摘 要：驻极体传声器在高温高潮环境下易发生客户端低频噪音高频啸叫现象。本研究着重从改善装配环境、清洗工艺优化改善、在装配过程中使用防护用品加强组装过程防护，以及出货前进行潮热环境下的模拟测试等技术措施出发，对驻极体传声器的组装工艺进行优化，使驻极体传声器在高温高潮的环境下，客户端低频噪音高频啸叫现象得到有效控制。
关键词：驻极体传声器；低频噪音；高频啸叫；工艺流程
中图分类号：TN64；TB51+1 文献标识码：A 文章编号：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
驻极体传声器技术最早发明于19世纪末20世纪初，大量新的传声器技术逐渐发展起来，这其中包括铝带、动圈等传声器，以及当前广泛使用的驻极体传声器。
驻极体传声器是一种将声音信号转换成电信号的声电转换器件，它的特点是体积小、重量轻、结构简单、频响宽、灵敏度高、耐振动以及价格便宜，因而广泛用于电话机、手机、耳机、照相机、录像机等电子装置中。电流是驻极体传声器的一个重要技术参数，如果驻极体传声器电流异常，会直接导致终端电子设备性能不良，具体表现为产生低频噪音、高频啸叫不良的情况。随着技术的不断进步和发展，驻极体传声器的体积不断变小，结构设计和工艺要求也越来越高，与此同时，驻极体传声器电流异常现象也日渐突出。
驻极体传声器电子设备如果长期工作在高温高潮等非正常环境条件下，部分驻极体传声器产品会因为电流异常而导致品质不良或功能丧失的问题，低频噪音、高频啸叫不良现象尤为突出。这一问题一直困扰着众多驻极体传声器生产商及终端使用商。为解决这一难题，国内外传声器工程技术人员做了大量研究和试验。本研究着重从改善装配环境、清洗工艺优化改善、在装配过程中使用防护用品加强组装过程防护，以及出货前进行潮热环境下的模拟测试等技术措施出发，对驻极体传声器的组装工艺进行优化，使驻极体传声器在高温高潮的环境下，客户端低频噪音高频啸叫现象得到有效控制，从而使高温高潮环境下驻极体传声器作为终端设备的部件在质量方面具有很好的稳定性，同时，降低企业生产成本，提高企业经济效益。
1 驻极体传声器的结构与工作原理
1.1 驻极体传声器结构
驻极体传声器内部结构如图1所示。
（1）防尘网。保护传声器，防止灰尘落到振膜上，防止外部物体刺破振膜，还有短时间的防水作用；
（2）外壳。外壳是整个传声器的支撑件，其它件封装在外壳之中，是传声器的接地点，还可以起到电磁屏蔽的作用；
（3）振动组件。振动组件是声—电转换的主要零件，是一个绷紧的特氟龙塑料薄膜粘在一个金属薄圆环上，薄膜与金属环接触的一面镀有一层很薄的金属层，薄膜充有电荷，既是一个可变电容的电极板，也是可以振动的极板；
（4）垫片。支撑电容两极板之间的距离，留有间隙，为振膜振动提供一个空间，从而改变电容量；
（5）背极板（极板）。电容的另一个电极，并且连接到场效应管（FET）的G极上；
（6）腔体环（腔体）。固定极板和极环，从而防止极板和极环对外壳短路；
（7）接线板组件。装有FET、电容等器件，同时也起到固定其它器件的作用。
1.2 驻极体传声器的工作原理
驻极体传声器工作原理如图2（a）和图2（b）所示。
由静电学可知，对于平行板电容器，有如下的关系式：
C=εs/d （1）
即电容的容量C与介质的介电常数ε成正比，与两个极板的面积s成正比，与两个极板之间d的距离成反比。
