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EP3135044A1 - Loud speaker arrangement with circuit-board-integrated asic - Google Patents

Loud speaker arrangement with circuit-board-integrated asic

Info

Publication number
EP3135044A1
EP3135044A1 EP15719663.5A EP15719663A EP3135044A1 EP 3135044 A1 EP3135044 A1 EP 3135044A1 EP 15719663 A EP15719663 A EP 15719663A EP 3135044 A1 EP3135044 A1 EP 3135044A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
circuit board
cavity
mems
loudspeaker
printed circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP15719663.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP3135044B1 (en
Inventor
Andrea Rusconi Clerici
Ferruccio Bottoni
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
USound GmbH
Original Assignee
USound GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by USound GmbH filed Critical USound GmbH
Publication of EP3135044A1 publication Critical patent/EP3135044A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP3135044B1 publication Critical patent/EP3135044B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R19/00—Electrostatic transducers
    • H04R19/04—Microphones
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R19/00—Electrostatic transducers
    • H04R19/02—Loudspeakers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2201/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones covered by H04R1/00 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2201/003—Mems transducers or their use

Definitions

  • the present invention relates to a loudspeaker arrangement comprising a printed circuit board, a MEMS loudspeaker for generating sound waves in the audible wavelength spectrum and an ASIC electrically connected to the MEMS loudspeaker.
  • MEMS microelectromechanical systems
  • MEMS loudspeakers or microspeakers is known, for example, from DE 10 2012 220 819 A1.
  • the sound is generated by a vibrating diaphragm of the MEMS loudspeaker.
  • Such a microspeaker usually has to generate a high air volume shift in order to achieve a significant sound pressure level.
  • Known MEMS speakers have the disadvantage that they have a relatively large volume of construction.
  • Object of the present invention is to provide a speaker assembly which is very compact.
  • a loudspeaker arrangement is proposed for MEMS loudspeakers which are suitable for generating sound waves in the audible wavelength spectrum.
  • the loudspeaker arrangement comprises a printed circuit board, a MEMS loudspeaker and an ASIC.
  • the MEMS loudspeaker is a microelectromechanical system for generating sound waves in the audible wavelength spectrum.
  • the MEMS loudspeaker has a diaphragm which is deflectable in a z-axis of the MEMS loudspeaker.
  • the MEMS loudspeaker is preferably electromechanically, electrostatically and / or piezoelectrically driven.
  • the MEMS speaker is electrically connected to the ASIC connected.
  • the printed circuit board has a, in particular substantially closed, first printed circuit board cavity.
  • the circuit board has a second circuit board cavity.
  • the second circuit board cavity includes an opening.
  • the MEMS speaker extends over the opening of the second circuit board cavity such that the opening is completely closed by it. Furthermore, the MEMS speaker extends across the opening such that the second circuit board cavity forms at least a portion of a cavity of the MEMS loudspeaker.
  • the term "cavity” is understood to mean a cavity by means of which the sound pressure of the MEMS loudspeaker can be amplified.
  • the loudspeaker arrangement can The sound-conducting channel is arranged adjacent to the MEMS loudspeaker The sound generated by the MEMS loudspeaker is thus conducted away via the sound-conducting channel
  • the sound-conducting channel has an acoustic outlet opening
  • the sound channel extends obliquely, in particular at a 90 ° angle, to the z-axis of the MEMS loudspeaker
  • the acoustic exit opening is arranged on a side surface of the loudspeaker arrangement surface is preferably aligned parallel to the z-axis and / or the surface normal of the side surface is preferably aligned perpendicular to the z-axis.
  • the printed circuit board has a third printed circuit board cavity in which the MEMS loudspeaker is at least partially arranged.
  • the MEMS loudspeaker can be integrated in a form-fitting manner, at least partially, in the printed circuit board, whereby the overall volume of the Speaker arrangement reduced.
  • the third circuit board cavity to the second circuit board cavity in particular immediately adjacent.
  • the third printed circuit board cavity is preferably, in particular directly, formed in the region of the opening of the second printed circuit board cavity.
  • the MEMS speaker is further fixed in particular form-fitting in the circuit board.
  • the MEMS loudspeaker with the circuit board cohesively, in particular by gluing, and / or non-positively, in particular by pressing be firmly connected to the circuit board.
  • the MEMS loudspeaker in the printed circuit board preferably completely, integrated and / or embedded.
  • This integration of the MEMS loudspeaker into the printed circuit board is preferably designed such that the third printed circuit board cavity engages around the MEMS loudspeaker in its peripheral region, preferably in the shape of a frame and / or in the region of its side facing and / or facing away from the second printed circuit board cavity.
  • the MEMS loudspeaker can thus be integratively and firmly connected to it during the layered production of the printed circuit board. As a result, the manufacturing process of the speaker assembly can be made very simple and inexpensive.
  • the loudspeaker arrangement has a sound conduction channel adjacent to the third circuit board cavity, in particular directly.
  • the Schallleitkanal is at least partially formed by a fourth circuit board cavity of the circuit board.
  • the Schallleitkanal to an outer surface, in particular to a built-in top and / or to a side surface of the speaker assembly, in particular the circuit board has an acoustic outlet opening. From this outlet opening, the sound generated by the MEMS loudspeaker can emerge from the loudspeaker arrangement, in particular the printed circuit board.
  • the printed circuit board has a fourth printed circuit board cavity.
  • This fourth printed circuit board cavity preferably forms at least partially the sound-conducting channel.
  • the third printed circuit board cavity has a greater width than the second and / or fourth printed circuit board cavity for the positive engagement of the MEMS loudspeaker.
  • it may optionally be fixed in the third printed circuit board cavity - which may also be formed as a printed circuit board recess on an outer surface of the printed circuit board - in a material-locking and / or non-positive manner.
  • the width of the sound conduction channel, in particular of the fourth printed circuit board cavity increases at least in regions, in particular in the direction of the outlet opening, in particular starting from the MEMS loudspeaker and / or third printed circuit board cavity.
  • This increase in width is preferably funnel-shaped.
  • the MEMS loudspeaker preferably points to an outer surface, in particular to a built-in upper side of the loudspeaker arrangement and / or the printed circuit board.
  • the sound conductor tkanal in particular the fourth printed circuit board cavity, a first region and a second region.
  • the first area is preferably arranged adjacent to the MEMS loudspeaker.
  • the second region is arranged in particular adjacent to the outlet opening.
  • the first and second regions are inclined relative to each other by an angle.
  • the Schallleitkanal be bent and / or kinked.
  • the angular inclination of the two areas is preferably 90 °.
  • a very compact design of the speaker assembly can be effected when the MEMS speaker is fully integrated in the circuit board and the circuit board at least partially forms the cavity and the Schallleitkanal.
  • the second and fourth printed circuit board cavities are spaced apart from one another by means of the third printed circuit board cavity.
  • the second and fourth printed circuit board cavities are separated from one another by means of the MEMS loudspeaker integrated in the third printed circuit board cavity.
  • the MEMS loudspeaker comprises a carrier substrate, a substrate cavity formed in the carrier substrate and a membrane.
  • the carrier substrate preferably forms a frame here.
  • the substrate cavity in particular on two opposite sides of the carrier substrate, on a first and second substrate opening.
  • the frame-shaped carrier substrate is therefore preferably open to an upper side and to a lower side of the MEMS loudspeaker.
  • One of these two substrate openings, in particular the first substrate opening is spanned in such a way by means of the membrane, which is preferably connected in its edge region to the carrier substrate, in that the membrane is able to vibrate relative to the carrier substrate in order to generate sound energy.
  • the MEMS loudspeaker is oriented relative to the printed circuit board in such a way that the substrate cavity and the second printed circuit board cavity together form the cavity of the MEMS loudspeaker.
  • the volume of the cavity which is formed at least by the second circuit board cavity, can be additionally increased by the volume of the substrate cavity.
  • the second substrate opening of the MEMS loudspeaker is preferably oriented toward the second printed circuit board cavity.
  • the MEMS loudspeaker is oriented relative to the printed circuit board such that the substrate cavity, in particular together with the fourth printed circuit board cavity, at least partially forms the sound channel.
  • the speaker assembly can be made very compact.
  • the second substrate opening faces away from the second circuit board cavity.
  • the loudspeaker arrangement can be produced in a very simple and cost-effective manner if the printed circuit board is constructed in the form of a sandwich of a plurality of layers arranged one above the other and / or connected to one another, preferably cohesively.
  • the circuit board comprises a plurality of layers arranged one above the other with such a first and / or second recess, so that the printed circuit board cavity formed by this has a correspondingly sufficient volume, in particular height, that the ASIC can be arranged therein. Furthermore, in this way a correspondingly sufficient volume of the respective printed circuit board cavity can be formed for receiving the MEMS loudspeaker.
  • the second circuit board cavity together with the third and / or fourth circuit board cavity form a common acoustic cavity, which is subdivided into the cavity and at least part of the sound transmission channel by means of the MEMS loudspeaker.
  • first and second circuit board cavities in particular the first and second recesses, are arranged next to one another. Furthermore, it is advantageous if the first and second printed circuit board cavities are separated from one another. To be able to form the loudspeaker arrangement as narrow as possible, it is alternatively also advantageous if the first and second circuit board cavities are arranged one above the other and / or, in particular by means of a layer, are separated from one another.
  • the membrane oscillates in the Z direction at least partially into the second and / or fourth printed circuit board cavity.
  • the printed circuit board has at least one pressure equalization channel. This connects the second circuit board cavity with an outer surface of the speaker assembly.
  • the pressure equalization channel preferably extends from the second printed circuit board cavity up to an outer surface of the loudspeaker arrangement, in particular the printed circuit board.
  • it preferably has on at least one of the outer surfaces of the loudspeaker arrangement, in particular special the circuit board, preferably a side surface, a bottom and / or an upper side, a compensation opening.
  • the pressure compensation channel has a first section, in particular connected to the second circuit board cavity, and a second section, in particular connected to the compensation opening, which are connected to one another and are preferably inclined relative to one another by an angle, in particular 90 °.
  • the two sections are connected to each other via a kink or a bend.
  • the compensation opening can thus be arranged in an optimum region on one of the outer surfaces of the loudspeaker arrangement, in particular the printed circuit board.
  • the loudspeaker arrangement comprises a printed circuit board, a MEMS loudspeaker for generating sound waves in the audible wavelength spectrum and an ASIC electrically connected to the MEMS loudspeaker.
  • the printed circuit board has a first printed circuit board cavity in which the ASIC is arranged, so that it is completely integrated in the printed circuit board.
  • the circuit board has a second circuit board cavity with an opening closed by the MEMS loudspeaker.
  • the second circuit board cavity thus forms at least part of a cavity of the MEMS loudspeaker.
  • the printed circuit board has at least one pressure equalization channel.
  • the pressure equalization channel is thus at least partially formed in the circuit board or integrated in this. It extends from the second printed circuit board cavity, in particular from the cavity, starting up to an outer surface of the loudspeaker arrangement.
  • the pressure equalization channel has a compensation opening for pressure equalization with the environment. This is preferably on the outer surface, preferably a side surface, a bottom and / or a top, the speaker assembly, in particular the circuit board, arranged.
  • the compensation opening is preferably arranged at the end of the pressure equalization channel facing away from the cavity.
  • the pressure compensation channel has a first section, in particular connected to the second circuit board cavity, and / or a second section, in particular connected to the compensation opening.
  • these are arranged at an angle to each other.
  • a kink is formed between them.
  • the two areas are preferably inclined to each other by an angle, in particular of 90 °.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of the loudspeaker arrangement in the sectional view with an ASIC integrated in the printed circuit board and a cavity integrated in the printed circuit board, FIG.
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of the loudspeaker arrangement in the sectional view with an ASIC integrated in the printed circuit board and a cavity integrated in the printed circuit board and a MEMS loudspeaker integrated in the printed circuit board,
  • 3 shows a third exemplary embodiment of the loudspeaker arrangement in the sectional view with an ASIC integrated in the printed circuit board and a cavity integrated in the printed circuit board, a MEMS loudspeaker integrated in the printed circuit board and a sound conduction channel integrated in the printed circuit board
  • 4 shows a fourth exemplary embodiment of the loudspeaker arrangement in the sectional view with an alternative orientation of the MEMS loudspeaker and of an alternative embodiment of a pressure equalization channel
  • FIG. 5 shows a fifth exemplary embodiment of the loudspeaker arrangement in the sectional view with an alternative embodiment of the sound conduction channel
  • FIG. 6 shows a sixth exemplary embodiment of the loudspeaker arrangement in the sectional view with an alternative embodiment of the MEMS loudspeaker and
  • Figure 7 shows a seventh embodiment of the speaker assembly in the sectional view with an alternative embodiment of the second circuit board cavity.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a loudspeaker arrangement 1 in a lateral sectional view.
  • the loudspeaker arrangement 1 essentially comprises a printed circuit board 2, a MEMS loudspeaker 3 and an ASIC 4.
  • the MEMS loudspeaker 3 is connected to the ASIC 4 with electrical contacts which are not shown in detail in the figures.
  • the MEMS loudspeaker 3 can thus be controlled via the ASIC 4.
  • the MEMS loudspeaker 3 is designed such that it can generate sound waves in the audible wavelength spectrum.
  • the MEMS loudspeaker 3 comprises a carrier substrate 5.
  • the carrier substrate 5 has at least one substrate cavity 6.
  • the substrate cavity 6 in turn has a first, image-oriented upper, substrate opening 7 and a second, image-oriented lower, substrate opening 8 in the region of two opposite sides of the carrier substrate 5.
  • the carrier substrate 5 thus forms a frame.
  • the MEMS loudspeaker 3 further comprises a membrane 9. This is connected in the edge region 10 of the carrier substrate 5 fixed thereto.
  • the membrane 9 thus spans the frame-shaped carrier substrate 5 in the region of the first substrate opening 7.
  • the MEMS loudspeaker 3 can be excited via the ASIC 4 in such a way that the membrane 9 is vibrated relative to the carrier substrate 5 in order to generate sound energy.
  • the printed circuit board 2 has a first printed circuit board cavity 1 1.
  • the first printed circuit board cavity 1 1 is substantially completely closed.
  • In the first circuit board cavity 1 1 of the ASIC 4 is arranged.
  • the ASIC 4 is thus completely embedded in the printed circuit board 2.
