駐極體傳聲器高溫高潮下客戶端低頻噪音高頻嘯叫現象消除工藝優化研究

摘 要：駐極體傳聲器在高溫高潮環境下易發生客戶端低頻噪音高頻嘯叫現象。本研究著重從改善裝配環境、清洗工藝優化改善、在裝配過程中使用防護用品加強組裝過程防護，以及出貨前進行潮熱環境下的模擬測試等技術措施出發，對駐極體傳聲器的組裝工藝進行優化，使駐極體傳聲器在高溫高潮的環境下，客戶端低頻噪音高頻嘯叫現象得到有效控制。

關鍵詞：駐極體傳聲器；低頻噪音；高頻嘯叫；工藝流程

中圖分類號：TN64；TB51+1 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2018）12-0035-04

Research on Process Optimization of Low Frequency Noise High Frequency Howling

Elimination of Electret Microphone under High Temperature or High Tide Client

ZHANG Yufang

（Weifang Vocational College，Weifang 262737，China）

Abstract：The electret microphone is prone to high frequency whistling and low frequency noise in high temperature and high tide environment. This research focuses on improving the assembly environment，cleaning process optimization and improvement，using protective equipment to enhance the assembly process protection during assembly，and the technical measures such as simulation test in hot flash environment before shipment. The assembly process of electret microphones will be improved to effectively control the low frequency noise and high frequency howling of the client in the high temperature and high tide.

Keywords：electret microphone；low frequency noise；high frequency whistling；product process

0 引 言

駐極體傳聲器技術最早發明于19世紀末20世紀初，大量新的傳聲器技術逐漸發展起來，這其中包括鋁帶、動圈等傳聲器，以及當前廣泛使用的駐極體傳聲器。

駐極體傳聲器是一種將聲音信號轉換成電信號的聲電轉換器件，它的特點是體積小、重量輕、結構簡單、頻響寬、靈敏度高、耐振動以及價格便宜，因而廣泛用于電話機、手機、耳機、照相機、錄像機等電子裝置中。電流是駐極體傳聲器的一個重要技術參數，如果駐極體傳聲器電流異常，會直接導致終端電子設備性能不良，具體表現為產生低頻噪音、高頻嘯叫不良的情況。隨著技術的不斷進步和發展，駐極體傳聲器的體積不斷變小，結構設計和工藝要求也越來越高，與此同時，駐極體傳聲器電流異常現象也日漸突出。

駐極體傳聲器電子設備如果長期工作在高溫高潮等非正常環境條件下，部分駐極體傳聲器產品會因為電流異常而導致品質不良或功能喪失的問題，低頻噪音、高頻嘯叫不良現象尤為突出。這一問題一直困擾著眾多駐極體傳聲器生產商及終端使用商。為解決這一難題，國內外傳聲器工程技術人員做了大量研究和試驗。本研究著重從改善裝配環境、清洗工藝優化改善、在裝配過程中使用防護用品加強組裝過程防護，以及出貨前進行潮熱環境下的模擬測試等技術措施出發，對駐極體傳聲器的組裝工藝進行優化，使駐極體傳聲器在高溫高潮的環境下，客戶端低頻噪音高頻嘯叫現象得到有效控制，從而使高溫高潮環境下駐極體傳聲器作為終端設備的部件在質量方面具有很好的穩定性，同時，降低企業生產成本，提高企業經濟效益。

1 駐極體傳聲器的結構與工作原理

1.1 駐極體傳聲器結構

駐極體傳聲器內部結構如圖1所示。

（1）防塵網。保護傳聲器，防止灰塵落到振膜上，防止外部物體刺破振膜，還有短時間的防水作用；

（2）外殼。外殼是整個傳聲器的支撐件，其它件封裝在外殼之中，是傳聲器的接地點，還可以起到電磁屏蔽的作用；

（3）振動組件。振動組件是聲—電轉換的主要零件，是一個繃緊的特氟龍塑料薄膜粘在一個金屬薄圓環上，薄膜與金屬環接觸的一面鍍有一層很薄的金屬層，薄膜充有電荷，既是一個可變電容的電極板，也是可以振動的極板；

