圈狀導電振膜和注塑成型、印製電極構成的電容式揚聲器的製作方法

2023-06-19 00:11:36 1

專利名稱：圈狀導電振膜和注塑成型、印製電極構成的電容式揚聲器的製作方法
技術領域：
本發明涉及電聲換能器領域，具體涉及圈狀導電振膜和注塑成型、印製電極構成的電容式揚聲器。
電容式揚聲器有很多性能指標比目前廣泛使用的電動式揚聲器優越；如失真較小，頻帶較寬，偶極式(雙面發聲一致)、遠場效果好，瞬態特性優良、主觀聽覺極佳、無磁性、體積薄等優點。但電容式揚聲器較少的為企業界接受生產。較少為企業界接受生產的主要原因包括結構比較複雜，工藝難度較大，成本較高。同時，電容式揚聲器也較少的為用戶所接受，一個主要原因是因生產企業成本高，因而售價昂貴所造成；另一個主要原因是電容式揚聲器在承受較大的電功率時輸出不夠平坦，特別是當用戶誤操作而使電容式揚聲器承受超出耐受功率時會出現放電擊穿，以致造成揚聲器永久性損壞的現象。
本發明之前的電容式揚聲器的工藝和技術難度及高成本主要表現在兩個方面A、振膜在本發明之前的電容式揚聲器技術領域中，振膜為固定圈周圍固定，其振動時，振膜呈半球狀形態(見圖9)是眾所周知的。半球狀形態說明中央振幅大於周邊振幅，因而不是理想的邊緣固定的活塞振動。特別是當電容式揚聲器面積較大時，這個缺點就更加突出，很容易產生如同電動式揚聲器錐型振膜相近似的位移失真。其輸出的頻率響應曲線亦不平坦。另外，「半球」的頂部(振膜的中央區)較靠近固定電極，當用戶誤操作而使輸入功率較大，導致高壓擊穿固定電極與可動電極(振膜)之間的空氣介質，就會產生電暈(高壓放電)。輕則揚聲器會發生異常的放電聲(電暈造成的熱空氣膨脹聲)重則擊穿、擊毀振膜，造成揚聲器的永入性損壞，甚至會產生高壓放電脈衝，對其它有線電器或無線電設施產生幹擾，引起事故。
B固定電極傳統電容式揚聲器的固定電極分兩大類型一是全金屬板穿孔電極，即將衝製成型的薄金屬板(一般厚度為0.5-1.5mm)經多次冷衝孔製成。全金屬固定電極一般採用鋁板(如英國QUAD公司部分產品)或銅板(如日本SONY公司產品，中國順泰公司的部分產品)以及鐵板(如美國MARTINLOGAN公司的部分產品)等金屬材料。全金屬板固定電極的工藝難度在於(1)必須校正冷加工時造成的金屬板內應力形變，以保證其平坦性；(2)必須防止振膜在振動時與固定電極靠得過近而產生高壓擊穿。因而必須對固定電極作耐壓絕緣處理，使其耐壓高達5000伏特左右。問題在於，絕大多數絕緣漆均有表面張力，要使金屬板上孔的邊緣達到5000伏特左右的耐壓是極為困難的，也是不可避免的高成本。另一個解決問題的途徑是在金屬固定電極上沉澱高分子、高絕緣材料，由此增加了工藝難度及其加工成本。
二是絕緣板敷銅穿孔電極。絕緣敷銅板穿孔固定電極是在玻璃纖維或環氧樹脂板表面預敷銅皮，然後用逐一鑽孔的方式取得(此種工藝方案為德國ROLFRENNWALD於1963年在其《全頻帶電容式揚聲器》論文中提出，中國武漢順泰電子有限公司的部分產品亦是採用此種方案)。這種敷銅絕緣板多次打孔固定電極的缺陷在於(1)多次打孔必須較精密的機械設備，工藝的複雜性和加工成本偏高；(2)較薄的玻璃纖維板或樹脂板的機械強度往往低於相同厚度的金屬板，因而必須增加厚度以保證必須的機械強度。由此，成本就更趨偏高，有時比全金屬固定電極還要貴得多。
本發明的目的在於簡化背景技術中電容式揚聲器的結構，降低工藝難度，降低生產成本，克服電容式揚聲器在承受較大功率時輸出的不平坦性和放電擊穿現象，提出一種圈狀導電振膜和注塑成型、印製電極構成的電容式揚聲器。
針對上述發明目的，本發明採用如下技術方案一種圈狀導電振膜和注塑成型、印製電極構成的電容式揚聲器，包括電聲換能器和保證電聲換能器工作的驅動器，其中，電聲換能器由振膜、固定電極和導電電極組成，其特殊之處是所述振膜基體採用高分子絕緣薄膜材料，該振膜基體雙面除條形中央區外附著有導電圈。
在上述方案中，所述固定電極是印製在開有透聲孔並帶有凸起邊圈塑料板A面的網狀導電材料，所述導電電極是印製在上述塑料板B面的凸起邊圈上的導電材料，兩塊上述塑料板的凸起邊圈分別面對振膜的雙面導電圈並與導電圈緊密接觸。
