EP3135044B1 - Loud speaker arrangement with circuit-board-integrated asic - Google Patents
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- EP3135044B1 EP3135044B1 EP15719663.5A EP15719663A EP3135044B1 EP 3135044 B1 EP3135044 B1 EP 3135044B1 EP 15719663 A EP15719663 A EP 15719663A EP 3135044 B1 EP3135044 B1 EP 3135044B1
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- H04R2201/003—Mems transducers or their use
Definitions
- MEMS microelectromechanical systems.
- MEMS speakers or microspeakers for example, from the DE 10 2012 220 819 A1 known.
- the sound is generated by a vibrating diaphragm of the MEMS loudspeaker.
- Such a microspeaker usually has to generate a high air volume shift in order to achieve a significant sound pressure level.
- Known MEMS speakers have the disadvantage that they have a relatively large volume of construction.
- the third printed circuit board cavity is preferably, in particular directly, formed in the region of the opening of the second printed circuit board cavity.
- the MEMS speaker is further fixed in particular form-fitting in the circuit board.
- the MEMS loudspeaker with the circuit board cohesively, in particular by gluing, and / or non-positively, in particular by pressing, be firmly connected to the circuit board.
- the MEMS loudspeaker is oriented relative to the printed circuit board in such a way that the substrate cavity and the second printed circuit board cavity together form the cavity of the MEMS loudspeaker.
- the volume of the cavity which is formed at least by the second circuit board cavity, can be additionally increased by the volume of the substrate cavity.
- the second substrate opening of the MEMS loudspeaker is preferably oriented toward the second printed circuit board cavity.
- the MEMS loudspeaker is oriented relative to the printed circuit board such that the substrate cavity, in particular together with the fourth printed circuit board cavity, at least partially forms the sound channel.
- the speaker assembly can be made very compact.
- the second substrate opening faces away from the second circuit board cavity.
- first and second circuit board cavities in particular the first and second recesses, are arranged next to one another. Furthermore, it is advantageous if the first and second printed circuit board cavities are separated from one another. To be able to form the loudspeaker arrangement as narrow as possible, it is alternatively also advantageous if the first and second circuit board cavities are arranged one above the other and / or, in particular by means of a layer, are separated from one another.
- the MEMS loudspeaker 3 is designed such that it can generate sound waves in the audible wavelength spectrum.
- the MEMS loudspeaker 3 comprises a carrier substrate 5.
- the carrier substrate 5 has at least one substrate cavity 6.
- the substrate cavity 6 in turn has a first, image-oriented upper, substrate opening 7 and a second, image-oriented lower, substrate opening 8 in the area of two opposite sides of the carrier substrate 5.
- the carrier substrate 5 thus forms a frame.
- the MEMS loudspeaker 3 further comprises a membrane 9. This is connected in the edge region 10 of the carrier substrate 5 fixed thereto.
- the membrane 9 thus spans the frame-shaped carrier substrate 5 in the region of the first substrate opening 7.
- the MEMS loudspeaker 3 can be excited via the ASIC 4 in such a way that the membrane 9 is vibrated relative to the carrier substrate 5 in order to generate sound energy.
- the loudspeaker arrangement 1 has electrical, in particular passive, additional components 12a, 12b.
- This electronic Additional components 12a, 12b are likewise embedded in the printed circuit board 2. According to the in FIG. 1 illustrated embodiment, these are arranged in the same first printed circuit board cavity 11.
- the first printed circuit board cavity 11 could also comprise a plurality of separate printed circuit board cavities, wherein an electronic component, ie the ASIC 4 and / or an additional component 12a, 12b, could be arranged separately in each one. It is advantageous if these printed circuit board cavities are arranged in a plane of the loudspeaker arrangement 1.
- the circuit board 2 comprises a second circuit board cavity 13.
- the second circuit board cavity 13 has an opening 14. This is closed by the MEMS loudspeaker 3.
- the MEMS loudspeaker 3 extends over at least the entire width of the opening 14.
- the second printed circuit board cavity 13 forms part of a cavity 15 of the MEMS loudspeaker 3.
- the cavity 15 serves to increase the sound pressure of the MEMS loudspeaker 3. Due to the installation position of the MEMS speaker 3, the other part of the cavity 15 is formed by the substrate cavity 6 of the MEMS speaker 3.
- the cavity 15 of the MEMS speaker 3 is in accordance with the in FIG. 1 illustrated embodiment thus formed very large, since this is formed both by the second circuit board cavity 13 and by the substrate cavity 6.
- FIG. 1 is the opening 14 of the second circuit board cavity 13 on the outside of the circuit board 2, in this case the built-in top 19 of the circuit board 2 is formed.
- the MEMS speaker 3 on the outside or top 19 of the circuit board 2 is arranged.
- the MEMS loudspeaker 3 is oriented in such a way relative to the printed circuit board 2 that its second substrate opening 8 points towards the printed circuit board 2.
- the volume of the cavity 15 can be increased since the cavity 15 now also includes the substrate cavity 6 in addition to the second printed circuit board cavity 13.
- the first and second printed circuit board cavity 11, 13 are arranged one above the other.
- the printed circuit board 2 has at least one continuous layer, ie without recess 24, so that the two printed circuit board cavities 11, 13 are separated from one another.
- the MEMS loudspeaker 3 terminates flush with the upper side 19 of the printed circuit board 2.
- the height of the third circuit board cavity 25 compared to the height of the MEMS speaker 3 but also be designed to be larger, so that the MEMS speaker 3 to the top 19 of the circuit board 2 has a distance.
- the second and fourth circuit board cavities 13, 27 are spaced from each other by means of the third circuit board cavity 25. Further, these are separated from each other by the MEMS speaker 3 integrated in the third circuit board cavity 25.
- the fourth circuit board cavity 27 is analogous to the first, second and third circuit board cavity 11, 13, 25 formed by at least one layer 23 of the circuit board 2, which has a correspondingly wide recess 24 for forming the fourth circuit board cavity 27.
- the formation of the fourth circuit board cavity 27 it is of course also possible for the formation of the fourth circuit board cavity 27 to have a plurality of layers 23 with corresponding recesses 24 arranged one above the other.
- the MEMS speaker 3 relative to the circuit board 2 is oriented such that the substrate cavity 6 and the second circuit board cavity 13 together form the cavity 15 of the MEMS speaker 3.
- the second substrate opening 8 is oriented toward the second printed circuit board cavity 13.
- the MEMS loudspeaker 3 can also be arranged rotated through 180 ° in the printed circuit board 2.
- the MEMS speaker 3 relative to the circuit board 2 is thus oriented so that the substrate cavity 6 together with the fourth printed circuit board cavity 27 form the Schallleitkanal 21.
- horizontally extending region 31 include.
- the sound channel 21 or region 31 extending at a 90 ° angle to the z-axis would thus be arranged directly adjacent to the MEMS loudspeaker 3.
- the fourth cavity 27 may also be formed in an attachment 36 separate from the printed circuit board 2.
- This separate attachment 36 is then connected to the circuit board 2, in particular glued.
- the attachment 36 has a different material to the circuit board 2.
- the ASIC 4 and the MEMS speaker in the circuit board 2 is integrated or embedded and / or the circuit board.
- 2 separate attachment 36 comprises at least partially, in the present case completely, the sound-conducting channel 21, preferably the first and / or the second region 30, 31.
