具有柔性线圈配线连接的电声换能器的制作方法

本发明涉及音频换能器，诸如将电音频信号转换成声音的扬声器或者将声音转换成电音频信号的接收器。本发明还涉及微型扬声器，该微型扬声器最佳地用于高音输出并且位于小容积的移动装置内，该移动装置诸如为手机、平板电脑、游戏装置、笔记本或者类似装置。

背景技术：

在移动装置中使用的现有技术的微型扬声器包括固定到扬声器膜的线圈。该线圈包括用于将电信号供应到线圈中的两个引线。该线圈布置在由众多磁体形成的磁场中。被供应到线圈中的电信号使得线圈和所连接的膜振动，该振动产生与电信号相关的声音。现有技术的微型扬声器包括框架以对准并固定扬声器的部件。该框架包括接触垫，该接触垫提供线圈与移动装置的音频电子器件之间的电接口。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种不具有已知换能器的缺点的用于移动装置的音频换能器。一种用于移动装置尤其是用于微型扬声器的新的音频换能器包括线圈组件，该线圈组件具有线圈、从线圈延伸的一对引线以及具有一对接触垫的柔性印刷电路，引线直接连接到所述一对接触垫。该新的扬声器的优点是减少了线圈的引线和线圈的驱动件之间的连接的数量。这有助于减少微型扬声器的部件的数量和尺寸并且有助于提高扬声器的声音质量和耐久性。这样的音频换能器的其它细节和优点在下列说明和附图中将变得清楚。

因此简言之，本发明的一个方面涉及一种音频换能器，该音频换能器包括具有周边的基本上为矩形的磁缸、基本上为矩形的环状物、膜、磁体系统和线圈组件。基本上为矩形的环状物包括：基本上平行于所述磁缸的第一部分；延伸通过所述环状物的所述第一部分的基本上为矩形的孔。所述环状物的第二部分从所述第一部分基本上垂直地向下延伸，并且支撑片从所述第二部分基本上垂直地向外延伸。所述膜包括加接到所述环状物的所述第一部分的周边；所述磁体系统包括周边磁体组件、中心磁体组件和形成在所述周边磁体组件和所述中心磁体组件之间的磁间隙。所述周边磁体组件包括：多个外部磁体，这多个外部磁体靠近所述磁缸的所述周边布置；以及环板，该环板加接到所述多个外部磁体。所述中心磁体组件包括：中心磁体，该中心磁体加接到所述磁缸并且基本上由所述周边磁体组件的所述多个外部磁体包围；以及顶板，该顶板加接到所述中心磁体。所述线圈组件包括线圈，该线圈位于所述磁间隙中，其中所述线圈具有加接到所述膜的顶侧。一对电引线从所述线圈延伸并且直接连接到柔性印刷电路上的一对接触垫。所述环状物的所述支撑片加接到所述柔性印刷电路。

尽管音频换能器的实施方式被示出并描述为具有矩形形状，但将理解的是，在其它实施方式中，音频换能器可以具有各种形状，包括但不限于圆形的和卵形的。因而，本发明不局限于具有矩形形状的音频换能器。

附图说明

从下列详细的说明、所附的权利要求以及附图，本发明的这些和其它方面、特征、细节、用途和优点将变得完全清楚，其中，附图示出了根据本发明的示例性实施方式的特征，并且在附图中：