（4）墊片。支撐電容兩極板之間的距離，留有間隙，為振膜振動提供一個空間，從而改變電容量；

（5）背極板（極板）。電容的另一個電極，并且連接到場效應管（FET）的G極上；

（6）腔體環（腔體）。固定極板和極環，從而防止極板和極環對外殼短路；

（7）接線板組件。裝有FET、電容等器件，同時也起到固定其它器件的作用。

1.2 駐極體傳聲器的工作原理

駐極體傳聲器工作原理如圖2（a）和圖2（b）所示。

由靜電學可知，對于平行板電容器，有如下的關系式：

C=εs/d （1）

即電容的容量C與介質的介電常數ε成正比，與兩個極板的面積s成正比，與兩個極板之間d的距離成反比。

另外，當一個電容器充有Q量的電荷，那么電容器兩個極板要形成一定的電壓，有如下關系式：

C=Q/V （2）

對于一個駐極體傳聲器，內部存在一個由振動組件、墊片和背極板組成的電容器，因為膜片上充有電荷，并且是一個塑料膜，因此當膜片受到聲壓強的作用產生振動，從而改變了膜片與背極板之間的距離，也就改變了電容器兩個極板之間的距離，產生了一個Δd的變化，因此由式（1）可知，必然要產生一個ΔC的變化，由式（2）又知，由于ΔC的變化，充電電荷又是固定不變的，因此必然產生一個ΔV的變化。

這樣就初步完成了一個由聲信號到電信號的轉換。

由于這個信號非常微弱，內阻非常高，不能直接使用，因此還要進行阻抗變換和放大。

FET場效應管是一個電壓控制元件，漏極的輸出電流受源極與柵極電壓的控制。

由于電容器的兩個極是接到FET的S極和G極的，因此相當于FET的S極與G極之間加了一個ΔV的變化量，FET的漏極電流I就產生一個ΔID的變化量，因此這個電流的變化量就在電阻RL上產生一個ΔVD的變化量，這個電壓的變化量可以通過電容C0輸出，這個電壓的變化量是由聲壓引起的，因此整個傳聲器就完成了一個聲電的轉換過程。

2 優化工藝流程的主要技術措施

2.1 改善裝配環境

通過建設無塵車間改善裝配環境。無塵車間內安裝凈化空調，對生產環境進行凈化。凈化過程如下：由送風口向室內送入干凈空氣，室內的塵菌被干凈空氣稀釋后由回風口進入系統的回風管路，在空調設備的混合段與從室外引入的經過過濾處理的新風混合，經過空調機處理后再次送入室內。通過這樣一個循環過程，無塵車間內的裝配環境得到了進一步凈化，有效地防止了空氣中的灰塵雜質對駐極體傳聲器組件的污染。

同時要完善5S管理，對材料、設備人員等生產要素開展相應的整理、整頓、清掃、清潔、素質培養等活動，創造舒適、整潔的裝配環境，為產品質量提升奠定良好的基礎。

2.2 提高零部件清潔清洗質量

通過提高接線板組件、墊片、外殼、腔體環和背極板等零部件的清潔清洗質量，改善在高溫高潮環境下，駐極體傳聲器客戶端低頻噪音高頻嘯叫現象。

2.2.1 清洗劑的選擇

選擇既環保又有較強清潔能力，同時又不會對零部件造成傷害的清洗劑。

（1）RF-38清洗劑。RF-38清洗劑技術指標如表1所示。通過大量的對比試驗，最終確定使用濰坊深邦表面處理材料有限公司開發的新型清洗劑RF-38。這種清洗劑在常溫條件下為無色透明液體，具有良好的化學穩定性，清洗效果好，清洗效率高，在短時間內能迅速除去油類、松香等樹脂類污染物，穩定性好。對各種塑料、玻璃纖維和聚酯板材等無任何腐蝕作用，且不會在基板表面留有白色痕跡，非常適合用于殘留在基板上的助焊劑的清洗以及精密機械、光學元件、電器元件的清洗。

（2）高純度去離子水。采用“石英砂—活性炭—阻垢劑—過濾芯—一級RO膜—二級RO膜—陰陽樹脂過濾”七級過濾的去離子水設備，制取高純度去離子水，清洗時能保證去離子水中的雜質不對零部件產生污染，保證清洗后的組件表面不留任何殘留雜質。

