扩大了PIN针的变形区域，使得PIN针与电路板的焊接处的内力（弯矩）降低，间接降低PIN针的应力幅与平均应力，从而提高其耐疲劳强度，避免开裂。

Description

麦克风模组

技术领域

本发明涉及车载语音识别技术领域，特别是涉及一种车载麦克风模组。

背景技术

随着车载电子设备的蓬勃发展，驾驶过程中操作设备的危险性也日益提高，因此大多车辆开始配备麦克风模组以识别驾驶人员的语音指令，解放驾驶人员的双手和双眼，为驾驶安全提供重要保障。现有麦克风模组的基本构成包括电路板（PCB）以及连接于PCB上的麦克风、语音识别芯片、处理器等，麦克风将驾驶人员的声音信号转换为电信号并输出至语音识别芯片，语音识别芯片对比与识别所接收的信号，处理器根据语音识别芯片的识别结果产生相应的控制信号，启动相应的功能。

现有技术中，麦克风模组的结构中PCB设置在壳体上并通过PIN针与壳体连接，PIN针与PCB焊接固定，壳体采用塑料壳体。环境温冲试验是麦克风模组在出厂前验证其可靠性的关键试验，即在-40℃低温与85℃高温的循环变化下进行性能检测。由于PCB的热胀系数是与塑料壳体的1/2，塑料壳体在与PCB平行的方向的伸缩量是PCB的两倍，因此PIN针相当于一根悬臂梁，其与PCB焊接固定的一端相当于固定端、与壳体相插接的一端相当于自由端，自由端随壳体的伸缩变形而横向地往复迁移。因此， PIN针与PCB焊接相连的位置存在较大的应力幅和平均应力，长时间的温度应力冲击，使PIN针焊接位置发生疲劳开裂失效。

发明内容

有鉴于此，提供一种可以有效避免PIN针焊接位置处开裂的麦克风模组。

本发明提供一种麦克风模组，包括壳体、设置于所述壳体上的电路板、以及设置在所述电路板上的麦克风，所述壳体与所述电路板之间连接有PIN针，所述电路板上形成有第一连接孔，所述壳体上形成有第二连接孔，所述PIN针的一端固定于所述第一连接孔、另一端固定于所述第二连接孔，所述第一连接孔与第二连接孔间隔设置，所述PIN针与所述电路板通过焊料焊接固定，所述焊料与所述第二连接孔之间的间距不小于所述PIN针宽度的1.5倍。

较佳地，所述壳体的表面形成有环绕所述第二连接孔的拔模锥体，所述拔模锥体的拔模斜度为25~35度。

较佳地，所述壳体的表面形成有环绕所述第二连接孔的拔模锥体，所述拔模锥体的拔模深度为所述PIN针宽度的0.4～0.8倍。

本发明提供还一种麦克风模组，包括壳体、设置于所述壳体上的电路板、设置在所述电路板上的麦克风、以及连接于所述壳体与所述电路板之间的PIN针，所述电路板上形成有第一连接孔，所述壳体上形成有第二连接孔，所述PIN针一端固定于所述第一连接孔、另一端固定于所述第二连接孔，所述第一连接孔与第二连接孔间隔设置，所述PIN针的外壁面上形成有凹槽，所述凹槽位于所述第一连接孔与所述第二连接孔之间且相对地靠近所述第一连接孔。

较佳地，所述PIN针与所述电路板通过焊料焊接固定，所述凹槽与所述焊料之间的距离为所述PIN针宽度的1/10~1/5。

较佳地，所述凹槽为环绕所述PIN针的环槽，所述凹槽的母线包括第一圆弧段、第二圆弧段、以及连接于第一圆弧段与第二圆弧段之间的第三圆弧段，所述第一圆弧段与第二圆弧段为朝向PIN针外侧拱起的圆弧，所述第三圆弧段为朝向PIN针内侧拱起的圆弧。

