專利名稱：包括rfid電路的電聲換能器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有聲音產(chǎn)生部件和電路單元的電聲換能器，該電路單元具有電路襯底和至少一個信號處理電路的電路元件，該電路元件裝在電路襯底上。
專利文獻US6243472B1公開了一種上面首段所述類型的電聲換能器。在該已知的換能器中，電路單元的載體上設有多個電路元件，該載體為板的形式，所述電路元件形成一換能器電路，其用于處理并作用于將要饋送和饋送到聲音產(chǎn)生部件的信號。關于這種其內并入一換能器電路的換能器，可參照2003年7月18日申請的申請?zhí)枮镻CT/IB03/03275(PHAT020049EP-P)的國際專利申請。在該已知的電聲換能器中，該至少一個電路元件形成一換能器電路，其在處理聲信號方面具備優(yōu)點，但從另一方面來說卻有局限性，因為這種換能器通常用在提供已知換能器不提供任何支持的附加功能性的裝置中。
本發(fā)明的目的在于消除上述的局限性，并產(chǎn)生一種改進的電聲換能器。
為了實現(xiàn)上述目的，將依據(jù)本發(fā)明的功能部件設置在依據(jù)本發(fā)明的電聲換能器中，由此能使依據(jù)本發(fā)明的電聲換能器具有采用下面規(guī)定方式的特征，即一種電聲換能器具有聲音產(chǎn)生部件并具有一電路單元，該電路單元具有電路襯底和至少一個信號處理電路的電路元件，該電路元件裝在該電路襯底上，其中，該聲音產(chǎn)生部件的形式為環(huán)形且包圍一內部空間，在制造該換能器時和裝配該電路單元之前，可自該聲音產(chǎn)生部件的外部接近該內部空間，并且，將該至少一個電路元件布置在該聲音產(chǎn)生部件中的內部空間內，并形成通信合作裝置的通信電路以無接觸地通信。
通過依據(jù)本發(fā)明的設置所實現(xiàn)的首要一點是，用于電聲裝置的電聲換能器還可用于產(chǎn)生屬于該電聲裝置的通信合作裝置，這有利于盡可能低廉、節(jié)省空間并且需要的組裝步驟極少的技術方案。依據(jù)本發(fā)明的功能部件的設置能以結構上簡單的方式實現(xiàn)電聲換能器特別節(jié)省空間的設計，該電聲換能器具有嵌入式的通信合作裝置的通信電路，因為該至少一個通信電路的裝在電路襯底上的電路元件容納在聲音產(chǎn)生部件中的內部空間內且因此不占用任何附加空間。
在依據(jù)本發(fā)明的電聲換能器中，可在電路襯底上設有多個分立的電路元件以形成通信電路。這種通信電路也可由薄膜技術產(chǎn)生。不過，經(jīng)證實非常有利的是，僅設置單個電路元件，該電路元件是通過與電路襯底連接的一集成電路形成的，該集成電路形成通信電路。這樣一來，就可獲得特別小而節(jié)省空間的技術方案。
在具有一集成電路的實施例中，經(jīng)證實還非常有利的是，另外設置如權利要求3所述的部件。這意味著可動線圈有利地用于兩個目的。這種技術方案的有利之處還在于，容許可動線圈與通信電路之間存在形式盡可能簡單的導電連接。
在依據(jù)本發(fā)明的其內的聲音產(chǎn)生部件具有隔膜的電聲換能器中，彼此平行延伸的連接觸點可采用點或條帶的形式設置在電路襯底遠離隔膜的那面上，不過，經(jīng)證實非常有利的是，在電路襯底遠離隔膜的那面設置四個連接觸點，每一個連接觸點都是圓環(huán)扇形區(qū)的形式。實踐證明，這種實施例是特別有利的。
