具有承载声学换能器的覆盖基板的电子设备及相关技术的制作方法

许多现代平板计算机、笔记本计算机、智能电话和类似的电子设备包括一个或多个声学换能器。例如，这些电子设备中的给定一个电子设备可包括被配置成从用户接收声音的话筒和被配置成向用户传送声音的扬声器。这些声学换能器通常定位在固体外壳内，该外壳保护声学换能器和设备的其他精密电子组件免受环境影响。然而，当声音被迫穿过固体材料时，其强度和保真度往往会降低。为了解决此问题，电子设备可包括声学端口，该声学端口被配置成促进电子设备外部的空气与电子设备内部的声学换能器之间的声音传输。在特定示例中，由专用柔性电路板承载的内部声学换能器位于覆盖基板的声学端口附近。柔性电路板在电子设备的内部处理电路系统和声学端口附近的区域之间延伸。在声学换能器和覆盖基板之间设置有泡沫环或环形护套以便密封经由声学端口延伸到声学换能器的声学路径。

附图简述

参考以下附图可更好地理解本发明的技术的许多方面。附图中的各组件不一定是按比例的。相反，重点在于清楚地例示本发明的技术的原理。为了便于参考，贯穿本公开，相同的附图标记可被用于标识本发明的技术的多于一个实施例的相同、相似或类似的组件或特征。

图1是根据本发明的技术的至少一个实施例的电子设备的俯视图。

图2是沿图1的线2-2截取的图1的电子设备的截面视图。

图3是根据本发明的技术的至少另一实施例的电子设备的俯视图。

图4是沿图3的线4-4截取的图3的电子设备的截面视图。

图5是根据本发明的技术的至少另一实施例的电子设备的俯视图。

图6是沿图5的线6-6截取的图5的电子设备的截面视图。

图7是根据本发明的技术的至少另一实施例的电子设备的仰视图。

图8是沿图7的线8-8截取的图7的电子设备的截面视图。

详细描述

发明人已经认识到将声学换能器结合到电子设备中的传统方式具有显著的缺点。一个缺点是这些传统方式通常需要精确的零件公差和组装件公差。当这些公差未被实现时，在相关联的声学路径周围可能会存在间隙，从而导致声泄漏并导致降低的声学性能。附加地或替换地，将声学换能器连接到覆盖基板的传统方式可包括将耦合组件(例如，弹性护套)用力地压靠在覆盖基板的下侧以便激活耦合组件和覆盖基板之间的压敏粘合剂。这可能会对电子设备的外观或操作有害。例如，当覆盖基板是显示器的一部分时，来自耦合过程的压力可能会导致显示器的区域出现凸起、波浪状、变色、或以其他方式失真。

根据本发明的技术的各实施例的电子设备至少部分地解决与传统技术相关联的前述和/或其他问题中的一者或多者。例如，根据至少一些实施例的电子设备包括由覆盖基板承载的声学换能器，而不是经由泡沫或弹性护套被耦合到覆盖基板的声学换能器。在一些实施例中，同样由覆盖基板承载的换能器引线也在声学换能器和柔性电路板之间延伸，柔性电路板可操作地将声学换能器连接到电子设备内的处理电路系统。在一些实施例中，柔性电路板还可操作地将电子设备的一个或多个其他组件连接到此处理电路系统。因此，对用于承载声学换能器和将声学换能器连接到处理电路系统的单独的专用电路板的需要可被减少或消除。这可简化电子设备的构造并且降低在电子设备的操作期间发生声泄漏的可能性。此外，声学换能器和覆盖基板之间的连接可以是刚性电连接，其对电子设备的外观或操作具有很小的不利影响或没有不利影响。在一些实施例中，除了前述优点之外或代替前述优点，所公开的技术提供了相对于传统的对应技术而言其他的优点。