较佳地，所述第一圆弧段与第三圆弧段的连接处相切过渡，所述第二圆弧段与第三圆弧段的连接处相切过渡。

较佳地，所述第三圆弧段的曲率半径大于所述PIN针的宽度并且小于所述PIN针宽度的1.5倍。

较佳地，所述第一圆弧段的曲率半径小于所述第三圆弧段的曲率半径并且大于所述第三圆弧段的曲率半径的0.8倍。

较佳地，所述第二圆弧段的曲率半径小于所述第三圆弧段的曲率半径并且大于所述第三圆弧段的曲率半径的0.8倍。

本发明麦克风模组通过加大PIN针在电路板与壳体之间的长度，扩大了PIN针的变形区域，使得PIN针与电路板的焊接处的内力（弯矩）降低，间接降低PIN针的应力幅与平均应力，从而提高其耐疲劳强度，避免在环境温冲试验中开裂；或者，在PIN针的外壁面设置凹槽，PIN针在凹槽位置处的刚性相对地更弱，将应力集中于凹槽位置处，有效降低了PIN针焊接位置处的应力幅，提高其耐疲劳强度，避免在环境温冲试验中开裂。

附图说明

图1为本发明麦克风模组一实施例的结构示意图。

图2为图1所示麦克风模组的PIN针的装配示意图。

图3为图2中圈III的放大图。

图4为现有麦克风模组的PIN针的装配示意图。

图5为麦克风模组应力仿真结果图表。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中示例性地给出了本发明的一个或多个实施例，以使得本发明所公开的技术方案的理解更为准确、透彻。但是，应当理解的是，本发明可以以多种不同的形式来实现，并不限于以下所描述的实施例。

如图1所示，本发明麦克风模组包括壳体10、设置于壳体10内的电路板20、以及连接于电路板（PCB）20上的多个电子元件，包括麦克风、语音识别芯片、处理器芯片等。

壳体10较佳地为塑料壳体，电路板20与壳体10通过多个PIN针30相连。对应地，电路板20上设置有多个第一连接孔28、壳体10上设置有多个第二连接孔18。第一连接孔28与第二连接孔18的数量、位置一一对应。通常，PIN针30的数量为四个，对应地第一连接孔28、第二连接孔18的数量均为四个。每一PIN针30包括相对的第一端32与第二端34，其第一端32插入并固定于对应的第一连接孔28内、第二端34插入并固定于对应的第二连接孔18内。

壳体10上形成有第一装配面12与第二装配面14，第一装配面12与第二装配面14大致呈平行间隔设置。其中，第二连接孔18形成于第二装配面14上，每一第二连接孔18朝向壳体10内部延伸一定深度。第一装配面12用于安装电路板20，较佳地第一装配面12对应第二装配面14的区域，特别是对应第二连接孔18的区域开口。如此，电路板20安装至壳体10的第一装配面12上时，其边缘承载于第一装配面12上、其第一连接孔28与壳体10的第二连接孔18之间无遮挡，每一第一连接孔28正对一相应的第二连接孔18并与之间隔一定距离H1，较佳地H1不小于PIN针30宽度D0的1.5倍，即 H1≥1.5D0。

壳体10的第二连接孔18的尺寸与PIN针30的第二端34的尺寸相当，PIN针30的第二端34可以在注塑成型壳体10时预先嵌入至模具内，从而壳体10成型的同时与PIN针30一体固定。电路板20的第一连接孔28的尺寸略大于PIN针30的第一端32的尺寸，PIN针30的第一端32插入至第一连接孔28内时，PIN针30与电路板20间隙配合。在PIN针30与电路板20插接定位后，两者焊接固定，焊料22填满电路板20与PIN针30的第一端32之间的间隙并溢出至第一连接孔28之外，通常焊料22相对于电路板20的底面，即朝向第二装配面14的表面略微突出，焊料22与第二连接孔18之间的间距H2不小于PIN针30宽度D0的1.5倍，即 H2≥1.5D0。常用的焊料22为锡焊料，也可以为锌焊料，当然也可以为其他焊料。

请同时参阅图2，本发明麦克风模组中，PIN针30的外壁面上形成有凹槽36，凹槽36位于电路板20的第一连接孔28与壳体10的第二连接孔18之间，相对地靠近焊料22而远离壳体10的第二装配面14。凹槽36与焊料22之间的距离D1远小于凹槽36与壳体10的第二装配面14/第二连接孔18之间的距离D2。较佳地，凹槽36与焊料22之间的距离D1为PIN针30宽度D0的1/10~1/5。由于凹槽36的设置，PIN针30在凹槽36位置处的横截面相对于其它位置更小，因此PIN针30在凹槽36位置处的刚性相对地更弱，在环境温冲试验中，PIN针30的形变主要集中在凹槽36位置处，间接降低了PIN针30与焊料22接合处的应力幅，提高其耐疲劳强度，避免开裂。