  • the loudspeaker arrangement 1 has electrical, in particular passive, additional components 12a, 12b.
  • This electronic Additional components 12a, 12b are likewise embedded in the printed circuit board 2. According to the embodiment shown in Figure 1, these are arranged for this purpose in the same first circuit board cavity 1 1.
  • the first printed circuit board cavity 1 1 could also comprise a plurality of separate circuit board cavities, wherein in each separately an electronic component, ie the ASIC 4 and / or an additional component 12a, 12b, could be arranged. It is advantageous if these printed circuit board cavities are arranged in a plane of the loudspeaker arrangement 1.
  • the circuit board 2 comprises a second circuit board cavity 13.
  • the second circuit board cavity 13 has an opening 14. This is closed by the MEMS loudspeaker 3.
  • the MEMS loudspeaker 3 extends over at least the entire width of the opening 14.
  • the second printed circuit board cavity 13 forms part of a cavity 15 of the MEMS loudspeaker 3.
  • the cavity 15 serves to increase the sound pressure of the MEMS loudspeaker 3. Due to the installation position of the MEMS speaker 3, the other part of the cavity 15 is formed by the substrate cavity 6 of the MEMS speaker 3.
  • the cavity 15 of the MEMS loudspeaker 3 is thus made very large according to the embodiment shown in Figure 1, since this is formed both by the second printed circuit board cavity 13 and by the substrate cavity 6.
  • the loudspeaker arrangement 1 has at least one pressure equalization channel 16a, 16b, the embodiment shown in FIG. 1 comprising a first and second pressure equalization channel 16a, 16b.
  • the two pressure equalization channels 16a, 16b are formed in the printed circuit board 2. They both extend from the second printed circuit board cavity 13 up to an outer side surface 17a, 17b of the printed circuit board 2. On this outer surface of the printed circuit board 2, in this case the side surface 17a, 17b, have the pressure equalization channels 16a, 16b each have a compensation opening 18a, 18b.
  • both flow-through channels 16a, 16b extend in the transverse direction of the printed circuit board 2.
  • the opening 14 of the second printed circuit board cavity 13 is formed on the outside of the printed circuit board 2, in this case the built-in upper side 19 of the printed circuit board 2.
  • the MEMS loudspeaker 3 is thus arranged on the outer side or upper side 19 of the printed circuit board 2 according to FIG.
  • the MEMS loudspeaker 3 is oriented relative to the printed circuit board 2 in such a way that its second substrate opening 8 points towards the printed circuit board 2.
  • the volume of the cavity 15 can be increased since the cavity 15 now also includes the substrate cavity 6 in addition to the second printed circuit board cavity 13.
  • the MEMS speaker 3 may be glued to the circuit board 2. In addition or as an alternative, according to FIG. 1, however, it can also be connected to the printed circuit board 2 in a material and / or form-fitting manner by a protective layer 20.
  • the protective layer 20 is formed on the upper side 19 of the printed circuit board 2 and extends in the transverse direction of the loudspeaker arrangement 1 into the edge region 10 of the MEMS loudspeaker 3. In this way, the MEMS loudspeaker 3 is fixedly connected to the printed circuit board 2.
  • the loudspeaker arrangement 1 furthermore comprises a sound conducting channel 21 of the side of the MEMS loudspeaker 3 facing away from the second printed circuit board cavity 13 as far as an outer surface of the loudspeaker antenna. rdnung 1 extends.
  • the sound-conducting channel 21 has an acoustic outlet opening 22.
  • the printed circuit board 2 therefore comprises a plurality of layers 23 arranged one above the other and / or interconnected, of which only one is provided with a reference numeral for the sake of clarity.
  • the layers 23 are firmly connected to each other. Some of these layers 23 have at least one recess 24, by means of which height at least partially one of the printed circuit board cavities 11, 13 is formed.
  • the layers 23 may be selected to be so thick that even a single has a corresponding height for the formation of the respective circuit board cavity 1 1, 13.
  • a plurality of such layers 23, in particular with an identically formed and / or mutually congruently arranged recess 24, are stacked one above the other until the desired height for the respective printed circuit board cavity 1 1, 13 is reached.
  • the first and second circuit board cavity 1 1, 13 are arranged one above the other.
  • the printed circuit board 2 has in the area between the first printed circuit board cavity 1 1 and the second printed circuit board cavity 13 at least one continuous layer, i. without recess 24, on, so that the two circuit board cavities 1 1, 13 are separated from each other.
  • FIGS. 2 to 7 show further embodiments of the loudspeaker arrangement 1, wherein in each case substantially the differences with respect to the embodiments already described are discussed. So in the following description of the further embodiments, the same reference signs are used for the same features. Unless these are explained again in detail, their design and mode of action corresponds to the features already described above. The differences described below can be combined with the features of the respective preceding and following embodiments.
  • the MEMS loudspeaker 3 is additionally integrated into the printed circuit board 2.
  • the circuit board 2 on a third circuit board cavity 25.
  • This third circuit board cavity 25 is formed adjacent and / or according to the illustrated orientation of the speaker assembly 1 above the second circuit board cavity 13.
  • the third circuit board cavity 25 has a larger width compared to the second circuit board cavity 13. This width substantially corresponds to the width of the MEMS loudspeaker 3.
  • the MEMS loudspeaker 3 is arranged in the third printed circuit board cavity 25 and consequently completely embedded in the printed circuit board 2.
  • a projection 26 is formed between the two, by means of which the position of the MEMS loudspeaker 3 in the circuit board 2 is fixed in the Z direction.
  • the loudspeaker arrangement 1 does not necessarily require a protective layer 20 as shown in the exemplary embodiment illustrated in FIG. 1, since the MEMS loudspeaker 3 is positively positioned in the printed circuit board 2 and held in a form-fitting manner in the transverse direction as well as in the downward direction. In order to avoid falling out of the MEMS speaker 3 from the third PCB cavity 25, the MEMS speaker 3 is in the third Printed circuit board cavity 25 glued and / or non-positively pressed into this.
  • the third printed circuit board cavity 25 is formed by at least one additional layer 23 of the printed circuit board 2.
  • the third printed circuit board cavity 25 may be analogous to the first and second printed circuit board cavity 1 1, 13 formed by a single, a recess 24 comprising layer 23. Alternatively, however, it is also possible to connect several layers 23 with mutually congruent recesses 24 one above the other.
  • the MEMS loudspeaker 3 terminates flush with the upper side 19 of the printed circuit board 2.
  • the height of the third circuit board cavity 25 compared to the height of the MEMS speaker 3 but also be designed to be larger, so that the MEMS speaker 3 to the top 19 of the circuit board 2 has a distance.
  • the exemplary embodiment illustrated in FIG. 3 has a fourth printed circuit board cavity 27.
  • the fourth circuit board cavity 27 is formed adjacent and / or above the third circuit board cavity 25.
  • the fourth printed circuit board cavity 27 is consequently formed on a side of the third printed circuit board cavity 25 facing away from the second printed circuit board cavity 13.
  • the fourth printed circuit board cavity 27 thus forms the sound conducting channel 21 of the loudspeaker arrangement 1.
  • the Schallleitkanal 21 extends to the outer surface of the circuit board 2 out.
  • the sound conducting channel 21, which is completely formed by the fourth printed circuit board cavity 27 of the printed circuit board 2 is conically shaped.
  • the fourth circuit board cavity 27 has a smaller width compared to the third circuit board cavity 25. Compared to the second and fourth circuit board cavities 13, 27, the third circuit board cavity 25 thus a larger width. As a result, the MEMS loudspeaker 3 is gripped positively in its edge region 10 by the printed circuit board 2. The MEMS loudspeaker 3 is thus held firmly in the third printed circuit board cavity 25 by means of positive locking.
  • the second and fourth circuit board cavities 13, 27 are spaced from each other by means of the third circuit board cavity 25. Further, these are separated from each other by the MEMS speaker 3 integrated in the third circuit board cavity 25.
  • the fourth circuit board cavity 27 is analogous to the first, second and third circuit board cavity 1 1, 13, 25 formed by at least one layer 23 of the circuit board 2, which has a correspondingly wide recess 24 for forming the fourth circuit board cavity 27.
  • the formation of the fourth circuit board cavity 27 it is of course also possible for the formation of the fourth circuit board cavity 27 to have a plurality of layers 23 with corresponding recesses 24 arranged one above the other.
  • the MEMS loudspeaker 3 is oriented relative to the printed circuit board 2 such that the substrate cavity 6 and the second printed circuit board cavity 13 together form the cavity 15 of the MEMS loudspeaker 3.
  • the second substrate opening 8 is oriented toward the second printed circuit board cavity 13.
  • the MEMS loudspeaker 3 can also be arranged rotated through 180 ° in the printed circuit board 2.
  • the MEMS loudspeaker 3 is thus oriented relative to the printed circuit board 2 in such a way that the substrate cavity 6 together with the fourth printed circuit board cavity 27 form the sound-conducting channel 21.
  • the second pressure equalization channel 16b has for this purpose a first and second section 28, 29.
  • the first portion 28 is connected to the second circuit board cavity 13.
  • the second section 29 has at its end the compensation opening 18b.
  • the two sections 28, 29 are inclined to each other by an angle of 90 °.
  • the pressure equalization channel 16b is formed bent to exit at the top 19 of the circuit board 2 accordingly.
  • the outlet opening 22 of the sound-conducting channel 21 can also be formed on a side face 17b of the printed circuit board 2.
  • the sound transmission channel 21 or, according to the present exemplary embodiment, in particular the fourth printed circuit board cavity 27 has a first region 30 adjacent to the MEMS loudspeaker 3 and a second region 31 adjacent to the outlet opening 22.
  • the two areas 30, 31 are inclined relative to one another in such a way that the sound emitted upward by the MEMS loudspeaker 3 is deflected to the side face 17b of the printed circuit board 2 and exits laterally from the printed circuit board 2 through the outlet opening 22.
  • the sound-conducting channel 21 may also comprise only the area 31 extending horizontally according to FIG.
  • the sound channel 21 or region 31 extending at a 90 ° angle to the z-axis would thus be arranged directly adjacent to the MEMS loudspeaker 3.
  • the fourth cavity 27 may also be formed in an attachment 36 separate from the printed circuit board 2. This separate attachments 36 is then connected to the circuit board 2, in particular glued. In this case, the attachment 36 has a different material to the circuit board 2. According to FIG.
  • the ASIC 4 and the MEMS loudspeaker are thus integrated or embedded in the printed circuit board 2 and / or that to the printed circuit board 2 separate attachment 36 comprises at least partially, in the present case completely, the sound-conducting channel 21, preferably the first and / or the second region 30, 31.
  • the sound-conducting channel 21 and / or the outlet opening 22 can thus be formed in the printed circuit board 2 or alternatively in a separate component 36 to the printed circuit board 2.
  • the sound transmission channel 21 extends at least partially at an angle to the z axis of the MEMS loudspeaker 3, so that the sound waves generated by the MEMS loudspeaker 3 are deflected by the sound conduction channel 21.
  • the outlet opening 22 is arranged laterally on the loudspeaker arrangement 1, in particular on a side surface 17b which is inclined by 90 ° with respect to the z-axis.
  • FIG. 6 shows the loudspeaker arrangement 1 with an alternative embodiment of the MEMS loudspeaker 3.
  • the MEMS loudspeaker 3 is designed with a plurality of sound-generating membrane regions 32, of which only one is provided with a reference symbol for the sake of clarity.
  • Each of these membrane regions 32 is assigned its own substrate cavity 6.
  • the substrate cavities 6 are separated from one another by webs 33. According to the exemplary embodiment illustrated in FIG. 6, all the substrate cavities 6 open into the common second printed circuit board cavity 13.
  • the second circuit board cavity 13 may also have a plurality of cavity regions 35. These are formed by partition walls 34 extending into the second printed circuit board cavity 13. In this case, in each case one of the cavity regions 35 is assigned to a substrate cavity 6 of the MEMS loudspeaker 3. The partitions 34 are aligned coaxially with the respective corresponding web 33.
  • the MEMS loudspeaker 3 is completely integrated in the printed circuit board 2 in all other exemplary embodiments. In the variants shown in FIGS. 3, 4, 5, 6 and 7, the MEMS loudspeaker 3 is additionally encompassed in a form-fitting manner from above.

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Abstract

The present invention relates to a loud speaker arrangement (1) with a circuit board (2), an MEMS loudspeaker (3) for producing sound waves in the audible wavelength spectrum, said MEMS loud speaker having a membrane (9) deflectable along a z-axis, a sound-conducting channel (21) adjacent to the MEMS loudspeaker (3) with an acoustic outlet opening (22) and an ASIC (4) electrically connected to the MEMS loudspeaker (3). Further, the circuit board (2) comprises a first circuit board cavity (11) in which the ASIC (4) is arranged so as to be fully integrated in the circuit board (2). Further, the circuit board (2) comprises a second circuit board cavity (13) with an opening (14), said opening being closed by means of the MEMS loudspeaker (3) so that the second circuit board cavity (13) forms at least one part of a cavity (15) of the MEMS loudspeaker (3). According to the invention, the sound-conducting channel (21) extends obliquely to the z-axis of the MEMS loudspeaker. Moreover, the acoustic outlet opening (22) is arranged on the lateral surface of the loudspeaker arrangement (1).

Description

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Lautsprecheranordnunq mit leiterplatteninteqriertem ASIC Speaker assembly with PCB-embedded ASIC
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lautsprecheranordnung mit einer Leiterplatte, einem MEMS-Lautsprecher zum Erzeugen von Schallwellen im hörbaren Wellenlängenspektrum und einem mit dem MEMS-Lautsprecher elektrisch verbundenen ASIC. The present invention relates to a loudspeaker arrangement comprising a printed circuit board, a MEMS loudspeaker for generating sound waves in the audible wavelength spectrum and an ASIC electrically connected to the MEMS loudspeaker.
Die Bezeichnung MEMS steht für mikroelektromechanische Systeme. The term MEMS stands for microelectromechanical systems.
