CN1757261A - 驻极体电容式传声器 - Google Patents
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Abstract
一种电容式传声器，其具有壳体(12)和位于该壳体内的膜片组件(14)和背板(16)。垫片(18)使该膜片组件和壳体绝缘并使膜片组件与背板间隔开。该垫片具有布置在该背板和膜片组件之间的第一部分和布置在该膜片组件和壳体的壁之间的第二部分。导电元件(20)使背板与地电连接。
Description
技术领域
本发明大体涉及传声器，且更具体地涉及驻极体电容式传声器。
背景技术
转换器，包括传声器和电容器型传声器，通常用于助听器。通常，电容式传声器包括：壳体，其具有允许声振动与壳体的内部连通的孔；膜片组件，其包括膜片和支撑环；以及带电板。膜片通常与带电板间隔开设定的距离。电容式传声器还包括具有场效应晶体管(FET)的印刷电路板(PCB)，该场效应晶体管连接在PCB上。这些部件安装在壳体内。壳体通常由具有底面和竖直周壁的杯状壳体构成。该壁在限定一开口的远端边缘处终止。在传声器的组件中，壳体壁的远端边缘在上边缘处抵靠PCB卷绕闭合。
电容式传声器的一种操作方式是使得声振动进入壳体并使得膜片对此响应。振动的膜片导致膜片和背板之间的电容发生变化。
应理解的是，驻极体电容式传声器需要膜片组件与背板间隔开准确的预定距离，并且在一种结构中，膜片组件必须与壳体电绝缘。另外，应理解的是，背板或膜片之一与适当的电子电路相连，以允许膜片和背板上的驻极体材料发生电声交互作用，从而提供表示进入传声器壳体的声振动的电信号。该信号由膜片和背板之间的电容变化产生，并且被传输到PCB并最终转换为由收听者听到的声音。众所周知，可这样提供转换操作，即向背板上的驻极体施加电信号以使得膜片振动，从而产生能够在声腔的外部耦合的声信号。
在美国专利No.5,097,515(′515专利)中公开了一种驻极体电容式传声器。′515专利公开了一种由固定驻极体和可运动驻极体构成的电容式传声器。可运动驻极体由固定在管状金属环的端面上的振动膜片形成。该膜片具有沉积在其一个表面上的金属膜。然而，′515专利中的固定驻极体由传声器组件的杯状壳体的端壁的至少一部分形成。因此，由于′515专利的固定驻极体由传声器壳体形成，因此传声器对传声器壳体的任何压力或变形都极其敏感。具体地，传声器壳体的任何压力或变形都会改变杯体(即，固定驻极体)与膜片之间的间距，从而对传声器的性能产生不利的影响。另外，为了使膜片环与传声器壳体绝缘，′515专利公开了使用特氟隆涂料(Tefloncoating)来涂覆传声器壳体的内部。然而不适宜的是，使用特氟隆涂料来涂覆传声器壳体内部是一相对较难且昂贵的工艺。
因此，根据本发明的电容式传声器提供了一种廉价且简单的解决方案以消除现有电容式传声器的缺点。
发明内容
本发明适于提供一种驻极体电容式传声器，其具有壳体、膜片、膜片支撑件和背板，该传声器制造简单且廉价，并且其提供了改进的声特性和增强的抗物理损坏性能。通常，这种传声器适用于助听器和其它用途。
根据本发明的一个方面，该电容式传声器包括：壳体，其具有由底面和壁所限定的空腔；膜片组件，其布置在空腔内；背板，其邻近膜片组件；以及垫片，其具有布置在背板与膜片组件之间的第一部分和布置在膜片组件与壳体的壁之间的一体的第二部分。垫片使膜片组件和壳体电绝缘。
根据本发明的另一方面，垫片的第一部分具有第一周边，并且垫片的第二部分具有第二周边。通过所述垫片，所述第二周边延伸超过第一周边。
根据本发明的另一方面，该电容式传声器具有布置在背板和壳体的底面之间的第二垫片。该第二垫片具有导电部分，从而为背板提供与地的电连接。
根据本发明的另一方面，该电容式传声器包括具有开口的壳体、动力组件(motor assembly)和垫片。动力组件位于壳体中并包括膜片、膜片支撑件和背板。膜片与膜片支撑件相连并且能够振动。垫片具有第一部分和从该第一部分悬垂的第二部分。垫片的第一部分布置在膜片支撑件和背板之间，而垫片的第二部分布置在膜片支撑件和壳体的内壁之间，以使得膜片与膜片支撑件电绝缘。