较佳地，凹槽36为沿PIN针30的周向延伸的环槽。在PIN针30的长度方向上，凹槽36的深度是渐变的。如图3所示，凹槽36的母线包括第一圆弧段361、第二圆弧段362、以及连接于第一圆弧段361与第二圆弧段362之间的第三圆弧段363。其中，第一圆弧段361与第二圆弧段362结构相同，均为朝向PIN针30外侧拱起的圆弧；第三圆弧段363为朝向PIN针30内侧拱起的圆弧，也就是说第一圆弧段361、第二圆弧段362与第三圆弧段363的弯曲方向相反。整体上，凹槽36的深度是由两端向中央，即由第一圆弧段361、第二圆弧段362朝向第三圆弧段363逐渐加大的。

第一圆弧段361的末端与PIN针30的第一端32的外壁面相切并光滑过渡、第二圆弧段362的末端与PIN针30的第二端34的外壁面相切并光滑过渡、第三圆弧段363的两端分别与第一圆弧段361、第二圆弧段362的内端相切并光滑过渡。第三圆弧段363的曲率半径R3略大于PIN针30宽度D0，优选地D0 < R3 < 1.5D0。第一圆弧段361的曲率半径R1、第二圆弧段362的曲率半径R2均小于第三圆弧段363的曲率半径R3，优选地0.8R3 < R1 < R3，0.8R3 <R2 < R3。较佳地，第一圆弧段361的曲率半径R1与第二圆弧段362的曲率半径R2相同，即R1=R2。

现有设计中，如图4所示，PIN针30’的宽度D0为0.5mm，电路板20’上焊锡22’与壳体10’的表面之间的距离H0约为0.45mm，即H0=0.9D0，PIN针30’位于焊锡22’与壳体10’之间的部分较短，环境温冲实验中，PIN针30’与电路板20’焊接位置存在较大的应力幅和平均应力，导致疲劳开裂。

本发明麦壳风模组加大了电路板20与壳体10之间的距离H1，或者说加大了焊料22与壳体10的第二装配面14/第二连接孔18之间的距离H2。电路板20/第一连接孔28与壳体10的第二装配面14/第二连接孔18之间的距离H1不小于PIN针30宽度D0的1.5倍。优选地，焊料22与壳体10的第二装配面14/第二连接孔18之间的间距H2不小于PIN针30宽度D0的1.5倍。这相当于扩大了PIN针30的变形区域，使得PIN针30与焊料22接合处的内力（弯矩）降低，间接降低PIN针30在焊料22处的应力幅与平均应力，从而提高其耐疲劳强度，避免PIN针30焊接位置处开裂。

较佳地，壳体10的第二装配面14上形成有环绕第二连接孔18的拔模锥体16，拔模锥体16沿远离第二装配面14的方向逐渐缩小，保证壳体10能顺利脱模。请同时参阅图4，现有设计中，壳体10’的拔模斜度为α0，拔模深度为T0。本发明对拔模锥体16进行优化，减小其拔模斜度与拔模深度。具体地，本发明拔模锥体16的拔模斜度α1减小为α0的2/3-3/4，约为25~35度，可以有效降低壳体10对PIN针30的约束力；拔模锥体16的拔模深度T1减小为T0的1/2-2/3，约为PIN针30宽度D0的0.4～0.8倍，可以变相地提高PIN针30的悬臂梁的长度，间接降低PIN针30的应力幅与平均应力，进一步防止PIN针30焊接位置处开裂。需要说明的是，本发明所涉及的拔模斜度是指拔模锥体16的外表面，即锥面与锥面所对应的中心轴线的夹角，拔模深度是指拔模锥体16相对于第二装配面14在轴向向外凸出的高度。

本发明麦克风模组经过仿真实验验证，在PIN针30宽度D0不变的前提下，即D0保持0.5mm不变时，增大壳体10与电路板20的距离和/或增加凹槽设计，可以有效降低PIN针30焊接位置的应力幅与平均应力，避免在环境温冲实验中PIN针30焊接位置处开裂。仿真结果如图5所示，从图5中可以看出，如图4所示的现有麦克风模组结构中，其焊锡22’与壳体10’的表面之间的距离H0为0.45mm，PIN针30’的焊接位置处的平均应力为12 Mpa、应力幅为55Mpa。