另外，当一个电容器充有Q量的电荷，那么电容器两个极板要形成一定的电压，有如下关系式：
C=Q/V （2）
对于一个驻极体传声器，内部存在一个由振动组件、垫片和背极板组成的电容器，因为膜片上充有电荷，并且是一个塑料膜，因此当膜片受到声压强的作用产生振动，从而改变了膜片与背极板之间的距离，也就改变了电容器两个极板之间的距离，产生了一个Δd的变化，因此由式（1）可知，必然要产生一个ΔC的变化，由式（2）又知，由于ΔC的变化，充电电荷又是固定不变的，因此必然产生一个ΔV的变化。
这样就初步完成了一个由声信号到电信号的转换。
由于这个信号非常微弱，内阻非常高，不能直接使用，因此还要进行阻抗变换和放大。
FET场效应管是一个电压控制元件，漏极的输出电流受源极与栅极电压的控制。
由于电容器的两个极是接到FET的S极和G极的，因此相当于FET的S极与G极之间加了一个ΔV的变化量，FET的漏极电流I就产生一个ΔID的变化量，因此这个电流的变化量就在电阻RL上产生一个ΔVD的变化量，这个电压的变化量可以通过电容C0输出，这个电压的变化量是由声压引起的，因此整个传声器就完成了一个声电的转换过程。
2 优化工艺流程的主要技术措施
2.1 改善装配环境
通过建设无尘车间改善装配环境。无尘车间内安装净化空调，对生产环境进行净化。净化过程如下：由送风口向室内送入干净空气，室内的尘菌被干净空气稀释后由回风口进入系统的回风管路，在空调设备的混合段与从室外引入的经过过滤处理的新风混合，经过空调机处理后再次送入室内。通过这样一个循环过程，无尘车间内的装配环境得到了进一步净化，有效地防止了空气中的灰尘杂质对驻极体传声器组件的污染。
同时要完善5S管理，对材料、设备人员等生产要素开展相应的整理、整顿、清扫、清洁、素质培养等活动，创造舒适、整洁的装配环境，为产品质量提升奠定良好的基础。
2.2 提高零部件清洁清洗质量
通过提高接线板组件、垫片、外壳、腔体环和背极板等零部件的清洁清洗质量，改善在高温高潮环境下，驻极体传声器客户端低频噪音高频啸叫现象。
2.2.1 清洗剂的选择
选择既环保又有较强清洁能力，同时又不会对零部件造成伤害的清洗剂。
（1）RF-38清洗剂。RF-38清洗剂技术指标如表1所示。通过大量的对比试验，最终确定使用潍坊深邦表面处理材料有限公司开发的新型清洗剂RF-38。这种清洗剂在常温条件下为无色透明液体，具有良好的化学稳定性，清洗效果好，清洗效率高，在短时间内能迅速除去油类、松香等树脂类污染物，稳定性好。对各种塑料、玻璃纤维和聚酯板材等无任何腐蚀作用，且不会在基板表面留有白色痕迹，非常适合用于残留在基板上的助焊剂的清洗以及精密机械、光学元件、电器元件的清洗。
（2）高纯度去离子水。采用“石英砂—活性炭—阻垢剂—过滤芯—一级RO膜—二级RO膜—阴阳树脂过滤”七级过滤的去离子水设备，制取高纯度去离子水，清洗时能保证去离子水中的杂质不对零部件产生污染，保证清洗后的组件表面不留任何残留杂质。
（3）120#航空汽油。通过实验发现，120#航空汽油与其他汽油相比，具有较好的有机物溶解的特点，能在短时间内将驻极体传声器零部件表面的污物去除。
2.2.2 清洗设备的选择
引进高质量超声波清洗机，匹配RF-38清洗剂或去离子水，严格遵循清洗工艺流程，最大程度去除零部件表面及夹缝中的杂质，保证零部件的清洗质量。