根据本发明的另一方面，垫片的第二部分包括从垫片的第一部分延伸的多个翼片(tab)。这些翼片可从垫片的第一部分径向向外延伸。另外，该垫片可具有邻近翼片的凹口，从而提供翼片关于壳体内壁的横向弯曲。
根据本发明的另一方面，垫片具有主体部分和从该主体部分悬垂的多个翼片。这些翼片在将垫片插入到壳体空腔中时沿着横向于主体部分的方向延伸，从而使这些翼片定位在膜片和环组件与壳体壁之间。
根据本发明的另一方面，垫片主体部分的周边部分没有从其上悬垂的翼片。
根据本发明的另一方面，垫片由非导电材料制成。在一个实施例中，该垫片是塑料的。
根据本发明的另一方面，该电容式传声器包括：壳体，其具有由底面和竖直周壁所限定的空腔；在壳体中的动力组件；以及支撑元件，其布置在壳体的空腔内且邻近底面。
根据本发明的另一方面，支撑元件是刚性的并且为背板提供与壳体底面的机械隔离。该支撑元件具有第一表面和第二表面，支撑元件的第一表面邻近壳体的底面，而支撑元件的第二表面邻近背板的第二表面。
根据本发明的另一方面，支撑元件与壳体和背板电连接。
根据本发明的另一方面，该电容式传声器包括壳体、具有膜片组件和背板的动力组件、以及邻近背板布置的导电元件。该导电元件提供壳体和背板之间的电连接，以使背板接地。
根据本发明的另一方面，提供了一种构成电容式传声器的方法。该方法的各步骤包括：提供杯状壳体，该壳体具有限定空腔的底面和竖直周壁，该壁在限定开口的远端边缘处终止；在空腔中布置背板；在空腔中布置垫片，该垫片具有第一部分和一体的第二部分，该第一部分具有第一周边，并且第二部分具有延伸超过第一周边的第二周边，其中，垫片的第二部分与壳体的竖直周壁接触，从而使得垫片的第二部分横向于第一部分弯曲；以及在空腔中布置膜片组件。
根据本发明的另一方面，构成本发明的电容式传声器的方法包括以下步骤，邻近壳体的空腔和背板布置导电垫片，从而在壳体和背板之间提供电连接。
根据本发明的又一方面，构成本发明的电容式传声器的方法包括以下步骤，经过邻近膜片组件的壳体开口布置印刷电路板，并且使壳体的远端边缘轧制成与印刷电路板接合，以使传声器密封。
通过如下结合附图的说明，本发明的其它特征和优点将变得清晰。
附图说明
图1是本发明的电容式传声器的剖面正视图；以及
图2是图1的电容式传声器的分解立体图。
具体实施方式
虽然本发明易于以许多不同的形式实施，但是下面将在附图中示出并详细描述本发明的优选实施例，且应理解的是，本公开文为本发明原理的示例，而并不旨在将本发明的广泛特征限于所示的实施例。
下面参照附图进行描述，首先参照图1，示出了本发明的电容式传声器10。通常，电容器传声器10包括杯状壳体12、动力组件15、垫片18、支撑元件20和放大器电路板22。通常，动力组件15包括膜片组件14和邻近膜片组件的背板16。
电容式传声器10的杯状壳体12具有由底面26和竖直外围壁28限定的空腔24。壳体12的竖直壁28在远端边缘30处终止，从而限定了一开口32。壳体12由导电材料制成，或其上具有导电材料涂层。在所示的实施例中，壳体12由铝制成。另外，壳体的薄壁厚度通常为大约0.1mm。因为壁的厚度较薄，所以必须小心不要使壳体变形。穿过壳体12的底面26设置声音接收孔34，从而允许声振动进入传声器壳体12。声音接收孔34由防尘罩36覆盖，该防尘罩通常由布或毡制成。防尘罩36通过粘结剂粘结在壳体12上。
膜片组件14布置在壳体12的空腔24内。膜片组件14包括与环元件40或膜片支撑件相连的振动膜片38。如图1和2所示，膜片支撑件40具有第一侧面42、第二侧面44和孔46，该孔从第一侧面42延伸穿过至第二侧面44。在优选实施例中，膜片支撑件40由0.64mm厚的不锈钢制成，然而，也可以使用任何导电材料或涂料，包括黄铜或锡。