- FIG. 6 shows the speaker assembly 1 with an alternative embodiment of the MEMS loudspeaker 3.
- the MEMS loudspeaker 3 is formed with a plurality of sound-generating membrane regions 32, of which only one is provided with a reference numeral for the sake of clarity.
- Each of these membrane regions 32 is assigned its own substrate cavity 6.
- the substrate cavities 6 are separated from one another by webs 33. According to the in FIG. 6 illustrated embodiment, all substrate cavities 6 open into the common second circuit board cavity thirteenth
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lautsprecheranordnung mit einer Leiterplatte, einem MEMS-Lautsprecher zum Erzeugen von Schallwellen im hörbaren Wellenlängenspektrum und einem mit dem MEMS-Lautsprecher elektrisch verbundenen ASIC.The present invention relates to a loudspeaker arrangement comprising a printed circuit board, a MEMS loudspeaker for generating sound waves in the audible wavelength spectrum and an ASIC electrically connected to the MEMS loudspeaker.
Die Bezeichnung MEMS steht für mikroelektromechanische Systeme. MEMS-Lautsprecher bzw. Mikrolautsprecher ist beispielsweise aus der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lautsprecheranordnung zu schaffen, die sehr kompakt ausgebildet ist.Object of the present invention is to provide a speaker assembly which is very compact.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Lautsprecheranordnung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1.The object is achieved by a loudspeaker arrangement having the features of
Vorgeschlagen wird eine Lautsprecheranordnung für MEMS-Lautsprecher, die dazu geeignet sind, Schallwellen im hörbaren Wellenlängenspektrum zu erzeugen. Die Lautsprecheranordnung weist eine Leiterplatte, einen MEMS-Lautsprecher und einen ASIC auf. Der MEMS-Lautsprecher ist ein mikroelektromechanisches System zum Erzeugen von Schallwellen im hörbaren Wellenlängenspektrum. Der MEMS-Lautsprecher weist eine Membran auf, die in einer z-Achse des MEMS-Lautsprechers auslenkbar ist. Vorzugsweise ist der MEMS-Lautsprecher elektromechanisch, elektrostatisch und/oder piezoelektrisch angetrieben. Der MEMS-Lautsprecher ist elektrisch mit dem ASIC verbunden. Die Leiterplatte weist einen im Wesentlichen geschlossenen, ersten Leiterplattenhohlraum auf. In diesem ersten Leiterplattenhohlraum ist der ASIC angeordnet. Der ASIC ist somit vollständig in der Leiterplatte integriert. Hierdurch ist der ASIC vor äußeren Einflüssen geschützt im Inneren des ersten Leiterplattenhohlraums der Leiterplatte aufgenommen. Die Leiterplatte weist einen zweiten Leiterplattenhohlraum auf. Der zweite Leiterplattenhohlraum umfasst eine Öffnung. Der MEMS-Lautsprecher erstreckt sich derart über die Öffnung des zweiten Leiterplattenhohlraums, dass die Öffnung mittels diesem vollständig verschlossen ist. Des Weiteren erstreckt sich der MEMS-Lautsprecher derart über die Öffnung, dass der zweite Leiterplattenhohlraum zumindest einen Teil einer Kavität des MEMS-Lautsprechers ausbildet. Unter der Begrifflichkeit "Kavität" ist ein Hohlraum zu verstehen, mittels dem der Schalldruck des MEMS-Lautsprechers verstärkt werden kann. Wenn der ASIC vollständig in der Leiterplatte integriert ist und zugleich die Leiterplatte zumindest teilweise die Kavität des MEMS-Lautsprechers ausbildet, kann die Lautsprecheranordnung sehr bauraumsparend ausgebildet werden. Die Lautsprecheranordnung weist einen Schallleitkanal auf. Der Schallleitkanal ist zum MEMS-Lautsprecher benachbart angeordnet. Der vom MEMS-Lautsprecher erzeugte Schall wird somit über den Schallleitkanal abgeführt. An seinem dem MEMS-Lautsprecher abgewandten Ende weist der Schallleitkanal eine akustische Austrittsöffnung auf. Über diese kann der erzeugte Schall die Lautsprecheranordnung verlassen. Der Schallleitkanal erstreckt sich schräg, insbesondere im 90°-Winkel, zur z-Achse des MEMS-Lautsprechers. Die akustische Austrittsöffnung ist an einer Seitenfläche der Lautsprecheranordnung angeordnet. Die Seitenfläche ist vorzugsweise parallel zur z-Achse ausgerichtet und/oder die Flächennormale der Seitenfläche ist vorzugsweise lotrecht zur z-Achse ausgerichtet. Vorteilhaft ist es, wenn die Leiterplatte einen dritten Leiterplattenhohlraum aufweist, in dem der MEMS-Lautsprecher zumindest teilweise angeordnet ist. Hierdurch kann der MEMS-Lautsprecher zumindest teilweise in die Leiterplatte formschlüssig integriert werden, wodurch sich das Bauvolumen der Lautsprecheranordnung reduziert. Vorzugsweise ist der dritte Leiterplattenhohlraum zum zweiten Leiterplattenhohlraum, insbesondere unmittelbar, benachbart angeordnet. Des Weiteren ist der dritte Leiterplattenhohlraum vorzugsweise, insbesondere unmittelbar, im Bereich der Öffnung des zweiten Leiterplattenhohlraums ausgebildet. Der MEMS-Lautsprecher ist des Weiteren insbesondere formschlüssig in der Leiterplatte fixiert. Zusätzlich kann der MEMS-Lautsprecher mit der Leiterplatte stoffschlüssig, insbesondere durch Verkleben, und/oder kraftschlüssig, insbesondere durch Einpressen, fest mit der Leiterplatte verbunden sein.A loudspeaker arrangement is proposed for MEMS loudspeakers which are suitable for generating sound waves in the audible wavelength spectrum. The loudspeaker arrangement comprises a printed circuit board, a MEMS loudspeaker and an ASIC. The MEMS loudspeaker is a microelectromechanical system for generating sound waves in the audible wavelength spectrum. The MEMS loudspeaker has a diaphragm which is deflectable in a z-axis of the MEMS loudspeaker. The MEMS loudspeaker is preferably electromechanically, electrostatically and / or piezoelectrically driven. The MEMS speaker is electrically connected to the ASIC connected. The circuit board has a substantially closed, first circuit board cavity. In this first circuit board cavity of the ASIC is arranged. The ASIC is thus completely integrated in the printed circuit board. As a result, the ASIC is protected against external influences inside the first printed circuit board cavity of the printed circuit board. The circuit board has a second circuit board cavity. The second circuit board cavity includes an opening. The MEMS speaker extends over the opening of the second circuit board cavity such that the opening is completely closed by it. Furthermore, the MEMS speaker extends over the opening such that the second circuit board cavity forms at least a portion of a cavity of the MEMS speaker. The term "cavity" is to be understood as a cavity by means of which the sound pressure of the MEMS loudspeaker can be amplified. If the ASIC is completely integrated in the printed circuit board and at the same time the circuit board at least partially forms the cavity of the MEMS loudspeaker, the loudspeaker arrangement can be made very compact. The loudspeaker arrangement has a sound-conducting channel. The sound transmission channel is arranged adjacent to the MEMS loudspeaker. The sound generated by the MEMS loudspeaker is thus dissipated via the sound conduction channel. At its end remote from the MEMS loudspeaker, the sound-conducting channel has an acoustic outlet