專利名稱：圈狀導(dǎo)電振膜和注塑成型、印制電極構(gòu)成的電容式揚(yáng)聲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電聲換能器領(lǐng)域，具體涉及圈狀導(dǎo)電振膜和注塑成型、印制電極構(gòu)成的電容式揚(yáng)聲器。
電容式揚(yáng)聲器有很多性能指標(biāo)比目前廣泛使用的電動(dòng)式揚(yáng)聲器優(yōu)越；如失真較小，頻帶較寬，偶極式(雙面發(fā)聲一致)、遠(yuǎn)場(chǎng)效果好，瞬態(tài)特性優(yōu)良、主觀聽覺極佳、無磁性、體積薄等優(yōu)點(diǎn)。但電容式揚(yáng)聲器較少的為企業(yè)界接受生產(chǎn)。較少為企業(yè)界接受生產(chǎn)的主要原因包括結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，工藝難度較大，成本較高。同時(shí)，電容式揚(yáng)聲器也較少的為用戶所接受，一個(gè)主要原因是因生產(chǎn)企業(yè)成本高，因而售價(jià)昂貴所造成；另一個(gè)主要原因是電容式揚(yáng)聲器在承受較大的電功率時(shí)輸出不夠平坦，特別是當(dāng)用戶誤操作而使電容式揚(yáng)聲器承受超出耐受功率時(shí)會(huì)出現(xiàn)放電擊穿，以致造成揚(yáng)聲器永久性損壞的現(xiàn)象。
本實(shí)用新型之前的電容式揚(yáng)聲器的工藝和技術(shù)難度及高成本主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面A、振膜在本實(shí)用新型之前的電容式揚(yáng)聲器技術(shù)領(lǐng)域中，振膜為固定圈周圍固定，其振動(dòng)時(shí)，振膜呈半球狀形態(tài)(見圖9)是眾所周知的。半球狀形態(tài)說明中央振幅大于周邊振幅，因而不是理想的邊緣固定的活塞振動(dòng)。特別是當(dāng)電容式揚(yáng)聲器面積較大時(shí)，這個(gè)缺點(diǎn)就更加突出，很容易產(chǎn)生如同電動(dòng)式揚(yáng)聲器錐型振膜相近似的位移失真。其輸出的頻率響應(yīng)曲線亦不平坦。另外，″半球″的頂部(振膜的中央?yún)^(qū))較靠近固定電極，當(dāng)用戶誤操作而使輸入功率較大，導(dǎo)致高壓擊穿固定電極與可動(dòng)電極(振膜)之間的空氣介質(zhì)，就會(huì)產(chǎn)生電暈(高壓放電)。輕則揚(yáng)聲器會(huì)發(fā)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(yáng)聲器的永入性損壞，甚至?xí)a(chǎn)生高壓放電脈沖，對(duì)其它有線電器或無線電設(shè)施產(chǎn)生干擾，引起事故。
B固定電極傳統(tǒng)電容式揚(yáng)聲器的固定電極分兩大類型一是全金屬板穿孔電極，即將沖制成型的薄金屬板(一般厚度為0.5-1.5mm)經(jīng)多次冷沖孔制成。全金屬固定電極一般采用鋁板(如英國(guó)QUAD公司部分產(chǎn)品)或銅板(如日本SONY公司產(chǎn)品，中國(guó)順泰公司的部分產(chǎn)品)以及鐵板(如美國(guó)MARTINLOGAN公司的部分產(chǎn)品)等金屬材料。全金屬板固定電極的工藝難度在于(1)必須校正冷加工時(shí)造成的金屬板內(nèi)應(yīng)力形變，以保證其平坦性；(2)必須防止振膜在振動(dòng)時(shí)與固定電極靠得過近而產(chǎn)生高壓擊穿。因而必須對(duì)固定電極作耐壓絕緣處理，使其耐壓高達(dá)5000伏特左右。問題在于，絕大多數(shù)絕緣漆均有表面張力，要使金屬板上孔的邊緣達(dá)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(gè)解決問題的途徑是在金屬固定電極上沉淀高分子、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(huán)氧樹脂板表面預(yù)敷銅皮，然后用逐一鉆孔的方式取得(此種工藝方案為德國(guó)ROLFRENNWALD于1963年在其((全頻帶電容式揚(yáng)聲器》論文中提出，中國(guó)武漢順泰電子有限公司的部分產(chǎn)品亦是采用此種方案)。這種敷銅絕緣板多次打孔固定電極的缺陷在于(1)多次打孔必須較精密的機(jī)械設(shè)備，工藝的復(fù)雜性和加工成本偏高；(2)較薄的玻璃纖維板或樹脂板的機(jī)械強(qiáng)度往往低于相同厚度的金屬板，因而必須增加厚度以保證必須的機(jī)械強(qiáng)度。由此，成本就更趨偏高，有時(shí)比全金屬固定電極還要貴得多。
