KR20100086517A

KR20100086517A - 플랫 패널 스피커를 위한 인쇄 회로 기판

Info

Publication number: KR20100086517A
Application number: KR1020107015129A
Authority: KR
Inventors: 윌리암 크리스 애톤; 에릭 더글라스 롬스버그
Original assignee: 소니 에릭슨 모빌 커뮤니케이션즈 에이비
Priority date: 2007-12-14
Filing date: 2008-07-03
Publication date: 2010-07-30
Also published as: US20090154756A1; EP2229806A1; EP2229806B1; WO2009079033A1; KR101163314B1; US8150091B2

Abstract

플랫 패널 스피커(10)가 소비자 전자 디바이스 내에 하우징된 인쇄 회로 기판(PCB)(30)의 외표면에 부착된다. 종래와 같이, 플랫 패널 스피커(10)를 밀봉된 스피커 박스 내에 위치시킨 후에 스피커 박스를 PCB(30)에 부착하는 대신에, 본 발명은 플랫 패널 스피커(10)를 스피커 박스 없이 PCB(30)의 외표면에 부착한다. 스피커 박스를 제거함으로써 설계자들이 디바이스의 치수를 줄이고, 디바이스의 복잡도를 최소화할 수 있게 해준다.

Description

플랫 패널 스피커를 위한 인쇄 회로 기판{PRINTED CIRCUIT BOARD FOR A FLAT-PANEL SPEAKER}

본 발명은 일반적으로 인쇄 회로 기판에 관한 것으로서, 특히 플랫 패널 스피커들(flat-panel speakers)에 사용하도록 구성된 인쇄 회로 기판에 관한 것이다.

플랫 패널 스피커들은 얇은 유연성 패널 소자를 포함한다. 종래의 일렉트로다이내믹 라우드스피커(electrodynamic loudspeaker)들과 마찬가지로, 플랫 패널 스피커들은 전기적 오디오 신호들을 가청음으로 전환한다. 그러나, 전기력 스피커들 및 플랫 패널 스피커들은 근본적으로 상이한 방식으로 소리 에너지를 발생 및 방출한다. 구체적으로, 종래의 일렉트로 다이내믹 라우드스피커들은 격막(diaphragm)에 부착된 코일을 갖는다. 그 코일에 전압을 인가하면 격막이 앞뒤로 진동하여 사운드를 생성하게 된다. 반대로, 플랫 패널 스피커들은 코일을 갖지 않는다. 플랫 패널 스피커들에 전압을 인가하면 패널 소자가 뒤틀리거나 휘어지게 된다. 플랫 패널 스피커들을 사용하는 경우, 이러한 뒤틀림이 어쿠스틱 음파들(acoustical sound waves)을 생성한다.

사운드를 생성하는 많은 소비자 전자 제품들은 플랫 패널 스피커들을 포함한다. 무선 통신 디바이스들 및 오디오 플레이어들은 플랫 패널 스피커들을 채용한 디바이스들의 몇몇 예이다. 이들 디바이스들은 통상적으로 그것들의 플랫 패널 스피커들이 스피커 박스 안에 하우징되어 있다. 스피커 박스는, 디바이스의 내부에 위치한 밀봉된 챔버로서, 마이크와 스피커 간의 어쿠스틱 에코를 방지하게 하는 것을 돕는다. 그러나, 스피커 박스를 사용하는 디바이스들은 스피커 박스를 수용할 만큼 충분히 클 필요가 있다. 또한, 스피커 박스들은 자신이 하우징하는 플랫 패널 스피커들을 구동 회로에 전기적으로 연결하기 위한 접속부를 가져야만 한다. 그렇기 때문에 종래의 디바이스들은 필요 이상으로 크거나 더 복잡할 수 있다.

본 발명은 종래 기술의 크기 및 복잡도 문제를 해소한 소비자 전자 디바이스를 제공한다. 일 실시예에서, 전자 디바이스는 하우징 내에 인쇄 회로 기판(PCB)을 포함한다. 오디오 포트가 하우징 내에 형성되는데, 이를 통해 사용자는 가청음을 듣는다. PCB는 PCB 상에 위치한 전기 컴포넌트들을 연결하는 도전성 트레이스들을 갖는 하나 이상의 기판 층을 포함한다. 압전(piezoelectric) 스피커와 같은 플랫 패널 스피커는 PCB의 외표면에 실장된다. 특히, 플랫 패널 스피커는 PCB의 외표면에 부착된다. 하나 이상의 쓰루-홀은 PCB의 내부에 형성되어서 하나 이상의 기판 층 각각을 통해 PCB의 반대 외표면까지 확장한다. 쓰루-홀들은 PCB를 통해 사용자에게 가청음을 향하게 하도록 구성된다.

다른 실시예에서, 공간 또는 볼륨을 포함하는 음향 챔버는 플랫 패널 스피커 및 PCB에 인접하여 형성될 수 있다. 음향 챔버 및 쓰루-홀은 플랫 패널 스피커에 의해 발생되는 가청음을 PCB의 내부를 통해 오디오 포트에 향하게 하는 기능을 한다. 다른 실시예에서, 음향 챔버 및/또는 쓰루-홀들은 플랫 패널 스피커로 인해 배기되는 공기를 PCB의 반대편으로 운반한다.

