专利名称：声学换能器的薄膜的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种声学换能器的薄膜。此外，本发明涉及一种声学换能器。
背景技术：
音频系统在现在技术中被广为所知。通常，大多数这些音频系统包括扬声器，或简 称喇叭，所述扬声器适于通过驱动喇叭的薄膜振动，从而将电信号转换为声波。这种薄膜典 型地为圆形，并且由硬质部分和软质部分组成，其中硬质部分设计用来移动空气从而产生 声波，软质部分设计用于允许硬质部分的运动以及将其密封在喇叭的背面上。在扬声器具 有圆形形状的同时，己知的扬声器也可以具有更加矩形的形状，这样可以用来减少空间或 面积要求。尽管己知了大量不同的喇叭类型，但还是需要具有更优良声学质量的声学换能
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发明内容
本发明的一个目的可以是提供一种用于声学换能器的薄膜，以及具有改良声学质 量和可靠性的声学换能器。为了实现上述目的，提出了根据独立权利要求所述的用于声学换能器的薄膜和声 学换能器。较佳的实施例将在从属权利要求书中进行描述。根据本发明的典型方面，提出了一种用于声学换能器的薄膜，其包括具有第一刚 度的第一部分，包含具有第二刚度的第一子部以及具有第三刚度的第二子部的第二部分， 其中第二刚度与第三刚度是不同的。具体地，第一部分可以涉及或形成薄膜的硬质部分，即设计用于或适合于移动空 气的部分，而第二部分可以涉及或形成薄膜的柔性部分。具体地，第一刚度可以大于第二刚 度和第三刚度的至少之一。当然，第二部分可以包括多个子部。第一部分和第二部分可以 通分层结构来形成，例如多层结构或单层结构。根据本发明的典型方面，提出了一种声学换能器，其包括本发明典型方面的薄膜。 具体地，所述声学换能器可以是具有小厚度的扬声器，例如在10微米到2毫米的范围，优选 地是大约300微米。在使用基于MEMS技术的扬声器时，扬声器可以具有在500纳米至10 微米之间甚至更小的厚度，例如1微米。所述声学换能器可以是将任何类型信号(例如电信号)转换为声学信号或者反之 亦然的元件，例如扬声器或麦克风。 术语“刚度”可以特指元件的特性，用于描述元件对对抗变形或挠曲的阻力。也就 是说，在面对试图使元件形变或移动的相同的力时，高刚度的材料或元件比低刚度的材料 或元件可以具有更小的变形。 术语“薄膜”可以特指任何类型适应或适合产生振荡运动的元件，这样也就可以用于产生空气运动或声波。例如，传统的织物或纸板薄膜作为压电扬声器已知的层状结构常 见于扬声器领域。其它可行的薄膜材料可以包括任何合适的聚合物材料，例如聚碳酸酯。 通过提供具有不同刚度值的薄膜第二部分，通过适配对于第二部分不同长度的刚 度值，使得侧面的相应机械性质相等，或者使得与具有恒定刚度级别的第二部分相比可以 减小这种区别。所以，这样可以会提高包括所述薄膜的声学换能器的声学性能。由于通过 引入特定子部的相应负载或张力来适配不同子部的刚度，这样还会增加所述薄膜以及这种 整体声学换能器的寿命。另外，通过适配特定子部的刚度至特定的刚度值，使得对于所有子 部来说，振荡偏差可以相等或者至少实质上相等，而不依赖于所述子部的长度、材料或几何 形状。所以，这样可以保证没有特定的子部，例如多边形薄膜的一侧，受限于位移。所以，可以看到本发明的示例性方面的要点是提供用于声学换能器的薄膜，其包 括两个部分，其中一个部分至少分为两个子部，两个子部具有不同的刚度级度，以及其中另 一个部分可以形成薄膜的硬质部分。通过因此选择不同子部的刚度级别，可以保证甚至在 薄膜不是圆形的情况下提高声学换能器的性能。