此处参考图1-8描述了根据本技术的若干实施例的电子设备和相关设备、系统和方法的具体细节。尽管本发明的技术的特征可主要地或完全地在将声学换能器并入电子设备的上下文中在本文被公开，但是除了本文公开的那些上下文之外的上下文也在本发明的技术的范围内。例如，本发明的技术的合适特征可应用于将其他类型的电子组件结合到电子设备中。类似于声学换能器，这些其他类型的电子组件可被配置成与延伸穿过覆盖基板的特殊端口(例如，声学透明端口、光学透明端口等)一起操作。这些其他类型的电子组件的各示例包括气压计、压力传感器、光传感器和发射器(例如，紫外光传感器和发射器、红外光传感器和发射器、可见光传感器和发射器等)、指纹传感器、霍尔效应传感器、以及湿度传感器等。此外，通常应理解，除了本文公开的那些设备、系统和方法之外的其他设备、系统和方法也在本发明的技术的范围内。例如，根据本发明的技术的各实施例的设备、系统和方法可具有与本文公开的那些配置、组件和过程不同的和/或附加的配置、组件和过程。此外，本领域普通技术人员将理解，根据本发明的技术的各实施例的设备、系统和方法可以不具有本文公开的配置、组件和/或过程中的一者或多者而不偏离本发明的技术。

图1是根据本发明的技术的至少一个实施例的电子设备100的俯视图。图2是沿图1的线2-2截取的电子设备100的截面视图。一起参考图1和图2，电子设备100可包括具有外主表面104的第一覆盖基板102、相对的内主表面106、中心部分108和围绕中心部分108延伸的外围部分110。第一覆盖基板102可以是玻璃、透明塑料或其他合适材料的刚性板，以用于保护电子设备100的内部组件并用作用户界面。在至少一些情况下，电子设备100被配置成向用户显示图像并且经由第一覆盖基板102的中心部分108接收来自用户的触摸输入。在第一覆盖基板102的外围部分110处，电子设备100可包括第一声学端口112，电子设备100通过第一声学端口112被配置成接收和/或传送声音114。如图2所示，第一声学端口112可在外主表面和内主表面106、104之间延伸穿过第一覆盖基板102。在至少所例示的实施例中，第一声学端口112是圆柱形孔。在其他实施例中，第一声学端口112的对应技术可以是插槽或针孔簇或具有另一合适的形式。

再次参考图2，电子设备100可进一步包括平行于第一覆盖基板102并与第一覆盖基板102间隔开的第二覆盖基板116。电子设备100还可包括在第一覆盖基板102的周边和第二覆盖基板116的周边之间延伸的侧壁118(两个侧壁在图2中被示出)。第一和第二覆盖基板102，116和侧壁118一起可限定电子设备100的内部区域120。在内部区域120内，电子设备100可包括声学换能器122、可操作地与声学换能器122相关联的处理电路系统124、以及承载处理电路系统124的第一电路板126。声学换能器122可以是话筒、扬声器或被配置成将声音114转换为电信号和/或将电信号转换为声音114的另一电子组件。在所例示的实施例中，声学换能器122是面向前的。在其他实施例中，声学换能器122的对应技术可以是面向边缘的或面向后的。合适的话筒的各示例包括来自宾夕法尼亚州匹兹堡市阿库斯蒂克(akustica)公司的零件aku142、aku143、aku151、aku340、aku342、aku350、aku240、aku241、aku242、aku243、aku440、aku441、aku442、aku443、aku450、aku450p和aku451。处理电路系统124可包括封装集成电路127、一个或多个其他封装集成电路(未示出)、以及被配置成接收并处理来自声学换能器122的电信号和/或处理电信号并将电信号传送到声学换能器122的其他相关联的电子组件。

承载处理电路系统124的第一电路板126可以与第一覆盖基板102间隔开。同样在内部区域120内，电子设备100可包括在第一覆盖基板102和处理电路系统124之间延伸的第二电路板128。在至少一些情况下，第二电路板128比第一电路板126更柔性。例如，第二电路板128可以是基本上柔性的，而第一电路板126可以是基本上刚性的。第二电路板128的相对柔性可用于促进在第一覆盖基板102和处理电路系统124之间形成电连接，而不需要处理电路系统124被精确地定位在电子设备100的内部区域120内。

