振膜组件及发声装置的制作方法

1.本实用新型涉及电声产品技术领域，尤其涉及一种振膜组件及发声装置。


背景技术：

2.随着微型扬声器的不断发展，为拓宽扬声器的频率响应范围，扬声器对于高频的响应逐渐被关注。振膜作为影响扬声器性能的核心部件，需要具有超高的强度，来抵抗高频下的分割振动。目前多使用金属箔及其复合材料来作为振膜的球顶部。但是上述材料制成的振膜强度不足，在高频振动下易出现弯折变形，从而影响扬声器的发声效果。
3.陶瓷材料由于具有高强度，高模量，非常适合用来制作扬声器球顶。但是陶瓷为脆性材料，存在易碎和表面裂纹易扩展的问题。因此，单纯采用陶瓷材料制成的球顶部也难以满足实际的使用要求。


技术实现要素：

4.针对上述不足，本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种振膜组件及发声装置，其中振膜组件既获得了优异的高频频率响应，又可保证陶瓷基体在使用过程中不发生破裂，从而使发声装置可以在更宽的频率范围内，获取稳定的频率响应。
5.为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：
6.一种振膜组件，包括振膜及结合在所述振膜上的球顶部，所述球顶部包括陶瓷基体及结合在所述陶瓷基体上的振膜材料层；所述陶瓷基体表面的晶粒间或晶粒内具有气孔，所述气孔的孔径大小为0.05μm-10μm，且部分所述振膜材料层填充于所述气孔内。
7.优选方式为，所述气孔与所述陶瓷基体表面的夹角在0
°‑
180
°
范围内。
8.优选方式为，所述陶瓷基体内的所述气孔的开孔率在1%-20%范围内。
9.优选方式为，所述陶瓷基体与所述振膜材料层的厚度比在0.1-10范围内。
10.优选方式为，所述陶瓷基体的密度≤6.5g/cm3。
11.优选方式为，所述球顶部的弯曲模量≥10gpa；和/或，所述陶瓷基体的弯曲模量≥100gpa。
12.优选方式为，所述球顶部的阻尼因子≥0.005，所述振膜材料层的阻尼因子≥0.02。
13.优选方式为，所述振膜材料层为至少一层，所述振膜材料层设于所述陶瓷基体的至少一侧表面；或，所述振膜材料层包覆于所述陶瓷基体的外侧。
14.优选方式为，所述球顶部的厚度在50μm-1000μm范围内，所述振膜材料层厚度在10μm-500μm范围内，和/或，所述陶瓷基体厚度在50μm
ꢀ‑
500μm范围内。
15.一种发声装置，所述发声装置包括上述的振膜组件。
16.采用上述技术方案后，本实用新型的有益效果是：
17.由于本实用新型的振膜组件及发声装置，其中振膜组件包括振膜及结合在振膜上的球顶部，球顶部包括陶瓷基体及结合在陶瓷基体上的振膜材料层；陶瓷基体表面的晶粒
间或晶粒内具有气孔，气孔的孔径大小为0.05μm-10μm，且部分振膜材料层填充于气孔内。因陶瓷基体具有高强度和高模量优势，振膜材料具有较高弹性、较大的断裂伸长率、不易发生断裂的优势，故球顶部兼具陶瓷基体和振膜材料的优势，从而使本实用新型的振膜组件，在获得优异高频响应的同时，保证陶瓷基体在使用过程中不易发生断裂，进而使设有本振膜组件的发声装置可以在更宽的频率范围内，获取稳定的频率响应。
18.由于气孔与陶瓷基体表面的夹角在0
°‑
180
°
范围内，使振膜材料层与陶瓷基体表面的牢固结合。
19.由于陶瓷基体内的气孔的开孔率在1%-20%范围内，使振膜材料层与陶瓷基体获取了合适的结合表面积，提升了结合强度。
20.由于陶瓷基体与振膜材料层的厚度比在0.1-10范围内，既使球顶部具有较大模量，又保证振膜材料层对陶瓷基体的防护作用。
21.由于陶瓷基体的密度≤6.5g/cm3，使相同尺寸下振膜组件的质量受到约束，以降低对发声装置中频灵敏度的影响。
22.由于球顶部的弯曲模量≥10gpa；和/或，陶瓷基体的弯曲模量≥100gpa，使发声装置具有较高的高频截止频率，得到良好的高频频率响应。
23.由于球顶部的阻尼因子≥0.005，振膜材料层的阻尼因子≥0.02，以减小陶瓷基体所受冲击力，从而避免发生断裂、破碎的现象发生。
