FI109076B - Menetelmä akustisen muuntimen toteuttamiseksi ja akustinen muunnin - Google Patents

Description

1 109076

Menetelmä akustisen muuntimen toteuttamiseksi ja akustinen muunnin

Nyt esillä oleva keksintö kohdistuu patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaiseen menetelmään akustisen muuntimen valmistamiseksi, 5 patenttivaatimuksen 5 johdanto-osan mukaiseen akustiseen muunti-meen ja patenttivaatimuksen 11 johdanto-osan mukaiseen matkaviestimeen.

Akustisilla muuntimilla tässä selityksessä tarkoitetaan välineitä, joilla 10 suoritetaan akustisen signaalin muunnos sähköiseksi (mikrofonit, paineanturit) ja vastaavasti sähköisen signaalin muunnos akustiseksi (kaiuttimet, kuulokkeet, summerit). Akustisia signaaleita sähköisiksi signaaleiksi muuntavasta muuntimesta voidaan käyttää myös nimitystä akustinen vastaanotin ja sähköisiä signaaleita akustisiksi signaaleiksi 15 muuntavasta muuntimesta voidaan käyttää vastaavasti nimitystä akustinen lähetin. Lyhyyden vuoksi voidaan akustisesta signaalia kutsua myös ääneksi, akustista lähetintä lähettimeksi ja akustista vastaanotinta vastaanottimeksi.

20 Kaikki värähtelevät kappaleet tuottavat ääntä, joka on väliaineessa eteneviä väliaineen tiheysmuutoksia. Väliaineena voi olla kaasu, neste tai kiinteä aine. Ääni, jonka taajuus on korkeampi kuin normaalikuuloisen , ihmisen kuulema ääni kutsutaan ultraääneksi ja ääntä, jonka taajuus on vastaavasti matalampi kutsutaan infraääniksi. Akustiikan perusteita on 25 käsitelty tarkemmin mm. viitteessä 1 (luettelo selityksen lopussa).

Äänen tuottamisen ja vastaanottamisen tehokkuuden määrää ensisijai-sesti muuntotehokkuus akustisen ja esimerkiksi sähköisen energian ’ välillä. Muuntimen säröllä ja taajuusvasteella on puolestaan merkitystä 30 äänen laadun kannalta. Useissa audiosovelluksissa pyritään optimoi-: ’·· maan lähettimet ja vastaanottimet siten, että äänen laatu, kustannuk- v : set, laitteen koko, tuotettavuus ja muut tuotannolliset tekijät tuottavat hyväksyttävän laitekokonaisuuden.

*" 35 Hyvin usein akustiset muuntimet, eli lähteet tai vastaanottimet, ovat so-• velluksen kannalta rajoittavina tekijöinä. Esimerkiksi eräs este matka- puhelimien dimensioiden pienentämiselle on akustisten muuntimien 2 109076 fyysinen koko. Nykyisin tunnetut akustiset muuntimet ovat rakenteeltaan pääosin erillisiä, koteloituja komponentteja, jotka liitetään muunti-men koteloon järjestettyjen liitinnastojen tai vastaavien avulla joko suoraan piirilevyyn tai erillisten liitäntäjohtojen avulla sähköisesti muuhun 5 kytkentään. Akustisissa muuntimissa signaalien muunnos perustuu muodonmuutokseen, eli lähinnä siihen, että kahden muunninelimen, kuten kalvon ja taustalevyn, keskinäinen geometria muuttuu. Muodonmuutos tuotetaan akustisissa vastaanottimissa akustisella signaalilla, ja akustisissa lähettimissä sähköisellä signaalilla. Ainakin toinen muun-10 ninelin on elastisesti muotoaan muuttava, esim. taipuisa tai kokoonpuristuva. Näin ollen akustiset muuntimet kootaan monesta diskreetistä komponentista komponentin sisäisen integraatioasteen jäädessä melko pieneksi.

15 T oimintaperiaatteet

Akustiset muuntimet voidaan jakaa toimintaperiaatteen mukaan eri tyyppeihin. Akustiikassa yleisimmin käytössä olevat muunnintyypit pe-20 rustuvat sähköstaattiseen tai sähkömagneettiseen (liikkuva kela tai magneetti) periaatteeseen tai sitten pietsosähköiseen ilmiöön. Tämä jaottelu pätee sekä lähettimiin että vastaanottimiin. Periaatetasolla voi-. daan toimintaperiaatteet esittää identtisiksi vaikkakin käänteisiksi sekä lähettimille että vastaanottimille. Useinkaan ei ole periaatteellista estet-. ·. ·. 25 tä käyttää akustista muunninta sekä lähettimenä että vastaanottimena.

Sähköstaattisissa muuntimissa muunnineliminä voidaan käyttää esi-’*.,!* merkiksi kahta toistensa lähelle sijoitettua, edullisesti tasomaista kalvoa '·* ’ tai levyä, jotka muodostavat kondensaattorin. Ensimmäinen kalvo on 30 tavallisesti joustava tai taipuisa ja toinen kalvo on tehty liikkumatto-

t I

! ·· maksi. Muunnos perustuu muunninelimien välisen kapasitanssin muu-0*: tokseen, joka syntyy kalvojen välisen etäisyyden muuttumisesta. Kalvo- jen välinen voimavaikutus riippuu mm. kalvoissa olevista sähkövarauk-sista ja muista mekaanisista rakenteista.

35 I · · i Sähkömagneettisissa muuntimissa muunninelimien välillä vaikuttavana i/j kenttänä on magneettikenttä. Ensimmäinen muunninelin on esim.

kalvo, johon on kiinnitetty kela ja toisena muunninelimenä on tällöin 109076 kestomagneetti tai sähkömagneetti, jolla muodostetaan magneettikenttä. Voidaan käyttää myös käänteistä rakennetta, jossa liikkuvassa kalvossa on magnetoituvaa ainetta ja toisena kiinteänä muunninelimenä on tällöin kela. Muunnos perustuu kelan liikkeeseen magneettiken-5 tässä. Muunninelinten välinen voimavaikutus riippuu mm. käytetystä magneettikentästä, kelasta, kelan läpi menevästä virrasta sekä muista mekaanisista rakenteista.

Pietsosähköisessä ilmiössä kappaleen jännitystila vapauttaa materiasta 10 varauksia ja käänteisesti kappaleeseen johdetut varaukset aikaansaavat jännitystiloja. Tällaisessa akustisessa muuntimessa ensimmäinen muunninelin on kappale, jossa tapahtuu pietsoilmiö. Toisena muunninelimenä voidaan pitää ensimmäisen elimen kiinnitysalustaa, jonka suhteen ensimmäinen elin muuttaa muotoaan. Muunninelinten välinen 15 voimavaikutus riippuu mm. käytetystä materiaalista, dimensioista, generoidusta jännitteestä sekä muista mekaanisista rakenteista.

Akustisten muunninten toimintaperiaatteista ja sovelluskohteista voidaan hakea lisätietoa mm. seuraavista lähteistä: J. P. Bentley: 20 "Principles of measurement systems"; Wiley & Sons Inc. New York, USA, 1988 (viite 4) ja P. A. Nelson, S. J. Elliott: "Active control of Sound"; Academic Press, Cambridge, Great Britain, 1993 (viite 5). Seu-, raavassa selostetaan vielä edellä esitettyjen perinteisten ja keskeisten muunninperiaatteiden toteutustapoja akustisissa vastaanottimissa ja lä-25 hettimissä.