（3）120#航空汽油。通過實驗發現，120#航空汽油與其他汽油相比，具有較好的有機物溶解的特點，能在短時間內將駐極體傳聲器零部件表面的污物去除。

2.2.2 清洗設備的選擇

引進高質量超聲波清洗機，匹配RF-38清洗劑或去離子水，嚴格遵循清洗工藝流程，最大程度去除零部件表面及夾縫中的雜質，保證零部件的清洗質量。

2.2.3 清洗工藝流程

2.2.3.1 接線板清洗工藝流程

2.2.3.1.1 清洗前的準備工作

（1）開啟排風扇；

（2）清理干凈工作臺、地面、不銹鋼篩、串洗槽、不銹鋼盆、甩干機和漏杯等；

（3）檢查超聲波清洗機、串洗設備和工裝工具是否正常。

2.2.3.1.2 清洗工藝流程

（1）去渣：將接線板組件倒入不銹鋼篩中，來回輕輕左右晃動1分鐘，去除沖切產生的表面殘渣；

（2）浸泡：將接線板組件放入清洗劑浸泡槽中浸泡30分鐘。

（3）清洗劑超聲清洗：

1）第一次清洗劑超聲。將盛放接線板組件的不銹鋼篩網放入盛有清洗劑的超聲波清洗機中，按下超聲波清洗機的加熱開關，待清洗劑溫度達到45℃～55℃時，開啟超聲波清洗機超聲開關超聲5分鐘，進行第一次超聲波清洗；

2）第二次清洗劑超聲。第一次清洗劑超聲時間到，將接線板組件放入另一個不銹鋼篩網中進行第二次清洗劑超聲，超聲時間5分鐘；

3）清洗劑漂洗。將兩次超聲完畢的接線板組件放入清洗劑中進行漂洗，取出后用漏杯裝好，放入甩干機中甩干2分鐘后，再將其倒入不銹鋼篩中。

（4）去離子水超聲清洗：

1）在另一超聲槽內裝入去離子水，按下超聲波清洗機加熱開關，直到水溫加熱到45℃～55℃為止；

2）將接線板組件放入超聲槽中，按下電源開關，超聲5分鐘；

3）將接線板組件放入另一超聲槽中，按下電源開關，第二次超聲5分鐘。

（5）串洗：

1）將水槽加入去離子水，把去離子超聲后的接線板組件裝入滾筒中；

2）將裝有接線板組件的滾筒放入水槽中，使滾筒齒輪與設備齒輪相吻合；

3）將速度調到中速，開啟電機開關，進行串洗5分鐘。

（6）漂洗：

第一次漂洗：串洗結束后，將盛有接線板組件的篩子在常溫下的去離子水中晃動漂洗。

第二次漂洗：用新的去離子水將已漂洗過一次的接線板組件再次漂洗。

（7）甩干：將清洗后的接線板組件放入不銹鋼漏杯中，用甩干機甩干2分鐘；

（8）高溫烘干：將甩干后的接線板組件放入不銹鋼篩內，放入100℃烘箱內烘干2小時。

2.2.3.2 腔體環和墊片清洗工藝流程

2.2.3.2.1 清洗前的準備

（1）將清洗劑倒入浸泡槽和超聲槽中，清洗劑的量約占清洗槽的2/3；

（2）將清洗過程中所用到的工裝工具放入另一個超聲槽中超聲3分鐘，取出工裝工具，將超聲槽中的水放掉，換新的去離子水，水量約占清洗槽的2/3，超聲3分鐘后，將水放掉，更換新的去離子水，待用；

