EP1122977A2 - Mikrofon - Google Patents

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EP1122977A2
EP1122977A2 EP01100976A EP01100976A EP1122977A2 EP 1122977 A2 EP1122977 A2 EP 1122977A2 EP 01100976 A EP01100976 A EP 01100976A EP 01100976 A EP01100976 A EP 01100976A EP 1122977 A2 EP1122977 A2 EP 1122977A2
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EP
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microphone
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capsule
microphone capsule
board
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/08—Mouthpieces; Microphones; Attachments therefor
    • H04R1/083—Special constructions of mouthpieces

Definitions

  • the invention relates to a microphone module with the in the preamble of claim 1 specified features.
  • DE 43 10 793 A1 describes a structure-borne sound microphone for installation known in a helmet (motorcycle, fire brigade, etc.) in which a flat body with a Velcro fastener on the Inside of the helmet can be attached and the microphone in one on the opposite side of the body Rubber bellows is arranged so that it is when the Helmes is pressed against the head and the when speaking Skull cap picks up structure-borne noise.
  • the flat basic body also contains a circuit board with a microphone amplifier.
  • a digital hearing aid is known from DE 195 45 760 Cl, where the microphone amplifier inside the hearing aid housing is surrounded by its own shield, in which an A / D converter is also provided, so that the complete analog Input part of the hearing aid against electromagnetic interference is shielded.
  • the microphone capsule For various applications, such as hands-free systems for car phones, Radiotelephony systems, paging systems etc. are used one microphone modules in which the microphone capsule immediately is assembled with a preamp so the weak ones Microphone signals affected as little as possible by interfering interference which make the intelligibility worse.
  • the preamplifier is implemented on a circuit board the microphone capsule is attached via a rubber holder, and to shield the amplifier on both sides of the Circuit board shielding hoods placed on both the components on the one hand as well as the printed conductor tracks on the shield the other side against interference from the environment.
  • the invention is based, such a microphone module the task with regard to its shielding against interference further improve with the possibility of the directional characteristic maintain the microphone, if not improve it.
  • the board lamination As a shield instead there is no need to form a conductor track Shield the lamination side of the board so that only the Component side, on which the connecting conductor is also provided are shielded.
  • the invention provides for this a half shell or tub, the edges of which are covered with board be soldered all around, so that one against Interference interference absolutely tight connection.
  • the one on the Microphone capsule metallized on the rear side can be used without fit another in this tub, with its metal housing one continuous contact with the shielding trough, which at Insert the module in a housing by applying pressure from the outside is intensified.
  • the rear metallization of the microphone capsule can also be easily with the metal lamination of the Solder the board, which on the one hand uses the microphone on the board attached and on the other hand also a good shield between Microphone capsule and board is reached.
  • the microphone capsule obliquely on the board attached so that the longitudinal axis of the microphone capsule one Forms an angle with the board surface. Has an angle of 22 ° proved to be particularly favorable here.
  • Figure 1 shows a microphone capsule 2, the end of an amplifier board 4 sits. You can also see one drawn as a phantom Shielding trough 6, which the lower side of the board 4 with the components 8 and the lower half of the microphone capsule 2 encloses.
  • a connecting cable 10 leads from the board to one subordinate circuit, not shown here, in which the microphone signals are processed.
  • the circuit board is on the surface facing upwards in the figures 4 provided with a continuous metal lamination 12, which not used here as usual for the formation of the conductor tracks is, which in the present case on the opposite Component side run. Rather, the lamination forms the usually made of copper, a closed surface, which shields the electrical circuit of the amplifier board upwards.
  • the shielding down is done by the shielding trough 6, which the component 8 and those running between them Encloses ladder.
  • the microphone capsule 2 is also half-sided on its back metallized in the form of a shield 14, which in the figures as well as the copper cladding 12 shown cross-hatched is.
  • the orientation of the microphone capsule 2 opposite the board 4 is made so that on the side edge of the board which the microphone capsule 2 rests, the two laminations 12 and 14 can be soldered to one another, with which on the one hand the microphone capsule is attached to the circuit board and on the other hand the shielding by the circuit board lamination 12 the microphone capsule lamination 14 continues.
  • the microphone capsule 2 sits somewhat obliquely on the circuit board 4, what to be explained with the directional characteristic of the microphone.
  • the shielding trough 6 is on the right in FIG. 1 an end plate 16 closed, for example with the tub 6 can be soldered.
  • the Microphone capsule 2 fitted into the tub 6 so that its rounding exactly matches the round cross-section of the tub and a continuous touch of the metallic capsule housing done with the sheet metal tub with contact. If the illustrated Module after completion in an example Plastic housing is used, then presses this from the outside against the line of contact between the shielding trough and microphone capsule edge, so that here no soldering with the housing capsule is necessary, which is also due to that when soldering heating of the housing capsule to damage the Microphone membrane would lead.
  • solder seams and the touch of the the lower edge of the microphone capsule with the shielding trough 6 in connection with the shield 14 on the back of the microphone and their metal capsule, to which in turn the Shielding tub 6 connects an interference-resistant shield the amplifier circuit on the board, so that even weak ones Microphone signals passed without interference to the subsequent circuit become.
  • the targeted compensation of sound pressure allow for membrane movements so that e.g. kidney-shaped directional characteristic results.
  • the invention sees two corresponding to these openings 22, for example semicircular recesses 24 on the with the microphone capsule 2nd soldering edge of the amplifier board 4 through which a Connection of the openings 22 to the environment is established, so that the directional characteristic of the microphone even when attached Amplifier board 2 and shielding trough 6 are retained, or can even be improved.
  • This Directional characteristic is also the microphone capsule 2 at an angle the board attached, with the central axis of the microphone capsule 2 an angle with the plane of the board 4 in the special case of 22 °.