MEMS-Lautsprecher bzw. Mikrolautsprecher ist beispielsweise aus der DE 10 2012 220 819 A1 bekannt. Die Schallerzeugung erfolgt über eine schwingbar gelagerte Membran des MEMS-Lautsprechers. Ein derartiger Mikrolautsprecher muss in der Regel eine hohe Luftvolumenverschiebung erzeugen, um einen signifikanten Schalldruckpegel zu erreichen. Bekannte MEMS-Lautsprecher weisen den Nachteil auf, dass diese ein relativ großes Bauvolumen aufweisen. MEMS loudspeakers or microspeakers is known, for example, from DE 10 2012 220 819 A1. The sound is generated by a vibrating diaphragm of the MEMS loudspeaker. Such a microspeaker usually has to generate a high air volume shift in order to achieve a significant sound pressure level. Known MEMS speakers have the disadvantage that they have a relatively large volume of construction.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lautsprecheranordnung zu schaffen, die sehr kompakt ausgebildet ist. Object of the present invention is to provide a speaker assembly which is very compact.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Lautsprecheranordnung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 . The object is achieved by a loudspeaker arrangement having the features of independent patent claim 1.
Vorgeschlagen wird eine Lautsprecheranordnung für MEMS-Lautsprecher, die dazu geeignet sind, Schallwellen im hörbaren Wellenlängenspektrum zu erzeugen. Die Lautsprecheranordnung weist eine Leiterplatte, einen MEMS- Lautsprecher und einen ASIC auf. Der MEMS-Lautsprecher ist ein mikro- elektromechanisches System zum Erzeugen von Schallwellen im hörbaren Wellenlängenspektrum. Der MEMS-Lautsprecher weist eine Membran auf, die in einer z-Achse des MEMS-Lautsprechers auslenkbar ist. Vorzugsweise ist der MEMS-Lautsprecher elektromechanisch, elektrostatisch und/oder piezoelektrisch angetrieben. Der MEMS-Lautsprecher ist elektrisch mit dem ASIC verbunden. Die Leiterplatte weist einen, insbesondere im Wesentlichen geschlossenen, ersten Leiterplattenhohlraum auf. In diesem ersten Leiterplattenhohlraum ist der ASIC angeordnet. Der ASIC ist somit vollständig in der Leiterplatte integriert. Hierdurch ist der ASIC vor äußeren Einflüssen geschützt im Inneren des ersten Leiterplattenhohlraums der Leiterplatte aufgenommen. Die Leiterplatte weist einen zweiten Leiterplattenhohlraum auf. Der zweite Leiterplattenhohlraum umfasst eine Öffnung. Der MEMS-Lautsprecher erstreckt sich derart über die Öffnung des zweiten Leiterplattenhohlraums, dass die Öffnung mittels diesem vollständig verschlossen ist. Des Weiteren erstreckt sich der MEMS-Lautsprecher derart über die Öffnung, dass der zweite Leiterplattenhohlraum zumindest einen Teil einer Kavität des MEMS- Lautsprechers ausbildet. Unter der Begrifflichkeit„Kavität" ist ein Hohlraum zu verstehen, mittels dem der Schalldruck des MEMS-Lautsprechers verstärkt werden kann. Wenn der ASIC vollständig in der Leiterplatte integriert ist und zugleich die Leiterplatte zumindest teilweise die Kavität des MEMS- Lautsprechers ausbildet, kann die Lautsprecheranordnung sehr bauraumsparend ausgebildet werden. Die Lautsprecheranordnung weist einen Schallleitkanal auf. Der Schallleitkanal ist zum MEMS-Lautsprecher benachbart angeordnet. Der vom MEMS-Lautsprecher erzeugte Schall wird somit über den Schallleitkanal abgeführt. An seinem dem MEMS-Lautsprecher abgewandten Ende weist der Schallleitkanal eine akustische Austrittsöffnung auf. Über diese kann der erzeugte Schall die Lautsprecheranordnung verlassen. Der Schallleitkanal erstreckt sich schräg, insbesondere im 90°-Winkel, zur z- Achse des MEMS-Lautsprechers. Die akustische Austrittsöffnung ist an einer Seitenfläche der Lautsprecheranordnung angeordnet. Die Seitenfläche ist vorzugsweise parallel zur z-Achse ausgerichtet und/oder die Flächennormale der Seitenfläche ist vorzugsweise lotrecht zur z-Achse ausgerichtet. A loudspeaker arrangement is proposed for MEMS loudspeakers which are suitable for generating sound waves in the audible wavelength spectrum. The loudspeaker arrangement comprises a printed circuit board, a MEMS loudspeaker and an ASIC. The MEMS loudspeaker is a microelectromechanical system for generating sound waves in the audible wavelength spectrum. The MEMS loudspeaker has a diaphragm which is deflectable in a z-axis of the MEMS loudspeaker. The MEMS loudspeaker is preferably electromechanically, electrostatically and / or piezoelectrically driven. The MEMS speaker is electrically connected to the ASIC connected. The printed circuit board has a, in particular substantially closed, first printed circuit board cavity. In this first circuit board cavity of the ASIC is arranged. The ASIC is thus completely integrated in the printed circuit board. As a result, the ASIC is protected against external influences inside the first printed circuit board cavity of the printed circuit board. The circuit board has a second circuit board cavity. The second circuit board cavity includes an opening. The MEMS speaker extends over the opening of the second circuit board cavity such that the opening is completely closed by it. Furthermore, the MEMS speaker extends across the opening such that the second circuit board cavity forms at least a portion of a cavity of the MEMS loudspeaker. The term "cavity" is understood to mean a cavity by means of which the sound pressure of the MEMS loudspeaker can be amplified.When the ASIC is completely integrated in the circuit board and at the same time the circuit board at least partially forms the cavity of the MEMS loudspeaker, the loudspeaker arrangement can The sound-conducting channel is arranged adjacent to the MEMS loudspeaker The sound generated by the MEMS loudspeaker is thus conducted away via the sound-conducting channel At its end facing away from the MEMS loudspeaker, the sound-conducting channel has an acoustic outlet opening The sound channel extends obliquely, in particular at a 90 ° angle, to the z-axis of the MEMS loudspeaker The acoustic exit opening is arranged on a side surface of the loudspeaker arrangement surface is preferably aligned parallel to the z-axis and / or the surface normal of the side surface is preferably aligned perpendicular to the z-axis.
Vorteilhaft ist es, wenn die Leiterplatte einen dritten Leiterplattenhohlraum aufweist, in dem der MEMS-Lautsprecher zumindest teilweise angeordnet ist. Hierdurch kann der MEMS-Lautsprecher zumindest teilweise in die Leiterplatte formschlüssig integriert werden, wodurch sich das Bauvolumen der Lautsprecheranordnung reduziert. Vorzugsweise ist der dritte Leiterplattenhohlraum zum zweiten Leiterplattenhohlraum, insbesondere unmittelbar, benachbart angeordnet. Des Weiteren ist der dritte Leiterplattenhohlraum vorzugsweise, insbesondere unmittelbar, im Bereich der Öffnung des zweiten Leiterplattenhohlraums ausgebildet. Der MEMS-Lautsprecher ist des Weiteren insbesondere formschlüssig in der Leiterplatte fixiert. Zusätzlich kann der MEMS-Lautsprecher mit der Leiterplatte stoffschlüssig, insbesondere durch Verkleben, und/oder kraftschlüssig, insbesondere durch Einpressen, fest mit der Leiterplatte verbunden sein. It is advantageous if the printed circuit board has a third printed circuit board cavity in which the MEMS loudspeaker is at least partially arranged. As a result, the MEMS loudspeaker can be integrated in a form-fitting manner, at least partially, in the printed circuit board, whereby the overall volume of the Speaker arrangement reduced. Preferably, the third circuit board cavity to the second circuit board cavity, in particular immediately adjacent. Furthermore, the third printed circuit board cavity is preferably, in particular directly, formed in the region of the opening of the second printed circuit board cavity. The MEMS speaker is further fixed in particular form-fitting in the circuit board. In addition, the MEMS loudspeaker with the circuit board cohesively, in particular by gluing, and / or non-positively, in particular by pressing, be firmly connected to the circuit board.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der MEMS-Lautsprecher in der Leiterplatte, vorzugsweise vollständig, integriert und/oder eingebettet. Diese Integration des MEMS-Lautsprechers in die Leiterplatte ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass der dritte Leiterplattenhohlraum den MEMS- Lautsprecher in seinem Randbereich, vorzugsweise rahmenartig und/oder im Bereich seiner dem zweiten Leiterplattenhohlraum zugewandten und/oder abgewandten Seite, formschlüssig umgreift. Der MEMS-Lautsprecher kann somit bei der schichtweisen Herstellung der Leiterplatte integrativ und fest mit dieser verbunden werden. Hierdurch kann der Herstellungsprozess der Lautsprecheranordnung sehr einfach und kostengünstig ausgebildet werden. In an advantageous development of the invention, the MEMS loudspeaker in the printed circuit board, preferably completely, integrated and / or embedded. This integration of the MEMS loudspeaker into the printed circuit board is preferably designed such that the third printed circuit board cavity engages around the MEMS loudspeaker in its peripheral region, preferably in the shape of a frame and / or in the region of its side facing and / or facing away from the second printed circuit board cavity. The MEMS loudspeaker can thus be integratively and firmly connected to it during the layered production of the printed circuit board. As a result, the manufacturing process of the speaker assembly can be made very simple and inexpensive.
Um den vom MEMS-Lautsprecher erzeugten Schall verstärken und/oder gezielt in eine Richtung bzw. zu einer Seite der Lautsprecheranordnung lenken zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Lautsprecheranordnung einen zum dritten Leiterplattenhohlraum, insbesondere unmittelbar, benachbarten Schallleitkanal aufweist. Vorzugsweise ist der Schallleitkanal zumindest teilweise durch einen vierten Leiterplattenhohlraum der Leiterplatte ausgebildet. Hierdurch sind vorteilhafterweise zur Ausbildung des Schallleitkanals keine zusätzliche Komponenten notwendig. Des Weiteren kann die Lautsprecheranordnung somit sehr bauraumsparend ausgebildet werden. Zusätzlich ist es ferner vorteilhaft, wenn der Schallleitkanal zu einer Außenfläche, insbesondere zu einer einbauorientierten Oberseite und/oder zu einer Seitenfläche, der Lautsprecheranordnung, insbesondere der Leiterplatte, hin eine akustische Austrittsöffnung aufweist. Aus dieser Austrittsöffnung kann der vom MEMS-Lautsprecher erzeugte Schall aus der Lautsprecheranordnung, insbesondere der Leiterplatte austreten. In order to amplify the sound generated by the MEMS loudspeaker and / or to be able to direct it specifically in one direction or to one side of the loudspeaker arrangement, it is advantageous if the loudspeaker arrangement has a sound conduction channel adjacent to the third circuit board cavity, in particular directly. Preferably, the Schallleitkanal is at least partially formed by a fourth circuit board cavity of the circuit board. As a result, no additional components are advantageously necessary for the formation of the Schallleitkanals. Furthermore, the speaker assembly can thus be designed to save space. In addition, it is also advantageous if the Schallleitkanal to an outer surface, in particular to a built-in top and / or to a side surface of the speaker assembly, in particular the circuit board, has an acoustic outlet opening. From this outlet opening, the sound generated by the MEMS loudspeaker can emerge from the loudspeaker arrangement, in particular the printed circuit board.
Vorteilhaft ist es, wenn die Leiterplatte einen vierten Leiterplattenhohlraum aufweist. Dieser vierte Leiterplattenhohlraum bildet vorzugsweise zumindest teilweise den Schallleitkanal aus. Hierdurch kann die Lautsprecheranordnung sehr kompakt und kostengünstig ausgebildet werden. It is advantageous if the printed circuit board has a fourth printed circuit board cavity. This fourth printed circuit board cavity preferably forms at least partially the sound-conducting channel. As a result, the speaker assembly can be made very compact and inexpensive.
Zum sicheren Fixieren des MEMS-Lautsprechers in der Leiterplatte, ist es vorteilhaft, wenn der dritte Leiterplattenhohlraum zum formschlüssigen Umgreifen des MEMS-Lautsprechers eine größere Breite als der zweite und/oder vierte Leiterplattenhohlraum aufweist. Zusätzlich zu dieser formschlüssigen Fixierung des MEMS-Lautsprechers kann dieser optional im dritten Leiterplattenhohlraum - der auch als Leiterplattenaussparung an einer Außenfläche der Leiterplatte ausgebildet sein kann - stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig fixiert sein. For securely fixing the MEMS loudspeaker in the printed circuit board, it is advantageous if the third printed circuit board cavity has a greater width than the second and / or fourth printed circuit board cavity for the positive engagement of the MEMS loudspeaker. In addition to this form-fitting fixation of the MEMS loudspeaker, it may optionally be fixed in the third printed circuit board cavity - which may also be formed as a printed circuit board recess on an outer surface of the printed circuit board - in a material-locking and / or non-positive manner.
Vorteilhaft ist es, wenn sich die Breite des Schallleitkanals, insbesondere des vierten Leiterplattenhohlraums, zumindest bereichsweise, insbesondere vom MEMS-Lautsprecher und/oder dritten Leiterplattenhohlraum ausgehend, in Richtung der Austrittsöffnung vergrößert. Diese Breitenvergrößerung ist vorzugsweise trichterförmig ausgebildet. It is advantageous if the width of the sound conduction channel, in particular of the fourth printed circuit board cavity, increases at least in regions, in particular in the direction of the outlet opening, in particular starting from the MEMS loudspeaker and / or third printed circuit board cavity. This increase in width is preferably funnel-shaped.
