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Gebiet der Erfindung
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Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Mikrofon-Testmodul zum Testen eines Mikrofons. Ferner betrifft eine Ausführungsform der Erfindung ein Verfahren zum Testen von Mikrofonen.
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Hintergrund der Erfindung
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Mobile Geräte, wie zum Beispiel Mobiltelefone, haben ihre Gesamtleistungsfähigkeit kontinuierlich gesteigert. Die Miniaturisierung von Mikrofonen war entscheidend für die Entwicklung von Mobiltelefonen. Sogenannte „MEMS-Mikrofone“ sind klein und kommen dem Wunsch der Mobiltelefonbenutzer nach besserer Klangqualität entgegen. Insbesondere mit der zunehmenden Bandbreite, die zur Verfügung steht, scheint diese Forderung sinnvoll zu sein.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es mag einen Bedarf geben, einen Test von Mikrofonen, insbesondere von MEMS-Mikrofonen, die in mobilen Geräten verwendet werden, zu ändern.
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Um den vorstehend definierten Bedarf zu decken, werden ein Mikrofon-Testmodul zum Testen von Mikrofonen und ein Verfahren zum Testen von Mikrofonen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen bereitgestellt.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist ein Mikrofon-Testmodul zum Testen von Mikrofonen Folgendes auf:
- eine äußere Kammer (Außenkammer), die luftdicht ist, und
- eine Schallkammer (Soundkammer), die eine elektrische Testvorrichtung (Prüfvorrichtung) zum Testen (Prüfen) des Mikrofons aufweist, wobei
- die Schallkammer innerhalb (im Inneren) der äußeren Kammer angeordnet (gelegen) ist, und wobei die Schallkammer mit der äußeren Kammer mit einer körperschallunterdrückenden Verbindung zwischen der äußeren Kammer und der Schallkammer gekoppelt ist, und wobei
- ein Raum zwischen der äußeren Kammer und der Schallkammer einen Gasdruck aufweist, der niedriger als ein Umgebungsluftdruck ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist ein Verfahren zum Testen von Mikrofonen Folgendes auf:
- Bereitstellen einer äußeren Kammer, die luftdicht ist, und
- Bereitstellen einer Schallkammer, die eine elektrische Testvorrichtung zum Testen des Mikrofons aufweist, wobei die Schallkammer innerhalb der äußeren Kammer angeordnet ist, und wobei die Schallkammer mit der äußeren Kammer mit einer körperschallunterdrückenden Verbindung zwischen der äußeren Kammer und der Schallkammer gekoppelt ist, und
- - Evakuieren eines Raums zwischen der äußeren Kammer und der Schallkammer, so dass er einen niedrigeren Gasdruck als ein Umgebungsluftdruck hat, und
- - Testen des Mikrofons.
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Der Begriff „Mikrofon“ kann sich auf ein Instrument beziehen, bei dem Schallwellen dazu gebracht werden, einen elektrischen Strom zu erzeugen oder zu modulieren, damit Schall (als Sprache oder Musik) übertragen oder aufgezeichnet wird.
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Der Ausdruck „Testmodul“ kann sich auf eine Mess- oder Untersuchungseinheit als Basis für die Bewertung, hier insbesondere im Bereich der Halbleitertestung, beziehen.
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Der Ausdruck „Mikrofon-Testmodul“ kann sich auf eine Einheit zur Untersuchung und/oder Bewertung von Mikrofonen, insbesondere von sogenannten „MEMS-Mikrofonen“, beziehen. Der Begriff „Test“ oder „Testen“ kann insbesondere die Kalibrierung des MEMS-Mikrofons gemäß spezifischen Testfrequenzen beinhalten, die in Abhängigkeit vom MEMS-Mikrofon und in Abhängigkeit von den elektronischen Eigenschaften des MEMS-Mikrofons variieren können. Da die Ausführungsform der Erfindung auf eine Optimierung der Testumgebung, d.h. des Testmoduls, fokussiert ist und nicht auf den Test im Speziellen fokussiert ist, ist die Ausführungsform frei von Informationen über den eigentlichen Test selbst, über den eine Vielzahl von Methoden bekannt und erreichbar sind.
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Der Ausdruck „äußere Kammer“ kann sich auf einen künstlichen Hohlraum beziehen, der außerhalb von etwas anderem angeordnet ist, so dass die äußere Kammer etwas umschließt.
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Der Ausdruck „Schallkammer“ kann sich auf einen speziell gestalteten Hohlraum zum Testen oder Aufzeichnen von Geräuschen oder Klängen beziehen. Die Schallkammer kann in so einem Ausmaß luftdicht sein, dass innerhalb der Schallkammer ein für die Testung des Mikrofons optimierter Luftdruck herrscht und während des Tests keine oder keine störende Luftmenge innerhalb der Schallkammer zu der äußeren Kammer entweichen kann.
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Der Ausdruck „elektrische Testvorrichtung“ kann sich auf ein Ausrüstungsteil beziehen, das so gestaltet ist, dass es dazu dient, einen speziellen Funktionstest durchzuführen, insbesondere einen elektrischen Test für Mikrofone. Die elektrische Testvorrichtung kann ein sogenannter Testsockel sein oder diesen umfassen, der typischerweise für Halbleitertests verwendet wird. Die elektrische Testvorrichtung kann innerhalb der geschlossenen Schallkammer angeordnet sein und ausgebildet sein, Testsignale an das Mikrofon zu applizieren und Daten und/oder Testsignale an ein außerhalb der äußeren Kammer bzw. außerhalb des Testmoduls befindliches Testgerät zu übertragen.
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Der Ausdruck „körperschallunterdrückende Verbindung“ kann sich auf eine Kopplung von zwei Objekten beziehen, die den normalerweise von Festkörpern übertragenen Schall reduziert oder vermeidet. Die Verbindung kann die Objekte elastisch und/oder mit einem Magnetfeld koppeln, so dass sich das gekoppelte Objekt nicht berührt (bzw. so dass sich die gekoppelten Objekte nicht berühren).