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Abstract

Ein Mikrofonmodul aus einer Mikrofonkapsel (2) mit angesetzter Verstärkerplatine (4) ist mit einer Abschirmung in Form einer Halbschale versehen, welche die auf einer Seite der Platine befindlichen Verstärkerbauelemente umschließt und mit der auf der gegenüberliegenden Seite der Platine befindlicher durchgehenden Metallkaschierung verlötet ist. Die Abschirmwanne umgibt die in sie eingepaßte Hälfte der metallischen Mikrofonkapsel unter Kontaktgabe. Die über die Platine (2) hinausragende Hälfte der Rückseite der Mikrofonkapsel ist mit einer metallisierten Abschirmung (14) versehen, die mit dem Kapselgehäuse und mit der Kaschierung (12) der Platine (4) Kontakt hat. Die Verstärkerschaltung auf der Platine ist somit vollständig abgeschirmt und wirksam gegen Störeinstreuungen geschützt. Zur Erzielung einer gewünschten Richtwirkung sind auf der Rückseite der Mikrofonkapsel (2) Schalldrucköffnungen (22) angeordnet, und um deren Wirksamkeit zu erhalten bzw. zu verbessern ist die Verstärkerplatine (4) an ihrer mikrofonseitigen Kante mit entsprechenden Ausnehmungen (24) versehen. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Mikrofonmodul mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
Aus der DE 43 10 793 A1 ist ein Körperschallmikrofon zum Einbauen in einen Helm (Motorrad, Feuerwehr etc.) bekannt, bei welchem ein flacher Grundkörper mittels eines Klettverschlusses an der Innenseite des Helms befestigt werden kann und das Mikrofon in einem auf der gegenüberliegenden Seite des Grundkörpers befindlichen Gummibalg angeordnet ist, so daß es beim Aufsetzen des Helmes gegen den Kopf gedrückt wird und den beim Sprechen zur Schädeldecke geleiteten Körperschall aufnimmt. Der flache Grundkörper enthält ferner eine Leiterplatte mit einem Mikrofonverstärker.
Ferner ist aus der DE 195 45 760 Cl ein digitales Hörgerät bekannt, bei welchem der Mikrofonverstärker innerhalb des Hörgerätegehäuses von einer eigenen Abschirmung umgeben ist, in der auch ein A/D-Wandler vorgesehen ist, so daß der komplette analoge Eingangsteil des Hörgerätes gegen elektromagnetische Einstreuungen abgeschirmt ist.
Für verschiedene Anwendungszwecke, wie Freisprechanlagen bei Autotelefonen, Sprechfunksystemen, Personenrufanlagen etc. verwendet man Mikrofonmodule, bei denen die Mikrofonkapsel unmittelbar mit einem Vorverstärker zusammengebaut ist, damit die schwachen Mikrofonsignale möglichst wenig durch eingestreute Störungen beeinträchtigt werden, welche die Verständlichkeit verschlechtern. Der Vorverstärker ist auf einer Schaltungsplatine realisiert, an der die Mikrofonkapsel über eine Gummihalterung befestigt ist, und zur Abschirmung des Verstärkers werden beiderseits auf die Platine Abschirmhauben aufgesetzt, welche sowohl die Bauelemente auf der einen Seite wie auch die gedruckten Leiterbahnen auf der anderen Seite gegen Störungen aus der Umgebung abschirmen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Mikrofonmodul hinsichtlich seiner Abschirmung gegen Störeinstreuungen weiter zu verbessern mit der Möglichkeit, die Richtcharakteristik des Mikrofons beizubehalten, wenn nicht zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Durch die Ausnutzung der Platinenkaschierung als Abschirmung anstatt zur Ausbildung der Leiterbahnen erübrigt sich eine eigene Abschirmung der Kaschierungsseite der Platine, so daß nur die Bestückungsseite, auf der auch die Verbindungsleiter vorgesehen sind, abgeschirmt zu werden braucht. Die Erfindung sieht hierzu eine Halbschale oder Wanne vor, deren Ränder mit der Platinenkaschierung rundum verlötet werden, so daß man eine gegen Störeinstreuungen absolut dichte Verbindung erhält. Die auf der Rückseite halbseitig metallisierte Mikrofonkapsel läßt sich ohne weiteres in diese Wanne einpassen, wobei ihr Metallgehäuse einen durchgehenden Kontakt mit der Abschirmwanne bildet, der beim Einsetzen des Moduls in ein Gehäuse durch Druck von außen noch intensiviert wird. Die rückseitige Metallisierung der Mikrofonkapsel läßt sich ebenfalls einfach mit der Metallkaschierung der Platine verlöten, womit einerseits das Mikrofon an der Platine befestigt und andererseits auch hier eine gute Abschirmung zwischen Mikrofonkapsel und Platine erreicht wird.
Zur Erzielung einer bestimmten Richtwirkung, die bei derartigen Mikrofonen erforderlich ist, sind in der Rückwand der Mikrofonkapsel Öffnungen ausgebildet, über welche der Schalldruck auf der Membranrückseite im Sinne der gewünschten Richtcharakteristik beeinflußt werden kann. Sieht man am Rand der Platine, an dem diese mit der Mikrofonkapsel verbunden (verlötet) ist, an den Stellen, wo sich die Kapselöffnungen befinden, entsprechende Ausnehmungen vor, dann wird die Richtwirkung der Mikrofonkapsel nicht beeinträchtigt, sondern läßt sich sogar noch verbessern. Im Sinne der gewünschten Richtwirkung wird in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung die Mikrofonkapsel schräg an der Platine befestigt, so daß also die Längsachse der Mikrofonkapsel einen Winkel mit der Platinenfläche bildet. Ein Winkel von 22° hat sich hier als besonders günstig erwiesen.