Der MEMS-Lautsprecher zeigt vorzugsweise zu einer Außenfläche, insbesondere zu einer einbaugemäßen Oberseite der Lautsprecheranordnung und/oder der Leiterplatte, hin. Um den von dem MEMS-Lautsprecher erzeugten Schall in eine zur einbaugemäße Orientierung des MEMS-Lautsprechers abweichende Richtung leiten zu können, ist es vorteilhaft, wenn der Schalllei- tkanal, insbesondere der vierte Leiterplattenhohlraum, einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich aufweist. Der erste Bereich ist hierbei vorzugsweise zum MEMS-Lautsprecher benachbart angeordnet. Der zweite Bereich ist insbesondere zur Austrittsöffnung benachbart angeordnet. Um den Schall in eine von der Orientierung des MEMS-Lautsprechers unabhängige Richtung leiten zu können, ist es vorteilhaft, wenn der erste und zweite Bereich zueinander um einen Winkel geneigt sind. Hierfür kann der Schallleitkanal gebogen und/oder geknickt sein. Die winklige Neigung der beiden Bereiche beträgt vorzugsweise 90°. Hierdurch kann der MEMS-Lautsprecher zu einer Ober- oder Unterseite der Lautsprecheranordnung, insbesondere der Leiterplatte, hin orientiert sein, wobei der erzeugte Schall in einem anderen Bereich, insbesondere an einer Seitenfläche der Leiterplatte austreten kann. The MEMS loudspeaker preferably points to an outer surface, in particular to a built-in upper side of the loudspeaker arrangement and / or the printed circuit board. In order to be able to conduct the sound generated by the MEMS loudspeaker into a direction deviating from the orientation of the MEMS loudspeaker in accordance with the mounting orientation, it is advantageous if the sound conductor tkanal, in particular the fourth printed circuit board cavity, a first region and a second region. The first area is preferably arranged adjacent to the MEMS loudspeaker. The second region is arranged in particular adjacent to the outlet opening. In order to be able to conduct the sound in a direction independent of the orientation of the MEMS loudspeaker, it is advantageous if the first and second regions are inclined relative to each other by an angle. For this purpose, the Schallleitkanal be bent and / or kinked. The angular inclination of the two areas is preferably 90 °. As a result, the MEMS loudspeaker can be oriented toward an upper or lower side of the loudspeaker arrangement, in particular the printed circuit board, whereby the generated sound can emerge in another area, in particular on a side surface of the printed circuit board.
Eine sehr kompakte Bauform der Lautsprecheranordnung kann dadurch bewirkt werden, wenn der MEMS-Lautsprecher vollständig in der Leiterplatte integriert ist und die Leiterplatte zumindest teilweise die Kavität und den Schallleitkanal ausbildet. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, wenn der zweite und vierte Leiterplattenhohlraum mittels des dritten Leiterplattenhohlraums voneinander beabstandet sind. Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn der zweite und vierte Leiterplattenhohlraum mittels des in dem dritten Leiterplattenhohlraum integrierten MEMS-Lautsprechers voneinander getrennt sind. A very compact design of the speaker assembly can be effected when the MEMS speaker is fully integrated in the circuit board and the circuit board at least partially forms the cavity and the Schallleitkanal. For this purpose, it is advantageous if the second and fourth printed circuit board cavities are spaced apart from one another by means of the third printed circuit board cavity. Furthermore, it is advantageous if the second and fourth printed circuit board cavities are separated from one another by means of the MEMS loudspeaker integrated in the third printed circuit board cavity.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst der MEMS-Lautsprecher ein Trägersubstrat, einen in dem Trägersubstrat ausgebildeten Substrathohlraum und eine Membran. Das Trägersubstrat bildet hierbei vorzugsweise einen Rahmen aus. Hierfür weist der Substrathohlraum, insbesondere an zwei gegenüberliegenden Seiten des Trägersubstrats, eine erste und zweite Substratöffnung auf. Das rahmenförmige Trägersubstrat ist demnach vorzugsweise zu einer Oberseite und zu einer Unterseite des MEMS- Lautsprechers hin offen. Eine dieser beiden Substratöffnungen, insbesondere die erste Substratöffnung, ist mittels der Membran, die vorzugsweise in ihrem Randbereich mit dem Trägersubstrat verbunden ist, derart überspannt, dass die Membran zur Erzeugung von Schallenergie gegenüber dem Trägersubstrat zu schwingen vermag. In an advantageous development of the invention, the MEMS loudspeaker comprises a carrier substrate, a substrate cavity formed in the carrier substrate and a membrane. The carrier substrate preferably forms a frame here. For this purpose, the substrate cavity, in particular on two opposite sides of the carrier substrate, on a first and second substrate opening. The frame-shaped carrier substrate is therefore preferably open to an upper side and to a lower side of the MEMS loudspeaker. One of these two substrate openings, in particular the first substrate opening, is spanned in such a way by means of the membrane, which is preferably connected in its edge region to the carrier substrate, in that the membrane is able to vibrate relative to the carrier substrate in order to generate sound energy.
Zur Ausbildung einer möglichst großen Kavität ist es vorteilhaft, wenn der MEMS-Lautsprecher gegenüber der Leiterplatte derart orientiert ist, dass der Substrathohlraum und der zweite Leiterplattenhohlraum zusammen die Kavität des MEMS-Lautsprechers ausbilden. Hierdurch kann das Volumen der Kavität, die zumindest durch den zweiten Leiterplattenhohlraum ausgebildet ist, zusätzlich durch das Volumen des Substrathohlraums vergrößert werden. Vorzugsweise ist hierfür die zweite Substratöffnung des MEMS-Lautsprechers zum zweiten Leiterplattenhohlraum hin orientiert. To form the largest possible cavity, it is advantageous if the MEMS loudspeaker is oriented relative to the printed circuit board in such a way that the substrate cavity and the second printed circuit board cavity together form the cavity of the MEMS loudspeaker. As a result, the volume of the cavity, which is formed at least by the second circuit board cavity, can be additionally increased by the volume of the substrate cavity. For this purpose, the second substrate opening of the MEMS loudspeaker is preferably oriented toward the second printed circuit board cavity.
Auch ist es vorteilhaft, wenn der MEMS-Lautsprecher gegenüber der Leiterplatte derart orientiert ist, dass der Substrathohlraum, insbesondere zusammen mit dem vierten Leiterplattenhohlraum, zumindest teilweise den Schallkanal ausbildet. Hierdurch kann die Lautsprecheranordnung sehr kompakt ausgebildet werden. Diesbezüglich ist es vorteilhaft, wenn die zweite Substratöffnung vom zweiten Leiterplattenhohlraum weg zeigt. It is also advantageous if the MEMS loudspeaker is oriented relative to the printed circuit board such that the substrate cavity, in particular together with the fourth printed circuit board cavity, at least partially forms the sound channel. As a result, the speaker assembly can be made very compact. In this regard, it is advantageous if the second substrate opening faces away from the second circuit board cavity.
Die Lautsprecheranordnung kann sehr einfach und kostengünstig hergestellt werden, wenn die Leiterplatte sandwichartig aus mehreren übereinander angeordneten und/oder miteinander, vorzugsweise stoffschlüssig, verbundenen Schichten aufgebaut ist. The loudspeaker arrangement can be produced in a very simple and cost-effective manner if the printed circuit board is constructed in the form of a sandwich of a plurality of layers arranged one above the other and / or connected to one another, preferably cohesively.
Zur in der Leiterplatte integrativen Ausbildung des ASIC, der Kavität, des MEMS-Lautsprechers und/oder des Schallleitkanals ist es vorteilhaft, wenn zumindest eine dieser Schichten eine erste Aussparung aufweist, mittels der zumindest teilweise der erste Leiterplattenhohlraum zur eingebetteten Aufnahme des ASIC ausgebildet ist. Zusätzlich oder alternativ ist es ferner vorteilhaft, wenn zumindest eine dieser Schichten eine zweite Ausnehmung aufweist, mittels der zumindest teilweise der zweite, dritte und/oder vierte Leiterplattenhohlraum ausgebildet ist. Vorzugsweise umfasst die Leiterplatte mehrere übereinander angeordnete Schichten mit einer derartigen ersten und/oder zweiten Ausnehmung, so dass der durch diese ausgebildete Leiterplattenhohlraum ein entsprechend ausreichendes Volumen, insbesondere Höhe, aufweist, dass der ASIC in dieser angeordnet werden kann. Des Weiteren kann hierdurch ein entsprechend ausreichendes Volumen des jeweiligen Leiterplattenhohlraums zur Aufnahme des MEMS-Lautsprechers ausgebildet werden. For integrating the ASIC, the cavity, the MEMS loudspeaker and / or the sound conduction channel in the circuit board, it is advantageous if at least one of these layers has a first recess, by means of which at least partially the first printed circuit board cavity is formed for embedded recording of the ASIC. Additionally or alternatively, it is also advantageous if at least one of these layers has a second recess, by means of which at least partially the second, third and / or fourth printed circuit board cavity is formed. Preferably, the circuit board comprises a plurality of layers arranged one above the other with such a first and / or second recess, so that the printed circuit board cavity formed by this has a correspondingly sufficient volume, in particular height, that the ASIC can be arranged therein. Furthermore, in this way a correspondingly sufficient volume of the respective printed circuit board cavity can be formed for receiving the MEMS loudspeaker.
Vorteilhaft ist es, wenn der zweite Leiterplattenhohlraum zusammen mit dem dritten und/oder vierten Leiterplattenhohlraum einen gemeinsamen Akustikhohlraum ausbilden, der mittels des MEMS-Lautsprechers in die Kavität und zumindest einen Teil des Schallleitkanals unterteilt ist. It is advantageous if the second circuit board cavity together with the third and / or fourth circuit board cavity form a common acoustic cavity, which is subdivided into the cavity and at least part of the sound transmission channel by means of the MEMS loudspeaker.
Um die Lautsprecheranordnung möglichst flach auszubilden, ist es vorteilhaft, wenn der erste und zweite Leiterplattenhohlraum, insbesondere die erste und zweite Ausnehmung, nebeneinander angeordnet sind. Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn der erste und zweite Leiterplattenhohlraum voneinander getrennt sind. Um die Lautsprecheranordnung möglichst schmal ausbilden zu können, ist es alternativ dazu ferner vorteilhaft, wenn der erste und zweite Leiterplattenhohlraum übereinander angeordnet sind und/oder, insbesondere mittels einer Schicht, voneinander getrennt sind. In order to make the loudspeaker arrangement as flat as possible, it is advantageous if the first and second circuit board cavities, in particular the first and second recesses, are arranged next to one another. Furthermore, it is advantageous if the first and second printed circuit board cavities are separated from one another. To be able to form the loudspeaker arrangement as narrow as possible, it is alternatively also advantageous if the first and second circuit board cavities are arranged one above the other and / or, in particular by means of a layer, are separated from one another.
Zur Erzeugung von Schallwellen schwingt die Membran in Z-Richtung zumindest teilweise in den zweiten und/oder vierten Leiterplattenhohlraum hinein. Zum Druckausgleich ist es vorteilhaft, wenn die Leiterplatte zumindest einen Druckausgleichskanal aufweist. Dieser verbindet den zweiten Leiterplattenhohlraum mit einer Außenfläche der Lautsprecheranordnung. Der Druckausgleichskanal erstreckt sich vorzugsweise vom zweiten Leiterplattenhohlraum ausgehend bis zu einer Außenfläche der Lautsprecheranordnung, insbesondere der Leiterplatte. Des Weiteren weist dieser vorzugsweise an zumindest einer der Außenflächen der Lautsprecheranordnung, insbe- sondere der Leiterplatte, vorzugsweise einer Seitenfläche, einer Unterseite und/oder einer Oberseite, eine Ausgleichsöffnung auf. To generate sound waves, the membrane oscillates in the Z direction at least partially into the second and / or fourth printed circuit board cavity. For pressure compensation, it is advantageous if the printed circuit board has at least one pressure equalization channel. This connects the second circuit board cavity with an outer surface of the speaker assembly. The pressure equalization channel preferably extends from the second printed circuit board cavity up to an outer surface of the loudspeaker arrangement, in particular the printed circuit board. Furthermore, it preferably has on at least one of the outer surfaces of the loudspeaker arrangement, in particular special the circuit board, preferably a side surface, a bottom and / or an upper side, a compensation opening.
Vorteilhaft ist es, wenn der Druckausgleichskanal einen, insbesondere mit dem zweiten Leiterplattenhohlraum verbundenen, ersten Abschnitt und einen, insbesondere mit der Ausgleichsöffnung verbundenen, zweiten Abschnitt aufweist, die miteinander verbunden sind und vorzugsweise zueinander um einen Winkel, insbesondere von 90°, geneigt sind. Vorzugsweise sind die beiden Abschnitte über einen Knick oder eine Biegung miteinander verbunden. Je nach Einbausituation der Lautsprecheranordnung kann die Ausgleichsöffnung somit in einem optimalen Bereich an einer der Außenflächen der Lautsprecheranordnung, insbesondere der Leiterplatte, angeordnet sein. It is advantageous if the pressure compensation channel has a first section, in particular connected to the second circuit board cavity, and a second section, in particular connected to the compensation opening, which are connected to one another and are preferably inclined relative to one another by an angle, in particular 90 °. Preferably, the two sections are connected to each other via a kink or a bend. Depending on the installation situation of the loudspeaker arrangement, the compensation opening can thus be arranged in an optimum region on one of the outer surfaces of the loudspeaker arrangement, in particular the printed circuit board.
Vorgeschlagen wird ferner eine Lautsprecheranordnung, die vorzugsweise gemäß der vorangegangenen Beschreibung ausgebildet ist, wobei die genannten Merkamle einzeln oder in beliebiger Kombination vorhanden sein können. Die Lautsprecheranordnung umfasst eine Leiterplatte, einen MEMS- Lautsprecher zum Erzeugen von Schallwellen im hörbaren Wellenlängenspektrum und einen mit dem MEMS-Lautsprecher elektrisch verbundenen ASIC. Die Leiterplatte weist einen ersten Leiterplattenhohlraum auf, in dem der ASIC angeordnet ist, so dass dieser vollständig in der Leiterplatte integriert ist. Die Leiterplatte weist einen zweiten Leiterplattenhohlraum mit einer Öffnung auf, die mittels des MEMS-Lautsprechers verschlossen ist. Der zweite Leiterplattenhohlraum bildet somit zumindest einen Teil einer Kavität des MEMS-Lautsprechers aus. Die die Leiterplatte weist zumindest einen Druckausgleichskanal auf. Der Druckausgleichskanal ist somit zumindest teilweise in der Leiterplatte ausgebildet bzw. in dieser integriert. Er erstreckt sich vom zweiten Leiterplattenhohlraum, insbesondere von der Kavität, ausgehend bis zu einer Außenfläche der Lautsprecheranordnung. Further proposed is a loudspeaker arrangement, which is preferably designed according to the preceding description, wherein said Merkamle may be present individually or in any combination. The loudspeaker arrangement comprises a printed circuit board, a MEMS loudspeaker for generating sound waves in the audible wavelength spectrum and an ASIC electrically connected to the MEMS loudspeaker. The printed circuit board has a first printed circuit board cavity in which the ASIC is arranged, so that it is completely integrated in the printed circuit board. The circuit board has a second circuit board cavity with an opening closed by the MEMS loudspeaker. The second circuit board cavity thus forms at least part of a cavity of the MEMS loudspeaker. The printed circuit board has at least one pressure equalization channel. The pressure equalization channel is thus at least partially formed in the circuit board or integrated in this. It extends from the second printed circuit board cavity, in particular from the cavity, starting up to an outer surface of the loudspeaker arrangement.
