DE112006001293T5 - Akustische Einrichtung - Google Patents

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Abstract

Anordnung mit einem Schwingungswandler, der mit einem Substrat gekoppelt ist, wobei das Substrat eine elektrisch mit dem Wandler verbundene Schaltung umfasst und wobei das Substrat dazu eingerichtet ist, mit einem Biegewellenelement gekoppelt zu werden, um eine Aktuatorschwingung in akustische Abstrahlung umzuwandeln oder umgekehrt, und eine ausreichende Biegsamkeit hat, um eine Biegewellenkopplung zwischen dem Substrat und dem Element zu ermöglichen.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft akustische Einrichtungen, insbesondere, aber nicht ausschließlich solche, bei denen Inertialbiegeschwingungswandler, beispielsweise ein piezoelektrischer Inertialschwingungswandler eingesetzt werden.
  • Stand der Technik
  • Derartige Inertialbiegeschwingungswandler sind in der WO 01/54450 diskutiert und können ein plattenartiges piezoelektrisches Element umfassen, das bei einer Biegung mitschwingt. An dem piezoelektrischen Element kann eine Masse vorgesehen sein. Kopplungsmittel, typischerweise ein Befestigungsstumpf, sind dazu vorgesehen, den Wandler an einem Ort anzubringen, auf den/von dem Kraft von dem oder auf das Element aufgebracht werden soll. Das Element kann sich frei biegen und so über die mit der Beschleunigung und Abbremsung seiner eigenen Masse während des Schwingens verbundene Trägheit eine Kraft erzeugen. Die Biegung des Elements kann entweder in Reaktion auf ein elektrisches Signal erfolgen, wobei der Wandler in einem derartigen Fall als Schwingungsanreger wirkt, oder kann ein elektrisches Signal erzeugen, wobei der Wandler in einem derartigen Fall als Schwingungssensor wirkt.
  • Die WO 03/009219 , die ebenfalls durch Bezugnahme einbezogen ist, offenbart die Verwendung einer Grußkarte oder einer ähnlichen Karte in Form eines gefalteten Elements mit einem vorderen Blatt und einem hinteren Blatt. Ein Inertialbiegeschwingungswandler von der in der WO 01/54450 offenbarten Art ist mittels eines kleinen Stumpfs an einem der Blätter befestigt, um das Blatt in Schwingungen zu versetzen. Das Blatt ist als Biegewellenelement ausgebildet, um diese Schwingung in akustische Abstrahlung umzuwandeln, wie z.B. in der WO 97/09842 diskutiert ist. Der Wandler wird durch eine Signalerzeuger/Verstärker/Batterieeinheit angetrieben, die durch einen Schalter betätigt wird, der in der Falte der Karte verborgen ist, um den Signalerzeuger zu aktivieren, wenn die Karte geöffnet wird. Derartige Biegewellenelemente können bekanntermaßen auch als Mikrophone wirken, die akustische Abstrahlung in Schwingungen umwandeln, die dann durch einen Wandler in ein elektrisches Signal umgewandelt werden können.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß wird eine Anordnung bereitgestellt, die einen an ein Substrat gekoppelten Schwingungswandler umfasst, wobei das Substrat eine elektrisch mit dem Wandler verbundene Schaltung umfasst, und wobei das Substrat dazu eingerichtet ist, an ein Biegewellenelement gekoppelt zu werden, um eine Aktuatorschwingung in akustische Abstrahlung umzuwandeln oder umgekehrt, und eine ausreichende Biegsamkeit hat, um eine Biegewellenkopplung zwischen dem Substrat und dem Element zu ermöglichen.
  • Eine derartige Anordnung vereinfacht die Herstellung einer akustischen Biegewelleneinrichtung der beispielsweise aus der oben erwähnten WO 03/009219 bekannten Art durch die Integration eines Wandlers und seiner zugehörigen elektronischen Schaltung in eine einzige Baugruppe. Die Biegsamkeit des Substrats gewährleistet, dass dann, wenn die Anordnung an ein Biegewellenelement gekoppelt ist, auch eine Biegewellenkopplung zwischen der Anordnung und dem Biegewellenelement besteht. Dies erleichtert wiederum eine effizientere Umwandlung einer Aktuatorschwingung in akustische Schwingung (oder umgekehrt), als dies der Fall wäre, wenn das Substrat steif wäre.