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Der Ausdruck „ein Raum zwischen der äußeren Kammer und der Schallkammer“ kann sich auf eine festkörperfreie 3-dimensionale Ausdehnung zwischen der äußeren Kammer und der Schallkammer beziehen. Der Raum kann regulär mit Luft gefüllt sein. Der Raum zwischen der äußeren Kammer und der Schallkammer kann auch als „freier Raum“ bezeichnet werden, der frei von jeglichen Festkörpern oder Gegenständen ist, mit Ausnahme von Luft oder Vakuum.
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Der Ausdruck „mit einem Gasdruck, der niedriger als ein Umgebungsluftdruck ist“ kann sich auf einen Fluiddruck, insbesondere einen Luftdruck, beziehen, der niedriger ist als ein typischer atmosphärischer Luftdruck. Der Druck im Raum zwischen der äußeren Kammer und der Schallkammer bzw. einer inneren Kammer kann niedriger sein als 800 mbar, 600 mbar, 400 mbar, 200 mbar, 100 mbar, 50 mbar, 30 mbar, 20 mbar, 10 mbar, 5 mbar, 3 mbar, 2 mbar, 1 mbar, 0,5 mbar, 0,3 mbar, 0,2 mbar, 0,1 mbar oder 0,05 mbar.
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Ein Grundgedanke ist es, dass durch die Evakuierung eines die Schallkammer umgebenden Raums die Übertragung von Geräuschen durch die Luft, d.h. Luftschall, unterdrückt werden kann. Die Ausführungsform basiert auf der Erkenntnis, dass in einem experimentellen Aufbau nahe der Ausführungsform Luftschall, der in einer typischen Testfeldumgebung erzeugt wird, signifikant unterdrückt werden kann. Darüber hinaus kann bei dem experimentellen Aufbau nahe der Ausführungsform immer noch eine signifikante Menge an Körperschall vorhanden sein, der die Genauigkeit der Testung und Kalibrierung von MEMS-Mikrofonen auch stören kann. Der Körperschall kann jedoch durch eine elastische Aufhängung und/oder Lagerung (bzw. Abstützung) der Schallkammer in Bezug auf die äußere Kammer reduziert werden. Die Aufhängung und/oder Lagerung kann durch ein elastisches Material und/oder ein Magnetfeld erreicht werden. Zur Entkopplung des Luftschalls kann ggf. auch eine Kombination von dem elastischen Material und/oder dem Magnetfeld in Verbindung mit nichtelastischen Festkörpern verwendet werden, um zum Beispiel den innerhalb der äußeren Kammer auftretenden und in der Umgebung der äußeren Kammer erzeugten Tiefpassschall herauszufiltern. Feste Materialien (Festkörper) können bei geeigneter Gestaltung der gesamten Verbindung zur Unterdrückung von Körperschall eingesetzt werden und/oder die festen Materialien können zusätzlich körperschallunterdrückende Eigenschaften haben, sowie den aus der äußeren Kammer stammenden Luftschall blockieren.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des Mikrofon-Testmoduls weist die äußere Kammer eine Außenkammeröffnung (eine Öffnung der äußeren Kammer) und eine Außenkammertür (eine Tür der äußeren Kammer) zum Öffnen und Schließen der Außenkammeröffnung auf, wobei
die Außenkammeröffnung zur Aufnahme (zum Erhalt) des zu testenden Mikrofons im geöffneten Zustand der äußeren Kammer ausgebildet ist, und wobei die Außenkammertür die Außenkammeröffnung beim Testen luftdicht verschließt.
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Der Ausdruck „Außenkammeröffnung“ kann sich auf eine Öffnung oder einen Ausgang der äußeren Kammer beziehen.
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Der Ausdruck „Außenkammertür öffnet und schließt“ kann sich auf eine Öffnung (Port) beziehen, durch die die Kammer etwas durchlassen kann, d.h. „offener Zustand“, oder es verhindert, etwas durchzulassen, d.h. „geschlossener Zustand“. Die Außenkammertür kann insbesondere die Außenkammeröffnung öffnen und schließen.
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Der Ausdruck „luftdicht verschließen“ kann sich auf einen für Luft undurchlässigen oder nahezu undurchlässigen Zustand beziehen.
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Eine in einer Außenhülle der äußeren Kammer angeordnete Öffnung kann durch eine Außenkammertür verschließbar sein, die eine beliebige Form haben kann, um zwei Zustände zu erreichen, wobei in dem einen Zustand die Außenkammeröffnung offen ist, um Mikrofone und/oder einen mit Mikrofonen besetzten Träger passieren zu lassen, und in dem anderen Zustand die Außenkammertür die äußere Kammer ausreichend verschließt, so dass keine Umgebungsluft von außen in die äußere Kammer eintritt. Darüber hinaus kann die Schallkammer ausreichend luftdicht sein, so dass während der Testung keine oder keine störende Menge an Luft innerhalb der Schallkammer aus der Schallkammer in den Innenraum innerhalb der äußeren Kammer entweichen kann. Andernfalls kann eine Geräuschminderung, die auf dem Vakuum innerhalb der äußeren Kammer basiert, verloren gehen und kann die Testung des Mikrofons beeinträchtigen.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des Mikrofon-Testmoduls weist die Verbindung zur Unterdrückung des Körperschalls eine elastische Aufhängung und/oder eine elastische Lagerung (Stütze) auf, wobei
die Elastizität durch ein Magnetfeld und/oder ein elastisches Material erreicht wird.
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Der Ausdruck „elastische Aufhängung“ kann sich darauf beziehen, dass etwas flexibel, elastisch oder federnd aufgehängt wird. Insbesondere kann die Aufhängung an einem Punkt von oben in das Objekt eingreifen.
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Der Ausdruck „elastische Lagerung“ kann sich auf das Tragen oder Halten von unten beziehen, d.h. von der Unterseite des Objekts.
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Der Begriff „elastisches Material“ kann sich darauf beziehen, dass etwas leicht gedehnt oder gestreckt werden kann und die vorherige Form wieder annimmt.
