CN209375917U - 扬声器和微型扬声器组件 - Google Patents

扬声器和微型扬声器组件 Download PDF

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Abstract

本实用新型题为“扬声器和微型扬声器组件”。公开了一种扬声器，包括：扬声器壳体，具有将周围环境与封闭空间分开的壳体壁，所述壳体壁部分地限定将封闭空间声学地耦接到周围环境的声学通道，并且壳体壁包括化学蚀刻嵌入注塑的金属部分，所述金属部分机械性互锁并且气密密封到塑料部分，所述金属部分具有联锁端部，联锁端部包括与金属部分成平面的平面侧和在金属部分的平面外并与平面侧成直角的面外侧，平面侧和面外侧完全嵌入在塑料部分内；和定位在封闭空间内的扬声器组件，具有面向壳体壁的金属部分的声音辐射表面、从声音辐射表面延伸的音圈、具有与音圈对准的磁隙的磁体组件，以及部分地由所述壳体壁的金属部分与声音辐射表面形成的声室。

Description

扬声器和微型扬声器组件
本申请是于2018年8月20日提交的题为“扬声器和微型扬声器组件”的实用新型专利申请201821334555.X的分案申请。
技术领域
本申请整体涉及具有气密密封声室的扬声器，更具体地涉及具有化学蚀刻嵌入注塑的金属板的微型扬声器，该化学蚀刻嵌入注塑的金属板与塑料壳体一起形成体积增大的气密密封声室。还描述了其他实施方案并要求对其进行保护。
背景技术
在现代消费电子产品中，随着数字音频信号处理和音频内容传送的不断改进，音频功能正在发挥越来越大的作用。在这方面，范围广泛的消费电子设备可以从音频性能的改进中受益。例如，智能电话包括例如电声换能器(诸如喇叭扩音器和耳机接收器)，其可以从音频性能的改善中受益。然而，智能手机没有足够的空间容纳更大的高保真声音输出设备。这对于某些便携式个人计算机诸如膝上型电脑、笔记本电脑和平板电脑，并且在较小程度上，对于内置扬声器的台式个人计算机也是如此。许多这些设备使用通常被称为“微型扬声器”的扬声器。微型扬声器是扩音器的小型化版本，使用动圈式电机驱动声音输出。动圈式电机可包括定位于框架内的隔膜(或声音辐射表面)、音圈和磁体组件。将电子音频信号输入到动圈式电机使得隔膜振动并输出声音。声音可以通过前腔室从隔膜的声音输出表面输出到声音输出端口，该前腔室将声音输出面声学地耦接到输出端口。可以在隔膜的相反面周围形成后腔室以提高声音输出质量。微型扬声器性能取决于体积效率。然而，由于对相对较低轮廓(尤其是z高度尺寸)的设备的要求越来越高，要使前腔室和后腔室的声学体积最大化变得越来越困难。
实用新型内容
扬声器性能，并且尤其是微型扬声器性能，取决于体积效率，其中体积越大意味着扬声器越好。当产品要求需要防水性以及在可靠性测试后保持密封的能力时，体积效率可能变得更加受限。然而，形成稳固的密封通常需要密封结构占用的体积。该密封体积可继而直接降低微型扬声器的性能。此外，一些密封结构还可能需要额外零件或部件(例如，胶水)以及工艺，导致组装复杂化并且增加成本。
本公开涉及一种换能器，例如动圈式扬声器(例如，微型扬声器)，其具有防水并且改善微型扬声器的体积效率、机械强度和声学稳健性的壳体。更具体地讲，该微型扬声器壳体可具有由嵌入注塑有塑料部分的相对较薄的化学蚀刻金属部分形成的壳体壁。金属部分和塑料部分之间的联锁区域具有减小的大小，这继而增大扬声器声学体积的大小。为了实现这一点，金属部分具有联锁端部和使用纳米成型技术(NMT)形成的多个纳米级孔。这些附加特征部有助于减少联锁结构处所需的材料而不损害机械强度，并且还允许塑料部分与金属部分之间在不存在密封剂诸如胶水(其可能不必要地占据体积)的情况下形成气密密封。所得的微型扬声器具有改善的低中频带声学性能以及减少的高阶谐波失真和流动路径中的不规则性，同时还实现了机械性牢固的气密密封。
代表性地，在一个实施方案中，本实用新型涉及包括扬声器壳体的扬声器，该扬声器壳体具有将周围环境与封闭空间分开的壳体壁，其中该壳体壁部分地限定将封闭空间声学地耦接到周围环境的声学通道。壳体壁可包括机械性互锁并且气密密封到塑料部分的化学蚀刻嵌入注塑的金属部分。该扬声器还可包括定位在封闭空间内的扬声器组件，该扬声器组件具有面向壳体壁的金属部分的声音辐射表面、从声音辐射表面延伸的音圈、具有与音圈对准的磁隙的磁体组件，以及部分地由壳体壁的金属部分与声音辐射表面形成的声室。在一些情况下，化学蚀刻嵌入注塑的金属部分被化学蚀刻成具有多个孔，并且塑料部分被嵌入在多个孔内以使金属部分机械性互锁并且气密密封到塑料部分。此外，所述多个孔可包括直径在10纳米至500纳米，并且优选在30纳米至200纳米的范围内的纳米级孔。另外，化学蚀刻嵌入注塑的金属部分可包括使金属部分机械性互锁到塑料部分的联锁端部。另外，该联锁端部包括比该化学蚀刻嵌入注塑的金属部分的厚度大的联锁路径长度。另外，该联锁端部包括足以承受该化学蚀刻嵌入注塑的金属部分的机械推进或推出测试的表面积，该机械推进或推出测试以非化学蚀刻嵌入注塑的金属部分的至少两倍的力进行。另外，该联锁端部包括具有至少一个直角的形状。另外，化学蚀刻嵌入注塑的金属部分可在不存在化学粘合剂的情况下被气密密封到塑料部分。声室可以是由声学通道被声学地耦接到周围环境的前腔室。在一些实施方案中，金属部分可为金属板，该金属板具有比塑料部分的厚度小的厚度，使得声室的体积相比只由塑料部分形成的声室有所增大。此外，声学通道的高度尺寸(或z高度)可大于部分地由嵌入注塑到塑料部分的非化学蚀刻的金属部分形成的声学通道的高度尺寸(或z高度)。