Vorteilhaft ist es, wenn der Druckausgleichskanal zum Druckausgleich mit der Umgebung eine Ausgleichsöffnung aufweist. Diese ist vorzugsweise an der Außenfläche, vorzugsweise einer Seitenfläche, einer Unterseite und/oder einer Oberseite, der Lautsprecheranordnung, insbesondere der Leiterplatte, angeordnet. Die Ausgleichsöffnung ist vorzugweise an dem der Kavität abgewandten Ende des Druckausgleichskanals angeordnet. It is advantageous if the pressure equalization channel has a compensation opening for pressure equalization with the environment. This is preferably on the outer surface, preferably a side surface, a bottom and / or a top, the speaker assembly, in particular the circuit board, arranged. The compensation opening is preferably arranged at the end of the pressure equalization channel facing away from the cavity.
Vorteilhaft ist es, wenn der Druckausgleichskanal einen, insbesondere mit dem zweiten Leiterplattenhohlraum verbundenen, ersten Abschnitt und/oder einen, insbesondere mit der Ausgleichsöffnung verbundenen, zweiten Abschnitt aufweist. Vorzugsweise sind diese zueinander winklig angeordnet. Zwischen ihnen ist somit inbesondere ein Knick ausgebildet. Die beiden Bereiche sind vorzugsweise zueinander um einen Winkel, insbesondere von 90°, geneigt. It is advantageous if the pressure compensation channel has a first section, in particular connected to the second circuit board cavity, and / or a second section, in particular connected to the compensation opening. Preferably, these are arranged at an angle to each other. In particular, a kink is formed between them. The two areas are preferably inclined to each other by an angle, in particular of 90 °.
Weitere Vorteile der Erfindung sind in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt: Further advantages of the invention are described in the following exemplary embodiments. It shows:
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Lautsprecheranordnung in der Schnittansicht mit einem in der Leiterplatte integrierten ASIC und einer in der Leiterplatte integrierten Kavität, 1 shows a first exemplary embodiment of the loudspeaker arrangement in the sectional view with an ASIC integrated in the printed circuit board and a cavity integrated in the printed circuit board, FIG.
Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Lautsprecheranordnung in der Schnittansicht mit einem in der Leiterplatte integrierten ASIC und einer in der Leiterplatte integrierten Kavität und einem in der Leiterplatte integrierten MEMS-Lautsprecher, 2 shows a second exemplary embodiment of the loudspeaker arrangement in the sectional view with an ASIC integrated in the printed circuit board and a cavity integrated in the printed circuit board and a MEMS loudspeaker integrated in the printed circuit board,
Figur 3 ein drittes Ausführungsbeispiel der Lautsprecheranordnung in der Schnittansicht mit einem in der Leiterplatte integrierten ASIC und einer in der Leiterplatte integrierten Kavität, einem in der Leiterplatte integrierten MEMS-Lautsprecher und einem in der Leiterplatte integrierten Schallleitkanal, Figur 4 ein viertes Ausführungsbeispiel der Lautsprecheranordnung in der Schnittansicht mit einer alternativen Orientierung des MEMS-Lautsprechers sowie einer alternativen Ausführungsform eines Druckausgleichskanals, 3 shows a third exemplary embodiment of the loudspeaker arrangement in the sectional view with an ASIC integrated in the printed circuit board and a cavity integrated in the printed circuit board, a MEMS loudspeaker integrated in the printed circuit board and a sound conduction channel integrated in the printed circuit board, 4 shows a fourth exemplary embodiment of the loudspeaker arrangement in the sectional view with an alternative orientation of the MEMS loudspeaker and of an alternative embodiment of a pressure equalization channel,
Figur 5 ein fünftes Ausführungsbeispiel der Lautsprecheranordnung in der Schnittansicht mit einer alternativen Ausführungsform des Schallleitkanals, 5 shows a fifth exemplary embodiment of the loudspeaker arrangement in the sectional view with an alternative embodiment of the sound conduction channel,
Figur 6 ein sechstes Ausführungsbeispiel der Lautsprecheranordnung in der Schnittansicht mit einer alternativen Ausführungsform des MEMS-Lautsprechers und 6 shows a sixth exemplary embodiment of the loudspeaker arrangement in the sectional view with an alternative embodiment of the MEMS loudspeaker and
Figur 7 ein siebtes Ausführungsbeispiel der Lautsprecheranordnung in der Schnittansicht mit einer alternativen Ausführungsform des zweiten Leiterplattenhohlraums. Figure 7 shows a seventh embodiment of the speaker assembly in the sectional view with an alternative embodiment of the second circuit board cavity.
Bei der nachfolgenden Figurenbeschreibung werden, um die Beziehungen zwischen den verschiedenen Elementen zu definieren, bezugnehmend auf die jeweils in den Figuren dargestellte Lage der Objekte relative Begriffe, wie beispielsweise oberhalb, unterhalb, oben, unten, drüber, drunter, links, rechts, vertikal und horizontal, verwendet. Es versteht sich von selbst, dass sich diese Begrifflichkeiten bei einer Abweichung von der in den Figuren dargestellten Lage der Vorrichtungen und/oder Elemente verändern können. Demnach würde beispielsweise bei einer in Bezug auf die Figuren dargestellten invertierten Orientierung der Vorrichtungen und/oder Elemente ein in der nachfolgenden Figurenbeschreibung als oberhalb spezifiziertes Merkmal nunmehr unterhalb angeordnet sein. Die verwendeten Relativbegriffe dienen somit lediglich zur einfacheren Beschreibung der relativen Beziehungen zwischen den einzelnen im nachfolgenden beschriebenen Vorrichtungen und/oder Elemente. In den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen erstreckt sich eine z-Achse eines MEMS-Lautsprechers, in derern Rieh- tung eine Membran des MEMS-Lautsprechers zu schwingen vermag, vertikal bzw. zwischen der Unter- und Oberseite der Lautsprecheranordnung. In the following description of the figures, in order to define the relationships between the various elements, relative terms, such as above, below, above, below, above, below, left, right, vertically and above, are used with reference to the respective positions of the objects shown in the figures horizontal, used. It goes without saying that these terms may change in the event of a deviation from the position of the devices and / or elements shown in the figures. Accordingly, for example, in the case of an inverted orientation of the devices and / or elements shown in relation to the figures, a feature specified above in the following description of the figures would now be arranged underneath. The relative terms used thus merely serve to simplify the description of the relative relationships between the individual devices and / or elements described below. In the embodiments illustrated in the figures, a z-axis of a MEMS loudspeaker extends, in which tion to vibrate a membrane of the MEMS speaker, vertically or between the bottom and top of the speaker assembly.
Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Lautsprecheranordnung 1 in einer seitlichen Schnittansicht. Die Lautsprecheranordnung 1 umfasst im Wesentlichen eine Leiterplatte 2, einen MEMS-Lautsprecher 3 sowie einen ASIC 4. Der MEMS-Lautsprecher 3 ist mit in den Figuren nicht weiter im Detail dargestellten elektrischen Kontakten mit dem ASIC 4 verbunden. Der MEMS-Lautsprecher 3 kann somit über den ASIC 4 angesteuert werden. FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a loudspeaker arrangement 1 in a lateral sectional view. The loudspeaker arrangement 1 essentially comprises a printed circuit board 2, a MEMS loudspeaker 3 and an ASIC 4. The MEMS loudspeaker 3 is connected to the ASIC 4 with electrical contacts which are not shown in detail in the figures. The MEMS loudspeaker 3 can thus be controlled via the ASIC 4.
Der MEMS-Lautsprecher 3 ist derart ausgebildet, dass dieser Schallwellen im hörbaren Wellenlängenspektrum erzeugen kann. Hierfür umfasst der MEMS-Lautsprecher 3 ein Trägersubstrat 5. Das Trägersubstrat 5 weist zumindest einen Substrathohlraum 6 auf. Der Substrathohlraum 6 weist wiederum im Bereich zweier gegenüberliegender Seiten des Trägersubstrats 5 eine erste, abbildungsorientierte obere, Substratöffnung 7 und eine zweite, ab- bildungsorientierte untere, Substratöffnung 8 auf. Das Trägersubstrat 5 bildet somit einen Rahmen aus. Der MEMS-Lautsprecher 3 umfasst des Weiteren eine Membran 9. Diese ist im Randbereich 10 des Trägersubstrats 5 fest mit diesem verbunden. Die Membran 9 überspannt somit das rahmenförmige Trägersubstrat 5 im Bereich der ersten Substratöffnung 7. Der MEMS-Lautsprecher 3 kann über den ASIC 4 derart angeregt werden, dass die Membran 9 zur Erzeugung von Schallenergie gegenüber dem Trägersubstrat 5 in Schwingung versetzt wird. The MEMS loudspeaker 3 is designed such that it can generate sound waves in the audible wavelength spectrum. For this purpose, the MEMS loudspeaker 3 comprises a carrier substrate 5. The carrier substrate 5 has at least one substrate cavity 6. The substrate cavity 6 in turn has a first, image-oriented upper, substrate opening 7 and a second, image-oriented lower, substrate opening 8 in the region of two opposite sides of the carrier substrate 5. The carrier substrate 5 thus forms a frame. The MEMS loudspeaker 3 further comprises a membrane 9. This is connected in the edge region 10 of the carrier substrate 5 fixed thereto. The membrane 9 thus spans the frame-shaped carrier substrate 5 in the region of the first substrate opening 7. The MEMS loudspeaker 3 can be excited via the ASIC 4 in such a way that the membrane 9 is vibrated relative to the carrier substrate 5 in order to generate sound energy.
Gemäß Figur 1 weist die Leiterplatte 2 einen ersten Leiterplattenhohlraum 1 1 auf. Der erste Leiterplattenhohlraum 1 1 ist im Wesentlichen vollständig geschlossen. In dem ersten Leiterplattenhohlraum 1 1 ist der ASIC 4 angeordnet. Der ASIC 4 ist somit vollständig in der Leiterplatte 2 eingebettet. According to FIG. 1, the printed circuit board 2 has a first printed circuit board cavity 1 1. The first printed circuit board cavity 1 1 is substantially completely closed. In the first circuit board cavity 1 1 of the ASIC 4 is arranged. The ASIC 4 is thus completely embedded in the printed circuit board 2.
Zusätzlich zum ASIC 4 weist die Lautsprecheranordnung 1 elektrische, insbesondere passive, Zusatzkomponenten 12a, 12b auf. Diese elektronischen Zusatzkomponenten 12a, 12b sind ebenfalls in die Leiterplatte 2 eingebettet. Gemäß dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind diese hierfür im selben ersten Leiterplattenhohlraum 1 1 angeordnet. Alternativ könnte der erste Leiterplattenhohlraum 1 1 aber auch mehrere voneinander getrennte Leiterplattenhohlräume umfassen, wobei in jedem separat eine elektronische Komponente, d.h. der ASIC 4 und/oder eine Zusatzkomponente 12a, 12b, angeordnet sein könnte. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn diese Leiterplattenhohlräume in einer Ebene der Lautsprecheranordnung 1 angeordnet sind. In addition to the ASIC 4, the loudspeaker arrangement 1 has electrical, in particular passive, additional components 12a, 12b. This electronic Additional components 12a, 12b are likewise embedded in the printed circuit board 2. According to the embodiment shown in Figure 1, these are arranged for this purpose in the same first circuit board cavity 1 1. Alternatively, the first printed circuit board cavity 1 1 could also comprise a plurality of separate circuit board cavities, wherein in each separately an electronic component, ie the ASIC 4 and / or an additional component 12a, 12b, could be arranged. It is advantageous if these printed circuit board cavities are arranged in a plane of the loudspeaker arrangement 1.
Zusätzlich zu dem ersten Leiterplattenhohlraum 1 1 umfasst die Leiterplatte 2 einen zweiten Leiterplattenhohlraum 13. Der zweite Leiterplattenhohlraum 13 weist eine Öffnung 14 auf. Diese ist vom MEMS-Lautsprecher 3 verschlossen. Der MEMS-Lautsprecher 3 erstreckt sich hierfür über zumindest die gesamte Breite der Öffnung 14. Hierdurch bildet der zweite Leiterplattenhohlraum 13 einen Teil einer Kavität 15 des MEMS-Lautsprechers 3 aus. Die Ka- vität 15 dient dazu den Schalldruck des MEMS-Lautsprechers 3 zu erhöhen. Aufgrund der Einbaulage des MEMS-Lautsprechers 3 wird der andere Teil der Kavität 15 durch den Substrathohlraum 6 des MEMS-Lautsprechers 3 ausgebildet. Die Kavität 15 des MEMS-Lautsprechers 3 ist gemäß dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel somit sehr groß ausgebildet, da diese sowohl durch den zweiten Leiterplattenhohlraum 13 als auch durch den Substrathohlraum 6 gebildet wird. In addition to the first circuit board cavity 1 1, the circuit board 2 comprises a second circuit board cavity 13. The second circuit board cavity 13 has an opening 14. This is closed by the MEMS loudspeaker 3. For this purpose, the MEMS loudspeaker 3 extends over at least the entire width of the opening 14. In this way, the second printed circuit board cavity 13 forms part of a cavity 15 of the MEMS loudspeaker 3. The cavity 15 serves to increase the sound pressure of the MEMS loudspeaker 3. Due to the installation position of the MEMS speaker 3, the other part of the cavity 15 is formed by the substrate cavity 6 of the MEMS speaker 3. The cavity 15 of the MEMS loudspeaker 3 is thus made very large according to the embodiment shown in Figure 1, since this is formed both by the second printed circuit board cavity 13 and by the substrate cavity 6.