膜片组件14的振动膜片38包括与膜片支撑件40的一部分相连的膜。膜片38的膜必须能够响应于声波而振动。同样，膜片38可以由0.00006″(6个标准量度(gauge))厚的聚对苯二甲酸乙二醇酯(通常可利用商标为MYLAR的产品)或任何相似的材料制成。膜片38邻近膜片支撑件40中的孔46粘结在膜片支撑件40的第二侧面44上。使用粘合剂将膜片38粘结在膜片支撑件40上。在其连接位置上，膜片38的中央部分覆盖膜片支撑件40中的孔46，并且能够在其附近振动。通常，没有东西接触在膜片支撑件40的孔46附近的膜片38的中央部分48。
在膜片支撑件40的第二侧面44附近的膜片38的侧面涂覆有由导电材料制成的镀金属层。一种这样的导电材料是铬。膜片38的镀金属层形成了膜片38的电灵敏部分(electrically active portion)，通常称为可运动驻极体。膜片38的电灵敏部分与背板16或固定电极一起形成了在声振动的影响下确定电容变化的电容器。
如上所述，背板16形成了用于本发明的电容式传声器10的电容器的固定电极。背板16具有第一侧面48、第二侧面50、以及至少一个孔52，该孔从第一侧面48延伸到第二侧面50，以减轻背板16和膜片38之间的压力，并且还允许进入壳体的声振动使膜片38振动。在该优选实施例中，背板16由不锈钢制成。背板16具有第一表面54，该表面通过极化介电膜(polarized dielectric film)或驻极体材料进行电镀。在该优选实施例中，在背板16的第一表面54上涂覆或电镀特氟隆材料。涂覆后的背板16被称为驻极体组件的固定电极。另外，最好使用大约360V的电压对涂覆后的背板16进行静电充电。
如图1最佳所示，垫片18布置在膜片组件14和背板16之间。垫片18具有第一部分56或主体部分，和从第一部分延伸的一体的第二部分58。垫片18的第一部分56布置在膜片组件14和背板16之间。垫片18的第一部分56的厚度设定了膜片38与背板16之间的间距。垫片18的一体的第二部分58布置在膜片组件14和壳体的壁28之间，以使膜片组件14和壳体12电绝缘。
垫片18通常由非导电材料制成，而在该优选实施例中，垫片18由杜邦(Dupont)制造的200个标准量度的Mylar塑料制成。如图1所示，垫片18的第一部分56具有第一周边，并且垫片18的第二部分58具有第二周边。第二周边延伸超过第一周边。如图所示，垫片的第二部分58包括多个翼片60，这些翼片从垫片18的第一部分或主体部分56径向延伸。然而，垫片18的主体部分56的周边部分不可以具有从其上悬垂的翼片60。
另外，垫片18可具有至少一个邻近翼片60的凹口(relief)62，以允许翼片60更容易被弯曲。如图1所示，凹口62包括邻近翼片60的切口，从而使翼片60易于关于壳体12的内壁28横向弯曲。
如图1所示，垫片18提供了用于使背板16与膜片组件14间隔开的设定距离。该距离在背板16和振动膜片38之间提供了限定的间隙，从而使得空气能够在膜片和背板之间运动。在优选实施例中，背板16和膜片38之间的间距是0.0020″，即垫片18的厚度。
背板16上的介电膜或驻极体材料与振动膜片28一起形成声信号。正如本领域的一名普通技术人员所理解的那样，在外部空气(声音)振动的影响下，传声器10根据在固定电极、背板16和可运动电极、振动膜片38之间的电容变化来进行操作。该电容的变化与空气压力的变化成比例，并且通过电子放大器能够转换成放大的声振动。然后，放大器将电容的变化转换并放大成表示那些变化的电信号。
如图1和2所示，支撑元件20或第二垫片布置在位于背板16和壳体12的底面26之间的壳体12的空腔24中。支撑元件20具有第一表面66和第二表面68。支撑元件20的第一表面66位于壳体12的底面26的附近，并且支撑元件20的第二表面68位于背板16的第二侧面50的附近。支撑元件20是刚性元件，其为背板16提供与壳体12的底面26的机械隔离。这样，背板16和膜片38之间的间距不受传声器壳体12中的变形的影响。支撑元件20也可以具有导电部分或涂层，该导电部分或涂层通过壳体提供背板与地的电连接。该支撑元件20可以由0.0020″厚的不锈钢圈制成，以使得背板16和壳体12机械隔离但电连接。