電路單元例如可通過至少一個螺釘固定就位。不過，經(jīng)證實非常有利的是，將電路單元布置成不采用單獨工具就可拆卸。為此，可在電路單元和換能器別的構成部件之間設置閉鎖連接或卡口式連接。還可在電路單元與換能器別的構成部件之間設置或緊或松的壓入配合。
本發(fā)明的這些和其它方面將自下面描述的實施例明顯地看出并參照該實施例予以闡明，不過，本發(fā)明并不局限于該實施例。
在附圖中

圖1以橫剖面示出了依據(jù)本發(fā)明一實施例的電聲換能器，該換能器設有一電路單元；圖2示出了依據(jù)圖1的換能器后部的斜視圖，未示出電路單元；圖3示出了依據(jù)圖1的換能器的電路單元后部的斜視圖；圖4示出了依據(jù)圖1的換能器的電路單元前部的斜視圖。
圖1示出了電聲換能器1，它在本實例中為揚聲器1。換能器1為一種繞其中心基本上對稱的形式，且具有換能器軸2。
換能器1具有杯狀形式的外殼3，其由金屬構成且具有端壁4和側壁5，端壁4設有其內具有讓聲音通過的開口(未示出)的圓形凸起部分6，還設有四個條帶形式的突舌片7，其自側壁5突伸且沿徑向朝換能器軸2延伸，換能器1容納在外殼3中的構成部件借助于突舌片7固定在其軸向位置上。還可設置不止四個的這樣的突舌片7。換能器1容納在外殼3中的構成部件的徑向位置借助于側壁5固定。杯狀外殼3在換能器軸2定向的方向上的高度是3.2毫米。外殼3在垂直于換能器軸2延伸的方向上的直徑是13.2毫米。因此，換能器1的形狀特別小。換能器1例如用于移動電話和相似的電信裝置，這些裝置的形狀特別小，這意味著用在其中的元件比如換能器1也需形狀特別小且僅占用少量空間。因此，對這種換能器1有利的是，其尺寸比已知換能器的還要小僅十分之幾毫米。
換能器1包含隔膜8，其邊緣區(qū)域9基本上為U形，該U形邊緣區(qū)域9與環(huán)10連接，該環(huán)10在制造隔膜8時與隔膜8連接，且該環(huán)10用于傳送和組裝的目的。當制造換能器1時，環(huán)10加上與之連接的隔膜8平行于換能器軸2的方向滑入外殼3中，突舌片7此時自然尚未彎過來而是沿著基本平行于換能器軸2的方向延伸。隔膜8具有中間區(qū)域11、環(huán)形的緊固區(qū)域12和中央?yún)^(qū)域13，該中間區(qū)域11與U形邊緣區(qū)域9連接起來，該緊固區(qū)域12與中間區(qū)域11連接起來，而該中央?yún)^(qū)域13位于緊固區(qū)域12內，用于產(chǎn)生聲音。為此，隔膜8總體上被布置成能平行于換能器軸2振動。
換能器1還具有磁性系統(tǒng)14。該磁性系統(tǒng)包括永久磁鐵15、第一軛16以及第二軛17，第一軛16為圓環(huán)形式且平靠在永久磁鐵15上，第二軛17的橫剖面為L形結構，它的盤狀第一部分18同樣平靠在永久磁鐵15上，而它空筒形式的第二部分19沿平行于換能器軸2的方向自第一部分18突伸。當制造換能器1時，第一軛16、永久磁鐵15、第二軛17相繼平行于換能器軸2的方向滑入外殼3中。一旦磁性系統(tǒng)的三部分15、16和17已滑入適當?shù)奈恢蒙?，外?上的突舌片7就彎到圖1和2所示的位置上，因此，隔膜8和磁性系統(tǒng)14隨之固定就位。在第二軛17的第二部分19的自由端與第一軛16的內邊緣之間形成有氣隙20，它由磁性系統(tǒng)的兩部分即第一軛16和第二軛17限定。磁性系統(tǒng)14具有一邊界面21，其位于遠離隔膜8的側面上且形成磁性系統(tǒng)14的外邊界，該邊界面21是通過第二軛17的第一部分18的形式為圓環(huán)的一個面形成的。