  • Vorteilhafterweise ist das Substrat so gestaltet, dass es dem Schwingungswandler eine mechanische Impedanz bereitstellt, die zwischen der des Schwingungswandlers und der des Biegewellenelements liegt. Die mechanische Impedanz des Schwingungswandlers wird typischerweise, aber nicht notwendigerweise, höher sein als die des Biegewellenelements. Eine derartige Anordnung kann die Abstimmung zwischen dem Wandler und dem Biegewellenelement verbessern und dadurch die Effizient der Energieübertragung verbessern.
  • Im Kontext des vorliegenden Dokuments wird der Ausdruck "Wandler" dazu verwendet, eine elektromagnetische Einrichtung zu bezeichnen, die elektrische Energie in eine Schwingungsbewegung, Auslenkung oder Kraft umwandeln kann und eine Schwingungsbewegung, Auslenkung oder Kraft in elektrische Energie umwandelt. Sie muss von einem Lautsprecher unterschieden werden, der elektrische Energie in Schalldruck umwandelt.
  • Der Elastizitätsmodul des Substrats kann im Bereich von 1 bis 16 GPa, insbesondere im Bereich von 3 bis 14 GPa liegen. Das Substrat kann so biegsam sein, dass es nicht selbsttragend ist.
  • Der Schwingungswandler kann ein piezoelektrischer Biegewandler, insbesondere ein piezoelektrischer Inertialbiegeschwingungswandler sein. Der Schwingungswandler kann ein Resonanzelement umfassen, das eine Frequenzverteilung der Moden im Betriebsfrequenzbereich des Schwingungswandlers hat. Die Parameter des Resonanzelements können derart sein, dass die Verteilung der Moden in dem Element im Betriebsfrequenzbereich verbessert wird, wie es z.B. in der WO 01/54450 beschrieben ist, die hier durch Bezugnahme eingeschlossen ist. Der Wandler kann plattenartig sein und kann die Form eines Balkens haben, d.h. ein langgestrecktes Rechteck sein. Der Wandler kann ein Bimorph, ein Bimorph mit einer zentralen Platte oder einem zentralen Substrat oder ein Unimorph sein.
  • Das Substrat kann im Wesentlichen eben sein und kann eine Ausnehmung umfassen, um die Schwingungsbewegung des Wandlers aufzunehmen, wodurch eine insgesamt schlankere Anordnung möglich wird. Die Ausnehmung kann durch eine Öffnung festgelegt sein, die sich zwischen entgegengesetzten Oberflächen des Substrats erstreckt.
  • Das Substrat kann zwei Ausnehmungen umfassen, die durch einen Brückenabschnitt getrennt sind, wobei der Schwingungswandler an dem Brückenabschnitt befestigt ist. Der Wandler kann darüber hinaus eine Einrichtung zur Übertragung einer Schwingung über einen anderen Pfad als durch das Substrat umfassen. Diese Einrichtung kann einen Stumpf umfassen, der sich von der Oberfläche des Wandlers erstreckt, die derjenigen, die an dem Substrat befestigt ist, entgegengesetzt ist. Das Substrat kann eine gedruckte Leiterplatte sein und kann darüber hinaus eine Energieversorgung, Steuerschaltungen und/oder eine Festkörperdatenspeichereinrichtung, wie z.B. einen Soundchip oder einen MP3-Player oder dergleichen umfassen.
  • Die Erfindung stellt darüber hinaus eine akustische Einrichtung bereit, die eine derartige Anordnung sowie ein damit gekoppeltes Biegewellenelement umfasst, um eine Aktuatorschwingung in akustische Abstrahlung umzuwandeln oder umgekehrt. Das Substrat kann eine mit dem Biegewellenelement gekoppelte erste Fläche sowie eine mit dem Wandler gekoppelte zweite Fläche aufweisen.
  • Das Biegewellenelement kann ein Paneel mit einer niedrigen mechanischen Impedanz sein, wie z.B. ein Blatt einer Grußkarte oder einer ähnlichen Karte. Alternativ dazu kann das Biegewellenelement eine Komponente anderer Anwendungen sein, die aus Materialien mit einer niedrigen mechanischen Impedanz bestehen, wie z.B. Ballons (oder andere aufblasbare Objekte), gedruckte Artikel, wie z.B. Bücher, Führer, Zeitpläne oder Karten, Verpackungen und geschichtete Laminatkarten (wie sie z.B. für Sammelkarten, Kreditkarten, Ausweise und Smartcards verwendet werden).