Vastaanottimet « · 1 · » ' Vastaanottimissa, kuten mikrofoneissa ääni saa aikaan akustisessa eli- 30 messä muodonmuutoksia, jotka kytkeytyvät edellä esitettyjen fysikaalis- ί · ten periaatteiden mukaan sähköiseksi signaaliksi. Esimerkiksi konden- v : saattorimikrofonissa on sähköä johtava kalvo, joka värähtelee äänen mukana. Sähköä johtava taustalevy on sijoitettu tyypillisesti yhdensuun-’···. taisesti kalvon kanssa, jolloin kalvo ja taustalevy muodostavat konden-"* 35 saattorin, jolla on geometriansa määrittämä kapasitanssiako. Koska • V äänen aikaansaama muodonmuutos, eli taipuma kalvossa muuttaa kal-von ja taustalevyn välistä etäisyyttä, muuttuu kondensaattorin kapasitanssi vastaavasti.

4 109076

Kapasitanssin muutoksen havaitsemiseksi järjestetään sähköinen potentiaaliero kalvon ja taustalevyn välille, ja kytketään kalvo ja taustalevy vahvistinpiiriin, esimerkiksi JFET-transistorin hilalle, kuten on sinänsä 5 tunnettua (viite 2, luettelo selityksen lopussa). Potentiaaliero voidaan muodostaa esim. biasointijännitteellä, jolloin kalvon ja taustalevyn välille johdetaan tasajännite. Biasointijännitteen sijasta voidaan käyttää myös esipolaroitua elektreettimateriaalia yhdistettynä joko taustalevyyn ja/tai kalvoon, jolloin mikrofonia kutsutaan elektreettimikrofoniksi. Ka-10 pasitanssin muutos siis saa aikaan vaihtelevan jännitesignaalin, joka voidaan vahvistaa normaalissa vahvistimessa. Tässä mikrofonityypissä ensimmäinen muunninelin on siis kalvo ja toinen muunninelin käsittää taustalevyn.

15 Kapasitiivisen mikrofonin ensimmäisenä muunninelimenä voidaan käyttää myös elektromekaanista kalvoa (EMF), joka on esitetty mm. suomalaisessa kuulutusjulkaisussa FI-71267 tai pietsopolymeerikalvoa (PVDF). Edellä esitettyjen mikrofonityyppien lisäksi tunnetaan myös mm. magnetismiin perustuva mikrofoni, sähködynaaminen mikrofoni ja 20 hiilimikrofoni. Näiden tarkempi käsittely tässä yhteydessä ei ole tarpeen, koska alan asiantuntija pystyy soveltamaan nyt esillä olevaa keksintöä myös erilaisiin mikrofonisovelluksiin. Ohessa olevissa viitteis-sä (viite 2) on tarkemmin esitetty mikrofonien toimintaperiaatteita ja nii- • I » den soveltamista.

,V; 25 ,*··. Lähettimet •«· Lähettimissä sähköinen signaali aikaansaa muodonmuutoksen akusti-’·* * sessa elimessä. Muodonmuutokset voivat olla esimerkiksi kalvon tai-30 pumista tai lommahtamista tai vaikkapa pietsomaterian paksuusmuu-: ’·· toksia. Akustisia lähettimiä ovat mm. kuulokkeet, kaiuttimet ja summerit 0’: (viite 3). Keskenään lähettimien ominaisuudet eroavat lähinnä siinä, että summeria ohjataan tyypillisesti resonanssissa. Kuulokkeet ja kaiut-timet puolestaan ovat laajakaistaisempia ja niissä pyritään saamaan 35 suhteellisen laaja ja tasainen taajuusvaste. Seuraavassa esitetään lä- i hinnä äänentoistoon tarkoitettuja kuulokkeita ja kaiuttimia, mutta samo- j ja periaatteita voidaan soveltaa myös mm. summereissa.

5 109076

Dynaaminen (liikkuva kela) menetelmä on yleisimmin käytössä ja sen etuna on se, että saavutetaan suuri äänen voimakkuus. Elektrostaatti-nen menetelmä on käyttökelpoinen silloin, kun käytettävissä on välineet riittävän korkean varauksen aikaansaamiseksi. Elektrostaattisen mene-5 telmän ongelmana on kuitenkin se, että kalvon liikepoikkeama jää pieneksi. Tämä puute voidaan kompensoida, jos käytettävissä on riittävän suuri kalvo tai jos säteilevä elementti säteilee suljetussa, pienessä tilassa. Pietsosähköisessä menetelmässä ongelmana on pieni liikepoikkeama.

10

Dynaamiseen menetelmään perustuvissa kaiuttimissa ja kuulokkeissa tavallisimmin akustisena elimenä käytetään kalvoa. Sopivimmin kalvoon on kiinnitetty äänikela, jossa sähköinen signaali aiheuttaa signaalin mukaan muuttuvan magneettikentän. Äänikela on sijoitettu kaiutti-15 men tai kuulokkeen runkoon nähden liikkumattomaksi jäljestetyn kestomagneetin ja siihen liittyvien, lähinnä magneettivuota ohjaavien elimien läheisyyteen siten, että äänikela pääsee liikkumaan kestomagneetin magneettikentässä. Tällöin sähköisen signaalin aikaansaama muuttuva magneettikenttä ja kestomagneetin magneettikenttä muodostavat voi-20 mavaikutuksen, joka liikuttaa äänikelaa ja kalvoa. Kalvon liike synnyttää akustisen signaalin.

, Ohessa olevissa viitteissä (viite 3) on tarkemmin esitetty kaiuttimen ja . summerin toiminta-periaatteita ja niiden soveltamista. Näiden tarkempi 25 käsittely tässä yhteydessä ei ole tarpeen, koska alan asiantuntija pystyy ,··. soveltamaan nyt esillä olevaa keksintöä myös erilaisiin kaiutinsovel- .!*/ luksiin.

* t.

I · ·' ‘ Tunnetun tekniikan epäkohdat 30 *·' Tunnetun tekniikan mukaisten akustisten muuntimien eräänä käyttöä : hankaloittavana epäkohtana on mm. niiden vaatima tila johtuen mm.

siitä, että ensimmäinen muunninelin ja toinen muunninelin on koteloitava ja muunnin on erikseen rakennettava mekaanisesti vankaksi. Täl-35 löin kotelon vaatima tila kasvattaa akustisen muuntimen tilantarvetta sekä piirilevyn suunnassa että korkeussuunnassa. Nämä seikat rajoit-tavat erityisesti kannettavien laitteiden koon pienentämistä. Lisäksi ko-telointi nostaa akustisten muuntimien hintaa.

6 109076

Laitteiden tuotannon kannalta akustiset muuntimet ovat sikäli ongelmallisia, että niitä ei voi helposti juottaa automaattijuotosasemissa tai ne on suojattava erityisen hyvin, mikäli automaattijuotosta halutaan käyttää.