磁性系統(tǒng)14、可動線圈29以及隔膜8形成換能器1的聲音產(chǎn)生部件38。
正如可從圖1和2中看出的一樣，磁性系統(tǒng)14在本實例中有利地為環(huán)形。因此，聲音產(chǎn)生部件38也是環(huán)形。磁性系統(tǒng)14包圍一個內部空間22，在制造換能器1時和裝配電路單元23(下面將給出電路單元形式的細節(jié))之前，該內部空間22可自磁性系統(tǒng)14的外面在其沿著垂直于換能器軸2的方向的整個范圍上接近，且換能器軸2貫穿該內部空間22。在本實例中，磁性系統(tǒng)14和聲音產(chǎn)生部件38的環(huán)形被限定為圓環(huán)。不過，環(huán)形也可為橢圓形、矩形或方形的結構。
觸點載體24緊緊地保持在內部空間22中，該觸點載體24由塑料材料構成且用于保持兩個可動線圈觸點25，因為視圖以橫剖面示出，所以圖1中僅可看見一個可動線圈觸點25?？蓜泳€圈觸點25通過模制到觸點載體24中而與之連接。每個可動線圈觸點25具有U形部分26，在其兩側向元件之間夾有可動線圈線的一端27。每個可動線圈觸點25還具有L形部分28，其自U形部分26的一個側向元件突伸。
換能器1包含可動線圈29，該可動線圈29被部分地布置在氣隙20中且通過一粘合接頭(未示出)在隔膜8的緊固區(qū)域12中與隔膜8連接?？蓜泳€圈29與磁性系統(tǒng)14相協(xié)作，表征將要被聲學復制的信號的電信號被饋送到可動線圈29，因此，可動線圈29就可振動，且隔膜8產(chǎn)生將要被聲學復制的信號。饋送到可動線圈29的電信號須放大，也就需要在將它饋送到可動線圈29之前，按要求使其信號波形起作用。對之所要求的是，布置一換能器電路31A，其對信號起著必不可少的作用，尤其是將信號放大。
在換能器1中，該換能器電路31A與換能器1直接連接。為此，將已提及的電路單元23設在換能器1中。電路單元23具有板狀形式的電路襯底30，該電路襯底30被布置成沿軸向與環(huán)形磁性系統(tǒng)14的邊界面21相鄰。在本實例中設置和安裝在板狀形式的電路襯底30上的僅是單個電路元件31，它是由與電路襯底30連接的集成電路31形成的，該集成電路31僅在圖1中示意性地示出，且該集成電路31形成換能器電路31A，此外，還形成通信合作裝置37的通信電路31B，該通信合作裝置37將在下面更為詳細地闡述。集成電路31在該情況下被有利地布置在電路襯底30與隔膜8相鄰的那面32上。這就產(chǎn)生了一種將集成電路31布置在磁性系統(tǒng)14中的內部空間22內的情形，由此帶來了將內部空間22中無論如何都能得到的空間用于容納集成電路31的主要優(yōu)點，這意味著無需附加空間來容納集成電路31，這么一來，對獲得盡可能小的換能器1(包括換能器電路31A和通信電路31B)的高度是有利的。集成電路31嵌在基本上為杯狀的塑料封裝件33中。兩個通過模制到塑料封裝件33中而與之連接的連接觸點34自塑料封裝件33突伸，其中的每一個連接觸點34都與可動線圈觸點25導電連接，導電連接在所有情況下都是在連接觸點34與可動線圈觸點25的L形部分28之間進行的。兩連接觸點34中的每一個都與集成電路31的端子(未示出)連接。電路襯底30在該情況下是通過一塊小的印刷電路板形成的，其上連接有塑料封裝件33。不過，電路襯底30和塑料封裝件33也可成為一體，在該情況下，電路襯底30也將由塑料材料構成，從而給出了一個特別簡單而有利的實施例。