图1示出了现有技术的矩形微型扬声器的相关部件的分解俯视立体图；

图2A示出了现有技术的矩形微型扬声器的相关部件的仰视立体图；

图2B示出了现有技术的矩形微型扬声器的相关部件的仰视立体图；

图3示出了根据本发明的第一实施方式的矩形微型扬声器的分解俯视立体图；

图4示出了根据本发明的第一实施方式的矩形微型扬声器的线圈组件的俯视立体图；

图5示出了根据本发明的第一实施方式的矩形微型扬声器的俯视立体图；

图6示出了制造根据本发明的第一实施方式的矩形微型扬声器的方法的流程图；

图7示出了根据本发明的第一实施方式的在外壳内的矩形微型扬声器的俯视立体图；

图8A是根据本发明的第二实施方式的矩形微型扬声器的环状物的俯视立体图；

图8B是根据本发明的第二实施方式的矩形微型扬声器的仰视立体图；

图9A是根据本发明的第三实施方式的矩形微型扬声器的环状物的仰视立体图；

图9B是根据本发明的第三实施方式的矩形微型扬声器的环状物的俯视立体图。

在若干视图中，类似的附图标记表示类似或相同的部件。

具体实施方式

各个实施方式在本文中针对各种设备进行描述。许多特定细节被阐述以对如在说明书中所述的以及在附图中所示的这些实施方式的总体结构、功能、制造和使用提供全面理解。然而，本领域技术人员将理解的是，这些实施方式在无这样的特定细节的情况下也可以被实施。在其它情况下，公知的操作、部件和元件未被详细地描述以不模糊说明书中所述的实施方式。本领域技术人员将理解的是，本文所述和所示的实施方式是非局限性示例，因此能够理解的是，本文所公开的特定结构和功能可以是代表性的并且不必限制实施方式的范围，实施方式的范围仅由所附的权利要求限定。

整个说明书中对“各个实施方式”、“一些实施方式”、“一个实施方式”、或者“实施方式”等的引用是指结合实施方式描述的具体特征、结构或者特性被包括在至少一个实施方式中。因此，在整个说明书中在一些地方的短语“在各个实施方式中”、“在一些实施方式中”、“在一个实施方式中”或者“在实施方式中”的出现不必全部是指相同的实施方式。此外，具体的特征、结构或者特性在一个或多个实施方式中可以以任何合适的方式结合。因此，结合一个实施方式示出或描述的具体特征、结构或者特性可以无限制地全部或部分地与一个或多个其它实施方式的特征、结构或者特性结合，只要这样的结合不是无逻辑的或者不是非功能的限定的即可。

必须注意的是，当在本说明书和所附权利要求中使用时，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指代，除非其内容清楚地给出相反指示。

在说明书和权利要求中的术语“第一”、“第二”等(如果有)被用于区分类似的元件，并且不必是为了描述具体的顺序或者先后次序。应理解的是，如此使用的术语在合适的情况下可以互换，以使得本文所述的本发明的实施方式例如能够以不同于本文所描述的顺序或者以其它顺序操作。此外，术语“包括”、“具有”以及其变型旨在覆盖非独占性涵盖物，以使得包括元件列表的过程、方法、物品或者设备不必局限于那些元件，而是可以包括未被明确列出的或者这些过程、方法、物品或者设备的固有的其它元件。

说明书中和权利要求中的术语“左”、“右”、“前”、“后”、“顶部”、“底部”、“在上方”、“在下方”等(如果有)用于说明性目的而不必用于描述永久的相对位置。应理解的是，如此使用的术语在合适的情况下可以互换，以使得本文所述的本发明的实施方式例如能够以不同于本文所示出或者以其它方式描述的取向操作。

在说明书中和权利要求中使用的表示测量值的所有数字等应被理解成在所有情况下由术语“大约”进行修改。

图1示出了现有技术的矩形微型扬声器10的相关部件的分解立体图。扬声器10包括膜12，膜12通常由一层或多层材料构建成，该材料诸如为聚醚醚酮(PEEK)、丙烯酸脂和/或热塑性弹性体(TEP)、聚醚酰亚胺(PEI)和/或现有技术中已知的其它材料。膜12还可以包括用以加强膜12的膜板14。扬声器10还包括具有引线34的线圈32。用于驱动线圈32的电信号通过引线34被供应到线圈32中。组装好的扬声器10的线圈32借助粘合剂固定到膜12，粘合剂诸如为胶水、带或者现有技术中已知的其它粘合剂。