在另一个实施方案中，本实用新型涉及包括壳体的微型扬声器组件，该壳体具有将周围环境与封闭空间分开的壳体壁，其中壳体壁部分地限定封闭空间与周围环境之间的声学通道，并且壳体壁包括金属板和塑料部分，该金属板具有与塑料部分互锁并且在金属板与塑料部分之间形成气密密封的联锁端部和多个联锁孔。该组件还可包括定位在封闭空间内并且将封闭空间分成第一声室和第二声室的声音辐射表面，并且金属板可形成第一声室的一部分。此外，音圈可从声音辐射表面的一侧延伸，并且还可设置具有与音圈对准的磁隙的磁体组件。在一些情况下，第一声室为形成在声音辐射表面的一侧与金属板之间的前腔室，并且声学通道将前腔室声学地耦接到周围环境。金属板可包括4毫米或更小的减小的厚度，使得第一腔室的体积增大。联锁端部包括完全嵌入在塑料部分内的面外区域，并且该面外区域沿朝向所述声音辐射表面或远离该声音辐射表面的方向延伸。联锁端部可包括例如0.8mm至1.6mm的联锁路径长度。在一些情况下，塑料部分嵌入注塑到该联锁端部和多个联锁孔。
本实用新型的另一个实施方案可包括一种制造微型扬声器组件的方法，该方法包括以下加工操作：形成具有联锁端部和多个联锁孔的金属板，以及通过将塑料部分嵌入注塑到金属板的联锁孔和联锁端部来形成微型扬声器壳体。形成金属板可包括使用纳米成型技术(NMT)来形成多个联锁孔。此外，该工艺可包括将声音辐射表面、音圈和磁体组件定位在微型扬声器壳体内，并且其中金属板形成前腔室中将声音辐射表面声学地耦接到微型扬声器壳体的声学通道的部分。
本实用新型的另一个实施方案可包括一种扬声器，其特征在于，所述扬声器包括：扬声器壳体，所述扬声器壳体具有将周围环境与封闭空间分开的壳体壁，其中所述壳体壁部分地限定将所述封闭空间声学地耦接到所述周围环境的声学通道，并且所述壳体壁包括化学蚀刻嵌入注塑的金属部分，所述化学蚀刻嵌入注塑的金属部分机械性互锁并且气密密封到塑料部分，所述化学蚀刻嵌入注塑的金属部分具有联锁端部，所述联锁端部包括与金属部分成平面的平面侧和在金属部分的平面外并与平面侧成直角的面外侧，所述平面侧和所述面外侧完全嵌入在塑料部分内；和定位在所述封闭空间内的扬声器组件，所述扬声器组件具有面向所述壳体壁的所述化学蚀刻嵌入注塑的金属部分的声音辐射表面、从所述声音辐射表面延伸的音圈、具有与所述音圈对准的磁隙的磁体组件，以及部分地由所述壳体壁的所述化学蚀刻嵌入注塑的金属部分与所述声音辐射表面形成的声室。
优选地，所述化学蚀刻嵌入注塑的金属部分被化学蚀刻成具有多个孔，所述多个孔具有第一大小和小于第一大小的第二大小，并且所述塑料部分被嵌入在第一大小的多个孔内以使金属部分机械性互锁到塑料部分，并且所述塑料部分被嵌入在第二大小的多个孔内以使所述化学蚀刻嵌入注塑的金属部分气密密封到所述塑料部分。优选地，所述多个孔包括直径在30纳米至200纳米范围内的纳米级孔。优选地，所述联锁端部将化学蚀刻嵌入注塑的金属部分机械性互锁到所述塑料部分。优选地，所述联锁端部包括比所述化学蚀刻嵌入注塑的金属部分的厚度大的联锁路径长度。优选地，所述联锁端部包括足以承受所述化学蚀刻嵌入注塑的金属部分的机械推进或推出测试的表面积，所述机械推进或推出测试以非化学蚀刻嵌入注塑的金属部分的至少两倍的力进行。优选地，所述联锁端部包括其中所有侧面彼此形成直角的形状。优选地，所述化学蚀刻嵌入注塑的金属部分在不存在化学粘合剂的情况下被气密密封到所述塑料部分。优选地，所述声室为通过所述声学通道声学地耦接到所述周围环境的前腔室。优选地，所述化学蚀刻嵌入注塑的金属部分为金属板，所述金属板具有比所述塑料部分的厚度小的厚度，使得所述声室的体积与只由塑料部分形成的声室相比有所增大。优选地，所述声学通道的高度尺寸大于部分地由嵌入注塑到塑料部分的非化学蚀刻金属部分形成的声学通道的高度尺寸。
本实用新型的另一个实施方案可包括一种微型扬声器组件，所述微型扬声器组件包括：壳体，所述壳体具有将周围环境与封闭空间分开的壳体壁，其中所述壳体壁部分地限定所述封闭空间与所述周围环境之间的声学通道，并且所述壳体壁包括金属板和塑料部分，所述金属板具有与所述塑料部分互锁并且在所述金属板与所述塑料部分之间形成气密密封的联锁端部和多个联锁孔，其中所述联锁端部包括完全嵌入在塑料部分内的面外区域和大于金属部分的厚度的联锁路径长度；声音辐射表面，所述声音辐射表面定位在所述封闭空间内并且将所述封闭空间分成第一声室和第二声室，并且其中所述金属板形成所述第一声室的一部分；音圈，所述音圈从所述声音辐射表面的一侧延伸；和磁体组件，所述磁体组件具有与所述音圈对准的磁隙。