opening. About this, the generated sound can leave the speaker assembly. The Schallleitkanal extends obliquely, in particular at 90 ° to the z-axis of the MEMS speaker. The acoustic exit opening is arranged on a side surface of the loudspeaker arrangement. The side surface is preferably aligned parallel to the z-axis and / or the surface normal of the side surface is preferably aligned perpendicular to the z-axis. It is advantageous if the printed circuit board has a third printed circuit board cavity in which the MEMS loudspeaker is at least partially arranged. As a result, the MEMS loudspeaker can be integrated in a form-fitting manner, at least partially, in the printed circuit board, whereby the overall volume of the Speaker arrangement reduced. Preferably, the third circuit board cavity to the second circuit board cavity, in particular immediately adjacent. Furthermore, the third printed circuit board cavity is preferably, in particular directly, formed in the region of the opening of the second printed circuit board cavity. The MEMS speaker is further fixed in particular form-fitting in the circuit board. In addition, the MEMS loudspeaker with the circuit board cohesively, in particular by gluing, and / or non-positively, in particular by pressing, be firmly connected to the circuit board.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der MEMS-Lautsprecher in der Leiterplatte, vorzugsweise vollständig, integriert und/oder eingebettet. Diese Integration des MEMS-Lautsprechers in die Leiterplatte ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass der dritte Leiterplattenhohlraum den MEMS-Lautsprecher in seinem Randbereich, vorzugsweise rahmenartig und/oder im Bereich seiner dem zweiten Leiterplattenhohlraum zugewandten und/oder abgewandten Seite, formschlüssig umgreift. Der MEMS-Lautsprecher kann somit bei der schichtweisen Herstellung der Leiterplatte integrativ und fest mit dieser verbunden werden. Hierdurch kann der Herstellungsprozess der Lautsprecheranordnung sehr einfach und kostengünstig ausgebildet werden.In an advantageous development of the invention, the MEMS loudspeaker in the printed circuit board, preferably completely, integrated and / or embedded. This integration of the MEMS loudspeaker into the printed circuit board is preferably designed such that the third printed circuit board cavity engages around the MEMS loudspeaker in its edge region, preferably in the shape of a frame and / or in the region of its side facing and / or facing away from the second printed circuit board cavity. The MEMS loudspeaker can thus be integratively and firmly connected to it during the layered production of the printed circuit board. As a result, the manufacturing process of the speaker assembly can be made very simple and inexpensive.
Um den vom MEMS-Lautsprecher erzeugten Schall verstärken und/oder gezielt in eine Richtung bzw. zu einer Seite der Lautsprecheranordnung lenken zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Lautsprecheranordnung einen zum dritten Leiterplattenhohlraum, insbesondere unmittelbar, benachbarten Schallleitkanal aufweist. Vorzugsweise ist der Schallleitkanal zumindest teilweise durch einen vierten Leiterplattenhohlraum der Leiterplatte ausgebildet. Hierdurch sind vorteilhafterweise zur Ausbildung des Schallleitkanals keine zusätzliche Komponenten notwendig. Des Weiteren kann die Lautsprecheranordnung somit sehr bauraumsparend ausgebildet werden.In order to amplify the sound generated by the MEMS loudspeaker and / or to be able to direct it specifically in one direction or to one side of the loudspeaker arrangement, it is advantageous if the loudspeaker arrangement has a sound conduction channel adjacent to the third circuit board cavity, in particular directly. Preferably, the Schallleitkanal is at least partially formed by a fourth circuit board cavity of the circuit board. As a result, no additional components are advantageously necessary for the formation of the Schallleitkanals. Furthermore, the speaker assembly can thus be designed to save space.
Zusätzlich ist es ferner vorteilhaft, wenn der Schallleitkanal zu einer Seitenfläche, der Lautsprecheranordnung, insbesondere der Leiterplatte, hin eine akustische Austrittsöffnung aufweist. Aus dieser Austrittsöffnung kann der vom MEMS-Lautsprecher erzeugte Schall aus der Lautsprecheranordnung, insbesondere der Leiterplatte austreten.In addition, it is furthermore advantageous if the sound-conducting channel has an acoustic outlet opening towards a side surface of the loudspeaker arrangement, in particular the printed circuit board. From this outlet opening, the sound generated by the MEMS loudspeaker can emerge from the loudspeaker arrangement, in particular the printed circuit board.
Vorteilhaft ist es, wenn die Leiterplatte einen vierten Leiterplattenhohlraum aufweist. Dieser vierte Leiterplattenhohlraum bildet vorzugsweise zumindest teilweise den Schallleitkanal aus. Hierdurch kann die Lautsprecheranordnung sehr kompakt und kostengünstig ausgebildet werden.It is advantageous if the printed circuit board has a fourth printed circuit board cavity. This fourth printed circuit board cavity preferably forms at least partially the sound-conducting channel. As a result, the speaker assembly can be made very compact and inexpensive.
Zum sicheren Fixieren des MEMS-Lautsprechers in der Leiterplatte, ist es vorteilhaft, wenn der dritte Leiterplattenhohlraum zum formschlüssigen Umgreifen des MEMS-Lautsprechers eine größere Breite als der zweite und/oder vierte Leiterplattenhohlraum aufweist. Zusätzlich zu dieser formschlüssigen Fixierung des MEMS-Lautsprechers kann dieser optional im dritten Leiterplattenhohlraum - der auch als Leiterplattenaussparung an einer Außenfläche der Leiterplatte ausgebildet sein kann - stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig fixiert sein.For securely fixing the MEMS loudspeaker in the printed circuit board, it is advantageous if the third printed circuit board cavity has a greater width than the second and / or fourth printed circuit board cavity for the positive engagement of the MEMS loudspeaker. In addition to this form-fitting fixation of the MEMS loudspeaker, it may optionally be fixed in the third printed circuit board cavity - which may also be formed as a printed circuit board recess on an outer surface of the printed circuit board - in a material-locking and / or non-positive manner.
Vorteilhaft ist es, wenn sich die Breite des Schallleitkanals, insbesondere des vierten Leiterplattenhohlraums, zumindest bereichsweise, insbesondere vom MEMS-Lautsprecher und/oder dritten Leiterplattenhohlraum ausgehend, in Richtung der Austrittsöffnung vergrößert. Diese Breitenvergrößerung ist vorzugsweise trichterförmig ausgebildet.It is advantageous if the width of the sound conduction channel, in particular of the fourth printed circuit board cavity, increases at least in regions, in particular in the direction of the outlet opening, in particular starting from the MEMS loudspeaker and / or third printed circuit board cavity. This increase in width is preferably funnel-shaped.
