声学换能器、声学换能器模块和防水电子设备的制作方法

本申请一般涉及通风声学换能器，并具体而非排他性地涉及含有这种换能器的声学换能器模块以及包括声学换能器的防水电子设备。

背景技术：

本申请以及本文公开的创新和相关主题(统称为“公开”)整体涉及通风声学换能器以及相关的方法和系统。所公开的声学换能器的一些配置组合或集成了某些属性和结构，所述属性和结构通常出现在分离的系统部件或模块之间或之中。这样的配置可以消除一个或多个传统部件，同时保留通常由被消除的部件所提供的一个或多个功能。更具体地但非唯一地，公开了具有通风声学隔膜的声学换能器。声学换能器的示例包括扬声器换能器和麦克风换能器。两者都可以具有气压式通风隔膜，并且是本文所使用的公开的声学换能器的具体示例，以便于描述可以在各种换能器实施方案中应用的创新原理，正如本领域的普通技术人员在仔细审查本公开后将理解的。同样，本公开描述了与创新声学换能器有关的系统和方法的示例。

通常，声学信号构成传播通过载体介质(例如，气体、液体或固体)的振动。声学换能器又是被构造成将输入声学信号转换成另一种形式的信号 (例如，电信号)的设备，反之亦然。因此，扬声器形式的声学换能器可以将输入信号(例如，电磁信号)转换为发射的声学信号，而麦克风形式的声学换能器可以被构造成将输入的声学信号转换为另一种形式(例如，电磁信号)。

扬声器可以通过振动或移动声学隔膜，以引起或以其他方式引起载体介质中的压力变化或其他振动，从而在载体介质中发射声学信号。例如，布置为直接辐射器的电磁扬声器可以通过使对应的时变电流流过线圈(例如，由缠绕在例如线轴上的铜包铝形成的线)来在线圈中引起时变磁通量(在本领域中有时称为“音圈”)。线圈可以与一个或多个磁体(例如，具有固定磁场的永磁体或具有可变磁场的电磁体)相邻定位。在从线圈和所述一个或多个磁体的磁场发出的磁通量之间的合力可以促使线圈运动，在一些实施方案中优选为活塞运动。

线圈继而可以直接或间接地与声学隔膜耦合，该声学隔膜被构造成当隔膜对应于例如线圈的活塞运动而移动时，在周围的载体介质中引起压力变化。隔膜可以是刚性或半刚性的，并且通常重量较轻以减小惯性效应，并且允许声学隔膜振动或以其他方式在周围或相邻载体介质中引起压力变化或其他振动。线圈和/或线轴可以为隔膜提供结构稳定性的度量，该结构稳定性旨在在隔膜中主要维持活塞运动。

此外，隔膜可以悬挂在框架上或者以其他方式由框架可移动地支撑。合适的悬架系统通常向隔膜提供恢复力，以将线圈保持在期望的位置和/或取向。悬架允许受控的轴向(例如，活塞)运动，同时在很大程度上防止横向运动或倾斜，所述横向运动或倾斜可能导致线圈撞击另一电机部件，或以其他方式引起变形或机械效率低下，从而导致换能器性能下降。

相反，尽管与以上描述的扬声器相比具有相似的物理布置，但是麦克风换能器可以被构造成将输入的声学信号转换为例如电信号。例如，麦克风换能器的声学隔膜可以振动、移动或以其他方式响应于通过周围或相邻载体介质接收的压力变化。线圈通过磁场的移动可以引起对应的电流通过线圈。因此，线圈的时变运动可以引起通过线圈的对应的时变电流。这样的时变电流可以被转换成机器可读形式(例如，数字化)。

如果抑制或防止发射或接收声学信号的模式，不管其精确配置如何，此类声学换能器的性能或操作可能受到不利影响，并且此类换能器甚至可能无法操作。例如，一些使用条件可以向常规声学隔膜施加负载，该负载足以抑制或防止隔膜的移动或振动。更具体地，跨常规声学隔膜施加的大压力梯度可以将隔膜偏压到位移的最外(或最内)位置。作为另一个例子，污染物可以抑制或防止声学隔膜移动通过隔膜典型位移范围内的某个给定位置。在任一情况下，声学换能器的操作(无论构造成扬声器还是麦克风)都可能受到不利影响，或者换能器可能完全无法操作。不利影响的示例包括声学失真或低于正常的振幅(例如，发射的响度或检测到的响度)。这种性能下降可以持续下去，直到压力梯度均衡，或污染物被去除。

为了减轻或消除这种压力引起的性能下降，已经提出了对隔音罩或模块进行气压式通风。仅作为一个示例，美国专利No.9,363,587(其内容全文以引用方式并入本文用于所有目的)公开了用于扬声器或麦克风模块的压力通气孔。

而且，声学换能器以及包含这种换能器的模块和系统继续变小。然而，在某些情况下，对于声学换能器，并且更具体地对于声学隔膜，可能期望将物理尺寸保持在低阈值尺寸以上，以实现期望的声学属性和/或功能属性。

因此，仍需要适用于广泛的环境(或外界)压力的声学换能器。而且，还需要构造成满足或超出期望的声学性能目标的声学换能器。而且，需要将这种声学换能器构造用于紧凑的物理环境。

技术实现要素：

本文公开的创新克服了现有技术中的许多问题，并且解决了一个或多个前述或其他需求。在某些方面，本文公开的创新整体涉及通风声学换能器，更具体地但非唯一地，涉及具有通风声学隔膜的声学换能器。同时还公开了相关的方法和系统。