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Der Ausdruck „Magnetfeld“ kann sich auf jeden durch Magnetismus verursachten Effekt beziehen. Das Magnetfeld kann eine Kraft ausüben, die elastisch sein kann. Das Magnetfeld kann durch einen Ferromagneten verursacht werden, der sich auf Substanzen mit einer ungewöhnlich hohen magnetischen Permeabilität bezieht oder diese betrifft. Das Magnetfeld kann durch einen „Diamagneten“ verursacht werden, der eine geringere magnetische Permeabilität als das Vakuum aufweist und daher von einem Ferromagneten leicht abgestoßen wird. Weiterhin kann ein Elektromagnet die Kraft ausüben. Der Begriff „Elektromagnet“ kann sich auf einen Kern aus magnetischem Material (wie zum Beispiel Eisen) beziehen, der von einer Drahtspule umgeben ist, durch die ein elektrischer Strom geleitet wird, um den Kern zu magnetisieren.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform weist das Mikrofon-Testmodul ferner eine Vakuumpumpe auf zum Evakuieren des Raums innerhalb der äußeren Kammer durch
direkten Anschluss (Verbindung) an die äußere Kammer und/oder indirekt durch Anschluss an ein Vakuumreservoir (Vakuumspeicher), das über ein geschlossenes Ventil mit der äußeren Kammer verbunden ist, wobei die Vakuumpumpe das Vakuumreservoir vorher evakuiert, bevor das Ventil zum
Evakuieren des Raums innerhalb der äußeren Kammer öffnet (bzw. geöffnet wird).
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Der Ausdruck „Vakuumpumpe“ kann sich auf eine mechanische Vorrichtung zum Saugen von Gas aus einem eingeschlossenen Raum beziehen, um einen bestimmten Grad an Leere des eingeschlossenen Raums zu erreichen.
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Der Begriff „Ventil“ kann sich auf eine mechanische Vorrichtung beziehen, durch die der Fluss eines Fluids oder eines Gases durch ein bewegliches Teil reguliert wird, das einen oder mehrere Anschlüsse oder Durchgänge öffnet, schließt oder teilweise versperrt.
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Der Ausdruck „direkter Anschluss an die äußere Kammer“ kann sich in diesem Zusammenhang auf das Koppeln an die äußere Kammer beziehen, ohne dass ein Vakuumreservoir dazwischen gekoppelt ist.
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Der Ausdruck „das Vakuumreservoir vorher evakuiert“ kann sich auf einen ersten Zeitpunkt beziehen, der vor einem zweiten Zeitpunkt liegt, an dem sich das Ventil öffnet, damit das Vakuumreservoir den Raum innerhalb der äußeren Kammer aufgrund einer Druckdifferenz automatisch evakuieren kann, wobei der Vakuumraum einen niedrigeren Druck aufweist als der Raum innerhalb der äußeren Kammer, der luftdicht verschlossen ist.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform weist das Mikrofon-Testmodul ferner ein Versorgungskabel zur Versorgung mit elektrischer Energie und/oder zur Datenübertragung auf, wobei
das Versorgungskabel luftdicht durch die äußere Kammer geht und beim Testen mit dem Mikrofon verbunden wird.
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Der Ausdruck „Versorgungskabel“ kann sich auf ein elektrisches Kabel beziehen, das mehrere Filamente zur Übertragung von elektrischer Energie und/oder von Daten aufweisen kann.
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Der Ausdruck „das Versorgungskabel geht luftdicht durch“ kann sich hier beziehen auf: Das Versorgungskabel verläuft von außen in das Innere der äußeren Kammer und die Luftdichtheit der äußeren Kammer bleibt dabei erhalten.
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Der Ausdruck „mit dem Mikrofon verbunden“ kann sich auf eine elektrische Kopplung mit dem Mikrofon zum Testen beziehen, wobei es nicht unbedingt eine direkte Verbindung sein muss. Insbesondere kann die elektronische Testvorrichtung zwischen das Mikrofon und das Versorgungskabel geschaltet werden und somit beide miteinander verbinden.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform weist das Mikrofon-Testmodul ferner eine innere Kammer auf, wobei
die innere Kammer innerhalb der äußeren Kammer angeordnet ist, und wobei die Schallkammer innerhalb der inneren Kammer angeordnet ist, wobei die innere Kammer beim Testen luftdicht ist, wobei
die innere Kammer mit der äußeren Kammer mit einer
körperschallunterdrückenden Verbindung zwischen der äußeren Kammer und der inneren Kammer gekoppelt ist, so dass Körperschall zwischen der äußeren Kammer und der Schallkammer unterdrückt wird, und wobei
ein Raum zwischen der inneren Kammer und der äußeren Kammer einen Gasdruck aufweist, der niedriger als ein Umgebungsluftdruck ist.
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Der Ausdruck „innere Kammer“ kann sich auf einen künstlichen Hohlraum beziehen, der sich innerhalb der äußeren Kammer befindet.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des Mikrofon-Testmoduls weist die innere Kammer eine Innenkammeröffnung (eine Öffnung der inneren Kammer) und eine Innenkammertür (eine Tür der inneren Kammer) zum Öffnen und Schließen der Innenkammeröffnung auf, wobei
die Innenkammeröffnung zur Aufnahme (zum Erhalt) des zu testenden Mikrofons im geöffneten Zustand der inneren Kammer ausgebildet ist, und wobei die Innenkammertür die Innenkammeröffnung beim Testen luftdicht verschließt.
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Die Ausdrücke „Innenkammeröffnung“ und „Innenkammertür“ können sich auf Objekte beziehen, die den mit den Ausdrücken „Außenkammeröffnung“ und „Außenkammertür“ beschriebenen Objekten entsprechen.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform weist das Mikrofon-Testmoduls ferner eine Luftschleuse zwischen der Außenkammertür und der Innenkammertür auf, so dass das zu testende Mikrofon durch die Außenkammertür und durch die Innenkammertür in die innere Kammer eingeführt werden kann, wenn die Luftschleuse geöffnet ist, und wobei die innere Kammer und die äußere Kammer voneinander entfernt sind, wenn die Luftschleuse geschlossen ist. Dadurch kann sich in dem Raum zwischen der äußeren Kammer und der inneren Kammer ein Vakuumdruck V aufbauen.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des Mikrofon-Testmoduls weist die Schallkammer eine erste Schallkammerhälfte und eine zweite Schallkammerhälfte auf, wobei
die erste Schallkammerhälfte und die zweite Schallkammerhälfte eine Schallkammeröffnung (eine Öffnung der Schallkammer) zur Aufnahme (zum Erhalt) eines zu testenden Mikrofons bereitstellen, und wobei
die erste Schallkammerhälfte und die zweite Schallkammerhälfte eine elektrische Verbindung zwischen dem zu testenden Mikrofon und der Testvorrichtung bereitstellen.