종래의 스피커 장치들과 달리, 본 발명은 플랫 패널 스피커를 하우징 내부의 밀봉된 스피커 박스 안에 넣지 않는다. 대신에, 본 발명은 플랫 패널 스피커를 PCB의 표면에 부착한다. 이러한 방식으로 플랫 패널 스피커를 부착하면 전자 디바이스의 전체적인 치수를 감소시킨다.

일 실시예에서, 소비자 전자 디바이스를 위한 인쇄 회로 기판(PCB)은 하나 이상의 전자 컴포넌트를 연결하는 도전성 트레이스를 갖는 하나 이상의 기판 층, 하나 이상의 기판 층의 외표면에 실장되는, 가청음을 생성하도록 구성된 플랫 패널 소자를 포함하는 플랫 패널 스피커, 및 하나 이상의 기판 층에 형성되어 PCB의 내부를 통해 PCB의 반대 외표면으로 확장하는 하나 이상의 쓰루-홀을 포함한다.

일 실시예에서, 인쇄 회로 기판은 또한 플랫 패널 스피커와 하나 이상의 기판 층 사이에 형성된 음향 챔버를 포함한다. 이러한 경우에, 하나 이상의 쓰루-홀은 챔버를 PCB의 반대 표면으로 연결한다.

플랫 패널 스피커는 베이스(base), 및 개스킷(gasket)을 포함할 수 있다. 개스킷은 하나 이상의 기판 층의 외표면에 베이스의 주변(periphery)을 부착하여, 플랫 패널 스피커를 하나 이상의 기판 층의 외표면에 대해 음향적으로 밀봉한다.

일 실시예에서, 음향 챔버는 플랫 패널 소자 및 하나 이상의 기판 층에 인접한 볼륨을 포함하고, 플랫 패널 소자가 구부러져 가청음을 생성할 때 플랫 패널 소자의 적어도 일부를 수용할 크기를 갖는다.

예를 들면, 볼륨은 적어도 부분적으로 하나 이상의 기판 층의 내부로 확장하는 오목부(recess)로서 형성될 수 있다.

볼륨은 또한 적어도 부분적으로 하나 이상의 기판 층의 외표면 위쪽으로 연장하는 공간으로서 형성될 수 있다.

일 실시예에서, 플랫 패널 스피커의 주파수 응답을 연장하기 위해 하나 이상의 기판 층의 주변 에지 상에 컷아웃이 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 소비자 전자 디바이스는 하우징, 하우징 내에 형성되고 가청음을 출력하도록 구성된 오디오 포트, 하나 이상의 전자 컴포넌트를 연결하는 도전성 트레이스를 갖는 하우징 내의 PCB, PCB의 외표면에 실장되어 오디오 포트를 통해 출력된 가청음을 생성하도록 구성된 플랫 패널 소자를 갖는 플랫 패널 스피커, 및 플랫 패널 소자에 인접하여 형성되고 PCB의 내부를 통하여 PCB의 반대 외표면으로 확장하는 하나 이상의 쓰루-홀을 포함한다.

일 실시예에서, 플랫 패널 스피커는 베이스를 포함하고, 디바이스는 또한 PCB의 외표면에 베이스의 제1 측부의 주변을 부착하도록 구성된 제1 개스킷(gasket)을 포함한다.

다른 실시예에서, 디바이스는 또한 하우징의 내표면에 베이스의 제2 반대 측부의 주변을 부착하도록 구성된 제2 개스킷을 포함한다.

일 실시예에서, 디바이스는 또한 플랫 패널 소자와 PCB 사이에 형성된 음향 챔버를 포함할 수 있다. 음향 챔버는 플랫 패널 스피커 및 PCB에 인접한 볼륨을 포함하고, 플랫 패널 소자가 구부러져 가청음을 발생시킬 때 플랫 패널 소자의 적어도 일부를 수용할 크기를 갖는다.

일 실시예에서, 하나 이상의 쓰루-홀은 PCB의 반대 외표면에 음향 챔버를 연결하도록 구성된다.

일 실시예에서, 하나 이상의 쓰루-홀은 플랫 패널 소자에 의해 발생되는 가청음을 PCB의 내부를 통하여 오디오 포트로 전달하도록 구성된다.

또한, 하나 이상의 쓰루-홀은 음향 챔버로부터 배기된 공기를 PCB의 반대 측부로 전달하도록 또한 구성된다.

일 실시예에서, 하우징 내에 형성되고 제1 오디오 포트 및 이어폰 스피커부터 이격되어 있는 제2 오디오 포트는 제2 오디오 포트를 통해 가청음을 출력하도록 구성된다.

본 발명은 또한 소비자 전자 디바이스의 사용자에게 가청음을 출력하는 방법을 고찰한다. 일 실시예에서, 이 방법은 소비자 전자 디바이스의 하우징 내부에 PCB를 실장하는 단계, 플랫 패널 스피커를 PCB의 외표면에 실장하는 단계, 하나 이상의 쓰루-홀을 플랫 패널 스피커에 인접하고 PCB의 내부를 통해 PCB의 반대 외표면까지로 형성하는 단계, 가청음을 발생시키기 위해 플랫 패널 스피커에 전압을 인가하는 단계, 및 하우징 내에 형성된 오디오 포트로부터 가청음을 출력하는 단계를 포함한다.

일 실시예에서, 플랫 패널 스피커를 PCB의 외표면에 실장하는 것은, 플랫 패널 스피커를 PCB에 대해 음향적으로 밀봉하도록 플랫 패널 스피커의 제1 측부의 주변을 PCB(30)의 외표면에 접착하는 것을 포함한다.