所公开的声学换能器结合了气压式通风声学隔膜。这样的声学换能器可以均衡跨声学隔膜的气压压力，同时保持足够的表面面积和/或足够的体积，用于使声学隔膜达到或超出严苛的声学目标(例如，在各个选定频带上具有期望的声压级)。

值得注意的是，所公开的声学换能器与包含在先前提出的声学模块中的声学换能器形成鲜明对比。先前提出的声学模块包括与气压通气孔分离的声学换能器。因此，这种先前提出的声学模块在面积或体积受限的应用中可能难以达到声学目标，因为对应的声学隔膜尺寸有限，难以允许分离(例如，间隔开的)或相邻的气压通气孔。

相比之下，所公开的声学换能器不需要单独的气压通气孔，同时保持了先前的气压通气孔的压力均衡功能和能力。因此，公开的声学换能器和包含它们的模块可以提供相对先前的通风声学模块更大的声学隔膜，同时仍然是气压式通风。本文所述的通风声学隔膜可允许所公开的声学换能器和包含它们的模块以在面积或体积受限的应用中满足或超出声学目标，同时保持先前只能通过声学模块获得的气压均衡能力，所述声学模块在相对较大的体积中具有独立的声学换能器和气压通气孔。

公开的声学换能器具有声学隔膜。声学隔膜具有相反的第一主表面和第二主表面，并且限定气压通气孔，该气压通气孔被构造成均衡第一主表面与第二主表面之间的气压压力梯度。此类通气孔可以包括气体可透过的区域。在一些情况下，在跨通气孔的选定压力梯度以下，气体可透过的区域也是液体不可透过的。

在一些情况下，由声学隔膜限定的孔形成气压通气孔。气体可透过的通风膜可以与声学隔膜耦接并且可以跨该孔延伸。此类通风膜可以抑制液体跨膜移动。例如，对于跨通风膜的静水压力梯度(例如，静水推动力)低于选定的静水压力梯度阈值的情况，通风膜可防止水跨(或通过)通风膜流动。通风膜的代表性示例可以由PTFE或ePTFE形成，但是也可以使用其他合适的材料代替PTFE或ePTFE或作为其补充。这样的材料包括例如聚合纤维(例如，聚偏二氟乙烯或聚偏氟乙烯，二者在本领域中通常被称为“PVDF”，并且是通过偏二氟乙烯的聚合产生的惰性热塑性含氟聚合物)。

通常，针对特定应用的适当的通风膜可以允许气体流过，而在低于选定阈值压力的液体突破压力下则不透液体。

如本文所用，术语“PTFE”是指聚四氟乙烯。PTFE通常以DuPont商标或ICI商标来表示，其以耐化学性、热稳定性和疏水性而著称。膨胀PTFE(有时也称为ePTFE)具有由相互连接的原纤维网限定的多孔结构。ePTFE通常具有约85％的体积孔隙率，但是由于其疏水性，对于包括水在内的各种液体，具有相对较高的液体突破压力(即静水压力阈值，低于该静水压力阈值，ePTFE保持液体的不可透过性)。

一些公开的声学换能器具有液体不可透过的密封剂(或者更一般地讲，层压材料)，所述密封剂至少部分地跨声学隔膜的第一主表面和第二主表面的一者或两者延伸。此类密封剂或层压材料可以增强声学隔膜的液性不可透过性，而声学性能几乎不降低或完全不降低。此类密封剂或层压材料的示例包括施加到声学隔膜第一主表面和第二主表面中相应一者或两者上的重叠注塑的有机硅。密封剂或层压材料可以限定对应气体可透过的通风膜或通风区域定位的一个或多个孔。

在一些实施方案中，通风膜的外周边区段和声学隔膜的对应部分形成层压结构。例如，在邻近声学隔膜中的孔的某个区域，通风膜的外周边可以粘附或以其他方式密封地附接到第一主表面或第二主表面上。

此外，一些声学隔膜实施方案具有某种层压结构，其中第一层限定第一主表面，并且第二层限定第二主表面。通过这样的布置，通风膜的外周边区段可以定位在声学隔膜的第一层和第二层之间。

一些公开的声学换能器具有延伸通过声学隔膜的多于一个的孔。因此，上述的孔可以构成第一孔，并且声学隔膜可以至少限定与第一孔间隔开的第二孔。尽管如此，通风膜可以具有横跨第一孔和第二孔的整体结构。在其他实施方案中，通风膜被分段，使得单独的通风膜被跨每个相应的孔或孔组上被施加。

一些公开的声学隔膜可包括一个或多个被布置成将通风膜置于张紧状态的特征部。例如，给定的声学隔膜可以具有定位在每个孔外部的一个或多个通风膜锚点，从而形成气压通气孔的开口。通风膜可以附接或以其他方式安装到通风膜锚点上，并且通风膜锚点和/或声学隔膜的一部分可以被构造成向孔的外部施力，从而张紧通风膜。

单层声学隔膜可以通过具有圆锥形、凹形或凸形或以其他方式凹陷或突出的形状来提供这种张力，在通风膜附接或以其他方式安装到隔膜之后，所述形状可以被部分地“压平”。这样的压平可以促使声学隔膜的界面区域向限定气压通气孔的孔外扩张，将通风膜置于张紧状态。

