DE2209607B1 - Elektroakustischer wandler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektroakustischen Wandler, insbesondere einen piezoelektrischen Wandler, bei dem in einem Gehäuse eine mit einer piezoelektrischen Schicht versehene in einem Lagerkörper eingespannte Membran und ein elektrischer Verstärker angeordnet sind.

Es ist ein piezoelektrischer Wandler bekannt, in dessen Gehäuse ein in Kunststoff gebetteter Verstärkerteil angeordnet ist und der an der der Membran zugewandten Seite eine gedruckte Leiterplatte und an der Rückseite Kammern zur Aufnahme der zum Verstärker gehörenden Bauelemente aufweist. Die elektrische Kontaktierung der Bauelemente mit der gedruckten Leiterplatte erfolgt derart, daß die Anschlußdrähte der Bauelemente in Durchbrüchen des Kunststoffteils zu der Leiterplatte hindurchgeführt werden. An der der Membran zugewandten Seite des Verstärkerteils liegt ein gesonderter Aufbaukörper an, der in einer ringförmigen Aussparung den Lagerkörper für die Membran aufnimmt.

Diese Wandleranordnung ist jedoch mit dem Nachteil behaftet, daß nach der vollständigen Verdrahtung des Verstärkerteils beim Zusammenbau des Wandlers dieses in das Gehäuse eingesetzt werden muß, nachdem es mit dem Mittelkontakt des Gehäuses kontaktiert wurde. Die Kontaktierung erfolgt bei diesem bekannten Wandler durch eine Lötverbindung, was Schwierigkeiten wegen einer langen Drahtzuführung bei dem noch nicht zusammengebauten Wandler mit sich bringt.

Weiterhin sind zusätzliche Bauteile zur Festlegung des Lagerkörpers der Membran erforderlich. Der Lagerkörper wird bei der bekannten Anordnung in eine ringförmige Aussparung eines Aufbaukörpers eingesetzt. Zu dessen endgültiger Festlegung sind zwei weitere Bauteile erforderlich, nämlich eine Lochscheibe, die nach dem Einsetzen des Lagerkörpers in den Aufbaukörper an dem Lagerkörper anliegt, und eine Federscheibe, die die eingesetzten Teile in ihrer Lage fixiert.

Ein weiterer Nachteil ist im konstruktiven Aufbau des Verstärkerteils zu sehen. Im obengenannten

Kunststoffteil sind mehrere Durchführungen zur Aufnahme der Leiter der Verstärkerbauteile vorgesehen. Die meist sehr dünnen Drähte der Verstärkerbauteile müssen durch diese Durchführungen hindurchgesteckt werden, um sie mit der gedruckten Schaltung zu verbinden, wodurch Schwierigkeiten beim Durchstecken der zumeist sehr dünnen Drähte entstehen können.

Es ist Zweck der Erfindung, einen Wandler aufzuzeigen, der die obengenannten Nachteile vermeidet.

Dieser Zweck wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in dem Gehäuse ein einstückiger Zwischenboden angeordnet ist, dessen eine Seite einen Ansatz zur Fixierung des Lagerkörpers für die Membran und dessen andere Seite Kammern zur Aufnähme des Verstärkers aufweist.

Der Zwischenboden trägt also sowohl den Verstärker als auch die in einem Lagerkörper eingespannte Membran. Ein besonderer Aufbaukörper, eine zusätzliche Lochscheibe und eine Federscheibe zur Befestigung des Lagerkörpers können somit entfallen. Die wesentlichen Teile des Wandlers, Membran und Verstärker, werden somit vor dem Zusammenbau des Wandlers auf dem Zwischenboden angeordnet und kontaktiert, wodurch neben der Einsparung von Bauteilen auch lange Drahtzuführungen, wie sie bei bekannten Wandlern erforderlich sind, vermieden werden.

Aus Isolationsgründen ist es zweckmäßig, wenn der Zwischenboden ein Kunststoffbauteil ist.

Es ist von Vorteil, wenn der Ansatz des Zwischenbodens zur Aufnahme der in einem Lagerkörper gehaltenen Membran ringförmig ausgebildet ist.