优选地，所述第一声室为形成在所述声音辐射表面与所述金属板之间的前腔室，并且所述声学通道将所述前腔室声学地耦接到所述周围环境。优选地，所述金属板包括4毫米或更小的厚度。优选地，所述面外区域沿朝向所述声音辐射表面或远离所述声音辐射表面的方向延伸。优选地，所述联锁端部包括0.8mm至1.6mm的联锁路径长度。优选地，所述塑料部分被嵌入注塑到所述联锁端部和所述多个联锁孔。
以上概述不包括本实用新型的所有方面的详尽列表。可预期的是，本实用新型包括可从上文概述的各个方面以及在下文的具体实施方式中公开并且在随该专利申请提交的权利要求书中特别指出的各个方面的所有合适的组合而实施的所有系统和方法。此类组合具有未在上述实用新型内容中具体阐述的特定优点。
附图说明
在附图的图示中通过举例而非限制的方式示出了实施方案，在附图中类似的附图标号指示类似的元件。应当指出的是，在本公开中提到“一”或“一个”实施方案未必是同一实施方案，并且其意指至少一个。
图1示出了换能器的一个实施方案的横截面侧视图。
图2示出了图1的换能器的联锁区域的横截面放大视图。
图3示出了图2的联锁区域的横截面放大视图。
图4示出了用于形成图1的悬挂件的一个实施方案的工艺流程。
图5示出了可在其中实现一个或多个实施方案的电子设备的一个实施方案的简化示意图的一个实施方案。
图6示出了可在其中实现一个或多个实施方案的电子设备的一个实施方案的一些组成部件的框图。
具体实施方式
在这个章节中，我们将参考附图来解释本实用新型的若干优选实施方案。每当在实施方案中描述的部件的形状、相对位置和其他方面未明确限定时，本实用新型的范围并不仅局限于所示出的部件，所示出的部件仅用于例证的目的。另外，虽然阐述了许多细节，但应当理解，本实用新型的一些实施方案可在没有这些细节的情况下被实施。在其他情况下，未详细示出熟知的结构和技术，以免模糊对本描述的理解。
本文中所使用的术语仅仅是为了描述特定实施方案并非旨在对本实用新型进行限制。空间相关术语，诸如“在……之下”、“在……下方”、“下”、“在……上方”、“上”等可在本文中用于描述的方便，以描述一个元件或特征部与另外一个或多个元件或一个或多个特征部的关系，如在附图中示出的。应当理解，空间相对术语旨在涵盖除了在附图所示取向之外的设备使用或操作过程中的不同取向。例如，如果图中的设备被翻转，则被描述为在其他元件或特征部“下方”或“之下”的元件然后可被取向成在其他元件或特征部“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可涵盖在……上方和在……下方这两个取向。设备可以另外的方式被取向(例如，旋转90度或在其他的取向)，并且在本文中使用的空间相对描述词被相应地解释。
如本文所用，单数形式“一个”、“一种”和“该”旨在同样包括复数形式，除非上下文另外指出。应当进一步理解，术语“包括”、“包含”限定了所述特征、步骤、操作、元件、和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、部件、和/或其集合的存在或添加。
本文所用的术语“或”以及“和/或”应被解释为包含在内或意指任何一个或任何组合。因此，“A、B或C”或“A、B和/或C”指“以下中的任意一种：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C。”仅当元素、功能、步骤或动作的组合以某种方式固有地互相排斥时，才会出现这个定义的例外。
图1示出了换能器的一个实施方案的横截面侧视图。换能器100可为例如电声换能器，其将电信号转换为能够从内部集成换能器100的设备输出的可听信号。例如，换能器100可以是微型扬声器，诸如位于智能电话或其他类似的紧凑型电子设备(诸如膝上型电脑、笔记本电脑、平板电脑或便携式计时装置)内的喇叭扩音器或耳机接收器。换能器100可以封装在设备的外壳或壳体内，集成在所述外壳或壳体内部。在一些实施方案中，换能器100可以是10mm到75mm的驱动器，或者10mm到20mm的驱动器(如沿着直径或最长的长度尺寸测量的)，例如，微型扬声器。
换能器100可包括壳体102，该壳体由将周围环境与封闭空间106分开的壳体壁104组成。换能器100的每个部件，例如，将在本文中讨论的扬声器组件的部件，可被定位在封闭空间106内，并且因此被封闭在壳体壁104内。在一些实施方案中，壳体壁104可包括第一壁104A和第二壁104B，它们分别形成壳体102的顶侧和底侧。此外，第一壁104A或第二壁104B中的至少一个(单独地、组合地或与另一个封闭的换能器部件组合)可形成声学端口或通道108的全部或一部分。声学端口或通道108可将封闭空间106声学地耦接到周围环境。例如，在微型扬声器的情况下，声学端口或通道108可为被声学地耦接到换能器的声音辐射部件的端口或细长通道，并且将由换能器100产生的声音(S)输出到周围环境。此外，在一些实施方案中，可以将保护屏障138定位在声学端口或通道108的端部，以保护换能器100免受颗粒或流体侵入。在这方面，声音(S)可能在到达周围环境之前行进穿过保护屏障138。