层压声学隔膜可以类似地压平以将通风膜置于张紧状态。除此之外或另选地，声学隔膜的第一层和声学隔膜的第二层限定了互补成形的轮廓，其被构造成与通风隔膜配合地接合。当这样的构造至少部分地被压平时，通风膜可被置于张紧状态。在某些情况下，当第一层和第二层彼此配合地接合时，所述层的一个层或另一个层被部分地压平，将通风膜置于张紧状态。

尽管存在多种类型的声学换能器，一些公开的电磁换能器具有与声学隔膜耦合的音圈，使得隔膜和线圈能够彼此对应地移动。磁体可以如此定位在音圈附近，以使得磁体的磁场与对应于通过音圈的电流的磁通量相互作用。在某些情况下，磁体构成内磁体，并且换能器可以具有外磁体，音固定位在内磁体和外磁体之间。音圈可布置成相对于内磁体在最远侧位置和最近侧位置之间来回进行活塞运动。

内磁体和通风膜和/或声学隔膜的第二主表面可相对彼此互补地进行构造。例如，内磁体可以被构造成支撑通风膜和/或声学隔膜的第二主面，以抵抗促使通风膜和/或声学隔膜的第二主面与内磁体接触的气压压力。

一些声学换能器可以具有定位在气压通气孔外周边内的电路板。电路板的外边缘可以通过声学隔膜与孔的外周边间隔开以限定间隙。通风膜可以跨越电路板的外边缘和孔的外周边之间的间隙。

一些声学换能器具有带孔的隔膜。本领域中有时被称为“柔性电路”或“软板”的柔性电路板可横跨该孔。在某些情况下，软板可以在孔的外周边周围与隔膜密封地配合。软板可以被穿孔或以其他方式限定一个或多个通孔，通孔的尺寸设定成允许期望的气体流量通过。该软板又可以与一个或多个部件可操作地耦接。这样的部件可以包括各种类型的传感器，和/或其他功能和/或计算属性。本文所述类型的通风膜可横跨由软板限定的所述一个或多个通孔中的每一个通孔。

电路板能够可操作地与(例如，可以安装到其上或与之一体地形成)位移传感器耦接，该位移传感器被构造成测量电路板的位移，并且因此测量邻近电路板的声学隔膜的区域的位移。除此之外或另选地，电路板能够可操作地与压力换能器耦接，该压力换能器被构造成检测高于选定气压压力阈值下限变化的气压压力的变化。

声学隔膜、通风膜和电路板的组合质心可以基本上与声学隔膜的运动轴线重合。例如，声学隔膜可以沿着中心定位的纵轴进行活塞运动，并且组合质心可以定位在纵轴上或充分靠近纵轴，使得声学隔膜组件、通风膜和电路板不会倾斜、在带内移动或以其他方式偏离足够一致的活塞运动，从而导致声学换能器的性能发生不适当下降(例如，引起变形、效率损失或以其他方式防止隔膜按照预期方式振动)。

还公开了与所公开的声学换能器相关的系统和方法。例如，所公开的声学模块可以具有如本文所示布置的气压式通风声学换能器。该模块还可以具有被构造成将声学换能器模块安装到另一个模块或外壳的机架。悬架系统可以将换能器的声学隔膜与机架或框架可移动地耦接。

又如，防水电子设备可包括限定内部腔室并具有外部的外壳。通道可以从外壳的外部延伸通过外壳到达内部腔室。声学换能器模块可以在对应于通道的界面区域处与外壳密封地耦接，从而抑制气体或液体跨界面区域流动。声学换能器模块可以具有如本文所述布置的气压式通风声学隔膜。仅作为一个示例，疏水性通风膜可以与声学隔膜密封地接合，并且横跨声学隔膜中的孔或其他开口，从而在声学隔膜内形成防水气压通气孔。气压通气孔可被构造成允许气体跨声学隔膜进行压力均衡流动，同时抑制液体跨声学隔膜流入或流出内部腔室。因此，内部腔室中的气压压力可以与外壳外部的气压压力相等，同时防止或抑制水或其他污染物侵入内部腔室。暴露于液体(例如，水)中易受损的电子元件可定位在外壳的内部腔室中。

通过以下参照附图进行的详细描述，前述和其他特征部和优点将变得更加明显。

附图说明

除非另外指明，附图示出了本文描述的创新的各个方面。参见附图，其中在所有视图和本说明书中，类似的数字指代类似部件，通过示例的方式而不是限制的方式说明了包含本实用新型所公开的原理的若干实施方案。