Der MEMS-Lautsprecher zeigt vorzugsweise zu einer Außenfläche, insbesondere zu einer einbaugemäßen Oberseite der Lautsprecheranordnung und/oder der Leiterplatte, hin. Um den von dem MEMS-Lautsprecher erzeugten Schall in eine zur einbaugemäße Orientierung des MEMS-Lautsprechers abweichende Richtung leiten zu können, ist es vorteilhaft, wenn der Schallleitkanal, insbesondere der vierte Leiterplattenhohlraum, einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich aufweist. Der erste Bereich ist hierbei vorzugsweise zum MEMS-Lautsprecher benachbart angeordnet. Der zweite Bereich ist insbesondere zur Austrittsöffnung benachbart angeordnet. Um den Schall in eine von der Orientierung des MEMS-Lautsprechers unabhängige Richtung leiten zu können, ist es vorteilhaft, wenn der erste und zweite Bereich zueinander um einen Winkel geneigt sind. Hierfür kann der Schallleitkanal gebogen und/oder geknickt sein. Die winklige Neigung der beiden Bereiche beträgt vorzugsweise 90°. Hierdurch kann der MEMS-Lautsprecher zu einer Ober- oder Unterseite der Lautsprecheranordnung, insbesondere der Leiterplatte, hin orientiert sein, wobei der erzeugte Schall in einem anderen Bereich, insbesondere an einer Seitenfläche der Leiterplatte austreten kann.The MEMS loudspeaker preferably points to an outer surface, in particular to a built-in upper side of the loudspeaker arrangement and / or the printed circuit board. In order to be able to conduct the sound generated by the MEMS loudspeaker in a direction deviating from the orientation of the MEMS loudspeaker in accordance with the installation, it is advantageous if the sound conduction duct, in particular, the fourth circuit board cavity, a first region and a second region. The first area is preferably arranged adjacent to the MEMS loudspeaker. The second region is arranged in particular adjacent to the outlet opening. In order to be able to conduct the sound in a direction independent of the orientation of the MEMS loudspeaker, it is advantageous if the first and second regions are inclined relative to each other by an angle. For this purpose, the Schallleitkanal be bent and / or kinked. The angular inclination of the two areas is preferably 90 °. As a result, the MEMS loudspeaker can be oriented toward an upper or lower side of the loudspeaker arrangement, in particular the printed circuit board, whereby the generated sound can emerge in another area, in particular on a side surface of the printed circuit board.
Eine sehr kompakte Bauform der Lautsprecheranordnung kann dadurch bewirkt werden, wenn der MEMS-Lautsprecher vollständig in der Leiterplatte integriert ist und die Leiterplatte zumindest teilweise die Kavität und den Schallleitkanal ausbildet. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, wenn der zweite und vierte Leiterplattenhohlraum mittels des dritten Leiterplattenhohlraums voneinander beabstandet sind. Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn der zweite und vierte Leiterplattenhohlraum mittels des in dem dritten Leiterplattenhohlraum integrierten MEMS-Lautsprechers voneinander getrennt sind.A very compact design of the speaker assembly can be effected when the MEMS speaker is fully integrated in the circuit board and the circuit board at least partially forms the cavity and the Schallleitkanal. For this purpose, it is advantageous if the second and fourth printed circuit board cavities are spaced apart from one another by means of the third printed circuit board cavity. Furthermore, it is advantageous if the second and fourth printed circuit board cavities are separated from one another by means of the MEMS loudspeaker integrated in the third printed circuit board cavity.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst der MEMS-Lautsprecher ein Trägersubstrat, einen in dem Trägersubstrat ausgebildeten Substrathohlraum und eine Membran. Das Trägersubstrat bildet hierbei vorzugsweise einen Rahmen aus. Hierfür weist der Substrathohlraum, insbesondere an zwei gegenüberliegenden Seiten des Trägersubstrats, eine erste und zweite Substratöffnung auf. Das rahmenförmige Trägersubstrat ist demnach vorzugsweise zu einer Oberseite und zu einer Unterseite des MEMS-Lautsprechers hin offen. Eine dieser beiden Substratöffnungen, insbesondere die erste Substratöffnung, ist mittels der Membran, die vorzugsweise in ihrem Randbereich mit dem Trägersubstrat verbunden ist, derart überspannt, dass die Membran zur Erzeugung von Schallenergie gegenüber dem Trägersubstrat zu schwingen vermag.In an advantageous development of the invention, the MEMS loudspeaker comprises a carrier substrate, a substrate cavity formed in the carrier substrate and a membrane. The carrier substrate preferably forms a frame here. For this purpose, the substrate cavity, in particular on two opposite sides of the carrier substrate, on a first and second substrate opening. The frame-shaped carrier substrate is therefore preferably open to an upper side and to a lower side of the MEMS loudspeaker. One of these two substrate openings, in particular the first substrate opening, is spanned in such a way by means of the membrane, which is preferably connected in its edge region to the carrier substrate, in that the membrane is able to vibrate relative to the carrier substrate in order to generate sound energy.
Zur Ausbildung einer möglichst großen Kavität ist es vorteilhaft, wenn der MEMS-Lautsprecher gegenüber der Leiterplatte derart orientiert ist, dass der Substrathohlraum und der zweite Leiterplattenhohlraum zusammen die Kavität des MEMS-Lautsprechers ausbilden. Hierdurch kann das Volumen der Kavität, die zumindest durch den zweiten Leiterplattenhohlraum ausgebildet ist, zusätzlich durch das Volumen des Substrathohlraums vergrößert werden. Vorzugsweise ist hierfür die zweite Substratöffnung des MEMS-Lautsprechers zum zweiten Leiterplattenhohlraum hin orientiert.To form the largest possible cavity, it is advantageous if the MEMS loudspeaker is oriented relative to the printed circuit board in such a way that the substrate cavity and the second printed circuit board cavity together form the cavity of the MEMS loudspeaker. As a result, the volume of the cavity, which is formed at least by the second circuit board cavity, can be additionally increased by the volume of the substrate cavity. For this purpose, the second substrate opening of the MEMS loudspeaker is preferably oriented toward the second printed circuit board cavity.
Auch ist es vorteilhaft, wenn der MEMS-Lautsprecher gegenüber der Leiterplatte derart orientiert ist, dass der Substrathohlraum, insbesondere zusammen mit dem vierten Leiterplattenhohlraum, zumindest teilweise den Schallkanal ausbildet. Hierdurch kann die Lautsprecheranordnung sehr kompakt ausgebildet werden. Diesbezüglich ist es vorteilhaft, wenn die zweite Substratöffnung vom zweiten Leiterplattenhohlraum weg zeigt.It is also advantageous if the MEMS loudspeaker is oriented relative to the printed circuit board such that the substrate cavity, in particular together with the fourth printed circuit board cavity, at least partially forms the sound channel. As a result, the speaker assembly can be made very compact. In this regard, it is advantageous if the second substrate opening faces away from the second circuit board cavity.
Die Lautsprecheranordnung kann sehr einfach und kostengünstig hergestellt werden, wenn die Leiterplatte sandwichartig aus mehreren übereinander angeordneten und/oder miteinander, vorzugsweise stoffschlüssig, verbundenen Schichten aufgebaut ist.The loudspeaker arrangement can be produced in a very simple and cost-effective manner if the printed circuit board is constructed in the form of a sandwich of a plurality of layers arranged one above the other and / or connected to one another, preferably cohesively.
Zur in der Leiterplatte integrativen Ausbildung des ASIC, der Kavität, des MEMS-Lautsprechers und/oder des Schallleitkanals ist es vorteilhaft, wenn zumindest eine dieser Schichten eine erste Aussparung aufweist, mittels der zumindest teilweise der erste Leiterplattenhohlraum zur eingebetteten Aufnahme des ASIC ausgebildet ist. Zusätzlich oder alternativ ist es ferner vorteilhaft, wenn zumindest eine dieser Schichten eine zweite Ausnehmung aufweist, mittels der zumindest teilweise der zweite, dritte und/oder vierte Leiterplattenhohlraum ausgebildet ist.For integrating the ASIC, the cavity, the MEMS loudspeaker and / or the sound conduction channel in the circuit board, it is advantageous if at least one of these layers has a first recess, by means of which at least partially the first printed circuit board cavity is formed for embedded recording of the ASIC. Additionally or alternatively, it is also advantageous if at least one of these layers has a second recess, by means of which at least partially the second, third and / or fourth printed circuit board cavity is formed.