5 Tämä nostaa valmistuskustannuksia merkittävästi.

Patenttihakemus GB-2,231,235 esittää kapasitiivisen ultraäänianturin. Tässä GB-julkaisussa on tekniikan tasona todettu uritettu, epäsäännöllinen sähköä johtava jäykkä taustalevy mikrofonin taustalevynä. Tämä 10 rakenne tuottaa hakemuksen mukaan paikallisesti keskittyneen sähkökentän. Tähän pyritään erityisesti kapasitiivisten ultraääniantureiden kohdalla. GB-hakemuksen selityksessä kuvataan eräs menetelmä muuntimen taustalevyn karhentamiseksi. Lisäksi todetaan, että tällä kavennuksella määrätään anturin resonanssitaajuus. Kaivorakennetta 15 kuvattaessa huomioidaan, ettei kalvon tarvitse olla esijännitetty tai pai-netiivis. Nämä tekijät yhdessä osoittavat GB-hakemuksen mukaisen anturin optimoinnista ultraäänialueelle, jotka toimivat tehokkaasti taajuusalueella 30 kHz:n yläpuolella. Sen sijaan normaalia mikrofoniraken-netta noudattaen taustalevyn tulee olla mahdollisimman tasainen ja 20 säännöllinen. Tällöin kalvolle indusoituva sähköstaattinen voima on globaalisti tasainen. Näin ollen pinnan karhennus sähköä johtavan lisä-kerroksen avulla ei tule esitetyllä tavalla kyseeseen. Tästä lisäkerroksesta johtuen on GB-hakemuksen mukaisen mikrofonin taustalevy : poikkileikkauskuvassa myös korkeammalla kuin kalvon kiinnityspisteet.

25 Tästä syystä kalvo lepää taustalevyn päällä, mitä on vältettävä audio-alueen muuntimissa.

.: ‘' ’ Keksinnön tarkoitus ’ 30 Nyt esillä olevan keksinnön eräänä tarkoituksena on poistaa edellä mainitut epäkohdat ja aikaansaada akustinen muunnin, jonka keskeise-:.v nä rakenneosana käytetään piirilevyä (PCB, Printed Circuit Board). Nyt 0 : esillä oleva keksintö perustuu siihen ajatukseen, että piirilevyn yhtey- i , j teen muodostetaan ontelomainen tila. Ensimmäinen muunninelin sijoi- 35 tetaan tämän tilan yhteyteen ja ainakin osa toisesta muunninelimestä tuetaan piirilevyyn. Ontelomainen tila voidaan muodostaa esimerkiksi • '·· piirilevyn päälle tai sisään. Täsmällisemmin ilmaistuna keksinnön mu- •:; : kaiselle menetelmälle on pääasiassa tunnusomaista se, mitä on esitetty ί 7 109076 oheisen patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön mukaiselle akustiselle muuntimelle on tunnusomaista se, mitä on esitetty oheisen patenttivaatimuksen 5 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön mukaiselle matkaviestimelle on vielä tunnusomaista se, mitä on esitetty ohei-5 sen patenttivaatimuksen 11 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön edut

Nyt esillä olevalla keksinnöllä saavutetaan huomattavia etuja tunnetun 10 tekniikan mukaisiin ratkaisuihin verrattuna. Keksinnön mukaiset akustiset muuntimet voidaan valmistaa hyvin pienikokoisiksi erityisesti pak-suussuunnassa, jolloin kannettavissa laitteissa voidaan kokoa pienentää enemmän kuin nykyisin tunnettuja akustisia muuntimia käytettäessä on mahdollista. Keksinnön mukaiset akustiset muuntimet eivät välttä-15 mättä myöskään tarvitse erillistä koteloa, mikä myös pienentää tilantarvetta ja alentaa valmistuskustannuksia. Keksinnön mukaiset akustiset muuntimet voidaan valmistaa piirilevyn kokoamisvaiheen yhteydessä ja osa muuntimien rakenteesta voidaan toteuttaa jo piirilevyn valmistusvaiheessa. Tällöin akustisten muunninten valmistuksessa voidaan hyö-20 dyntää lopputuotteen valmistukseen jo rakennettua tuotantolinjaa.

Keksinnön mukaisella akustisten muunninten toteutuksella saavutetaan myös kevyempi rakenne ja akustisten muunninten sisältämien komponenttien määrä on pienempi kuin tavanomaisissa akustisissa muunti-. :·. 25 missä. Vielä eräänä etuna on se, että akustisten muuntimien johdotuk- set voidaan toteuttaa pääasiassa piirilevylle, jolloin juotoksia tarvitaan ;.!t vähemmän ja laitteen luotettavuus paranee sekä kestoikä pitenee.

!.’** Keksinnön mukaiset akustiset muuntimet ovat hyvin suojattuja myös " korroosiota vastaan mm. pienemmästä juotosten määrästä ja siitä ' 30 syystä, että suuri osa johdotuksista on toteutettavissa piirilevyn johdin- kerroksissa. Myös muunninelimien pinnoittaminen tarvittaessa esim. v.: kullalla parantaa kestävyyttä korroosiota vastaan.

Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin viitaten samalla oheisiin 35 piirustuksiin, joissa ; ·.· kuvat 1a—1c esittävät periaatteellisena kaaviokuvana joitakin vaih- ·:·: toehtoja akustisten muunninten 1 toteuttamiseksi, 5 109076 kuva 2a esittää keksinnön mukaisen mikrofonina käytettävän akustisen muuntimen rakennetta pelkistettynä kaaviona poikkileikkauksena, kuva 2b esittää keksinnön mukaisen mikrofonina käytettävän akustisen muuntimen rakennetta päältä katsottuna, kuva 2c esittää keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaista 10 mikrofonina käytettävän akustisen muuntimen rakennetta pelkistettynä kaaviona poikkileikkauksena, kuvat 3a—3e esittävät poikkileikkauksena keksinnön mukaisesti to teutetun lähettimen vaihtoehtoisia rakenteita, 15 kuva 4 esittää keksinnön mukaisen akustisen muuntimen sovitus-ja kiinnitysrakennetta pelkistettynä poikkileikkauksena, ja kuva 5 esittää keksinnön mukaisilla akustisilla muuntimilla toteute-20 tun matkaviestimen rakennetta pelkistettynä poikkileikkauk sena.

Kuvissa 1a—1c on esitetty periaatteellisella tasolla se, miten keksinnön : mukaisesti voidaan piirilevyn 2 yhteyteen toteuttaa akustinen muunnin 25 1, jossa on kaksi muunninelintä 4, 8. Piirilevy 2 on edullisesti moniker- rospiirilevy, mutta keksintöä voidaan soveltaa myös yksikerrospiirilevyn yhteydessä, joka käsittää kaksi johdinkerrosta, kuten kuparikerrosta. !;·’ Kuvien 1a—1c muunninperiaatteita voidaan soveltaa sekä lähettimissä " että vastaanottimissa. Kuvan 1a akustinen muunnin 1 perustuu kapasi- ’ * 30 tiiviseen toimintaperiaatteeseen, jolloin muunnin 1 käsittää kaksi, edulli sesti tasomaista johtavaa pintaa 4, 8. Ensimmäinen pinta muodostaa v.: ensimmäisen muunninelimen 4 ja toinen pinta vastaavasti toisen muunninelimen 8. Muunninelimen 4, 8 väliin on muodostettu ontelo 13, ,·!·. jolla mm. pienennetään muunninelimien 4, 8 välisen geometrian muut- 35 tamiseen tarvittavan voiman suuruutta. Ontelon 13 paineentasausta varten on kuvan 1a mukaiseen akustiseen muuntimeen 1 muodostettu • ’·· paineentasauskanava 26. Paineentasauskanava 26 voidaan korvata :·: ilma-aukolla 3, joka on muodostettu akustista sovitusta varten ja joka 109076 edullisesti ulottuu ontelosta 13 toisen muunninelimen 8 läpi piirilevyn 2 pintaan. Ilma-aukkoja 3 voi olla myös enemmän kuin 1, tai ei yhtään.