24.综上，本实用新型解决了现有技术中单纯采用陶瓷材料制成的球顶部，难以满足实际的使用要求等技术问题；本实用新型中的球顶部包括结合在一起的陶瓷基体和振膜材料层，使球顶部兼具陶瓷基体和振膜材料的优势，既获取了优异的高频频率响应，又可保证陶瓷材料在使用过程中不发生破裂，从而使设有本振膜组件的发声装置，可以在更宽的频率范围内，获得优异的频率响应，同时通过合理配置开孔率、球顶部的厚度和弯曲模量、陶瓷基体的密度和弯曲模量、球顶部的阻尼因子、及振膜材料的阻尼因子和厚度等，来进一步防止陶瓷基体在高频振动时发生断裂。
附图说明
25.图1是本实用新型中振膜上仅设置陶瓷基体时的结构示意图；
26.图2是本实用新型中陶瓷基体的一侧设置振膜材料层时的结构示意图；
27.图3是本实用新型中陶瓷基体两侧均设置振膜材料层时的结构示意图；
28.图4是本实用新型中陶瓷基体表面气孔的结构示意图；
29.图5是实施例与对比例的频率响应曲线图；
30.图中：100-振膜组件，1-振膜，10-折环部，2-球顶部，20-陶瓷基体，21-振膜材料层，3-气孔，30-晶粒内气孔，31-晶粒间气孔。
具体实施方式
31.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
32.如图1至图4共同所示，根据本实用新型第一方面实施例的振膜组件100，包括振膜
1及结合在振膜1上的球顶部2，球顶部2包括陶瓷基体20及结合在陶瓷基体20上的振膜材料层21；陶瓷基体20表面的晶粒间或晶粒内具有气孔3，气孔3的孔径大小为0.05μm-10μm，且部分振膜材料层21填充于气孔3内。
33.本实用新型的球顶部包括结合在一起的陶瓷基体20和振膜材料层21，而陶瓷基体20具有高强度和高模量优势，振膜材料具有较高弹性、较大的断裂伸长率、不易发生断裂的优势，故球顶部2兼具陶瓷基体20和振膜材料的优势，使本实用新型的振膜组件100，在获得优异高频响应的同时，可保证陶瓷基体20在使用过程中不易发生断裂，从而满足实际的使用要求。
34.制成陶瓷基体20的陶瓷材料在烧结的过程中，由于低熔点成分的挥发，结晶过程中体积的收缩等，使得陶瓷基体20中具有一定的气孔3，气孔3包括晶粒内气孔30和晶粒间气孔31。可通过控制粉体的成分及烧结工艺，来控制气孔3的直径。因陶瓷基体20上的气孔3，有助于陶瓷基体20与振膜材料层21紧密粘接在一起；当气孔3的直径过大时，陶瓷基体20的强度降低；当气孔3的直径过小时，振膜材料无法渗入到气孔3中，导致两者结合力小。为了获取合适的结合力，本实用新型控制气孔3的直径在0.05μm-10μm范围内，具体地，可为0.05μm、0.1μm 、0.5μm 、1μm 、2μm 、10μm等。
35.本实用新型的一些实施例中，气孔3与陶瓷基体20表面的夹角在0
°‑
180
°
范围内。具体而言，不同角度的气孔3可以有利于振膜材料层21与陶瓷基体20表面的牢固结合，通过设置气孔3与陶瓷基体20表面的夹角在0
°‑
180
°
范围内，可以提升振膜材料层21与陶瓷基体20之间的结合强度。例如，参见图4，图4中所示晶粒内气孔30与陶瓷基体20表面的夹角为70
°
、90
°
等，晶粒间气孔31与陶瓷基体20表面的夹角可以为0
°
、10
°
、30
°
、50
°
、70
°
、90
°
、110
°
、130
°
、150
°
、180
°
等。
36.根据本实用新型的一些实施例，陶瓷基体20内的气孔3的开孔率在1%-20%范围内，具体地，陶瓷基体20内的气孔3的开孔率影响振膜材料层21与陶瓷基体20的结合表面积。需要进行说明的是，当陶瓷基体20内的气孔3的开孔率太低时，振膜材料层21与陶瓷基体20结合的表面积小，结合强度低，从而会导致球顶部2在振动过程中出现分层的情况；当陶瓷基体20内的气孔3的开孔率太大时，陶瓷基体20强度会降低，从而会影响球顶部2的结构强度。当陶瓷基体20内的气孔3的开孔率在1%-20%时，可以使陶瓷基体20的强度满足使用需求，还可以使振膜材料层21与陶瓷基体20牢固地结合在一起，确保在振动过程中振膜材料层21与陶瓷基体20具有良好的振动一致性。可选地，陶瓷基体20内的气孔3的开孔率可以为1%、3%、5%、7%、9%、10%、11%、13%、15%、17%、19%、20%等。