Der Zwischenboden kann zweckmäßigerweise zwei Durchbrüche aufweisen, in denen die elektrischen Zuführungen zur piezoelektrischen bzw. piezoresistiven Schicht der Membran untergebracht sind. Bei der Montage der in einem Lagerkörper gehaltenen Membran können somit deren unisolierte elektrische Zuführungen durch die beiden Durchbrüche des Zwischenbodens hindurchgesteckt und an die Verstärkerteile kontaktiert werden.

Die Verstärkerbauteile können in vorteilhafter Weise derart in den Kammern untergebracht sein, daß diese an der Rückseite des Zwischenbodens anliegen und daß deren elektrische Anschlüsse senkrecht dazu verlaufend zum rückwärtigen Volumen des Zwischenbodens weisen.

Alle Kammern weisen zweckmäßigerweise die gleiche Höhe auf, so daß darüber eine Schaltungsplatte angeordnet werden kann. Diese Schaltungsplatte kann mehrere Leiterbahnen aufweisen, die mit Durchbrüchen versehen sind.

Bei einer derartigen Anordnung von Membran, Verstärkerteilen und Schaltungsplatte sind die elektrischen Verbindungswege optimal kurz. Sowohl Membrananschlüsse als auch Diodenanschlüsse enden in den Durchbrüchen der Schaltungsplatte und werden an deren Leiterbahnen kontaktiert.

Die Schaltungsplatte kann als gestanzte Schaltung ohne Träger ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, diese als gedruckte oder geätzte Schaltungsplatte auf flexiblem oder starrem Träger auszubilden. Bei der trägerlosen Ausführung wird eine Leiterbahn, die die eine Platte bildenden Leiterbahnen beim Einbau zusammenhält, nach der Kontaktierung entfernt.

Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn zusätzliche Kammern auf der Rückseite des Zwischenbodens vorgesehen sind, die zur Aufnahme der nach außen führenden Kontaktanschlüsse dienen. Diese Kontaktanschlüsse werden wie die Verstärkerteile vor der Montage der Schaltungsplatte in den Kammern angeordnet und nach dem Montieren der Schaltungsplatte mit dieser durch eine Lötverbindung kontaktiert.

Zweckmäßigerweise weist die Rückseite des Zwischenbodens ein zylinderförmiges Mittelstück auf, auf dem ein Mittelkontakt derart angeordnet ist, daß dessen Anschlußdraht U-förmig abgewinkelt in der Schaltungsplatte endet.

Es ist demnach ein Anschluß der Verstärkerteile an den Mittelkontakt des Wandlers ohne zusätzliche Kabelverbindung möglich. In dem Zwischenboden sind sämtliche elektrische Bauelemente und elektrische Versorgungsleitungen bereits vor dem Zusammenbau des Wandlers untergebracht und kontaktiert.

Auf den Kammerwandungen des Zwischenbodens können mehrere zylinderförmige Erhebungen vorgesehen sein, auf die die Schaltungsplatte gesteckt wird. Danach werden diese Erhebungen thermisch oder durch Ultraschall verformt, so daß die Schaltungsplatte unverrückbar mit dem Zwischenboden verbunden ist.

Die Kammern weisen zweckmäßigerweise für ein Verstärkerbauteil jeweils zwei Führungen für dessen Anschlußdrähte auf. Bei der Montage können dann die Anschlußenden der Bauteile schräg gestellt und beim Eindrücken in die Kammern senkrecht nach oben gebogen werden.

Der Zwischenboden kann einen oder mehrere Resonatoren aufweisen, die mit Seidenscheibchen abgedeckt sind.

Um das Mitschwingen des Zwischenbodens zu vermeiden, können an der Rückseite des Zwischenbodens radial zum Mittelpunkt des Zwischenbodens weisende Rippen zur Versteifung desselben angeordnet sein.

Die Schaltungsplatte weist zweckmäßigerweise eine zusätzliche Leiterbahn auf, die zum Rand des Zwischenbodens führt und für eine zusätzliche Anschlußmöglichkeit des Wandlers sorgt.

