CN101998212A - 利用直线振动电机的微型扬声器 - Google Patents

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CN101998212A CN2010102262157A CN201010226215A CN101998212A CN 101998212 A CN101998212 A CN 101998212A CN 2010102262157 A CN2010102262157 A CN 2010102262157A CN 201010226215 A CN201010226215 A CN 201010226215A CN 101998212 A CN101998212 A CN 101998212A
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金载龙
李禹范
严成起
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Abstract

本发明涉及一种利用直线振动电机的微型扬声器，其包括：框架，磁轭，其与框架相连接并容纳磁铁，声波发生部，其包括，安装在框架内部并被磁轭容纳的磁铁；设置在磁铁的上部、沿框架内部长度方向延长设置的膜片(Diaphragm)；安装在膜片上与磁铁相对设置的音圈(Voice Coil)，直线振动电机，其包括，位于框架内并设置在磁轭的末端部，同时与磁轭接触的振子；位于框架内并以板状形态设置在磁轭的下部，同时与磁轭的下端部接触的振动弹簧，外罩部，其与框架相连接。

Description

利用直线振动电机的微型扬声器
技术领域
本发明涉及一种利用直线振动电机的微型扬声器。
背景技术
一般情况下，扬声器的作用都是将声音向外部传出，以便听众能够收听声音。
另外，直线振动电机的作用就是通过将振动向外部传输，以使便携式移动通信终端机等电子设备产生振动。
这种扬声器和直线振动电机一般被设置在收音机与电话机等电子设备和便携式移动通信终端机与导航仪等便携式电子设备的内部。
最近，为了提高便携式电子设备携带的方便性，将其大小和厚度制造成最小化。
因此，为了使设置于便携式电子设备内部的扬声器和直线振动电机的厚度及大小也能够尽量缩小，研发人员一直在持续对扬声器和直线振动电机开展相关研究。
同时，为了增加直线振动电机的振动量和提高扬声器的声压及音质，研发人员一直在持续对直线振动电机和扬声器的构造开展相关研究。
发明内容
发明要解决的技术课题
本发明的一个目的在于，提供一种利用直线振动电机的微型扬声器，其利用声波振动和振动弹簧而有效提高振动量，从而提高扬声器的声压及音质，并能够扩散直线振动电机的振动量。
本发明的另一个目的在于，提供一种利用直线振动电机的微型扬声器，其通过使便携式电子设备的厚度及大小达到最小化，从而可以进一步提高便携式电子设备携带的方便性。
技术方案
为了实现上述目的，本发明包括如下几个部分：
框架；
磁轭，其与框架相连接并容纳磁铁；
声波发生部，其包括，安装在框架内部并被磁轭容纳的磁铁；设置在磁铁的上部，沿框架内部长度方向延长设置的膜片(Diaphragm)；安装于膜片上，并设置在与磁铁相对位置，且与磁铁接触后接受外部电源的供给而产生磁场，并使膜片发生振动，从而产生声波的音圈(Voice Coil)；
直线振动电机，其包括，位于框架内并设置在磁轭的末端部，同时与磁轭相接触时，通过接收由声波发生部产生的磁场而发生振动的振子；位于框架内并以板状形态设置在磁轭的下部，同时与磁轭的下端部相接触，通过磁轭与振子之间产生的上下颤抖动作而上下振动，从而扩散声波振动的振动弹簧；
外罩部，其与框架相连接，保护磁轭和声波发生部及直线振动电机，并能够将声音及振动向外部送出。本发明的另一个特征在于，在磁铁的上部还设置有顶板。
本发明的另一个特征在于，顶板还含有磁性物质。
本发明的另一个特征在于，本发明还包含一个连接构件，其有选择性地对顶板与磁铁、磁轭与振动弹簧的一部分进行连接，并根据振子的比重有选择性地调整高度，从而对振动进行调节。
本发明的另一个特征在于，振动弹簧可以通过利用层压(laminating)法制取膜光阻剂(film photo resist)的精密镀金技术制作。