Vorzugsweise umfasst die Leiterplatte mehrere übereinander angeordnete Schichten mit einer derartigen ersten und/oder zweiten Ausnehmung, so dass der durch diese ausgebildete Leiterplattenhohlraum ein entsprechend ausreichendes Volumen, insbesondere Höhe, aufweist, dass der ASIC in dieser angeordnet werden kann. Des Weiteren kann hierdurch ein entsprechend ausreichendes Volumen des jeweiligen Leiterplattenhohlraums zur Aufnahme des MEMS-Lautsprechers ausgebildet werden.Preferably, the circuit board comprises a plurality of layers arranged one above the other with such a first and / or second recess, so that the printed circuit board cavity formed by this has a correspondingly sufficient volume, in particular height, that the ASIC can be arranged therein. Furthermore, in this way a correspondingly sufficient volume of the respective printed circuit board cavity can be formed for receiving the MEMS loudspeaker.
Vorteilhaft ist es, wenn der zweite Leiterplattenhohlraum zusammen mit dem dritten und/oder vierten Leiterplattenhohlraum einen gemeinsamen Akustikhohlraum ausbilden, der mittels des MEMS-Lautsprechers in die Kavität und zumindest einen Teil des Schallleitkanals unterteilt ist.It is advantageous if the second circuit board cavity together with the third and / or fourth circuit board cavity form a common acoustic cavity, which is subdivided into the cavity and at least part of the sound transmission channel by means of the MEMS loudspeaker.
Um die Lautsprecheranordnung möglichst flach auszubilden, ist es vorteilhaft, wenn der erste und zweite Leiterplattenhohlraum, insbesondere die erste und zweite Ausnehmung, nebeneinander angeordnet sind. Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn der erste und zweite Leiterplattenhohlraum voneinander getrennt sind. Um die Lautsprecheranordnung möglichst schmal ausbilden zu können, ist es alternativ dazu ferner vorteilhaft, wenn der erste und zweite Leiterplattenhohlraum übereinander angeordnet sind und/oder, insbesondere mittels einer Schicht, voneinander getrennt sind.In order to make the loudspeaker arrangement as flat as possible, it is advantageous if the first and second circuit board cavities, in particular the first and second recesses, are arranged next to one another. Furthermore, it is advantageous if the first and second printed circuit board cavities are separated from one another. To be able to form the loudspeaker arrangement as narrow as possible, it is alternatively also advantageous if the first and second circuit board cavities are arranged one above the other and / or, in particular by means of a layer, are separated from one another.
Zur Erzeugung von Schallwellen schwingt die Membran in Z-Richtung zumindest teilweise in den zweiten und/oder vierten Leiterplattenhohlraum hinein. Zum Druckausgleich ist es vorteilhaft, wenn die Leiterplatte zumindest einen Druckausgleichskanal aufweist. Dieser verbindet den zweiten Leiterplattenhohlraum mit einer Außenfläche der Lautsprecheranordnung. Der Druckausgleichskanal erstreckt sich vorzugsweise vom zweiten Leiterplattenhohlraum ausgehend bis zu einer Außenfläche der Lautsprecheranordnung, insbesondere der Leiterplatte. Des Weiteren weist dieser vorzugsweise an zumindest einer der Außenflächen der Lautsprecheranordnung, insbesondere der Leiterplatte, vorzugsweise einer Seitenfläche, einer Unterseite und/oder einer Oberseite, eine Ausgleichsöffnung auf.To generate sound waves, the membrane oscillates in the Z direction at least partially into the second and / or fourth printed circuit board cavity. For pressure compensation, it is advantageous if the printed circuit board has at least one pressure equalization channel. This connects the second circuit board cavity with an outer surface of the speaker assembly. The pressure equalization channel preferably extends from the second printed circuit board cavity up to an outer surface of the loudspeaker arrangement, in particular the printed circuit board. Furthermore, this preferably has on at least one of the outer surfaces of the speaker assembly, in particular the circuit board, preferably a side surface, a bottom and / or a top, a compensation opening.
Vorteilhaft ist es, wenn der Druckausgleichskanal einen, insbesondere mit dem zweiten Leiterplattenhohlraum verbundenen, ersten Abschnitt und einen, insbesondere mit der Ausgleichsöffnung verbundenen, zweiten Abschnitt aufweist, die miteinander verbunden sind und vorzugsweise zueinander um einen Winkel, insbesondere von 90°, geneigt sind. Vorzugsweise sind die beiden Abschnitte über einen Knick oder eine Biegung miteinander verbunden. Je nach Einbausituation der Lautsprecheranordnung kann die Ausgleichsöffnung somit in einem optimalen Bereich an einer der Außenflächen der Lautsprecheranordnung, insbesondere der Leiterplatte, angeordnet sein.It is advantageous if the pressure compensation channel has a first section, in particular connected to the second circuit board cavity, and a second section, in particular connected to the compensation opening, which are connected to one another and are preferably inclined relative to one another by an angle, in particular 90 °. Preferably, the two sections are connected to each other via a kink or a bend. Depending on the installation situation of the loudspeaker arrangement, the compensation opening can thus be arranged in an optimum region on one of the outer surfaces of the loudspeaker arrangement, in particular the printed circuit board.
Vorgeschlagen wird ferner eine Lautsprecheranordnung, die vorzugsweise gemäß der vorangegangenen Beschreibung ausgebildet ist, wobei die genannten Merkamle einzeln oder in beliebiger Kombination vorhanden sein können. Die Lautsprecheranordnung umfasst eine Leiterplatte, einen MEMS-Lautsprecher zum Erzeugen von Schallwellen im hörbaren Wellenlängenspektrum und einen mit dem MEMS-Lautsprecher elektrisch verbundenen ASIC. Die Leiterplatte weist einen ersten Leiterplattenhohlraum auf, in dem der ASIC angeordnet ist, so dass dieser vollständig in der Leiterplatte integriert ist. Die Leiterplatte weist einen zweiten Leiterplattenhohlraum mit einer Öffnung auf, die mittels des MEMS-Lautsprechers verschlossen ist. Der zweite Leiterplattenhohlraum bildet somit zumindest einen Teil einer Kavität des MEMS-Lautsprechers aus. Die die Leiterplatte weist zumindest einen Druckausgleichskanal auf. Der Druckausgleichskanal ist somit zumindest teilweise in der Leiterplatte ausgebildet bzw. in dieser integriert. Er erstreckt sich vom zweiten Leiterplattenhohlraum, insbesondere von der Kavität, ausgehend bis zu einer Außenfläche der Lautsprecheranordnung.Further proposed is a loudspeaker arrangement, which is preferably designed according to the preceding description, wherein said Merkamle may be present individually or in any combination. The loudspeaker arrangement comprises a printed circuit board, a MEMS loudspeaker for generating sound waves in the audible wavelength spectrum and an ASIC electrically connected to the MEMS loudspeaker. The printed circuit board has a first printed circuit board cavity in which the ASIC is arranged, so that it is completely integrated in the printed circuit board. The circuit board has a second circuit board cavity with an opening closed by the MEMS loudspeaker. The second circuit board cavity thus forms at least part of a cavity of the MEMS loudspeaker. The printed circuit board has at least one pressure equalization channel. The pressure equalization channel is thus at least partially formed in the circuit board or integrated in this. It extends from the second printed circuit board cavity, in particular from the cavity, starting up to an outer surface of the loudspeaker arrangement.