Kuvassa 1 b on esitetty dynaamiseen periaatteeseen perustuva akusti-5 nen muunnin 1. Ensimmäisenä muunninelimenä on kela 12 ja toinen muunninelin 8 on valmistettu magnetoituvasta materiaalista. Muunnin-elimien väliin on muodostettu ontelo 13. Kela 12 on muodostettu esim. piirilevyn johdinkerroksiin, tai se voi olla myös erillinen käämitys, joka on kiinnitetty piirilevyyn 2. Toinen muunninelin 8 on sijoitettu esimerkiksi 10 johonkin piirilevyn 2 välissä olevaan johdinkerrokseen tai piirilevyn 2 pintaan. Myös tässä kuvassa on esitetty eräs paineentasauskanavan 26 sijoituspaikka. Paineentasauskanava 26 voidaan myös tässä suoritusmuodossa jättää pois ja käyttää ontelon 13 paineen tasaukseen ilma-aukkoa 3, joka muodostaa akustisen sovituksen muuntimelle 1. Dy-15 naamista periaatetta voidaan keksinnön puitteissa soveltaa myös siten, että ensimmäinen muunninelin 4 on valmistettu magnetoituvasta materiaalista tai se on seostettu magnetoituvalla aineella ja toisena muunninelimenä 8 käytetään kelaa 12, joka on sijoitettu piirilevyyn 2, joko erillisenä kelana tai johdinkerroksiin muodostettuna. Kelojen määrää ei 20 myöskään ole rajoitettu yhteen, vaan sovelluksesta riippuen voidaan käyttää useampiakin keloja. Kalvoon 4 voidaan myös kiinnittää erillinen magneetti 15. Nämäkin periaatteet ovat sovellettavissa sekä akustisiin lähettimiin että akustisiin vastaanottimiin.

25 Kuvassa 1c on vielä esitetty periaatekuvana se, miten keksinnön mu- kainen akustinen muunnin 1 on toteutettavissa pietsosähköistä periaa- tetta soveltaen. Ontelo 13 on muodostettu piirilevyyn 2 pintaan ja piet- !;**’ soelementti 14 on sijoitettu ontelon 13 päälle. Ontelon 13 dimensio » » : " pietsoelementin aktiivisessa suunnassa on edullisesti valittu siten, että v : 30 pietsoelementtiä 14 on paikoilleen asennettaessa taivutettava kaarelle, jolloin saadaan esijännitys pietsoelementtiin 14. Myös tämä muunnin-: V: tyyppi voidaan sovittaa akustisesti yhdellä tai useammalla ilma-aukolla :V: 3.

35 Ontelo 13 voidaan valmistaa esimerkiksi siten, että halutun ontelon 13 ' · koon ja sijainnin perusteella yhteen tai useampaan piirilevyn substraat- tikerrokseen 2a, 2b, 2c (kuva 1a) muodostetaan ontelon muotoa ja si-:··: jaintia vastaava aukko. Tämä aukko täytetään täyteaineella sen estä- 10 109076 miseksi, ettei ontelo 13 piirilevykerroksia yhdistettäessä umpeudu hankalasti poistettavilla liima-aineilla. Yleisesti käytetyissä piirilevyissä substraattimateriaalina on lasikuitu tai muovikalvo ja niissä on lisäksi käytetty sidosaineena hartsia tai epoksipohjaista liimaa. Eri piirilevyker-5 roksien yhteen liittämisessä käytettävä korkea lämpötila ja paine sulattaa liiman, joka tällöin leviää ja täyttää ontelot, jos niissä ei ole täyteainetta. Täyteaineen poistaminen välikerrokseen 2b muodostetuista onteloista voidaan suorittaa esim. siten, että muodostetaan piirilevyn 2 pinnasta onteloon ulottuva reikä. Tämän reiän kautta johdetaan täyteai-10 neen sulattavaa liuosta, minkä jälkeen liuennut täyteaine voidaan imeä reiän kautta pois (kemiallinen märkäetsaus). Täyteaineen imemiseen voidaan käyttää myös paineentasauskanavaa 26 tai ilma-aukkoa 3, mikäli jompi kumpi on akustiseen muuntimeen valmistettu. Tällöin ei erillistä reikää tarvita. Liuottavan aineen valinnassa on lisäksi huomioi-15 tava se, että se ei liuota piirilevysubstraattia, tai että aineen piirilevy-substraattia liuottava vaikutus on merkittävästi hitaampi verrattuna täyteainetta liuottavaan vaikutukseen.

Liuottavan aineen sijasta voidaan käyttää esim. UV-säteilytystä, suur-20 taajuussäteilytystä tai muuta säteilytystä, joka kohdistetaan täyteaineeseen. Täyteaine muuttuu nestemäiseksi, tiivistyy pienemmäksi, höyrystyy tai muulla tavoin muuttaa muotoaan siten, että se on poistettavissa ontelosta 13 esim. imemällä. Myös plasmatyöstö on eräs ontelon 13 . ·: valmistukseen joissakin sovelluksissa sopiva menetelmä.

:7: 25 7, Paineentasausreikä 26 voidaan myös tehdä jollakin ontelon 13 valmis- y.‘.[ tukseen soveltuvalla menetelmällä, tai hienomekaanisella työstöllä.

!;··’ Nämä menetelmät ovat tunnettuja mm. mikromekaanisten rakenteiden ·* " valmistuksesta, joten niiden tarkempi käsittely ei ole tarpeen tämän seli- :: : 30 tyksen yhteydessä.

’: Kuvissa 2a—2c on esimerkinomaisesti esitetty joitakin keksinnön mu- \': kaisesti toteutetun mikrofonin sovelluksia. Kuvan 2a sovelluksessa piiri- levyn 2 pintaan on muodostettu ontelomainen välitila 5, jota rajoittavat 35 kalvo 4, välikappale 6 ja piirilevy 2. Piirilevyyn on vielä muodostettu yksi tai useampi ilma-aukko 3, jolloin ilma pääsee virtaamaan kalvon 4 ja piirilevyn 2 välitilasta 5 piirilevyn 2 toiselle puolelle kalvon 4 painuessa kohti piirilevyä 2 ja vastaavasti kalvon 4 taipuessa piirilevystä 2 pois- 109076 päin pääsee ilma virtaamaan kalvon 4 ja piirilevyn 2 välitilaan 5. Ilma-aukkojen 3 määrällä voidaan osaltaan säätää akustisen muuntimen herkkyyttä ja taajuusvastetta, eli akustisen muuntimen 1 reagointiherk-kyyttä akustiseen signaaliin eri taajuuksilla. Kalvon asennus piirilevyyn 5 suoritetaan esim. siten, että kalvon 4 päälle asetetaan edullisesti tuki-kappale 7, joka tukee kalvoa 4 pääasiassa sen reuna-alueilta. Tukikap-pale 7 on sopivimmin sähköä johtavaa materiaalia ja mekaanisesti kestävää, esimerkiksi alumiinirengas tai metalli rengas. Kuvan 2a mukaisessa akustisessa muuntimessa 1 piirilevy 2 toimii sekä tukiraken-10 teenä, että toisena muunninelimenä 8.