在下文中，将进一步详细的说明用于声学换能器的薄膜的另外示范性实施例。然 而，这些实施例也应用于声学换能器。根据另一个示范性实施例的薄膜，第二部分设置于薄膜四周。具体地，第一子部和第二子部可以相继地沿着薄膜的四周设置。也就是说，两个子 部可以按照这样的方式进行设置，两者都以距薄膜中心相同的距离的方式进行设置，也就 是说，没有提供内部子部或外部子部。与之相反，第一部分可以按照比第二部分较薄膜中心 更近的方式进行设置。术语“四周”可以特指据具有任意形状的物体的边缘，所述物体例如是薄膜。具体 地，术语不应该局限于圆形或椭圆形，而是也可以指代具有多边形形状的物体的边缘或边界。根据另一个薄膜的示范性实施例，第二刚度和第三刚度都以这样的方式选择，即 第一子部和第二子部的回复力相等。术语“回复力”可以特指当特定元件偏离平衡位置时施加至所述特定元件的力，例 如薄膜。例如，在薄膜具有矩形形状的情况下，在相应子部具有相同刚度的情况下，薄膜的 不同部分(例如长边和短边)可能会面对不同的回复力。根据薄膜的另一个典型实施例，所述薄膜具有非圆形形状；具体地，薄膜具有至少 包含一个角度的形状。例如，薄膜可以具有实质上多边形的形状，例如矩形形状、正方形形状或蜂巢形形 状。然而，薄膜的任何形状或几何形状都是适合的，例如，每个几何体都示出了不同长度的 侧面，包括直线或弯曲的边界或边缘。根据薄膜的另一个典型实施例，薄膜具有矩形形状。具体地，矩形的短边侧可以形成第一子部，而矩形的长边侧可以形成第二子部。然 而，每一侧也可以包括几个子部。通常，较短侧而不是较长侧与具有较高刚度的子部相对应。根据薄膜的另一个典型，第一子部包括第一材料，以及第二子部包括第二材料，其 中第一材料具有第一刚度，以及第二材料具有与第一刚度不同的第二刚度。
也就是说，第一和第二子部可以由具有不同刚度的材料形成，使得所述子部具有不同的刚度。根据薄膜的另一个典型实施例，第一子部具有第一厚度，以及第二子部具有第二 厚度，其中第一厚度不同于第二厚度。也就是说，第一和第二子部可以形成为具有不同的厚 度，使得所述子部也就具有不同的刚度。根据薄膜的另一个典型实施例，具有较大厚度的子部包括附加层。也就是说，可以 通过在相应的一个子部附加(例如粘贴或沉积)附加材料层来实现所述较大厚度的子部。 通过增加这种附加层，可以提供一种简单的方法来确保第二部分的不同子部具有不同的刚度。根据薄膜另一个典型实施例，第一子部和第二子部包括公共层，以及具有更大刚 度的子部包括附加层。也就是说，可以通过公共层形成第二部分，以及通过附着(例如粘胶 或者沉积)附加层至相应的子部中的公共层来实现具有更大刚度的子部。具体地，整个第 二部分可以包括公共结构，例如单个的公共层，或者公共的多层结构，其中较硬的子部可以 包括附加层，导致与没有包括附加层的其它子部相比具有增加的刚度。此外，第一和第二子部也可以包括不同的材料或由不同的材料组成。不同的厚度 可以通过在想要表现出更高刚度的部分中附着附加层来提供。具体地，在第二子部中将 附加层附着于第一层的同时，可以通过第一层来形成第一子部。例如，第一层可以形成具 有50MPa至250MPa之间的刚度，优选大约lOOMpa，其厚度在10 μ m至250 μ m之间，优选大 约30 μ m，同时附加层可以由箔片形成，其具有1500MPa至5000MPa之间的刚度，优选大约 3000MPa，其厚度在ΙΟμπι至50μπι之间，优选大约30 μ m。根据薄膜的另一个典型实施例，第一子部具有第一截面，以及第二子部具有第二 截面，其中第二截面与第一截面不同。特别值得注意的是，沿着第二部分的四周而不是沿径向给出截面中的差别，即所 述截面沿着薄膜的四周而改变。