CN101540944A - 声波转换装置及具有声波转换装置的行动通讯装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种声波转换装置。该声波转换装置包含一底座、一磁性元件、一震动膜以及一电磁转换元件。该磁性元件设置于该底座上。该震动膜是于一弹性膜上形成一金属薄膜而形成。该震动膜设置于该磁性元件之上，其中该震动膜可震动以接收或产生一声波。该电磁转换元件设置于该震动膜与该磁性元件之间并连接该震动膜，其中该电磁转换元件可相对该磁性元件与该震动膜一起震动。本发明的声波转换装置可适用于需接收或产生声波的装置，例如扬声器、受话器或行动通讯装置。

Description

声波转换装置及具有声波转换装置的行动通讯装置

技术领域

本发明是关于一种声波转换装置及一种具有该声波转换装置的行动通讯装置。并且特别地，本发明的声波转换装置的震动膜其上包含一金属薄膜。

背景技术

扬声器是藉由时变电流驱动一线圈，于线圈内产生一时变磁场以与原有磁场相互作用，使得与该线圈相连的震动膜产生震动，进而产生声波，以达到发声的目的。扬声器所能发出声音的音域主要取决于震动膜的材质，亦即传导震动频率的能力。换句话说，若使用的震动膜材质无法提供所需的震动频率响应，则扬声器所发出的声音将失真。因此选用适当的震动膜即成为扬声器设计首要课题之一。

扬声器适用于许多需播放声音的电子产品中。以手机为例，由于手机所容许的空间有限，因此设置于其内的扬声器多仅能使用简单材质的震动膜，例如Mylar或其它塑料材料膜。但其属于塑料弹性体无法提供较高频及较低频的震动频率响应，也就是说，使用者在接听手机时可能听到的是失真的语音或乐音。在今日多功能手机的发展趋势下，在单一扬声器中提供更宽广的震动频率响应以成为手机设计的要件之一。

与扬声器工作原理相似的是受话器。受话器是藉由震动膜感应一声波而产生震动，与其相连的线圈因该震动而在原有磁场内感应到不同的磁通量，进而产生时变感应电压。与扬声器的问题相似，产生的感应电压是直接与震动膜的震动有关，而非该声波。若欲使该感应电压能相当程度地代表该声波，则震动膜应尽可能地传递该声波的震动。因此，因一般手机使用塑料弹性体作为震动膜，无法提供较高频及较低频的震动频率响应，故手机中的受话器亦无法忠实地接收较高频及较低频的声波震动。

以目前常见的行为通讯装置—手机为例，其扬声器与受话器的震动膜多为单一材质的塑料材料(例如Mylar)，无法提供较高频及较低频的震动频率响应。

发明内容

本发明的声波转换装置包含一底座、一磁性元件、一震动膜以及一电磁转换元件。该磁性元件设置于该底座上。该震动膜设置于该磁性元件之上并包含一弹性膜以及于该弹性膜上的一金属薄膜。

该弹性膜与该金属薄膜可一起震动以接收或产生一声波。该电磁转换元件设置于该磁性元件与该震动膜之间并与该震动膜连接，该电磁转换元件可相对该磁性元件与该震动膜一起震动。

于一具体实施例中，该震动膜的该弹性膜是一塑料弹性膜，该金属薄膜是利用一涂布技术形成于该塑料弹性膜上，例如物理涂布技术、化学涂布技术、电化学涂布技术或其它涂布技术。该塑料弹性膜可为一般常用的Mylar。该电磁转换元件是一线圈，该震动膜并且包含一环形薄板，该线圈则缠绕于该环形薄板上。

该磁性元件是一磁铁。藉此，该震动膜可接收一声波而与该电磁转换元件一起相对于该磁性元件震动，使得该电磁转换元件产生一时变电压；或该电磁转换元件接收一时变电压，使得该电磁转换元件与该震动膜相对于该磁性元件一起震动以产生一声波。