또한, 플랫 패널 스피커를 PCB의 외표면에 실장하는 것은 플랫 패널 스피커를 하우징에 대해 음향적으로 밀봉하도록 플랫 패널 스피커의 제2 반대 측부의 주변을 하우징의 내표면에 접착하는 것을 포함한다.

다른 실시예에서, 방법은 플랫 패널 스피커가 가청음을 발생시킬 때에 음향 챔버가 플랫 패널 스피커의 적어도 일부를 수용할 크기를 갖게끔 플랫 패널 스피커 및 PCB에 인접한 음향 챔버를 형성하는 것을 필요로 한다.

하나 이상의 쓰루-홀을 형성하는 것은 PCB의 반대 외표면에 음향 챔버를 연결하기 위해 PCB의 내부를 통해 확장하도록 하나 이상의 쓰루-홀을 형성하는 것을 포함할 수 있다.

도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일 실시예에서 사용하기에 적합한 플랫 패널 스피커를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에서 사용하기에 적합한 인쇄 회로 기판(PCB)을 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 구성된 소비자 전자 디바이스의 단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 구성된 소비자 전자 디바이스의 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 구성된 소비자 전자 다비이스의 단면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 구성된 소비자 전자 디바이스의 단면도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 형성된 PCB를 도시하는 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 구성된 셀룰러 전화기를 도시하는 블록도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 구성된 오디오 플레이백 디바이스를 도시하는 블록도.
도 10은 본 발명의 일 실시예에서 사용하기에 적합한 플랫 패널 스피커의 다른 유형을 도시하는 도면.

본 발명은 가청음을 생성하는 소비자 전자 디바이스들과 연관된 크기 및 성능 문제를 해결한다. 일 실시예에서, 플랫 패널 스피커는 디바이스 내에 하우징된 인쇄 회로 기판(PCB)에 부착된다. 플랫 패널 스피커는 예를 들면, 인가된 전압에 따라 휘어지거나 뒤틀리는 압전 스피커를 포함할 수 있다. 그러나, 종래와 같이, 플랫 패널 스피커를 밀봉된 스피커 박스 내에 둔 다음에 그 스피커 박스를 PCB에 부착하는 대신에, 본 발명은 스피커 박스 없이 플랫 패널 스피커를 PCB의 표면에 부착한다. 스피커 박스를 제거함으로써 설계자들로 하여금 디바이스의 치수를 줄이고, 디바이스의 복잡도를 최소화하게 해준다.

도 1a 내지 1c는 본 발명과 함께 사용하기에 적합한 플랫 패널 스피커(10)의 한가지 유형을 도시한다. 플랫 패널 스피커는 사운드-생성 소자를 진동시키는 코일을 사용하지 않는 임의의 실질적으로 평평한 사운드-생성 확성기를 포함하도록 정의된다. 도면에서 도시하고 명세서에서 설명된 듯이, 플랫 패널 스피커(10)는 압전 스피커를 포함한다. 예를 들면, 하나의 특히 적합한 압전 스피커는 MURATA 제조사에서 제작한 모델 번호 BX-070093(타입-F)이 있다. 그러나, 도면에서의 압전 스피커의 용도는 단지 예시일 뿐이다. 몇몇 실시예에서, 플랫 패널 스피커(10)는 다른 유형의 스피커들을 포함한다. 본 발명에서 사용하기에 적합한 다른 플랫 패널 스피커들(10)은 DML(Distributed Mode Loudspeakers), 리본 스피커, 정전기 스피커 등을 포함하지만 이에 제한되는 것은 아니다.

압전 스피커의 구조 및 동작은 당해 분야에 공지되어 있지만, 완벽을 위해 간단한 설명이 본원에 포함되어 있다. 도 1a(측면도) 및 1b(상면도)에서 도시된 바와 같이, 플랫 패널 스피커(10)는 전극들(14)의 쌍 사이에 끼어있는 압전 세라믹 판(12)을 포함한다. 세라믹 판(12) 및 전극들(14)은 공지된 다양한 접착제 중 임의의 접착제를 이용하여 금속성 베이스 판(16)에 바인딩하는 압전 소자(18)를 형성한다. 통상적으로, 베이스 판(16)은 황동 또는 스테인레스 스틸로 조성되지만 다른 금속 또는 합금 또한 적합할 수 있다. 세라믹 판(12), 전극들(14) 및 베이스 판(16)은 모두, 압전 격막(20)을 포함한다.

구동 회로(22)는 리드 선들(24a, 24b)을 통해 세라믹 판(12)의 양 측 상의 전극(14)에 부착된다. 동작시에, 구동 회로(22)는 오디오 신호를 나타내는 전압을 전극들(14)에 전달한다. 이 전압은 압전 소자(18)가 확장 및 수축을 하게 한다. 압전 소자(18)가 확장 또는 수축할 때, 압전 격막(20)은 도 1c에 도시된 것 처럼 휘어진다. 전압을 전극들(14)에 반복해서 인가함으로써 압전 격막(20)이 발진하여 사용자에게 들리는 가청 음파를 생성하게 된다.