在一个实施方案中，定位于封闭空间106内的换能器100的部件中的一个部件(例如，扬声器组件部件)可包括声音辐射表面(SRS)110。SRS 110在本文中也可被称为声学辐射器、声音辐射器或隔膜。SRS 110可为能够响应于声学信号而振动以产生声波或音波的任何类型的柔性膜。SRS 110可包括产生要输出到用户的声音的顶面110A和声学地与顶面110A隔离的底面110B，从而使得由底面110B所产生的任何声波或音波不会干扰来自顶面110A的那些声波或音波。顶面110A可被认为是“顶部”面，因为其面对顶部或第一壳体壁104A，或者包括与顶部或第一壳体壁大体上平行的表面。类似地，底面110B可被认为是“底部”面，因为其面对底部或第二壳体壁104B，或者包括与底部或第二壳体壁大体上平行的表面。如图所示，SRS 110可具有面外区域(例如，用于几何加强)或者大体上是平面的。
SRS 110可通过悬挂构件116悬挂在壳体102内，该悬挂构件连接到支撑构件118。代表性地，悬挂构件116可以是沿着一侧连接到SRS 110的周边以及沿着另一侧连接到支撑构件118的柔性膜。支撑构件118可继而连接到例如底部或第二壳体壁104B，使得其与顶部或第一壳体壁104A一起限定声学端口或通道108。支撑构件118可被认为是壳体102的附加壁，例如内壁。支撑构件118可为附接到例如第二壳体壁104B的内表面的分离结构，或者可为与壳体壁104一体地形成的结构。
如图1所示，SRS 110与支撑构件118一起可将封闭空间106分成第一声室112和第二声室114。例如，第一声室112可将SRS 110的顶面110A声学地连接到声学端口或通道108，并且因此可被认为是前腔室。换句话讲，第一声室112(或前腔室)在SRS 110的顶面110A、支撑构件118与第一壳体壁104A之间，并且部分地由该顶面、该支撑构件和该第一壳体壁形成。第二声室114可以声学地耦接到底面110B，并且因此被认为是后腔室。因此，第二声室114在SRS 110的底面110B与第二壳体壁104B之间。
如先前所讨论，换能器性能取决于体积效率，并且体积越大意味着扬声器越好。此外，期望壳体壁104在其中的扬声器部件周围形成水密密封，但不包括可减小体积的附加部件、材料等。因此，在一个实施方案中，壳体壁104的形成第一声室112、第二声室114和/或声学通道108的一个部分或多个部分可比典型扬声器壳体壁薄，并且可使用纳米成型工艺来气密密封，该工艺消除了对可占据声学体积的附加材料(例如，胶水)的需要。例如，在一个实施方案中，壳体102的第一壳体壁104A可包括金属部分120与塑料部分122的互锁组合，其中金属部分120比塑料部分122薄。例如，金属部分120可为金属板，该金属板具有比通过将塑料部分注塑到板或片材(例如，壳体壁)中来实现的厚度小的厚度(T1)。例如，金属部分120的厚度(T1)可为0.4毫米(mm)或更小，例如，0.3mm或更小，或0.2mm。这种相对薄的金属部分120可定位在SRS 110上方(或者可定位成与其轴向对准)，使得围绕SRS 110的顶侧110A的第一声室112(例如，前腔室)最大化或者以其他方式增大(例如，在z高度尺寸(D1)上增大)，以使体积增大到比在省略金属部分120的情况下只使用塑料部分122形成第一声室112时所形成的体积大。此外，应当理解，尽管在所示实施方案中，金属部分120被示出为形成第一声室112的一部分，该第一声室被认为是前腔室，但金属部分120可为壳体壁的形成声室的任何部分的一部分，并且因此增加了对应腔室的声学体积。例如，金属部分120可为壳体壁的形成第二声室114的部分(例如，第二或底部壳体壁104B)，并且可因此增大扬声器后腔室的体积。
此外，为了使第一声室112、第二声室114和/或声学通道108的体积或大小进一步最大化，减小金属部分120与塑料部分122之间的联锁区域124的大小。例如，联锁区域124可具有相对低的轮廓(例如，在轴向方向上或在z高度方向上)，例如，可具有比由两个或更多个塑料件或者由单个塑料件组成的传统壳体壁小75％的大小。这继而使部分地由联锁区域124形成的声学体积、声学端口或声学通道增加。例如，由于联锁区域124的大小减小，声学通道108的尺寸(D2)可增大20％。尺寸(D2)对应于联锁区域124与支撑构件118之间的间隙或空间的大小，并且在本文中可称为声学端口或通道108的z开口、z高度或高度尺寸。此外，应当理解，声学端口或通道108的尺寸(D2)增大的20％是相比于例如壳体壁而言，该壳体壁具有不使用嵌入注塑到塑料部分的化学蚀刻金属部分而附接在一起的多个件并且具有本文所公开的联锁特征部。