用于传声器10的电路板22位于膜片支撑件40的第一侧面42的附近。电路板22承载电子元件(例如，FET)并在壳体壁28的远端边缘30被轧制在电路板22上时关闭壳体开口32，如图1所示。
构造本发明的电容式传声器10的方法如下。首先，将支撑元件20的第一表面66放置在传声器壳体12的空腔24中的底面26上。然后，将背板16定位在支撑元件20的第二表面68上，其电镀的第一表面54面对并远离支撑元件20。接下来，将垫片18放置在壳体12中。在将垫片18插入到壳体12中时，垫片18的翼片60在切口62处变形，从而使得与空腔24的竖直周壁28接触的垫片18的第二部分58在垫片18的大致第一周边处横向于垫片18的第一部分56而发生变形。接下来，将膜片组件14插入到壳体中。膜片组件14被插入到壳体的空腔24中，且第二侧面44使得振动膜片38面对垫片18。当膜片组件14处于适当的位置时，垫片18的第一部分56定位在背板16和膜片组件14之间，而垫片18的第二部分58定位在膜片组件14和壳体12的壁28之间。将放大器电路板22穿过壳体开口32放置在膜片支撑件的第一侧面42上。最后，将壳体远端边缘30轧制成与放大器电路板22接合，从而使传声器10密封。在该位置中，膜片组件14与放大器电路板22上的元件电连接，并且背板16通过支撑元件20和壳体12的导电部分而与地电连接。
尽管已经示出并描述了具体实施例，但是在不明显脱离本发明精神的情况下，可考虑各种修改，而只由所附权利要求的范围限定保护范围。
Claims (35)
1.一种电容式传声器，其包括：
壳体，其具有由底面和壁限定的空腔；
膜片组件，其布置在所述空腔内；
背板，其邻近所述膜片组件；以及
垫片，其具有布置在所述背板与膜片组件之间的第一部分，和布置在所述膜片组件与所述壳体的壁之间的第二部分。
2.根据权利要求1所述的电容式传声器，其特征在于，所述垫片使所述膜片组件与壳体电绝缘。
3.根据权利要求1所述的电容式传声器，其特征在于，所述垫片的第一部分具有第一周边，其中该垫片的第二部分具有第二周边，并且第二周边延伸超过第一周边。
4.根据权利要求1所述的电容式传声器，其特征在于，所述垫片是塑料的。
5.根据权利要求1所述的电容式传声器，其特征在于，所述膜片组件包括与膜片支撑件连接的膜片，并且其中该膜片能够振动。
6.根据权利要求1所述的电容式传声器，其特征在于，还包括封闭所述空腔的一端的基片。
7.根据权利要求6所述的电容式传声器，其特征在于，所述基片是与晶体管电连接的印刷电路板。
8.根据权利要求1所述的电容式传声器，其特征在于，还包括布置在所述背板和所述壳体的底面之间的第二垫片。
9.根据权利要求8所述的电容式传声器，其特征在于，所述第二垫片具有导电部分，从而为背板提供与地的电连接。
10.根据权利要求1所述的电容式传声器，其特征在于，所述背板在其表面上具有驻极体材料。
11.根据权利要求1所述的电容式传声器，其特征在于，所述垫片的第二部分与该垫片的第一部分为一体。
12.一种电容式传声器，包括：
壳体，其具有一开口；
所述壳体中的动力组件，该动力组件包括膜片、膜片支撑件和背板，其中所述膜片与膜片组件相连且能够振动；以及
垫片，其具有第一部分和从第一部分悬垂的第二部分；垫片的第一部分布置在所述膜片支撑件与背板之间，而垫片的第二部分布置在所述膜片支撑件和所述壳体的内壁之间，从而使得膜片和膜片支撑件电绝缘，其中所述垫片的第二部分包括多个从垫片的第一部分延伸的翼片。
13.根据权利要求12所述的电容式传声器，其特征在于，所述垫片在邻近翼片处具有切口，以提供所述翼片关于所述壳体内壁的横向弯曲。
14.根据权利要求12所述的电容式传声器，其特征在于，所述翼片从所述垫片的第一部分径向延伸。
15.根据权利要求12所述的电容式传声器，其特征在于，所述垫片的第二部分在垫片被装配在壳体中时横向于该垫片的第一部分。
16.根据权利要求12所述的电容式传声器，其特征在于，所述垫片是塑料的。
17.根据权利要求12所述的电容式传声器，其特征在于，所述垫片由非导电材料制成。