本发明的另一个特征在于，振动弹簧可以通过利用光刻技术(photo lithography)的蚀刻(etching)方法制作。
本发明的另一个特征在于，振动弹簧可以采用电铸(electro forming)法制作。
本发明的另一个特征在于，振动弹簧可以采用高亮度表面研磨技术(lapping)技术制作。
本发明的另一个特征在于，振动弹簧可以采用抛光(polishing)法制作。
本发明的另一个特征在于，振动弹簧可以采用剥离(lift off)技术制作。
本发明的另一个特征在于，振动弹簧可以采用精密厚膜(thick film)与薄膜(thin film)镀金的厚度调整方法制作。
本发明的另一个特征在于，振动弹簧可以采用微机电系统MEMS(Micro electro mechanical Systems)技术制作。
本发明的另一个特征在于，振动弹簧可以通过利用高精度印花(stamp)的聚合物注塑法制作。
本发明的另一个特征在于，振动弹簧可以采用嵌件注塑技术制作。
本发明的另一个特征在于，外罩部由如下两个部分构成：与框架相连接，配置在声波发生部的上部，为确保能够将声音向外部传出而设置有第1罩孔的第1外罩构件，与框架相连接，配置在直线振动电机的下部，为确保能够将声音向外部传出而设置有第2罩孔的第2外罩构件。
本发明的另一个特征在于，第1外罩构件与第2外罩构件中至少有一个含有磁性物质，从而增强了与磁铁之间的磁场，因此可以进一步使声波发生部产生声波振动，并强化直线振动电机的振动。
本发明的另一个特征在于，利用直线振动电机的微型扬声器的外形至少可以是圆形、椭圆形、多边形中的一种。
发明效果
如上所述，依据本发明利用直线振动电机的微型扬声器可以获得如下的良好效果。
第一，通过振动弹簧对弹性和振子的比重进行控制，可以扩散直线振动电机的振动量，同时可以控制振动量。
第二，可以有效地提高声波振动，从而提高音质。
第三，可以使便携式电子设备的厚度和大小达到最小化，从而进一步提高便携式电子设备携带的方便性。
附图说明
图1是表示依据本发明第1实施例利用直线振动电机的微型扬声器的分解立体图；
图2是表示依据本发明第1实施例利用直线振动电机的微型扬声器的结合截面图；
图3是表示依据本发明第2实施例利用直线振动电机的微型扬声器的分解立体图；
图4是表示依据本发明第2实施例利用直线振动电机的微型扬声器的结合截面图；
图5a至图5i是依次显示图1至图4所示振动弹簧制造过程的制造流程图。
附图编号说明
100，300：利用直线振动电机的微型扬声器
102，302：框架
104，304：磁轭                  105，305：电源供给部
106，306：声波发生部            106a，306a：磁铁
106b，306b：膜片(Diaphragm)
106c，306c：音圈(Voice Coil)    106d，306d：顶板
108，308：直线振动电机          108a，308a：振子
108b，308b，508b：振动弹簧      108c，308c：连接构件
110，310：外罩部                110a，310a：第1外罩构件
110b，310b：第2外罩构件         508b1：基板
508b2：牺牲层                   508b3：膜光阻剂(film photo resist)
508b3′：膜光阻剂的图案
508b4：振动弹簧用抗蚀剂
508b4′：振动弹簧用抗蚀剂的图案
h1：第1罩孔                     h2：第2罩孔
A：层压(laminating)装置         B：研磨(lapping)/抛光(pol ishing)装置
具体实施例
下面，将参照附图对本发明的理想实施例进行更加详细的说明。
第1、2实施例
图1是表示依据本发明第1实施例的利用直线振动电机的微型扬声器的分解立体图，图2是表示依据本发明第1实施例的利用直线振动电机的微型扬声器的结合截面图。
图3是表示依据本发明第2实施例的利用直线振动电机的微型扬声器的分解立体图，图4是表示依据本发明第2实施例的利用直线振动电机的微型扬声器的结合截面图。