电子设备100还可包括换能器引线130和由第一覆盖基板102承载的触摸传感器132。例如，换能器引线130和触摸传感器132可被嵌入第一覆盖基板102内(如图所示)或沿第一覆盖基板102的外主表面或内主表面104，106延伸。此外，换能器引线130和触摸传感器132可沿着平行于第一覆盖基板102的外主表面和内主表面104，106的相同或不同的相应平面延伸。当第一覆盖基板102是光学透明的时，换能器引线130和触摸传感器132可由透明导电材料(例如，氧化铟锡)制成。替换地，换能器引线130和触摸传感器132可由不透明导电材料(例如，铜)制成，并且可以具有足够薄的线宽，以对第一覆盖基板102的光学透明度具有很小的影响或没有影响。如图2所示，电子设备100可包括第一导电耦合器134，声学换能器122通过第一导电耦合器134被电连接到换能器引线130、第二导电耦合器136，换能器引线130和触摸传感器132通过第二导电耦合器136被电连接到第二电路板128、以及第三导电耦合器138，第二电路板128通过第三导电耦合器138被电连接到处理电路系统124。第一、第二和第三导电耦合器134、136、138可包括各向异性导电粘合剂(例如，各向异性导电膏或各向异性导电膜)、焊料、或非常适合于提供粘附和电连接两者的其他材料。

第一覆盖基板102可承载声学换能器122，其中声学换能器122经由第一导电耦合器134被刚性地固定到第一覆盖基板102的内主表面106。声学换能器122可包括与第一声学端口112对准的第二声学端口140。例如，声音114可沿着直的声学路径142行进，该直的声学路径142经由第一声学端口112在电子设备100的外部和第二声学端口140之间延伸。声学路径142可以是外露的或以其他方式被配置成包含空气或另一种介质，相比于声音114通过第一覆盖基板102的固体材料行进会引起的衰减或失真而言，声音114通过空气或该介质行进会引起的衰减或失真更小。例如，第二声学端口140可包含声学透明盖143，该声学透明盖143保护声学换能器122的内部部分免受灰尘和湿气的影响，同时对声音114沿声学路径142的传输具有很小的影响或没有影响。声学透明盖143可包括织物、网、穿孔塑料或集成到换能器122中的其他合适的材料。在一些情况下，第一导电耦合器134在平行于第一覆盖基板102的外主表面和内主表面104，106的平面中围绕声学路径142延伸。在其他情况下(例如，如下面参考图6所讨论的)，第一导电耦合器134和声学路径142的对应技术可以以另一种合适的方式布置。

再次参考图2，电子设备100可包括触点144(单独标识为触点144a-144j)，声学换能器122、换能器引线130、触摸传感器132、第二电路板128、和处理电路系统124通过触点144彼此电连接。触点144a可位于声学换能器122的上表面146处，触点144b-144d可位于第一覆盖基板102的内主表面106处，触点144e，144f可位于第二电路板128的端部处，触点144g，144h可位于第二电路板128的相对端部处，而触点144i，144j可位于封装集成电路127的上表面152处。触点144可以是导电垫、凸块或非常适合于与各向异性导电粘合剂或焊料电连接的其他结构。尽管为了简化图示在图2中示出了相对较少的触点144，但是应该理解，电子设备100可包括更多的触点144。例如，触点144a-144j中的任何一者可对应于独立触点的阵列。类似地，尽管换能器引线130和触摸传感器132在图2中被示为单个导线，但是应该理解，这些组件可包括多个导线。例如，触摸传感器132可包括在平行于第一覆盖基板102的外主表面和内主表面104，106的平面中延伸穿过第一覆盖基板102的中心部分108的导线的网格。

