專利名稱：一種具有嵌入式織物材料防護(hù)屏的微機(jī)電系統(tǒng)傳聲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有嵌入式織物材料防護(hù)屏的微機(jī)電系統(tǒng)傳聲器。
背景技術(shù)：
眾所周知，最普通的用于聲學(xué)設(shè)備的傳聲器類型有所謂的“ECM” (駐極體電容傳聲器)和“MEMS” (微機(jī)電系統(tǒng))傳聲器。
第二種傳聲器類型是一個很小的設(shè)備，安裝在蜂窩式電話和手提式聲學(xué)設(shè)備中， 且其典型的尺寸為7X4X3mm。
微機(jī)電系統(tǒng)傳聲器包括一個傳聲器金屬本體，其由所謂“封裝”的組裝工序制備而成，其中不同的材料層之間，包括金屬材料，以全自動的方式重疊在一起。
在焊接完畢傳聲器內(nèi)部的電路元件后，通過切割一次性傳聲器板的邊緣，使得傳聲器被從一次性的傳聲器板上分離。
通過單獨的切割操作，大量的傳聲器被切割下來。
在切割前，所有的傳聲器都經(jīng)過了電性能測試，且殘次品會自動的被與正品分開。
如此制作的傳聲器具有基本的特征，其中，最重要特征在于它們非常的小。
傳聲器金屬本體是很好的熱導(dǎo)體。
以上的工序會產(chǎn)生很高的熱量，因為傳聲器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是被焊接的，相應(yīng)的需要在制造傳聲器的生產(chǎn)線出口處進(jìn)行100%的定量和定性控制。
眾所周知，以上所述的傳聲器包括數(shù)個金屬銷，通常為6個，所述金屬銷被焊接到 PCB(印刷電路板或所謂的母插件)上，最終的聲頻設(shè)備被設(shè)置其上。
將微機(jī)電系統(tǒng)安裝于印刷電路板上的傳統(tǒng)的方法如下
微機(jī)電系統(tǒng)傳聲器可能包括一微機(jī)電系統(tǒng)模具，所述類型的模具被安裝于印刷電路板的頂部或底部(位于其內(nèi)表面或外表面)。
兩種裝備模具均可用于批量生產(chǎn)聲學(xué)設(shè)備，而其選擇決定于最終聲學(xué)設(shè)備體系結(jié)構(gòu)的目標(biāo)。
所述傳聲器的開口必須直接對準(zhǔn)聲源，以便收集聲波用以滿足傳聲器的操作需求。
根據(jù)傳聲器在印刷電路板或母插件上的位置不同，所述傳聲器的開口位置會有所改變。
事實上，對于頂部設(shè)置的微機(jī)電系統(tǒng)，開口被設(shè)置在與連接銷被焊接到印刷電路板相反的印刷電路板表面。
相反的，對于設(shè)置于底部表面的微機(jī)電系統(tǒng)傳聲器，印刷電路板上被鉆孔，且所述連接銷被焊接從而連接所有設(shè)置的孔。
因此，所述微機(jī)電系統(tǒng)的開口應(yīng)該設(shè)置于與連接銷同一面上，如，沖向外部的聲源。
相應(yīng)的，很顯然以上不同的位置會影響在焊接銷釘操作時流向開口的熱量更具體的，對于底部安裝的微機(jī)電系統(tǒng)，開口被設(shè)置在與連接銷釘最接近的位置，其熱流達(dá)到最大值。
當(dāng)一個防護(hù)屏被直接設(shè)置于開口位置時產(chǎn)生了一個問題，所述問題在以下的描述中會更加的清晰。
關(guān)于傳聲器的保護(hù)設(shè)施，最基本的需要是阻止微小顆粒和水滴進(jìn)入到傳聲器中， 所述微小顆粒和水滴會使得聲學(xué)相應(yīng)設(shè)備失效或腐蝕。
此種保護(hù)目的可以通過在微機(jī)電系統(tǒng)開口附近設(shè)置防護(hù)屏而實現(xiàn)。
織物材料和多孔介質(zhì)屏通常被用于作為防護(hù)屏障用于阻擋顆粒的滲入。
在聲學(xué)領(lǐng)域，一種網(wǎng)孔狀織物材料被經(jīng)常使用。
這種主要應(yīng)用的材料由織物組成，且具有20到100微米的網(wǎng)孔尺寸，所述織物包括人工合成的單線程紗線。
一種聚酯聚合物(PET)通常也被應(yīng)用。