本发明的声波转换装置的该震动膜可由一塑料弹性膜与于该塑料弹性膜上涂布的该金属薄膜组成。藉由该塑料弹性膜与该金属薄膜所形成的复合材料结构可具有金属材质的刚性，却不失原有塑料弹性膜的性质，使得该震动膜具有较该塑料弹性膜来得宽的震动频率响应范围。藉由运用于手机的扬声器或受话器中，本发明的声波转换装置可在不增加额外的构件而达到扩大发声或受话的音频范围，减少失真程度。

此外，该震动膜的该金属薄膜可更与该底座的一接地部电性连接，例如可用导电布黏贴、直接焊接或以其它接合方式衔接。于一具体实施例中，该金属薄膜与该接地部电性连接可藉由折弯该震动膜的一舌片部以形成一折弯部，使得位于该舌片部(或该折弯部)上的该金属薄膜与该接地部接触来达成。

本发明的行动通讯装置包含一壳体以及设置于其内的该声波转换装置。该行动通讯装置更包含一电路模块。藉此，当该声波转换装置工作成一受话器时，该震动膜可接收一声波而与该电磁转换元件一起相对于该磁性元件震动，使得该电磁转换元件产生一时变电压于该电路模块；或当该声波转换装置工作成一扬声器时，该电路模块可提供一时变电压于该电磁转换元件，使得该电磁转换元件与该震动膜相对于该磁性元件一起震动以产生一声波。

因此，本发明的声波转换装置相较于传统的扬声器或受话器，并无新增额外独立构件，且可提供更宽广的震动频率响应。并且，该声波转换装置相较于先前技术，可直接以该震动膜的该金属薄膜提供电子屏蔽功能，而可省略传统的扬声器或受话器的金属屏蔽壳，更进一步将体积小型化，有助于使用该声波转换装置的电子产品朝向薄型化的趋势发展。

关于本发明的优点与精神可以藉由以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

附图说明

图1是根据一第一较佳具体实施例的声波转换装置的立体示意图。

图2是图1中声波转换装置的另一立体示意图。

图3是图1中声波转换装置的分解图。

图4是一真空溅镀系统的示意图。

图5是根据一第二较佳具体实施例的声波转换装置的立体示意图。

图6是图5中声波转换装置的分解图。

图7是根据一第三较佳具体实施例的行动通讯装置的示意图。

具体实施方式

请参阅图1至图3。图1是根据一第一较佳具体实施例的声波转换装置1的立体示意图。图2是绘示声波转换装置1的另一立体示意图。图3是声波转换装置1的分解图。

本发明的声波转换装置1主要包含底座12、磁性元件14、震动膜16、电磁转换元件18以及上盖20。于该第一较佳具体实施例中，磁性元件14为一磁铁，电磁转换元件18为一线圈(于图3中，以细实线表示之)。底座12包含一容置空间以及位于该容置空间底部的一凹陷部122，磁性元件14固定于凹陷部122内。震动膜16于朝向凹陷部122的表面上包含一环形薄板162，该线圈(电磁转换元件18)即缠绕于环形薄板162上。震动膜16设置于磁性元件14之上，并亦置于底座12的该容置空间内。震动膜16的另一表面上涂布一层金属薄膜164。最后，上盖20盖上底座12。上盖20上形成有数个出音孔202，震动膜16震动所产生的声波即由这些出音孔202传递出声波转换装置1外。

此外，底座12并且包含二个讯号接点124，这些讯号接点124藉由于形成底座12时埋入导体同时射出成形。这些讯号接点124于底座12内外表面均有露出焊接表面(以斜影线表示)。电磁转换元件18的二接线182即于底座12内分别与讯号接点124连接，并经由这些讯号接点124于底座12外的焊接表面与一电路模块电性连接。该第一较佳具体实施例的声波转换装置1可为一扬声器，因此该电路模块可提供一时变电压于电磁转换元件18，使得电磁转换元件18与震动膜16产生相对于磁性元件14的震动，震动膜16再藉由该震动推动空气以形成声波，该声波经由上盖20的出音孔202传递出去。