2.2.3 清洗工艺流程
2.2.3.1 接线板清洗工艺流程
2.2.3.1.1 清洗前的准备工作
（1）开启排风扇；
（2）清理干净工作台、地面、不锈钢筛、串洗槽、不锈钢盆、甩干机和漏杯等；
（3）检查超声波清洗机、串洗设备和工装工具是否正常。
2.2.3.1.2 清洗工艺流程
（1）去渣：将接线板组件倒入不锈钢筛中，来回轻轻左右晃动1分钟，去除冲切产生的表面残渣；
（2）浸泡：将接线板组件放入清洗剂浸泡槽中浸泡30分钟。
（3）清洗剂超声清洗：
1）第一次清洗剂超声。将盛放接线板组件的不锈钢筛网放入盛有清洗剂的超声波清洗机中，按下超声波清洗机的加热开关，待清洗剂温度达到45℃～55℃时，开启超声波清洗机超声开关超声5分钟，进行第一次超声波清洗；
2）第二次清洗剂超声。第一次清洗剂超声时间到，将接线板组件放入另一个不锈钢筛网中进行第二次清洗剂超声，超声时间5分钟；
3）清洗剂漂洗。将两次超声完毕的接线板组件放入清洗剂中进行漂洗，取出后用漏杯装好，放入甩干机中甩干2分钟后，再将其倒入不锈钢筛中。
（4）去离子水超声清洗：
1）在另一超声槽内装入去离子水，按下超声波清洗机加热开关，直到水温加热到45℃～55℃为止；
2）将接线板组件放入超声槽中，按下电源开关，超声5分钟；
3）将接线板组件放入另一超声槽中，按下电源开关，第二次超声5分钟。
（5）串洗：
1）将水槽加入去离子水，把去离子超声后的接线板组件装入滚筒中；
2）将装有接线板组件的滚筒放入水槽中，使滚筒齿轮与设备齿轮相吻合；
3）将速度调到中速，开启电机开关，进行串洗5分钟。
（6）漂洗：
第一次漂洗：串洗结束后，将盛有接线板组件的筛子在常温下的去离子水中晃动漂洗。
第二次漂洗：用新的去离子水将已漂洗过一次的接线板组件再次漂洗。
（7）甩干：将清洗后的接线板组件放入不锈钢漏杯中，用甩干机甩干2分钟；
（8）高温烘干：将甩干后的接线板组件放入不锈钢筛内，放入100℃烘箱内烘干2小时。
2.2.3.2 腔体环和垫片清洗工艺流程
2.2.3.2.1 清洗前的准备
（1）将清洗剂倒入浸泡槽和超声槽中，清洗剂的量约占清洗槽的2/3；
（2）将清洗过程中所用到的工装工具放入另一个超声槽中超声3分钟，取出工装工具，将超声槽中的水放掉，换新的去离子水，水量约占清洗槽的2/3，超声3分钟后，将水放掉，更换新的去离子水，待用；
（3）浸泡槽和超声槽内的清洗剂为常温；
（4）将待清洗的垫片或腔体环按表2所示要求数量倒入漏杯中。
2.2.3.2.2 清洗工艺流程
（1）开启排风扇，保持良好的通风，戴好防护手套；
（2）浸泡：将盛有待清洗的腔体环或垫片漏杯放入浸泡槽中的清洗剂中，并浸泡30±5分钟；
（3）清洗剂超声：将浸泡的垫片或腔体环放入超声波清洗机中的清洗剂中超声5分钟；
（4）一次冲洗：清洗剂超声时间到，将盛有垫片或腔体环的漏杯放入冲洗槽中，用流动的去离子水冲洗1～2分钟，直到无明显泡沫为止；
（5）去离子水超声：将一次冲洗后的腔体环或垫片连同漏杯一起放入盛有去离子水的超声槽中超声5分钟；
（6）二次冲洗：去离子水超声时间到后，将盛有垫片或腔体的漏杯放入冲洗槽中，用流动的去离子水冲洗1～2分钟，直到无明显泡沫为止；
（7）甩干：将二次冲洗后的垫片或腔体环连同漏杯一起放入甩干机中，盖好安全盖，甩干2分钟。
2.2.3.3 外壳清洗工艺流程