一個關(guān)于上述織物材料的著名的例子是“ACOUSTEX B160”織物，其具有21微米的網(wǎng)孔尺寸，且其密度為190線/厘米，所述“ACOUSTEX B160”織物是由31微米的單線PET細(xì)紗紡制而成的，所述31微米的單線PET細(xì)紗具有160MKS Rayls的聲學(xué)阻抗，所述“ACOUSTEX B160”織物由紗帝公司制備的。
當(dāng)防護(hù)屏被應(yīng)用時，典型的解決方法是使用沖切下來獨立元件，所述獨立元件由泡沫或粘性材料編織的網(wǎng)狀織物制成，連接于開口的附近并覆蓋聲學(xué)設(shè)備外表面。
如此的獨立元件防止了防護(hù)屏暴露于預(yù)備焊接操作產(chǎn)生的熱量中。
對于頂部設(shè)置的微機(jī)電系統(tǒng)，一種優(yōu)先的解決方法是將沖切元件設(shè)置于設(shè)備外體的內(nèi)表面。
所述沖切元件是由織物材料防護(hù)屏構(gòu)成，所述織物材料防護(hù)屏具有附加的粘性雙環(huán)元件和任選的薄泡沫層，作為一種懸掛層操作。
因為，所述沖壓部分的殘余結(jié)構(gòu)附著于蜂窩式電話的外體，或其他聲學(xué)設(shè)備上，所述沖壓部分提供了一種很好的保護(hù)。
但是，這種方法被一系列的缺點所影響，如需要增加獨立組件，所述獨立組件必須在設(shè)備的最終組裝前被安裝，而這些缺點增加了設(shè)備的制作周期和成本。
另外，所述微機(jī)電系統(tǒng)傳聲器在其中間的組裝步驟中缺乏保護(hù)，即從印刷板的焊接步驟到塑料材料體的封裝步驟。
考慮到傳統(tǒng)微機(jī)電系統(tǒng)制作方法中相對較高的殘次品率，因此,在上述提到的步驟中缺乏保護(hù)是非常危險的。
底部設(shè)置的微機(jī)電系統(tǒng)具有較小的暴露的開口，但是，也必須防止細(xì)小的顆粒的從開口滲入。
目前，在印刷板相反的一面設(shè)置有一個沖切元件，所述沖切元件由附加粘結(jié)劑的人工合成的防護(hù)屏組成，其可以有效的保護(hù)微機(jī)電系統(tǒng)開口免受細(xì)小顆粒的侵入。
如此的解決方法是令人滿意的，即使不完美，因為預(yù)留有側(cè)面的開口空間；但是， 其具有如頂部設(shè)置的微機(jī)電系統(tǒng)相同的缺點，即需要進(jìn)行附加沖壓部分的組裝步驟且在設(shè)備的組裝操作中缺乏對傳聲器中間步驟的保護(hù)。
除此之外，在所謂的“封裝”和組裝步驟中，所述微機(jī)電系統(tǒng)傳聲器至少要被加熱兩次。
微機(jī)電系統(tǒng)同樣可以由其他的方法制備，一些方法使用“軟熔”工序，而該工序會在傳聲器本體內(nèi)產(chǎn)生大量的熱量，使得傳聲器本體達(dá)到一個危險的溫度。
另外，溫度數(shù)據(jù)會根據(jù)微機(jī)電系統(tǒng)的制備方法的不同而有所改變，最主要的如在最后的設(shè)備安裝操作步驟中，所述微機(jī)電系統(tǒng)被焊接到印刷電路板上的向上或向下的直接連接的焊點上。
在此種連接中，特別需要指出的是，所述微機(jī)電系統(tǒng)具有非常小的尺寸且主要是由金屬材料制成的，從熱的角度來說又是一個危險的狀況。
在制備微機(jī)電系統(tǒng)的過程中產(chǎn)生的溫度能夠達(dá)到300°C，這對于防護(hù)屏材料來說是很危險的。
目前，以上提到的防護(hù)屏或屏障通常是由聚酯材料(PET)制備而成，聚合物的熔點一般在240到260°C之間，因此，直接暴露于高溫下會使得這種合成的網(wǎng)孔防護(hù)屏毀損或毀滅。
基于上述原因，以上提到的沖壓部分被設(shè)置于接近微機(jī)電系統(tǒng)的位置，而不是位于其中。
所述屏障的安裝處于第二操作步驟，在所有加熱工序之后，即在制備完成微機(jī)電系統(tǒng)和完成其焊接之后。
這就是現(xiàn)有的微機(jī)電系統(tǒng)制備方法最主要的局限之處，這是一個非常復(fù)雜的組裝工序，在中間的工序步驟中缺乏保護(hù)措施，在使用的過程中的保護(hù)措施不令人滿意且不完美。