图1示出了包含气压式通风声学换能器的声学模块的横截面图，所述气压式通风声学换能器体现了本文所公开的选定原理。

图2示出了图1所示气压式通风声学隔膜的分解图。

图3A示出了图1中标记为III的虚线框内的结构的放大横截面图，示出了图2所示分解图中描绘的层压组件的细节。

图3B示出了具有气压通气孔的声学隔膜的替代层压组件的细节。

图3C示出了具有气压通气孔的声学隔膜的另一个替代层压组件。

图4A示意性地示出了从具有图2和图3A所示类型的气压通气孔的声学隔膜下方观察的等轴视图。

图4B示意性地示出了从具有图3C所示类型的气压通气孔的声学隔膜上方观察的分解等轴视图。

图4C示意性地示出了从图4B所示声学隔膜的上方观察的等轴视图。

图5示意性地示出了从具有气压通气孔的声学隔膜的另一个实施方案上方观察的等轴视图。

图6示意性地示出了从声学隔膜的又一个实施方案上方观察的平面图，该声学隔膜具有气压通气孔和通过通风膜悬挂的电路板。

图7示意性地示出层压的气压式通风声学隔膜的侧视图和分解图。

图8示意性地示出了图7所示在隔膜各层之间定位通风膜的层压声学隔膜的侧视图。

图9示意性地示出了从气压式通风声学隔膜的替代实施方案上方观察的平面图，该实施方案类似于图2和图4所示实施方案。图9所示气压通气孔具有多个延伸通过声学隔膜的孔。

图10示意性地示出了包含气压式通风声学换能器模块和多个其他功能模块的防水外壳的横截面图，该气压式通风声学换能器模块与图1所示模块类似。

图11示意性地示出了先前提出的包含声学换能器模块和单独气压通气孔的防水外壳的横截面图。图8中的实施方案与图7所示实施方案相比，缺少一个或多个特征部。

图12示意性地示出了先前提出的包含气压式通风声学换能器模块的防水外壳的横截面图，该气压式通风声学换能器模块与图13和图14中所示的模块类似。

图13示出了从气压式通风声学换能器模块上方观察的平面图。该模块具有一个与模块的声学膜隔分开并相邻的气压通气孔。

图14示出了从图13所示模块底部观察的平面图。

图15示意性地示出了本文所述类型的隔膜和悬架，所述隔膜和悬架位于用于将悬架和隔膜的一部分与例如有机硅组合物重叠注塑的模组中。

具体实施方式

以下结合具体实施方案对有关通风声学换能器的各种创新原理，以及相关方法和系统进行描述。例如，公开的主题的某些方面涉及通风声学隔膜，并且更具体地但非唯一地，涉及声学隔膜中的防水通气孔。在特定声学换能器配置(例如，电动扬声器或麦克风)、特定模块布置以及特定系统布置的上下文中描述的此类通气孔的实施方案仅是所考虑的通风声学换能器及相关系统的特定示例，选择这些示例以便于说明所公开的原理。尽管如此，可以在声学换能器、模块和系统的各种其他实施方案中结合所公开的一个或多个原理，以实现各种对应的系统特性中的任何一种。

因此，具有不同于本文所述那些具体示例的属性的通风声学换能器、模块和系统(以及相关联的技术)可以体现一个或多个本实用新型公开的创新原理，并且可以用于本文未详细描述的应用中。因此，此类替代实施方案也可落入本公开的范围内。

参见图1和图2，声学换能器10可以具有包含气压通气孔20的声学隔膜11。例如，隔膜11可以具有与第二主表面11b相反定位的第一主表面11a。隔膜的某个区域可以是气体可透过的，并且在一些实施方案中，如果跨隔膜的压力低于选定压力梯度阈值上限，该区域可以是液体不可透过的。

例如，孔21可以延伸通过隔膜11以限定通道或通气孔，该通道或通气孔从第一主表面11a延伸到第二主表面11b。通气孔的尺寸可以设定成允许环境流体(例如，空气或另一种气体或液体)以给定流量和给定程度的压力损失或压头损失流过。此类气压通气孔可以均衡第一主表面11a和第二主表面11b之间跨隔膜的静态压力梯度，同时仍然允许声学隔膜例如进行活塞运动，或以其他方式振动以在载体介质中发射或接收声学信号。例如，气体可透过的孔的水力直径可以小于最短预期声波长度，该长度对应于声学换能器 10的一系列工作频率。

尽管如此，在一些例如防水或多尘的应用中，可能期望抑制液体或污染物穿过通气孔20的同时，允许气体通过通气孔。如图1所示，气体可透过的通风膜24可以定位成横跨通风孔21。尽管图1示出了与第二表面11b对齐的通风膜，但一些换能器实施方案将通风膜24定位成与第一主表面11a 对齐。

根据通风膜24所具有的物理特性，膜24可以在气体可透过的同时，抑制污染物和/或液体穿过通气孔。例如，孔径小于悬浮污染物颗粒的筛网可防止或抑制此类颗粒进入或穿过通气孔20。由PTFE或ePTFE或其替代物形成的通风膜24可防止或抑制液体(和微粒污染物)穿过孔21，同时允许期望的气体流动通过。在一些通风膜实施方案中，可以应用涂层或处理以增强膜的疏油性。如果暴露于降低液体表面能的表面活性剂(例如，肥皂)，则这种处理可能变得无效或效果较差。此外，这样的表面活性剂还可以降低给定膜可以承受的突破压力。

其他通风膜实施方案可以具有复合构造或层压构造。例如，可以将多层材料层压在一起。在一个示例中，可也将织造材料或针织材料层压到ePTFE 或PTFE以增加膜的拉伸和/或剪切强度。在其他实施方案中，可以通过在晶格结构(例如，由多种材料中的任何一种形成的针织或织造片材，如织物或筛网)周围形成ePTFE(或其他材料)而形成复合通风膜。

具有气体可透过但水不可透过的区域的声学隔膜不需要穿孔或其他孔，所述孔由粘附在隔膜上的层压通风膜所覆盖。相反，如图9中大致所示，可以对隔膜的支撑结构，或甚至隔膜本身进行穿孔。可以使用合适的工艺来分配、施加、沉积、粘附或以其他方式将多孔、气体可透过但液体不可透过的膜附接到穿孔区域。例如，可以使用静电纺纱工艺将聚合纤维直接沉积到穿孔支撑结构或穿孔隔膜上。仅作为一个具体示例，静电纺纱可以将PVDF纤维沉积到骨架结构上。静电纺纱和其他沉积工艺可以消除对上述层压、粘结结合的需要，同时仍然提供具有气体可透过但液体不可透过的通风区域的隔膜。

