WO2016012605A1 - Verfahren zum herstellen von akustischen dämpfungselementen - Google Patents

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WO2016012605A1
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Benjamin Ross
Robert KONETZKY
Burkhard Markmann
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    • B21D53/80—Making other particular articles dustproof covers; safety covers

Definitions

  • the invention relates to a method for producing acoustic damping elements.
  • Acoustic attenuators with acoustic resistors are used in many different electroacoustic devices such as headphones, microphones, headsets, transducers, etc.
  • Acoustic resistors can be made of paper, fleece, fabric, foam, hole structures, plastic, metal and silk. These materials may have different acoustic resistances.
  • An acoustic resistance can be adjusted, for example, by providing holes in the material used. For example, the holes may be laser-etched into the material or etched into the material. Alternatively, the holes can also be drilled in the appropriate material.
  • a method for producing an acoustic attenuation element for a microphone, a handset or a loudspeaker has a predetermined acoustic resistance.
  • This will be at least one Socket with a hole with a diameter placed below a base material. At least one hole is punched in the base material by at least one punch having a punch diameter. The stamping operation is repeated at different positions of the base material until the predetermined acoustic resistance is achieved.
  • the diameter of the holes in the base material is between 30 ⁇ m and 350 ⁇ m.
  • the diameter of the hole is dependent on the diameter of the punch, the diameter of the bore of the bushing, the material thickness and the base material.
  • a multi-benefit tool having multiple dies and multiple sockets may be used in the manufacture of the acoustic resistor.
  • the invention also relates to an acoustic resistance which can be produced or produced by one of the methods described above.
  • the invention also relates to an electroacoustic device with an acoustic resistance, which has been produced according to one of the methods described above.
  • the invention also relates to the use of a machine for producing the conductive connection between a plurality of copper layers in printed circuit boards for producing an acoustic resistance.
  • at least one bush is placed with a hole having a diameter below a base material, and at least one hole is punched in the base material by the at least one punch having a punch diameter.
  • the punching process can be repeated several times at different positions.
  • the diameter of the holes in the base material is between 30 ⁇ m and 350 ⁇ m.
  • the invention relates to the idea of punching the holes in the acoustic material.
  • a bushing with a first diameter is placed under the material and then a plurality of holes are punched by a punch with a second diameter.
  • punching the holes holes can be made with a reproducible diameter with a very low tolerance.
  • the acoustic resistances can be made very quickly.
  • the acoustic resistances can be produced individually and only a very short development or processing time is required because the number of iterations steps for producing a certain acoustic resistance with the required accuracy is significantly reduced.
  • holes may be provided in the acoustic material used which have a tolerance in the micrometer range.
  • the hole diameter is dependent on the punch diameter, the bushing inner diameter, the material thickness and the material properties of the material to be used as the acoustic resistance.
  • the acoustic damping element is provided in microphones, receivers or speakers.
  • Fig. 1 shows a schematic cross section of an electro-acoustic
  • Fig. 2 shows a schematic representation of a method for producing acoustic damping units with acoustic resistances
  • Fig. 3 shows various holes in acoustic materials which are achieved by different methods.
  • Fig. 1 shows a schematic cross section of an electro-acoustic transducer according to the invention.
  • the converter is z. B. configured as a headphone capsule.
  • an acoustic damping element can be used in the head- capsule.
  • the current-carrying coil 520 freely oscillates within a magnetic field generated by the magnet system 510 and thus drives the membrane 540 firmly connected to it. Due to its mass and the spring stiffness of the diaphragm 540, this system forms a free-swinging spring-mass system which has to be damped. This is done by the acoustic damping 550 mounted above the diaphragm 540, which is typically realized by a perforated foil.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of a method for producing acoustic resistors.
  • a base material 100 is used, and a plurality of holes 10 are punched into this base material.
  • the punching of the holes 10 takes place by means of a punch 200 having a first diameter DS and a bushing 300 having a bore 310 with a second diameter DB.
  • the socket 310 is placed below the base material 100, and the punch 200 travels through the base material 100 into the socket 300, punching a hole 10 in the base material.
  • This step is repeated at various positions until the desired acoustic resistance is achieved.