正如可從圖3中看出的一樣，在電路襯底30與隔膜8遠離的那面35上設有四個接觸端子36，它們分別都是圓環(huán)扇形區(qū)的形式。這些接觸端子36中的兩個用于饋入將要復制為聲信號的電信號。這些接觸端子36中的另兩個用于饋入集成電路31的直流電源電壓，該直流電源電壓總是被饋送到換能器電路31A，且可能根據(jù)通信電路31B操作的模式而饋送到通信電路31B。
關于通信電路31B和含有通信電路31B的通信合作裝置37，應該注意的是，這種通信合作裝置37和這種通信電路31B已長期為人所知。它們是能在讀/寫站之間持續(xù)通信且稱作轉發(fā)器的通信部件，通過該通信，首先可將存儲在轉發(fā)器中的數(shù)據(jù)發(fā)送給讀/寫站，然后可將含在讀/寫站中的數(shù)據(jù)發(fā)送給轉發(fā)器。關于這種通信合作裝置37，可注意參閱一些專利文獻，也即例如參閱US5345231、EP0473569B2、EP0669591B1、US6168083B1、EP0783740B1、US6563882B1、US6510149B1、US6583717B1、US6442215B1、EP1038257B1、EP1064616B1、US6301138B1、WO02/51021A1以及WO02/51183A1，還可參閱一些標準，也即例如參閱ISO14443、ISO15693、ISO18000以及ISO18092。上述專利文獻和標準的內容在此并入以供參考。正如可從上述的后兩篇專利文獻中看出的一樣，已知具有轉發(fā)器功能和/或讀/寫站功能的通信合作裝置設在便攜式電話即無線電通信的便攜式裝置中。不過，至今只知通信合作裝置的通信電路被設為無線電通信的便攜式裝置的單獨元件或設為可更換元件如電池上的單獨元件。相反，在參照圖1-4描述的技術方案中，通信合作裝置37的通信電路31B設在電聲換能器1內，該電聲換能器1被設置和安排在無線電通信的便攜式裝置和其它電聲裝置(PDA，尋呼機)中。該技術方案帶來的優(yōu)點在于，通信合作裝置37的通信電路31B無需什么附加空間。在圖1-4所示的技術方案的情況下，還獲得的附加優(yōu)點是，通信電路31B是通過單個集成電路31與換能器電路31A共同實現(xiàn)的，這也有利于盡可能地降低成本。
在本實例中，通信合作裝置37是借助于通信電路31B和可動線圈29實現(xiàn)的，該可動線圈29同時用作無接觸通信的發(fā)送部件。借助于由可動線圈29形成的無接觸通信部件，就可在通信合作裝置37的通信電路31B與一讀/寫裝置(未示出)即另一通信合作裝置之間無接觸地發(fā)送數(shù)據(jù)，該通信電路31B容納在換能器1內。
應該注意的是，與其將可動線圈29另外用作無接觸發(fā)送部件，還不如采取另一種技術方案，即，使通信電路31B與另外設置在可動線圈29上的一通信線圈連接。這種技術方案的優(yōu)點在于，可相當獨立地不管電聲換能器1的尺寸來設定該單獨通信線圈的大小，由此可獲得更好的發(fā)送條件。
在本實例中，電路單元23通過閉鎖連接(未在圖中示出)固定就位。該閉鎖連接是在觸點載體24和塑料封裝件33之間形成的。不過，也可在換能器1的其它構成部件之間例如在第二軛17與電路襯底30之間形成閉鎖連接。因為電路單元23是借助于閉鎖連接固定就位的，所以電路單元23可脫離換能器1的支持體而無需單獨工具。由此將電路單元23設計成不用單獨工具就可拆卸。不過，電路單元23也可借助于易于松脫的搭扣作用連接或卡口式連接固定就位。電路單元23還可在局部點例如借助于粘合接頭或焊接接頭固定就位。