为了实现这种大小上的减小，金属部分120可被制造成或者被形成为具有联锁端部，并且可使用纳米成型技术来加工以将金属部分120嵌入(或注塑)到塑料部分122内。纳米成型技术在金属部分120内形成联锁孔，除联锁端部之外，联锁孔也增加了金属部分120与塑料部分122之间的联锁强度，而不需要在联锁区域124处增加金属或塑料材料。此外，联锁孔允许金属部分120与塑料部分122之间在潜在泄漏点处不存在附加部件或材料(例如胶水)的情况下形成气密(或水密)密封。这个密封阻止声学消除和进水越过(例如，在下方)SRS 110并且因此阻止任何水(其可能无意地进入换能器100)损坏与换能器100相关联的各种电子部件和电路(例如，音圈126)。在这个方面，换能器100具有某种耐水性，且/或可被视为抗水的，因为水将不会使换能器100失效。将参考图2至图4讨论关于联锁端部、联锁孔和加工技术的更多细节。
现在转向换能器100的内部部件，换能器100还可包括沿SRS 110的底面110B(例如，SRS 110的面对磁体组件128的面)定位的音圈126。例如，在一个实施方案中，音圈126包括诸如通过化学粘合等直接附接到SRS 110的底面110B的上端，以及下端。在另一个实施方案中，音圈126可以通过将线缠绕在绕线模或线轴上形成，并且所述绕线模或线轴直接附接到SRS 110的底面110B。在一个实施方案中，音圈126可具有与SRS 110相似的轮廓和形状。例如，在SRS 110具有正方形、矩形、圆形或跑道形状的情况下，音圈126也可以具有相似的形状。例如，音圈126可以具有大体上矩形、正方形、圆形或跑道形状。
换能器100还可包括磁体组件128。磁体组件128可包括磁体130(例如，NdFeB磁体)，以及顶板132和用于引导磁体130产生的磁路的磁轭134。包括磁体130、顶板132和磁轭134的磁体组件128可被定位成使得音圈126与磁体130所形成的磁隙136对准。例如，磁体组件128可以在SRS 110下面，并且在一些情况下，可在SRS 110与底部或第二壳体壁104B之间。此外，在一些实施方案中，顶板132可被特别设计以适应SRS 110的面外区域(例如，凹形或圆顶形区域)。例如，顶板132可在其中心内具有切口或开口，该切口或开口与SRS 110的面外区域对准。在这方面，在SRS 110的面外区域下方所形成的额外空间允许SRS 110在不接触顶板132的情况下上下(例如，活塞式地)移动或振动。在这方面，该开口可以具有与面外区域相似的尺寸或面积。此外，尽管在此示出了单磁体实施方案，但是也考虑了多磁体电机。
此外，虽然未示出，但换能器100可包括电连接到换能器100的电路(例如，专用集成电路(ASIC))或其他外部部件，以例如驱动电流通过音圈126来操作换能器100。
图2示出了图1的联锁区域的横截面放大视图。从该视图可更清楚地看到联锁区域124处金属部分120和塑料部分122的细节。具体来讲，金属部分120被示出为具有比塑料部分122的厚度(T2)小的厚度(T1)。此外，金属部分120包括完全嵌入(例如，注塑)在塑料部分122内的联锁端部202。联锁端部202可具有使其联锁表面积最大化并且继而使与塑料部分122接触的表面积最大化的任意大小、形状和/或尺寸。代表性地，在一个实施方案中，联锁端部202可具有足以承受机械推进/推出测试力的表面积，该机械推进/推出测试力是具有相同联锁几何形状的非NMT嵌入注塑金属部分的机械推进/推出测试力的至少两倍。代表性地，在一个实施方案中，联锁端部202可具有例如50mm2或更大的表面积。换句话讲，联锁端部202可具有比金属部分120的厚度(T1)大的联锁路径长度212。例如，在一个实施方案中，金属部分120可具有至少是金属部分120的厚度(T1)的4倍的厚度(T1)。例如，金属部分可具有约0.2mm的厚度(T1)，并且联锁路径长度212可为约0.8mm。然而，可以设想，在其中金属部分120薄得多(例如，约1mm)的其他实施方案中，路径长度可不到厚度的4倍。代表性地，在一个实施方案中，联锁路径长度212可为0.8mm至1.6mm。在图2中，联锁路径长度212被示出为如沿横截面所测的虚线212的长度，该长度限定金属部分120与塑料部分122之间的接合部。然而，应当理解，金属部分120与塑料部分122之间的接合部是三维的，因此联锁路径长度可在沿x、y和/或z轴的任何方向上测量。
此外，在一些实施方案中，为了实现期望的表面积和/或联锁路径长度，联锁端部202具有面外区域204，与平面端部相比，该区域增加了联锁端部202的侧面的数量，并且因此增加了表面积和/或联锁路径长度。面外区域204被认为是“面外的”，因为其包括延伸到金属部分120的平面外部的至少一个侧面，使得其与金属部分120的其余部分不在一个平面内。代表性地，在该实施方案中，联锁端部202包括多个侧面206A、206B、206C、206D、206E和206F，并且这些侧面中的至少一个(例如侧面206B)在金属部分120的其余部分的平面下方延伸。在所示实施方案中，侧面206B被示出为在声音辐射表面110的方向上延伸到面外。然而，在其他实施方案中，面外区域204可具有在向上方向上并且远离声音辐射表面110延伸到面外的侧面。此外，面外区域204可具有包括至少一个直角的形状，如图所示。例如，平面侧面206A相对于面外侧面206B成直角，侧面206B相对于侧面206C成直角，侧面206C相对于侧面206D成直角，侧面206D相对于侧面206E成直角，并且侧面206E相对于侧面206F成直角。还设想联锁端部202的由一个或多个直角限定的其他构型和/或形状。
