PCB扬声器以及用于在PCB基板上微加工扬声器振膜的方法

摘要

本发明提供一种PCB扬声器以及在PCB基板上微加工扬声器振膜的方法，其中，在PCB基板上微加工扬声器振膜的方法包括：在PCB基板上设置金属路径和至少一个贯孔；在PCB基板上设置图案化的保护层，该保护层覆盖PCB基板上的所有贯孔；通过沉积、安装或层压在该保护层上设置振膜层，该振膜层覆盖该保护层并与PCB基板上的金属路径电连接，形成振膜层；释放保护层，并保留振膜层。利用上述PCB基板与振膜的微加工方法能够降低扬声器的生产成本，同时提高产品的可靠性。

说明书

技术领域

本发明涉及声学技术领域，更为具体地，涉及PCB扬声器以及在PCB基板上微加工扬声器振膜的方法。

背景技术

扬声器作为将电能转变为声能的常用电声换能器件，其在声放系统中起着不可或缺的作用。扬声器的种类繁多，音频电能通过电磁，压电或静电效应，使其纸盆或膜片振动并与周围的空气产生共振(共鸣)而发出声音。因此，正是有了扬声器的出现，人们才得以听到美妙的声音。

由于制造工艺的限制，传统的消费型的微型化扬声器/接收器在将微型化尺度进行到6x6x1mm^3以下时，遇到了技术上的困难。

一方面，现有的MEMS扬声器的结构大多采用晶片加工和磁体集成，这就使得扬声器的加工过程极其复杂，而连接扬声器各个部件的连接件大多采用脆性材料制成，而脆性材料不能承受大的形变，进而影响到扬声器的质量及寿命。

另一方面，现有的MEMS扬声器大多为数字化微型扬声器，其需要一个复杂的高电压集成电路(MEMS)来驱动其工作，而数字化的微型扬声器的数字开关对振膜的冲击容易影响扬声器的寿命和可靠性。

综上所述，现有的扬声器存在以下问题：

1、传统扬声器/接收器的进一步微型化受到技术和成本的限制，无法满足消费者需求；

2、由于高成本、低效能和可靠性不佳等原因，微电技术应用到扬声器中的效果不明显；

3、复杂的晶片加工过程使得生产扬声器的成本变高。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种PCB微加工技术、PCB扬声器及其振膜与PCB基板的连接方法，以降低扬声器的制作成本，同时，允许振膜在大位移的情况下产生高声压，进而提高扬声器的发声效果。

根据本发明的一个方面，提供了一种在PCB基板上微加工扬声器振膜的方法，包括：在PCB基板上设置金属路径和至少一个贯孔；在该PCB基板上设置图案化的保护层，该保护层覆盖PCB基板上的所有贯孔；通过沉积、安装或层压在该保护层上设置振膜层，该振膜层覆盖保护层并与PCB基板上的金属路径电连接，形成振膜层；释放保护层，并保留该振膜层。

其中，在释放该保护层之前，对该振膜层进行烘干和/或图案化和/或刻蚀和/或机械加工和/或切割加工和/或使该振膜层与在PCB基板上的金属路径电连接。

其中，该振膜层通过沉积或者图案化设置在保护层上。

其中，该振膜层优选为波形振膜层。

其中，该保护层是干膜，通过刻蚀、剥离或者溶解然后再干燥的方式释放该保护层。

其中，在PCB基板上设置金属路径和至少一个贯孔之后，在PCB基板上设置两处粘合剂；在该两处粘合剂之间设置图案化的保护层，且该保护层覆盖PCB基板上的所有贯孔；在该保护层上设置振膜层，该振膜层覆盖该保护层并与PCB基板上的粘合剂连接，形成振膜层；释放保护层，并保留该振膜层。

其中，在振膜层与PCB基板上的金属路径之间设置导电胶。

根据本发明的另一方面，提供了一种PCB扬声器，包括PCB基板、振膜和驱动装置，其中，PCB基板与振膜通过上述在PCB基板上微加工扬声器振膜的方法来连接，驱动装置与PCB基板电连接。