根据该第一较佳具体实施例，震动膜16的金属薄膜164是利用真空溅镀技术形成。请参阅图4。图4是一真空溅镀系统3的示意图。真空溅镀系统3主要包含一腔体32、一靶材34以及一真空泵浦36。震动膜16的塑料弹性膜166(例如Mylar)即为真空溅镀系统3溅镀的对象，因此设置于腔体32内。真空溅镀系统3的工作原理主要为利用真空泵浦36抽取腔体32的气体，以维持一预定的气压。腔体32内原即填充气体，通常为不与靶材34及塑料弹性膜166反应的气体，例如氩气。

真空溅镀系统3并在靶材34附近产生一高压电场，以使在该电场内的氩气游离，形成电浆。电浆中带电的粒子将因该电场的加速冲击置于该电场中的靶材34，而使得靶材34的组成原子或原子团脱离靶材34。脱离的原子或原子团因重力加速落于塑料弹性膜166上，即形成金属薄膜164。图4中以累积的小圆黑点表示脱离的原子或原子团堆积而成金属薄膜164。因此金属薄膜164的主要成分取决于靶材34。若使用的填充气体会与靶材34反应，则金属薄膜164的主要成分亦将包含该填充气体的成分。

补充说明的是，将靶材34置于该电场的阴极，可增加溅镀速率。腔体32内的气压亦影响溅镀速率。此外，真空溅镀形成的金属薄膜164原则上为无结晶的结构，增加溅镀时腔体32内的压力、减少靶材34与塑料弹性膜166间的距离、升高金属薄膜164形成时承受的温度，均有助于金属薄膜164的结晶化程度。结晶化程度越高的金属薄膜164越能表现出靶材34的机械性质。另外，该第一较佳实施例仅以真空溅镀技术为例，但金属薄膜164亦得由其它涂布技术形成，例如蒸镀、喷覆等等。

一般而言，单纯塑料弹性膜166无法及时响应较高频及较低频的讯号震动以产生声波。经由上述真空溅镀制程，震动膜16形成具有含金属薄膜164的复合材料结构。金属薄膜164的厚度相对原来的塑料弹性膜166来得薄，因此塑料弹性膜166的震动频率响应特性仍大部分地被保留下来，而涂布于其上的金属薄膜164仍可调整震动膜16整体的刚性，进而相对于传统的震动膜具有较宽广的震动频率范围，亦即对较高频及较低频的讯号可作及时的震动以产生声波，减少失真程度。

另外，不同厚度分布的金属薄膜164，对震动膜16整体刚性的调整亦有所不同。金属薄膜164于图4中所显示的厚度不均，亦即中间较厚、周围较薄，此是真空溅镀系统3中的各部件几何配置所致。需留意的是，图4中所显示的薄膜厚度分布是夸张绘示。若欲改善厚薄不均的问题，可藉由改变各部件的几何配置或改变电浆分布情形来达成。同理，若欲形成所需厚度分布的金属薄膜164以获得所需的震动膜16的调整，亦得由前述方法来达成。

前述是以扬声器为基础的说明，然而本发明的声波转换装置亦可为一受话器，其工作原理与扬声器相反。该受话器的工作原理主要为震动膜接受声波的震动，使得与其连接的线圈感应到时变的磁通量而产生时变的感应电压，即该受话器感应该声波的讯号。请参阅图5及图6。图5是根据一第二较佳具体实施例的声波转换装置5的立体示意图。图6是声波转换装置5的分解图。

声波转换装置5为一受话器，其主要亦包含底座52、磁性元件54、震动膜56、电磁转换元件(未显示于图中)以及上盖60。底座52亦包含一凹陷部522，以容置磁性元件54；底座52亦包含讯号接点524，与电磁转换元件(例如线圈)电性连接；震动膜56亦包含一涂布的金属薄膜562；上盖60上亦形成有数个通孔602，以供声波由外部传递至震动膜56。这些通孔602上并覆盖一防尘布62，可防止来自使用者或外部环境的灰尘、水气等落于震动膜56上。