도 2는 본 발명에서 사용하기에 적합한 인쇄 회로 기판(PCB)(30)을 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, PCB(30)는 하나 이상의 기판 층(32)을 포함한다. 기판 층(32)은 예를 들면 에폭시 물질로 강화된 섬유유리로부터 조성될 수 있는 유전체 층이다. 그러나, PCB(30)를 만드는 데 사용되는 어떤 단단하거나 유연한 물질도 본 발명의 목적에 적합하다.

기판 층(32) 각각은 하나 이상의 도전성 트레이스(34)를 포함할 수 있다. 트레이스들(34)은 예를 들어 "에칭(etching)"과 같은, 수많은 공지된 프로세스 중 임의의 것에 의해 형성될 수 있다. 에칭에 의해, 구리와 같은 도전성 포일의 시트들이 기판 층(32)의 측부들에 고정된다. 그 후 기판 층들(32)을 "에칭"하여 원치않는 구리를 제거하기 위해 화학물질들 또는 레이저들이 사용된다. 기판 층들(32)에 남은 구리는 도전성 트레이스들(34)을 형성한다.

도전성 트레이스들(34)은 PCB(30)에 납땜되거나 아니면 연결된 각종 전기 컴포넌트(36)에 및 각종 전기 컴포넌트들(36)로부터 전기적 신호를 전한다. 예를 들면, 컴포넌트들은 SMD(surface mounted devices)가 PCB(30)의 도전성 패드들 위에 위치한 SMT(surface mount technology)라고 공지된 기술을 사용하여 PCB(30)에 연결될 수 있다. 도전성 패드들은 SMD를 제 위치에 유지시키기 위해 납땜 페이스트와 같은 임시 접착제의 얇은 층으로 코팅될 수 있다. 그 후 PCB(30) 및 SMD들은 납땜을 녹여서 SMD를 PCB(30)에 연결하기 위해 대류식 오븐에 놓여진다. 그 후 PCB(30)는 냉각하도록 허용되는데, 이는 납땜을 응고시켜서 SMD를 PCB(30)에 고정한다.

몇몇 실시예에서, PCB(30)는 또한 플랫 패널 스피커(10)가 선명한 가청음을 발생하게끔 도와주는 기능을 하는 음향 챔버(40)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 음향 챔버(40)는 플랫 패널 스피커(10)와 PCB(30)에 인접한 공간 또는 볼륨을 포함한다. 예로써, 음향 챔버(40)는 플랫 패널 스피커(10)와 PCB(30) 사이에 있을 수 있다. 이하에서 보다 상세히 알수 있는 바와 같이, 음향 챔버(40)는 오목부의 전부 또는 일부가 적어도 부분적으로 기판 층(32)의 내부를 통해 확장하는 오목부로서 형성될 수 있다. 그러나 다른 실시예에서는, 음향 챔버(40)가 공간 또는 볼륨으로서 형성되는데 여기서 음향 챔버(40)의 전부 또는 일부는 PCB(30)의 표면 위쪽에 위치된다.

PCB(30)는 또한 플랫 패널 스피커(10), PCB(30) 및 음향 챔버(40)에 인접한 하나 이상의 채널(38)을 포함한다. 채널들(38)은 통상적으로 PCB(30)의 내부를 통해 확장하는 하나 이상의 쓰루-홀로서 형성된다. 이하에서 알수 있듯이, 채널들(38)은 음향 챔버(40)를 PCB(30)의 반대 측부에 연결한다. 음향 챔버(40)와 하나 이상의 채널들(38) 양쪽 모두는 플랫 패널 스피커(10)가 PCB(30)의 표면에 부착될 때에 실질적으로 압전 격막(20)에 일직선으로 배치된다.

앞서 언급한 바와 같이, 종래의 전자 디바이스들은 일렉트로다이내믹 스피커를 밀봉된 스피커 박스에 실장한 다음에 그 스피커 박스를 디바이스의 내부에 실장한다. 기능적으로, 스피커 박스는 스피커에 의해 발생된 사운드 웨이브들의 소거를 감소시킴으로써 더욱 선명한 사운드를 제공한다. 그러나, 전자 디바이스 내에 스피커 박스들을 포함시키는 경우 디바이스의 치수를 필수적으로 증가시킨다. 또한, 대부분의 스피커 박스들은 스피커를 구동하거나, 스피커를 구동하는 회로들에 스피커를 연결하는 회로를 포함한다.

또한, 스피커 박스 내의 볼륨은 격막의 앞뒤 움직임을 감당할 수 있을 만큼 충분히 커야만 한다. 특히, 스피커 뒤편 공기의 볼륨은 컴플라이언스를 추가하는 역할을 한다. 이는 격막의 움직임을 허용하여 시스템의 공진 주파수를 낮춘다. 너무 적은 공기는 너무 적은 컴플라이언스를 의미한다. 이는 스피커의 대역폭 및 음량을 줄임으로써 사운드 품질을 낮출 수 있고, 잠재적으로는 격막의 정상 움직임을 방해함으로써 뒤틀림을 증가시킬 수 있다. 본 발명은 스피커 박스를 제거하고, 일렉트로다이내믹 스피커 대신에 사운드를 발생시키기 위한 플랫 패널 스피커를 사용함으로써 이러한 문제들을 해결한 것이다. 이는 전자 디바이스의 치수에서 전체적인 감소를 허용하고, 또한 디바이스의 복잡도를 최소화한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀룰러 전화기(60)의 내부의 단면도를 도시한다. 도 3에서, 셀룰러 전화기(60)는 PCB(30), 예를 들어 키패드 회로일 수 있는 중간 층(42), 및 외부의 하우징(44)을 포함한다. 하우징(44)은 가청음을 방출하기 위한 하나 이상의 개구(48)를 포함하는 일체로 형성된 오디오 포트(46)를 포함한다.