参照图1至图4可以看出，依据本发明第1、2实施例的利用直线振动电机的微型扬声器100，300包含如下几个部分：框架102，302、磁轭104，304、声波发生部106，306、直线振动电机108，308、外罩部110，310等。
磁轭104，304与框架102，302相连接，其容纳着下述的磁铁106a，306a。
上述磁轭104，304容纳着下述的磁铁106a，306a而保留有一定的振动空间。
此时，磁轭104，304可以采用含有金属材料的物质制作。
声波发生部106，306设置在框架102，302的内部，被配置在下述的磁铁106a，306a的上部，沿框架102，302的内部长度方向延长设置，当接受外部电源供给后就会产生磁场，从而产生声波。
具体地说，声波发生部106，306可以由如下几个部分构成：磁铁106a，306a、膜片(Diaphragm)106b，306b、音圈(Voice Coil)106c，306c、顶板106d，306d等。
磁铁106a，306a被容纳于磁轭104，304内，膜片106b，306b被配置在磁铁106a，306a的上部，并沿框架102，302的内部长度方向延长设置。
此时，磁铁106a，306a既可以采用永久磁铁制作，也可以采用含有能够有效提高磁力的软磁性物质制作。
另外，膜片106b，306b可以通过聚对二甲苯(Parylene)薄膜沉积方法形成，由于可以通过电子束(E-beam)沉积法而形成高纯度的金属薄膜沉积，因此，可以采用最适合的薄膜材料与厚度来提高微型扬声器100，300的声压和音质。
音圈106c，306c被设置在膜片106b，306b上，它与磁铁106a，306a相对设置，与磁铁106a，306a相接触并接受外部电源的供给就会产生磁场，使膜片106b，306b发生振动，从而产生声波。
上述音圈106c，306c可以采用金属材料铜(Cu)或者是铝(Al)制作，也可以采用传导性高的银(Ag)、金(Au)、铂金(Pt)中的任意一种或者是两种以上的合金制作，从而可以提高声波的特性。
此时，比较理想的情况是，在磁轭104，304的外侧一部分上设置电源供给部105，305。
这种电源供给部105，305包含电源供给用驱动元件(未图示)，从而可以确保外部电源能够向音圈106c，306c供给。
这种声波发生部106，306将由电源供给部105，305供给的包含多种频率的电源信号提供给音圈106c，306c，然后根据由音圈106c，306c输出的电流强度和频率大小产生机械能，并形成磁场。同时，由膜片106b，306b产生由磁场作用的声波振动。
另外，在磁铁106a，306a的上部还可以设置顶板106d，306d。
上述顶板106d，306d可以采用含有磁性的物质制作。
这种顶板106d，306d在与音圈106c，306c之间产生磁场时，就能够加快机械能产生的磁场诱导。
直线振动电机108，308安装在框架102，302内部，被设置在磁轭104，304的末端部与下部，它接受通过声波发生部106，306形成的磁场而上下振动，从而将声波振动向外扩散。
振子108a，308a安装在框架102，302内部，被设置在磁轭104，304的末端部，当与磁轭104，304接触后，就会接受通过声波发生部106，306形成的磁场而产生振动。
此时，振子108a，308a可以通过有选择性地增加重量，从而提高振动量。
振动弹簧108b，308b安装在框架102，302内部，它以板状形态设置在磁轭104，304的下部，且与磁轭104，304的下端部108a，308a接触，通过磁轭104，304与振子108a，308a间形成的上下颤抖动作作用下而产生上下振动，从而将声波振动向外扩散。
此时，振动弹簧108b，308b既可以通过利用层压(laminating)法制取膜光阻剂(film photo resistor)使用的精密镀金技术制作，也可以通过利用光刻(photo lithography)术的蚀刻术制作。
另外，振动弹簧108b，308b可以采用电铸(electro forming)法制作，也可以采用高亮度表面研磨(lapping)技术制作。
另外，振动弹簧108b，308b可以采用抛光(polishing)法制作，也可以采用剥离(lift off)技术制作。
下面，将参照图5a至图5i依次对上述振动弹簧108b，308b的制作方法进行说明。