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Der Ausdruck „erste Schallkammerhälfte“ und „zweite Schallkammerhälfte“ kann sich auf zwei Teile beziehen, die nicht notwendigerweise die gleiche Form oder Größe haben, aber funktionell miteinander interagieren, um die Schallkammer zu bilden.
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Der Ausdruck „eine elektrische Verbindung zwischen dem Mikrofon und der Testvorrichtung bereitstellen“ kann sich auf eine Interaktion der ersten Schallkammerhälfte und der zweiten Schallkammerhälfte beziehen, die einen Zustand für eine elektrische Verbindung zwischen dem Mikrofon und der Testvorrichtung bereitstellt. Das heißt, wenn die erste Schallkammerhälfte und die zweite Schallkammerhälfte die Schallkammer bilden, kann gleichzeitig und automatisch eine elektrische Verbindung zwischen den elektrischen Testvorrichtungen und dem Mikrofon bereitstellt werden.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform weist ein automatisiertes (automatisches) Testsystem zum Testen von Mikrofonen einen Handhaber (Handler) und ein Mikrofon-Testmodul gemäß mindestens einem der beschriebenen Ausführungsformen auf, wobei der Handhaber geeignet (ausgestaltet) ist, zu testende Mikrofone dem Testmodul zuzuführen.
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Der Begriff „Handhaber“ kann sich auf eine Maschine zum Transport und zur mechanischen und physikalischen Konditionierung von elektronischen Bauteilen und einer elektrischen Verbindung beziehen, hier zum Beispiel MEMS-Mikrofone.
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Der Ausdruck „Mikrofone zuführen“ kann sich darauf beziehen, Mikrofone oder Mikrofonchips oder MEMS-Mikrofone für einen bestimmten Zweck zu bewegen, zum Beispiel zum direkten Testen oder zum Aufbringen auf einen Träger oder ein anderes Gerät zur weiteren Förderung.
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Der Begriff „Träger“ kann sich auf tablettartige Förderer zum Transport von elektronischen Bauteilen, insbesondere MEMS-Mikrofonen, beziehen.
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Der Begriff „Träger“ kann sich auf einen Testträger beziehen, die allgemein bekannt sind und in verschiedenen Varianten existieren. Der Träger oder Testträger kann eine Mehrzahl von Aufnahmen umfassen, wobei jede einzelne Aufnahme ein Mikrofon aufnehmen kann, und der Testträger kann das Mikrofon während eines Tests der Mikrofone in den Aufnahmen halten oder lagern. Ein Typ des Testträgers kann variieren, abhängig davon, ob das Mikrofon vom sogenannten „Port up“- oder „Port down“-Typ ist, was spezifizieren kann, ob das Mikrofon auf der gleichen Seite elektrisch kontaktiert werden kann, auf der sich die Schallöffnung des Mikrofons befindet, oder ob sich die Schallöffnung und die elektrischen Kontaktabschnitte des Mikrofons auf unterschiedlichen oder gegenüberliegenden Seiten des Mikrofons bzw. seiner Hauptebenen befinden.
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Der Ausdruck „Träger zum Tragen der Mikrofone“ kann sich auf die Eigenschaft des Trägers beziehen, die Mikrofone sicher zum Testmodul und zurück zu einem Teil innerhalb eines Handhabers zu befördern, wo die Mikrofone ganz am Ende sortiert und transportbereit sind.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform weist das automatisierte Testsystem ferner einen Träger zum Tragen der Mikrofone auf, wobei
der Handhaber den Träger, der die zu testenden Mikrofone trägt, dem Testmodul zuführt.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform weist das Verfahren zum Testen von Mikrofonen ferner Folgendes auf:
- Bereitstellen der äußeren Kammer mit einer Außenkammeröffnung mit einer Außenkammertür, und
- - Öffnen der Außenkammertür zur Aufnahme des zu testenden Mikrofons in der äußeren Kammer,
- - luftdichtes Verschließen der Außenkammertür beim Testen des aufgenommenen Mikrofons.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform weist das Verfahren zum Testen von Mikrofonen ferner Folgendes auf:
- Bereitstellen einer Vakuumpumpe zum Evakuieren des Raums innerhalb der äußeren Kammer durch direkten Anschluss der Vakuumpumpe an die äußere Kammer und
- - Evakuieren des Raums innerhalb der äußeren Kammer unter Verwendung der Vakuumpumpe
und/oder - Bereitstellen einer Vakuumpumpe zum indirekten Evakuieren des Raums innerhalb der äußeren Kammer durch Anschluss der Vakuumpumpe an ein Vakuumreservoir, das über ein geschlossenes Ventil mit der äußeren Kammer verbunden ist, und
- - Evakuieren des Vakuumreservoirs unter Verwendung der Vakuumpumpe, um ein Vakuum im Vakuumreservoir zu erzeugen, und
- - Öffnen des Ventils, um den Raum innerhalb der äußeren Kammer mit dem erzeugten Vakuum zu evakuieren.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform weist das Verfahren zum Testen von Mikrofonen ferner Folgendes auf: Bereitstellen einer inneren Kammer, die luftdicht ist, wobei die innere Kammer innerhalb der äußeren Kammer angeordnet ist, und wobei die Schallkammer innerhalb der inneren Kammer angeordnet ist, wobei die innere Kammer mit der äußeren Kammer mit einer körperschallunterdrückenden Verbindung zwischen der äußeren Kammer und der inneren Kammer gekoppelt ist, so dass Körperschall zwischen der äußeren Kammer und der Schallkammer unterdrückt wird, und
- - Evakuieren des Raums zwischen der inneren Kammer und der äußeren Kammer, so dass er einen niedrigeren Gasdruck als ein Umgebungsluftdruck hat.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens zum Testen von Mikrofonen weist die innere Kammer eine Innenkammeröffnung und eine Innenkammertür zum Öffnen und Schließen der Innenkammeröffnung auf, wobei die Innenkammeröffnung zur Aufnahme des zu testenden Mikrofons im geöffneten Zustand der inneren Kammer geeignet ist, und wobei die Innenkammertür die Innenkammeröffnung beim Testen luftdicht verschließt.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform weist das Verfahren zum Testen ferner Folgendes auf:
- - Bereitstellen der Schallkammer mit einer ersten Schallkammerhälfte und einer zweiten Schallkammerhälfte, und
- - Öffnen der ersten Schallkammerhälfte und der zweiten Schallkammerhälfte zur Bereitstellung einer Schallkammeröffnung
- - Platzieren des zu testenden Mikrofons durch die Schallkammeröffnung, und
- - Schließen der ersten Schallkammerhälfte und der zweiten Schallkammerhälfte zur Bereitstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem zu testenden Mikrofon und der Testvorrichtung.