如上所述，現(xiàn)有的方法中的頂部設(shè)置和底部設(shè)置微機(jī)電系統(tǒng)都是不理想的，因為， 附加組件的組裝需求大大增加生產(chǎn)成本。
另外，需要進(jìn)一步指出的是，所述防護(hù)屏僅僅在最后的聲學(xué)設(shè)備被全部組裝完成后才能被安裝，或至少在將傳聲器焊接到印刷電路板上后才能被安裝，且通常在另一客戶的不同制備地點安裝。
因此，在制作、倉儲、運輸(如果需要)和最后的印刷電路板電路焊接過程中，所述微機(jī)電系統(tǒng)處于無保護(hù)措施的狀態(tài)。
理論上的理想方法是為微機(jī)電系統(tǒng)本身提供保護(hù)。
換句話說，防護(hù)屏應(yīng)該被制作成與微機(jī)電系統(tǒng)作為一個獨立的整體，在接下來的組裝步驟中，可能“忘記” 了防護(hù)屏的存在。
在實踐中，由于溫度的限制，這種構(gòu)思是不可行的。
在將傳聲器焊接到其目標(biāo)位置前將防護(hù)屏全部安裝是非常有利的。
也就是說，人工合成的防護(hù)屏應(yīng)該能夠至少承受焊接操作中產(chǎn)生的熱量，這是相當(dāng)關(guān)鍵的，主要對于底部安裝的微機(jī)電系統(tǒng)。
事實上，在底部安裝的微機(jī)電系統(tǒng)中，傳聲器開口沖向印刷電路板，且非常接近于焊接到印刷電路板上的連接觸點。
因此，考慮到這些金屬部件之間極小的距離和高的導(dǎo)電性，在焊接操作過程中，不希望達(dá)到所述防護(hù)屏的熔融溫度。
換句話說，底部安裝型對于在傳聲器開口區(qū)域加熱是最為敏感的形式。
如果希望在接近開口的區(qū)域安置防護(hù)屏，則防護(hù)屏必須能夠承受焊接產(chǎn)生的熱量。
對于頂部安裝的微機(jī)電系統(tǒng)，連接銷和開口之間的距離稍微大一些，相應(yīng)的，焊接操作的熱應(yīng)力則小于底部安裝的微機(jī)電系統(tǒng)的熱應(yīng)力。
在某些有利的情況下，現(xiàn)有的聚酯防護(hù)屏從耐熱的角度來說是令人滿意的。
但是，為了保證在所有的計劃的工序中具有恰當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)屏障，需要一種具有更高的可接受的溫度臨界值的材料。發(fā)明內(nèi)容
相應(yīng)的，本發(fā)明的主要目標(biāo)是提供一種嵌入式織物材料防護(hù)屏用于保護(hù)微機(jī)電系統(tǒng)傳聲器，以克服以上公開的現(xiàn)有技術(shù)中的缺點。
在以上所提到的目標(biāo)范圍內(nèi)，本發(fā)明的主要目的是提供一種織物材料防護(hù)屏，所述織物材料防護(hù)屏在微機(jī)電系統(tǒng)的制作過程中，被直接應(yīng)用于傳聲器上，同時起到了保護(hù)微機(jī)電系統(tǒng)免受細(xì)小顆粒和水滴的侵入，從而改進(jìn)微機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備的聲學(xué)效率。
本發(fā)明的另一目的是提供一種織物材料防護(hù)屏，所述織物材料防護(hù)屏可以被制作成微機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備的嵌入式部分，在開始制備微機(jī)電系統(tǒng)的工序中，通過設(shè)計一個專用的制備系統(tǒng)，即所謂的專用的“封裝”。
本發(fā)明的進(jìn)一步的目的在于，允許所述微機(jī)電系統(tǒng)內(nèi)置一個柔性用戶設(shè)備，且不需要增加外部組件。
本發(fā)明的進(jìn)一步的目的在于，提供一種織物材料防護(hù)屏，所述織物材料防護(hù)屏由一種具有令人滿意的和充分的耐熱性能的防護(hù)屏材料制成，從而防止微機(jī)電系統(tǒng)在焊接操作中被毀損。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，以上提到的目標(biāo)和目的，連同另外的目的，在下文中會更加明顯，通過一種具有嵌入式織物材料防護(hù)屏的微機(jī)電系統(tǒng)來實現(xiàn)，其特征在于，所述微機(jī)電系統(tǒng)包括一個傳聲器本體，所述傳聲器本體具有一個開口，所述開口上設(shè)置有織物材料防護(hù)屏，所述織物材料防護(hù)屏在封裝所述微機(jī)電系統(tǒng)的過程中被嵌入到傳聲器本體中。


