CN109246562A

CN109246562A - 微型发声装置

Info

Publication number: CN109246562A
Application number: CN201811204973.1A
Authority: CN
Inventors: 刘迎新; 王建建; 刘存帅; 刘春发
Original assignee: Goertek Inc
Current assignee: Goertek Inc
Priority date: 2018-09-21
Filing date: 2018-10-16
Publication date: 2019-01-18
Anticipated expiration: 2038-10-16
Also published as: CN109246562B; WO2020057009A1

Abstract

本发明公开了一种微型发声装置。该装置包括振动系统，所述振动系统包括音圈和绝缘材料制成的定心支片，所述定心支片包括位于中央的中心部、位于外周的边缘部以及位于所述中心部和所述边缘部之间的悬臂，所述音圈沿轴向的一端被固定在所述中心部；所述音圈包括本体部和引线，所述引线沿所述悬臂引出，并被固定在所述悬臂上；所述定心支片为由一个材料层制成的单层结构；或者，所述定心支片为由多个材料层复合而成的多层结构或者由多个材料层和胶水层复合而成的多层结构，所述多个材料层的材质相同或不同；所述材料层由高分子聚合物制成；所述定心支片的厚度为8‑225μm。

Description

微型发声装置

技术领域

本发明涉及电声转换技术领域，更具体地，涉及一种微型发声装置。

背景技术

微型发声装置通常包括振动系统和磁路系统。振动系统包括振膜和音圈。音圈的一端固定在振膜的中心部，另一端插入磁路系统的磁间隙中。微型发声装置面临着偏振问题，音量的提高会使振动系统的偏振幅度增大，造成音质的损失。为了降低偏振，在一些例子中，振动系统设置有定心支片。定心支片被固定在振膜和音圈之间。定心支片形成弹性支撑力，从而有效地降低了偏振。

现有的定心支片通常由FPCB制成。FPCB通常包括导电金属层和覆盖在导电金属层外侧的绝缘层。导电金属层用于音圈与外部元件的导通，并且能够提供良好的回弹力。

然而，现有的FPCB制成的定心支片的结构复杂，成本高，降低偏振的效果不明显。

因此，需要提供一种新的技术方案，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种微型发声装置的新技术方案。

根据本公开的第一方面，提供了一种微型发声装置。微型发声装置包括振动系统，所述振动系统包括音圈和绝缘材料制成的定心支片，所述定心支片包括位于中央的中心部、位于外周的边缘部以及位于所述中心部和所述边缘部之间的悬臂，所述音圈沿轴向的一端被固定在所述中心部；

所述音圈包括本体部和引线，所述引线沿所述悬臂引出，并被固定在所述悬臂上；

所述定心支片为由一个材料层制成的单层结构；或者，

所述定心支片为由多个材料层复合而成的多层结构或者由多个材料层和胶水层复合而成的多层结构，所述多个材料层的材质相同或不同；

所述材料层由高分子聚合物制成；所述定心支片的厚度为8-225μm。

可选地，所述材料层的材质为聚酰亚胺。

可选地，所述材料层的材质为聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚苯硫醚、热塑性弹性体中的任意一种。

可选地，所述定心支片的厚度为75-200μm。

可选地，所述定心支片包括两个所述材料层以及位于两个所述材料层之间的所述阻尼胶层；或者

所述定心支片包括三个所述材料层以及间隔设置在三个所述材料层之间的两个所述阻尼胶层。

可选地，所述阻尼胶层为丙烯酸类胶、环氧类胶、聚氨酯类胶和有机硅类胶中的至少一种。

可选地，所述定心支片在室温下的拉伸模量为1-7GPa。

可选地，所述定心支片在室温下的拉伸模量为3-5GPa。

可选地，所述本体部包括相对的两个引出边，所述引线分别由两个引出边上引出，所述定心支片包括与两个引出边对应的两个第一边，在每个所述第一边上的设置有一条所述悬臂，两条所述引线被分别固定在两条所述悬臂上。