如先前所讨论，除联锁端部202的几何形状之外，金属部分120还可包括多个联锁孔，该多个联锁孔机械性增强联锁区域124，并且允许金属部分120在不存在附加零件或材料的情况下被气密密封到塑料部分122。图3示出了形成在联锁端部的表面中的联锁孔的放大视图。代表性地，联锁端部202可包括金属部分120内的多个“珊瑚礁”状孔302、304，在注塑工艺期间，塑料部分120流到这些孔中。孔302、304可形成在金属部分120的侧面206A至206F(参见图2)中的任何一个或多个侧面内。孔302、304可为具有在约10nm至约500nm(例如，约30nm至约300nm，或约50nm至约200)范围内的直径的纳米级孔。孔302、304可具有不同的大小，其中较小的孔有助于气密密封，而较大的孔提供机械强度。由于孔302、304允许在注塑工艺期间在金属部分120与塑料部分122之间形成气密密封，因此不需要占据空间并且可能因此降低体积效率的附加密封剂，诸如密封胶水。
此外，需注意，由于本实用新型依赖于金属部分120和塑料部分122的联锁几何形状来改善联锁区域124的强度，因此还可减少联锁区域124处的材料的量。这继而减小联锁区域124处的大小，进一步使声学端口或通道108以及相关联的声室(例如，第一声室112)的大小增加。例如，在联锁端部202周围形成塑料部分122的材料的厚度可与联锁端部202本身的金属部分120的厚度相似，或者仅比联锁端部本身的金属部分的厚度略厚。换句话讲，联锁端部202(例如，围绕金属部分120的塑料部分122)的如由厚度(T3)示出的总体厚度可仅比塑料部分122单独的厚度(T2)略厚。例如，厚度(T3)中增加的(或附加的)厚度可小于塑料部分122的厚度(T2)的一半。换句话讲，厚度(T3)可为厚度(T2)的1.5倍或者可不到其1.5倍。此外，在一些实施方案中，塑料部分122可包括围绕联锁端部202的倒角拐角208A和208B，以进一步减小厚度(T3)。例如，倒角拐角208A和208B可形成在塑料部分122中限定声学端口或通道108和/或第一声室112(或者形成该声学端口或通道108和/或该第一声室112的壁)的部分中。
还应当理解，联锁孔302、304与联锁端部202组合形成气密密封的联锁区域124，该区域可承受使用具有相同联锁几何形状的非NMT嵌入注塑金属的至少两倍的力进行的推进和推出机械强度测试。因此，本文所公开的构型形成具有减小的联锁大小的互锁金属/塑料壳体，该互锁金属/塑料壳体在仍具有至少5倍的粘合强度的同时还提高了体积效率。所得的该构型的直接声学有益效果中的一些可包括但不限于：扬声器具有增大20％的前端口或通道，这直接改善扬声器性能的中频带灵敏度，并且通过减少声学端口的流动路径中的不规则性来降低高阶谐波失真(HOHD)；无需密封胶水，这继而增大了前腔室并且留出更大的隔膜偏移空间，从而使异音减少；增加了扬声器组件周围的气流连通，这继而有助于冷却扬声器并且减少过热；以及增加了模块谐振频率和低频带灵敏度。
图4示出了使用如本文所公开的嵌入注塑和纳米成型技术(NMT)制造换能器的工艺的一个实施方案的工艺流程，该换能器具有带有增大的腔室的气密密封的壳体。代表性地，在一个实施方案中，制造工艺400包括形成具有联锁端部和多个联锁孔的金属板的操作(框402)。可通过使用纳米成型技术(NMT)对金属板的表面进行化学处理(例如，蚀刻)来形成联锁孔，这使金属板的表面内形成具有不同大小的多个孔。例如，可使用多次化学浴来处理金属板的表面。可使用金属冲压工具形成联锁端部，该金属冲压工具可去除金属板的期望部分以实现期望的几何形状，例如，具有如先前所讨论的表面积和/或联锁路径长度的面外形状。在一些实施方案中，金属板由钢、铝或黄铜制成。此外，在一些实施方案中，金属板镀覆有镍或者被阳极化以防腐。一旦金属板形成，则通过将塑料部分嵌入注塑到金属板的联锁孔和联锁端部来形成微型扬声器壳体(框404)。例如，在一个实施方案中，可将形成的金属板放置在模具腔体内，然后将熔融的塑料材料注射到腔体中，使得熔融的塑料材料流到联锁孔中和联锁端部周围。然后将塑料材料固化，得到如先前所讨论的在壳体的塑料部分内的嵌入注塑金属板。此外，在一些实施方案中，工艺400可包括将声音辐射表面、音圈和磁体组件定位在微型扬声器壳体内以完成换能器的进一步加工操作。金属板可形成前腔室中将声音辐射表面声学地耦接到微型扬声器壳体的声学通道的部分。