本發(fā)明的更進(jìn)一步的特性和優(yōu)勢在以下優(yōu)選實施例的詳細(xì)的描述中會更加明顯。 雖然不是排他的，本發(fā)明的體現(xiàn)是通過附圖所代表的例子的說明來實現(xiàn)的，但并不限于此。
圖I為微機(jī)電系統(tǒng)被安裝于印刷電路板頂部的示意圖。
圖2為微機(jī)電系統(tǒng)被安裝于印刷電路板底部的示意圖。
具體實施方式
引用以上提到的附圖中的編號，根據(jù)本發(fā)明所述的用于保護(hù)微機(jī)電系統(tǒng)的嵌入式織物材料防護(hù)屏，通常由附圖標(biāo)記I表示，包括一個傳聲器本體2，所述傳聲器本體2具有一個開口 3，所述開口 3上織物材料防護(hù)屏4，所述織物材料防護(hù)屏4在所述微機(jī)電系統(tǒng)的封裝階段中被嵌入到傳聲器本體2中。
圖I顯示了微機(jī)電系統(tǒng)被安裝于印刷電路板頂部的應(yīng)用實施例。
另外，圖I中的點劃線，由附圖標(biāo)記5表示，為現(xiàn)有技術(shù)中防護(hù)屏的位置，作為一個獨立的沖切元件。
相反的，本發(fā)明所述的防護(hù)屏4與傳聲器本體2連接并構(gòu)成了后者整體的一部分。
相應(yīng)的，所述傳聲器和相關(guān)的防護(hù)屏可以被作為一個獨立的元件進(jìn)行組裝。
所述開口 3被完全保護(hù)以防止其遭受外界顆粒的侵入，包括在聲學(xué)設(shè)備的前期存儲、焊接和組裝的過程中。
對于頂部設(shè)置的模式，所述開口 3遠(yuǎn)離連接到印刷電路板7上的連接銷，所述防護(hù)屏4由傳統(tǒng)的PET材料或先進(jìn)的聚合物材料制備而成，所述材料能夠承受高溫，如PEEK、 PPS、PTFE 等。
設(shè)備的外殼，例如蜂窩式電話機(jī)，由附圖標(biāo)記8表示。
圖2顯示了微機(jī)電系統(tǒng)I被安裝于印刷電路板底部位置的應(yīng)用實施例。
點劃線5顯示了傳統(tǒng)防護(hù)屏的位置，所述傳統(tǒng)防護(hù)屏包括沖切粘接元件，所述沖切粘接元件固定到或附著到印刷電路板7的外表面上。
相反的，根據(jù)本發(fā)明，所述防護(hù)屏4被直接設(shè)置在傳聲器本體2中接近印刷電路板 7的位置。
所述位置提供了一種很好的保護(hù)，使得聲學(xué)設(shè)備在從焊接到最后組裝的所有制備操作步驟中均能免受外界微小顆粒和水滴的侵入。
在以上構(gòu)造中，由于所述開口 3被設(shè)置的非常接近被焊接的連接銷6，因此，會產(chǎn)生很高的熱應(yīng)力。
根據(jù)本發(fā)明，使用高耐熱聚合物制備防護(hù)屏是可能的。
必須在微機(jī)電系統(tǒng)制備過程中，也就是其“封裝”過程中，將防護(hù)屏4直接設(shè)置在微機(jī)電系統(tǒng)的外表面或內(nèi)表面。
即使在這些過程中的某些操作步驟中產(chǎn)生熱量，所述防護(hù)屏4也能夠承受這些熱量。
最后，作為結(jié)構(gòu)材料的聚合物，如PEEK，具有足夠高的熔融溫度，從而保護(hù)所述材料不會被在被使用的制作方法中實際產(chǎn)生的最高溫度所損壞。
為了能夠承受焊接操作產(chǎn)生的熱量，所述織物防護(hù)屏由高熔融溫度的聚合物材料制備而成，如PEEK，PPS, PTFE和類似材料。
任何具有比PET高的熔融溫度的材料均適合上述應(yīng)用。
一種優(yōu)選的織物結(jié)構(gòu)是編織單線程網(wǎng)孔型。
例如，一種合適的編織網(wǎng)是由PEEK(聚醚醚酮)材料制備而成的，其熔融溫度為 343°C，可以承受微機(jī)電系統(tǒng)制作和焊接過程中產(chǎn)生的熱量。