Piirilevylle 2 sijoitetaan välikappale 6, joka on valmistettu eristävästä materiaalista ja sen paksuus on edullisesti luokkaa 10—50 pm. Välikappale 6 on muotoiltu siten, että kalvon 4 ollessa paikoilleen asennet-15 tuna välikappale 6 on kalvoa 4 vasten pääasiassa kalvon 4 reuna-alueilla, jolloin kalvo 4 pääsee vapaasti värähtelemään muualla kuin välikappaleen 6 kohdalla. Lisäksi välikappaleen 6 materiaalivalinnassa on huomioitava sen lämpöstabiilisuus sekä mekaaninen stabiilisuus. Välikappale 6 kiinnitetään piirilevyyn esimerkiksi liimaamalla tai väli-20 kappale 6 voi olla ns. siirtofilmiä, joka on liimahyytelöä. Välikappaleen 6 päälle asetetaan kalvo 4, jonka toisella puolella on tukikappale 7. Tämän jälkeen tukikappale 7 kiinnitetään esim. juottamalla piirilevyyn 2, kuten pisteillä J kuvissa 2a ja 2b on esitetty. Tukikappaleen 6 vaihtoeh-: ·: toisena kiinnitystapana mainittakoon vielä sähköä johtava liima. Juotok- , ;·. 25 set J tms. aikaansaavat kiinnityksen lisäksi myös galvaanisen kontaktin . · ·. kalvon 4 ja laitteen muun elektroniikan välillä.

!;··* Välikappale 6 voidaan toteuttaa myös käyttämällä hyväksi jotakin val- • ” mistusvaiheessa piirilevyn pintaan levitettävää pinnoitetta, kuten juo- • : 30 toksen estomaskia tai vastaavaa. Tällainen pinnoite muodostaa ohuen, eristävän kerroksen piirilevylle niihin kohtiin, joihin juotosainetta ei saa kiinnittyä. Eristävä pinnoite mahdollistaa sen, että kalvo 4 voidaan asettaa suoraan sen päälle. Pinnoitteeseen voidaan vielä tehdä tarvittaessa aukkoja kalvon 4 galvaanista kytkentää ja juottamista varten.

35

Kuvan 2a mukainen akustinen muunnin 1 on ns. kapasitiivinen mikro-'· foni, jolloin kalvoa 4 käytetään ensimmäisenä muunninelimenä ja toise na muunninelimenä käytetään piirilevyyn 2 muodostettua taustaelekt- 109076 rodia 8. Tämä taustaelektrodi 8 muodostetaan piirilevyn valmistusvaiheessa siten, että piirilevyyn edullisesti porataan reiät ja tämän jälkeen ne pinnoitetaan tavallisimmin kuparilla, kuten piirilevyn valmistustekniikasta on sinänsä tunnettua. Taustaelektrodi 8 voidaan vielä pinnoittaa 5 kullalla, jolla saavutetaan tasaisempi ja korroosiosuojatumpi pinta kuin pelkästään kuparilla on mahdollista saada aikaiseksi.

Piirilevyyn 2 sopivimmin ensimmäiselle pinnalle on syövytetty johdotus esimerkiksi biasointijännitteen johtamiseksi kalvolle 4. Kuvassa 2a on 10 esimerkin omaisesti piirretty poikkileikkauskuvio, joka käsittää johtimen 9, johon kalvo 4 tai tukikappale 7 voidaan juottaa. Kuvassa 2b, joka esittää kuvan 2a muunninta ylhäältä päin katsottuna, on käytetty kolmen pisteen juotosta, mutta tarpeen mukaan juotoskohtien määrää voidaan vaihdella.

15

Kuvan 2a mukainen akustinen muunnin voidaan toteuttaa myös elektreettimikrofonina, jolloin piirilevylle 2 sijoitetaan esipolaroitu kappale 10 sähköä johtavaan yhteyteen taustaelektrodin 8 tai kalvon 4 kanssa. Tämä aikaansaa elektreettimikrofonin toteuttamisessa tarvittavan 20 varauksen, jolloin erillistä biasointijännitelähdettä ei tarvita. Kuvassa 2a on esitetty vielä se, kuinka sähköinen signaali on johdettavissa vahvistettavaksi. Tässä käytetään sinänsä tunnettua JFET-transistoria 11, jonka yksi hila on kytketty taustaelektrodiin 8 sähköä johtavasti. : Elektreettimikrofonien yhteydestä on tunnettua se, miten elektreettimik- .·;·. 25 rofonin muodostamaa sähköistä signaalia vahvistetaan, joten tällaisen .·, ·. kytkennän esittäminen ei tässä yhteydessä ole tarpeen.

> · !;Mikrofoneissa akustisena elimenä käytettävän kalvon 4 paksuus on ’/ tyypillisesti kymmenen mikrometrin suuruusluokkaa. Kalvomateriaalina ' 30 käytetään esimerkiksi alumiinia tai metalloitua muovia. Tällä hetkellä piirilevyissä 2 käytettävän kuparipinnan paksuus on millimetrin kymme-/ nesosan luokkaa, mutta mikäli kuparipinnan paksuutta saadaan merkit- tävästi ohennettua, voidaan mikrofoni toteuttaa monikerrospiirilevyllä 2 siten, että yhtä piirilevykerroksen kuparipintaa käytetään kalvona 4. ; 35 Tällöin kalvo 4 ei tarvitse erillisiä tukirakenteita, koska piirilevy 2 sinäl- ;·’ lään jo tukee kalvon 4. Myös johdotukset kalvolta 4 sekä taustaelekt- rodilta 8 voidaan toteuttaa eri piirilevykerroksien kuparointeja hyödyn-:··: täen.

109076

Kuvassa 2c on vielä eräs edullinen keksinnön mukainen akustisen muuntimen 1 sovellus, jota käytetään mikrofonina. Piirilevyyn 2 on muodostettu ontelomainen syvennys 24, johon asennetaan mikrofoni-5 kapseli 25. Mikrofonikapseli 25 käsittää integroituna ensimmäisen muunninelimen 4 ja toisen muunninelimen 8 sekä liitäntäelimet muun-ninelimien 4, 8 liittämiseksi sähköisesti muuhun piirilevyllä olevaan elektroniikkaan. Mikrofonikapseli tuetaan piirilevyyn 2 esim. sähköä johtavalla tukikappaleella 7, tai juottamalla. Tukikappale 7 voi samalla 10 toimia yhtenä signaalijohtimena. Akustinen sovitus on muodostettu tässä sovelluksessa siten, että ontelomaiseen syvennykseen 24 on tehty piirilevyn 2 läpäiseviä ilma-aukkoja 3. Piirilevyä 2 käytetään tässä sovelluksessa välillisesti tukemaan muunninelimiä 4, 8 sekä muuntimen 1 akustisessa sovituksessa. Tällä rakenteella saavutetaan lisäksi se 15 etu, että akustisen muuntimen 1 vaatimaa tilaa korkeussuunnassa saadaan pienennettyä.