图5示出了电子设备的一个实施方案的简化示意图的一个实施方案，可以在该电子设备中实现诸如本文所述的换能器(例如，微型扬声器)。如图5所示，该换能器可集成在消费电子设备502诸如智能电话内，用户可利用该设备通过无线通信网络与通信设备504的远端用户进行通话；在另一个示例中，该扬声器可集成在平板电脑506的外壳内。这些只是本文所述的扬声器可使用的场景的两个示例，然而，可以设想，扬声器可与需要换能器(例如，扩音器或麦克风)的任何类型的电子设备一起使用，例如，平板电脑、桌面计算设备或其他显示设备。此外，应该认识到，无论电子设备类型如何，如先前所讨论地气密密封换能器，然后将其实现到该设备中，声学端口可被包括在防水产品的外部上，当产品浸没在水中时不损害性能。
图6示出了可在其中实现一个或多个实施方案的电子设备的一个实施方案的一些组成部件的框图。设备600可以是几种不同类型的消费电子设备中的任何一种。例如，设备600可以是任何配备换能器的移动设备，诸如蜂窝电话、智能电话、媒体播放器或平板式便携式计算机。
在这方面，电子设备600包括与相机电路606、运动传感器604、存储装置608、存储器614、显示器622和用户输入界面624交互的处理器612。主处理器612还可与通信电路602、主电源610、扬声器618和麦克风620进行交互。扬声器618可以是诸如参照图1所描述的微型扬声器。电子设备600的各种部件可以数字地互连，并且由处理器612所执行的软件栈使用或管理。这里示出或描述的许多部件可以被实现为一个或多个专用硬件单元和/或编程的处理器(软件由处理器例如处理器612执行)。
处理器612通过执行在设备600上实现的一个或多个应用程序或操作系统程序的一些或全部操作，通过执行可在存储装置608上找到的(软件代码和数据)的指令来控制设备600的整体操作。处理器612可以例如驱动显示器622并且通过用户输入界面624(其可以作为单个触敏显示面板的一部分与显示器622集成)来接收用户输入。此外，处理器612可将音频信号发送到扬声器618以促进扬声器618的操作。
存储装置608使用非易失性固态存储器(例如，闪存)和/或动态非易失性存储设备(例如，旋转磁盘驱动器)来提供相对大量的“永久性”数据存储。存储装置608可包括本地存储和远程服务器上的存储空间。存储装置608可以存储数据以及在更高级别控制和管理设备600的不同功能的软件部件。
除了存储装置608之外，还可存在存储器614(也称为主存储器或程序存储器)，其提供由处理器612执行的对存储的代码和数据的相对更快的访问。存储器614可包括固态随机存取存储器(RAM)，例如，静态RAM或动态RAM。可存在一个或多个处理器，例如，处理器612，所述处理器运行或执行各种软件程序、模块或指令集(例如，应用程序)，其在永久性地存储在存储装置608中的同时已经被传输到存储器614执行，从而执行上述各种功能。
设备600可包括通信电路602。通信电路602可包括用于有线通信或无线通信(诸如双向通话和数据传输)的部件。例如，通信电路602可包括耦接到天线的RF通信电路，使得设备600的用户可以通过无线通信网络发出或接收呼叫。RF通信电路可包括RF收发器和蜂窝基带处理器以通过蜂窝网络启用呼叫。例如，通信电路602可包括Wi-Fi通信电路，使得设备600的用户可以使用互联网协议语音(VOIP)连接来发出或发起呼叫，通过无线局域网来传输数据。
设备可包括麦克风620。麦克风620可以是将空气中的声音转换为电信号的声电换能器或传感器。麦克风电路可电连接到处理器612和电源610以促进麦克风操作(例如，倾斜)。
设备600可包括可以用于检测设备600的移动的运动传感器604，也称惯性传感器。运动传感器604可包括位置、取向和移动(POM)传感器，诸如加速度计、陀螺仪、光传感器、红外(IR)传感器、接近传感器、电容接近传感器、声学传感器、声波或声纳传感器、雷达传感器、图像传感器、视频传感器、全球定位(GPS)检测器、RF或声学多普勒探测仪、指南针、磁力仪或其他类似传感器。例如，运动传感器604可以是光传感器，该传感器通过检测环境光线的强度或环境光线强度的突然改变来检测设备600的移动或不移动。运动传感器604基于设备600的位置、取向和移动中的至少一者来生成信号。该信号可包括运动的特征，诸如加速度、速度、方向、方向改变、持续时间、振幅、频率或者任何其他运动表征。处理器612接收传感器信号并且部分地基于传感器信号来控制设备600的一个或多个操作。
设备600还包括实现设备600的数字相机功能的相机电路606。一个或多个固态图像传感器内置在设备600中，并且每个固态图像传感器可以位于包括相应透镜的光学系统的焦平面处。在图像传感器上形成相机视野内的场景的光学图像，并且传感器通过以数字图像或图片的形式捕获场景来进行响应，该数字图像或图片由像素构成，然后可将图像和图片存储在存储装置608中。相机电路606也可用于捕获场景的视频图像。
设备600还包括主电源610(诸如内置电池)作为主电源。
虽然已描述并且在附图中示出了某些实施方案，但应当理解，此类实施方案仅用于说明广义的实用新型而非对其进行限制，并且本实用新型并不限于所示和所述的特定构造和布置，因为对于本领域的普通技术人员而言可想到各种其他修改。例如，在此描述的各种扬声器部件可用于声电换能器或将空气中的声音转换为电信号的其他传感器诸如麦克风中。因此，要将描述视为示例性的而非限制性的。