可选地，定义两个第一边的一端为第一端，另一端为第二端；

其中一条所述悬臂的一端与所述第一边上的中心部的第一端连接，另一端与所述第一边上的边缘部的第二端连接；

另一条所述悬臂的一端与所述第一边上的中心部的第二端连接，另一端与所述第一边上的边缘部的第一端连接。

可选地，所述引线包括靠近所述本体部的弧形部，所述弧形部的至少局部悬空于所述悬臂和所述边缘部之间。

可选地，所述材料层的长期使用温度为160℃以上。

根据本公开的一个实施例，该微型发声装置具有偏振小的特点。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是根据本公开的一个实施例的定心支片的一部分的剖视图。

图2是根据本公开的一个实施例的三层结构的定心支片的一部分的剖视图。

图3是根据本公开的一个实施例的五层结构的定心支片的一部分的剖视图。

图4是根据本公开的一个实施例的又一种定心支片的一部分的剖视图。

图5是引线悬空设置的微型发声装置的振膜不同部位的振幅与频率的变化曲线。

图6是根据本公开的一个实施例的引线固定在定心支片上的微型发声装置的振膜不同部位的振幅与频率的变化曲线。

图7是根据本公开的一个实施例的微型发声装置与FPC材质定心支片的微型发声装置的THD曲线。

图8是根据本公开的一个实施例的微型发声装置的振膜不同部位振幅与频率的变化曲线。

图9是根据本公开的一个实施例的另一种微型发声装置的振膜不同部位振幅与频率的变化曲线。

图10是根据本公开的一个实施例的微型发声装置的分解图。

附图标记说明：

11：聚酰亚胺膜层；12：阻尼胶层；13：边缘部；14：中心部；15：悬臂；16：引线；17：音圈；18：补强层；19：振膜；20：定心支片；21：外壳；22：永磁体；23：导磁轭；24：第一边；25：第一端；26：第二端。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

根据本公开的一个实施例，提供了一种微型发声装置。微型发声装置通常是指用于便携式电子产品的嵌入式发声单体或者发声模组。这种发声装置具有体积小、扁平化、轻薄化的特点。例如，用于耳机、手机、平板电脑、游戏机、可穿戴设备等的发声装置。

如图10所示，微型发声装置包括外壳21、振动系统和磁路系统。磁路系统包括导磁轭23和固定在导磁轭23上的永磁体22。永磁体22形成磁间隙。

振动系统包括振膜19、音圈17和绝缘材料制成的定心支片20。定心支片20被固定在音圈17和振膜19之间。

如图4所示，定心支片包括位于中央的中心部14、位于外周的边缘部13以及位于中心部14和边缘部13之间的悬臂15。音圈17包括本体部和引线16。引线16由本体部伸出。引线沿悬臂15引出，并被固定在悬臂15上。与引线16悬空的方式相比，在这种设置方式中，由于引线与悬臂15的固定使得引线16不容易随摆动，能够有效地降低引线16产生的谐振峰。

此外，引线16能够随定心支片25运动，降低了微型发声装置工作时断线的风险。

在该例子中,定心支片20为由一个材料层制成的单层结构；或者，定心支片20为由多个材料层复合而成的多层结构或者由多个材料层和胶水层复合而成的多层结构，多个材料层的材质相同或不同。材料层由高分子聚合物制成。该定心支片20能有效地降低振动系统的偏振。

在该例子中，音圈17沿轴向的一端被固定在中心部14。在振膜的中部还设置有补强层18。外壳21呈环形结构，例如矩形环状。定心支片20的边缘部13被固定在外壳21上。

在该例子中，定心支片20的厚度为8-225μm。该厚度范围的定心支片兼顾较高的刚度以及较宽的线性范围。

在一个例子中，材料层的材质为聚酰亚胺。

在一个例子中，材料层的材质为聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚苯硫醚、热塑性弹性体中的任意一种。材料层的材质可以是上述任一种，也可以是，材料层由上述多种材料复合而成。