이 실시예에서, 음향 챔버(40)는 PCB(30)의 내부로 부분적으로 확장하는 오목한 공간으로서 형성된다. 특히, 음향 챔버(40)는 하나 이상의 기판 층(32)을 통해 확장하여, 가청음을 발생시키려고 진동할 때에 플랫 패널 스피커(10)의 적어도 일부를 수용할 수 있을 정도의 크기를 갖는다. 음향 채널들(38)은 또한 음향 챔버(40)를 오디오 포트(46)에 연결하기 위해 하나 이상의 기판 층(32)을 통해 확장한다. 일반적으로 음향 채널(38)은 중간 층(42) 내의 대응하는 홀들 및 하우징(44) 내의 대응하는 개구들(48)에 일직선으로 배치된다. 플랫 패널 스피커(10)는 PCB(30)의 반대 표면에 부착되고, 가청음을 발생시키기 위해 앞에서 설명된 대로 발진한다. 발생된 사운드는 음향 챔버(40) 및 채널들(38)을 통해 개구(48)로 이동한다. 거기서부터, 사운드는 오디오 포트(46)로부터 디바이스(60)의 사용자에게로 방출한다.

플랫 패널 스피커(10)를 PCB(30)의 외표면에 부착하는 것은 공지된 임의의 수단을 이용하여 달성될 수 있다. 예를 들어, 베이스 판(16)을 PCB(30)의 표면에 직접 고정하기 위해 납땜이 사용될 수 있다. 다른 방법으로는, 접착성 테이프 또는 다른 접착성 화합물이 PCB(30)의 표면에 베이스 판(16)을 부착하는 데에 동일하게 적합하다. 그러나, 이 실시예에서, 개스킷(50)은 격막(20)의 베이스 판(16)을 PCB(30)의 표면에 직접 붙인다. 개스킷(50)은 또한 발생된 사운드 웨이브들이 하우징(44)의 인접 구역으로 누설하는 것을 방지하기 위해 플랫 패널 스피커(10)를 PCB(30)의 표면에 음향적으로 밀봉하는 기능을 한다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 구성된 셀룰러 전화기(60)를 도시한다. 이 실시예에서, 플랫 패널 스피커(10)는 플랫 패널 스피커(10)가 PCB(30)와 하우징(44) 사이에 끼워지도록 PCB(30)의 외표면에 위치된다. 납땜 또는 몇몇 다른 적합한 접착제는 베이스 판(16)을 PCB(30)의 외표면에 고정하기 위해 사용되는 반면에, 개스킷(50)은 베이스 판(16)을 하우징(44)의 내부에 부착한다. 상술한 대로, 개스킷(50)은 또한 가청음이 셀룰러 전화기(60)의 내부의 인접 구역으로 누설하는 것을 방지하기 위해 플랫 패널 스피커(10)를 음향적으로 밀봉하도록 기능한다. 따라서 플랫 패널 스피커(10)에 의해 발생되는 가청음은 개구들(48)을 통해 하우징(44)에서 나가는 곳인 오디오 포트(46)에 바로 제공된다.

또한, 음향 챔버(40)는 PCB(30)의 내부를 통해 적어도 부분적으로 확장하고 오디오 포트(46) 내의 개구들(48)에 일직선으로 배치되는 오목하게 들어간 볼륨을 포함한다. 채널들(38)은 또한 PCB(30)의 반대 측부에 음향 챔버(40)를 연결하기 위해 PCB(30)의 내부를 통해 확장한다. 상술한 바와 같이, 음향 챔버(40)는 압전 격막(20)이 사운드를 생성시키기 위해 휘거나 뒤틀릴때 마다 압전 격막의 적어도 일부를 수용할 크기를 갖는다. 압전 격막(20)이 휘어지면, 채널들(38)은 음향 챔버(40) 내의 공기가 음향 챔버(40)의 외부 공기와 자유롭게 소통하게끔 해줌으로써 확성기 오디오를 허용한다.