Weiterhin kann der Zwischenboden aus akustischen Gründen einen oder mehrere Durchbrüche aufweisen, die mit Seidenscheibchen abgedeckt sein können.

Im folgenden sei die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels, das in drei Figuren dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch eine Wandlerkapsel eines piezoelektrischen Wandlers mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Zwischenboden, wobei der Schnitt so gewählt ist, daß er die wesentlichen Teile des erfindungsgemäß ausgebildeten Zwischenbodens zeigt,

F i g. 2 einen Schnitt durch den erfindungsgemäß ausgebildeten Zwischenboden und

F i g. 3 einen orthogonal zu F i g. 2 vorgenommenen Schnitt durch den Zwischenboden.

F i g. 1 zeigt eine Wandlerkapsel, die besonders in der Fernsprechtechnik Verwendung finden kann. Die Kapsel besteht aus einem Gehäuseteil 1 aus Isolierstoff und einem sich daran anschließenden in einer ringförmigen Aussparung dieses Teils befindlichen metallischen Gehäuseteil2. Das Gehäuseteil! liegt an einem Zwischenboden 3 aus Isolierstoff in dessen äußerer Umfangszone an. Der Zwischenboden 3

weist an seiner der Membran zugewandten Seite einen ringförmigen Ansatz 5 auf, der die in einem Lagerkörper 6 gehaltene Membran 4 aufnimmt. Die Kapsel ist nach außen hin abgeschlossen durch eine Schutzkappe 7, die in ihrer Randzone den ringförmigen Ansatz 5 des Zwischenbodens 3 und den metallischen Gehäuseteil 2 umschließt.

Der gemäß der Erfindung aufgebaute Zwischenboden 3 weist auf seiner Unterseite Kammern 8 zur Aufnahme der Verstärkerbauelemente auf. Über diesen Kammern 8 ist eine gestanzte Schaltungsplatte 9 angeordnet und mit dieser befestigt. Das Mittelteil 10 des Zwischenboden 3 ist zylinderartig ausgeführt und überragt die Kammerwandungen. Zur besseren Befestigung des Mittelkontaktes 11 weist dieses in seiner äußeren Umfangszone Rippen 12 auf. Der Mittelkontakt 11 ist über diesen Rippen 12 des Mittelteils 10 aufgesteckt. Die Art des Anschlusses des Mittelkontaktes an die gestanzte Schaltungsplatte ist in Fig. 3 gezeigt.

In zwei weiteren Kammern des Zwischenbodens sind je zwei Kontaktstifte 13, 14 angeordnet (Fig.2,3), wobei in Fig. 1 nur der Kontaktstift 13 sichtbar ist. Ein Teil 15 des Kontaktstiftes 13 ist U-förmig abgewinkelt und endet in der gestanzten Schaltungsplatte. Die Kontaktstifte 13, 14 sind für die elektrische Versorgung des Verstärkerteils vorgesehen.

Der Zwischenboden weist mehrere Durchbrüche auf. Der in F i g. 1 dargestellte Durchbruch 16 dient zur Zuleitung eines unisolierten Anschlußdrahtes 17, von der auf der Membran 4 aufgebrachten Piezoschicht 19 zu der gestanzten Schaltungsplatte 9. Der für den Anschlußdraht 18 nötige Durchbruch ist in dieser Figur nicht dargestellt. Weiterhin weist der Zwischenboden zwei Durchbrüche 21, 22 auf, die mit Seidenscheibchen 23, 24 abgedeckt sind und als Resonatoren dienen.

Zur Versteifung des Zwischenbodens 3 ist dessen Unterseite mit mehreren Rippen 20 versehen.

Eine Leiterbahn 25 der gestanzten Schaltungsplatte 3 ist abgeknickt zum äußeren Rand der Kapsel geführt und zwischen dem metallischen Gehäuseteil 2 und dem Zwischenboden 3 zur Erzielung einer Druckkontaktverbindung eingeklemmt gehalten.