37.根据本实用新型的一些实施例，陶瓷基体20与振膜材料层21的厚度比在0.1-10范围内，具体地，陶瓷基体20与振膜材料层21的厚度比影响球顶部2的模量，以及振膜材料层21对陶瓷基体20的防护作用。当陶瓷基体20与振膜材料层21的厚度比小于0.1时，即陶瓷基体20的厚度较小，从而会降低球顶部2的模量；当陶瓷基体20与振膜材料层21的厚度比大于10时，即振膜材料层21的厚度较小，由此会影响振膜材料层21对陶瓷基体20的防护效果。当陶瓷基体20与振膜材料层21的厚度比在0.1-10范围内时，可以使球顶部2具有较大模量，同时可保证振膜材料层21对陶瓷基体20的防护作用。可选地，陶瓷基体20与振膜材料层21的厚度比可以为0.1、0.5、1.0、1.4、3.3、5.4、6、8.3、10等。
38.根据本实用新型的一些实施例，球顶部2的厚度在50μm-1000μm范围内，振膜材料
层21厚度在10μm-500μm范围内，和/或，陶瓷基体20厚度在50μm
ꢀ‑
500μm范围内。需要进行说明的是，球顶部2的厚度过薄会造成球顶部2强度低、易碎，无法满足声学性能及使用要求，球顶部2的厚度越大，发声装置比如扬声器的高频响应越好，但是球顶部2厚度过大会影响扬声器的振动空间。当球顶部2的厚度在50μm-1000μm范围内，可使球顶部2具有较高的强度、不易碎、可满足声学性能及使用要求，使扬声器具有良好的高频响应。可选地，球顶部2的厚度可为50μm、80μm、140μm、350μm、540μm、780μm、1000μm等。同时振膜材料层21与陶瓷基体20的厚度根据实际需要选择，可选地，振膜材料层21厚度的厚度可为10μm、20μm、40μm、70μm、100μm、220μm、300μm、500μm等；陶瓷基体20厚度的厚度可为50μm、60μm、120μm、200μm、343μm、500μm等。
39.根据本实用新型的一些实施例，陶瓷基体20的密度≤6.5g/cm3，优选密度≤4 g/cm3。需要解释说明的是：陶瓷材料一般密度较大，但作为振膜组件100，密度越大，在相同尺寸下，振膜组件100的质量越大，这样对扬声器中频灵敏度的影响越大。当陶瓷基体20的密度≤6.5g/cm3时，使振膜组件100在相同尺寸下，振膜组件100的质量得到约束，以降低对扬声器中频灵敏度的影响。可选地，陶瓷基体20密度为0.9/cm3、1.2/cm3、1.8/cm3、2.1/cm3、3.7g/cm3等。
40.根据本实用新型的一些实施例，球顶部2的弯曲模量≥10gpa，和/或，陶瓷基体20的弯曲模量≥100gpa，具体地，陶瓷基体20的弯曲模量越大，球顶部2的弯曲模量越大。当陶瓷基体20的弯曲模量≥100gpa，和/或，陶瓷基体20的弯曲模量≥100gpa时，球顶部2的弯曲模量，可使扬声器的高频截止频率高，高频频率响应好。可选地，球顶部2的弯曲模量可以为10gpa、21gpa、30gpa、45gpa、60gpa等，陶瓷基体20的弯曲模量可为100gpa、110gpa、130gpa、145gpa、178gpa等。
41.根据本实用新型的一些实施例，球顶部2的阻尼因子≥0.005，和/或，振膜材料层21的阻尼因子≥0.02，具体地，阻尼因子影响陶瓷基体受到外界冲击时的受力情况。需要进行说明的是，阻尼因子代表材料对外部机械振动能的消耗能力，材料的阻尼越大，当受到外界冲击时，材料本身可以消耗更多的能量，减小陶瓷基体20的受力，从而避免发生断裂、破碎的现象发生。并且振膜材料层21的阻尼越大，球顶部2的阻尼因子越大。当球顶部2的阻尼因子≥0.005，振膜材料层21的阻尼因子≥0.02时，在受到外界冲击时，陶瓷基体20的受力小，不易发明断裂、破碎的情况。可选地，球顶部2的阻尼因子可为0.005、0.007、0.01、0.03、0.09等，振膜材料层21的阻尼因子可为0.02、0.03、0.04、0.05、0.1等。
42.根据本实用新型的一些实施例，振膜材料层21为至少一层，振膜材料层21设于陶瓷基体20的至少一侧表面；或，振膜材料层21包覆于陶瓷基体20的外侧。参见图2，图2中振膜材料层21设置为一层；参见图3，图3中振膜材料层21设置为两层，两层振膜材料层21分设在陶瓷基体20的两侧，同时陶瓷基体20设置于振膜的中心位置，与振膜1的折环部10同心设置。
43.根据本实用新型的一些实施例，陶瓷基体20可以为氧化铝、氮化铝、氧化锆、氧化镁、氮化硅、氮化硼、碳化硅、碳化硼等材料制成。
44.振膜材料层21可以为热塑性材料，熔点在100℃-400℃之间；热塑性材料可以为热塑性弹性体、热塑性工程塑料。其中，热塑性弹性体可以为聚氨酯类、聚酯类、聚苯乙烯类、聚烯烃类、聚氯乙烯类、聚酰胺类等。热塑性工程塑料可以为聚酯类、聚烯烃类、聚酰胺类、