Vorteilhaft ist es, wenn der Druckausgleichskanal zum Druckausgleich mit der Umgebung eine Ausgleichsöffnung aufweist. Diese ist vorzugsweise an der Außenfläche, vorzugsweise einer Seitenfläche, einer Unterseite und/oder einer Oberseite, der Lautsprecheranordnung, insbesondere der Leiterplatte, angeordnet. Die Ausgleichsöffnung ist vorzugweise an dem der Kavität abgewandten Ende des Druckausgleichskanals angeordnet.It is advantageous if the pressure equalization channel has a compensation opening for pressure equalization with the environment. This is preferably on the outer surface, preferably a side surface, a bottom and / or a top, the speaker assembly, in particular the circuit board, arranged. The compensation opening is preferably arranged at the end of the pressure equalization channel facing away from the cavity.
Vorteilhaft ist es, wenn der Druckausgleichskanal einen, insbesondere mit dem zweiten Leiterplattenhohlraum verbundenen, ersten Abschnitt und/oder einen, insbesondere mit der Ausgleichsöffnung verbundenen, zweiten Abschnitt aufweist. Vorzugsweise sind diese zueinander winklig angeordnet. Zwischen ihnen ist somit inbesondere ein Knick ausgebildet. Die beiden Bereiche sind vorzugsweise zueinander um einen Winkel, insbesondere von 90°, geneigt.It is advantageous if the pressure compensation channel has a first section, in particular connected to the second circuit board cavity, and / or a second section, in particular connected to the compensation opening. Preferably, these are arranged at an angle to each other. In particular, a kink is formed between them. The two areas are preferably inclined to each other by an angle, in particular of 90 °.
Weitere Vorteile der Erfindung sind in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt:
-
Figur 1 - ein erstes Ausführungsbeispiel der Lautsprecheranordnung in der Schnittansicht mit einem in der Leiterplatte integrierten ASIC und einer in der Leiterplatte integrierten Kavität,
-
Figur 2 - ein zweites Ausführungsbeispiel der Lautsprecheranordnung in der Schnittansicht mit einem in der Leiterplatte integrierten ASIC und einer in der Leiterplatte integrierten Kavität und einem in der Leiterplatte integrierten MEMS-Lautsprecher,
-
Figur 3 - ein drittes Ausführungsbeispiel der Lautsprecheranordnung in der Schnittansicht mit einem in der Leiterplatte integrierten ASIC und einer in der Leiterplatte integrierten Kavität, einem in der Leiterplatte integrierten MEMS-Lautsprecher und einem in der Leiterplatte integrierten Schallleitkanal,
-
Figur 4 - ein viertes Ausführungsbeispiel der Lautsprecheranordnung in der Schnittansicht mit einer alternativen Orientierung des MEMS-Lautsprechers sowie einer alternativen Ausführungsform eines Druckausgleichskanals,
-
Figur 5 - ein fünftes Ausführungsbeispiel der Lautsprecheranordnung in der Schnittansicht mit einer alternativen Ausführungsform des Schallleitkanals,
-
Figur 6 - ein sechstes Ausführungsbeispiel der Lautsprecheranordnung in der Schnittansicht mit einer alternativen Ausführungsform des MEMS-Lautsprechers und
-
Figur 7 - ein siebtes Ausführungsbeispiel der Lautsprecheranordnung in der Schnittansicht mit einer alternativen Ausführungsform des zweiten Leiterplattenhohlraums.
- FIG. 1
- a first embodiment of the loudspeaker arrangement in the sectional view with an ASIC integrated in the printed circuit board and a cavity integrated in the printed circuit board,
- FIG. 2
- A second embodiment of the loudspeaker arrangement in the sectional view with an ASIC integrated in the printed circuit board and a cavity integrated in the printed circuit board and a MEMS loudspeaker integrated in the printed circuit board,
- FIG. 3
- a third embodiment of the loudspeaker arrangement in the sectional view with an integrated ASIC in the circuit board and a built-in circuit board cavity, a built-in PCB in the MEMS speaker and a built-in PCB conductive sound channel,
- FIG. 4
- A fourth embodiment of the loudspeaker arrangement in the sectional view with an alternative orientation of the MEMS loudspeaker and an alternative embodiment of a pressure equalization channel,
- FIG. 5
- 5 shows a fifth exemplary embodiment of the loudspeaker arrangement in the sectional view with an alternative embodiment of the sound conduction channel,
- FIG. 6
- a sixth embodiment of the speaker assembly in the sectional view with an alternative embodiment of the MEMS speaker and
- FIG. 7
- a seventh embodiment of the speaker assembly in the sectional view with an alternative embodiment of the second circuit board cavity.
Bei der nachfolgenden Figurenbeschreibung werden, um die Beziehungen zwischen den verschiedenen Elementen zu definieren, bezugnehmend auf die jeweils in den Figuren dargestellte Lage der Objekte relative Begriffe, wie beispielsweise oberhalb, unterhalb, oben, unten, drüber, drunter, links, rechts, vertikal und horizontal, verwendet. Es versteht sich von selbst, dass sich diese Begrifflichkeiten bei einer Abweichung von der in den Figuren dargestellten Lage der Vorrichtungen und/oder Elemente verändern können. Demnach würde beispielsweise bei einer in Bezug auf die Figuren dargestellten invertierten Orientierung der Vorrichtungen und/oder Elemente ein in der nachfolgenden Figurenbeschreibung als oberhalb spezifiziertes Merkmal nunmehr unterhalb angeordnet sein. Die verwendeten Relativbegriffe dienen somit lediglich zur einfacheren Beschreibung der relativen Beziehungen zwischen den einzelnen im nachfolgenden beschriebenen Vorrichtungen und/oder Elemente. In den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen erstreckt sich eine z-Achse eines MEMS-Lautsprechers, in derern Richtung eine Membran des MEMS-Lautsprechers zu schwingen vermag, vertikal bzw. zwischen der Unter- und Oberseite der Lautsprecheranordnung.In the following description of the figures, in order to define the relationships between the various elements, relative terms, such as above, below, above, below, above, below, left, right, vertically and above, are used with reference to the respective positions of the objects shown in the figures horizontal, used. It goes without saying that these terms may change in the event of a deviation from the position of the devices and / or elements shown in the figures. Accordingly, for example, in the case of an inverted orientation of the devices and / or elements shown in relation to the figures, a feature specified above in the following description of the figures would now be arranged underneath. The relative terms used thus merely serve to simplify the description of the relative relationships between the individual devices and / or elements described below. In the embodiments shown in the figures, a z-axis of a MEMS loudspeaker extends in its direction a membrane of the MEMS speaker is able to swing, vertically or between the bottom and top of the speaker assembly.