In Fig.2 ist ein Schnitt durch den Zwischenboden 3 gezeigt, der so gelegt wurde, daß die in den Kammern 8 untergebrachten Verstärkerbauelemente 26 erkennbar sind. Diese Verstärkerbauelemente enden mit ihren Anschlußdrähten in der gestanzten Schaltungsplatte 9. Außerdem sind die Rippen 20 zur Versteifung des Zwischenbodens zu erkennen.

Der orthogonal zu Fig.2 vorgenommene Schnitt ist in Fig.3 dargestellt. Diese Figur zeigt besonders deutlich die mit Seidenscheibchen 23, 24 abgedeckten Durchbrüche 21, 22 im Zwischenboden 3. Weiterhin ist die gestanzte Schaltungsplatte 9 mit ihrer Leiterbahn 25 gut zu erkennen. Der Mittelkontakt 11 des Wandlers ist U-förmig abgewinkelt und endet in der Schaltungsplatte.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (16)

Patentansprüche:

1. Elektroakustischer Wandler, insbesondere piezoelektrischer Wandler, bei dem in einem Gehäuse eine mit einer piezoelektrischen oder piezoresistiven Schicht versehene in einem Lagerkörper eingespannte Membran und ein elektrischer Verstärker angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (2) ein einstückiger Zwischenboden (3) angeordnet ist, dessen eine Seite einen Ansatz (5) zur Fixierung des Lagerkörpers (6) für die Membran (4) und dessen andere Seite Kammern (8) zur Aufnahme des Verstärkers (26) aufweist.

2. Elektroakustischer Wandler nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenboden (3) ein Kunststoffbauteil ist.

3. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (5) zur Fixierung des Lagerkörpers (6) für die Membran (4) ringförmig ausgebildet ist.

4. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenboden (3) zwei Durchbrüche aufweist, in denen die elektrischen Zuführungen (17, 18) zur piezoelektrischen bzw. piezoresistiven Schicht (19) der Membran (4) untergebracht sind.

5. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkerbauteile derart in den Kammern (8) untergebracht sind, daß diese an der Rückseite des Zwischenbodens (3) anliegen und daß deren elektrische Anschlüsse senkrecht dazu verlaufend zum rückwärtigen Volumen des Zwischenbodens weisen.

6. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (8) des Zwischenbodens (3) die gleiche Höhe aufweisen und daß darüber eine Schaltungsplatte (9) angeordnet ist.

7. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsplatte (9) als gestanzte Schaltung ohne Träger ausgebildet ist.

8. Elektroakustischer Wandler nach An-Spruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsplatte (9) als gedruckte Schaltungsplatte auf flexiblem oder starrem Träger ausgebildet ist.

9. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsplatte (9) als geätzte Schaltungsplatte auf flexiblem oder starrem Träger ausgebildet ist.

10. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Kammern auf der Rückseite der Schaltungsplatte (9) vorgesehen sind, die zur Aufnahme der nach außen führenden Kontaktanschlüsse (13, 14) dienen.

11. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückseite des Zwischenbodens (3) ein zylinderförmiges Mittelstück (10) aufweist, auf dem ein Mittelkontakt (11) derart angeordnet ist, daß dessen Anschlußdraht U-förmig abgewickelt in der Schaltungsplatte (9) endet.

12. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Kammerwandungen mehrere zylinderförmige Erhebungen vorgesehen sind, auf die die Schaltungsplatte gesteckt ist.

13. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (8) für ein Verstärkerbauteil jeweils zwei Führungen für dessen Anschlußdrähte aufweisen.

14. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Rückseite des Zwischenbodens (3) radial zum Mittelpunkt des Zwischenbodens weisende Rippen (20) zur Versteifung des Zwischenbodens angeordnet sind.

15. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsplatte (9) eine elektrische Leiterbahn (25) zum Rand des Zwischenbodens (3) aufweist.

16. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenboden (3) einen oder mehrere Durchbrüche (21, 22) aufweist, die mit Seidenscheibchen (23, 24) abgedeckt sind.