图5a至图5i是依次显示图1至图4所示振动弹簧的制造过程流程图。
首先，如图5a所示，准备好制作直线振动电机的振动弹簧508b所需的基板508b1。然后，如图5b所示，在基板508b1的上部上以种子层(seed layer)镀上一层牺牲层508b2。
然后，如图5c所示，在牺牲层508b2的上部通过利用层压(laminating)法制取膜光阻剂(film photo resist)使用的精密镀金技术均匀地形成一层膜光阻剂508b3。
也就是说，利用层压装置A的旋转滚筒将膜光阻剂508b3均匀地进行层压，从而使膜光阻剂508b3均匀地分布。
然后，如图5d所示，通过利用光刻(photo lithography)术的蚀刻术和利用掩模图像(pattern mask)(未图示)将膜光阻剂508b3蚀刻成理想的图案508b3′。
此时，膜光阻剂508b3的图案508b3′可以通过利用蚀刻液(未图示)的蚀刻术中的湿(wet)蚀刻方法或者是干(dry)蚀刻方法中至少一种方法进行蚀刻形成。
然后，如图5e所示，在牺牲层508b2的上部镀膜，采用电铸(electroforming)法在膜光阻剂508b3的图案508b3′之间镀上一层振动弹簧用抗蚀剂508b4。
然后，如图5f所示，利用高亮度表面研磨(lapping)技术和抛光(polishing)技术使振动弹簧用抗蚀剂508b4的表面均匀，并调节其厚度，以形成理想的振动弹簧用抗蚀剂508b4的图案508b4′。
也就是说，利用执行研磨(lapping)功能和抛光(polishing)功能的研磨/抛光装置B对通过振动弹簧用抗蚀剂508b4弹性控制的振动弹簧108b，308b的振动量进行调整。
然后，如图5g所示，通过利用光刻(photo lithography)术的蚀刻术对膜光阻剂508b3的图案508b3′进行蚀刻而除去。
此时，膜光阻剂508b3的图案508b3′可以通过利用蚀刻液(未图示)的蚀刻术中的湿(wet)蚀刻术或者是干(dry)蚀刻术中的至少一种方法进行蚀刻除去。
最后，如图5h所示，利用剥离(lift off)技术将牺牲层508b2除去并进行干燥硬化，之后，如图5i所示，就会形成振动弹簧用抗蚀剂508b4的振动弹簧图案508b4′。
这种振动弹簧108b，308b可以进行弹力的增加及控制，因此够对调整振动量，从而可以实现高振动的直线振动电机。
连接构件108c，308c可以有选择性地对顶板106d，306d及磁铁106a，306a、磁轭104，304及振动弹簧108b，308b的一部分进行连接。
在这里，连接构件108c，308c不会漏磁，可以根据振子108a，308a的比重有选择性地调整高度，从而对振动进行调节。
这种连接构件108c，308c以顶板106d，306d及磁铁106a，306a、磁轭104，304及振动弹簧108b，308b的中心轴为基准进行振动，从而使振动量增加。
也就是说，对于声波发生部106，306来说，当通过电源供给部105，305将电源信号向音圈106c，306c供给时，在通过磁铁106a，306a和膜片106b，306b及音圈106c，306c形成的磁场和在音圈106c，306c周围形成的电场的作用下就会产生电磁力，从而开始运转。
此时，振子108a，308a在100～300Hz之间形成共振点，并在低频范围内振动，同时振动弹簧108b，308b通过利用振子108a，308a产生的振动能量而上下振动，从而使振动向外扩散。
同时，膜片106b，306b及音圈106c，306c在500Hz～1,000Hz之间形成共振点，并与在中、高频范围内扩散的振动一起产生声波振动，从而就可以提高音质。
外罩部110，310与框架102，302相连接，对磁轭104，304与声波发生部106，306及直线振动电机108，308进行保护，同时将声音向外部传出。
此时，外罩部110，310包括第1外罩构件110a，310a和第2外罩构件110b，310b。
第1外罩构件110a，310a与框架102，302相连接，被设置在声波发生部106，306的上部，为确保能够将声音向外部传出而设置有第1罩孔h1。
第2外罩构件110b，310b与框架102，302相连接，被设置在直线振动电机108，308的下部，为确保能够将声音向外部传出而设置有第2罩孔h2。