更好的，一種新型材料具有25微米的網(wǎng)孔尺寸，140網(wǎng)孔/厘米的柵距，而PEEK線或細(xì)紗具有40微米的直徑。
織物防護(hù)屏的結(jié)構(gòu)可以改變。
使用以上提到的聚合物材料是可能的，其具有單層或多層結(jié)構(gòu)，具有不同的紡織紋理，具有單線或多線細(xì)紗，密度大于或等于100線/厘米，且單線的直徑最大為60微米。
可以發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明實現(xiàn)了以上提到的所有目標(biāo)和目的。
事實上，制備好的嵌入式織物防護(hù)屏被直接設(shè)置到傳聲器本體中，在微機(jī)電系統(tǒng)的制備過程中，且能夠防止微小顆粒和水滴的侵入，從而提高了微機(jī)電系統(tǒng)的聲學(xué)效果。
根據(jù)本發(fā)明所述的防護(hù)屏，在微機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備開始制作時就作為了整體的一部分，通過專門設(shè)計的制作方法，也就是所謂的“封裝”。
本發(fā)明允許以非常柔性的方式將微機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備結(jié)合為一個整體，而不需要增加外部元件。
在本發(fā)明的具體實施中，根據(jù)實際需要，所使用的材料，可能的尺寸和形狀可以是任意的。8
權(quán)利要求
1.一種具有嵌入式織物材料防護(hù)屏的微機(jī)電系統(tǒng)傳聲器，其特征在于，所述傳聲器包括一個傳聲器本體，所述傳聲器本體具有一個開口，所述開口上設(shè)置有織物材料防護(hù)屏，所述織物材料防護(hù)屏在封裝所述微機(jī)電系統(tǒng)傳聲器設(shè)備的過程中被嵌入到傳聲器本體中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有嵌入式織物材料防護(hù)屏的微機(jī)電系統(tǒng)傳聲器，其特征在于，所述織物材料防護(hù)屏能夠承受高溫，如PEEK，PPS, PTFE和任何具有足夠高的熔融溫度的聚合物材料，所述聚合物材料能夠承受在制備微機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備和焊接所述微機(jī)電系統(tǒng)到印刷電路板上的過程中產(chǎn)生的熱量。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有嵌入式織物材料防護(hù)屏的微機(jī)電系統(tǒng)傳聲器，其特征在于，所述微機(jī)電系統(tǒng)傳聲器被設(shè)置在頂部位置，其開口遠(yuǎn)離印刷電路板的表面，或者所述微機(jī)電系統(tǒng)傳聲器被設(shè)置在底部位置，其開口朝向印刷電路板。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有嵌入式織物材料防護(hù)屏的微機(jī)電系統(tǒng)傳聲器，其特征在于，當(dāng)所述微機(jī)電系統(tǒng)傳聲器被設(shè)置在頂部位置時，所述織物材料防護(hù)屏由傳統(tǒng)的材料制備而成，如PET、PA、PP或其他聚合物，假如環(huán)境不具有相對高的溫度。
全文摘要
一種具有嵌入式織物材料防護(hù)屏的微機(jī)電系統(tǒng)傳聲器，包括一個傳聲器本體，所述傳聲器本體具有一個開口，所述開口上設(shè)置有織物材料防護(hù)屏，所述織物材料防護(hù)屏在封裝所述微機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備的過程中被嵌入到傳聲器本體中。
文檔編號H04R19/04GK102984633SQ20121027733
公開日2013年3月20日 申請日期2012年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月2日
發(fā)明者馬可·米耶塔, 保羅·卡諾尼卡 申請人:紗帝公司