本發明具有如下特點1、簡化了電容式揚聲器的傳統設計，降低了製造難度及成本，尤其是在振膜的設計中除掉了振膜中央區的可聚集大量電荷的導電材料，使中央區不能聚集大量的電荷。根據電聲力學的原理，周邊電荷較多，中央電荷較少的振膜在振動時將呈園臺狀形態(見

圖10)，與半球狀形態相比，園臺狀是比較理想的周邊固定後的活塞振動。較大的消除了位移失真，其頻率響應較為平坦。另外，即使用戶使用不當，輸入了超過本發明電容式揚聲器的最大承載功率至使振膜中央完全與固定電極相接觸時，由於本發明的圈狀導電振膜的中央區是高度絕緣的，因而不會產生電暈現象。由此，本發明設計極大的提高了電容式揚聲器的可靠性和安全性。
2、適宜於工業化生產。
3、對最終用戶和生產者兩方面而言都具有優良的性能價格比。
4、高度可靠和易於維護。
以下結合附圖對本發明作進一步說明。
圖1是本發明總裝圖。
圖2是電聲換能器分解圖。
圖3是本發明電聲換能器剖面圖。
圖4是傳統電聲換能器剖面圖。
圖5是振膜示意圖。
圖6是塑料板示意圖。
圖7是塑料板A面示意圖。
圖8是塑料板B面示意圖。
圖9是傳統振膜振動時形態圖。
圖10是本發明振膜振動時形態圖。
本發明包括電聲換能器1和保證電聲換能器1工作的驅動器，其中，驅動器由環形的音頻變壓器2和倍壓整流器3組成，見圖1。
所述電聲換能器1由振膜4、固定電極5和導電電極6以及塑料板7組成，見圖2和圖3。上述振膜4是圈狀導電振膜，其條形中央區8是高度絕緣的。振膜的導電圈11是在振膜4基體上蒸鍍、澱積或印製的導電材料，導電圈11表面導電率在106/釐米以下，該振膜4可用市售的金屬化鍍鋁高分子薄膜自行製備，方法是用不乾膠帶紙粘貼需保留的金屬圈，然後用加熱(攝氏溫度60°-70°)的10％氫氧化納溶液浸泡約1分鐘左右，未粘貼不乾膠部分的鋁層將氧化脫落，然後揭掉不乾膠帶紙，再用清水衝洗掉殘留的氫氧化納溶液，涼幹即成。這是一種非常經濟的方法。也可以在完全絕緣的高分子薄膜上直接印製導電電材料製備導電圈11。如用無機導電油墨(碳系或銀系等性質穩定、機械強度高，不易產生電化學反應的無機導印刷材料)採用凸板或凹板印刷方式直接印刷取得。
導電圈振膜的厚度由生產者根據設計要求設定，參考值2цm-12цm(適用於電容式耳機，高、中、低頻電容式揚聲器)。
上述塑料板7由注塑機一次注塑完成。材料可用電阻在3×1010歐姆/釐米以上聚烯烴、聚苯乙烯、聚氨基甲酸脂等高絕緣塑料，推薦用ABS或聚碳酸脂。
一次注射成型的塑料板7的總面積應保證覆蓋圖5圈狀導電振膜。注塑成型後，塑料板的厚度在保證機械強度和絕緣耐壓強度的情況下應儘可能的薄，參考值0.4-0.6mm。塑料板凸圈10的厚度根據生產者的要求設定，參考值0.02-1.5mm(適用於高、中音電容式揚聲器)、1.6-5mm(適用於中、低音電容式揚聲器)。
一次性注塑成型的塑料板7開透聲孔9的面積應對應振膜4的有效振動面積，並達到振膜有效振動面積的45％左右，即開孔率為45％左右，以確保電容式揚聲器的透聲性。所開的孔是均布的園孔或方孔，亦可是柵欄條狀形孔。
一次性注塑成型的塑料板7的A面(圖7面)印製網狀固定電極5，其網狀固定電極相當於傳統設計中的固定電極(圖4中的5A、5B)，印製材料為無機導電油墨(碳系、銀系均可)，印製方法採用膠板或絲印均可。塑料板7的B面(圖8面)凸圈10的表面印製或塗敷導電電極6。其導電電極相當於傳統電容式揚聲器設計中的金屬圈式導電電極(圖4中的2A、2B)。印製材料和方法同網狀電極，亦可直接塗敷無機類導電油墨等導電材料。
一次注射成型的塑料板上印製的網狀固定電極的總面積應對應振膜的有效面積的45-50％，這相當於傳統電容式揚聲器固定電極的實際表面積(傳統電容式揚聲器的固定極板面積通常為，板表面積－開孔面積＝開孔率45-50％的金屬板或敷銅板)。注意所印網狀電極與一次性注射成型塑料板上孔的邊緣應留有空隙，以避免邊緣放電，留空隙參考值0.1-0.5mm。
一次性注射成型的塑料板的凸起邊圈10表面指向對應振膜導電圈11，並與振膜導電圈11緊密接觸。其表面應全部印刷或塗敷導電油墨。