扬声器10包括磁体系统50，该磁体系统50包括周边磁体组件52和中心磁体组件60。周边磁体组件52包括布置在矩形扬声器10的矩形边上的四个磁体54以及固定到磁体54的环板58。中心磁体组件60包括布置在扬声器10的中心中的磁体62和固定到磁体62的顶板64。周边磁体组件52、中心磁体组件60以及与环板58和顶板64相对地加接到周边磁体组件52和中心磁体组件60的磁缸80形成磁场引导件68。磁场引导件68将磁体54和62的磁场引导并聚焦到周边磁体组件52和中心磁体组件60之间的磁间隙70中，在组装好的扬声器10中，线圈32被布置在该磁间隙70中。

现有技术的微型扬声器10还包括框架90，框架90用于组装膜12与磁体系统50并且用于将膜12与磁体系统50对准。线圈32装配在磁间隙70中并且能够根据通过引线34供应到线圈32中的电信号而在磁间隙70内上下平移。框架90通常由成型塑料制成，成型塑料能够使框架90具有带开口的复杂表面，所述开口允许空气流动并且固定扬声器10的其它部件。线圈32的引线34的端部焊接到接触垫92t，接触垫92t在组装过程期间固定在框架90的顶侧中。如图2A所示，框架90的底侧包括接触垫92b，接触垫92b与框架90的顶侧上的接触垫92t连接。如图2B所示，与包括接触垫96的柔性印刷电路94一起形成另一连接。柔性印刷电路94的接触垫96在组装过程期间被焊接到接触垫92b。用于驱动线圈32的电信号被供应通过柔性印刷电路94、接触垫96、接触垫92b、接触垫92t并且被供应到引线34中。此外，如图2A和2B所示，磁缸80包括底部通风孔98，底部通风孔98允许空气在后腔(未示出)和膜12的后腔侧之间流动。底部通风孔98允许膜12根据供应到线圈32中的电信号进行不失真的振动。

本发明的第一实施方式的相关部件在图3、图4、图5、图6和图7中示出。图3示出了矩形扬声器110的相关部件的分解立体图。图4示出了线圈32和柔性印刷电路136的组件的立体图。图5示出了组装好的扬声器110的相关部件的俯视立体图。图6是描述制造扬声器110的方法的流程图。图7是位于外壳190内的组装好的扬声器110的仰视立体图。

扬声器110包括膜112、环状物116、线圈组件130、磁体系统150和磁缸180。膜112可以由一层或多层材料构建成，该材料诸如为聚醚醚酮(PEEK)、丙烯酸脂和/或热塑性弹性体(TEP)、聚醚酰亚胺(PEI)和/或现有技术中已知的其它材料。膜12还可包括用以加强膜112的膜板114。

扬声器110包括磁体系统150，磁体系统150包括周边磁体组件152和中心磁体组件160。周边磁体组件152包括布置在矩形扬声器110的矩形边上的四个磁体154以及固定到磁体154的环板158。中心磁体组件160包括布置在扬声器110的中心中的磁体162和固定到磁体162的顶板164。周边磁体组件152、中心磁体组件160以及与环板158和顶板164相对地加接到周边磁体组件152和中心磁体组件160的磁缸180形成磁场引导件168。磁场引导件168将磁体154和162的磁场引导并聚焦到周边磁体组件152和中心磁体组件160之间的磁间隙170中，在组装好的扬声器110中，线圈132被布置在该磁间隙170中。

扬声器110包括具有线圈132、引线134和柔性印刷电路136的线圈组件130。用于驱动线圈132的电信号通过柔性印刷电路136和引线134被供应到线圈132中。组装好的扬声器110的线圈132借助粘合剂固定到膜112，粘合剂诸如为胶水、带或者现有技术中已知的其它粘合剂。与现有技术的微型扬声器不同，线圈132的引线134直接连接到柔性印刷电路136。柔性印刷电路136包括位于该柔性印刷电路136的第一终端上的一对接触垫138，这一对接触垫138与印刷电路136的与第一终端相对的第二终端上的接触垫140电通信。接触垫140和138之间的电通信可以利用如现有技术中已知的迹线和/或导孔实现。引线134通过焊料连接而连接到接触垫138，以允许电信号从源(未示出)流到接触垫140中，流动通过柔性印刷电路136中的迹线和/或导孔、通过接触垫138、通过引线134并且流动到线圈132中。本领域技术人员将理解的是，在各个实施方式中，引线134与柔性印刷电路136之间的连接可以以现有技术中已知的各种方式实现，例如，通过将引线134插入加接到柔性印刷电路136的电连接器中来实现。