最后，在上盖60之上再覆盖与底座52衔接的网孔物64，以保护声波转换装置5免受较大型的异物侵入。此外，讯号接点524于底座52本体外，可与一电路模块电性连接。震动膜56接收通过通孔602的一声波而与该电磁转换元件一起相对于磁性元件54震动，使得该电磁转换元件产生一时变电压经由讯号接点524传输至该电路模块。补充说明的是，除以下有特别说明者之外，于该第一较佳具体实施例中，对于相同命名的元件有相关的说明者，于该第二较佳具体实施例均有适用。

与该第一较佳具体实施例相较，较大不同之处在于声波转换装置5的震动膜56亦同时扮演电性屏蔽的功能，亦即震动膜56需做接地处理。而在第一较佳具体实施例中，声波转换装置1的电性屏蔽功能则可由外盖20实现。虽图1至图3中并未明确指出接地细节，但此是属具有此领域通常知识的人可轻易达成者，在此不再赘述。

如图6所示，底座52包含二个接地部526，震动膜56于对应的位置则包含有折弯部564。接地部526可另以一接地接脚与一外部电路的接地连接，或是以这些讯号接点524中的一个作为接地，则这些接地部526即与该个讯号接点524电性连接。这些接地部526及这些讯号接点524与底座52得以埋入射出的方式制成，在此不再赘述。

震动膜56的金属薄膜562位于上表面，而底座52的接地部526则在震动膜56的下方。然而，折弯部564是以形成于震动膜56的周边的舌片部折弯形成，因此震动膜56的折弯部564提供了朝向底座52的接地部526的金属薄膜562区域，使得震动膜56组装于底座52内时，金属薄膜562可直接接触接地部526，实现接地的目的。

当然，声波转换装置5的电性屏蔽功能亦得经由外盖60来实现，如同该第一较佳具体实施例的声波转换装置1一般。另外，震动膜56的金属薄膜562与接地部526的连接机构并不限于上述，例如接地部526为一插槽，折弯部564则仅为一与震动膜56呈垂直延伸的舌片，于组装时，将该舌片插入该插槽中，同样可达到电性连接的目的，同时亦有夹持震动膜56的功能。

类似扬声器的情形，于受话器中，单一的塑料弹性膜(例如Mylar)并无法将较高频及较低频声波及时做讯号回馈，亦即灵敏度不如刚性体材料。本发明揭露的声波转换装置5改善了震动膜56的刚性，亦即改善震动膜56的震动频率响应，使得震动膜56在承受外来声波而震动时，可及时做讯号响应，大幅降低声波转换的失真程度。其它有关震动膜56的改善说明及震动膜56的金属薄膜562的制程说明如于该第一较佳具体实施例中的说明，在此不再赘述。

补充说明的是，由于该第二较佳具体实施例中，震动膜56的金属薄膜562扮演电性屏蔽的功能，因此在无其它特别考虑下，上盖60、防尘布62及网孔物64均可省略，进一步缩减声波转换装置5的整体高度，有利其适用于薄型化的电子产品中。另外，于该第二较佳具体实施例中，震动膜56的设计与功能(尤其是金属薄膜562的屏蔽功能与接地设计)，亦能适用于该第一较佳具体实施例的声波转换装置1中，若需要的话，声波转换装置1的相关部件亦需做适当的设计变更以配合之。

本发明的声波转换装置具有轻薄短小及减少声波转换失真程度等特性，因此极适合装设于行动通讯装置。请参阅图7。图7是根据一第三较佳具体实施例的行动通讯装置7的示意图。行动通讯装置7包含壳体72、扬声器74、受话器76以及电路模块78。扬声器74设置于行动通讯装置7上方壳体72内；受话器76设置于行动通讯装置7下方壳体72内；电路模块78亦设置于行动通讯装置7的壳体72内，与扬声器74及受话器76电性连接。扬声器74、受话器76以及电路模块78于图中以虚线表示。