Kuvissa 3a—3e on vastaavasti esitetty joitakin esimerkkejä periaatteellisella tasolla siitä, miten keksinnön mukaisesti voidaan toteuttaa lähet-20 timenä, kuten kuulokkeena käytettävä akustinen muunnin 1. Piirilevy 2 on edullisesti monikerrospiirilevy. Myös kuulokkeen toteutuksessa voidaan hyödyntää monikerrospiirilevyn 2 rakennetta siten, että ensimmäinen muunninelin, eli kalvo 4 muodostetaan yhden piirilevykerroksen ; kuparipinnasta poistamalla kuparipinnan alapuolelta ainakin yksi piirile- 25 vykerros ontelon 13 aikaansaamiseksi (kuva 3a). Tällöin ontelon ylä- ja ,v, alapuolella olevia kuparikerroksia käytetään elektrostaattisen lähetti- » I · :.: men elektrodeina, eli ensimmäisenä 4 ja toisena muunninelimenä 8.

" Kuvassa 3b on esitetty dynaaminen kuuloke. Piirilevyn 2 eri kerroksiin v : 30 on piirilevyn valmistusvaiheessa syövytetty toinen muunninelin, joka tässä suoritusmuodossa käsittää kelan 12. Kela 12 koostuu eri kerrok-siin muodostetuista kuparikierukoista, jotka on sähköisesti yhdistetty /: toisiinsa suuremman magneettikentän aikaansaamiseksi. Kalvo 4 on tuettu piirilevyyn 2 välikappaleella 6, jolloin kalvo 4 saadaan jonkin ver-35 ran irti piirilevyn 2 pinnasta. Lisäksi kalvon 4 paikoillaan pysymisen ;·' varmistamiseksi se tuetaan tukikappaleella tai esimerkiksi liimaamalla välikappaleella 6. Kuvan 2 esimerkissä kalvo 4 on liimattu välikappa-leella 6, joka on liimattu vastaavasti piirilevyyn 2. Piirilevyyn 2 on lisäksi 14 109076 muodostettu sähköinen kytkentä, jolla akustiseksi signaaliksi muunnettava sähköinen signaali johdetaan toiseen muunninelimeen, eli kelaan 12. Kela 12 muodostaa sähköisen signaalin mukaan vaihtuvan magneettikentän,. Kalvon 4 liikkeen aikaansaamiseksi magneettikentässä 5 edellyttää kalvon 4 magnetoimista. Tämä voidaan suorittaa esim. kiinnittämällä kalvoon 4, sopivimmin sen keskivaiheille, magneetti 15, tai sekoittamalla kalvomateriaaliin magnetoituvia hiukkasia, esim. neo-diumia tai rautajauhetta, minkä jälkeen kalvo magnetoidaan. Piirilevyyn 2 voidaan vielä muodostaa yksi tai useampi ilma-aukko 3 paine-erojen 10 tasaamiseksi kalvon 4 värähdellessä. Myös lähetinsovelluksessa on välikappale 6 toteutettavissa jotakin piirilevyn 2 pintaan levitettävää pinnoitekerrosta hyödyntämällä, kuten edellä mikrofonin yhteydessä on esitetty.

15 Kuvassa 3c on esitetty vielä se, miten voidaan toteuttaa keksinnön mukainen kuulokkeina toimiva akustinen muunnin 1, jossa kuulokkeen toiminta perustuu pietsosähköiseen periaatteeseen. Piirilevyn 2 kupari-pintaan on muodostettu johdotus 9 pietsoelementin 14 galvaanista kytkentää varten. Pietsoelementtiä 14 on vielä edullisesti taivutettu hyö-20 tysuhteen parantamiseksi. Pietsoelementin 14 päiden välille syötettävä sähköinen signaali saa aikaan pietsoelementin 14 pituudessa muutoksia, jolloin pietsoelementin 14 taipuma muuttuu, eli pietsoelementti 14 muodostaa sähköisen signaalin mukaan muuttuvan akustisen signaalin. . Kuvan 3c suoritusmuodossa käytetään siis hyväksi pietsoelementin pi- 25 tuusvärähtelyä.

Edellä esitettyjä kuulokeratkaisuja voidaan käyttää myös summereina. ; ’' Kuvissa 3d ja 3e on esitetty vielä muita mahdollisia toteutusvaihtoehtoja '* lähettimille, kuten summereille ja kuulokkeille. Kuvassa 3d piirilevyyn 2 v : 30 on muodostettu ainakin yksi ilma-aukko 3. Ilma-aukon 3 kohdalle on kalvoon 4 hyötysuhteen parantamiseksi kiinnitetty edullisesti liimaamal-la tai hitsaamalla magnetoituvasta aineesta valmistettu kappale, kuten magneetti 15. Magneetin 15 kohdalla oleva ilma-aukko 3 on mitoitettu siten, että magneetti 15 mahtuu vapaasti liikkumaan ilma-aukossa 3 35 mahdollistaen näin laajemman liikevaran magneetille 15 ja kalvolle 4. ;·' Magneetti 15 voidaan kiinnittää myös kalvon 4 päälle. Piirilevyn eri ker- rosten kuparointeihin on syövytetty kela 12, kuten edellä kuulokkeen t 109076 selityksen yhteydessä on esitetty. Kalvo 4 on sopivimmin liimattu välikappaleeseen 6, joka on liimattu piirilevyn 2 pintaan.

Kuvan 3d suoritusmuodossa on hyödynnetty vielä akustista resonaat-5 toria, joka tehostaa akustisen muuntimen 1 toimintaa erityisesti reso-nanssitaajuudella. Akustinen resonaattori on muodostettu siten, että piirilevyyn 2 on kiinnitetty kuoriosa 16, joka ympäröi kalvon 4 reunalta sekä päältä muodostaen kalvoa yhdessä muun rakenteen kanssa kuormittavan ilmatilan 31. Kuoriosaan 16 on muodostettu rei'itys 17, jo-10 ka on mitoitettu halutulle resonanssitaajuudelle tai taajuusalueelle. Kuvassa 3e on vastaava rakenne toteutettuna matkaviestimen 20 yhteydessä, jolloin kuoriosa 16 toimii akustisena resonaattorina siten, että kalvo 4 on ympäröity väliseinillä 18 ja tuettu joustavasti piirilevyä 2 vasten tiivisteellä 19. Tiivisteellä 19 pyritään estämään ilmavirtaukset 15 kalvon 4 etupuolelta, eli ilmatilasta 31 muuta kautta kuin rei'ityksen 17 läpi.