例如，定心支片20为单层结构。定心支片20为聚酰亚胺膜层11。如图1所示，该定心支片只包括一个聚酰亚胺膜层11。或者，

定心支片20为复合结构，例如，定心支片20包括多层聚酰亚胺膜层11，相邻的聚酰亚胺膜层11之间设置有阻尼胶层12。或者，

定心支片20为复合结构，例如，定心支片20包括聚酰亚胺膜层11和聚醚醚酮膜层、聚醚酰亚胺膜层和聚苯硫醚膜层，或者热塑性弹性体膜层和聚醚醚酮等。通过胶水层将多个膜层复合在一起。

当然，复合膜层不限于上述实施例，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。

图2是根据本公开的一个实施例的三层结构的定心支片的一部分的剖视图。在该例子中，定心支片包括两个材料层以及位于两个材料层之间的阻尼胶层。例如，材料层为聚酰亚胺膜层11。两个聚酰亚胺膜层11作为表层。阻尼胶层12位于两个聚酰亚胺膜层11之间，以将两个聚酰亚胺膜层11粘结在一起。

图3是根据本公开的一个实施例的五层结构的定心支片的一部分的剖视图。在该例子中，定心支片包括三个材料层以及间隔设置在三个材料层之间的两个阻尼胶层12。例如，材料层为聚酰亚胺膜层11。两个聚酰亚胺膜层11作为表层，另一个作为中间层。阻尼胶层12位于中间层上、下侧，以将三个聚酰亚胺膜层11粘结在一起。

当然，定心支片中的聚酰亚胺膜层11还可以是四、五、六层等，本公开对此不做限定。

聚酰亚胺膜层11由聚酰亚胺制成。聚酰亚胺膜层11作为定心支片的基材层。聚酰亚胺(PI)是指主链含有酰亚胺基团的聚合物。聚酰亚胺(PI)包括但不限于芳香族酰亚胺、半芳香族酰亚胺、脂肪族酰亚胺及改性聚酰亚胺中的至少一种。聚酰亚胺由二酐类聚合物、四酸类聚合物和二胺类聚合物为原料聚合而成。例如，原料包括芳香族二元胺、芳香族二酸酐、芳香族四羧酸、芳香族四羧酸二烷酯、脂肪族二酸酐、马来酸酐等。

在一个例子中，聚酰亚胺膜层11采用流延、注塑的方式进行成型。例如，将原材料填充到模具中以进行成型，以形成具有设定形状的聚酰亚胺膜层11。

还可以是，聚酰亚胺薄膜或者聚酰亚胺与阻尼胶复合膜通过裁剪的方式形成具有设定形状的聚酰亚胺膜层11。

微型发声装置在长时间、大功率工作时，温度会不断升高，例如温度能高达150℃。普通的定心支片在该温度下很难保持稳定工作。

在一个例子中，材料层的长期使用温度为160℃以上。这使得定心支片20具有良好的耐用性。具有该实施例的定心支片20的微型发声装置，在长时间、大功率的工作条件下仍然具有良好的回弹性能以及良好的瞬态响应和较低的失真。

例如，聚酰亚胺膜层11具有耐高温的特性。熔融温度能达到400℃以上。长时间的使用温度能够达到200℃以上。包括聚酰亚胺膜层11的定心支片具有更加优良的耐用性。

阻尼胶层12具有良好的粘结以及阻尼效果，能够使聚酰亚胺膜层11牢固地复合在一起。例如，阻尼胶层12为丙烯酸类胶、环氧类胶、聚氨酯类胶和有机硅类胶中的至少一种。上述材料制成的阻尼胶层12的粘结牢固、阻尼效果好，能够有效地降低微型发声装置的杂音，增强微型发声装置的音质。

此外，阻尼胶层12能够提升定心支片的回弹性能。

在复合结构的定心支片20中，各个聚酰亚胺膜层11的厚度可以相同也可以不同。阻尼胶层12的厚度可以相同也可以不同。本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。