  • either the tool (punch / sleeve) or the material can be repositioned.
  • a uniform arrangement eg a square grid
  • the diameter DL of the hole 10 depends on the diameter DS of the punch, the diameter DB of the bush 300, the material thickness t and on the material of the base material.
  • Fig. 3 three holes are shown in acoustic material, which are produced by different methods.
  • the top picture shows a lasered hole in Kapton.
  • a lasered hole in stainless steel is shown.
  • a hole punched in a PET film is shown, which has been produced by the punching method according to the invention. It can be seen from these pictures that the method according to the invention is advantageous, since it allows an exact production of the required holes. With the manufacturing method according to the invention, it is possible to provide the hole diameter very accurately and consistently.
  • the burr (ie the elevation of the hole edge) and the indentation (ie the chamfer of the hole edge inwards) in the method according to the invention are very small but very uniform (among the different holes). This contributes to eproduzierles of the method at.
  • This edge-to-edge precision is of great benefit in the use of damping materials in acoustic transducers since any elevation or beveling of the edge of the hole will result in acoustic distortion and thus compromise the acoustic quality of the transducer. Only with the punching method according to the invention is it possible to provide the holes in the base material sufficiently round. As seen in Figure 3, a lasered hole will not be sufficiently round.
  • the hole spacing as 795 ⁇ , the hole diameter as 295 pm, the punch diameter than 300 pm, the book diameter as 311 pm, the material thickness as 115 ⁇ and the base material as a PC film (z. As a polycarbonate film) can be selected.
  • the resulting punched holes have a diameter of 295 pm ⁇ 1 pm.
  • the acoustic resistance is then between 39 and 40 ohms.
  • the punched holes have a diameter of between 30 pm and 5 mm.
  • the tool used to make the acoustic resistors may be a multiple-use tool, i. H. with several punches and several sockets, represent.
  • the tool which is used according to the invention for the production of acoustic resistors, represent a tool which is used by the semiconductor industry for the production of conductive connections (so-called “via” s, from Latin “path") between a plurality of copper layers in printed circuit boards (US Pat. "PCB” s, printed circuit boards) is used.
  • the base material can be, for example, paper, fleece, fabric, foam, hole structures, plastic, metal or silk.
  • a suitable PET film or a PC film may be used.
  • the acoustic resistors according to the invention in electro-acoustic devices, such. As listeners, microphones or transducers used.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Herstellen von akustischen Dämpfungselementen mit einem akustischen Widerstand vorgesehen. Dazu wird mindestens eine Buchse (300) mit einem Loch (310) mit einem Durchmesser (DB) unterhalb eines Basismaterials (100) platziert. Mindestens ein Loch (10) wird in dem Basismaterial (100) durch mindestens einen Stempel (200) mit einem Stempeldurchmesser (DS) gestanzt. Der Stempelvorgang wird an verschiedenen Positionen des Basismaterials (100) wiederholt.

Description

Verfahren zum Herstellen von akustischen Dämpfungselementen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von akustischen Dämpfungselementen.
Akustische Dämpfungselemente mit akustischen Widerständen werden in vielen verschiedenen elektroakustischen Geräten wie beispielsweise Kopfhörer, Mikrofone, Headsets, Schallwandler etc. eingesetzt. Akustische Widerstände können aus Papier, Fleece, Stoff, Schaum, Lochstrukturen, Kunststoff, Metall und Seiden hergestellt sein. Diese Materialien können unterschiedliche akustische Widerstände aufweisen. Ein akustischer Widerstand kann beispielsweise durch das Vorsehen von Löchern in dem verwendeten Material eingestellt werden. Die Löcher können beispielsweise in das Material gelasert oder in das Material geätzt werden. Alternativ dazu können die Löcher auch in das entsprechende Material gebohrt werden.
Bei den bislang verwendeten Verfahren sind jedoch die Reproduzierbarkeit, die Herstellungskosten und die Verschmutzung sowie die Prozessdauer nachteilig.
In der prioritätsbegründenden deutschen Patentanmeldung hat das Deutsche Patent- und Markenamt die folgenden Dokumente recherchiert: AT 66177 E (bzw. E 66177 B) und EP 1 234 922 A1.
Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen von akustischen Dämpfungselementen vorzusehen, welches eine gute Reproduzierbarkeit und eine exakte, formgenaue und wiederholbare Lochgeometrie mit hoher Präzision ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen von akustischen Dämpfungselementen nach Anspruch 1 gelöst.
Somit wird ein Verfahren zum Herstellen eines akustischen Dämpfungselementes für ein Mikrofon, einen Hörer oder einen Lautsprecher vorgesehen. Das Dämpfungselement weist einen vorab festgelegten akustischen Widerstand auf. Dazu wird mindestens eine Buchse mit einem Loch mit einem Durchmesser unterhalb eines Basismaterials platziert. Mindestens ein Loch wird in dem Basismaterial durch mindestens einen Stempel mit einem Stempeldurchmesser gestanzt. Der Stempelvorgang wird an verschiedenen Positionen des Basismaterials wiederholt, bis der vorab festgelegte akustische Widerstand erreicht ist. Der Durchmesser der Löcher in dem Basismaterial ist zwischen 30 μιη und 350 pm.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Durchmesser des Loches abhängig von dem Durchmesser des Stempels, dem Durchmesser der Bohrung der Buchse, der Materialdicke und dem Basismaterial.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann bei der Herstellung des akustischen Widerstandes ein Werkzeug mit Mehrfachnutzen verwendet werden, welches mehrere Stempel und mehrere Buchsen aufweist.
Die Erfindung betrifft ebenfalls einen akustischen Widerstand, der nach einem der oben beschriebenen Verfahren hergestellt bzw. herstellbar ist.
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein elektroakustisches Gerät mit einem akustischen Widerstand, der nach einem der oben beschriebenen Verfahren hergestellt worden ist.
Die Erfindung betrifft ebenfalls die Verwendung einer Maschine zur Produktion der leitenden Verbindung zwischen mehreren Kupferlagen in Leiterplatten zur Herstellung eines akustischen Widerstandes. Hierbei wird mindestens eine Buchse mit einem Loch mit einem Durchmesser unterhalb eines Basismaterials platziert und mindestens ein Loch wird in dem Basismaterial durch den mindestens einen Stempel mit einem Stempeldurchmesser gestanzt. Der Stanzvorgang kann mehrfach an unterschiedlichen Positionen wiederholt werden. Der Durchmesser der Löcher in dem Basismaterial ist zwischen 30 μηη und 350 pm.
Die Erfindung betrifft den Gedanken, die Löcher in dem akustischen Material zu stanzen. Dazu wird eine Buchse mit einem ersten Durchmesser unter dem Material platziert und dann wird eine Mehrzahl von Löchern durch einen Stempel mit einem zweiten Durchmesser gestanzt. Durch das Stanzen der Löcher können Löcher mit einem reproduzierbaren Durchmesser mit einer sehr geringen Toleranz ermöglicht werden. Ferner können die akustischen Widerstände sehr schnell hergestellt werden. Mit dem erfindungsgemäßen Stanzverfahren zur Herstellung von akustischen Widerständen bzw. einer akustischen Dämpfung kann ein sehr enges Toleranzfeld ermöglicht werden. Die akustischen Widerstände sind individuell herstellbar und es wird lediglich eine sehr kurze Entwicklungs- oder Bearbeitungszeit benötigt, da die Anzahl der Iterati- onsschritte zur Herstellung eines bestimmten akustischen Widerstandes mit der erforderlichen Genauigkeit deutlich verringert wird.
Die Herstellung der akustischen Widerstände mit den entsprechenden Löchern ist wiederholbar und gleichmäßig. Der Ausschuss während des Herstellverfahrens wird erheblich reduziert und die akustischen Widerstände sind flexibel an die Produktgeometrien anpassbar, in welchen sie verwendet werden sollen. Gemäß der Erfindung können Löcher in dem verwendeten akustischen Material vorgesehen werden, welche eine Toleranz im Mikrometerbereich aufweisen.
Gemäß der Erfindung ist der Lochdurchmesser abhängig von dem Stempeldurchmesser, dem Buchseninnendurchmesser, der Materialstärke und der Materialbeschaffenheit des Materials, welches als akustischer Widerstand zu verwenden ist.