Vaikka edellä kuulokkeen ja summerin yhteydessä oli esitetty kelan toteutus piirilevyn kuparointia hyödyntäen, voidaan keksinnön mukaisen 20 ajatuksen puitteissa kuuloke ja summeri toteuttaa siten, että kela 12 muodostetaan erillisenä, esimerkiksi kuparilangasta käämittynä kelana, joka sijoitetaan piirilevyn pintaan ja kelan johdot johdetaan piirilevyjoh-dotukseen. Tässäkin rakenteessa on oleellista se, että piirilevy 2 muo-: dostaa oleellisen osan akustista muunninta 1.

25

• t I

Keksinnön mukaisille akustisille muuntimille 1 suoritetaan vielä akusti-nen sovitus, jolla akustisten muuntimien 1 akustiset ominaisuudet pyri-; tään asettamaan kulloisenkin käyttötarkoituksen ja vaatimusten, erityi- ” sesti taajuusvasteen, vaihevasteen ja herkkyyden mukaan. Sovituk- : * 30 seen vaikuttaa aukkojen koko, lukumäärä ja sijainti. Akustisille muun timille on laadittavissa myös sähköisiä vastinkytkentöjä, joiden perus-ν’ teella sovitus voidaan suorittaa simulointien perusteella.

Kuvassa 4 on esitetty erään keksinnön edullisen sovelluksen yksityis-35 kohta, jossa laitteena on esimerkiksi matkaviestin 20. Matkaviestimessä on korttiliitin 21 piirilevyn 2 kiinnittämiseksi. Piirilevyllä 2 on ainakin osa ’· matkaviestimen elektroniikasta, mm. kuuloke ja mikrofoni. Piirilevylle 2 on keksinnön mukainen akustinen muunnin 1 sijoitettu piirilevyn 2 reu- 16 109076 nan läheisyyteen. Tällöin piirilevyn 2 ollessa paikoilleen asennettuna korttiliittimeen 21, tukee korttiliitin 21 edullisesti tukikappaleen 7 välityksellä akustisen muuntimen 1 ensimmäistä muunninelintä 4, joka on asetettu piirilevyllä 2 olevan ontelon 13 kohdalle välikappaleen 6 päälle.

5 Tällöin akustista muunninta 1 tuetaan piirilevyä 2 vasten. Korttiliittimeen 21 on muodostettu lisäksi akustinen sovitus, jota kuvassa 4 on esitetty onteloilla ja ilmakanavilla 22 ja 23. Tällä tavoin on mahdollista toteuttaa kompakti ja automaattiseen kokoonpanoon edullisesti soveltuva rakenne ja silti on saavutettavissa kulloinkin riittävä äänenlaatu. Korttiliittimen 10 21 yhteyteen on vielä järjestettävissä elimet akustisen muuntimen 1 tarvitsemien johdotusten kytkemiseksi piirilevyltä 2 akustiseen muunti-meen 1, tai voidaan käyttää tämän selityksen yhteydessä aikaisemmin esitettyjä ratkaisuja, kuten juotoksia J. Mainittakoon, että kuvan 4 mukaisen akustisen muuntimen 1 rakenne on tässä vain eräänä esimerk-15 kinä.

Kuvassa 5 on esitetty vielä halkileikkauksena matkaviestin 20, jossa on käytetty keksinnön mukaisia akustisia muuntimia 1a, 1b. Matkaviestimen 20 elektroniikka sijaitsee pääosin piirilevyllä 2, joka on kiinnitetty 20 koteloon 27. Mikrofoni 1a ja kuuloke 1b on muodostettu keksinnön mukaisesti piirilevyn 2 yhteyteen. Matkaviestin 20 käsittää lisäksi näyttö-elimen 28, näppäimistön 29 ja antennin 30.

Sähkömagneettinen suojaus (EMC, Electromagnetic Compatibility) on :·. 25 helposti toteutettavissa keksinnön mukaisiin akustisiin muuntimiin 1.

Tämä voidaan toteuttaa esimerkiksi siten, että jotakin piirilevyn johdin-kerrosta, edullisesti yhtä välikerrosta, käytetään suurena maatasona, eli ‘‘ se asetetaan nollapotentiaaliin ja sen pinta-ala muodostetaan mahdol- lisimman suureksi. Tällöin piirilevyn johdotukset pyritään tekemään 30 muihin johdinkerroksiin. Tällä tavoin esimerkiksi mikrofonin sietoa ulkoisia häiriöitä vastaan saadaan parannettua.

Edellä esitettyjä akustisia vastaanottimia on mahdollista käyttää myös esim. paineantureina. Akustinen muunnin 1 muodostaa ulkopuolisen 35 paineen ja ontelon 13 paineen eroon verrannollisen signaalin, josta ulkopuolinen paine voidaan määrittää. Tällöin akustisen muuntimen onte-lo 13 on edullisesti suljettu siten, että muuntimesta on jätetty pois sekä i paineentasausreikä 26 ja ilma-aukot 3. Mikäli akustista muunninta 1 109076 käytetään differentiaalisena paineanturina, ei ontelon 13 tällöin tarvitse olla suljettu. Tällainen paineanturi mittaa esim. ensimmäisen muunnin-elimen 4 eri puolilla vallitsevien paineiden erosta aiheutuvaa, ensimmäisen 4 ja toisen muunninelimen 8 välistä suhteellista geometriamuu-5 tosta esim. pietsosähköisesti tai kapasitiivisesti.

Keksinnön mukaisella akustisella muuntimella 1 on siis mahdollista madaltaa piirilevylle 2 muodostetun kytkennän kokoa ja tehostaa piirilevyn 2 ja koko laitteen 20 kokoonpanoa verrattuna siihen, että akustisina 10 muuntimina 1 käytettäisiin erillisiä komponentteja, jotka tällöin on sijoitettava kokonaisuudessaan piirilevyn 2 päälle ja kiinnitys erityisesti au-tomaattijuotosta käyttävässä tuotantolinjassa on tavallisesti suoritettava eri vaiheessa kuin muiden piirilevylle sijoitettavien komponenttien kiinnitys. Erityisesti matkaviestinsovelluksissa tällainen muutaman millimetrin 15 suuruusluokkaa oleva paksuuden pieneneminen on merkittävä parannus pyrittäessä aikaansaamaan kevyempiä ja pienempiä matkaviestimiä. Myös tuotannon tehostaminen voi alentaa lopputuotteen hintaa.

Piirilevyyn 2 muodostetussa keksinnön mukaisessa akustisessa muun-20 timessa 1 äänen kulkema matka, eli ns. akustinen polku saadaan pidemmäksi kuin tunnetun tekniikan mukaisia muuntimia käytettäessä. Tällä voidaan säätää mm. paine-eromikrofonin toimintaa.

*; Nyt esillä olevaa keksintöä ei ole rajoitettu ainoastaan edellä esitettyihin 25 suoritusmuotoihin, vaan sitä voidaan muunnella oheisten patenttivaatimusten puitteissa. Esimerkiksi piirilevysubstraatti voi olla lasikuidun sijasta muuta tarkoitukseen sopivaa, eristävää ainetta. Piirilevyn 2 joh-dinkerros ei välttämättä ole kuparia, vaan keksintö on sovellettavissa piirilevyihin, joissa johdinkerrokset ovat muuta johtavaa materiaalia.