（3）浸泡槽和超聲槽內的清洗劑為常溫；

（4）將待清洗的墊片或腔體環按表2所示要求數量倒入漏杯中。

2.2.3.2.2 清洗工藝流程

（1）開啟排風扇，保持良好的通風，戴好防護手套；

（2）浸泡：將盛有待清洗的腔體環或墊片漏杯放入浸泡槽中的清洗劑中，并浸泡30±5分鐘；

（3）清洗劑超聲：將浸泡的墊片或腔體環放入超聲波清洗機中的清洗劑中超聲5分鐘；

（4）一次沖洗：清洗劑超聲時間到，將盛有墊片或腔體環的漏杯放入沖洗槽中，用流動的去離子水沖洗1～2分鐘，直到無明顯泡沫為止；

（5）去離子水超聲：將一次沖洗后的腔體環或墊片連同漏杯一起放入盛有去離子水的超聲槽中超聲5分鐘；

（6）二次沖洗：去離子水超聲時間到后，將盛有墊片或腔體的漏杯放入沖洗槽中，用流動的去離子水沖洗1～2分鐘，直到無明顯泡沫為止；

（7）甩干：將二次沖洗后的墊片或腔體環連同漏杯一起放入甩干機中，蓋好安全蓋，甩干2分鐘。

2.2.3.3 外殼清洗工藝流程

2.2.3.3.1 清洗前的準備工作

準備工裝工具：不銹鋼篩、不銹鋼漏杯、超聲波清洗機和甩干機。

2.2.3.3.2 清洗工藝流程

（1）將合格的去離子水注入超聲槽中，每次注入的水量約為超聲槽深度的2/3；

（2）分篩：將外殼均勻地分布在不銹鋼篩中；

（3）超聲清洗：將分好的外殼放入超聲槽內，啟動超聲波超聲5分鐘；

（4）沖洗：將超聲后的外殼用去離子水沖洗2分鐘；

（5）甩干：將沖洗后的外殼放入不銹鋼漏杯中，注意不要裝得太滿，把漏杯蓋蓋好，將漏杯放入甩干機內，蓋好甩干機固定蓋子，扭開甩干機定時器，甩干2分鐘；

（6）顛水：將甩干后的外殼轉入不銹鋼篩中，然后輕輕上下顛簸篩子，直到外殼內壁無大水珠為止；

（7）風干：用風扇吹干1小時；

（8）檢驗：清洗后的外殼應潔凈、無污物、無水痕等。

2.2.3.4 背極板清洗工藝流程

2.2.3.4.1 清洗前的準備工作

準備120#航空汽油、不銹鋼盆、網狀漏勺、不銹鋼小勺以及滅火器等。

2.2.3.4.2 清洗工藝流程

（1）開啟排風扇，保持良好的通風；

（2）浸泡：用專用不銹鋼小勺取一平勺背極板放入網狀漏勺中，將漏勺放入專用浸泡盆中，使背極板完全浸入汽油中，浸泡5分鐘；

（3）粗洗：將浸泡后的背極板轉入粗洗盆，并完全浸入汽油中，輕輕晃動漏勺，漂洗1分鐘，晃動時幅度不能太大，以免損傷背極板或汽油濺出；

（4）精洗：將粗洗后的背極板轉入精洗盆，并完全浸入汽油中，輕輕晃動漏勺，漂洗1分鐘，晃動時幅度不能太大，以免損傷背極板或汽油濺出；

（5）甩干：將精洗后的背極板轉入紗網，把紗網放入不銹鋼漏杯中，蓋上蓋子，把漏杯放入甩干桶，甩干2分鐘；

（6）晾干：清洗完畢后將其轉入不銹鋼盤內自然晾干約1小時；

（7）清洗完畢，關掉排風扇電源，清掃設備及周圍，蓋好汽油，防止揮發。

2.3 減少汗液等對零部件的污染

零部件在裝配前即使清洗得很干凈了，但在裝配過程中零部件再次被污染，裝配后的駐極體傳聲器的穩定性也會受到影響，從而導致駐極體傳聲器在高溫高潮環境下低頻噪音高頻嘯叫。因此，在裝配過程中引入了指帽和防護手套等防護用品，對駐極體傳聲器的各組成部件起到很好的防護作用，有效阻止汗液對零部件的污染，大大降低了汗液在零部件表面發生化學反應的幾率和對產品質量的影響。

2.4 出貨前進行潮熱環境下的模擬測試

出貨前，對駐極體傳聲器在潮熱環境下模擬測試，在溫度38±2℃，濕度80±10%，時間4小時的條件下，進行100%測試，提前剔除不良品，有效保證發出產品的合格率及客戶滿意度。

3 結 論

本研究通過改善裝配環境、提高零部件清洗質量、在裝配過程中使用防護用品，以及出貨前進行潮熱環境下的模擬測試等措施，降低了駐極體傳聲器高溫高潮下客戶端低頻噪音高頻嘯叫現象的發生幾率，產品一次合格率由研究前的88%提高到93%，產品合格率提高5%，提高了生產商的經濟效益。

我國是駐極體傳聲器的世界加工廠，電聲企業眾多，大都面臨著駐極體傳聲器高溫高潮下客戶端低頻噪音高頻嘯叫現象的困擾。本研究在消除駐極體傳聲器高溫高潮下客戶端低頻噪音高頻嘯叫現象方面取得了較好的效果，因而具有較高的推廣價值。

參考文獻：

[1] 張鴻升.駐極體傳聲器的穩定性分析 [J].電聲技術，2002（10）：28-29.

[2] 蘇成富.駐極體電容傳聲器的構造與使用 [J].家庭電子，1996（1）：7.

[3] 張云坤.駐極體式傳聲器的使用與檢測 [J].家電檢修技術，2005（17）：59-60.

[4] 張超越. 傳聲器管可靠性分析 [J].電聲技術，2012（2）：25-27.

作者簡介：張玉芳（1970-），女，山東昌樂人，副教授，碩士。主要研究方向：現代信息技術。