利用換能器1以特別有利的方式所實現(xiàn)的是，首先，在換能器軸2定向的方向上需要極少量的附加空間來容納集成電路31，即板狀電路襯底30所需的空間量，不過，這只相當于十分之幾毫米，其次，即便已經(jīng)完成了換能器1之后，也容易而簡單地接近電路單元23，且可在電路單元23不能令人滿意地操作時容易而簡單地將其更換。
在圖1-4所示的換能器1的改型中，不將電路襯底30設置成延伸到外殼3的側壁5，而是使電路襯底30的外徑僅與內部空間22的內徑相同，且僅將塑料封裝件33加上電路襯底30占用的空間高度設定成使電路襯底30遠離隔膜8的那面35與磁性系統(tǒng)的邊界面21齊平，或正好在它朝向內部空間沿軸向與邊界面21稍錯開的位置上，這意味著在該情況下，電路襯底30也被布置成與磁性系統(tǒng)14的邊界面21相鄰，也就是說，基本上沿徑向相鄰。因此，在換能器軸2定向的方向上無需什么附加空間來容納包含集成電路31的電路單元23。在該換能器1的改型中，電路襯底30可由塑料封裝件33的底壁形成。
關于電路單元23，還應注意的是，電路單元23是表面可安裝的形式且由此通過SMD工藝與移動電話或相似裝置的印刷電路板連接。電路單元23由此形成換能器1的表面可安裝的適配器，在該情況下，所述適配器可與換能器1的支持體連接或不連接，依消費者的請求或應用而定。
還應注意的是，被設計成在電路襯底30與磁性系統(tǒng)14的第二軛17之間提供特別好的熱傳遞的中間層還可設在磁性系統(tǒng)14遠離隔膜8的邊界面21與電路襯底30與隔膜8相鄰的面32之間。
關于換能器1，還應注意的是，同樣可不將電路單元23設在換能器1中，也就是說，未給消費者提供帶這種電路單元23的換能器1以裝配到移動電話或相似裝置中，在該情況下，這種未配備電路單元23的換能器1必須自換能器1外部的換能器電路被供給將要聲復制的電信號，該外部換能器電路與兩可動線圈觸點25的L形部分28直接連接。
換能器電路31A和通信電路31B還可通過兩個獨立的集成電路形成。通信電路31B可包含轉發(fā)器電路和讀/寫站電路，正如在所謂的涉及標準ISO18092的NFC系統(tǒng)中的情況一樣。在所謂的這種NFC轉發(fā)器中，數(shù)據(jù)的發(fā)送不僅可在各自相反的方向上單向進行，還可雙向進行。
在將換能器1用于移動電話時，換能器1的通信電路31B還可經(jīng)由附加觸點與屬于移動電話的處理器(可具有密碼單元或不具有密碼單元)連接，以不僅能經(jīng)由通信電路31B發(fā)送聲信號還能將文字和圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到例如移動電話的顯示器。
值得注意的是，依據(jù)本發(fā)明的電聲換能器還可是擴音器。依據(jù)本發(fā)明的電聲換能器還可為壓電換能器的形式。在這種情況下，可采用所謂的MEMS技術，通過該技術在集成電路上實現(xiàn)壓電揚聲器和/或壓電擴音器。
借助于通信電路31B，輸入或輸出的信號(數(shù)據(jù))還可分別解密和加密，由此能經(jīng)由通信電路31B實現(xiàn)防竊聽的通信安全保障。在通信之前，通信的相關合作者必須交換相關的鍵碼(RSA，DES，三重DES，橢圓曲線等)以能實現(xiàn)防竊聽的通信安全保障。這在涉及現(xiàn)金交易的情況下是非常有益且的確是特別必要的。