18.根据权利要求14所述的电容式传声器，其特征在于，所述垫片在邻近翼片处具有凹口，以有助于电容式传声器的组装过程。
19.根据权利要求12所述的电容式传声器，其特征在于，还包括使所述背板与地电连接的导电元件。
20.一种电容式传声器，包括：
壳体，其具有由底面和竖直周壁限定的空腔；
所述壳体中的动力组件，该动力组件包括膜片、膜片支撑件和背板，该背板具有其上带有驻极体材料的第一表面和第二表面，其中所述膜片与膜片支撑件相连且能够振动；以及
支撑元件，其布置在所述壳体的所述空腔内且邻近所述底面，该支撑元件为刚性的，从而为背板提供与壳体底面的机械隔离。
21.根据权利要求20所述的电容式传声器，其特征在于，所述支撑元件具有第一表面和第二表面，支撑元件的第一表面邻近壳体的底面，而支撑元件的第二表面邻近背板的第二表面。
22.根据权利要求20所述的电容式传声器，其特征在于，所述支撑元件与所述壳体和背板电连接。
23.根据权利要求20所述的电容式传声器，其特征在于，还包括垫片，该垫片具有第一部分和从第一部分悬垂的第二部分，该垫片的第一部分布置在所述膜片和所述背板之间，而垫片的第二部分布置在所述膜片支撑件和所述壳体的壁之间，从而使得所述膜片和所述膜片支撑件电绝缘。
24.根据权利要求20所述的电容式传声器，其特征在于，所述支撑元件由导电材料制成。
25.一种电容式传声器，包括：
壳体，其具有空腔；
膜片及环组件，其布置在所述空腔内；
背板，其邻近所述膜片和环组件；以及
垫片，其在所述膜片及环组件与背板之间，其中所述垫片具有主体部分和从该主体部分悬垂的多个翼片，其中所述翼片在将垫片插入到壳体空腔中时沿着横向于主体部分的方向延伸，这些翼片定位在膜片及环组件与所述壳体的壁之间。
26.根据权利要求25所述的电容式传声器，其特征在于，所述垫片在邻近所述翼片处具有切口，从而提供这些翼片关于所述壳体的壁的横向弯曲。
27.根据权利要求25所述的电容式传声器，其特征在于，所述翼片从垫片的主体部分径向延伸。
28.根据权利要求25所述的电容式传声器，其特征在于，所述垫片主体部分的周边的一部分不具有从该处悬垂的翼片。
29.一种电容式传声器，包括：
壳体，其具有开口；
膜片组件，其具有与膜片支撑件连接的膜片；
背板，与膜片间隔开一距离；以及
导电元件，其布置在所述背板的附近，该导电元件在所述壳体和背板之间提供电连接，从而使背板接地。
30.根据权利要求29所述的电容式传声器，其特征在于，还包括在所述膜片与背板之间的垫片，该垫片具有使得所述膜片组件与壳体绝缘的一体的横向部分。
31.一种构造电容式传声器的方法，包括如下步骤：
提供杯状壳体，该壳体具有限定了空腔的底面和竖直周壁，该壁在限定了开口的远端边缘处终止；
在所述空腔中布置背板；
在所述空腔中布置垫片，该垫片具有第一部分和第二部分，该第一部分具有第一周边，并且第二部分具有延伸超过该第一周边的第二周边，其中所述垫片的第二部分接触所述壳体的竖直周壁，从而使得垫片的第二部分横向于第一部分弯曲；以及
在所述空腔中布置膜片组件。
32.根据权利要求31所述的构造电容式传声器的方法，其特征在于，还包括以下步骤：将所述垫片的第一部分定位在所述背板和所述膜片组件之间，和将所述垫片的第二部分定位在所述膜片组件和所述壳体的壁之间。
33.根据权利要求31所述的构造电容式传声器的方法，其特征在于，还包括以下步骤：将所述垫片布置在所述背板和所述膜片组件之间。
34.根据权利要求31所述的构造电容式传声器的方法，其特征在于，还包括以下步骤：邻近所述壳体空腔和背板布置导电垫片，从而在所述壳体与背板之间提供电连接。
35.根据权利要求31所述的构造电容式传声器的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
穿过所述壳体开口将印刷电路板放置在所述膜片组件上；以及
将所述壳体远端边缘轧制成与所述印刷电路板接合以使该传声器密封。
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