一次性注射成型的塑料板凸起邊圈10表面寬度由生產者設定。設定時應考慮能保證印製的導電電極與振膜接觸的可靠性和保證振膜能緊繃在邊圈的表面。參考值10-15mm。
在上述振膜4中，其有效振動面積中的導電圈面積(圖5中虛線內I區域)佔振膜有效振動面積的75-90％，其無效振動面積(圖5中虛線外II區域)佔振膜總面積的15-25％。振膜無效振動面積指塑料板凸起邊圈10與振膜導電圈緊密接觸部分。
所述環形的音頻變壓器2的輸入輸出的比為1∶80-1∶150，它是採用環形鐵芯繞制的，環形鐵芯有較高的導磁密度，比較容易使變壓器的頻率響應範圍寬廣且平坦。在本發明設計之前，尚無採用環形音頻變壓器用於電容式揚聲器的先例。
所述倍壓整流器3是用超小型整流二極體和超小型電容器組成，用導電率為3×1010歐姆/釐米以上的高分子塑料封裝固化而成。它的輸出電壓為1000-5000V。採用高絕緣材料密封固化的目的在於提高其安全性、可靠性、小型易安裝特性。在本發明之前尚無採用小型高絕緣密封固化倍壓整流器用於電容式揚聲器的先例。
上述環形音頻變壓器2為輸出變壓器，其初級線圈的兩極與音頻輸入信號相連接，次級線圈的兩極分別與兩塊塑料板7上的網狀固定電極5相連接，次級線圈還有一個中心抽頭，該中心抽頭與倍壓整流器3的輸出端相連接。
上述倍壓整流器3共有4個引出電極，其中兩個電極為輸入電極，與市電相連接，另兩個電極為輸出電極，其中正極與環形音頻變壓器2的中心抽頭相連接，負極與兩塊塑料板7上凸起邊圈10上的導電電極6相連接。
電聲換能器的兩個塑料圈與圈狀導電振膜對合粘接後(可用導電膠粘合)，用鑼栓加固。固定電極(網狀印製電極)及導電電極(印製導電電極)與驅動器的連接，可用導電膠粘接引出導線，然後各導線與驅動器的環形音頻變壓器及固化的倍壓整流器相連接。
權利要求
1.一種圈狀導電振膜和注塑成型、印製電極構成的電容式揚聲器，包括電聲換能器和保證電聲換能器工作的驅動器，其中，電聲換能器由振膜、固定電極和導電電極組成，本發明的特徵是所述振膜基體採用高分子絕緣薄膜材料，在該基體雙面除條形中央區外附著有導電圈。
2.按照權利要求1所述圈狀導電振膜和注塑成型、印製電極構成的電容式揚聲器，其特徵是所述固定電極是印製在開有透聲孔並帶有凸起邊圈塑料板A面的網狀導電材料，所述導電電極是印製在上述塑料板B面的凸起邊圈上的導電材料，兩塊上述塑料板的凸起邊圈分別面對振膜的雙面導電圈並與導電圈緊密接觸。
3.按照權利要求1或2所述圈狀導電振膜和注塑成型、印製電極構成的電容式揚聲器，其特徵是所述驅動器由環形的音頻變壓器和用導電率為3×1010歐姆/釐米以上的高分子塑料封裝固化的倍壓整流器組成，上述環形音頻變壓器的輸入輸出的比為1∶80-1∶150，上述倍壓整流器的輸出電壓為1000-5000V。
4.按照權利要求1或2所述圈狀導電振膜和注塑成型、印製電極構成的電容式揚聲器，其特徵是在所述振膜中，其有效振動面積中的導電圈面積佔振膜有效振動面積的75-90％，其無效振動面積佔振膜總面積的15-25％。
5.按照權利要求1或2所述圈狀導電振膜和注塑成型、印製電極構成的電容式揚聲器，其特徵是所述振膜的導電圈是在振膜基體上蒸鍍、澱積或印製的導電材料，導電圈表面導電率在106歐姆/釐米以下。
6.按照權利要求2所述圈狀導電振膜和注塑成型、印製電極構成的電容式揚聲器，其特徵是所述塑料板由注塑機一次性注射電阻在3×1010歐姆/釐米以上的高絕緣塑料製成，該塑料板的面積可以覆蓋振膜。
全文摘要
本發明涉及一種圈狀導電振膜和注塑成型、印製電極構成的電容式揚聲器,包括電聲換能器和驅動器,其中,電聲換能器由振膜、固定電極和導電電極組成,特徵是所述振膜基體採用高分子絕緣薄膜材料,在該基體雙面除條形中央區外附著有導電圈。該發明簡化了傳統揚聲器的結構,降低了工藝難度及成本,提高了電聲性能及其安全性。
文檔編號H04R9/00GK1232360SQ9911636
公開日1999年10月20日 申請日期1999年2月26日 優先權日1999年2月26日
發明者劉鐵橋, 周建新 申請人:武漢市順泰電子有限公司