如图1所示的实施方案，一些声学换能器包括抑制液体渗透或通过声学隔膜11的进一步抑制剂。在图1所示的实施方案中，有机硅的层5覆盖隔膜11的第一主表面11a的一部分。有机硅层5限定了具有某个尺寸和形状的孔5a，所述尺寸与形状对应于孔21的尺寸和形状(尽管更大、更小或尺寸相同)。有机硅可以作为重叠注塑件施加到隔膜上，并且在重叠注塑过程中可以限制或以其他方式控制有机硅的供应，从而在有机硅中形成孔5a，如下面关于图15更充分地解释的。另选地或除此之外，通过有机硅和/或隔膜11 的孔可以通过激光切割而成。尽管图1中描绘了重叠注塑层5，抑制液体渗透的进一步抑制剂的一些实施方案包括重叠注塑的密封剂(例如，施加到第一主表面11a和第二主表面11b中的每一者上的层)。

图1所示换能器10形成气压式通风声学换能器模块1的一部分。模块1 具有框架2和悬架系统6，该悬架系统将声学隔膜与框架2支撑地耦接在一起。图示悬架系统6包括从隔膜11的外周边12向外延伸的围绕件。在图1 的示例中，悬架系统6构成有机硅重叠注塑层5的延伸。在其他实施方案中，例如如图15所示，重叠注塑层5可以形成在围绕件6的选定部分上。

音圈4与隔膜11的第二主表面11b物理地耦接。在图1中，隔膜和线圈能够彼此对应地移动。磁体3可以如此邻近音圈4定位，以使得磁体的磁场与对应于通过音圈4的电流的磁通量相互作用。

在图1所示的特定实施方案中，音圈4定位在内磁体3a和外磁体3b之间。对于图1所示配置，音圈可被构造成相对于内磁体3a在最远侧位置和最近侧位置之间来回进行活塞运动。此外，内磁体3a以及通风膜24和声学隔膜的布置相对于彼此构造成互补的，使得内磁体被构造成当被一起推动时，如跨声学隔膜的气压压力梯度作用下，支撑通风膜/隔膜组件。在一些其他实施方案中，声学隔膜11的第二主表面11b和内磁体3a外形互补，从而在强度足以促使隔膜11抵靠内磁体3a的(例如，静水)压力梯度下，为隔膜11提供类似的支撑。

现在参见图2，示出了图1所示隔膜21的示例性气体可透过的区域24 的布置。如图1所示，所示隔膜的气体可透过的区域24具有跨越隔膜11中的孔21的通风膜25。膜25的外围区域通过压敏粘合剂26固定地附接到第二主表面11b的对应区域28。在图2所示的层压构造中，衬垫27相对于通风膜25与压敏粘合剂相对应并且对应于其定位，尽管衬垫是可选的。此外，如图3的放大剖视图所示，图示的衬垫27具有选定深度，该深度适合于将衬垫的下侧27a定位在隔膜的第二主表面11b下方。此类布置限定了相对于隔膜第二主表面的台阶或肩部。因此，在静水负载和其他负载的作用下，当通风膜/隔膜组件接近图1所示内磁体3a时，形成平台的垫圈27的下侧27a 接触内磁体的对应区域。静水负载或其他负载的增加可以增加并进一步促使通风膜/隔膜组件朝向磁体，将衬垫、通风膜25和压敏粘合剂26的对应区域置于衬垫27和隔膜11的区域28之间，并进一步压缩。向通风膜25和隔膜区域28之间的压敏粘合剂层26施加这种压缩负载可以改善或增强通风膜和隔膜之间的粘附程度。其他类别的粘合剂也是可能的。例如，粘合剂可以是热活化膜、热塑性塑料或热固性材料。一般而言，粘合剂可以是适于保持通风膜26与隔膜11对齐的任何材料或合适的材料的组合。

衬垫27可以由适用于将这样的压缩负载施加到通风膜和压敏粘合剂层的任何材料形成。尽管如此，由气体和/或液体不可透过的材料形成的这种衬垫可以在使用过程中和制造过程中赋予额外的优点。例如，液体不可透过的衬垫27可以在足够的静水负载下密封磁体，以防止否则可能穿过通风膜25 的液体进入隔膜后面的腔室(例如，如图1中的腔室部分地由隔膜的第二主表面11b且部分地由内磁体3a界定)。当包括这种气压通气孔的扬声器浸入水中的深度超过针对通风材料规定的深度时，可能产生这种静水负载。

此外，气体不可透过的衬垫27可允许如在制造过程中对隔膜进行静水和/或气压测试，而不使用水或一些其他液体，这对于消费者和其他电子装置而言可能是不希望的。例如，施加到图1中的通风隔膜的气压压力的快速增大可以使隔膜充分地移位以促使衬垫27与磁体3密封接合。一旦实现这种密封接合，如果需要，可进一步增大气压压力，以评估隔膜组件的其余部分的气体不可透程度，而不考虑由气体可透过的通风区域24提供的通风。

可向音圈施加足够的电流，例如足够的DC电流，以促使隔膜的通风区域例如衬垫平台27a朝向并接触磁体3，而非利用气压压力的快速增大来促使衬垫与磁体密封接合。如上所述，一旦衬垫27与磁体3之间实现密封接合，可根据需要增大气压压力。

类似地，隔膜11可以在跨隔膜11施加的各种压力梯度下相对于磁体3 选择性地定位。例如，可将所选的DC电流施加到音圈，以在跨隔膜的给定压力梯度下选择性地调节隔膜的“中性”位置。