電碼存儲還可借助于通信電路31B進行，作為一種選擇，這意味著例如可將揚聲器調整所用的專門調諧數(shù)據(jù)存儲在例如調節(jié)頻率(高音頻率、低音頻率)的相關芯片(比如NFC芯片)上，以能經(jīng)由放大器調諧揚聲器。還可進行經(jīng)由輸入擴音器和下游語言模式識別部件輸入代碼字和/或數(shù)字碼的設置。
在移動電話的情況下，除了依據(jù)本發(fā)明的具有嵌入式通信電路31B的換能器外，還可設置另一個附加的電聲換能器，其例如包含在耳機中并具有專門的加密單元(固定或可變的)，在該情況下，數(shù)據(jù)可借助于嵌入式的通信電路31B無接觸地(或經(jīng)由電纜)并以加密的形式自移動電話發(fā)送到耳機，隨后數(shù)據(jù)可借助于另一個設在耳機中的通信電路解密，這意味著解密的數(shù)據(jù)乃至信號僅能直接在耳中得到，因此，所發(fā)送的數(shù)據(jù)將特別安全地防竊聽，因為在這種情況下，僅存在以會被監(jiān)聽的加密形式發(fā)送的數(shù)據(jù)或信號。
權利要求
1.一種電聲換能器(1)，具有聲音產(chǎn)生部件(38)并具有一電路單元(23)，該電路單元(23)具有電路襯底(30)和至少一個信號處理電路的電路元件(31)，該電路元件(31)裝在該電路襯底(30)上，其中，該聲音產(chǎn)生部件(38)的形式為環(huán)形且包圍一內部空間(22)，在制造該換能器(1)時和裝配該電路單元(23)之前，可自該聲音產(chǎn)生部件(38)的外部接近該內部空間(22)，并且，將該至少一個電路元件(31)布置在該聲音產(chǎn)生部件(38)中的內部空間(22)內，并形成通信合作裝置(37)的通信電路(31B)以無接觸地通信。
2.如權利要求1所述的電聲換能器(1)，其中，僅設單個電路元件(31)，其由與該電路襯底(30)連接的一集成電路(31)形成，該集成電路(31)形成通信電路(31B)。
3.如權利要求1所述的電聲換能器(1)，其中，該集成電路(31)嵌在一塑料封裝件(33)中，并且，將兩個連接觸點(34)設在該塑料封裝件(33)上，該兩個連接觸點中的每一個都與屬于該聲音產(chǎn)生部件(38)的可動線圈(29)的可動線圈觸點(25)連接，并且，該可動線圈(29)還另外用作該通信合作裝置(37)的無接觸發(fā)送部件。
4.如權利要求1所述的電聲換能器(1)，其中，該聲音產(chǎn)生部件(38)具有一隔膜(8)，并且，在該電路襯底(30)遠離該隔膜(8)的一面(35)上設有四個接觸端子(36)，每一個接觸端子都是圓環(huán)扇形區(qū)的形式。
5.如權利要求1所述的電聲換能器(1)，其中，將該電路單元(23)布置成不用單獨工具就可拆卸。
6.如權利要求1所述的電聲換能器(1)，其中，該換能器(1)具有杯狀外殼(3)，其沿著換能器軸(2)定向的方向的高度為2-5毫米，且其垂直于換能器軸(2)定向的方向的直徑為6-20毫米。
全文摘要
在一種電聲換能器(1)中，提供了環(huán)形形式的聲音產(chǎn)生部件(38)，該聲音產(chǎn)生部件(38)包圍一內部空間(22)，在該內部空間(22)中容納有一集成電路(31)，通過該集成電路(31)，形成了一RFID通信合作裝置(37)的通信電路(31B)。
文檔編號H04Q7/32GK1883227SQ200480033508
公開日2006年12月20日 申請日期2004年11月12日 優(yōu)先權日2003年11月14日
發(fā)明者H·朔伊赫爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司