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Die oben definierten Aspekte und weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung sind aus den nachfolgend beschriebenen Beispielen von Ausführungsformen ersichtlich und werden unter Bezugnahme auf die Beispiele von Ausführungsformen erläutert. Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf Beispiele von Ausführungsformen näher beschrieben, auf die die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist.
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Figurenliste
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- 1A zeigt eine erste Ausführungsform des Mikrofon-Testmoduls im geöffneten und leeren Zustand
- 1B zeigt eine erste Ausführungsform des Mikrofon-Testmoduls, das offen ist und einen Träger enthält
- 1C zeigt eine erste Ausführungsform des Mikrofon-Testmoduls, das geschlossen ist und einen Träger enthält
- 2A zeigt ein offenes Mikrofon-Testmodul, das eine innere Kammer aufweist und einen Träger enthält
- 2B zeigt ein geschlossenes Mikrofon-Testmodul, das eine innere Kammer aufweist und einen Träger enthält
- 3 zeigt eine automatisierte Testeinrichtung mit drei Mikrofon-Testmodulen
- 4 zeigt eine Ausführungsform des Mikrofon-Testmoduls mit einem Vakuumreservoir
- 5 zeigt ein Diagramm über Messungen mit einem Aufbau, der einem Mikrofon-Testmodul ähnelt
- 6A zeigt eine offene Luftschleuse zwischen einer äußeren Kammer und einer inneren Kammer
- 6B zeigt eine Luftschleuse mit geschlossenen Innen- und Außerkammertüren
- 6C zeigt eine geschlossene Luftschleuse mit einer inneren Kammer, die von einer äußeren Kammer abgekoppelt ist
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
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Die Darstellungen in den Zeichnungen sind schematisch. Es wird darauf hingewiesen, dass in verschiedenen Figuren ähnliche oder identische Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.
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1 A, B, C zeigt ein Mikrofon-Testmodul 100'.
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1A zeigt in einer ersten Ausführungsform eine Querschnittsansicht eines Mikrofon-Testmoduls 100', das offen und leer ist, ohne Träger 810, der in der Schallkammer 110 enthalten ist. Das Mikrofon-Testmodul 100' weist eine äußere Kammer 130 mit einer Außenkammeröffnung 132o auf, durch die ein mit ungetesteten Mikrofonen 800u beladener Träger 810 durch eine Trägerzuführung 513 eingeführt werden kann. Der Träger 810 kann mit ungetesteten Mikrofonen 800u beladen werden, die mit dem Mikrofontestmodul 100' getestet werden sollen. Die äußere Kammer 130 kann ferner eine Außenkammertür 132 aufweisen, die zum Testen geschlossen werden kann. Die äußere Kammer 130 kann luftdicht sein, wenn die Außenkammertür 132 geschlossen ist. Im Inneren der äußeren Kammer 130 können sich eine erste Schallkammerhälfte 111 und eine zweite Schallkammerhälfte 112 befinden, die zusammengefügt werden können, um eine Schallkammer 110 zu bilden. Die zweite Schallkammerhälfte 112 kann innerhalb der äußeren Kammer 130 ausgerichtet werden durch eine Positionierungsvorrichtung 133, die Ausrichtungsstifte 133p aufweist, die an der zweiten Schallkammerhälfte 112 angebracht sind, und gegenüberliegende Ausrichtungsführungen 133g, die am Boden der inneren Oberfläche der äußeren Kammer 130 angebracht sind. Somit kann die zweite oder untere Schallkammerhälfte 112 mit ihren Ausrichtungsstiften 133p auf den Ausrichtungsführungen 133g innerhalb der äußeren Kammer 112 ausgerichtet werden.
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Die erste Schallkammerhälfte 111 kann an der inneren Oberseite der äußeren Kammer 130 durch mindestens einen von der Gruppe aus einem Ferromagneten 161, einem Diamagneten 162, einem Elektromagneten 163 oder einer elastischen Aufhängung 165 aufgehängt sein, um eine Übertragung von Körperschall oder anderen mechanischen Schwingungen von der äußeren Kammer 130 auf die erste oder obere Schallkammerhälfte 111 zu vermeiden. Es kann jedoch bei Verwendung des Ferromagneten 161 notwendig sein, mindestens eine weitere Aufhängung bereitzustellen, da es notwendig sein kann, die Gesamtaufhängekraft des Ferromagneten 161 an der ersten Schallkammerhälfte 111 zu kontrollieren und einzustellen. Die elastische Aufhängung 165 kann eine elastische Gummischnur oder ein beliebiges elastisches Material umfassen, das geeignet ist, die erste Schallkammerhälfte 111 und letztendlich sowohl die erste Schallkammerhälfte 111 als auch die zweite Schallkammerhälfte 112 gegenseitig elastisch aufzuhängen.
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Ein durch die äußere Kammer 130 gehendes Versorgungskabel 171 kann die Stromversorgung und den Datenaustausch der ersten Schallkammerhälfte 111 mit dem Äußeren der äußeren Kammer 130 ermöglichen. Das Versorgungskabel 171 kann eine innere Schleife 171i innerhalb der äußeren Kammer 130 bilden, um Körperschall von außen in die erste Schalltestkammerhälfte 111 zu entkoppeln. Das Versorgungskabel kann alternativ oder zusätzlich eine äußere Schleife 171o bilden, um die erstee Schalltestkammerhälfte 111 vom Körperschall außerhalb zu entkoppeln (siehe 1C).