其中，驱动装置为集成电路驱动(IC驱动)和/或倒装芯片。

该PCB扬声器还包括密封盖，其中，密封盖附接在PCB基板上，并与PCB基板形成密封后腔。

其中，PCB基板上的贯孔作为扬声器的底部出声孔。

利用上述根据本发明的PCB扬声器及在PCB基板上微加工扬声器振膜的方法，通过在PCB基板上进行微加工，使MEMS制作成本显著降低，进而接近PCB基板的制作成本；同时，大的振膜振幅，能够产生较大的声压级；振膜的应力释放之后，在较低的应力水平下允许有大的变形量，同时提高产品的可靠性；此外，可以通过在振膜上安装或者层压金属化薄膜，例如PPS或PET薄膜等，来控制振膜压力。

为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1为根据本发明实施例的在PCB基板上微加工扬声器振膜的方法的流程图；

图2-1为根据本发明实施例的PCB基板的结构示意图；

图2-2为根据本发明实施例的保护层的结构示意图；

图2-3为根据本发明实施例的振膜层的结构示意图；

图2-4为根据本发明实施例的保护层释放后的结构示意图；

图3为根据本发明另一实施例的在PCB基板上微加工扬声器振膜的方法的流程图；

图4-1为根据本发明另一实施例的PCB基板的结构示意图；

图4-2为根据本发明另一实施例的保护层的结构示意图；

图4-3为根据本发明另一实施例的振膜层的结构示意图；

图4-4为根据本发明另一实施例的保护层释放后的结构示意图；

图5为根据本发明实施例的PCB扬声器的结构示意图；

图6为根据本发明另一实施例的PCB扬声器的结构示意图。

其中的附图标记包括：金属路径1、PCB基板2、保护层3、振膜层4、贯孔5、粘合剂6、倒装芯片7、集成电路驱动8、密封盖9、导电胶10、引线11。

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。

以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。

根据本发明的PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)扬声器中的PCB基板与振膜的连接，主要是在PCB基板上进行微加工，进而将振膜沉积在PCB基板上。具体地，图1示出了根据本发明实施例的在PCB基板上微加工扬声器振膜的流程。如图1所示，本发明提供的在PCB基板上微加工扬声器振膜的方法包括：

S110：在PCB基板上设置金属路径和至少一个贯孔；

S120：在该PCB基板上设置图案化的保护层，该保护层覆盖在PCB基板上的所有贯孔；

S130：在保护层的基础上通过沉积、安装或层压设置振膜层，振膜层覆盖保护层并与PCB基板上的金属路径电连接，形成波形振膜；

S140：释放保护层，保留该振膜层。

具体地，图2-1示出了根据本发明实施例的PCB基板的结构；图2-2示出了根据本发明实施例的保护层的结构；图2-3示出了根据本发明实施例的振膜层的结构；图2-4示出了根据本发明实施例的防护层释放后的结构。

如图2所示，在将PCB基板2与振膜进行连接的加工过程中，首先，在PCB基板2上设置至少一个贯孔5，此外，在PCB基板2上的多处位置设置金属路径1，通过这些金属路径1实现与其他装置的电连接。

在上一步骤的基础上，通过金属喷镀在PCB基板2上设置保护层3，其中，保护层3覆盖PCB基板2上的所有贯孔5，但并不是将所有贯孔进行填实。然后，在此基础上将横跨所有贯孔5的振膜层安装在所述PCB基板2上。例如，可以通过在PCB基板上设置干膜，形成保护层3。

然后，通过沉积和图案化将振膜层4设置在保护层3上并且振膜层4覆盖保护层3，此外，振膜层4的覆盖范围超出保护层3两端的位置并与PCB基板2的金属路径1电连接。

在该振膜层设置完成之后，通过刻蚀或者光致抗蚀剥离等将保护层3释放，这样即形成设置在PCB基板2上的波形振膜层4结构，其中，振膜层4横跨PCB基板2上的所有贯孔5，并在振膜层4的两端与PCB基板2的金属路径1连接，形成一个中间凸起两端与PCB基板2相连接的振膜层4。