作为第二电路板128的各组件，电子设备100可包括互连基板154和由互连基板154承载的电极阵列156。除了由相同的电路板承载之外或代替由相同的电路板承载，电极阵列156内的各个体电极可通过共享一个或多个连接器、通过共享电子设备100内的位置、和/或通过遵循电子设备100内的公共路径彼此相关联。如上文所讨论的，第二电路板128可以是柔性的。因此，互连基板154和电极阵列156也可以是柔性的。例如，互连基板154可以是其中嵌入有电极阵列156或其上沉积(例如，电镀)有电极阵列156的柔性塑料膜。电极阵列156可包括在触点144e、144g之间延伸的第一电极158，以及在触点144f、144h之间延伸的第二电极160。与换能器引线130和触摸传感器132一样，尽管第一和第二电极158，160在图2中被示为单个导线，但应理解这些组件可包括多个导线，诸如在对应于触点144e-144h的触点阵列内的各个体触点之间延伸的多个导线。第一和第二电极158，160可沿着平行于第二电路板128的第一主表面162和相对的第二主表面164的相同或不同的相应平面延伸。

声学换能器122可经由换能器引线130和第一电极158被电连接到处理电路系统124。触摸传感器132可经由第二电极160被电连接到处理电路系统124。因此，通过这些电连接，声学换能器122和触摸传感器132可使用单个电路板而不是多个电路板与处理电路系统124可操作地相关联。换能器引线130可通过将用于声学换能器122的电互连从第一覆盖基板102中在第一声学端口112附近的区域移动到第一覆盖基板102中在用于触摸传感器132的电互连附近的接触区域来促进这种有效的布置。因此，减少或消除在声学换能器122和处理电路系统124之间延伸的单独的电路板的需要，从而减少电子设备100的零件数量、促进电子设备100的组装、提高电子设备100的性能、增加电子设备100的可靠性、减小电子设备100的体积、允许更多或更大的其他组件并入电子设备100等。除了这些优点之外或代替这些优点的其他优点也是可能的。

图3是根据本发明的技术的至少另一实施例的电子设备200的俯视图。图4是沿图3的线4-4截取的电子设备200的截面视图。一起参考图3和4，电子设备200可包括沿第一覆盖基板102的内主表面106延伸的膜202。换能器引线130和触摸传感器132可嵌入膜202内，而非嵌入第一覆盖基板102内。因此，膜202可以是应用的而不是集成的触摸显示模块的一部分。膜202可延伸穿过第一覆盖基板102的内主表面106，使得电子设备200经由第一覆盖基板102提供边对边显示。因此，第一声学端口112可延伸穿过第一覆盖基板102并穿过膜202。声学透明盖143和第一导电耦合器134可被设置在换能器122和膜202之间。例如，第一导电耦合器134可围绕第一声学端口112延伸并且围绕换能器122和膜202之间的声学透明盖143延伸。在此布置中，围绕第一声学端口112的显示器的一部分的外观可能易受底层结构所施加的压力而变形。然而，声学换能器122和第一导电耦合器134可施加很小的压力或不施加这种压力。

图5是根据本发明的技术的至少另一实施例的电子设备300的俯视图。图6是沿图5的线6-6截取的电子设备200的截面视图。一起参考图5和6，电子设备300的声学换能器122的第二声学端口140可在平行于第一覆盖基板102的外主表面和内主表面104、106的平面中从第一声学端口112横向偏移。此外，第二声学端口140可以位于声学换能器122的下表面302处。第一导电耦合器134可延伸穿过在声学换能器122的上表面152与第一覆盖基板102之间的平面的连续非环形区域。因此，声学路径142可以是弯曲的并且通过内部区域120中在第一导电耦合器134旁边和声学换能器122旁边的一部分延伸到第二声学端口140，而非是直的并且通过第一导电耦合器134延伸到第二声学端口140。

图7是根据本发明的技术的至少另一实施例的电子设备400的仰视图。图8是沿图7的线8-8截取的电子设备400的截面视图。一起参考图7和8，电子设备400的声学换能器122和换能器引线130可由第二覆盖基板116而非由第一覆盖基板102承载。电子设备400还可包括天线402，天线402被配置成用于进行去往和/或来自电子设备400的射频通信。类似于换能器引线130，天线402可由第二覆盖基板116承载。在至少一些情况下，第二覆盖基板116是电子设备400中不用作触敏显示器的不透明背衬。换能器引线130和天线402可各自包括(例如，通过电镀、图案化等)被设置在第二覆盖基板116的内表面404上的一个或多个电极。这些电极可以是共面的且非常适合于经由各向异性导电粘合剂或焊料形成电互连，而不需要特殊成形的触点。