扬声器74可为前述的声波转换装置1，受话器76则可为前述的声波转换装置5。受话器76的震动膜可接收一声波而与其电磁转换元件一起相对于其磁性元件震动，使得其电磁转换元件产生一时变电压于电路模块78；电路模块78亦可提供一时变电压于扬声器74的电磁转换元件，使得其电磁转换元件与其震动膜相对于其磁性元件一起震动以产生一声波。其它有关扬声器74及受话器76的说明，请参阅前述的声波转换装置1、5，在此不再赘述。

综上所述，本发明揭露的声波转换装置，相较于传统的扬声器或受话器，并无新增额外独立构件，且可提供更宽广的震动频率响应。并且，该声波转换装置相较于先前技术，可直接以震动膜的金属薄膜提供电子屏蔽功能，而可省略传统的扬声器或受话器的金属屏蔽壳，更进一步将体积小型化，有助于使用该声波转换装置的电子产品朝向薄型化的趋势发展。

藉由以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。因此，本发明所申请的专利范围的范畴应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。

Claims (16)

1、一种声波转换装置，其特征是，包含：

底座；

磁性元件，设置于上述底座上；

震动膜，设置于上述磁性元件之上，并包含弹性膜以及于上述弹性膜上的金属薄膜；以及

电磁转换元件，设置于上述磁性元件与上述震动膜之间，并连接上述震动膜。

2、根据权利要求1所述的声波转换装置，其特征是，其中上述电磁转换元件是线圈。

3、根据权利要求2所述的声波转换装置，其特征是，其中上述震动膜包含环形薄板，上述线圈缠绕于上述环形薄板上。

4、根据权利要求1所述的声波转换装置，其特征是，其中上述磁性元件是磁铁。

5、根据权利要求1所述的声波转换装置，其特征是，其中上述弹性膜是塑料弹性膜。

6、根据权利要求1所述的声波转换装置，其特征是，其中上述底座包含接地部，与上述震动膜的上述金属薄膜电性连接。

7、根据权利要求6所述的声波转换装置，其特征是，其中上述震动膜包含折弯部，上述震动膜的上述金属薄膜藉由上述折弯部与上述接地部电性连接。

8、一种行动通讯装置，其特征是，包含：

壳体；

底座，设置于上述壳体中；

磁性元件，设置于上述底座上；

震动膜，设置于上述磁性元件之上，并包含弹性膜以及于上述弹性膜上的金属薄膜；以及

电磁转换元件，设置于上述磁性元件与上述震动膜之间，并连接上述震动膜。

9、根据权利要求8所述的行动通讯装置，其特征是，其中上述电磁转换元件是线圈。

10、根据权利要求9所述的行动通讯装置，其特征是，其中上述震动膜包含环形薄板，上述线圈缠绕于上述环形薄板上。

11、根据权利要求8所述的行动通讯装置，其特征是，其中上述磁性元件是磁铁。

12、根据权利要求8所述的行动通讯装置，其特征是，其中上述弹性膜是塑料弹性膜。

13、根据权利要求8所述的行动通讯装置，其特征是，其中上述底座包含接地部，与上述震动膜的上述金属薄膜电性连接。

14、根据权利要求13所述的行动通讯装置，其特征是，其中上述震动膜包含折弯部，上述震动膜的上述金属薄膜藉由上述折弯部与上述接地部电性连接。

15、根据权利要求8所述的行动通讯装置，其特征是，更包含电路模块，与上述电磁转换元件电性连接，并提供上述第一时变电压于上述电磁转换元件。

16、根据权利要求8所述的行动通讯装置，其特征是，更包含电路模块，与上述电磁转换元件电性连接，其中上述震动膜可接收声波而与上述电磁转换元件一起相对于上述磁性元件震动，使得上述电磁转换元件产生时变电压于上述电路模块。

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