2.2.3.3.1 清洗前的准备工作
准备工装工具：不锈钢筛、不锈钢漏杯、超声波清洗机和甩干机。
2.2.3.3.2 清洗工艺流程
（1）将合格的去离子水注入超声槽中，每次注入的水量约为超声槽深度的2/3；
（2）分筛：将外壳均匀地分布在不锈钢筛中；
（3）超声清洗：将分好的外壳放入超声槽内，启动超声波超声5分钟；
（4）冲洗：将超声后的外壳用去离子水冲洗2分钟；
（5）甩干：将冲洗后的外壳放入不锈钢漏杯中，注意不要装得太满，把漏杯盖盖好，将漏杯放入甩干机内，盖好甩干机固定盖子，扭开甩干机定时器，甩干2分钟；
（6）颠水：将甩干后的外壳转入不锈钢筛中，然后轻轻上下颠簸筛子，直到外壳内壁无大水珠为止；
（7）风干：用风扇吹干1小时；
（8）检验：清洗后的外壳应洁净、无污物、无水痕等。
2.2.3.4 背极板清洗工艺流程
2.2.3.4.1 清洗前的准备工作
准备120#航空汽油、不锈钢盆、网状漏勺、不锈钢小勺以及灭火器等。
2.2.3.4.2 清洗工艺流程
（1）开启排风扇，保持良好的通风；
（2）浸泡：用专用不锈钢小勺取一平勺背极板放入网状漏勺中，将漏勺放入专用浸泡盆中，使背极板完全浸入汽油中，浸泡5分钟；
（3）粗洗：将浸泡后的背极板转入粗洗盆，并完全浸入汽油中，轻轻晃动漏勺，漂洗1分钟，晃动时幅度不能太大，以免损伤背极板或汽油溅出；
（4）精洗：将粗洗后的背极板转入精洗盆，并完全浸入汽油中，轻轻晃动漏勺，漂洗1分钟，晃动时幅度不能太大，以免损伤背极板或汽油溅出；
（5）甩干：将精洗后的背极板转入纱网，把纱网放入不锈钢漏杯中，盖上盖子，把漏杯放入甩干桶，甩干2分钟；
（6）晾干：清洗完毕后将其转入不锈钢盘内自然晾干约1小时；
（7）清洗完毕，关掉排风扇电源，清扫设备及周围，盖好汽油，防止挥发。
2.3 减少汗液等对零部件的污染
零部件在装配前即使清洗得很干净了，但在装配过程中零部件再次被污染，装配后的驻极体传声器的稳定性也会受到影响，从而导致驻极体传声器在高温高潮环境下低频噪音高频啸叫。因此，在装配过程中引入了指帽和防护手套等防护用品，对驻极体传声器的各组成部件起到很好的防护作用，有效阻止汗液对零部件的污染，大大降低了汗液在零部件表面发生化学反应的几率和对产品质量的影响。
2.4 出货前进行潮热环境下的模拟测试
出货前，对驻极体传声器在潮热环境下模拟测试，在温度38±2℃，湿度80±10%，时间4小时的条件下，进行100%测试，提前剔除不良品，有效保证发出产品的合格率及客户满意度。
3 结 论
本研究通过改善装配环境、提高零部件清洗质量、在装配过程中使用防护用品，以及出货前进行潮热环境下的模拟测试等措施，降低了驻极体传声器高温高潮下客户端低频噪音高频啸叫现象的发生几率，产品一次合格率由研究前的88%提高到93%，产品合格率提高5%，提高了生产商的经济效益。
我国是驻极体传声器的世界加工厂，电声企业众多，大都面临着驻极体传声器高温高潮下客户端低频噪音高频啸叫现象的困扰。本研究在消除驻极体传声器高温高潮下客户端低频噪音高频啸叫现象方面取得了较好的效果，因而具有较高的推广价值。
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作者简介：张玉芳（1970-），女，山东昌乐人，副教授，硕士。主要研究方向：现代信息技术。