如上所述，另选构造是可能的。例如，通风膜25可以与隔膜的第一主表面11a对齐，如图3B和图3C所示，而不是与第二主表面11b对齐。在图 3B和图3C中，环形粘合剂层26将膜附接于第一主表面。在图4B中，粘合剂层26附接于第一主表面11a，并且与孔21同心对准。图中示出膜25与粘合剂间隔开以露出孔21。在图4C中，膜25附接于粘合剂层26并被描绘成半透明形式，再次露出孔21。

使通过环形粘合剂26的孔与通过隔膜的孔21对准可能是困难的。例如，如当通过隔膜11的气压通气孔由多个单独的孔21限定时，单独的孔21可具有相对小的直径。下文关于图9更全面地描述了这样的实施方案。在一些情况下，单个孔的直径测得为约0.3mm，例如介于约0.2mm和约0.4mm之间。具有这种尺寸的孔21可抑制谐振并提供更高质量的声发射。一般来讲，给定孔的直径和气压通气孔的布置(例如，无论是由单个孔21还是如图9 中的多个孔所限定)可根据若干性能表征进行选择，包括声学性能、可跨隔膜实现的气流以及防水性。由于这种小孔、粘合剂层位置相对于所需位置的小偏差，如图3B所示，粘合剂层26可覆盖孔21的一些或全部，降低了气压通气孔的有效性。

为了提供关于粘合剂层26相对于通过隔膜11的孔21的位置的改进的尺寸公差，与通过隔膜的孔21的类似横截面尺寸量度结果相比，环形粘合剂层可限定具有相对较大横截面尺寸例如直径的孔。此类布置在图3C中示出。并且，即使通风膜25变形(由虚线25a描绘)，当暴露于通气口21外部的静压时，隔膜11也能够支撑变形的膜。

除了如上所述用DC电流驱动隔膜11以调整隔膜从其中性位置的活塞偏移之外，大量值脉冲能够使隔膜快速移位。在如上所述使膜与隔膜11的第一(例如，外部)主表面对齐时，隔膜(和通风膜)可以排出水或其他污染物，而无需促使膜远离隔膜。例如，刚刚描述的隔膜和膜组件可用作正排量泵，以从隔膜11的前侧11a周围的腔室中喷射水。当组件推动水或其他污染物时，膜25将被压缩在水或污染物与隔膜11之间，而不是如其与隔膜的背面11b对齐定位时那样被促使远离隔膜。尽管如此，关于图2和图3A 所述的隔膜布置也可用作泵，特别是当施加到粘合剂层26上的拉伸负载小于阈值负载，例如剥离负载的阈值时。

现在参见图5，示出了另一个声学换能器13。如所指出的那样，声学隔膜14不需要是轴对称的。例如，一些隔膜14具有矩形或正方形的周边15，并且本领域的普通技术人员应当理解，其他形状的声学隔膜也是可能的。类似地，气压通气孔22的外周边23可具有与对应的声学隔膜14的外周边15 相比相似或不同的形状。换句话讲，气压通气孔22不需要与隔膜同轴或同心。因此，气压通气孔可以相对于下面的隔膜偏心地定位。也就是说，在许多情况下，气压通气孔22和对应的隔膜14将彼此同心地对准，以方便地定位气压式通风隔膜的质心，例如与组合的通气孔和隔膜的面积质心重合。

现在参见图6，声学换能器30可具有声学隔膜31，其具有外周边32和气压通气孔34。如上所述，通气孔34可包括具有对应外周边33的孔。电路板37可定位在周边33的外周边内，并且具有与外周边33间隔开的外边缘，以在电路板37的外边缘与外周边33之间限定间隙。通风膜35可以跨越电路板的外边缘和外周边33之间的间隙。

在其他实施方案中，本领域中有时被称为“柔性电路”或“软板”的柔性电路板可以从外周边33横跨孔。例如，软板可以在孔的周边33外部与隔膜31密封配合。软板可以被穿孔或以其他方式限定一个或多个通孔，通孔的尺寸设定成允许期望的气体流量通过。该软板又可以与一个或多个部件可操作地耦接。这样的部件可以包括各种类型的传感器，和/或其他功能和/或计算属性。本文所述类型的通风膜可横跨由软板限定的所述一个或多个通孔中的每一个通孔。在另一个实施方案中，隔膜11(图1)可以由软板形成，并且一个或多个部件能够可操作地耦接在软板之上、之内或耦接至软板。

电路板37(或软板)可包括传感器36和/或集成电路。传感器可以是被构造成测量声学隔膜31的位移的位移传感器。在另一个实例中，传感器36 可以是压力换能器，该压力换能器被构造成检测高于选定气压压力变化阈值下限的气压压力的变化。在又一个实例中，传感器36可以是湿式压力传感器，该湿式压力传感器被构造成确定邻近通风膜35的流体(例如，液体) 区域中的静水压力。声学隔膜31、通风膜35和电路板37的组合质心连同安装在其上的任何部件(包括传感器36)可以基本上与声学隔膜31的运动轴线重合。

有关具有气压通气孔的声学隔膜的构造的一些细节结合图7和图8进行了描述。在图7中，类似于上文讨论的布置，声学隔膜41(或其层，如下所述)具有限定气压通气孔的一部分的孔43。

声学隔膜42的第二层也具有孔44。通风膜45跨越孔44，并且膜的外部区域46覆盖定位在孔外部的隔膜的对应区域47。在图7中，膜45覆盖隔膜层42的上部或第一主表面的一部分。在这样的布置中，施加于通风膜45 和第一主表面上的正静水压力将倾向于促使膜进一步抵靠隔膜，例如受压。