Um beim Schwingen der Membran 9 einen Druckausgleich zwischen der Kavität 15 und der Umgebung gewährleisten zu können, weist die Lautsprecheranordnung 1 zumindest einen Druckausgleichskanal 16a, 1 6b auf, wobei das in Figur 1 dargestellte Ausführungsbeispiel einen ersten und zweiten Druckausgleichskanal 16a, 1 6b umfasst. Die beiden Druckausgleichskanäle 16a, 1 6b sind in der Leiterplatte 2 ausgebildet. Sie erstrecken sich beide vom zweiten Leiterplattenhohlraum 13 ausgehend bis zu einer äußeren Seitenfläche 17a, 17b der Leiterplatte 2. An dieser Außenfläche der Leiterplatte 2, vorliegend der Seitenfläche 17a, 17b, weisen die Druckausgleichskanäle 16a, 1 6b jeweils eine Ausgleichsöffnung 18a, 18b auf. Zum Druckausgleich kann somit beim Senken der Membran 9 Luft aus dem zweiten Leiterplattenhohlraum 13 über die Druckausgleichskanäle 1 6a, 1 6b aus der Leiterplatte 2 strömen. In analoger Art und Weise kann aber auch beim Heben der Membran 9 Luft über die Druckausgleichskanäle 1 6a, 1 6b in den zweiten Leiterplattenhohlraum 13 einströmen. Gemäß dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel erstrecken sich beide Durchströmkanäle 1 6a, 1 6b, insbesondere zueinander koaxial, in Querrichtung der Leiterplatte 2. In order to be able to ensure a pressure equalization between the cavity 15 and the surroundings during oscillation of the diaphragm 9, the loudspeaker arrangement 1 has at least one pressure equalization channel 16a, 16b, the embodiment shown in FIG. 1 comprising a first and second pressure equalization channel 16a, 16b. The two pressure equalization channels 16a, 16b are formed in the printed circuit board 2. They both extend from the second printed circuit board cavity 13 up to an outer side surface 17a, 17b of the printed circuit board 2. On this outer surface of the printed circuit board 2, in this case the side surface 17a, 17b, have the pressure equalization channels 16a, 16b each have a compensation opening 18a, 18b. For pressure equalization 9 air from the second printed circuit board cavity 13 via the pressure equalization channels 1 6a, 1 6b thus flow out of the circuit board 2 when lowering the membrane. In an analogous manner, however, air can also flow into the second printed circuit board cavity 13 via the pressure equalization channels 16a, 16b when the membrane 9 is lifted. According to the exemplary embodiment illustrated in FIG. 1, both flow-through channels 16a, 16b, in particular coaxially with one another, extend in the transverse direction of the printed circuit board 2.
Gemäß Figur 1 ist die Öffnung 14 des zweiten Leiterplattenhohlraums 13 an der Außenseite der Leiterplatte 2, vorliegend der einbaugemäßen Oberseite 19 der Leiterplatte 2, ausgebildet. Zum vollständigen Verschließen dieser Öffnung 14 ist gemäß Figur 1 somit auch der MEMS-Lautsprecher 3 an der Außenseite bzw. Oberseite 19 der Leiterplatte 2 angeordnet. Der MEMS- Lautsprecher 3 ist hierbei gegenüber der Leiterplatte 2 derart orientiert, dass seine zweite Substratöffnung 8 zur Leiterplatte 2 hin zeigt. Hierdurch kann das Volumen der Kavität 15 vergrößert werden, da die Kavität 15 nunmehr zusätzlich zum zweiten Leiterplattenhohlraum 13 auch noch den Substrathohlraum 6 umfasst. According to FIG. 1, the opening 14 of the second printed circuit board cavity 13 is formed on the outside of the printed circuit board 2, in this case the built-in upper side 19 of the printed circuit board 2. For complete closure of this opening 14, the MEMS loudspeaker 3 is thus arranged on the outer side or upper side 19 of the printed circuit board 2 according to FIG. In this case, the MEMS loudspeaker 3 is oriented relative to the printed circuit board 2 in such a way that its second substrate opening 8 points towards the printed circuit board 2. As a result, the volume of the cavity 15 can be increased since the cavity 15 now also includes the substrate cavity 6 in addition to the second printed circuit board cavity 13.
Der MEMS-Lautsprecher 3 kann mit der Leiterplatte 2 verklebt sein. Zusätzlich oder alternativ kann dieser gemäß Figur 1 aber auch durch eine Schutzschicht 20 Stoff- und/oder formschlüssig mit der Leiterplatte 2 verbunden sein. Die Schutzschicht 20 ist an der Oberseite 19 der Leiterplatte 2 ausgebildet und erstreckt sich in Querrichtung der Lautsprecheranordnung 1 bis in den Randbereich 10 des MEMS-Lautsprechers 3. Hierdurch ist der MEMS- Lautsprecher 3 fest mit der Leiterplatte 2 verbunden. The MEMS speaker 3 may be glued to the circuit board 2. In addition or as an alternative, according to FIG. 1, however, it can also be connected to the printed circuit board 2 in a material and / or form-fitting manner by a protective layer 20. The protective layer 20 is formed on the upper side 19 of the printed circuit board 2 and extends in the transverse direction of the loudspeaker arrangement 1 into the edge region 10 of the MEMS loudspeaker 3. In this way, the MEMS loudspeaker 3 is fixedly connected to the printed circuit board 2.
Die Lautsprecheranordnung 1 umfasst des Weiteren einen Schallleitkanal 21 der sich auf der dem zweiten Leiterplattenhohlraum 13 abgewandten Seite des MEMS-Lautsprechers 3 bis zu einer Außenfläche der Lautsprecherano- rdnung 1 erstreckt. An der Außenfläche der Lautsprecheranordnung 1 weist der Schallleitkanal 21 eine akustische Austrittsöffnung 22 auf. The loudspeaker arrangement 1 furthermore comprises a sound conducting channel 21 of the side of the MEMS loudspeaker 3 facing away from the second printed circuit board cavity 13 as far as an outer surface of the loudspeaker antenna. rdnung 1 extends. On the outer surface of the loudspeaker arrangement 1, the sound-conducting channel 21 has an acoustic outlet opening 22.
Durch den integrativ in der Leiterplatte 2 ausgebildeten ASIC 4 sowie die in der Leiterplatte 2 integrative Ausbildung zumindest eines Teils der Kavität 15 kann die Lautsprecheranordnung 1 sehr kompakt ausgebildet werden. Des Weiteren ist die Lautsprecheranordnung 1 sehr kostengünstig herstellbar, insbesondere da die Leiterplatte 2 sandwichartig aufgebaut ist. Die Leiterplatte 2 umfasst demnach mehrere übereinander angeordnete und/oder miteinander verbundene Schichten 23 von denen zur Wahrung der Übersichtlichkeit lediglich eine mit einem Bezugszeichen versehen ist. Die Schichten 23 sind fest miteinander verbunden. Einige dieser Schichten 23 weisen zumindest eine Ausnehmung 24 auf, mittels der in der Höhe zumindest teilweise einer der Leiterplattenhohlräume 1 1 , 13 ausgebildet wird. The integrally formed in the printed circuit board 2 ASIC 4 and integrating in the circuit board 2 training at least a portion of the cavity 15, the speaker assembly 1 can be made very compact. Furthermore, the speaker assembly 1 is very inexpensive to produce, especially since the circuit board 2 is sandwiched. The printed circuit board 2 therefore comprises a plurality of layers 23 arranged one above the other and / or interconnected, of which only one is provided with a reference numeral for the sake of clarity. The layers 23 are firmly connected to each other. Some of these layers 23 have at least one recess 24, by means of which height at least partially one of the printed circuit board cavities 11, 13 is formed.
Hierbei können die Schichten 23 so dick gewählt sein, dass bereits eine einzige eine entsprechende Höhe zur Ausbildung des jeweiligen Leiterplattenhohlraums 1 1 , 13 aufweist. Alternativ ist es aber auch ebenso denkbar, dass mehrere solcher Schichten 23, insbesondere mit einer identisch ausgebildeten und/oder zueinander kongruent angeordneten Ausnehmung 24, übereinander geschichtet sind, bis die gewünschte Höhe für den jeweiligen Leiterplattenhohlraum 1 1 , 13 erreicht ist. Here, the layers 23 may be selected to be so thick that even a single has a corresponding height for the formation of the respective circuit board cavity 1 1, 13. Alternatively, however, it is also conceivable that a plurality of such layers 23, in particular with an identically formed and / or mutually congruently arranged recess 24, are stacked one above the other until the desired height for the respective printed circuit board cavity 1 1, 13 is reached.
Gemäß Figur 1 sind der erste und zweite Leiterplattenhohlraum 1 1 , 13 übereinander angeordnet. Die Leiterplatte 2 weist im Bereich zwischen dem ersten Leiterplattenhohlraum 1 1 und dem zweiten Leiterplattenhohlraum 13 zumindest eine durchgängige Schicht, d.h. ohne Ausnehmung 24, auf, so dass die beiden Leiterplattenhohlräume 1 1 , 13 voneinander getrennt sind. According to Figure 1, the first and second circuit board cavity 1 1, 13 are arranged one above the other. The printed circuit board 2 has in the area between the first printed circuit board cavity 1 1 and the second printed circuit board cavity 13 at least one continuous layer, i. without recess 24, on, so that the two circuit board cavities 1 1, 13 are separated from each other.
In den Figuren 2 bis 7 sind weitere Ausführungsformen der Lautsprecheranordnung 1 gezeigt, wobei jeweils im Wesentlichen auf die Unterschiede in Bezug auf die bereits beschriebenen Ausführungsformen eingegangen wird. So werden bei der nachfolgenden Beschreibung der weiteren Ausführungsformen für gleiche Merkmale gleiche Bezugszeichen verwendet. Sofern diese nicht nochmals detailliert erläutert werden, entspricht deren Ausgestaltung und Wirkweise den vorstehend bereits beschriebenen Merkmalen. Die nachfolgend beschriebenen Unterschiede können mit den Merkmalen der jeweils vorstehenden und nachfolgenden Ausführungsbeispiele kombiniert werden. FIGS. 2 to 7 show further embodiments of the loudspeaker arrangement 1, wherein in each case substantially the differences with respect to the embodiments already described are discussed. So In the following description of the further embodiments, the same reference signs are used for the same features. Unless these are explained again in detail, their design and mode of action corresponds to the features already described above. The differences described below can be combined with the features of the respective preceding and following embodiments.
Im Unterschied zu dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel zusätzlich auch der MEMS- Lautsprecher 3 in die Leiterplatte 2 integriert. Hierfür weist die Leiterplatte 2 einen dritten Leiterplattenhohlraum 25 auf. Dieser dritte Leiterplattenhohlraum 25 ist benachbart und/oder gemäß der abgebildeten Orientierung der Lautsprecheranordnung 1 oberhalb des zweiten Leiterplattenhohlraums 13 ausgebildet. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der dritte Leiterplattenhohlraum 25 im Vergleich zum zweiten Leiterplattenhohlraum 13 eine größere Breite auf. Diese Breite entspricht im Wesentlichen der Breite des MEMS-Lautsprechers 3. Der MEMS-Lautsprecher 3 ist im dritten Leiterplattenhohlraum 25 angeordnet und folglich vollständig in der Leiterplatte 2 eingebettet. In contrast to the exemplary embodiment illustrated in FIG. 1, in the exemplary embodiment illustrated in FIG. 2, the MEMS loudspeaker 3 is additionally integrated into the printed circuit board 2. For this purpose, the circuit board 2 on a third circuit board cavity 25. This third circuit board cavity 25 is formed adjacent and / or according to the illustrated orientation of the speaker assembly 1 above the second circuit board cavity 13. According to the present embodiment, the third circuit board cavity 25 has a larger width compared to the second circuit board cavity 13. This width substantially corresponds to the width of the MEMS loudspeaker 3. The MEMS loudspeaker 3 is arranged in the third printed circuit board cavity 25 and consequently completely embedded in the printed circuit board 2.
Aufgrund der Breitenunterschiede zwischen dem zweiten und dritten Leiterplattenhohlraum 13, 25 in Querrichtung der Lautsprecheranordnung 1 ist zwischen diesen beiden ein Vorsprung 26 ausgebildet, mittels dem die Position des MEMS-Lautsprechers 3 in der Leiterplatte 2 in Z-Richtung festgelegt ist. Due to the width differences between the second and third circuit board cavity 13, 25 in the transverse direction of the loudspeaker arrangement 1, a projection 26 is formed between the two, by means of which the position of the MEMS loudspeaker 3 in the circuit board 2 is fixed in the Z direction.
Die Lautsprecheranordnung 1 benötigt nicht zwingend eine wie in dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel dargestellte Schutzschicht 20, da der MEMS-Lautsprecher 3 formschlüssig in der Leiterplatte 2 positioniert sowie in Querrichtung als auch nach unten hin formschlüssig gehalten ist. Um ein herausfallen des MEMS-Lautsprechers 3 aus dem dritten Leiterplattenhohlraum 25 vermeiden zu können, ist der MEMS-Lautsprecher 3 in den dritten Leiterplattenhohlraum 25 eingeklebt und/oder kraftschlüssig in diesen einge- presst. The loudspeaker arrangement 1 does not necessarily require a protective layer 20 as shown in the exemplary embodiment illustrated in FIG. 1, since the MEMS loudspeaker 3 is positively positioned in the printed circuit board 2 and held in a form-fitting manner in the transverse direction as well as in the downward direction. In order to avoid falling out of the MEMS speaker 3 from the third PCB cavity 25, the MEMS speaker 3 is in the third Printed circuit board cavity 25 glued and / or non-positively pressed into this.
Der dritte Leiterplattenhohlraum 25 ist durch zumindest eine zusätzliche Schicht 23 der Leiterplatte 2 ausgebildet. Gemäß der vorangegangenen Beschreibung kann der dritte Leiterplattenhohlraum 25 analog zum ersten und zweiten Leiterplattenhohlraum 1 1 , 13 durch eine einzige, eine Ausnehmung 24 umfassende, Schicht 23 ausgebildet sein. Alternativ können aber auch mehrere Schichten 23 mit zueinander deckungsgleichen Ausnehmungen 24 übereinanderliegend miteinander verbunden sein. The third printed circuit board cavity 25 is formed by at least one additional layer 23 of the printed circuit board 2. According to the preceding description, the third printed circuit board cavity 25 may be analogous to the first and second printed circuit board cavity 1 1, 13 formed by a single, a recess 24 comprising layer 23. Alternatively, however, it is also possible to connect several layers 23 with mutually congruent recesses 24 one above the other.