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Die erste Schallkammerhälfte 111 und die zweite Schallkammerhälfte 112 können eine Schallkammeröffnung 110o bilden, auf der der Träger 810 für die anschließende Testung positioniert werden kann. Ferner kann die erste Schallkammerhälfte 111 Ausrichtungsstifte 113p aufweisen und die zweite Schallkammerhälfte 112 kann Ausrichtungsführungen 113g aufweisen. Wenn die erste Schallkammerhälfte 111 und die zweite Schallkammerhälfte 112 zusammengebracht werden, können die Ausrichtungsstifte 113p und die Ausrichtungsführungen 113g eine Ausrichtungsvorrichtung 113 bilden, so dass die erste Schallkammerhälfte 111 und die zweite Schallkammerhälfte 112 exakt zueinander ausgerichtet sind.
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1B zeigt die erste Ausführungsform des Mikrofon-Testmoduls 100', das offen ist und einen Träger 810 enthält. 1B zeigt, dass der Träger 810 zwischen der ersten Schallkammerhälfte 111 und der zweiten Schallkammerhälfte 112 angeordnet ist. Weiterhin ist in 1B eine Paarungsrichtung 151 der zweiten, unteren Kammerhälfte 112 in Richtung der ersten Schallkammerhälfte 111 dargestellt. Die Paarungsbewegung kann durch einen ersten Paarungsaktuator in offener Position 151a bereitgestellt werden, der zwischen der ersten Schallkammerhälfte 111 und der zweiten Schallkammerhälfte 112 montiert ist, und die Schallkammeröffnung 110o ist vor der Paarungsbewegung geöffnet. Die Außenkammertür 132 kann eine äußere Schließbewegung 152o ausführen, um die äußere Kammer 130 luftdicht abzuschließen.
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1C zeigt die erste Ausführungsform des Mikrofon-Testmoduls 100' im geschlossenen Zustand und den Träger 810 enthaltend. 1C zeigt einen ersten Paarungsaktuator in geschlossener Position 151b, so dass die Schallkammer 100 durch Paaren und/oder Zusammenpressen der ersten Schallkammerhälfte 111 und der zweiten Schallkammerhälfte 112 gebildet wird und luftdicht ist. Alternativ oder zusätzlich kann ein zweiter Paarungsaktuator in der Schließposition 151c zunächst die Paarungsbewegung ausführen und anschließend in Richtung der zweiten Kammerhälfte 112 zurückgezogen werden, angedeutet durch 151d, oder bis zum inneren Boden der äußeren Kammer 130 zurückgezogen werden, angedeutet durch 151e.
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Wenn die erste Schallkammerhälfte 111 und die zweite Schallkammerhälfte 112 zusammengebracht werden, kann die Schallkammer 110 zwischen den beiden luftdicht sein und einen geeigneten Schallkammerdruck T innerhalb der Schallkammer 110 bereitstellen. Die erste Schallkammerhälfte 111 und die zweite Schallkammerhälfte 112 können gegenseitig an der inneren Oberseite der äußeren Kammer 130 aufgehängt sein, um zu vermeiden, dass der Körperschall von außen in die Schallkammer 110 übertragen wird. Zusätzlich kann ein Vakuumraum zwischen der äußeren Kammer 130 und den zusammengefügten ersten und zweiten Schallkammerhälften 111, 112 auf einen bestimmten Vakuumdruck V evakuiert werden.
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2A und 2B zeigen eine weitere Ausführungsform eines Mikrofon-Testmoduls 100, das dem in 1A bis 1C gezeigten Mikrofon-Testmodul 100' weitgehend gleicht, so dass hier vor allem die Unterschiede näher erläutert werden.
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2A zeigt das Mikrofon-Testmodul 100 in einem offenen Zustand, und 2B zeigt das Mikrofon-Testmodul 100 in einem geschlossenen Zustand, in dem ein Test durchgeführt werden kann. Das Mikrofon-Testmodul 100 kann zusätzlich eine innere Kammer 120 zwischen der äußeren Kammer 130 und der Schallkammer 110 bzw. den ersten und zweiten Schallkammerhälften 111, 112 aufweisen. Die innere Kammer 120 ist folglich an der inneren Oberseite der äußeren Kammer 130 aufgehängt. Mindestens ein oder mehrere Aufhängungshaken 165h am Ende der Aufhängung 165 können die innere Kammer 120 direkt von außen am Boden der inneren Kammer 120 abstützen, so dass der Körperschall einen langen Weg von der Oberseite der äußeren Kammer 130 zum äußeren Boden der inneren Kammer 120 zurücklegt und daher unterdrückt werden kann. Die innere Kammer 120 weist eine Innenkammeröffnung 122o auf und ist mit einer Innenkammertür 122 ausgestattet, die mit einer inneren Schließbewegung 152i schließt, um eine Luftdichtheit beim Testen bereitzustellen. Die Positioniervorrichtung 133 und der dritte Paarungsaktuator 151f können beide vom inneren Boden der inneren Kammer 120 getragen werden. Insbesondere kann der dritte Paarungsaktuator in der Schließposition 151g bleiben und das Zusammenpressen der ersten und zweiten Schallkammerhälfte 111, 112 unterstützen, da die innere Kammer 120 bereits schalldicht gegenüber dem Äußerem der äußeren Kammer 130 ist. Ein Dichtungsring 114 kann zusätzlich für die Luftdichtheit zwischen der Schallkammer 110 und dem Innenraum der inneren Kammer 120 sorgen. Die äußere Kammer 130 kann federbelastete Füße 155 oder luftgefederte Füße 155 zur weiteren Unterdrückung von außerhalb erzeugtem Luftschall aufweisen. Das Versorgungskabel 171 kann jedoch immer noch an einem bestimmten Punkt 155v durch die äußere Kammer 130 geführt werden und auch dort für Luftdichtheit sorgen.
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Zwischen der äußeren Kammer 130 und der inneren Kammer 120 wird nun ein Vakuumraum mit dem Vakuumdruck V gebildet, so dass der Schallkammerdruck T stabiler sein kann, da im Inneren der inneren Kammer der Druck nahe dem Umgebungsdruck A liegen oder diesem entsprechen kann.