与图1、图2A和力2B中所示的现有技术的微型扬声器10不同，微型扬声器110不需要包括在框架90中的接触垫92t和92b。通过省除将电信号从源传递到线圈132所需的附加部件，与现有技术的扬声器10相比，对于扬声器110，可以减小尺寸，可以降低部件和制造成本，并且可以提高耐久性和声音质量。例如，通过将引线134直接连接到柔性印刷电路136的接触垫138，将用于每个引线134的连接的数量降低到一个。

如图3和图4所示，线圈132的引线134从线圈132的靠近柔性印刷电路136的一侧延伸，并且每个引线134形成短环。这使得引线134的长度比现有技术的微型扬声器10的引线34短。然而，在其它实施方式中，例如，线圈132的引线134可以从线圈132的远离柔性印刷电路136的一侧延伸并且向内成环以连接到柔性印刷电路136的接触垫138。如图所示，引线134从线圈132的底部延伸并且当线圈处于静止位置时可以基本上是水平的并且基本上与柔性印刷电路136共面。在各个实施方式中，扬声器110还可以包括一个或多个支撑构件，以支撑线圈132和/或引线134，如在2015年4月15日提交的名称为“Speaker with supported Coil Wire(具有支撑线圈配线的扬声器)”的美国临时申请62/147，801中所描述的那样，其全部内容通过援引结合到本文。

由于引线134与柔性印刷电路136之间的直接连接，现有技术的微型扬声器10的框架90可以用如图3中所示的环状物116替代。环状物116具有第一部分118，该第一部分118基本上是水平的并且基本上与磁缸180平行。基本上矩形的开口120设置在第一部分118中，在扬声器110的操作期间，线圈132可以平移通过该开口120。第一部分118用作框缘，膜112的周边通常例如通过胶水或粘合剂加接到该框缘。从环状物116的第一部分118的侧面向下并且基本上垂直地延伸的是示出为侧突片122的第二部分。优选地，环状物116包括四个(4)侧突片；然而，将理解的是，在各个实施方式中，例如，环状物116可以包括从大约2个(2)至大约四个(4)突片(例如，两个(2)突片、三个(3)突片、四个(4)突片)。在其它实施方式中，环状物116可以包括少于两个(2)的突片。在另外其它实施方式中，环状物116可以包括四个(4)以上的突片。

继续参照图3，环状物116还包括开口124，开口124在突片122之间靠近环状物116的角部。优选地，环状物116包括四个(4)开口；然而，将理解的是，在各个实施方式中，例如，环状物116可以包括从大约两个(2)开口至大约四个(4)开口(例如，两个(2)开口、三个(3)开口、四个(4)开口)。在其它实施方式中，环状物116可以包括少于两个(2)的开口。在另外其它实施方式中，环状物116可以包括四个(4)以上的开口。开口124用作侧通风口，该侧通风口允许后腔(未示出)和膜112的后腔侧之间的空气流动。如图3和图5所示，开口124基本上与磁体系统150的磁体154之间的间隙156对准，因此扬声器110包括位于后腔和膜112的后腔侧之间的基本上明显的空气通路。因此，开口124允许膜112响应于供应到线圈132中的电信号不失真地振动。通过包括环状物116上的开口124，在磁缸180中不需要背部通风口。通过不需要位于磁缸180上的背部通风口，与现有技术的扬声器的磁缸80相比，磁缸180的几何形状和/或特征能够被简化，从而降低部件成本。然而，将理解的是，在各个实施方式中，除了环状物116上的开口之外或者对于该开口另选地，可以在磁缸180上设置背部通风口。