위에서 언급한 대로, 음향 챔버(40)는 여러 방법 중 임의의 방법으로 형성될 수 있다. 앞의 실시예들은 PCB(30)와 일체로 형성된 오목한 공간으로서 음향 챔버(40)를 묘사하는데 여기서 공간의 전부 또는 일부가 PCB(30)의 내부로 확장한다. 그러나, 도 5 및 6은 음향 챔버(40)의 전부 또는 일부가 PCB(30)의 표면 위쪽에 있는 공간으로서 형성되는 대안적일 실시예를 도시한다. 도 5에서, 개스킷(50)은 베이스 판(16)의 주변을 PCB(30)의 표면에 부착하는 데 사용된다. 도 6에서, 제1 및 제2 개스킷(50)은 베이스 기판(16)의 주변을 하우징(44)의 내표면 및 PCB(30)의 표면에 각각 붙이는 데 사용될 수 있다. 이 실시예에서, 개스킷(50)은 플랫 패널 스피커(10)를 PCB(30)의 기판으로부터 떨어져 오프세팅(offset)하여 음향 챔버(40)를 생성하고, 생성된 사운드가 하우징(44)으로 누설하는 것을 방지하기 위해 플랫 패널 스피커를 PCB(30)에 음향적으로 밀봉한다. 개스킷(50)은 바람직하게는 플랫 패널 스피커(10)의 적어도 일부가 음향 챔버(40)로 구부러질 수 있도록 PCB(30) 및/또는 하우징(44)으로부터 충분한 거리에 플랫 패널 스피커를 오프세팅한다. 앞의 실시예들에서와 같이, 채널들(38)은 PCB(30)를 통해 오디오 포트(46)로 가청음을 전달하고/하거나 음향의 압력 웨이브들이 PCB(30)를 통해 이동하게 해준다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 구성된 예시적인 셀룰러 전화기(60)를 도시하는 블록도이다. 셀룰러 전화기(60)는 셀룰러 전화기(60)의 전체적인 동작을 제어하고 사용자 애플리케이션을 실행하는 메인 컨트롤러(62)를 포함한다. 메모리(64)는 이들 애플리케이션, 동작을 위해 필요한 시스템 데이터, 및 사용자 데이터를 저장한다. 셀룰러 전화기(60)는 또한 각종 통신 네트워크를 통해 원격 디바이스들과 통신하기 위한 하나 이상의 통신 인터페이스(66)를 포함한다. 통신 인터페이스(66)는 예를 들면, 종래의 셀룰러 송수신기를 포함할 수 있다. 셀룰러 송수신기는 GPRS(General Packet Radio Service), WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access), 및 OFDM(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing)을 비롯한 임의의 공지된 액세스 기술을 사용할 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니다.

셀룰러 전화기(60)는 또한 사용자 인터페이스(68) 및 디스플레이(70)를 더 포함한다. 디스플레이(70)는 사용자에게 보이기 위한 정보를 출력하고 입력 디바이스들(68)은 사용자의 입력을 수신한다. 입력 디바이스들(68)은 예를 들면, 키보드, 키패드, 스크롤휠, 터치패드, 트랙볼, 또는 기타 적합한 사용자 입력 디바이스를 포함할 수 있다. 터치 스크린 디스플레이는 또한 입력 디바이스(70)로서 사용될 수 있다.

셀룰러 전화기(60)는 또한 오디오 신호를 처리하는 오디오 처리 유닛(72)을 포함한다. 특히, 마이크(74)는 가청음을 오디오 처리 유닛(72)에 입력하기 위한 오디오 데이터로 변환한다. 그러면 이들 신호는 통신 인터페이스(66)를 통해 하나 이상의 원격 대상(parties)에 보내질 수 있다. 유사하게는, 스피커(76)가 오디오 처리 유닛(72)에 의해 출력된 오디오 신호들을 사용자가 들을 수 있는 가청음으로 변환한다. 예를 들면, 스피커(76)는 원격 대상으로부터 수신된 음성 신호들로부터 오디오를 렌더링하기 위해 사용되는 이어폰 스피커일 수 있다.

오디오 처리 유닛(72)은 또한 플랫 패널 스피커(10)에 오디오 신호들을 제공한다. 상술한 바와 같이, 플랫 패널 스피커(10)는 PCB(30)의 표면에 부착하여 사용자에게 가청음을 발생시킨다. 이 실시예에서, 플랫 패널 스피커(10)는 오디오 포트(48)를 통해 경고음 및 음악을 렌더링하기 위해 사용되는 압전 스피커를 포함한다. 플랫 패널 스피커(10)는 플랫 패널 스피커(10)가 이어폰 스피커(76)로부터 멀리 떨어져서 셀룰러 전화기(60) 내에 위치될 수 있다. 예를 들면, 클램쉘형 셀룰러 전화기에서, 이어폰 스피커(76)는 통상적으로 디바이스의 "플립(flip)"에 위치될 것인 반면에, 플랫 패널 스피커(10)는 디바이스의 베이스 부분에 위치될 것이다. 그러나, 당업자는 이는 제한적인 것이 아니며 플랫 패널 스피커(10)가 셀룰러 전화기(60) 내에서 그것의 위치 또는 그것의 기능에 있어서 제한을 받지 않음을 이해할 것이다.

도 8은 PCB(30)와 하우징(44) 사이의 플랫 패널 스피커(10)를 보여주는 셀룰러 전화기(60)의 베이스 부분의 일부를 잘라낸 모습을 도시한다. 이 실시예에서, 홈(56)은 PCB(30)의 주변 에지에 형성된다. 홈(56)은 하나 이상의 채널(38) 외에 또는 그 대신에 사용될 수 있어 플랫 패널 스피커(10)가 가청음을 발생시킬 때 하우징(44)의 내부를 통해 공기가 이동하게끔 해준다. 공기가 이동하게끔 하면 플랫 패널 스피커(10)의 주파수 응답을 확장하는 것을 도울 수 있다.