也就是说，第1外罩构件110a，310a与框架102，302相连接，并且可以将其设置在膜片106b，306b的上部；第2外罩构件110b，310b与框架102，302相连接，并且可以将其设置在振动弹簧108b，308b的下部。
在这里，第1、2罩孔h1，h2可以将通过声波发生部106，306产生声波振动的声音向外部传出。
另外，第1外罩构件110a，310a和第2外罩构件110b，310b中至少有一个含有磁性物质，这样就进一步增强了与磁铁106a，306a之间的磁场，从而进一步增强直线振动电机108，308的振动，拓宽了声波发生部106，306的声波振动幅度，进而提高声压及音质。
另外，图上虽然没有进行标示，但是膜片106b，306b可以包含一个凹凸部(未图示)。
对于包含这种凹凸部(未图示)的膜片106b，306b与音圈106c，306c来说，当磁铁104，304与包含磁性物质的第1、2外罩构件110a，110b，310a，310b之间形成磁场时，就能够有效地提高声波的振动，从而就可以进一步提高声压及音质。
另外，为了方便对利用直线振动电机的微型扬声器100，300进行说明，就参照其圆形、椭圆形的附图进行了说明。但是，本发明并不局限于此，利用直线振动电机的微型扬声器(未图示)也可以制作成多边形。
另外，虽然未进行图示，但是在上述实施例中，振动弹簧108b，308b在考虑通过弹性控制的振动量的情况下，既可以通过精密厚膜(thick film)与薄膜(thin film)镀金的厚度调整方法进行制作，也可以通过微机电系统MEMS(Micro electro mechanical Systems)技术制作。
另外，虽然未进行图示，但是在上述实施例中，振动弹簧108b，308b既可以通过利用高精度印花(stamp)的聚合物注塑法制作，也可以采用嵌件注塑技术制作。
如上所述，依据本发明第1、2实施例的利用直线振动电机的微型扬声器100，300包含声波发生部106，306、直线振动电机108，308等。
因此，依据本发明第1、2实施例的利用直线振动电机的微型扬声器100，300与通过直线振动电机108，308扩散的振动，共同通过声波发生部106，306产生声波振动。因此，能够有效地提高声波振动，从而提高声压及音质。
也就是说，依据本发明第1、2实施例的利用直线振动电机的微型扬声器100，300是，如果将包含多个频率的电流信号向音圈106c，306c供给时，音圈106c，306c就会根据电流的强度和频率的大小而产生机械能。
此时，粘附在音圈106c，306c上的膜片106b，306b上发生振动而产生声波，与此同时，根据弗莱明的左手法则在磁铁106a，306a与音圈106c，306c上流动的电流的相互作用下，设置在磁轭104，304下端及框架102，302内部的振动弹簧108b，308b就会上下颤抖。
同时，通过结合于振动弹簧108b，308b上并设置在框架102，302内部的磁轭104，304与振子108a，308a之间产生的上下颤抖动作而发生振动，然后振动通过框架102，302进行传递，从而使声波振动进一步扩散。
另外，依据本发明第1、2实施例的利用直线振动电机的微型扬声器100，300包括含有磁性物质的外罩部110，310。
因此，依据本发明第1、2实施例的利用直线振动电机的微型扬声器100，300就进一步形成了与磁铁106a，306a间的磁场。
所以，依据本发明第1、2实施例的利用直线振动电机的微型扬声器100，300与通过直线振动电机108，308扩散的振动一起，通过声波发生部106，306进一步产生声波振动。因此，就能够更加有效地提高声波振动，从而进一步提高声压及音质。
而且，依据本发明第1、2实施例的利用直线振动电机的微型扬声器100，300可以利用外罩部110，310与磁轭104，304相连接构成的空间作为声波振动空间。
因此，依据本发明第1、2实施例的利用直线振动电机的微型扬声器100，300就可以减小整体的厚度及大小。这样，就能够进一步使便携式电子设备的厚度及大小达到最小化，从而提高便携式电子设备携带的方便性。
另外，依据本发明第1、2实施例的利用直线振动电机的微型扬声器100，300可以适用于包括便携式移动通信终端机、具有收听音乐和观看影片及导航功能的便携式多媒体装置在内的便携式电子设备，同时，也可以适用于与便携式多媒体装置连接的耳机和头戴式耳机等收听装置。