当本发明将壳体10的第二装配面14与焊料22之间的距离H2由现有结构中的0.45mm增加0.3mm至0.75mm时，也就是增加至PIN针30宽度D0的1.5倍时，可以将平均应力降低至7.5Mpa、应力幅降低至50Mpa。随着焊料22与第二装配面14之间的距离H2的继续增加，平均应力和应力幅呈降低趋势。当焊料22与第二装配面14之间的距离H2增加1mm至1.45mm时，可以将平均应力降低至-1Mpa、应力幅降低至46Mpa。另外，当焊料22与第二装配面14之间的距离H2增加1.45mm时，在PIN针30上增加凹槽36可以将平均应力降低至-1Mpa、应力幅进一步降低至36Mpa。

需要说明的是，本发明并不局限于上述实施方式，根据本发明的创造精神，本领域技术人员还可以做出其他变化，这些依据本发明的创造精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims

1.一种麦克风模组，包括壳体、设置于所述壳体上的电路板、以及设置在所述电路板上的麦克风，所述壳体与所述电路板之间连接有PIN针，所述电路板上形成有第一连接孔，所述壳体上形成有第二连接孔，所述PIN针的一端固定于所述第一连接孔、另一端固定于所述第二连接孔，其特征在于，所述第一连接孔与第二连接孔间隔设置，所述PIN针与所述电路板通过焊料焊接固定，所述焊料与所述第二连接孔之间的间距不小于所述PIN针宽度的1.5倍。

2.如权利要求1所述的麦克风模组，其特征在于，所述壳体的表面形成有环绕所述第二连接孔的拔模锥体，所述拔模锥体的拔模斜度为25~35度。

3.如权利要求1所述的麦克风模组，其特征在于，所述壳体的表面形成有环绕所述第二连接孔的拔模锥体，所述拔模锥体的拔模深度为所述PIN针宽度的0.4～0.8倍。

4.一种麦克风模组，包括壳体、设置于所述壳体上的电路板、设置在所述电路板上的麦克风、以及连接于所述壳体与所述电路板之间的PIN针，所述电路板上形成有第一连接孔，所述壳体上形成有第二连接孔，所述PIN针一端固定于所述第一连接孔、另一端固定于所述第二连接孔，其特征在于，所述第一连接孔与第二连接孔间隔设置，所述PIN针的外壁面上形成有凹槽，所述凹槽位于所述第一连接孔与所述第二连接孔之间且相对地靠近所述第一连接孔，所述壳体朝向所述凹槽的一侧突出形成有拔模锥体，所述拔模锥体环绕所述第二连接孔设置，所述拔模锥体的拔模深度为所述PIN针宽度的0.4～0.8倍。

5.如权利要求4所述的麦克风模组，其特征在于，所述PIN针与所述电路板通过焊料焊接固定，所述凹槽与所述焊料之间的距离为所述PIN针宽度的1/10~1/5。

6.如权利要求4或5任一项所述的麦克风模组，其特征在于，所述凹槽为环绕所述PIN针的环槽，所述凹槽的母线包括第一圆弧段、第二圆弧段、以及连接于第一圆弧段与第二圆弧段之间的第三圆弧段，所述第一圆弧段与第二圆弧段为朝向PIN针外侧拱起的圆弧，所述第三圆弧段为朝向PIN针内侧拱起的圆弧。

7.如权利要求6所述的麦克风模组，其特征在于，所述第一圆弧段与第三圆弧段的连接处相切过渡，所述第二圆弧段与第三圆弧段的连接处相切过渡。

8.如权利要求6所述的麦克风模组，其特征在于，所述第三圆弧段的曲率半径大于所述PIN针的宽度并且小于所述PIN针宽度的1.5倍。

9.如权利要求8所述的麦克风模组，其特征在于，所述第一圆弧段的曲率半径小于所述第三圆弧段的曲率半径并且大于所述第三圆弧段的曲率半径的0.8倍。

10.如权利要求8所述的麦克风模组，其特征在于，所述第二圆弧段的曲率半径小于所述第三圆弧段的曲率半径并且大于所述第三圆弧段的曲率半径的0.8倍。