尽管如此，膜45可被施加于隔膜42的相反的下部或第二主表面上，如图1和图2所示。在这样的布置中，施加于通风膜45和第一主表面上的正静水压力可倾向于促使膜远离隔膜，从而倾向于促使通风膜从隔膜分层或剥离。如果孔外部的隔膜区域以适当的角度横向延伸出孔的平面，则施加于膜与隔膜之间的界面处的负载可主要处于受剪状态(例如，在膜与隔膜之间相对于界面的平面内)。这样的剪切负载可抑制剥离状分层。并且，在足够的静水压力下，通风膜45和/或声学隔膜层42可移位一定程度，以致推动下面的表面，例如图1所示的内磁体3A的表面。下面的表面的这种支撑可降低通风膜45与声学隔膜42分层的可能性或者完全防止通风膜与声学隔膜分层。

仍参见图7和图8，隔膜42可构成层压声学隔膜50的第一层(如图8 所示)。第二层(例如，隔膜41)可具有孔43，该孔具有与第一层42中的孔44的相应尺寸、形状和位置相对应的尺寸、形状和位置。第二层41可覆盖第一层42和通风膜45，从而将通风膜的外周边的区段46定位在相反的第一层41与第二层42之间。图8示出了这种层压构造。对准的孔43，44与通风膜45一起可以限定气压通气孔50。通风膜可形成气体可透过但液体不可透过的区域52。图8所示的隔膜的外部区域51可提供用于发射或接收声学信号的有源表面。

一些公开的声学隔膜可包括一个或多个被布置成将通风膜置于张紧状态的特征部。例如，给定的声学隔膜可以具有定位在每个孔43，44外部的一个或多个通风膜锚点(未示出)，从而形成气压通气孔的开口。通风膜可以附接或以其他方式安装到通风膜锚点上，并且通风膜锚点和/或声学隔膜的一部分可以被构造成向孔的外部施力，从而张紧通风膜。

如图7所示，第一层42和第二层41可具有互补的但不一定相同的轮廓，所述轮廓被构造成彼此配合地接合和/或与通风膜45配合地接合。这种互补的轮廓可通过将换能器隔膜热成形而实现。例如，第一层42可具有相对更凹的轮廓(相对于被放置成与第二层41的相反的下主表面接触的上主表面)。利用这样的布置，当如箭头49所示地抵靠第二层41时，隔膜的外部区域(例如，图8中的区域51)可以如箭头48所示被向外施力。这种向外的施力可以将通气孔45置于张紧状态，因为层42相对于其未变形的配置变平，如图 7所示。

尽管上文描述了具有单个孔的气压通气孔，但声学隔膜中的一些气压通气孔具有多个孔。在图9中，例如，声学换能器60具有声学隔膜61以及限定气压通气孔的区域62。但是，如图9所示，气压通气孔具有多个孔63a，63b， 63c。通风膜横跨每个孔。在一些实施方案中，单个通风膜横跨所有孔。在其他实施方案中，相应的通风膜横跨对应的一个孔。在其他实施方案中，相应的通风膜横跨多于一个对应孔。

现在参见图10，示意性示出的防水电子设备90具有限定内部腔室92 的外壳91。麦克风换能器93暴露于外壳的外部。所谓的“湿式”压力传感器94也暴露于外壳91的外部。当设备90浸入例如水中时，这种湿式传感器可检测静水压力的量值。湿式压力传感器也可检测气压压力。设备90还包括具有声学隔膜96的模块95以及具有通风膜的对应气压通气孔97，如上所述。模块95还具有安装到外壳91的机架98。在所示实施方案中，机架 98支撑通风声学隔膜96。

模块95在对应于由外壳91限定的通道的界面区域95a处与外壳91密封地耦接，从而抑制气体或液体跨界面区域流动。这种密封接合防止液体或气体通过通道而非通过气压通风膜97渗入或渗出内部腔室92。

在图10中，气压通气孔97被构造成允许气体的压力均衡流动，并且抑制液体跨声学隔膜96流入或流出内部腔室92。在一些实施方案中，电子设备90具有定位在外壳91中的电子部件99。电子部件99可以但不需要与声学隔膜96可操作地耦接。利用这样的配置，即使电子部件99暴露于水或其他液体时易受损坏，部件99也可安全地结合到设备90中。

现在参见图11至图14，本实用新型公开的声学换能器相对于先前提出的声学换能器和包含这些换能器的模块的优点将根据以下说明变得显而易见。随着空间在电子设备中受到越来越多的限制，用于容纳扬声器75，85或具有足够尺寸的其他声学换能器同时还容纳气压通气孔74，84和/或另一传感器(例如，高度或压力传感器)或换能器(例如，麦克风73，83)的空间较小。例如，与例如图10所示的包含气压通气孔97的隔膜96相比，具有定位在声学隔膜85附近的气压通气孔84的模块87可以限制或减小隔膜的可用尺寸。结果，换能器75，85可具有降低的性能，并且与通风换能器95 相比不能达到期望的声学性能目标。应当注意，为了简单和清楚起见，图10 至图14的示意图省略了某些部件和模块，包括通常包括在防水电子设备中的处理器、电池和其他部件。