图3示出了根据本发明另一实施例的在PCB基板上微加工扬声器振膜的流程。如图3所示，本发明提供的在PCB基板上微加工扬声器振膜的方法包括：

S310：在PCB基板上设置金属路径和至少一个贯孔；

S320：在PCB基板上设置粘合剂；

S330：在粘合剂之间设置图案化的保护层，且该保护层覆盖PCB基板上的所有贯孔；

S340：在该保护层上设置振膜层，该振膜层覆盖保护层并与PCB基板上的粘合剂连接，形成振膜；

S350：释放保护层，保留振膜层。

具体地，图4示出了根据本发明另一实施例的在PCB基板上微加工扬声器振膜的过程，在PCB基板上设置振膜的过程中，振膜层不直接与PCB基板上的金属路径进行连接，而是通过粘合剂进行固定。

具体地，图4-1示出了根据本发明另一实施例的PCB基板的结构；图4-2示出了根据本发明另一实施例的保护层的结构；图4-3示出了根据本发明另一实施例的振膜层的结构；图4-4示出了根据本发明另一实施例的保护层释放后的结构。

如图4所示，在PCB基板上微加工振膜的加工过程中，首先，在设置有贯孔5和金属路径1的PCB基板2上设置两处粘合剂6，其中，PCB基板2上的所有贯孔5均在两处粘合剂6之间。

然后，通过金属喷镀将保护层3设置在PCB基板2上，其中，保护层3的范围覆盖PCB基板2上的所有贯孔5，进而在此基础上将横跨所有贯孔5的振膜层4安装在PCB基板2上。例如，可以通过在PCB基板上设置干膜，形成保护层3。

在保护层3的基础上，通过粘合剂6使金属化的振膜层4在承受张力的情况下固定在保护层3上，然后对振膜层4进行切割，使振膜层4的范围覆盖保护层3，并且振膜层4在其两端位置与粘合剂6连接。

在振膜层4设置完成之后，通过刻蚀或者光致抗蚀剥离等将保护层3释放，这样即可形成设置在PCB基板2上的波形的振膜层4结构，其中，振膜层4横跨PCB基板2上的所有贯孔5，并且振膜层4在其两端与粘合剂6连接，形成一个中间高两端低的振膜层4结构。本发明中具体实施方式中的波形振膜层只存在一个波峰，且粘合剂设置在振膜层的两个波谷的位置。通过形成波形的振膜层，使振膜层的应力得到控制，并使振膜层在振动过程中的张力得到释放。

需要说明的是，在振膜通过粘结剂6与PCB基板2进行连接的过程中，在振膜层4与PCB基板2的金属路径1之间设置导电胶10，实现振膜层4与PCB基板2之间的电连接。

此外，还需要说明的是，在上述在PCB基板上微加工振膜的加工方法中，保护层可以采用刻蚀、剥离、溶解等多种方法实现释放。在通过蚀刻和图案化在保护层上设置振膜层的过程中，可以使用钴或镍等通过PVD(PhysicalVapor Deposition，物理气相沉积)来沉积振膜，图案化过程可以通过剥离技术等实现。本发明的扬声器并不局限于上述加工方法，也可以采用其它不影响产品质量的膜层处理方法。

在本发明中的振膜层可以使用金属或者金属化的高分子材料来作为移动电极，其中，金属振膜层通过PVD形成，然后进行光刻图案化和刻蚀；金属化的高分子振膜层通过粘合剂使振膜层存在一定的张力，或者通过层压的形式形成振膜层。然后，对振膜层进行必要的机械加工(例如，激光切割等)，并与PCB基板上的金属路径进行电连接。

通过对PCB基板进行微加工，将波形的振膜沉积在PCB基板上，使扬声器的制作成本显著降低，同时，波形的振膜能够消除振膜在振动过程中的应力，增加振膜的振幅，在较低的应力水平下允许有大的变形量，降低制作成本，同时提高产品的可靠性。然而，在本发明的另外一个实施例中，振膜可以不是波形的。