  • Im letztgenannten Fall kann das Biegewellenelement zwei an ihren Rändern miteinander verbundene Blätter umfassen, wobei die Anordnung zwischen den zwei Blättern angeordnet ist. Das Substrat kann mit einem der beiden Blätter gekoppelt sein und eine Einrichtung zur Übertragung einer Schwingung über einen anderen Pfad als durch das Substrat kann mit dem anderen der zwei Blätter verbunden sein. Die Karte kann darüber hinaus eine Einrichtung umfassen, die zumindest die mittleren Bereiche der zwei Blätter in einem Abstand zueinander hält.
  • Ein Beispiel einer Verpackung kann eine Form, wie z.B. eine Werbefigur umfassen, die durch perforierte Ränder definiert ist, die es ermöglichen, die Form zu lösen. Die Form kann zu einem stehenden neuen Gegenstand gefaltet werden, der darüber hinaus unabhängig von der Verpackung Schall erzeugt. Obwohl er immer noch ein Teil der Verpackung ist, ist der perforierte Rand jedoch ausreichend steif, um das Einkoppeln von Biegewellenschwingungen in den Rest der Struktur zu ermöglichen. Eine alternative Verpackung kann eine Wandleranordnung in Verbindung mit einem Geruchssensor und einem Bewegungssensor umfassen, um hörbare Warnungen zu erzeugen, wenn Nahrungsmittel in der Verpackung schlecht geworden sind und die Verpackung aufgenommen wird, um sie zu öffnen.
  • Das Biegewellenelement kann ein paneelförmiges Element sein. Die akustische Einrichtung kann ein Resonanzbiegewellenlautsprecher sein, wobei der Wandler Resonanzbiegewellenmoden in dem Biegewellenelement anregt. Ein derartiger Lautsprecher ist in der internationalen Patentanmeldung WO 97/09842 , die hier durch Bezugnahme eingeschlossen ist, und anderen Patentanmeldungen und Veröffentlichungen beschrieben und kann als Lautsprecher mit verteilten Moden bezeichnet werden.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung wird nun beispielhaft mit Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben, von denen
  • 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist;
  • 2A eine Draufsicht der Wandleranordnung der Ausführungsform nach 1 ist;
  • 2B eine Schnittansicht entlang der Linie AA in 2A ist;
  • 2C eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist;
  • 2D eine Draufsicht einer dritten Ausführungsform der Erfindung ist;
  • 2E ein Blockdiagramm ist, das die funktionelle Wechselwirkung von Elementen der Erfindung zeigt;
  • 3A, 3B und 3C eine Draufsicht, eine Explosionsschnittansicht und eine Schnittansicht im zusammengebauten Zustand einer vierten Ausführungsform der Erfindung sind,
  • 4A und 4D schematische Draufsichten von Wandleranordnungen gemäß vier weiterer Ausführungsformen der Erfindung sind, und
  • 5 ein schematisches Diagramm eines Herstellungsverfahrens für eine Wandleranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
  • Möglichkeiten zur Ausführung der Erfindung
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Grußkarte 30 von der in der oben erwähnten WO 03/009219 offenbarten Art, die die vorliegende Erfindung umfasst. Die Karte hat die Form eines gefalteten Elements mit einem vorderen Blatt 32 und einem hinteren Blatt 34. Eine Anordnung 38 gemäß der vorliegenden Erfindung ist an dem hinteren Blatt befestigt, um es zur Erzeugung einer akustischen Ausgabe zum Mitschwingen zu veranlassen. Die Anordnung kann an einem bevorzugten Ort positioniert sein, wie er in der oben erwähnten WO 97/09842 definiert ist. Neben einem Verstärker kann die Anordnung eine Batterie und einen Signalerzeuger umfassen, der durch einen Schalter 42 betätigt wird, welcher in der Falte 44 der Karte verborgen ist, um den Signalerzeuger zu aktivieren, wenn die Karte geöffnet wird.