通过上述的说明可知，本领域技术人员可以不变更本发明技术思想或必要特征，就可以实施其它具体的形态。因此，上述实施例仅是在各个方面进行了示例说明，实际情况并不局限于此。所以，本项发明的技术性范围并不局限于上述详细说明，而是要根据权利要求范围来确定其技术范围。权利要求范围的意义和范围，以及由其等价概念导出的所有变更或变形后的形态均属于本项发明的范围。

Claims (17)

1.一种利用直线振动电机的微型扬声器，其特征在于，具有如下机构：
框架；
磁轭，其与框架相连接并容纳磁铁；
声波发生部，其包括，安装在框架内部并被上述磁轭容纳的磁铁；设置在磁铁的上部，沿上述框架内部长度方向延长设置的膜片；安装于上述膜片上，并设置在与上述磁铁相对位置，并且与上述磁铁接触后通过接受外部电源的供给而产生磁场，并使上述膜片发生振动，从而产生声波的音圈；直线振动电机，其包括，位于上述框架内并设置在上述磁轭的末端部，同时与上述磁轭相接触，通过接收由上述声波发生部产生的磁场而发生振动的振子；位于上述框架内并以板状形态设置在上述磁轭的下部，同时与上述磁轭的下端部相接触，通过上述磁轭与上述振子之间产生的上下颤抖动作而上下振动，从而扩散声波振动的振动弹簧；
外罩部，其与上述框架相连接，保护上述磁轭和上述声波发生部及上述直线振动电机，并能够将声音及振动向外部送出。
2.根据权利要求项1所述的利用直线振动电机的微型扬声器，其特征在于：在上述磁铁的上部上还设置有顶板。
3.根据权利要求项2所述的利用直线振动电机的微型扬声器，其特征在于：上述顶板还含有磁性物质。
4.根据权利要求项2或权利要求项3所述的利用直线振动电机的微型扬声器，其特征在于：
具有连接构件，其选择性地对上述顶板及上述磁铁、上述磁轭及上述振动弹簧的一部分进行连接，并根据上述振子的比重有选择性地调整高度，从而对振动进行调节。
5.根据权利要求项1所述的利用直线振动电机的微型扬声器，其特征在于：
上述振动弹簧可以通过利用层压法制取膜光阻剂的精密镀金技术制作。
6.根据权利要求项1所述的利用直线振动电机的微型扬声器，其特征在于：上述振动弹簧可以通过利用光刻技术的蚀刻方法制作。
7.根据权利要求项1所述的利用直线振动电机的微型扬声器，其特征在于：上述振动弹簧可以采用电铸法制作。
8.根据权利要求项1所述的利用直线振动电机的微型扬声器，其特征在于：上述振动弹簧可以采用高亮度表面研磨技术制作。
9.根据权利要求项1所述的利用直线振动电机的微型扬声器，其特征在于：上述振动弹簧可以采用抛光法制作。
10.根据权利要求项1所述的利用直线振动电机的微型扬声器，其特征在于：上述振动弹簧可以采用剥离技术制作。
11.根据权利要求项1所述的利用直线振动电机的微型扬声器，其特征在于：上述振动弹簧可以采用精密厚膜与薄膜镀金的厚度调整方法制作。
12.根据权利要求项1所述的利用直线振动电机的微型扬声器，其特征在于：上述振动弹簧可以采用微机电系统技术制作。
13.根据权利要求项1所述的利用直线振动电机的微型扬声器，其特征在于：上述振动弹簧可以通过利用高精度印花的聚合物注塑法制作。
14.根据权利要求项1所述的利用直线振动电机的微型扬声器，其特征在于：上述振动弹簧可以采用嵌件注塑技术制作。
15.根据权利要求项1所述的利用直线振动电机的微型扬声器，其特征在于，上述外罩部由如下两个部分构成：
第1外罩构件，其与上述框架相连接，并配置在上述声波发生部的上部，为确保能够将声音向外部传出而设置有第1罩孔；
第2外罩构件，其与上述框架相连接，并配置在上述直线振动电机的下部，为确保能够将声音向外部传出而设置有第2罩孔。
16.根据权利要求项15所述的利用直线振动电机的微型扬声器，其特征在于：
上述第1外罩构件与上述第2外罩构件中至少有一个含有磁性物质，从而增强了与上述磁铁之间的磁场，因此可以进一步使上述声波发生部产生声波振动，并强化上述直线振动电机的振动。
17.根据权利要求项1所述的利用直线振动电机的微型扬声器，其特征在于：
利用上述直线振动电机的微型扬声器的外形至少可以是圆形、椭圆形、多边形中的一种。
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