聚酮类、液晶高分子类等。
45.振膜材料层21还可以为热交联材料，热交联温度在100℃-400℃之间。其中，热交联材料可以为橡胶或热固性胶膜。橡胶可以为天然橡胶、丙烯酸酯橡胶、丁基橡胶、硅橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、乙丙橡胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶、氯醚橡胶等。热固性胶膜可以为环氧类、酚醛类。
46.根据本实用新型的一些实施例，振膜材料层21与陶瓷基体的层间180
°
剥离力≥300g/25mm；具体地，振膜材料层21与陶瓷基体20的层间的180
°
剥离力影响两者之间的结合状态。当振膜材料层21与陶瓷基体的层间180
°
剥离力≥300g/25mm时，球顶部2整体的一致性越好，在扬声器振动及可靠性验证中不易出现分层现象。当出现分层现象时，振膜材料层21无法对陶瓷基体20层起到有效保护作用。可选地，膜材料层21与陶瓷基体的层间180
°
剥离力可以为300g/25mm、400g/25mm、500g/25mm、600g/25mm等。
47.为了更加清楚的阐述，下面给出实施例和对比例：
48.实施例：
49.陶瓷基体20为氧化铝陶瓷，厚度为120μm，密度3.7g/cm3，弯曲模量178gpa，晶粒间孔径0.5μm
ꢀ‑
2μm，晶粒内孔径0.1μm
ꢀ‑
0.5μm，开孔率5.2%。
50.振膜材料层21为聚酯弹性体，熔点185℃，厚度20μm，阻尼因子0.1。
51.振膜材料层21设置在陶瓷基体20远离音圈的表面上，两者通过在180℃下高温粘接。
52.振膜材料层21与陶瓷基体20的层间的180
°
剥离力为500g/25mm。
53.对比例：
54.陶瓷基体20为铝合金，厚度120μm，密度2.68 g/cm3，弯曲模量70gpa。
55.振膜材料层21为聚酯弹性体，熔点185℃，厚度20μm，阻尼因子0.1。
56.振膜材料层21设置在陶瓷基体20远离音圈的表面上，两者通过在180℃下高温粘接。
57.实施例与对比例，采用相同的制作尺寸及结构设计，分别将对比例和实施例中的振膜组件100装配至相同型号的扬声器中，将装配对比例中的振膜组件100的扬声器称为对比例扬声器，将装配实施例中的振膜组件100的扬声器称为实施例扬声器。
58.如图5所示，图中实线为实施例的频率响应曲线，虚线为对比例的频率响应曲线，与对比例相比，实施例扬声器的高频截止频率fh为11.5khz，对比例扬声器的高频截止频率fh为8.5khz，比对比例扬声器的高频截止频率高3khz。得到此结果的原因为：实施例中陶瓷基体20具有更高的弯曲模量，使振膜组件100具有更高的高频截止频率，可以在更高的频率范围内，对声音重放。
59.同时实施例扬声器的谐振频率f0为683hz，对比例扬声器的谐振频率f0为732hz，实施例扬声器比对比例扬声器的谐振频率f0低约49hz。得到此结果的原因为：实施例中陶瓷基体20的密度稍大于对比例中陶瓷基体20的密度，可在对中频灵敏度影响较小的情况下，获得更低的谐振频率f0。
60.综上所述，本实用新型的振膜组件100，可通过合理配置陶瓷基体内的气孔的开孔率、球顶部2的厚度和弯曲模量、陶瓷基体20的密度和弯曲模量、球顶部2的阻尼因子、及振膜材料层21的阻尼因子和厚度等，来进一步防止陶瓷基体20在高频振动时发生断裂，以得
到高的高频截止频率，获得更低的谐振频率f0，满足实际使用需求。
61.根据本实用新型第二方面实施例的发声装置，发声装置包括根据本实用新型第一方面实施例所述的振膜组件100。
62.因根据本实用新型第一方面实施例的振膜组件100在获得优异的高频频率响应的同时，保证陶瓷材料在使用过程中不发生破裂，从而使本实用新型的发声装置，比如扬声器，可以在更宽的频率范围内，获得更加优异的频率响应。
63.以上仅为所述本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同一种振膜组件及发声装置的改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。