本實(shí)用新型的目的在于簡(jiǎn)化背景技術(shù)中電容式揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)，降低工藝難度，降低生產(chǎn)成本，克服電容式揚(yáng)聲器在承受較大功率時(shí)輸出的不平坦性和放電擊穿現(xiàn)象，提出一種圈狀導(dǎo)電振膜和注塑成型，印制電極構(gòu)成的電容式揚(yáng)聲器。
針對(duì)上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種圈狀導(dǎo)電振膜和注塑成型，印制電極構(gòu)成的電容式揚(yáng)聲器，包括電聲換能器和保證電聲換能器工作的驅(qū)動(dòng)器，其中，電聲換能器由振膜、固定電極和導(dǎo)電電極組成，其特殊之處是所述振膜基體采用高分子絕緣薄膜材料，該振膜基體雙面除條形中央?yún)^(qū)外附著有導(dǎo)電圈。
在上述方案中，所述固定電極是印制在開有透聲孔并帶有凸起邊圈塑料板A面的網(wǎng)狀導(dǎo)電材料，所述導(dǎo)電電極是印制在上述塑料板B面的凸起邊圈上的導(dǎo)電材料，兩塊上述塑料板的凸起邊圈分別面對(duì)振膜的雙面導(dǎo)電圈并與導(dǎo)電圈緊密接觸。
本實(shí)用新型具有如下特點(diǎn)1、簡(jiǎn)化了電容式揚(yáng)聲器的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，降低了制造難度及成本，尤其是在振膜的設(shè)計(jì)中除掉了振膜中央?yún)^(qū)的可聚集大量電荷的導(dǎo)電材料，使中央?yún)^(qū)不能聚集大量的電荷。根據(jù)電聲力學(xué)的原理，周邊電荷較多，中央電荷較少的振膜在振動(dòng)時(shí)將呈園臺(tái)狀形態(tài)(見

圖10)，與半球狀形態(tài)相比，園臺(tái)狀是比較理想的周邊固定后的活塞振動(dòng)。較大的消除了位移失真，其頻率響應(yīng)較為平坦。另外，即使用戶使用不當(dāng)，輸入了超過本實(shí)用新型電容式揚(yáng)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(shí)，由于本實(shí)用新型的圈狀導(dǎo)電振膜的中央?yún)^(qū)是高度絕緣的，因而不會(huì)產(chǎn)生電暈現(xiàn)象。由此，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)極大的提高了電容式揚(yáng)聲器的可靠性和安全性。
2、適宜于工業(yè)化生產(chǎn)。
3、對(duì)最終用戶和生產(chǎn)者兩方面而言都具有優(yōu)良的性能價(jià)格比。
4、高度可靠和易于維護(hù)。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
圖1是本實(shí)用新型總裝圖。
圖2是電聲換能器分解圖。
圖3是本實(shí)用新型電聲換能器剖面圖。
圖4是傳統(tǒng)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(tǒng)振膜振動(dòng)時(shí)形態(tài)圖。
圖10是本實(shí)用新型振膜振動(dòng)時(shí)形態(tài)圖。
本實(shí)用新型包括電聲換能器1和保證電聲換能器1工作的驅(qū)動(dòng)器，其中，驅(qū)動(dòng)器由環(huán)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(dǎo)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(dǎo)電振膜，其條形中央?yún)^(qū)8是高度絕緣的。振膜的導(dǎo)電圈11是在振膜4基體上蒸鍍、淀積或印制的導(dǎo)電材料，導(dǎo)電圈11表面導(dǎo)電率在106/厘米以下，該振膜4可用市售的金屬化鍍鋁高分子薄膜自行制備，方法是用不干膠帶紙粘貼需保留的金屬圈，然后用加熱(攝氏溫度60°-70°)的10％氫氧化納溶液浸泡約1分鐘左右，未粘貼不干膠部分的鋁層將氧化脫落，然后揭掉不干膠帶紙，再用清水沖洗掉殘留的氫氧化納溶液，涼干即成。這是一種非常經(jīng)濟(jì)的方法。也可以在完全絕緣的高分子薄膜上直接印制導(dǎo)電電材料制備導(dǎo)電圈11。如用無機(jī)導(dǎo)電油墨(碳系或銀系等性質(zhì)穩(wěn)定、機(jī)械強(qiáng)度高，不易產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)的無機(jī)導(dǎo)印刷材料)采用凸板或凹板印刷方式直接印刷取得。