然而，一般而言，仍需要从外部向装置内部通风。但难以形成在压力传感器的所有条件下占用空间有限、存在所需进水压力并允许足够的气流的气压通气孔，以便准确且及时地进行测量(压力调节可能不够快并且可能引入测量误差)。此外，现有技术通气孔可能会被水或其他污染物堵塞，并且不允许设备均衡或不允许压力传感器准确读取。

在本领域中有时被称为“湿式”压力传感器的压力传感器可被直接迁移到外壳中。许多这样的传感器可处于超过10巴的水压下，并且可提供非常准确的压力分辨率。这种传感器很容易从各种供应商处商购获得。

如上所述，与具有单独的隔膜和气压通气孔的具体实施相比，使本文所述的声学隔膜、换能器或模块通风可允许相对较大的换能器。当产品的高度或厚度减小时，横向较大的换能器可能是有益的。在这种情况下，换能器可被制成在一个或多个坐标方向上更长，以便与先前提议的离散通气孔和换能器相比，尝试保持良好的或至少令人满意的声学性能。除了收回通常由气压通气孔占据的空间而有利于通风换能器之外，这种换能器可以主动地清除换能器中的水，这继而可从气压通气孔去除水并允许系统“呼吸”。此外，与其中气压通气孔直接被迁移通过外壳91的壁的现有建议相比，所公开的气压通气孔也可以更好地防止堵塞或损坏。

相对于悬架6和隔膜11(图1)形成重叠注塑件5的中间阶段100示于图15中。压缩模塑件的相反模组101，102支撑隔膜11和悬架6组件。模组 101，102还限定围绕悬架6的开放容积。注入端口105与开放容积流体耦接，并且允许重叠注塑材料(例如，有机硅化合物)被注入到开放容积(以交叉阴影示出)中以围绕悬架6和隔膜11。

钳口103从模组101，102以彼此相反的关系延伸，其中隔膜11定位于两者之间。该钳口防止重叠注塑材料流出期望的边界。例如，钳口103的位置可对应于粘合剂层26的最外范围和/或通风膜25的最外范围，以防止重叠注塑材料阻塞通过隔膜11的气压通气孔。

上述示例通常涉及通风声学换能器以及相关方法和系统，并且更具体地讲，但不排他地涉及结合有通风声学隔膜的此类换能器。

尽管如此，除了上文详细描述的实施方案之外的实施方案是基于本文所公开的原理以及本文描述的相应装置的配置中任何伴随的变化来设想的。例如，上文结合任何特定示例描述的原理可以与结合本文所述的另一示例描述的原理相结合。

此外，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离所公开的原理的情况下，本文所公开的示例性实施方案可适于各种配置和/或用途。本领域的普通技术人员也应当理解，应用本文所公开的原理可提供各种各样的气压式通风声学换能器和相关系统。例如，尽管出于说明目的，在上文中详细描述了具有磁体和音圈的电动换能器，但本实用新型所公开的与声学隔膜气压式通风相关的原理可以应用于各种换能器类型和配置。这种换能器的若干具体但非排他性的示例包括平板换能器(如上由电动致动器驱动，或通过静电致动器驱动)、多单元隔膜换能器和压电换能器。此外，本领域的普通技术人员应当理解，在附图中描述或示出的每个特定实施方案的各方面可以被完全省略，或者被实现为不同实施方案的一部分，而不脱离所公开的相关原理。

方向和其他相关参考(例如，向上、向下、顶部、底部、左、右、向后、向前等)可用于帮助讨论本文的附图和原理，但并非旨在进行限制。例如，可使用诸如“向上”、“向下”、“上部”、“下部”、“水平”、“垂直”、“左”、“右”等某些术语。这些术语在适用的情况下被用于在处理相对关系时提供一些明确描述，特别是相对于所示实施方案。然而，这样的术语并非旨在暗示绝对的关系、位置和/或取向。例如，相对于物体，“上”表面可以简单地通过翻转物体而变成“下”表面。尽管如此，但它仍是相同表面，而且物体保持不变。如本文所用，“和/或”意指“和”或“或”，以及“和”和“或”。此外，出于所有目的，本文引用的所有专利和非专利文献都据此全文以引用方式并入。

相应地，该详细描述不应被理解为限制性意义，并且在审查本公开之后，本领域的普通技术人员将认识到各种各样的声学换能器以及可使用本文所述的各种概念设计的相关方法和系统。

对所公开实施方案的先前描述被提供以使得本领域的技术人员能够制备或使用所公开的创新。对于本领域的技术人员而言，对这些实施方案的各种修改将是显而易见的，并且可以将本文所定义的一般原理应用于其他实施方案，而不脱离本公开的实质或范围。因此，要求保护的本实用新型并非旨在受限于本文所示的实施方案，而是旨在使得全部范围与权利要求书中所述一致，其中对单数形式的元素的引用(例如，通过使用冠词“a”或“an”) 并非旨在意味着“一个和仅一个”，而是指“一个或多个”，除非被具体指出。本领域的普通技术人员已知或稍后悉知的贯穿本公开描述的各种实施方案的特征和方法措施的所有结构和功能等同物旨在被本文所述并要求权利保护的特征所涵盖。此外，本文所公开的任何内容并非旨在提供给公众，而与该公开是否明确地被陈述在权利要求中无关。除非表述明确陈述短语“用于...的装置”或“用于...的步骤”，否则权利要求表述不应根据35USC 112(f) 进行理解。

因此，鉴于可应用所公开的原理的许多可能的实施方案，我们保留权利要求如本领域普通技术人员所理解的本文所述的特征和技术的任意和所有组合包括例如在以下权利要求的范围和实质内的所有那些。