Der MEMS-Lautsprecher 3 ist derart ausgebildet, dass dieser Schallwellen im hörbaren Wellenlängenspektrum erzeugen kann. Hierfür umfasst der MEMS-Lautsprecher 3 ein Trägersubstrat 5. Das Trägersubstrat 5 weist zumindest einen Substrathohlraum 6 auf. Der Substrathohlraum 6 weist wiederum im Bereich zweier gegenüberliegender Seiten des Trägersubstrats 5 eine erste, abbildungsorientierte obere, Substratöffnung 7 und eine zweite, abbildungsorientierte untere, Substratöffnung 8 auf. Das Trägersubstrat 5 bildet somit einen Rahmen aus. Der MEMS-Lautsprecher 3 umfasst des Weiteren eine Membran 9. Diese ist im Randbereich 10 des Trägersubstrats 5 fest mit diesem verbunden. Die Membran 9 überspannt somit das rahmenförmige Trägersubstrat 5 im Bereich der ersten Substratöffnung 7. Der MEMS-Lautsprecher 3 kann über den ASIC 4 derart angeregt werden, dass die Membran 9 zur Erzeugung von Schallenergie gegenüber dem Trägersubstrat 5 in Schwingung versetzt wird.The
Gemäß
Zusätzlich zum ASIC 4 weist die Lautsprecheranordnung 1 elektrische, insbesondere passive, Zusatzkomponenten 12a, 12b auf. Diese elektronischen Zusatzkomponenten 12a, 12b sind ebenfalls in die Leiterplatte 2 eingebettet. Gemäß dem in
Zusätzlich zu dem ersten Leiterplattenhohlraum 11 umfasst die Leiterplatte 2 einen zweiten Leiterplattenhohlraum 13. Der zweite Leiterplattenhohlraum 13 weist eine Öffnung 14 auf. Diese ist vom MEMS-Lautsprecher 3 verschlossen. Der MEMS-Lautsprecher 3 erstreckt sich hierfür über zumindest die gesamte Breite der Öffnung 14. Hierdurch bildet der zweite Leiterplattenhohlraum 13 einen Teil einer Kavität 15 des MEMS-Lautsprechers 3 aus. Die Kavität 15 dient dazu den Schalldruck des MEMS-Lautsprechers 3 zu erhöhen. Aufgrund der Einbaulage des MEMS-Lautsprechers 3 wird der andere Teil der Kavität 15 durch den Substrathohlraum 6 des MEMS-Lautsprechers 3 ausgebildet. Die Kavität 15 des MEMS-Lautsprechers 3 ist gemäß dem in
Um beim Schwingen der Membran 9 einen Druckausgleich zwischen der Kavität 15 und der Umgebung gewährleisten zu können, weist die Lautsprecheranordnung 1 zumindest einen Druckausgleichskanal 16a, 16b auf, wobei das in
Gemäß
Der MEMS-Lautsprecher 3 kann mit der Leiterplatte 2 verklebt sein. Zusätzlich oder alternativ kann dieser gemäß
Die Lautsprecheranordnung 1 umfasst des Weiteren einen Schallleitkanal 21 der sich auf der dem zweiten Leiterplattenhohlraum 13 abgewandten Seite des MEMS-Lautsprechers 3 bis zu einer Außenfläche der Lautsprecheranordnung 1 erstreckt. An der Außenfläche der Lautsprecheranordnung 1 weist der Schallleitkanal 21 eine akustische Austrittsöffnung 22 auf.The
Durch den integrativ in der Leiterplatte 2 ausgebildeten ASIC 4 sowie die in der Leiterplatte 2 integrative Ausbildung zumindest eines Teils der Kavität 15 kann die Lautsprecheranordnung 1 sehr kompakt ausgebildet werden. Des Weiteren ist die Lautsprecheranordnung 1 sehr kostengünstig herstellbar, insbesondere da die Leiterplatte 2 sandwichartig aufgebaut ist. Die Leiterplatte 2 umfasst demnach mehrere übereinander angeordnete und/oder miteinander verbundene Schichten 23 von denen zur Wahrung der Übersichtlichkeit lediglich eine mit einem Bezugszeichen versehen ist. Die Schichten 23 sind fest miteinander verbunden. Einige dieser Schichten 23 weisen zumindest eine Ausnehmung 24 auf, mittels der in der Höhe zumindest teilweise einer der Leiterplattenhohlräume 11, 13 ausgebildet wird.The integrally formed in the printed
Hierbei können die Schichten 23 so dick gewählt sein, dass bereits eine einzige eine entsprechende Höhe zur Ausbildung des jeweiligen Leiterplattenhohlraums 11, 13 aufweist. Alternativ ist es aber auch ebenso denkbar, dass mehrere solcher Schichten 23, insbesondere mit einer identisch ausgebildeten und/oder zueinander kongruent angeordneten Ausnehmung 24, übereinander geschichtet sind, bis die gewünschte Höhe für den jeweiligen Leiterplattenhohlraum 11, 13 erreicht ist.In this case, the
Gemäß
In den
Im Unterschied zu dem in
Aufgrund der Breitenunterschiede zwischen dem zweiten und dritten Leiterplattenhohlraum 13, 25 in Querrichtung der Lautsprecheranordnung 1 ist zwischen diesen beiden ein Vorsprung 26 ausgebildet, mittels dem die Position des MEMS-Lautsprechers 3 in der Leiterplatte 2 in Z-Richtung festgelegt ist.Due to the width differences between the second and third
Die Lautsprecheranordnung 1 benötigt nicht zwingend eine wie in dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel dargestellte Schutzschicht 20, da der MEMS-Lautsprecher 3 formschlüssig in der Leiterplatte 2 positioniert sowie in Querrichtung als auch nach unten hin formschlüssig gehalten ist. Um ein herausfallen des MEMS-Lautsprechers 3 aus dem dritten Leiterplattenhohlraum 25 vermeiden zu können, ist der MEMS-Lautsprecher 3 in den dritten Leiterplattenhohlraum 25 eingeklebt und/oder kraftschlüssig in diesen eingepresst.The
Der dritte Leiterplattenhohlraum 25 ist durch zumindest eine zusätzliche Schicht 23 der Leiterplatte 2 ausgebildet. Gemäß der vorangegangenen Beschreibung kann der dritte Leiterplattenhohlraum 25 analog zum ersten und zweiten Leiterplattenhohlraum 11, 13 durch eine einzige, eine Ausnehmung 24 umfassende, Schicht 23 ausgebildet sein. Alternativ können aber auch mehrere Schichten 23 mit zueinander deckungsgleichen Ausnehmungen 24 übereinanderliegend miteinander verbunden sein.The third printed
Gemäß
Zusätzlich zu dem in
Der vierte Leiterplattenhohlraum 27 weist im Vergleich zum dritten Leiterplattenhohlraum 25 eine geringere Breite auf. Im Vergleich zum zweiten und vierten Leiterplattenhohlraum 13, 27 weist der dritte Leiterplattenhohlraum 25 somit eine größere Breite auf. Hierdurch ist der MEMS-Lautsprecher 3 in seinem Randbereich 10 durch die Leiterplatte 2 formschlüssig umgriffen. Der MEMS-Lautsprecher 3 wird somit mittels Formschluss fest im dritten Leiterplattenhohlraum 25 gehalten.The fourth
Der zweite und vierte Leiterplattenhohlraum 13, 27 sind mittels des dritten Leiterplattenhohlraums 25 voneinander beabstandet. Des Weiteren sind diese durch den in dem dritten Leiterplattenhohlraum 25 integrierten MEMS-Lautsprecher 3 voneinander getrennt.The second and fourth
In dem in
Gemäß dem in den
Ein weiterer Unterschied des in
Gemäß dem in
Gemäß dem in
Alternativ dazu kann der zweite Leiterplattenhohlraum 13 gemäß dem in Figur 7 dargestellten Ausführungsbeispiel aber auch mehrere Hohlraumbereiche 35 aufweisen. Diese sind durch sich in den zweiten Leiterplattenhohlraum 13 hineinerstreckende Trennwände 34 ausgebildet. Hierbei ist jeweils einer der Hohlraumbereiche 35 einem Substrathohlraum 6 des MEMS-Lautsprechers 3 zugeordnet. Die Trennwände 34 sind mit dem jeweils korrespondierenden Steg 33 koaxial ausgerichtet.Alternatively, according to the embodiment shown in FIG. 7, however, the second
Mit Ausnahme des in
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind ebenso möglich wie eine Kombination der Merkmale, auch wenn diese in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben sind.The present invention is not limited to the illustrated and described embodiments. Variations within the scope of the claims are also possible as a combination of features, even if they are shown and described in different embodiments.