例如，在圆形薄膜的情况下，这种差别必须与在圆形薄膜情 况下形成的凸出部分相区别。在下文中，将进一步说明声学换能器的示例。当然这些例子也适用于薄膜。根据另一个典型实施例，声学换能器还包括致动单元，其中所述致动单元用于给 薄膜施加力。根据另一个典型实施例的声学换能器，所述致动单元包括磁体系统。具体地，所述 磁体系统可以包括磁体和线圈。所述线圈可以固定于薄膜上，并且可以用于与磁体相互作 用。所以，致动系统可以形成为包括磁体和线圈，其中磁体优选的是固定于扬声器的结构 或框架上，线圈优选的是固定在薄膜上。这样一来，可以提供一种声学换能器，其中薄膜的 变形由电磁力，例如洛仑兹力来引起。根据另一个典型实施例的声学换能器，所述致动单元还包括压电元件。所以，可以 提供一种压电声学换能器。总结本发明的典型方面可以看出，提供一种用于扬声器或麦克风的薄膜，其包括 两个不同的部分，即用于产生空气运动的硬质部分和用于使得硬质部分运动的软质或柔性 部分。柔性部分可以分成多个子部，并且可以具有多边形形状作为整体的薄膜，例如矩形形 状。不同的子部可以具有相应的刚度级别，其中每一个刚度级别都适配于每一个子部，用来向硬质部分的振荡运动提供相同的阻力。所以，甚至对于矩形形状，也可以确保薄膜和扬声 器的性能提升。薄膜的刚度级别及其灵活性可以由不同的参数来选择性地影响，例如其厚度、材 料几何形状和/或柔性部分的不同子部的其它尺寸。具体地，它会改变或适配以上多个参 数，以达到扬声器的最佳性能。还应该注意的是，当只有一部分即子部由其它材料制成，或 具有其它的厚度或几何形状时，可以影响多边形或矩形形状的侧边的灵活性。根据本发明，扬声器可以包括电动扬声器，例如，基于使用在固定到薄膜的线圈和 固定到扬声器的结构或框架的磁体之间的洛仑兹力产生薄膜形变的扬声器。然而，扬声器 可以包括具有不同类形致动器的扬声器，例如压电扬声器，以及具体地任何类型的矩形扬 声器，具体地是具有不同长度侧边的薄膜以及具有直线和弯曲边界组合的扬声器。所以，本发明的一个方面可以是通过不同的方式来设计矩形扬声器的不同边，从 而会克服由不同长度引成的差别。本发明的实施例和上述方面以及其另外方面都通过随后对实施例的描述而清楚 明白，并且将参考这些实施例的示例进行解释。结合一个典型实施例或典型方面描述的特 征可以与其它典型实施例或方面的特征相结合。
下文中将参考实施例的示例来更加详细地描述本发明，但是本发明不局限于此。图1示意性地示出了具有两个部分的矩形薄膜。图2a_b示意性地示出了矩形薄膜，包括具有多个子部的部分。
具体实施例方式附图所示的是示意性的。在不同的附图中，类似的或相同的元件都配置有类似或 相同的参考符号。在下文中，将参考图1至2来描述根据典型实施例的薄膜。图1示意性地示出了用于扬声器100的薄膜的一般布局。扬声器100具有矩形形 状，并且包括第一或中心部分101和第二或外沿部分102。中心部分由硬质材料形成，这样 在中心部分振动时使得中心部分产生空气运动。外沿部分102以这样的方式形成，即当中 心部分101运动时，使得还能将薄膜固定在刚性框架或结构上。也就是说，第二部分102是 柔性部分，提供比中心部分101更小的刚度。 图2示意性地示出了矩形薄膜，所述矩形薄膜包括具有多个子部的部分。具体地， 图2a示出的薄膜200具有中心硬质部分201和外沿柔性部分202。然而，与图1所示的薄 膜100相反，外沿部分包括四个子部203、204、205和206，其中第一和第三子部203和205实 质上涉及矩形的短边，其中第二和第四子部204和206实质上涉及矩形的长边。如图所示， 第一和第三子部与第二和第四子部相比较的差别在于这些部分具有不同的刚度。