声学换能器122和天线402可经由一个或多个共享电极电连接到处理电路系统124。例如，电子设备400可包括由第二电路板128承载的共享电极406、以及电极406通过其电连接到声学换能器122、天线402和处理电路系统124的触点408a-408c。处理电路系统124可被配置成解码经由电极406接收的来自声学换能器122和天线402的信号。类似地，电子设备100、200、300(图1-6)可包括由对应的声学换能器122和触摸传感器132共享的一个或多个电极406。除了电极阵列156内的单独电极之外或代替单独电极，这些共享电极可以存在。在这些情况下，对应的处理电路系统124可被配置成解码来自声学换能器122和触摸传感器132的信号。此外，应当理解，除了共享电极406之外或代替共享电极406，电子设备400可分别包括用于声学换能器122和天线402的单独电极。

在其他实施例中，与除了声音换能器和触摸传感器或声音换能器之外的组件的组合，天线可经由由覆盖基板承载的独立或共享电极电连接到处理器。例如，覆盖基板可以承载电极，处理器通过该电极在一个或两个方向上与两个或多个声学换能器、与两个或多个天线、与声学换能器和指纹传感器、与触摸传感器和指纹传感器、或与许多其他合适的电气组件排列中的任何一种进行通信。在这些和其他实施例中，各组件中的一者或多者可从包括前置耳扬声器、指纹传感器、压力传感器、天线模块和霍尔效应传感器的集合中选择。参考这些组件中的至少一些(例如，至少一些指纹传感器、天线模块、和霍尔效应传感器)，可能很少需要或不需要相关联的声学端口或相关联的声学透明盖。

本公开并非旨在穷举或将本发明的技术限制于本文公开的精确形式。尽管出于说明性目的在本文中公开了特定实施例，但如相关领域的普通技术人员将认识到的，在不偏离本发明的技术的情况下，各种等效修改是可能的。在一些情况下，公知的结构和功能未被详细示出和/或描述以避免不必要地使本发明的技术的各实施例的描述晦涩难懂。尽管本文可以以特定顺序呈现方法的各步骤，但在替换实施例中，这些步骤可具有其他合适的顺序。类似地，在特定实施例的上下文中公开的本发明的技术的某些方面可在其他实施例中被组合或消除。此外，虽然与某些实施例相关联的优点可在那些实施例的上下文中被公开，但是其他实施例也可表现出此类优点，并且并非所有实施例都必须表现出本文所公开的此类优点或其他优点以落入本发明的技术的范围内。

贯穿本公开，单数术语“一”、“一个”以及“该”包括复数引用，除非上下文明确地以其他方式指示。类似地，除非单词“或”明确地限定为仅指两个或多个项目的列表中不包括其他项目的单个项目，否则在此类列表中使用“或”将被解释为包括(a)列表中的任何单项、(b)列表中的所有项目、或(c)列表中的各项目的任何组合。附加地，贯穿本公开使用的术语“包括”及类似单词意味着至少包括所述(诸)特征，使得不排除更多数量的(诸)相同特征和/或一个或多个附加类型的特征。本文可使用诸如“上”、“下”、“前”、“后”、“垂直”和“水平”之类的方向术语来表达和阐明各种元件之间的关系。应该理解，此类术语不表示绝对取向。这里对“一个实施例”或“实施例”或类似公式的引用意指结合该实施例描述的特定的特征、结构、操作或特性可被包括在本发明的技术的至少一个实施例中。因此，本文中这些短语或公式的出现不必全都指的是同一实施例。此外，各种特定特征、结构、操作或特性可以以任何合适的方式组合在本发明的技术的一个或多个实施例中。