  • 2A ist eine vergrößerte Draufsicht der Anordnung 38 nach 1. Ein balkenartiger piezoelektrischer Inertialbiegeschwingungswandler 50 ist beispielsweise durch eine Klebstoffschicht oder ein doppelseitiges Klebeband an einem Brückenabschnitt 52 angebracht und befestigt, der zwischen zwei Ausnehmungen 54, 56 in einem im Wesentlichen ebenen Substrat, in diesem Fall einer bedruckten Leiterplatte 58 festgelegt ist. Der Wandler ist mit einer Verlängerung ausgebildet, die einen elektrischen Verbinder 55 bereitstellt.
  • 2B ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie A-A in 2A. Eine Seite oder Fläche 59 der bedruckten Leiterplatte 58 ist dazu eingerichtet, mit einer Oberfläche des Biegewellenelements (Karte 30) gekoppelt zu werden, um eine Aktuatorschwingung in akustische Abstrahlung umzuwandeln oder umgekehrt. Eine derartige Kopplung kann beispielsweise durch eine Klebstoffverbindung oder ein doppelseitiges Klebeband erreicht werden, wie bei 61 gezeigt ist. Auf der entgegengesetzten Seite oder Fläche 63 des Substrats 58 sind der Wandler 50 und die beispielsweise über den Verbinder 55 elektrisch damit gekoppelte Schaltung 62 angebracht.
  • Ein zweites Blatt (wie später in 3 gezeigt wird) kann befestigt sein, um den Wandler und das Substrat abzudecken. Um zu verhindern, dass der Wandler 50 ein derartiges Blatt antreibt oder zum Surren bringt, können an dem Substrat, beispielsweise benachbart beider Ausnehmungen 54, 56, Abstandshalter 60 vorgesehen sein. Diese Abstandshalter können aus zwei Lagen des Materials der bedruckten Leiterplatte bestehen und können unter Verwendung eines doppelseitigen Klebebands befestigt sein.
  • Obwohl in dem gezeigten Beispiel die Ausnehmungen durch Öffnungen 54, 56 gebildet werden, die sich zwischen entgegengesetzten Flächen des Substrats erstrecken, müssen sich die Ausnehmungen nicht durch das Substrat erstrecken, d.h. sie können "blind" sein, wie es in der Schnittansicht nach 2C gezeigt ist.
  • In der alternativen Ausführungsform nach 2D sind die zwei Öffnungen 54, 56 benachbart zum Rand der bedruckten Leiterplatte angeordnet, so dass sie zu einer Seite offen sind, was dazu führt, dass der Brückenabschnitt 53 nur auf einer Seite abgestützt ist.
  • 2E ist ein Blockdiagramm, das die Wechselwirkung der in den 2A und 2B gezeigten Elemente zeigt. Wie durch die gestrichelte Linie angezeigt ist, umfasst die Anordnung 38 ein Substrat 58, mit dem ein Schwingungswandler 50 gekoppelt ist und das eine elektrisch mit dem Wandler 50 verbundene Schaltung 62 umfasst. In dem gezeigten Beispiel umfasst die Schaltung sowohl einen Ausgabeverstärker 63 als auch einen Eingabeverstärker 64.
  • Der Ausgabeverstärker 63 verstärkt ein Signal von einem Datenspeicher 65, um den Wandler 50 zur Anregung der Biegewellenmembran 30 über das Substrat 58 anzutreiben und dadurch akustische Abstrahlung zu erzeugen. Wenn die Membran beispielsweise einen Teil einer Grußkarte bildet, kann die akustische Abstrahlung in Form einer Melodie oder eines gesprochenen Grußes erfolgen.
  • Der Eingabeverstärker 64 verstärkt ein Signal, das von dem Wandler 50 erzeugt wird, wenn er von der Membran 30 in Schwingungen versetzt wird, die selbst durch eine eingehende akustische Abstrahlung zu einer Biegewellenschwingung angeregt worden ist. Dieses elektrische Signal wird mit der Aussicht in einem Datenspeicher 65 gespeichert, die akustische Abstrahlung zu einem späteren Zeitpunkt zu reproduzieren. Somit kann bei dem oben angeführten Beispiel einer Grußkarte die die Karte sendende Person eine Nachricht in die Karte (die als Mikrophon wirkt) sprechen, wobei die Nachricht dann von der Karte (die als Lautsprecher wirkt) reproduziert wird, wenn die Karte anschließend von dem Empfänger geöffnet wird. Die Schaltung kann unter anderem ferner einen Signalempfänger, einen Digital/Analogwandler, einen Analog/Digitalwandler, einen Sensor, einen Haptikerzeuger, ein Licht/Lichter, einen Geruchserzeuger oder einen Geruchssensor umfassen.