Gemäß Figur 2 schließt der MEMS-Lautsprecher 3 bündig mit der Oberseite 19 der Leiterplatte 2 ab. Alternativ kann die Höhe des dritten Leiterplattenhohlraums 25 im Vergleich zur Höhe des MEMS-Lautsprechers 3 aber auch größer ausgebildet sein, so dass der MEMS-Lautsprecher 3 zur Oberseite 19 der Leiterplatte 2 einen Abstand aufweist. According to FIG. 2, the MEMS loudspeaker 3 terminates flush with the upper side 19 of the printed circuit board 2. Alternatively, the height of the third circuit board cavity 25 compared to the height of the MEMS speaker 3 but also be designed to be larger, so that the MEMS speaker 3 to the top 19 of the circuit board 2 has a distance.
Zusätzlich zu dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel weist das in Figur 3 dargestellte Ausführungsbeispiel einen vierten Leiterplattenhohlraum 27 auf. Der vierte Leiterplattenhohlraum 27 ist benachbart und/oder oberhalb des dritten Leiterplattenhohlraums 25 ausgebildet. Der vierte Leiterplattenhohlraum 27 ist folglich an einer dem zweiten Leiterplattenhohlraum 13 abgewandten Seite des dritten Leiterplattenhohlraums 25 ausgebildet. Der vierte Leiterplattenhohlraum 27 bildet somit den Schallleitkanal 21 der Lautsprecheranordnung 1 aus. Gemäß dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel erweitert sich der Schallleitkanal 21 zur Außenfläche der Leiterplatte 2 hin. Vorliegend ist der Schallleitkanal 21 , der vollständig durch den vierten Leiterplattenhohlraum 27 der Leiterplatte 2 ausgebildet ist, konisch geformt. In addition to the exemplary embodiment illustrated in FIG. 2, the exemplary embodiment illustrated in FIG. 3 has a fourth printed circuit board cavity 27. The fourth circuit board cavity 27 is formed adjacent and / or above the third circuit board cavity 25. The fourth printed circuit board cavity 27 is consequently formed on a side of the third printed circuit board cavity 25 facing away from the second printed circuit board cavity 13. The fourth printed circuit board cavity 27 thus forms the sound conducting channel 21 of the loudspeaker arrangement 1. According to the embodiment shown in Figure 1, the Schallleitkanal 21 extends to the outer surface of the circuit board 2 out. In the present case, the sound conducting channel 21, which is completely formed by the fourth printed circuit board cavity 27 of the printed circuit board 2, is conically shaped.
Der vierte Leiterplattenhohlraum 27 weist im Vergleich zum dritten Leiterplattenhohlraum 25 eine geringere Breite auf. Im Vergleich zum zweiten und vierten Leiterplattenhohlraum 13, 27 weist der dritte Leiterplattenhohlraum 25 somit eine größere Breite auf. Hierdurch ist der MEMS-Lautsprecher 3 in seinem Randbereich 10 durch die Leiterplatte 2 formschlüssig umgriffen. Der MEMS-Lautsprecher 3 wird somit mittels Formschluss fest im dritten Leiterplattenhohlraum 25 gehalten. The fourth circuit board cavity 27 has a smaller width compared to the third circuit board cavity 25. Compared to the second and fourth circuit board cavities 13, 27, the third circuit board cavity 25 thus a larger width. As a result, the MEMS loudspeaker 3 is gripped positively in its edge region 10 by the printed circuit board 2. The MEMS loudspeaker 3 is thus held firmly in the third printed circuit board cavity 25 by means of positive locking.
Der zweite und vierte Leiterplattenhohlraum 13, 27 sind mittels des dritten Leiterplattenhohlraums 25 voneinander beabstandet. Des Weiteren sind diese durch den in dem dritten Leiterplattenhohlraum 25 integrierten MEMS- Lautsprecher 3 voneinander getrennt. The second and fourth circuit board cavities 13, 27 are spaced from each other by means of the third circuit board cavity 25. Further, these are separated from each other by the MEMS speaker 3 integrated in the third circuit board cavity 25.
In dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der vierte Leiterplattenhohlraum 27 analog zum ersten, zweiten und dritten Leiterplattenhohlraum 1 1 , 13, 25 durch zumindest eine Schicht 23 der Leiterplatte 2 ausgebildet, die eine entsprechend breite Ausnehmung 24 zur Ausbildung des vierten Leiterplattenhohlraums 27 aufweist. Im Sinne der vorangegangenen Beschreibung können natürlich zur Ausbildung des vierten Leiterplattenhohlraumes 27 auch mehrere Schichten 23 mit entsprechenden Ausnehmungen 24 übereinander angeordnet sein. In the embodiment shown in Figure 3, the fourth circuit board cavity 27 is analogous to the first, second and third circuit board cavity 1 1, 13, 25 formed by at least one layer 23 of the circuit board 2, which has a correspondingly wide recess 24 for forming the fourth circuit board cavity 27. In the sense of the preceding description, it is of course also possible for the formation of the fourth circuit board cavity 27 to have a plurality of layers 23 with corresponding recesses 24 arranged one above the other.
Gemäß dem in den Figuren 1 , 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Lautsprecheranordnung 1 ist der MEMS-Lautsprecher 3 gegenüber der Leiterplatte 2 derart orientiert, dass der Substrathohlraum 6 und der zweite Leiterplattenhohlraum 13 zusammen die Kavität 15 des MEMS-Lautsprechers 3 ausbilden. Hierfür ist die zweite Substratöffnung 8 zum zweiten Leiterplattenhohlraum 13 hin orientiert. Alternativ dazu kann der MEMS-Lautsprecher 3 aber auch um 180 ° gedreht in der Leiterplatte 2 angeordnet sein. Gemäß dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der MEMS-Lautsprecher 3 gegenüber der Leiterplatte 2 folglich derart orientiert, dass der Substrathohlraum 6 zusammen mit dem vierten Leiterplattenhohlraum 27 den Schallleitkanal 21 ausbilden. Ein weiterer Unterschied des in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiels besteht darin, dass sich der zweite Druckausgleichskanal 1 6b von dem zweiten Leiterplattenhohlraum 13 nicht bis zur Seitenfläche 17b, sondern bis zur Oberseite 19 der Leiterplatte 2 erstreckt. Der zweite Druckausgleichskanal 16b weist hierfür einen ersten und zweiten Abschnitt 28, 29 auf. Der erste Abschnitt 28 ist mit dem zweiten Leiterplattenhohlraum 13 verbunden. Der zweite Abschnitt 29 weist an seinem Ende die Ausgleichsöffnung 18b auf. Die beiden Abschnitte 28, 29 sind zueinander um einen Winkel von 90° geneigt. Alternativ ist es ebenso auch denkbar, dass der Druckausgleichskanal 16b zum Austreten an der Oberseite 19 der Leiterplatte 2 entsprechend gebogen ausgebildet ist. According to the exemplary embodiment of the loudspeaker arrangement 1 illustrated in FIGS. 1, 2 and 3, the MEMS loudspeaker 3 is oriented relative to the printed circuit board 2 such that the substrate cavity 6 and the second printed circuit board cavity 13 together form the cavity 15 of the MEMS loudspeaker 3. For this purpose, the second substrate opening 8 is oriented toward the second printed circuit board cavity 13. Alternatively, however, the MEMS loudspeaker 3 can also be arranged rotated through 180 ° in the printed circuit board 2. According to the exemplary embodiment illustrated in FIG. 4, the MEMS loudspeaker 3 is thus oriented relative to the printed circuit board 2 in such a way that the substrate cavity 6 together with the fourth printed circuit board cavity 27 form the sound-conducting channel 21. Another difference of the embodiment shown in Figure 4 is that the second pressure equalization channel 1 6b of the second circuit board cavity 13 does not extend to the side surface 17b, but to the top 19 of the circuit board 2. The second pressure equalization channel 16b has for this purpose a first and second section 28, 29. The first portion 28 is connected to the second circuit board cavity 13. The second section 29 has at its end the compensation opening 18b. The two sections 28, 29 are inclined to each other by an angle of 90 °. Alternatively, it is also conceivable that the pressure equalization channel 16b is formed bent to exit at the top 19 of the circuit board 2 accordingly.
Gemäß dem in Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Austrittsöffnung 22 des Schallleitkanals 21 auch an einer Seitenfläche 17b der Leiterplatte 2 ausgebildet sein. Hierfür weist der Schallleitkanal 21 bzw. gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel insbesondere der vierte Leiterplattenhohlraum 27 einen zum MEMS-Lautsprecher 3 benachbarten ersten Bereich 30 und einen zur Austrittsöffnung 22 benachbarten zweiten Bereich 31 auf. Die beiden Bereiche 30, 31 sind derart zueinander geneigt, dass der vom MEMS-Lautsprecher 3 nach oben hin ausgesendete Schall zur Seitenfläche 17b der Leiterplatte 2 umgelenkt wird und durch die Austrittsöffnung 22 seitlich an der Leiterplatte 2 austritt. In einem hier nicht dargestellten alternativen Ausführungsbeispiel kann der Schallleitkanal 21 aber auch nur den sich gemäß Figur 5 horizontal erstreckenden Bereich 31 umfassen. Der sich im 90°-Winkel zur z-Achse erstreckende Schalleitkanal 21 bzw. Bereich 31 wäre somit unmittelbar benachbart zum MEMS-Lautsprecher 3 angeordnet. Zusätzlich oder alternativ kann der vierte Hohlraum 27 auch in einem zur Leiterplatte 2 separaten Anbauteil 36 ausgebildet sein. Dieses separate Anbauten 36 ist dann mit der Leiterplatte 2 verbunden, insbesondere verklebt. Hierbei weist das Anbauteil 36 ein zur Leiterplatte 2 unterschiedliches Material auf. Gemäß Figur 5 ist somit der ASIC 4 und der MEMS-Lautsprecher in der Leiterplatte 2 integriert bzw. eingebettet und/oder das zur Leiterplatte 2 separate Anbauteil 36 umfasst zumindest teilweise, vorliegend vollständig, den Schallleitkanal 21 , vorzugsweise den ersten und/oder den zweiten Bereich 30, 31 . According to the exemplary embodiment illustrated in FIG. 5, the outlet opening 22 of the sound-conducting channel 21 can also be formed on a side face 17b of the printed circuit board 2. For this purpose, the sound transmission channel 21 or, according to the present exemplary embodiment, in particular the fourth printed circuit board cavity 27 has a first region 30 adjacent to the MEMS loudspeaker 3 and a second region 31 adjacent to the outlet opening 22. The two areas 30, 31 are inclined relative to one another in such a way that the sound emitted upward by the MEMS loudspeaker 3 is deflected to the side face 17b of the printed circuit board 2 and exits laterally from the printed circuit board 2 through the outlet opening 22. In an alternative embodiment not shown here, however, the sound-conducting channel 21 may also comprise only the area 31 extending horizontally according to FIG. The sound channel 21 or region 31 extending at a 90 ° angle to the z-axis would thus be arranged directly adjacent to the MEMS loudspeaker 3. Additionally or alternatively, the fourth cavity 27 may also be formed in an attachment 36 separate from the printed circuit board 2. This separate attachments 36 is then connected to the circuit board 2, in particular glued. In this case, the attachment 36 has a different material to the circuit board 2. According to FIG. 5, the ASIC 4 and the MEMS loudspeaker are thus integrated or embedded in the printed circuit board 2 and / or that to the printed circuit board 2 separate attachment 36 comprises at least partially, in the present case completely, the sound-conducting channel 21, preferably the first and / or the second region 30, 31.
Gemäß dem in Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Schallleitkanal 21 und/oder die Austrittsöffnung 22 somit in der Leiterplatte 2 oder alternativ dazu in einem zur Leiterplatte 2 separaten Anbauteil 36 ausgebildet sein. Der Schallleitkanal 21 erstreckt sich zumindest teilweise winklig zur z- achse des MEMS-Lautsprechers 3, so dass die vom MEMS-Lautsprecher 3 erzeugten Schallwellen vom Schallleitkanal 21 umgelenkt werden. Die Austrittsöffnung 22 ist seitlich an der Lautsprecheranordnung 1 angeordnet, insbesondere an einer gegenüber der z-Achse um 90° geneigten Seitenfläche 17b. According to the exemplary embodiment illustrated in FIG. 5, the sound-conducting channel 21 and / or the outlet opening 22 can thus be formed in the printed circuit board 2 or alternatively in a separate component 36 to the printed circuit board 2. The sound transmission channel 21 extends at least partially at an angle to the z axis of the MEMS loudspeaker 3, so that the sound waves generated by the MEMS loudspeaker 3 are deflected by the sound conduction channel 21. The outlet opening 22 is arranged laterally on the loudspeaker arrangement 1, in particular on a side surface 17b which is inclined by 90 ° with respect to the z-axis.
Figur 6 zeigt die Lautsprecheranordnung 1 mit einer alternativen Ausführungsform des MEMS-Lautsprechers 3. Hierbei ist der MEMS-Lautsprecher 3 mit mehreren schallerzeugenden Membranbereichen 32 ausgebildet, von denen zur Wahrung der Übersichtlichkeit nur einer mit einem Bezugszeichen versehen ist. Jedem dieser Membranbereiche 32 ist ein eigener Substrathohlraum 6 zugeordnet. Die Substrathohlräume 6 sind voneinander mit Stegen 33 getrennt. Gemäß dem in Figur 6 dargestellten Ausführungsbeispiel münden alle Substrathohlräume 6 in den gemeinsamen zweiten Leiterplattenhohlraum 13. FIG. 6 shows the loudspeaker arrangement 1 with an alternative embodiment of the MEMS loudspeaker 3. In this case, the MEMS loudspeaker 3 is designed with a plurality of sound-generating membrane regions 32, of which only one is provided with a reference symbol for the sake of clarity. Each of these membrane regions 32 is assigned its own substrate cavity 6. The substrate cavities 6 are separated from one another by webs 33. According to the exemplary embodiment illustrated in FIG. 6, all the substrate cavities 6 open into the common second printed circuit board cavity 13.