: : 30 keksintöä voidaan soveltaa myös muissa laitteissa 20, joissa käytetään ainakin yhtä akustista muunninta. Esimerkkinä mainittakoon vielä kan-v nettava tietokone, jolloin mikrofoni ja kaiutin on toteutettavissa esim.

; ‘: tietokoneen ns. emolevylle.

*» » ·»

Claims (11)

109076

1. Menetelmä akustisen muuntimen (1) toteuttamiseksi, joka akustinen 5 muunnin (1) käsittää ensimmäisen muunninelimen (4) ja toisen muun-ninelimen (8), akustinen muunnin (1) muodostetaan piirilevyn (2) yhteyteen ainakin osittain piirilevyn kokoonpanon yhteydessä, joka piirilevy (2) käsittää ainakin yhden johdinkerroksen, piirilevyyn (2) muodostetaan ainakin yksi ontelo (5, 13), ensimmäinen muunninelin (4) 10 sijoitetaan ontelon (5, 13) päälle, ainakin osa toisesta muunninelimestä (8) tuetaan piirilevyyn (2) muodostamalla ainakin osa toisesta muunninelimestä (8) ainakin yhteen piirilevyn (2) johdinkerrokseen, ja ensimmäistä muunninelintä (4) tuetaan reuna-alueilla, jolloin ensimmäinen muunninelin (4) pääsee vapaasti värähtelemään, 15 tunnettu siitä, että ontelon (5) muodostamiseksi piirilevyyn (2) muodostetaan piirilevyn valmistuksen yhteydessä välikappale (6), jonka päälle ensimmäinen muunninelin (4) sijoitetaan piirilevyn kokoonpanon yhteydessä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että välikappale (6) muodostetaan piirilevyn (2) päälle juotoksen estomaskista.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 25 että ensimmäiseen muunninelimen (4) päälle kiinnitetään .···. tukikappale (7), ja että ensimmäinen muunninelin (7) kiinnitetään välikappaleen (6) päälle kiinnittämällä tukikappale (7) piirilevyyn (2). » · *

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa piirilevy (2) 30 muodostetaan ainakin kahdesta substraattikerroksesta (2a, 2b, 2c), tunnettu siitä, että ontelo (13) muodostetaan piirilevyn (2) sisälle käsit-täen ainakin seuraavat vaiheet: - muodostetaan yhteen tai useampaan substraattikerrokseen (2a, .···. 2b, 2c) aukko siihen kohtaan, johon ontelo (13) muodostetaan, I ./*35 - täytetään aukko täyteaineella, : " - liitetään substraattikerrokset (2a, 2b, 2c) yhteen päällekkäin, jolloin saadaan monikerrospiirilevy (2), ja j 19 109076 poistetaan täyteaine ontelosta (13) tai lisätään täyteaineen kokoonpuristuvuutta ontelossa (13), jolloin välikappale (6) muodostetaan ainakin yhdestä substraattikerroksesta (2a, 2b, 2c). 5

5. Akustinen muunnin (1), joka käsittää ensimmäisen muunninelimen (4) ja toisen muunninelimen (8), akustinen muunnin (1) on muodostettu piirilevyn (2) yhteyteen ainakin osittain piirilevyn kokoonpanon yhteydessä, joka piirilevy (2) käsittää ainakin yhden johdinkerroksen, ja 10 johon piirilevyyn (2) on muodostettu ainakin yksi ontelo (5, 13), ensimmäinen muunninelin (4) on sijoitettu ontelon (5, 13) päälle, ainakin osa toisesta muunninelimestä (8) on muodostettu piirilevylle (2) ainakin yhteen johdinkerrokseen, ja ensimmäinen muunninelin (4) on tuettu piirilevyyn (2) ensimmäisen muunninelimen (4) reuna-alueilla, 15 jolloin ensimmäinen muunninelin (4) pääsee vapaasti värähtelemään, tunnettu siitä, että ontelon (5) muodostamiseksi on piirilevyyn (2) muodostettu piirilevyn valmistuksen yhteydessä välikappale (6), jonka päälle ensimmäinen muunninelin (4) on sijoitettu piirilevyn ,.:': kokoonpanon yhteydessä. ! 20 ·.·.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen akustinen muunnin (1), tunnettu ii.!< siitä, että ensimmäinen muunninelin (4) on kalvo, ja että toinen muun ninelin (8) on ainakin osittain muodostettu piirilevyn (2) johdinkerrok-seen, sopivimmin tasomaiseksi pinnaksi. : 25

7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen akustinen muunnin (1), tunnettu ·.'·· siitä, että ensimmäinen muunninelin (4) on kalvo, ja että toinen muun- ninelin (8) käsittää kelan (12), joka on ainakin osittain muodostettu piirilevyyn (2), yhteen tai useampaan johdinkerrokseen. !..* 30 t

* --/ 8. Patenttivaatimuksen 5 mukainen akustinen muunnin (1), tunnettu j.j ! siitä, että ensimmäinen muunninelin (4) on muodostettu pietsosähköi- ·:··: sestä materiaalista, ja että toinen muunninelin (8) käsittää piirilevyn (2), johon ensimmäinen muunninelin (4) on järjestetty kiinnitettäväksi. 5 35

9. Patenttivaatimuksen 5, 6, 7 tai 8 mukainen akustinen muunnin (1), tunnettu siitä, että välikappale (6) on muodostettu piirilevyn (2) päälle juotoksen estomaskista. 109076

10. Jonkin patenttivaatimuksen 5—9 mukainen akustinen muunnin (1), tunnettu siitä, että akustinen muunnin (1) on mikrofoni, kuuloke tai summeri. 5

11. Matkaviestin (20), joka käsittää ainakin yhden akustisen muuntimen (1), kuten mikrofonin (1a) tai kuulokkeen (1b), joka käsittää ensimmäisen (4) ja toisen muun-ninelimen (8), ja 10. ainakin yhden piirilevyn (2), johon on muodostettu ainakin osa mat kaviestimen (20) elektroniikasta, ja jossa matkaviestimessä (20) ainakin yksi akustinen muunnin (1a, 1b) on muodostettu piirilevyn (2) yhteyteen ainakin osittain piirilevyn kokoonpanon yhteydessä, joka piirilevy (2) käsittää ainakin yhden 15 johdinkerroksen, ja johon piirilevyyn (2) on muodostettu ainakin yksi ontelo (5, 13), ensimmäinen muunninelin (4) on sijoitettu ontelon (5, 13) päälle, ainakin osa toisesta muunninelimestä (8) on muodostettu piirilevylle (2) ainakin yhteen johdinkerrokseen, ja ensimmäinen muunninelin (4) on tuettu piirilevyyn (2) pääasiassa ensimmäisen 20 muunninelimen (4) reuna-alueilla, jolloin ensimmäinen muunninelin (4) pääsee vapaasti värähtelemään, tunnettu siitä, että ontelon (5) muodostamiseksi on piirilevyyn (2) muodostettu piirilevyn valmistuksen . yhteydessä välikappale (6), jonka päälle ensimmäinen muunninelin (4) I on sijoitettu piirilevyn kokoonpanon yhteydessä. I ··.·1.25 ! t I « · · • · 1 * 1 t · · • · · 109076