  • Bezüglich der Eigenschaften des Substrats sind typische Wandler so gestaltet, dass sie eine Betriebsausgangsimpedanz von ungefähr 3 bis 4 Ns/m haben. Das typischerweise zur Herstellung einer Grußkarte 30 verwendete Material hat jedoch eine mechanische Impedanz, die geringer ist als 1 Ns/m. Für eine effiziente Energieübertragung sollte die Ausgangsimpedanz des Wandlers 50 an die mechanische Impedanz der Last angepasst sein. Demgemäss ist die gedruckte Leiterplatte 58 so gestaltet, dass sie die dem Wandler bereitgestellte mechanische Impedanzlast erhöht, um sie seinem Betriebswert zu nähern. Dies kann beispielsweise durch eine geeignete Auswahl des Materials und der Dicke des Substrats erreicht werden.
  • In dem gezeigten Beispiel besteht das Substrat aus der als FR4 bekannten Materialqualität für eine gedruckte Leiterplatte, die einen Elastizitätsmodul von 14 GPa, eine Dicke von 0,4 mm und eine mechanische Impedanz von 2,5 Ns/m aufweist. Dies erhöht die dem Wandler bereitgestellte mechanische Gesamtimpedanzlast auf ungefähr 3,5 Ms/m. Höhere Elastizitätsmodulwerte für das Substratmaterial sind möglich, obwohl Werte, die größer sind als 16 GPa, typischerweise zu nahe an dem des piezoelektrischen Wandlers liegen, um eine Anpassung zu ermöglichen. Geringere Elastizitätsmodulwerte für das Substratmaterial sind ebenfalls möglich, obwohl diese nicht unterhalb der Steifigkeit von 1 GPa der harten Karte von der in der oben erwähnten WO 03/009219 nutzbaren Art liegen werden und wahrscheinlicher gleich oder größer sind als 3 GPa, um für eine Anpassung zu sorgen.
  • Bezüglich der Substratdicke haben nutzbare Ausführungsformen Dicken im Bereich von 100 μm bis 2 mm, wobei Dicken im Bereich von 150 μm bis 1 mm sogar für eine bessere Anpassung sorgen.
  • FR4 besteht aus Epoxydharz, das gewebte Glasfasern sättigt. Andere gegen Druck resistente Materialien können ebenfalls geeignet sein, einschließlich biegsame (d.h. nicht selbsttragende, wenn sie horizontal entlang eines Rands gehalten werden) gedruckte Leiterplatten und Substrate für druckbare elektronische Komponenten, die aus Polyamiden oder anderen Blatt- oder Schichtpolymeren und Laminaten bestehen. Derartige Substrate sind beispielsweise aus "The A to Z of Printed and Disposable Electronics" (www.idtechex.com), "Printed Electronics" (www.printelec.com) und "Review of Flexible Circuit Technology and Its Applications", P McLeod; PRIME Faraday Partnership UK; 2002 (ISBN 1 84402 023-1) bekannt. Karton auf Zellstoffbasis, der die notwendigen Eigenschaften hat, kann ebenfalls geeignet sein.
  • 3A ist eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und die 3B und 3C sind eine Explosionsansicht sowie eine zusammengebaute Ansicht davon. Ein Biegewellenelement 70 besteht aus zwei Häuten oder Blättern 72, 74, die an ihren Rändern 88 miteinander verbunden und in Richtung ihrer mittleren Bereiche 82 durch Abstandshalter 76 getrennt sind, um einen Spalt 84 zu erzeugen, in dem ein Inertialbiegeschwingungswandler 78 angeordnet ist. Der Wandler 78 ist zur Übertragung einer Schwingung an der ersten Haut 72 durch eine gedruckte Leiterplatte 79 und an der zweiten Haut 74 an ihrem Mittelpunkt 82 durch einen Stumpf 80 befestigt, der sich von der Oberfläche 85 des Wandlers 78 erstreckt, die der an der Leiterplatte 79 befestigten Oberfläche 86 entgegengesetzt ist.