Die Erfindung sei im folgenden anhand eines in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
eine schematische perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Mikrofonmoduls; und
Fig. 2
eine Schnittansicht längs der Linie II-II durch das Mikrofonmodul nach Fig. 1.
Figur 1 zeigt eine Mikrofonkapsel 2, die am Ende einer Verstärkerplatine 4 sitzt. Ferner erkennt man eine als Phantom gezeichnete Abschirmwanne 6, welche die untere Seite der Platine 4 mit den Bauelementen 8 und die untere Hälfte der Mikrofonkapsel 2 umschließt. Ein Anschlußkabel 10 führt von der Platine zu einer nachgeordneten, hier nicht dargestellten Schaltung, in welcher die Mikrofonsignale verarbeitet werden.
Auf der in den Figuren nach oben weisenden Fläche ist die Platine 4 mit einer durchgängigen Metallkaschierung 12 versehen, welche hier nicht wie üblich zur Ausbildung der Leiterbahnen benutzt wird, die im vorliegenden Falle auf der gegenüberliegenden Bestückungsseite verlaufen. Vielmehr bildet die Kaschierung, die gewöhnlich aus Kupfer besteht, eine geschlossene Fläche, welche die elektrische Schaltung der Verstärkerplatine nach oben abschirmt. Die Abschirmung nach unten erfolgt durch die Abschirmwanne 6, welche die Bauelement 8 und die dazwischen verlaufenden Leiter umschließt.
Die Mikrofonkapsel 2 ist auf ihrer Rückseite halbseitig ebenfalls in Form einer Abschirmung 14 metallisiert, die in den Figuren ebenso wie die Kupferkaschierung 12 kreuzschraffiert dargestellt ist. Die Orientierung der Mikrofonkapsel 2 gegenüber der Platine 4 erfolgt so, daß an der Seitenkante der Platine, an welcher die Mikrofonkapsel 2 anliegt, die beiden Kaschierungen 12 und 14 miteinander verlötet werden können, womit einerseits die Mikrofonkapsel an der Platine befestigt wird und andererseits die Abschirmung durch die Platinenkaschierung 12 sich in der Mikrofonkapselkaschierung 14 fortsetzt. Wie die Figuren zeigen, sitzt die Mikrofonkapsel 2 etwas schräg an der Platine 4, was in noch zu erläuternder Weise mit der Richtcharakteristik des Mikrofons zusammenhängt.
Die Abschirmwanne 6 ist auf der in Fig. 1 rechten Seite durch eine Endplatte 16 verschlossen, die beispielsweise mit der Wanne 6 verlötet sein kann. Auf der gegenüberliegenden Seite ist die Mikrofonkapsel 2 in die Wanne 6 so eingepaßt, daß ihre Rundung unten genau mit dem runden Querschnitt der Wanne übereinstimmt und eine durchgehende Berührung des metallischen Kapselgehäuses mit der Blechwanne unter Kontaktgabe erfolgt. Wenn der dargestellte Modul nach Fertigstellung in ein beispielsweise aus Plastikmaterial bestehendes Gehäuse eingesetzt wird, dann drückt dieses von außen gegen die Berührungslinie zwischen Abschirmwanne und Mikrofonkapselkante, so daß hier keine Verlötung mit der Gehäusekapsel notwendig ist, was auch wegen der beim Löten erfolgenden Erwärmung der Gehäusekapsel zu Beschädigungen der Mikrofonmembran führen würde.
Die Lötverbindung zwischen der Metallkaschierung 12 der Platine 4 und der metallisierten Abschirmung 14 der Mikrofonkapsel 2 ist in Fig. 1 als Lötnaht 18 dargestellt, während die Lötverbindungen der Platinenränder mit der Abschirmwanne 6 als Lötnähte 20 bezeichnet sind. Durch diese Lötnähte sowie die Berührung des unteren Randes der Mikrofonkapsel mit der Abschirmwanne 6 erfolgt in Verbindung mit der Abschirmung 14 auf der Mikrofonrückseite und deren Metallkapsel, an welche sich unten wiederum die Abschirmwanne 6 anschließt, eine störeinstreudichte Abschirmung der Verstärkerschaltung auf der Platine, so daß auch schwache Mikrofonsignale störungsfrei an die nachfolgende Schaltung weitergegeben werden.
Auf der Rückseite der Mikrofonkapsel befinden sich zwei Schalldrucköffnungen 22, die einen gezielten Ausgleich des Schalldrucks bei den Membranbewegungen erlauben, so daß sich eine z.B. nierenförmige Richtcharakteristik ergibt. Die Erfindung sieht zwei mit diesen Öffnungen 22 korrespondierende, beispielsweise halbkreisförmige Ausnehmungen 24 an der mit der Mikrofonkapsel 2 verlötenden Kante der Verstärkerplatine 4 vor, durch welche eine Verbindung der Öffnungen 22 mit der Umgebung hergestellt wird, so daß die Richtcharakteristik des Mikrofons auch bei angesetzter Verstärkerplatine 2 und Abschirmwanne 6 erhalten bleibt, bzw. sogar noch verbessert werden kann. Zur Erzielung dieser Richtcharakteristik ist außerdem die Mikrofonkapsel 2 schräg an die Platine angesetzt, wobei die Mittelachse der Mikrofonkapsel 2 mit der Ebene der Platine 4 im speziellen Fall einen Winkel von 22° bildet.