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3 zeigt eine automatisierte Testeinrichtung 300 zum Testen von Mikrofonen mit drei Mikrofon-Testmodulen 100, 100', 100". Die automatisierte Testeinrichtung 300 umfasst einen Tester 480 und einen Handhaber 400, der eine Mehrzahl von Bearbeitungsstationen 430-1 bis 430-5, oder allgemein als „Bearbeitungsstation“ 430 bezeichnet, umfasst. Die automatisierte Testeinrichtung 300 kann insbesondere ein, zwei oder drei Mikrofon-Testmodule 100, 100', 100" zum Testen von Mikrofonen bereitstellen.
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Der Handhaber 400 umfasst ferner einen Komponentenlader 310 zum Laden der ungetesteten elektronischen Komponenten und einen Komponentenentlader 310 zum Entladen der getesteten elektronischen Komponenten, insbesondere der Mikrofone. Der Handhaber 400 ist als Revolver-Handhaber (turret handler) ausgeführt und umfasst einen Drehtisch 410 mit einer bestimmten Drehrichtung 501. Um den Drehtisch herum sind verschiedene Bearbeitungsstationen 430-1 bis 430-5 angeordnet, die eine Mehrzahl von Prozeduren zur Backend-Behandlung der elektronischen Komponenten bereitstellen. Der Handhaber 400 mit dem Drehtisch 410 kann auch als „Turret-Handler“ bezeichnet werden.
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Um und neben dem Drehtisch 410 kann der Handhaber 400 eine Träger-Station 550 umfassen. Der Handhaber 400 kann vereinzelte elektronische Bauteile auf einem ersten Träger 810 und/oder auf einem zweiten Träger 820 ablegen. Die Träger 810, 820 können zu einem Schalltestmodul 100 in an sich bekannter Weise linear durch einen Trägeraustauschabschnitt 250 zu einen Schalltestmodul 100 hin weitergereicht werden oder die Träger 810, 820 können durch einen Roboter 350 von der Träger-Station 550 an das Schalltestmodul 100 übergeben werden. Zu diesem Zweck kann der Roboter 350 einen dreidimensional frei beweglichen Arm 353 mit einem drehbaren Greifer 355 aufweisen, so dass der Roboter 350 die Träger 810, 820 in verschiedenen Positionen aufnehmen und die Träger 810, 820 an verschiedenen Stellen und in verschiedenen Ausrichtungen der Träger 810, 820 absetzen kann. Der Roboter 350 kann die Träger 810, 820 im Inneren der Schalltestmodule 100, 100" oder auf dem Trägeraustauschabschnitt 250 des Schalltestmoduls 100 positionieren.
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Zwischen dem Mikrofon-Testmodul 100 und dem Trägeraustauschabschnitt 250 kann ein Spalt oder Luftspalt 103 vorhanden sein, so dass Körperschall nicht in Richtung des Mikrofon-Testmoduls 100 übertragen werden kann. Das Testgerät 480 kann über ein Kabel 483 mit dem Schalltestmodul 100 verbunden sein.
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Das weitere Schalltestmodul 100' kann in anderer Weise an den Handhaber 400 gekoppelt sein, so dass zwischen Handhaber und Schalltestmodul 100' weiterhin ein Luftspalt 103' besteht, das Schalltestmodul 101' aber direkt von der Träger-Station 550 mit den Trägern 810, 820 versorgt werden kann. Daher kann der Trägeraustauschabschnitt 250 teilweise oder vollständig innerhalb des Schalltestmoduls 100' angeordnet sein.
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Jedoch kann jeder von der Gruppe aus dem Handhaber 400, dem Roboter 350, den Mikrofon-Testmodulen 100, 100", dem weiteren Mikrofon-Testmodul 100' und dem Testgerät 480 eine eigene Stellfläche auf dem Testfeld haben, so dass die Handhaber-Stellfläche 402, die Roboter-Stellfläche 352, die Mikrofon-Testmodul-Stellflächen 102, 102', 102" und die Testgerät-Stellfläche 482 unterschiedlich zueinander sind. Dadurch kann hervorgehoben werden, dass Komponenten der automatisierten Testeinrichtung 300 ohne weiteres austauschbar sind und dass ein Mikrofontest mit dem Mikrofon-Testmodul 100 und mit dem weiteren Mikrofon-Testmodul 100' oder dem dritten Mikrofon-Testmodul 100" durchgeführt werden kann, während ein Körperschall unterdrückt wird und die Testbedingungen für den Mikrofontest geändert werden. Die Austauschbarkeit kann weiterhin dadurch angezeigt werden, dass die Modulbegrenzung 492 mit dem Luftspalt 103' gleich ist.
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Darüber hinaus stellt eine Träger-Stationsgrenze 491 einen Übergang vom Handhaber 400 zur Träger-Station 550 dar, die ebenfalls ein austauschbares Modul sein kann, abhängig von den verwendeten Trägern 810, 820, die variieren können, zum Beispiel wenn ein getestetes MEMS-Mikrofon vom sogenannten Top-Port- oder Bottom-Port-Typ ist.
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4 zeigt eine Ausführungsform des Mikrofon-Testmoduls 100, 100', 100" mit einem Vakuumreservoir. 4 zeigt das Mikrofon-Testmodul 100, 100', 100" zum Testen von Mikrofonen in einer Ausführungsform mit einer Vakuumversorgung zum Evakuieren der äußeren Kammer 130. Eine Vakuumpumpe 720 kann über einen Vakuumschlauch 730 oder ein Vakuumrohr 730 mit der äußeren Kammer 130 verbunden werden. Ein Vakuumventil 740 kann sich schließen, wenn das richtige Maß an Vakuum erreicht ist, und kann sich öffnen, um Luft in die äußere Kammer 130 zu lassen, wenn der Test endet und/oder der Träger 810 ausgetauscht werden soll.
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In einer weiteren Ausführungsform ist zwischen der äußeren Kammer 130 und der Vakuumpumpe 720 ein Vakuumreservoir 710 angeordnet und angeschlossen. An jeder Seite des Vakuumreservoirs 710 kann ein Vakuumventil 740 zur Vakuumpumpe 720 bzw. zur äußeren Kammer 130 hin angeschlossen sein. Soll möglichst schnell ein Vakuum angelegt werden, kann das Vakuumventil 740 zwischen dem Vakuumreservoir 710 und der äußeren Kammer 130 geöffnet werden, so dass ein definierter Vakuumdruck an das Innere der äußeren Kammer 130 angelegt wird. Dann erreicht der Druck im Vakuumreservoir 710 und in der äußeren Kammer 130 einen ausgeglichenen Zustand. Um einen bestimmten Vakuumdruck im Inneren der äußeren Kammer 130 zu erreichen, kann das Vakuumreservoir 710 daher zuvor von der Vakuumpumpe 720 auf einen bestimmten Vakuumdruck evakuiert werden. Das Vakuumreservoir 710 kann ein ausreichendes Volumen haben, um einen bestimmten Vakuumdruck im Inneren der äußeren Kammer 130 zu erreichen.