- 1.1.
- LautsprecheranordnungSpeaker layout
- 2.Second
- Leiterplattecircuit board
- 3.Third
- MEMS-LautsprecherMEMS speakers
- 4.4th
- ASICASIC
- 5.5th
- Trägersubstratcarrier substrate
- 6.6th
- Substrathohlraumsubstrate cavity
- 7.7th
- erste Substratöffnungfirst substrate opening
- 8.8th.
- zweite Substratöffnungsecond substrate opening
- 9.9th
- Membranmembrane
- 10.10th
- Randbereichborder area
- 11.11th
- erster Leiterplattenhohlraumfirst PCB cavity
- 12.12th
- passive Zusatzkomponentenpassive additional components
- 13.13th
- zweiter Leiterplattenhohlraumsecond PCB cavity
- 14.14th
- Öffnungopening
- 15.15th
- Kavitätcavity
- 16.16th
- DruckausgleichskanalPressure compensation channel
- 17.17th
- Seitenflächeside surface
- 18.18th
- Ausgleichsöffnungcompensation opening
- 19.19th
- Oberseitetop
- 20.20th
- Schutzschichtprotective layer
- 21.21st
- SchallleitkanalSchallleitkanal
- 22.22nd
- Austrittsöffnungoutlet opening
- 23.23rd
- Schichtlayer
- 24.24th
- Ausnehmungrecess
- 25.25th
- dritter Leiterplattenhohlraumthird circuit board cavity
- 26.26th
- Vorsprunghead Start
- 27.27th
- vierter Leiterplattenhohlraumfourth PCB cavity
- 28.28th
- erster Abschnittfirst section
- 29.29th
- zweiter Abschnittsecond part
- 30.30th
- erster Bereichfirst area
- 31.31st
- zweiter Bereichsecond area
- 32.32nd
- Membranbereichmembrane region
- 33.33rd
- Stegweb
- 34.34th
- Trennwandpartition wall
- 35.35th
- Hohlraumbereichcavity region
- 36.36th
- Anbauteilattachment
Claims (13)
- Loudspeaker array (1)
comprising a circuit board (2),
a MEMS loudspeaker (3), which is intended for generating sound waves in the audible wavelength range, and which has a diaphragm (9) deflectable along a Z axis, and
an ASIC (4), which is electrically connected to the MEMS loudspeaker (3),
wherein the circuit board (2) has a first circuit board cavity (11), in which the ASIC (4) is arranged, and
that the circuit board (2) has a second circuit board cavity (13) having an opening (14),
which is closed by means of the MEMS loudspeaker (3), so that the second circuit board cavity (13) forms at least a part of a cavity (15) of the MEMS loudspeaker (3),
characterized in that
the first circuit board cavity (11) is closed, so that the ASIC (4) is completely integrated and embedded into the circuit board (2), and the loudspeaker array (1) has a sound-conducting channel (21), adjacent to the MEMS loudspeaker (3), comprising an acoustic outlet opening (22),
the sound-conducting channel (21) extends oblique to the Z axis of the MEMS loudspeaker and
the acoustic outlet opening (22) is arranged on a side face of the loudspeaker array (1). - Loudspeaker array, as claimed in the preceding claim, characterized in that the sound-conducting channel (21) is inclined by 90°.
- Loudspeaker array, as claimed in one or more of the preceding claims, characterized in that the circuit board (2) has a third circuit board cavity (25), which is adjacent, in particular, to the second circuit board cavity (13) and/or is arranged in the region of the opening (14), and the MEMS loudspeaker (3) is disposed at least partially in said third circuit board cavity (25).
- Loudspeaker array, as claimed in claim 3, characterized in that the MEMS loudspeaker (3) is integrated into the circuit board (2), in particular, in such a way that the third circuit board cavity (25) envelops in a form-fitting manner the MEMS loudspeaker (3) in its edge region (10), in particular, in the region of its side facing the second circuit board cavity (13).
- Loudspeaker array, as claimed in one or more of the preceding claims, characterized in that the sound-conducting channel (21) is arranged adjacent to the third circuit board cavity (25) and/or is formed at least partially by a fourth circuit board cavity (27) of the circuit board (2).
- Loudspeaker array, as claimed in one or more of the preceding claims, characterized in that the width of the sound-conducting channel (21) at least in regions enlarges in the direction of the outlet opening (22).
- Loudspeaker array, as claimed in one or more of the preceding claims, characterized in that the sound-conducting channel (21) comprises a first region (30) and a second region (31) and said first and second regions (30, 31) are inclined with respect to each other at an angle, in particular of 90°.
- Loudspeaker array, as claimed in one or more of the preceding claims, characterized in that the second and fourth circuit board cavities (13, 27) are spaced apart from one another by means of the third circuit board cavity (25) and/or are separated from one another by means of the MEMS loudspeaker (3) integrated therein.
- Loudspeaker array, as claimed in one or more of the preceding claims, characterized in that the circuit board (2) is constructed like a sandwich of several layers (23), which are connected to each other and of which
at least one layer (23) has a first recess (24), by means of which the first circuit board cavity (11) is formed at least partially, and/or
has a second recess (24), by means of which the second, third and/or fourth circuit board cavity/cavities (13, 25, 27) is/are formed at least partially. - Loudspeaker array, as claimed in one or more of the preceding claims, characterized in that the first and second circuit board cavities (11, 13) are arranged side by side or one on top of the other and/or are separated from each other.
- Loudspeaker array as claimed in one or more of the preceding claims, characterized in that the circuit board (2) has at least one pressure equalization channel (16), which extends, starting from the second circuit board cavity (13), up to an outer face of the loudspeaker array (1).
- Loudspeaker array, as claimed in claim 11, characterized in that the pressure equalization channel (16) has an equalization opening (18) on the outer face, preferably, a side face, a bottom side and/or a top side, of the loudspeaker array (1), in particular, the circuit board (2).
- Loudspeaker array, as claimed in claims 11 or 12, characterized in that the pressure equalization channel (16) has a first section (28), which is connected, in particular, to the second circuit board cavity (13), and a second section (29), which is connected, in particular, to the equalization opening (18), and both the first and second sections (28, 29) are inclined with respect to each other, preferably at an angle, in particular of 90°.
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