  • Eine derartige Anordnung ermöglicht ein niedriges Profil und ist beispielsweise für neue Sammelkarten geeignet. Darüber hinaus ermöglicht die über den Stumpf und die gedruckte Leiterplatte hergestellte Verbindung zu einer der Häute und die über den Stumpf hergestellte Verbindung zu der anderen Haut, dass beide Häute akustisch abstrahlen und die von dem Wandler im Vergleich zu einer einzigen Kartonhaut erfahrene Impedanz erhöht wird. Die Anordnung des Wandlers zwischen den zwei Häuten ermöglicht darüber hinaus einen verbesserten Schutz des Wandlers. Die Krümmung der Häute von ihren Rändern 88 zu ihren mittleren Bereichen 90 erhöht darüber hinaus ihre Steifigkeit, was auch ihre akustische Leistung verbessern kann.
  • Die 4A und 4B zeigen jeweils Ausführungsformen, bei denen die gedruckte Leiterplatte 102 alle Komponenten, nämlich einen eingebetteten Wandler 100, einen Verstärker 112, eine Schallquelle 114 und Knopfzellenbatterien 118 aufnimmt. Ein Start/Stopp-Mechanismus 120 ist mit der Anordnung verbunden. Die Zwischenverbindungen auf der bedruckten Leiterplatte sind eine Kombination von Kupferbahnen und Drähten. In 4B sind die Komponenten so angeordnet, dass der Bereich der bedruckten Leiterplatte, der die elektronischen Komponenten enthält, von dem Wandler entkoppelt ist, wodurch die akustische Leistung verbessert werden kann. Eine derartige Entkopplung wird durch eine gestrichelte Linie 121 angezeigt und kann beispielsweise durch in dem Substrat ausgebildete Nuten oder Öffnungen erreicht werden.
  • 4C zeigt eine gedruckte Leiterplatte 102, die einen eingebetteten Wandler 100, einen Verstärker 112, eine Schallquelle 115 in Form einer ASIC (Application Specific Integrated Circuit) und Knopfzellenbatterien 118 umfasst. Die integrierte Schaltung ist unmittelbar auf die Platte aufgetragen und unter einem Chip gekapselt. Wie in 4F gezeigt ist, kann die Dicke der Anordnung weiter reduziert werden, indem die Knopfzellenbatterien durch eine dünne Batterie 124 ersetzt werden.
  • 5 zeigt, wie die Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung in der Praxis hergestellt werden kann. Einzelne Substrate 58 werden durch ein Band oder ein Gewebe 128 gefördert, das von Walzen 124, 126 abgestützt ist. Die elektronischen Komponenten einschließlich der ASIC, der Batterien und der Zwischenverbindungen werden zuerst an der Station 130 auf dem Substrat auf der Platte angeordnet (sogenanntes "Bedrucken") und der Wandler wird dann an der Station 132 auf dem Substrat eingebettet. Es sollte sich verstehen, dass diese Erfindung lediglich beispielhaft beschrieben wurde und dass eine breite Vielfalt von Modifikationen durchgeführt werden kann, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.
  • Obwohl die Erfindung beispielsweise mit Bezugnahme auf einen piezoelektrischen Inertialbiegeschwingungsanreger beschrieben wurde, ist sie in gleicher Weise auf nicht inertiale piezoelektrische Biegewandler und Schwingspulen oder elektrodynamische Wandler mit einem Relais anwendbar.
  • Zusammenfassung
  • Akustische Einrichtung
  • Eine Anordnung (38) umfasst einen Schwingungswandler (50), der mit einem Substrat (58) gekoppelt ist, das eine elektrisch mit dem Wandler (50) verbundene Schaltung (62) umfasst. Das Substrat (58) ist dazu eingerichtet, mit einem Biegewellenelement (30) gekoppelt zu werden, um eine Aktuatorschwingung in akustische Abstrahlung umzuwandeln oder umgekehrt und hat eine ausreichende Biegsamkeit, um eine Biegewellenkopplung zwischen dem Substrat (58) und dem Element (30) zu ermöglichen.

Claims (28)

  1. Anordnung mit einem Schwingungswandler, der mit einem Substrat gekoppelt ist, wobei das Substrat eine elektrisch mit dem Wandler verbundene Schaltung umfasst und wobei das Substrat dazu eingerichtet ist, mit einem Biegewellenelement gekoppelt zu werden, um eine Aktuatorschwingung in akustische Abstrahlung umzuwandeln oder umgekehrt, und eine ausreichende Biegsamkeit hat, um eine Biegewellenkopplung zwischen dem Substrat und dem Element zu ermöglichen.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, bei der das Substrat so gestaltet ist, dass es dem Schwingungswandler eine mechanische Impedanz bereitstellt, die zwischen der des Schwingungswandlers und der des Biegewellenelements liegt.