具体地， 短边子部203和205形成为与长边子部204和205相比具有更高的刚度。例如，这可以通 过这样形成，由单层形成第二部分，以及将附加层或附加膜附着至第一或第三子部，例如附 着至需要表现更高刚度的子部。所述单层可以是基层，其具有约30μπι的厚度和约IOOMPa 的刚度，而附加层可以使用箔片来形成，其具有约30 μ m的厚度和约3000MPa的刚度。然而，不同的刚 度级别也可以通过这些途径来实现使用相同厚度的不同材料、相同材料的不 同厚度、沿着薄膜四周的不同的几何形状和/或截面或以上技术的结合。图2b示出了与图2a所示类似的薄膜210，其具有中心硬质部分211以及外沿柔性 部分212。然而，与图2a所示的薄膜200相反，长边侧或第二子部214和216的刚度比短边 侧213和215的刚度级别小。这可以通过减薄相应的第二和第四子部来实现，或者使用不 同的材料或几何形状来实现。值得注意的是，术语“包括”并不排除其它元件或特征，“一个”并不排除多个。而 且，可以结合在不同实施例和方面中所描述的元件。值得注意的是，权利要求中所使用的参 考符号不应该解释为限制权利要求的范围。
权利要求
1.一种薄膜(200)，包括第一部分(201)，具有第一刚度，以及第二部分(202)，包括具有第二刚度的第一子部(203，205)和具有第三刚度的第二子 部(204，206)，其中所述第二刚度与所述第三刚度不同。
2.如权利要求1所述的薄膜(200)，其中所述第二部分(202)设置在所述薄膜的四周。
3.所权利要求1所述的薄膜(200)，其中选择所述第二刚度和所述第三刚度，使得所述 第一子部(203，205)和所述第二子部(204，206)的回复力相等。
4.如权利要求1所述的薄膜(200)，其中所述薄膜(200)不是圆形形状的。
5.如权利要求4所述的薄膜(200)，其中所述薄膜(200)是矩形形状的。
6.如权利要求1所述的薄膜(200)，其中所述第一子部(203，205)包括第一材料，所述 第二子部(204，206)包括第二材料，其中所述第一材料具有第一刚度，所述第二材料具有 与第一刚度不同的第二刚度。
7.如权利要求1所述的薄膜(200)，其中所述第一子部(203，205)具有第一厚度，以及 所述第二子部(204，206)具有第二厚度，其中第一厚度与第二厚度不同。
8.如权利要求7所述的薄膜(200)，其中具有较大厚度的子部包括附加层。
9.如权利要求1所述的薄膜(200)， 其中所述第一子部和所述第二子部包括公共层，以及其中所述第一子部和所述第二子部包括公共层，以及具有较大刚度的子部包括附加层。
10.如权利要求1所述的薄膜(200)，其中所述第一子部(203，205)具有第一截面，其中第二子部(204，206)具有第二截面，其中所述第二截面与所述第一截面不同。
11.一种声学换能器，包括如权利要求1所述的薄膜(200)。
12.如权利要求11所述的声学换能器，还包括 致动单元，其中所述致动单元适用于向所述薄膜(200)施加力。
13.如权利要求12所述的声学换能器，其中所述致动单元包括磁体系统。
14.如权利要求12所述的声学换能器，其中所述致动单元包括压电元件。
全文摘要
提出了一种用于声学换能器的薄膜，其包括具有第一刚度的第一部分，包含具有第二刚度的第一子部以及具有第三刚度的第二子部组合的第二部分，其中第二刚度与第三刚度是不同的。
文档编号H04R7/04GK102106159SQ200980129412
公开日2011年6月22日 申请日期2009年7月28日 优先权日2008年7月28日
发明者哈达德·侯拉马利, 苏珊娜·温蒂斯伯格 申请人:Nxp股份有限公司