도 9는 본 발명에서 사용하기에 적합한 다른 유형의 전자 디바이스를 도시한다. 특히, 도 7은 음악을 사용자에게 렌더링하는 오디오 플레이어를 도시한다. 오디오 플레이어(80)는 컨트롤러(82), 사용자 인터페이스(84), 음악을 저장할 메모리(86), 및 오디오 I/O 회로(88)를 포함한다. 컨트롤러(82)는 메모리(86)에 저장된 프로그램 및 명령어에 따라 오디오 플레이어(80)의 동작을 제어한다. 사용자는 사용자 인터페이스(84)를 통해 명령을 입력하여 메모리(86)에 저장된 곡들을 선택할 수 있다. 오디오 I/O 회로(88)는 선택된 곡들을 처리하고, 그것들을 플랫 패널 스피커(10)를 통해 사용자에게 렌더링한다. 상술한 대로, 오디오 플레이어(80)는 밀봉된 스피커 박스 없이 PCB(30)의 표면상에 플랫 패널 스피커(10)를 포함한다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 측면도이다. 도 10에서 알 수 있는 바와 같이, 플랫 패널 스피커(10)는 단단한 PCB들(30, 33)의 쌍 사이에 위치된다. 개스킷(50)은 플랫 패널 스피커(10)를 PCB(30)의 외표면에 붙이고, 플랫 패널 스피커(10)를 PCB(30)에 대해 음향적으로 밀봉한다. 납땜 오프셋들(90)은 플랫 패널 스피커(10)를 PCB(33)의 외표면에 부착한다. 각 PCB(30, 33)는 실장된 전자 부품들을 전기적으로 연결하기 위해 하나 이상의 기판 층 및 전기적 트레이스를 포함할 수 있다. PCB들 중 하나인, PCB(30)는 기판 층들을 통하여 형성되는 하나 이상의 쓰루-홀(38)을 포함한다. 쓰루-홀들(38)은 PCB(30)의 마주하는 외표면들 사이로 확장한다. 앞의 실시예에서와 같이, 구동 회로(22)는 세라믹 판(12)의 양 측부 상의 전극(14)에 부착된다. 그러나, 이 실시예에서, 가청음은 세라믹 판(12)의 두께 t를 변경하면서 생성된다.

특히, 구동 전극(22)은 오디오 신호를 나타내는 전압을 전극들(14)에 전달한다. 전압은 세라믹 판(12)의 두께 t가 증가 및 감소하도록 세라믹 판(12)이 확장 및 수축하게끔 해준다. 세라믹 판(12)의 두께 t에서의 이 증가 및 감소는 가청 음파를 만든다. 그 후 음파들은 쓰루-홀들(38)을 통하여 사용자에게 출력을 위한 오디로 포트로 이동한다.

물론 본 발명은 이러한 특별히 본원에 설명된 것 외에도 본원의 핵심 특징들로부터 이탈하지 않고 다른 방법으로 수행될 수 있다. 본 실시예들은 모든 점에서 예시적일 뿐 제한하는 것으로 고려될 것은 아니고, 첨부된 특허청구범위의 의미 및 동일 범위 내에 들어가는 모든 변경들은 그 안에 포괄되는 것으로 의도된다.