導(dǎo)電圈振膜的厚度由生產(chǎn)者根據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)定，參考值2μm-12μm(適用于電容式耳機(jī)，高、中、低頻電容式揚(yáng)聲器)。
上述塑料板7由注塑機(jī)一次注塑完成。材料可用電阻在3×1010歐姆/厘米以上聚烯烴、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(yīng)保證覆蓋圖5圈狀導(dǎo)電振膜。注塑成型后，塑料板的厚度在保證機(jī)械強(qiáng)度和絕緣耐壓強(qiáng)度的情況下應(yīng)盡可能的薄，參考值0.4-0.6mm。塑料板凸圈10的厚度根據(jù)生產(chǎn)者的要求設(shè)定，參考值0.02-1.5mm(適用于高、中音電容式揚(yáng)聲器)、1.6-5mm(適用于中、低音電容式揚(yáng)聲器)。
一次性注塑成型的塑料板7開透聲孔9的面積應(yīng)對(duì)應(yīng)振膜4的有效振動(dòng)面積，并達(dá)到振膜有效振動(dòng)面積的45％左右，即開孔率為45％左右，以確保電容式揚(yáng)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)印制網(wǎng)狀固定電極5，其網(wǎng)狀固定電極相當(dāng)于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的固定電極(圖4中的5A、5B)，印制材料為無機(jī)導(dǎo)電油墨(碳系、銀系均可)，印制方法采用膠板或絲印均可。塑料板7的B面(圖8面)凸圈10的表面印制或涂敷導(dǎo)電電極6。其導(dǎo)電電極相當(dāng)于傳統(tǒng)電容式揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)中的金屬圈式導(dǎo)電電極(圖4中的2A、2B)。印制材料和方法同網(wǎng)狀電極，亦可直接涂敷無機(jī)類導(dǎo)電油墨等導(dǎo)電材料。
一次注射成型的塑料板上印制的網(wǎng)狀固定電極的總面積應(yīng)對(duì)應(yīng)振膜的有效面積的45-50％，這相當(dāng)于傳統(tǒng)電容式揚(yáng)聲器固定電極的實(shí)際表面積(傳統(tǒng)電容式揚(yáng)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(wǎng)狀電極與一次性注射成型塑料板上孔的邊緣應(yīng)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?qū)?yīng)振膜導(dǎo)電圈11，并與振膜導(dǎo)電圈11緊密接觸。其表面應(yīng)全部印刷或涂敷導(dǎo)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(chǎn)者設(shè)定。設(shè)定時(shí)應(yīng)考慮能保證印制的導(dǎo)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(dòng)面積中的導(dǎo)電圈面積(圖5中虛線內(nèi)I區(qū)域)占振膜有效振動(dòng)面積的75-90％，其無效振動(dòng)面積(圖5中虛線外II區(qū)域)占振膜總面積的15-25％。振膜無效振動(dòng)面積指塑料板凸起邊圈10與振膜導(dǎo)電圈緊密接觸部分。
所述環(huán)形的音頻變壓器2的輸入輸出的比為1∶80-1∶150，它是采用環(huán)形鐵芯繞制的，環(huán)形鐵芯有較高的導(dǎo)磁密度，比較容易使變壓器的頻率響應(yīng)范圍寬廣且平坦。在本實(shí)用新型設(shè)計(jì)之前，尚無采用環(huán)形音頻變壓器用于電容式揚(yáng)聲器的先例。