Alternativ dazu kann der zweite Leiterplattenhohlraum 13 gemäß dem in Figur 7 dargestellten Ausführungsbeispiel aber auch mehrere Hohlraumbereiche 35 aufweisen. Diese sind durch sich in den zweiten Leiterplattenhohlraum 13 hineinerstreckende Trennwände 34 ausgebildet. Hierbei ist jeweils einer der Hohlraumbereiche 35 einem Substrathohlraum 6 des MEMS- Lautsprechers 3 zugeordnet. Die Trennwände 34 sind mit dem jeweils korrespondierenden Steg 33 koaxial ausgerichtet. Mit Ausnahme des in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiels, ist der MEMS-Lautsprecher 3 bei allen anderen Ausführungsbeispielen vollständig in der Leiterplatte 2 integriert. Bei den in Figur 3, 4, 5, 6 und 7 dargestellten Varianten, ist der MEMS-Lautsprecher 3 zusätzlich von oben formschlüssig umgriffen. Alternatively, according to the embodiment shown in FIG. 7, however, the second circuit board cavity 13 may also have a plurality of cavity regions 35. These are formed by partition walls 34 extending into the second printed circuit board cavity 13. In this case, in each case one of the cavity regions 35 is assigned to a substrate cavity 6 of the MEMS loudspeaker 3. The partitions 34 are aligned coaxially with the respective corresponding web 33. With the exception of the first exemplary embodiment shown in FIG. 1, the MEMS loudspeaker 3 is completely integrated in the printed circuit board 2 in all other exemplary embodiments. In the variants shown in FIGS. 3, 4, 5, 6 and 7, the MEMS loudspeaker 3 is additionally encompassed in a form-fitting manner from above.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind ebenso möglich wie eine Kombination der Merkmale, auch wenn diese in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben sind. The present invention is not limited to the illustrated and described embodiments. Variations within the scope of the claims are also possible as a combination of features, even if they are shown and described in different embodiments.
Bezuqszeichenliste LIST OF REFERENCES
1 . Lautsprecheranordnung 1 . Speaker layout
2. Leiterplatte  2nd circuit board
3. MEMS-Lautsprecher  3. MEMS speaker
4. ASIC  4. ASIC
5. Trägersubstrat  5. carrier substrate
6. Substrathohlraum  6. substrate cavity
7. erste Substratöffnung  7. first substrate opening
8. zweite Substratöffnung  8. second substrate opening
9. Membran  9. membrane
10. Randbereich  10th edge area
1 1 . erster Leiterplattenhohlraum 1 1. first PCB cavity
12. passive Zusatzkomponenten12. passive additional components
13. zweiter Leiterplattenhohlraum13. second circuit board cavity
14. Öffnung 14. opening
15. Kavität  15th cavity
1 6. Druckausgleichskanal  1 6. Pressure equalization channel
17. Seitenfläche  17. Side surface
18. Ausgleichsöffnung  18. Compensation opening
19. Oberseite  19th top
20. Schutzschicht  20. protective layer
21 . Schallleitkanal  21. Schallleitkanal
22. Austrittsöffnung  22nd outlet
23. Schicht  23rd shift
24. Ausnehmung  24. recess
25. dritter Leiterplattenhohlraum 25. third circuit board cavity
26. Vorsprung 26th lead
27. vierter Leiterplattenhohlraum 27. fourth printed circuit board cavity
28. erster Abschnitt 28th first section
29. zweiter Abschnitt  29th second section
30. erster Bereich  30th first area
31 . zweiter Bereich  31. second area
32. Membranbereich  32nd membrane area
33. Steg  33. Footbridge
34. Trennwand  34. Partition
35. Hohlraumbereich  35. cavity area
36. Anbauteil  36. Attachment

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e P atent claims
1 . Lautsprecheranordnung (1 ) 1 . Speaker arrangement (1 )
mit einer Leiterplatte (2), with a circuit board (2),
einem MEMS-Lautsprecher (3) zum Erzeugen von Schallwellen im hörbaren Wellenlängenspektrum, der eine entlang einer z-Achse auslenkbare Membran (9) aufweist, a MEMS speaker (3) for generating sound waves in the audible wavelength spectrum, which has a membrane (9) that can be deflected along a z-axis,
einem zum MEMS-Lautsprecher (3) benachbarten Schallleitkanal (21 ) mit einer akustischen Austrittsöffnung (22) und a sound guide channel (21) adjacent to the MEMS speaker (3) with an acoustic outlet opening (22) and
einem mit dem MEMS-Lautsprecher (3) elektrisch verbundenen ASIC an ASIC electrically connected to the MEMS speaker (3).
(4), (4),
wobei die Leiterplatte (2) einen ersten Leiterplattenhohlraum (1 1 ) aufweist, in dem der ASIC (4) angeordnet ist, so dass dieser vollständig in der Leiterplatte (2) integriert ist, und wherein the circuit board (2) has a first circuit board cavity (1 1) in which the ASIC (4) is arranged so that it is completely integrated in the circuit board (2), and
dass die Leiterplatte (2) einen zweiten Leiterplattenhohlraum (13) mit einer Öffnung (14) aufweist, that the circuit board (2) has a second circuit board cavity (13) with an opening (14),
die mittels des MEMS-Lautsprechers (3) verschlossen ist, so dass der zweite Leiterplattenhohlraum (13) zumindest einen Teil einer Kavität (15) des MEMS-Lautsprechers (3) ausbildet, which is closed by means of the MEMS speaker (3), so that the second circuit board cavity (13) forms at least part of a cavity (15) of the MEMS speaker (3),
dadurch gekennzeichnet characterized
dass sich der Schallleitkanal (21 ) schräg zur z-Achse des MEMS- Lautsprechers erstreckt und that the sound conduction channel (21) extends obliquely to the z-axis of the MEMS loudspeaker and
dass die akustische Austrittsöffnung (22) an einer Seitenfläche der Lautsprecheranordnung (1 ) angeordnet ist. that the acoustic outlet opening (22) is arranged on a side surface of the loudspeaker arrangement (1).
2. Lautsprecheranordnung nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallleitkanal (21 ) gegenüber der z-Achse um 90° geneigt ist und/oder die z-Achse parallel zur Seitenfläche ausgerichtet ist. 2. Loudspeaker arrangement according to the previous claim, characterized in that the sound guide channel (21) is inclined by 90 ° with respect to the z-axis and / or the z-axis is aligned parallel to the side surface.
3. Lautsprecheranordnung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (2) einen, insbesondere zum zweiten Leiterplattenhohlraum (13) benachbarten und/oder im Bereich der Öffnung (14) angeordneten, dritten Leiterplattenhohlraum (25) aufweist, in dem der MEMS-Lautsprecher (3) zumindest teilweise angeordnet ist. 3. Loudspeaker arrangement according to one or more of the preceding claims, characterized in that the circuit board (2) has a third circuit board cavity (25), in particular adjacent to the second circuit board cavity (13) and / or arranged in the area of the opening (14), in in which the MEMS speaker (3) is at least partially arranged.
4. Lautsprecheranordnung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der MEMS-Lautsprecher (3) in die Leiterplatte (2) integriert ist, insbesondere derart, dass der dritte Leiterplattenhohlraum (25) den MEMS-Lautsprecher (3) in seinem Randbereich (10), insbesondere im Bereich seiner dem zweiten Leiterplattenhohlraum (13) zugewandten und/oder abgewandten Seite, formschlüssig umgreift. 4. Loudspeaker arrangement according to one or more of the preceding claims, characterized in that the MEMS speaker (3) is integrated into the circuit board (2), in particular in such a way that the third circuit board cavity (25) contains the MEMS speaker (3). Edge region (10), in particular in the region of its side facing and/or away from the second circuit board cavity (13), is positively encompassed.
5. Lautsprecheranordnung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallleitkanal (21 ) benachbart zum dritten Leiterplattenhohlraum (25) angeordnet ist und/oder 5. Loudspeaker arrangement according to one or more of the preceding claims, characterized in that the sound guide channel (21) is arranged adjacent to the third circuit board cavity (25) and / or
zumindest teilweise durch einen vierten Leiterplattenhohlraum (27) der Leiterplatte (2) ausgebildet ist. is at least partially formed by a fourth circuit board cavity (27) of the circuit board (2).
6. Lautsprecheranordnung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Breite des Schallleitkanals (21 ), insbesondere des vierten Leiterplattenhohlraums (27), zumindest bereichsweise, insbesondere vom MEMS-Lautsprecher (3) ausgehend, in Richtung der Austrittsöffnung (22), insbesondere trichterförmig, vergrößert. 6. Loudspeaker arrangement according to one or more of the preceding claims, characterized in that the width of the sound guide channel (21), in particular of the fourth circuit board cavity (27), at least in some areas, in particular starting from the MEMS loudspeaker (3), in the direction of the outlet opening ( 22), in particular funnel-shaped, enlarged.
7. Lautsprecheranordnung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallleitkanal (21 ) einen, insbesondere zum MEMS-Lautsprecher (3) benachbarten, ersten Bereich (30) und/oder einen, insbesondere zur Austrittsöffnung (22) benachbarten, zweiten Bereich (31 ) aufweist, die zueinander um einen Winkel, insbesondere von 90°, geneigt sind. 7. Loudspeaker arrangement according to one or more of the preceding claims, characterized in that the sound guide channel (21) has a first one, in particular adjacent to the MEMS loudspeaker (3). Area (30) and / or a second area (31), in particular adjacent to the outlet opening (22), which are inclined to one another at an angle, in particular of 90 °.
Lautsprecheranordnung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite und vierte Leiterplattenhohlraum (13, 27) mittels des dritten Leiterplattenhohlraumes (25) voneinander beabstandet und/oder mittels des darin integrierten MEMS-Lautsprechers (3) voneinander getrennt sind. Loudspeaker arrangement according to one or more of the preceding claims, characterized in that the second and fourth circuit board cavities (13, 27) are spaced apart from one another by means of the third circuit board cavity (25) and/or are separated from one another by means of the MEMS speaker (3) integrated therein.
Lautsprecheranordnung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (2) sandwichartig aus mehreren miteinander verbundenen Schichten (23) aufgebaut ist, Loudspeaker arrangement according to one or more of the preceding claims, characterized in that the circuit board (2) is constructed in a sandwich-like manner from several interconnected layers (23),
von denen zumindest eine eine erste Ausnehmung (24) aufweist, mittels der zumindest teilweise der erste Leiterplattenhohlraum (1 1 ) ausgebildet ist und/oder at least one of which has a first recess (24), by means of which the first circuit board cavity (1 1) is at least partially formed and/or
eine zweite Ausnehmung (24) aufweist, mittels der zumindest teilweise der zweite, dritte und/oder vierte Leiterplattenhohlraum (13, 25, 27) ausgebildet ist. has a second recess (24), by means of which the second, third and / or fourth circuit board cavity (13, 25, 27) is at least partially formed.
Lautsprecheranordnung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Leiterplattenhohlraum (1 1 , Loudspeaker arrangement according to one or more of the preceding claims, characterized in that the first and second circuit board cavities (1 1,
13) nebeneinander oder übereinander angeordnet sind und/oder voneinander getrennt sind. 13) are arranged next to one another or one above the other and/or are separated from one another.
Lautsprecheranordnung (1 ), insbesondere nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, Loudspeaker arrangement (1), in particular according to one or more of the previous claims,
mit einer Leiterplatte (2), with a circuit board (2),
einem MEMS-Lautsprecher (3) zum Erzeugen von Schallwellen im hörbaren Wellenlängenspektrum, und a MEMS speaker (3) for generating sound waves in the audible wavelength spectrum, and
einem mit dem MEMS-Lautsprecher (3) elektrisch verbundenen ASIC (4), an ASIC electrically connected to the MEMS speaker (3). (4),
wobei die Leiterplatte (2) einen ersten Leiterplattenhohlraum (1 1 ) aufweist, in dem der ASIC (4) angeordnet ist, so dass dieser vollständig in der Leiterplatte (2) integriert ist, und wherein the circuit board (2) has a first circuit board cavity (1 1) in which the ASIC (4) is arranged so that it is completely integrated in the circuit board (2), and
dass die Leiterplatte (2) einen zweiten Leiterplattenhohlraum (13) mit einer Öffnung that the circuit board (2) has a second circuit board cavity (13) with an opening
(14) aufweist, (14),
die mittels des MEMS-Lautsprechers (3) verschlossen ist, so dass der zweite Leiterplattenhohlraum (13) zumindest einen Teil einer Kavität which is closed by means of the MEMS speaker (3), so that the second circuit board cavity (13) is at least part of a cavity
(15) des MEMS-Lautsprechers (3) ausbildet, (15) of the MEMS speaker (3),
dadurch gekennzeichnet characterized
dass die Leiterplatte (2) zumindest einen Druckausgleichskanal (1 6) aufweist, der sich vom zweiten Leiterplattenhohlraum (13) ausgehend bis zu einer Außenfläche der Lautsprecheranordnung (1 ) erstreckt. in that the circuit board (2) has at least one pressure compensation channel (1 6) which extends from the second circuit board cavity (13) to an outer surface of the loudspeaker arrangement (1).
12. Lautsprecheranordnung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckausgleichskanal12. Loudspeaker arrangement according to one or more of the preceding claims, characterized in that the pressure compensation channel
(1 6) an der Außenfläche, vorzugsweise einer Seitenfläche, einer Unterseite und/oder einer Oberseite, der Lautsprecheranordnung (1 ), insbesondere der Leiterplatte (2), eine Ausgleichsöffnung (18) aufweist. (1 6) has a compensating opening (18) on the outer surface, preferably a side surface, a bottom and / or a top, of the loudspeaker arrangement (1), in particular the circuit board (2).
13. Lautsprecheranordnung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckausgleichskanal (1 6) einen, insbesondere mit dem zweiten Leiterplattenhohlraum (13) verbundenen, ersten Abschnitt (28) und einen, insbesondere mit der Ausgleichsöffnung (18) verbundenen, zweiten Abschnitt (29) aufweist, die vorzugsweise zueinander um einen Winkel, insbesondere von 90°, geneigt sind. 13. Loudspeaker arrangement according to one or more of the preceding claims, characterized in that the pressure compensation channel (1 6) has a first section (28), in particular connected to the second circuit board cavity (13), and a first section (28), in particular connected to the compensation opening (18). second section (29), which are preferably inclined to one another at an angle, in particular of 90 °.
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