一种PCB扬声器，包括PCB基板、振膜和驱动装置，其中，PCB基板与振膜通过上述方法进行连接，驱动装置设置在PCB基板上，并与PCB基板进行电连接，此外还设置有密封盖，密封盖附接在PCB基板上，通过密封盖与PCB基板进行密封结合形成扬声器的密封腔体结构。具体地，图5示出了根据本发明实施例的PCB扬声器的结构。

如图5所示，本发明的PCB扬声器包括PCB基板2、振膜层4、密封盖9和驱动装置。其中，PCB电路板2上设置有金属路径1和多个贯孔5，振膜层呈波形设置在PCB基板2上，且横跨PCB基板2的所有贯孔5，与PCB基板2的金属路径1电连接。在PCB基板2与振膜层4连接的过程中，首先，在PCB基板2上设置保护层，保护层覆盖PCB基板2的所有贯孔5；然后，在保护层3上设置振膜层4，振膜层4覆盖保护层3并与PCB基板2的金属路径1电连接，形成波形振膜层4；最后，对保护层3进行释放，并保留振膜层4。

需要说明的是，驱动装置为集成电路驱动8和/或倒装芯片7。在使用集成电路驱动8进行驱动的情况下，集成电路驱动8设置在PCB基板2上，并通过引线11将驱动装置与PCB基板2的金属路径1进行电连接。此外，也可以同时使用倒装芯片7进行驱动，其中，倒装芯片7直接与PCB基板2上的金属路径1进行电连接。

在将密封盖9固定在PCB基板2上之后，密封盖9与PCB基板2形成扬声器的后腔，并通过底部出声孔进行发声，其中，底部出声孔为PCB基板2上的贯孔5。

图6示出了根据本发明另一实施例的PCB扬声器的结构。如图6所示，在该实施例中的PCB扬声器包括：PCB电路板2、振膜层4、密封盖9和驱动装置。其中，PCB电路板2上设置有金属路径1和多个贯孔5，振膜层4呈波形设置在PCB基板2的粘合剂6上，且横跨PCB基板2的所有贯孔5。在PCB基板2与振膜层4连接的过程中，首先，在PCB基板2上设置两处粘合剂6；在两处粘合剂6之间设置保护层，且保护层覆盖PCB基板2的所有贯孔5；然后，在保护层上设置振膜层4，振膜层4覆盖保护层并与PCB基板2上的粘合剂6连接，形成波形振膜层4；最后，释放保护层，并保留振膜层4。

需要说明的是，驱动装置为集成电路驱动8和/或倒装芯片7。在使用集成电路驱动8进行驱动的情况下，集成电路驱动设置在PCB基板2上，并通过引线11将集成电路驱动8与PCB基板2的金属路径1进行电连接。此外，也可以单独或同时使用倒装芯片7进行驱动，其中，倒装芯片7直接与PCB基板2上的金属路径1进行电连接。

需要说明的是，在使用粘合剂6将振膜层4与PCB基板2进行连接的过程中，还设置有导电胶10，通过将导电胶10设置在振膜层4与PCB基板2的金属路径1之间，实现二者的电连接。其中，在本发明的具体实施方式中，导电胶10使用银膏，通过银膏实现PCB基板与振膜层之间的电连接。

在将密封盖9固定在PCB基板2上之后，密封盖9与PCB基板2形成扬声器的后腔，并通过底部出声孔进行发声，其中，底部出声孔为PCB基板2的贯孔5。根据本发明的PCB基板的加工过程，贯孔以及在PCB基板表面的金属化处理，可以将PCB基板作为电极使用，另外，贯孔可以作为扬声器的出声孔使用。

此外，需要说明的是，本发明涉及的在PCB基板上微加工振膜的微加工方法，也可以应用到麦克风的生产加工过程中，具有制作成本低、振膜振幅大等优点，能够提高扬声器或者麦克风的声学性能。

如上参照附图以示例的方式描述根据本发明的PCB扬声器及在PCB基板上微加工PCB扬声器振膜的方法。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的PCB扬声器以及在PCB基板上微加工PCB扬声器振膜的方法，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。