环状物116还包括从右侧突片122基本上水平地延伸的支撑片126。如图5所示，支撑片126与柔性印刷电路136交界，用于稳定柔性印刷电路136，为引线134和接触垫138之间的连接提供保护，并且保持环状物116和线圈组件130在扬声器110中的位置。支撑片126利用粘合剂142加接到柔性印刷电路136(参见图3)，粘合剂诸如为胶水、带或者现有技术中已知的其它粘合剂。

图5中示出了组装好的扬声器110。现在参照图6，示出了组装扬声器110的实施方式。在步骤600处，将线圈132的引线134焊接到柔性印刷电路136的接触垫138以形成线圈组件130。在步骤602处，将线圈组件130放置在周边磁体组件152内，其中引线134围绕周边磁体组件152的右侧磁体154成环。在步骤604处，将环状物116放置在周边磁体组件152的顶部上并且围绕该周边磁体组件152放置，并且将环状物116的支撑片126加接到线圈组件130的柔性印刷电路136。在步骤606处，将具有中心磁体组件160的磁缸180在环板158的相反侧加接到周边磁体组件152的磁体154。在步骤608处，将膜112的周边加接到环板158，并且将线圈132加接到膜112。该方法形成如图5所示的组装好的扬声器110。尽管本文中以一种顺序描述了各个步骤，但将理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，该方法的其它实施方式能够以任何顺序和/或在不具有所有所述步骤的情况下被执行。

可以将组装好的扬声器110安装在外壳190中，如图7所示。外壳190被示出为具有终止在侧出音孔192中的声路；然而，将理解的是，在各个实施方式中，扬声器110的外壳可以包括终止在顶部或底部激励端口中的声路。外壳190还包括供柔性印刷电路136通过离开以使得其可以连接到用于驱动扬声器110的电路源(未示出)的通路。

本发明的扬声器210的另一实施方式在图8A和图8B中示出并且描述如下。扬声器110和210中的一个或多个的一些特征彼此相同，因此，在一个实施方式中对这样的特征的描述应被理解为适用于其它实施方式。此外，一个实施方式的具体特征和方面可以与另一实施方式的具体特征和方面结合使用或者替代使用。

参照图8A，示出了扬声器210的一部分。扬声器210包括膜112、环状物216、线圈组件130、磁体系统150和磁缸180。除了环状物216的设计之外，扬声器210基本上与扬声器110相同。环状物216具有第一部分218，该第一部分218基本上是水平的并且与磁缸180基本上平行(参见图8B)。在第一部分218中设置基本上矩形的开口220，在扬声器210的操作期间，线圈132可通过该开口220平移。第一部分218用作框缘，膜112的周边通常例如通过胶水或粘合剂加接到该框缘。从环状物216的第一部分218的边向下并且基本上垂直地延伸的是示出为侧壁222的第二部分。侧壁222围绕环状物216的周边延伸。

继续参照图8A，侧壁222包括多个开口224，开口224靠近环状物216的角部延伸通过侧壁222。开口224被示出为以行和列布置的基本上为圆形的孔。在各个实施方式中，例如，开口224可以在侧壁222中被激光切割出。开口224用作侧通风口，其允许后腔(未示出)和膜112的后腔侧之间的空气流动。如图8A所示，开口224基本上与磁体系统150的磁体154之间的间隙对准，因此，扬声器210包括位于后腔和膜112的后腔侧之间的基本上明显的空气通路。因此，开口224允许膜112响应于供应到线圈132中的电信号不失真地振动。通过包括环状物216上的开口224，在磁缸180中不需要背部通风口，如图8B所示。通过不需要位于磁缸180上的背部通风口，与现有技术的扬声器的磁缸80相比，磁缸180的几何形状和/或特征能够被简化，因此降低部件成本。然而，将理解的是，在各个实施方式中，除了环状物216上的开口之外或者对于该开口另选地，可以在磁缸180上设置背部通风口。