所述倍壓整流器3是用超小型整流二極管和超小型電容器組成，用導(dǎo)電率為3×1010歐姆/厘米以上的高分子塑料封裝固化而成。它的輸出電壓為1000-5000V。采用高絕緣材料密封固化的目的在于提高其安全性、可靠性、小型易安裝特性。在本實(shí)用新型之前尚無采用小型高絕緣密封固化倍壓整流器用于電容式揚(yáng)聲器的先例。
上述環(huán)形音頻變壓器2為輸出變壓器，其初級(jí)線圈的兩極與音頻輸入信號(hào)相連接，次級(jí)線圈的兩極分別與兩塊塑料板7上的網(wǎng)狀固定電極5相連接，次級(jí)線圈還有一個(gè)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(gè)引出電極，其中兩個(gè)電極為輸入電極，與市電相連接，另兩個(gè)電極為輸出電極，其中正極與環(huán)形音頻變壓器2的中心抽頭相連接，負(fù)極與兩塊塑料板7上凸起邊圈10上的導(dǎo)電電極6相連接。
電聲換能器的兩個(gè)塑料圈與圈狀導(dǎo)電振膜對(duì)合粘接后(可用導(dǎo)電膠粘合)，用鑼栓加固。固定電極(網(wǎng)狀印制電極)及導(dǎo)電電極(印制導(dǎo)電電極)與驅(qū)動(dòng)器的連接，可用導(dǎo)電膠粘接引出導(dǎo)線，然后各導(dǎo)線與驅(qū)動(dòng)器的環(huán)形音頻變壓器及固化的倍壓整流器相連接。
權(quán)利要求1.一種圈狀導(dǎo)電振膜和注塑成型、印制電極構(gòu)成的電容式揚(yáng)聲器，包括電聲換能器和保證電聲換能器工作的驅(qū)動(dòng)器，其中，電聲換能器由振膜、固定電極和導(dǎo)電電極組成，本實(shí)用新型的特征是所述振膜基體采用高分子絕緣薄膜材料，在該基體雙面除條形中央?yún)^(qū)外附著有導(dǎo)電圈。
2.按照權(quán)利要求1所述圈狀導(dǎo)電振膜和注塑成型、印制電極構(gòu)成的電容式揚(yáng)聲器，其特征是所述固定電極是印制在開有透聲孔并帶有凸起邊圈塑料板A面的網(wǎng)狀導(dǎo)電材料，所述導(dǎo)電電極是印制在上述塑料板B面的凸起邊圈上的導(dǎo)電材料，兩塊上述塑料板的凸起邊圈分別面對(duì)振膜的雙面導(dǎo)電圈并與導(dǎo)電圈緊密接觸。
3.按照權(quán)利要求1或2所述圈狀導(dǎo)電振膜和注塑成型、印制電極構(gòu)成的電容式揚(yáng)聲器，其特征是所述驅(qū)動(dòng)器由環(huán)形的音頻變壓器和用導(dǎo)電率為3×1010歐姆/厘米以上的高分子塑料封裝固化的倍壓整流器組成，上述環(huán)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(quán)利要求1或2所述圈狀導(dǎo)電振膜和注塑成型、印制電極構(gòu)成的電容式揚(yáng)聲器，其特征是在所述振膜中，其有效振動(dòng)面積中的導(dǎo)電圈面積占振膜有效振動(dòng)面積的75-90％，其無效振動(dòng)面積占振膜總面積的15-25％。
5.按照權(quán)利要求1或2所述圈狀導(dǎo)電振膜和注塑成型、印制電極構(gòu)成的電容式揚(yáng)聲器，其特征是所述振膜的導(dǎo)電圈是在振膜基體上蒸鍍、淀積或印制的導(dǎo)電材料，導(dǎo)電圈表面導(dǎo)電率在106歐姆/厘米以下。
6.按照權(quán)利要求2所述圈狀導(dǎo)電振膜和注塑成型、印制電極構(gòu)成的電容式揚(yáng)聲器，其特征是所述塑料板由注塑機(jī)一次性注射電阻在3×1010歐姆/厘米以上的高絕緣塑料制成，該塑料板的面積可以覆蓋振膜。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種圈狀導(dǎo)電振膜和注塑成型、印制電極構(gòu)成的電容式揚(yáng)聲器,包括電聲換能器和驅(qū)動(dòng)器,其中,電聲換能器由振膜、固定電極和導(dǎo)電電極組成,特征是所述振膜基體采用高分子絕緣薄膜材料,在該基體雙面除條形中央?yún)^(qū)外附著有導(dǎo)電圈。該實(shí)用新型簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu),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(hào)H04R9/06GK2370640SQ9923724
公開日2000年3月22日 申請(qǐng)日期1999年2月26日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月26日
發(fā)明者劉鐵橋, 周建新 申請(qǐng)人:武漢市順泰電子有限公司