Claims

소비자 전자 디바이스를 위한 인쇄 회로 기판(PCB)(30)으로서,
하나 이상의 전자 부품(36)을 연결하는 도전성 트레이스(34)를 갖는 하나 이상의 기판 층(32);
상기 하나 이상의 기판 층(32)의 외표면에 실장되고, 가청음을 생성하도록 구성된 플랫 패널 소자(flat-panel element)(18)를 포함하는 플랫 패널 스피커(10); 및
상기 하나 이상의 기판 층(32)에 형성되고 상기 PCB(30)의 내부를 통해 상기 PCB(30)의 반대편 외표면까지 확장하는 하나 이상의 쓰루-홀(38)
을 포함하는 인쇄 회로 기판.
제1항에 있어서,
상기 플랫 패널 스피커(10)와 상기 하나 이상의 기판 층(32) 사이에 형성된 음향 챔버(40)를 더 포함하고,
상기 하나 이상의 쓰루-홀(38)은 상기 챔버(40)를 상기 PCB(30)의 반대편 표면에 연결하는 인쇄 회로 기판.
제2항에 있어서,
상기 플랫 패널 스피커(10)는 베이스(16)를 포함하고,
상기 베이스(16)의 주변을 상기 하나 이상의 기판 층(32)의 상기 외표면에 부착하고, 상기 플랫 패널 스피커(10)를 상기 하나 이상의 기판 층(32)의 상기 외표면에 대해 음향적으로 밀봉하도록 구성된 개스킷(50)을 더 포함하는 인쇄 회로 기판.
제2항에 있어서,
상기 음향 챔버(40)는 상기 플랫 패널 소자(18) 및 상기 하나 이상의 기판 층(32)에 인접한 볼륨을 포함하고, 상기 플랫 패널 소자(18)가 상기 가청음을 발생시키도록 구부러질 때 상기 플랫 패널 소자(18)의 적어도 일부를 수용할 크기를 갖는 인쇄 회로 기판.
제4항에 있어서, 상기 볼륨은 상기 하나 이상의 기판 층(32)의 상기 내부로 적어도 부분적으로 확장하는 오목부로서 형성되는 인쇄 회로 기판.
제4항에 있어서, 상기 볼륨은 상기 하나 이상의 기판 층(32)의 상기 외표면 위에 적어도 부분적으로 확장하는 공간으로서 형성되는 인쇄 회로 기판.
제1항에 있어서, 상기 플랫 패널 스피커(10)의 주파수 응답을 확장하기 위해 상기 하나 이상의 기판 층(32)의 주변 에지에 형성된 컷아웃(56)을 더 포함하는 인쇄 회로 기판.
소비자 전자 디바이스로서,
하우징(44);
상기 하우징(44)에 형성되고 가청음을 출력하도록 구성된 오디오 포트(46);
하나 이상의 전자 부품(36)을 연결하는 도전성 트레이스(34)를 갖는 상기 하우징(44) 내의 인쇄 회로 기판(PCB)(30);
상기 PCB(30)의 외표면에 실장되고, 상기 오디오 포트(46)를 통해 상기 가청음 출력을 발생시키도록 구성된 플랫 패널 소자(18)를 포함하는 플랫 패널 스피커(10); 및
상기 플랫 패널 소자(18)에 인접하여 형성되고 상기 PCB(30)의 내부를 통해 상기 PCB(30)의 반대편 외표면으로 확장하는 하나 이상의 쓰루-홀(38)
을 포함하는 소비자 전자 디바이스.
제8항에 있어서,
상기 플랫 패널 스피커(10)는 베이스(16)를 포함하고,
상기 디바이스는 상기 베이스(16)의 제1 측부의 주변을 상기 PCB(30)의 상기 외표면에 부착하도록 구성된 제1 개스킷(50)을 더 포함하는, 소비자 전자 디바이스.
제9항에 있어서,
상기 베이스(16)의 제2 반대편 측부의 주변을 상기 하우징(44)의 내표면에 부착하도록 구성된 제2 개스킷(50)을 더 포함하는 소비자 전자 디바이스.
제8항에 있어서,
상기 플랫 패널 소자(18)와 상기 PCB(30) 사이에 형성된 음향 챔버(40)를 더 포함하고,
상기 음향 챔버(40)는 상기 플랫 패널 스피커(10) 및 상기 PCB(30)에 인접한 볼륨을 포함하고, 상기 플랫 패널 소자(18)가 상기 가청음을 발생시키기 위해 구부러질 때 상기 플랫 패널 소자(18)의 적어도 일부를 수용할 크기를 갖는 소비자 전자 디바이스.
제11항에 있어서,
상기 하나 이상의 쓰루-홀(38)은 상기 음향 챔버(40)를 상기 PCB(30)의 상기 반대편 외표면에 연결하도록 구성되는, 소비자 전자 디바이스.
제12항에 있어서,
상기 하나 이상의 쓰루-홀(38)은 상기 플랫 패널 소자(18)에 의해 발생된 가청음을 상기 PCB(30)의 상기 내부를 통해 상기 오디오 포트(46)에 전달하도록 구성된 소비자 전자 디바이스.
제12항에 있어서,
상기 하나 이상의 쓰루-홀(38)은 상기 음향 챔버(40)로부터 배기되는 공기를 상기 PCB(30)의 상기 반대편 측부로 전달하도록 구성된 소비자 전자 디바이스.
제12항에 있어서,
상기 하우징(44) 내에 형성되고 상기 제1 오디오 포트(46)로부터 이격된 제2 오디오 포트를 더 포함하고, 상기 제2 오디오 포트를 통해 가청음을 출력하도록 구성된 이어폰 스피커(76)를 더 포함하는 소비자 전자 디바이스.
소비자 전자 디바이스의 사용자에게 가청음을 출력하는 방법으로서,
인쇄 회로 기판(PCB)(30)을 소비자 전자 디바이스의 하우징(44)의 내부에 실장하는 단계;
플랫 패널 스피커(10)를 상기 PCB(30)의 외표면에 실장하는 단계;
상기 플랫 패널 스피커(10)에 인접하고 상기 PCB(30)의 내부를 통하여 상기 PCB(30)의 반대편 외표면까지의 하나 이상의 쓰루-홀(38)을 형성하는 단계;
가청음을 발생시키기 위해 상기 플랫 패널 스피커(10)에 전압을 인가하는 단계; 및
상기 하우징(44) 내에 형성된 오디오 포트로부터 상기 가청음을 출력하는 단계
를 포함하는 방법.
제16항에 있어서,
상기 플랫 패널 스피커(10)를 상기 PCB(30)의 외표면에 실장하는 단계는 상기 플랫 패널 스피커(10)를 상기 PCB(30)에 음향적으로 밀봉하기 위해 상기 플랫 패널 스피커(10)의 제1 측부의 주변을 상기 PCB(30)의 외표면에 붙이는 단계를 포함하는 방법.
제17항에 있어서,
상기 플랫 패널 스피커(10)를 상기 PCB(30)의 상기 외표면에 실장하는 단계는 상기 플랫 패널 스피커(10)를 상기 하우징(44)에 음향적으로 밀봉하기 위해 상기 플랫 패널 스피커(10)의 제2 반대편 측부의 주변을 상기 하우징(44)의 내표면에 붙이는 단계를 더 포함하는 방법.
제16항에 있어서,
상기 플랫 패널 스피커(10)가 상기 가청음을 발생시킬 때 음향 챔버(40)가 상기 플랫 패널 스피커(10)의 적어도 일부를 수용할 크기를 갖도록 상기 플랫 패널 스피커(10) 및 상기 PCB(30)에 인접한 음향 챔버(40)를 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
제19항에 있어서,
상기 하나 이상의 쓰루-홀(38)을 형성하는 단계는 상기 음향 챔버(40)를 상기 PCB(30)의 상기 반대편 외표면에 연결하기 위해 상기 PCB(30)의 상기 내부를 통해 확장하도록 상기 하나 이상의 쓰루-홀(38)을 형성하는 단계를 포함하는 방법.