Claims (17)

1.一种扬声器，其特征在于，所述扬声器包括：
扬声器壳体，所述扬声器壳体具有将周围环境与封闭空间分开的壳体壁，其中所述壳体壁部分地限定将所述封闭空间声学地耦接到所述周围环境的声学通道，并且所述壳体壁包括化学蚀刻嵌入注塑的金属部分，所述化学蚀刻嵌入注塑的金属部分机械性互锁并且气密密封到塑料部分，所述化学蚀刻嵌入注塑的金属部分具有联锁端部，所述联锁端部包括与金属部分成平面的平面侧和在金属部分的平面外并与平面侧成直角的面外侧，所述平面侧和所述面外侧完全嵌入在塑料部分内；和
定位在所述封闭空间内的扬声器组件，所述扬声器组件具有面向所述壳体壁的所述化学蚀刻嵌入注塑的金属部分的声音辐射表面、从所述声音辐射表面延伸的音圈、具有与所述音圈对准的磁隙的磁体组件，以及部分地由所述壳体壁的所述化学蚀刻嵌入注塑的金属部分与所述声音辐射表面形成的声室。
2.根据权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述化学蚀刻嵌入注塑的金属部分被化学蚀刻成具有多个孔，所述多个孔具有第一大小和小于第一大小的第二大小，并且所述塑料部分被嵌入在第一大小的多个孔内以使金属部分机械性互锁到塑料部分，并且所述塑料部分被嵌入在第二大小的多个孔内以使所述化学蚀刻嵌入注塑的金属部分气密密封到所述塑料部分。
3.根据权利要求2所述的扬声器，其特征在于，所述多个孔包括直径在30纳米至200纳米范围内的纳米级孔。
4.根据权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述联锁端部将化学蚀刻嵌入注塑的金属部分机械性互锁到所述塑料部分。
5.根据权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述联锁端部包括比所述化学蚀刻嵌入注塑的金属部分的厚度大的联锁路径长度。
6.根据权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述联锁端部包括足以承受所述化学蚀刻嵌入注塑的金属部分的机械推进或推出测试的表面积，所述机械推进或推出测试以非化学蚀刻嵌入注塑的金属部分的至少两倍的力进行。
7.根据权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述联锁端部包括其中所有侧面彼此形成直角的形状。
8.根据权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述化学蚀刻嵌入注塑的金属部分在不存在化学粘合剂的情况下被气密密封到所述塑料部分。
9.根据权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述声室为通过所述声学通道声学地耦接到所述周围环境的前腔室。
10.根据权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述化学蚀刻嵌入注塑的金属部分为金属板，所述金属板具有比所述塑料部分的厚度小的厚度，使得所述声室的体积与只由塑料部分形成的声室相比有所增大。
11.根据权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述声学通道的高度尺寸大于部分地由嵌入注塑到塑料部分的非化学蚀刻金属部分形成的声学通道的高度尺寸。
12.一种微型扬声器组件，其特征在于，所述微型扬声器组件包括：
壳体，所述壳体具有将周围环境与封闭空间分开的壳体壁，其中所述壳体壁部分地限定所述封闭空间与所述周围环境之间的声学通道，并且所述壳体壁包括金属板和塑料部分，所述金属板具有与所述塑料部分互锁并且在所述金属板与所述塑料部分之间形成气密密封的联锁端部和多个联锁孔，其中所述联锁端部包括完全嵌入在塑料部分内的面外区域和大于金属部分的厚度的联锁路径长度；
声音辐射表面，所述声音辐射表面定位在所述封闭空间内并且将所述封闭空间分成第一声室和第二声室，并且其中所述金属板形成所述第一声室的一部分；
音圈，所述音圈从所述声音辐射表面的一侧延伸；和
磁体组件，所述磁体组件具有与所述音圈对准的磁隙。
13.根据权利要求12所述的微型扬声器组件，其特征在于，所述第一声室为形成在所述声音辐射表面与所述金属板之间的前腔室，并且所述声学通道将所述前腔室声学地耦接到所述周围环境。
14.根据权利要求12所述的微型扬声器组件，其特征在于，所述金属板包括4毫米或更小的厚度。
15.根据权利要求12所述的微型扬声器组件，其特征在于，所述面外区域沿朝向所述声音辐射表面或远离所述声音辐射表面的方向延伸。
16.根据权利要求12所述的微型扬声器组件，其特征在于，所述联锁端部包括0.8mm至1.6mm的联锁路径长度。
17.根据权利要求12所述的微型扬声器组件，其特征在于，所述塑料部分被嵌入注塑到所述联锁端部和所述多个联锁孔。
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