  3. Anordnung nach Anspruch 2, bei der die mechanische Impedanz des Schwingungswandlers höher ist als die des Biegewellenelements.
  4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Substrat einen Elastizitätsmodulwert im Bereich von 1 bis 16 GPa hat.
  5. Anordnung nach Anspruch 4, bei der das Substrat einen Elastizitätsmodulwert im Bereich von 3 bis 14 GPa hat.
  6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Substrat so biegsam ist, dass es nicht selbsttragend ist.
  7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Schwingungswandler ein piezoelektrischer Biegewandler ist.
  8. Anordnung nach Anspruch 7, bei der Schwingungswandler ein piezoelektrischer Inertialbiegeschwingungswandler ist.
  9. Anordnung nach Anspruch 7, bei der der piezoelektrische Inertialbiegeschwingungswandler balkenartig ausgebildet ist.
  10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Schwingungswandler ein Resonanzelement umfasst, das eine Frequenzverteilung der Moden im Betriebsfrequenzbereich des Schwingungswandlers hat.
  11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Substrat im Wesentlichen eben ausgebildet ist.
  12. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei der das Substrat eine Ausnehmung umfasst, um die Schwingungsbewegung des Wandlers aufzunehmen.
  13. Anordnung nach Anspruch 12, bei der die Ausnehmung durch eine Öffnung festgelegt ist, die sich zwischen entgegengesetzten Oberflächen des Substrats erstreckt.
  14. Anordnung nach Anspruch 12 oder 13, bei der das Substrat zwei Ausnehmungen umfasst, die durch einen Brückenabschnitt getrennt sind, wobei der Schwingungswandler an dem Brückenabschnitt befestigt ist.
  15. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Schwingungswandler eine Einrichtung zur Übertragung einer Schwingung über einen anderen Pfad als durch das Substrat aufweist.
  16. Anordnung nach Anspruch 14, bei der die Einrichtung einen Stumpf umfasst, der sich von der Oberfläche des Wandlers erstreckt, die der an dem Substrat befestigten entgegengesetzt ist.
  17. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Substrat einen Verstärker, eine Energieversorgung, Steuerschaltungen und/oder eine Festkörperdatenspeichereinrichtung umfasst.
  18. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Substrat eine gedruckte Leiterplatte ist.
  19. Akustische Einrichtung mit einer Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einem Biegewellenelement, das damit gekoppelt ist, um eine Aktuatorschwingung in akustische Abstrahlung umzuwandeln oder umgekehrt.
  20. Akustische Einrichtung nach Anspruch 19, bei der das Substrat eine mit dem Biegewellenelement gekoppelte erste Fläche und eine mit dem Wandler gekoppelte zweite Fläche aufweist.
  21. Akustische Einrichtung nach Anspruch 19 oder 20, bei der das Biegewellenelement eine mechanische Impedanz hat, die geringer ist als die des Schwingungswandlers.
  22. Akustische Einrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, bei der das Biegewellenelement ein paneelförmiges Element ist.
  23. Verpackung mit einer akustischen Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 22.
  24. Aufblasbare Einrichtung mit einer akustischen Einrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 22.
  25. Grußkarte oder ähnliche Karte mit einer akustischen Einrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 22.
  26. Grußkarte oder ähnliche Karte nach Anspruch 25, bei der das Biegewellenelement zwei an ihren Rändern miteinander verbundene Blätter umfasst, wobei die Anordnung zwischen den zwei Blättern angeordnet ist.
  27. Grußkarte oder ähnliche Karte nach Anspruch 26, sofern dieser vom Anspruch 11 abhängt, bei der das Substrat mit mindestens einem der zwei Blätter gekoppelt ist und die Einrichtung zur Übertragung einer Schwingung über einen anderen Pfad als durch das Substrat mit dem anderen der zwei Blätter gekoppelt ist.
  28. Grußkarte oder ähnliche Karte nach Anspruch 26 oder 27, die ferner eine Einrichtung zum Halten zumindest der mittleren Bereiche der zwei Blätter in einem Abstand zueinander umfasst.
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