Gemäß der Erfindung wird das akustische Dämpfungselement in Mikrofonen, Hörern oder Lautsprechern vorgesehen.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Vorteile und Ausführungsbeispiel der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt eines elektro-akustischen
Wandlers gemäß der Erfindung;
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Herstellen von akustischen Dämpfungseinheiten mit akustischen Widerständen, und
Fig. 3 zeigt verschiedene Löcher in akustischen Materialien, welche durch unterschiedliche Verfahren erreicht werden.
Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt eines elektro-akustischen Wandlers gemäß der Erfindung. Der Wandler ist z. B. als eine Kopfhörerkapsel ausgestaltet. In der Kopfhö- rerkapsel kann ein akustisches Dämpfungselement eingesetzt werden. Die stromdurch- flossene Spule 520 schwingt innerhalb eines durch das Magnetsystem 510 erzeugten Magnetfeldes frei und treibt so die mit ihr fest verbundene Membran 540 an. Dies System bildet aufgrund seiner Masse und der Federsteifigkeit der Membran 540 ein frei schwingendes Feder-Masse-System, das bedämpft werden muss. Dies geschieht durch die oberhalb der Membran 540 angebrachten akustischen Dämpfung 550, die typischerweise durch eine gelochte Folie realisiert wird.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Herstellen von akustischen Widerständen. Zur Herstellung von akustischen Widerständen für das Dämpfungselement wird ein Basismaterial 100 verwendet und in dieses Basismaterial wird eine Mehrzahl von Löchern 10 gestanzt. Das Stanzen der Löcher 10 erfolgt mittels eines Stempels 200 mit einem ersten Durchmesser DS und einer Buchse 300 mit einer Bohrung 310 mit einem zweiten Durchmesser DB. Die Buchse 310 wird unterhalb des Basismaterials 100 platziert und der Stempel 200 fährt durch das Basismaterial 100 in die Buchse 300 hinein und stanzt dabei ein Loch 10 in dem Basismaterial. Dieser Schritt wird an verschiedenen Positionen wiederholt, bis der gewünschte akustische Widerstand erreicht wird. Dazu kann wahlweise das Werkzeug (Stempel/Buchse) oder das Material neu positioniert werden. Bevorzugt kommt hierbei eine gleichmäßige Anordnung (z. B. ein quadratisches Raster) zur Anwendung.
Gemäß der Erfindung hängt der Durchmesser DL des Loches 10 von dem Durchmesser DS des Stempels, dem Durchmesser DB der Buchse 300, der Materialstärke t sowie von dem Material des Basismaterials ab.
In Fig. 3 sind drei Löcher in akustischem Material gezeigt, welche durch unterschiedliche Verfahren hergestellt werden. In dem obersten Bild ist ein gelasertes Loch in Kapton gezeigt. In dem mittleren Bild ist ein gelasertes Loch in VA-Stahl gezeigt. In dem unteren Bild ist ein in eine PET-Folie gestanztes Loch gezeigt, welches durch das erfindungsgemäße Stanzverfahren hergestellt worden ist. Aus diesen Bildern ist zu sehen, dass das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft ist, da es eine genaue Herstellung der benötigten Löcher ermöglicht. Mit dem erfindungsgemäßen Herstellverfahren ist es möglich, den Lochdurchmesser sehr genau und gleichbleibend vorzusehen.
Insbesondere fallen der Grat (d. h. die Erhebung des Lochrandes) und der Einzug (d. h. die Abschrägung des Lochrandes nach innen) bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sehr gering, aber sehr gleichmäßig (unter den verschiedenen Löchern) aus. Dies trägt zur eproduzierbarkeit des Verfahrens bei. Diese Präzision in der Randschärfe ist beim Einsatz der Dämpfungsmaterialien in akustischen Wandlern von großem Vorteil, da jede Erhebung oder Abschrägung des Lochrandes zu akustischen Verzerrungen führt und die akustische Qualität des Wandlers somit beeinträchtigt würde. Nur mit dem erfindungsgemäßen Stanzverfahren ist es möglich, die Löcher in dem Basismaterial ausreichend rund vorzusehen. Wie in Fig. 3 zu sehen, wird ein gelasertes Loch nicht ausreichend rund sein.