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5 zeigt ein Diagramm über Messungen und/oder Erkenntnisse mit einem Aufbau, der einem Mikrofon-Testmodul 100, 100', 100" gemäß einer der in 1A bis 2B beschriebenen Ausführungsformen ähnelt. 5 zeigt ein Diagramm, in dem ein gemessenes RMS-Level [dB SPL] auf der vertikalen Achse dargestellt ist, während eine absolute Druckdifferenz [hPa] zwischen einer inneren Kammer (120, siehe 1, 2) und einer äußeren Kammer (130, siehe 1, 2) auf der horizontalen Achse dargestellt ist. Eine Messung für drei verschiedene Frequenzen von 250 Hz, 1000 Hz oder 1250 Hz ergibt die markierten Graphen. Ein Mittelwert dieser drei Graphen gemäß den drei Frequenzen ist mit einer dickeren Linie markiert. Die Graphen gemäß den drei verschiedenen Frequenzen liegen vollständig in dem Bereich zwischen dem bei 100 dB SPL definierten Stimulus (Reiz, Anregung) mit einem Referenzmikrofon und einer Grundlinie ohne Stimulus. Das Ergebnis zeigt einen dezenten Abfall des RMS-Levels bei höherer Evakuierung, d.h. bei geringerem absoluten Druck des Raumes zwischen innerer und äußerer Kammer. Der Abfall bleibt jedoch bei einem Wert von 20-30 RMS-Level dB SPL stehen, wenn man sich 10 hPa nähert. Dieser verbleibende Rest kann vom Körperschall herrühren, da die innere Kammer und die äußere Kammer für diese Messung nicht ausreichend voneinander gegen Körperschall getrennt waren. Dies lässt jedoch offen, dass bei Unterdrückung des Körperschalls die Schalldämmung zwischen den beiden Kammern noch besser sein kann als bei alleinigem Anlegen eines Vakuums.
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6A zeigt eine offene Luftschleuse 600 zwischen einer äußeren Kammer 130 und einer inneren Kammer 120, die eine geöffnete Außenkammertür 132 und eine geöffnete Innenkammertür 122 aufweist. Ein Dichtungsring 620 kann fest an der inneren Kammer 120 angebracht sein und der Dichtungsring 620 kann eine luftdichte Abdichtung mit der äußeren Kammer 130 bilden, so dass das Vakuum V in dem Raum zwischen der inneren Kammer 120 und der äußeren Kammer 130 aufrechterhalten wird. Umgebungsluft AMB kann durch die Außenkammeröffnung 132o und durch die Innenkammeröffnung 122o in die innere Kammer 120 strömen. Dann kann das zu testende Mikrofon 800u durch die Außenkammeröffnung 132o und durch die Innenkammeröffnung 1220 eingeführt werden (siehe ).
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6B zeigt, dass mit einer Schließbewegung 152o der Außenkammertür 132 die äußere Kammer 130 luftdicht wird und mit einer Schließbewegung 152i der Innenkammertür 122 die innere Kammer 120 luftdicht wird. Ein Raum innerhalb der Luftschleuse 600 kann mit Umgebungsluft AMB gefüllt sein, die Umgebungsluftdruck hat. Der freie Raum zwischen der inneren Kammer 120 und der äußeren Kammer 130 kann jedoch weiterhin einen Vakuumdruck V aufweisen.
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6C zeigt, dass die innere Kammer 120 und die äußere Kammer 130 mit einer Abkoppelbewegung 652 voneinander entfernt werden, so dass ein gleichmäßiger Druck zwischen dem Raum innerhalb der Luftschleuse 600 und dem freien Raum zwischen der äußeren Kammer 130 und der inneren Kammer 120 hergestellt wird. Es kann möglich sein, die Luftschleuse 600 in verschiedenen Ausführungsformen zu bauen, einschließlich eines selbstverriegelnden Mechanismus und jedes anderen bei Luftschleusen bekannten Mechanismus. Als Folge der Verwendung einer Luftschleuse 600 kann ein zu evakuierender Raum viel kleiner als ein Raum ohne Verwendung der Luftschleuse 600 sein, da in letzterem Fall auch der freie Raum zwischen der inneren Kammer und der äußeren Kammer evakuiert werden muss. Dies kann mehr Energie und insbesondere Zeit kosten. Der Luftdruck A in der inneren Kammer kann ähnlich dem Umgebungsluftdruck AMB sein. Mit dem Vakuumdruck V zwischen der äußeren Kammer 130 und der inneren Kammer 120 kann jedoch die innere Kammer 120 und insbesondere die Schallkammer 110 (siehe 2A, B) vom Schall außerhalb der äußeren Kammer 130 entkoppelt werden.
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Zum Herstellen der Luftschleuse 600 kann das bei 6A bis 6C beschriebene Verfahren umgekehrt werden: Die innere Kammer 120 kann zur äußeren Kammer 130 hin bewegt werden, so dass der Dichtungsring 620 die Luftschleuse 600 bildet, so dass das Mikrofon nach dem Öffnen der Innenkammertür 122o und der Außenkammertür 132o durch die geöffnete Innenkammeröffnung 122o und durch die geöffnete Außenkammeröffnung 1320 wieder herausgenommen werden kann.
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Es ist zu beachten, dass der Begriff „aufweisend“ andere Elemente oder Schritte nicht ausschließt und „ein“ oder „eine“ eine Mehrzahl nicht ausschließt. Auch können Elemente, die in Verbindung mit verschiedenen Ausführungsformen beschrieben werden, kombiniert werden. Es sollte auch beachtet werden, dass Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als den Umfang der Ansprüche einschränkend ausgelegt werden sollten.