Claims (5)

  1. Mikrofonmodul mit einer Mikrofonkapsel, einer einen Vorverstärker enthaltenden Schaltungsplatine, an deren einer Seitenkante die Mikrofonkapsel befestigt ist, und mit einer Abschirmung für die Schaltungsplatine,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsplatine (4) nur auf einer Seite Bauelemente (8) und deren Verbindungsleiter enthält, während ihre andere Seite mit einer durchgehenden Metallkaschierung (12) versehen ist, und daß die Abschirmung in Form einer zumindest einseitig abgeschlossenen Wanne (6) aus Abschirmblech ausgebildet und so über der Bestückungsseite der Platine (4) angeordnet ist, daß die gegenüberliegende Wannenseite durch die Mikrofonkapsel (2) verschlossen wird, und daß die Abschirmwanne (6) an ihrem Rand mit der Kaschierung (12) der Platine (4) störeinstreuungsdicht verlötet ist (Lötnähte 18, 20).
  2. Mikrofonmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanne (6) einen der Form der Mikrofonkapsel (2) angepaßt gekrümmten Querschnitt hat, in den die Mikrofonkapsel an einem Ende der Wanne unter Kontaktgabe mit ihrer Metallkapsel eingepaßt ist, und daß die Wanne an ihrem anderen Ende mit einer Endplatte (16) entsprechender Kantenkrümmung verschlossen ist.
  3. Mikrofonmodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die runde Mikrofonkapsel (2) auf ihrer Rückseite zur Hälfte mit einer metallischen Abschirmung (14) kaschiert und an eine Kante der Platine (4) angesetzt ist, längs welcher die Metallkaschierungen (12,14) von Platine und Mikrofonkapsel miteinander verlötet sind.
  4. Mikrofonmodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrofonkapsel (2) schräg zur Platine (4) mit gegenüber deren Ebene geneigter Mittelachse angeordnet ist.
  5. Mikrofonmodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrofonkapsel (2) an ihrer Rückseite die Richtwirkung bestimmende Schalldrucköffnungen (22) aufweist, und daß an der Verbindungskante der Platine (4) mit der Mikrofonkapsel (2) diesen Schalldrucköffnungen (22) entsprechende Ausnehmungen (24) ausgebildet sind.
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