Um beispielsweise einen akustischen Widerstand von 40 Ohm vorzusehen, kann der Lochabstand als 795 μητι, der Lochdurchmesser als 295 pm, der Stempeldurchmesser als 300 pm, der Buchsendurchmesser als 311 pm, die Materialstärke als 115 μητι und das Basismaterial als PC-Folie (z. B. eine Polycarbonat-Folie) ausgewählt werden. Die resultierenden, gestanzten Löcher weisen einen Durchmesser von 295 pm ± 1 pm auf. Der akustische Widerstand ist dann zwischen 39 und 40 Ohm.
Die gestanzten Löcher weisen einen Durchmesser von zwischen 30 pm und 5 mm auf. Das Werkzeug, welches zum Herstellen der akustischen Widerstände verwendet wird, kann ein Werkzeug mit Mehrfachnutzen, d. h. mit mehreren Stempeln und mehreren Buchsen, darstellen.
Optional kann das Werkzeug, welches erfindungsgemäß zur Herstellung von akustischen Widerständen verwendet wird, ein Werkzeug darstellen, welches aus der Halbleiterin- dustrie zur Herstellung von leitenden Verbindungen (sogenannten„Via"s, von lat.„Weg") zwischen mehreren Kupferlagen in Leiterplatten („PCB"s, printed circuit boards) verwendet wird.
Das Basismaterial kann beispielsweise Papier, Fleece, Stoff, Schaum, Lochstrukturen, Kunststoff, Metall oder Seiden darstellen. Vorzugsweise kann eine geeignete PET-Folie oder eine PC-Folie verwendet werden.
Gemäß der Erfindung werden die erfindungsgemäß hergestellten akustischen Widerstände in elektroakustischen Geräten, wie z. B. Hörer, Mikrofone oder Schallwandler, verwendet.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Herstellen eines akustischen Dämpfungselementes für ein Mikrofon, einen Hörer oder einen Lautsprecher, wobei das Dämpfungselement einen vorab festgelegten akustischen Widerstand aufweist, mit den Schritten:
Platzieren mindestens einer Buchse (300) mit einem Loch (310) mit einem Durchmesser (DB) unterhalb eines Basismaterials (100),
Stanzen mindestens eines Loches (10) in dem Basismaterial (100) durch mindestens einen Stempel (200) mit einem Stempeldurchmesser (DS), und
Wiederholen des Stempelvorganges an unterschiedlichen Positionen des Basismaterials (100), bis der vorab festgelegte akustische Widerstand erreicht ist,
wobei die Durchmesser der Löcher (10) in dem Basismaterial zwischen 30 pm und 350 pm betragen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei
der Durchmesser (DL) des Loches (10) abhängig ist von dem Durchmesser des Stempels (DS), dem Durchmesser (DB) der Bohrung der Buchse, der Materialdicke (t) und dem Basismaterial (100).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei
zum Stanzen des mindestens einen Loches ein Werkzeug mit Mehrfachnutzen verwendet wird, welches eine Mehrzahl von Stempeln und eine Mehrzahl von Buchsen aufweist.
4. Akustischer Widerstand, herstellbar nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3.
5. Elektroakustisches Gerät, insbesondere Hörer, Mikrofon oder Lautsprecher, mit mindestens einem akustischen Dämpfungselement, das nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 hergestellt ist.
6. Verwendung einer Maschine zur Produktion von leitenden Verbindungen zwischen mehreren Kupferlagen in Leiterplatten zum Herstellen von akustischen Dämpfungselementen,
wobei mindestens eine Buchse (300) mit einem Loch (310) mit einem Durchmesser (DB) unterhalb eines Basismaterials (100) platziert wird, und wobei mindestens ein Loch (10) in dem Basismaterial (100) durch mindestens einen Stempel (200) mit einem Stempeldurchmesser (DS) gestanzt wird,
wobei die Durchmesser der Löcher (10) in dem Basismaterial zwischen 30 μιη und 350 pm betragen.
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