将理解的是，开口224的数量和/或尺寸可以被更换以向后腔(未示出)提供适当的侧向通风从而实现用于扬声器210的期望声学性能。此外，如在2105年10月6日提交的名为“Electroacoustic Transducer(电声换能器)”的美国临时申请代理人案号为112256-0090(其全部内容通过引用结合到本文)中所述的，开口224的最大尺寸可以比填充到外壳中的填充材料的尺寸小。填充材料例如可以是在2013年7月4日公布的名为“Loudspeaker System with Improved Sound(具有改进声音的扩音器系统)”的美国专利申请公报2013/0170687中描述的沸石材料。

环状物216还包括从侧壁222基本上水平地延伸的支撑片226。如图8A所示，支撑片226与柔性印刷电路136接合，用于稳定柔性印刷电路136，为引线134和接触垫138之间的连接提供保护，并且保持环状物216和线圈组件130在扬声器210中的位置。支撑片226利用粘合剂142(参见图3)加接到柔性印刷电路136，粘合剂诸如为胶水、带或者现有技术中已知的其它粘合剂。

本发明的环状物316的另一实施方式在图9A和图9B中示出并且描述如下。环状物216和316中的一个或多个中的一些特征彼此相同，因此，在一个实施方式中对这样的特征的描述应被理解为适用于其它实施方式。此外，一个实施方式的具体特征和方面可以与另一实施方式的具体特征和方面结合使用或者替代使用。

环状物316具有第一部分318，该第一部分318基本上是水平的并且基本上与磁缸180平行。基本上为矩形的开口320设置在第一部分318中，在扬声器110的操作期间，线圈132可以通过该开口320平移。第一部分318用作框缘，膜112的外周边通常例如通过胶水或粘合剂加接到该框缘。从环状物316的第一部分318的边向下并且基本上垂直地延伸的是示出为侧壁322的第二部分。侧壁322围绕环状物316的周边延伸。

环状物316包括多个开口324，开口324靠近环状物316的角部延伸通过侧壁322。开口324被示出为呈列布置的槽。槽形开口324被示出为从侧壁322的终端朝向环状物316的第一部分318向上延伸。在各个实施方式中，例如，开口324可以在侧壁322中被激光切割出。开口324用作侧通风口，其允许后腔(未示出)和膜112的后腔侧之间的空气流动。开口324可以与磁体系统150的磁体154之间的间隙基本上对准，因此，扬声器可以包括位于后腔和膜112的后腔侧之间的基本上明显的空气通路。因此，开口324允许膜112响应于供应到线圈132中的电信号不失真地振动。通过包括环状物316上的开口324，在磁缸180中不需要背部通风口，如图8B所示。通过不需要位于磁缸180上的背部通风口，与现有技术的扬声器的磁缸80相比，磁缸180的几何形状和/或特征能够被简化，因此降低了组件成本。然而，将理解的是，在各个实施方式中，除了环状物316上的开口之外或者对于该开口另选地，可以在磁缸180上设置背部通风口。

环状物316还包括从侧壁322基本上水平地延伸的支撑片326。支撑片326与图8A中所示的支撑片226功能相同。支撑片326与柔性印刷电路136接合，用于稳定柔性印刷电路136，为引线134和接触垫138之间的连接提供保护，并且保持环状物316和线圈组件130在扬声器中的位置。支撑片326利用粘合剂142(参见图3)加接到柔性印刷电路136，粘合剂诸如为胶水、带或者现有技术中已知的其它粘合剂。

尽管音频换能器的实施方式被示出并描述为具有矩形形状，但将理解的是，在其它实施方式中，音频换能器可以具有各种形状，包括但不限于圆形和卵形。因而，本发明不限于具有矩形形状的音频换能器。

最后，应注意的是，本发明不局限于以上提及的实施方式和示例性工作示例。根据以上公开内容，其它改进、修改和结合也在专利权利要求的范围内并且在本领域技术人员的理解范围内。因而，本文中所述和示出的技术和结构应被理解为是示意性的和示例性的，并且不限制本发明的范围。本发明的范围由所附的权利要求(包括已知的等同物和在提交本申请时不可预知的等同物)来限定。