定心支片20的厚度对性能的影响较大。厚度太薄则定心支片的刚度不足，在振动过程中对于偏振的改善小。厚度太大则定心支片在振动时的线性范围小，对微型发声装置的振动系统的拉扯作用大。微型发声装置的失真大，音质差。线性范围是指，位移变化与弹力变化呈线形关系的范围。

该微型发声装置具有偏振小、发声效果好、瞬态响应快、失真小的特点。

在一个例子中，定心支片20的厚度为75-200μm。该厚度范围内定心支片的刚度以及线性范围更加适中。

在一个例子中，定心支片20在室温下的拉伸模量为1-7GPa。该拉伸膜量范围内定心支片的弹性、刚度良好，微型发声装置的偏振小。

进一步地，定心支片20在室温下的拉伸模量为3-5GPa。该拉伸膜量范围内微型发声装置的偏振更小。

在一个例子中，如图4所示，定心支片20的整体呈矩形。本体部包括相对的两个引出边。引线16分别由两个引出边上引出。定心支片20包括与两个引出边对应的两个第一边24。在每个第一边24上的设置有一条悬臂15。两条引线16被分别固定在两条悬臂15上。在该例子中，引线16的出线和入线相对设置。这使得引线16对音圈17的拉扯作用更均衡，进一步降低了偏振的发生。

在一个例子中，如图4所示，定义两个第一边24的一端为第一端25，另一端为第二端26。其中一条悬臂15的一端与第一边24上的中心部的第一端25连接，另一端与第一边24上的边缘部的第二端26连接。另一条悬臂15的一端与第一边24上的中心部的第二端26连接，另一端与第一边24上的边缘部的第一端25连接。在该例子中，引线16的出线和入线基本呈中心对称，这使得振动系统的结构更加规整，引线的拉扯作用更均衡，微型发声装置的偏振更小。

在一个例子中，引线16包括靠近本体部的弧形部。弧形部的至少局部悬空于悬臂15和边缘部之间。例如，弧形部的至少局部悬空于悬臂15和边缘部之间。出线和入线的引出部位形成弧形部。在此，弧形部的长度以及曲率半径可以根据实际需要进行设置。通常情况下，悬臂15的始端也为弧形。弧形部的曲率半径应大于悬臂15的始端，以使弧形部能够空于悬臂15和边缘部之间的镂空区。弧形部的长度更大，能够有效地降低引线16的应力集中，防止出现断线，提高了微型发声装置的可靠性。

在其他示例中，定心支片的整体还可以是圆形、椭圆形、跑道型等结构，本领域技术人员可以根据振动系统的实际需要进行选择。

图5-9是几种微型发声装置的测试曲线。图5是引线悬空设置的微型发声装置的振膜不同部位的振幅与频率的变化曲线。图6是根据本公开的一个实施例的引线固定在定心支片上的微型发声装置的振膜不同部位的振幅与频率的变化曲线。图7是根据本公开的一个实施例的微型发声装置与FPC材质定心支片的微型发声装置的THD曲线。图8是根据本公开的一个实施例的微型发声装置的振膜不同部位振幅与频率的变化曲线。图9是根据本公开的一个实施例的另一种微型发声装置的振膜不同部位振幅与频率的变化曲线。

其中，图5、图6、图8、图9为振膜不同部位的振幅随频率的变化曲线。振膜呈矩形结构。横坐标为频率(Hz)，纵坐标为振幅(mm)。其中，a曲线为振膜的引线引出侧的变化曲线；b曲线为与引线引出侧相对的引线相对侧的变化曲线；c曲线为振膜中心部位的变化曲线。

图7为采用单层聚酰亚胺定心支片的微型发声装置与采用FPC定心支片的微型发声装置的THD变化曲线。横坐标为频率(Hz)，纵坐标为THD。其中，d曲线为采用FPC定心支片的微型发声装置的THD变化曲线；e曲线为采用单层聚酰亚胺定心支片的微型发声装置的变化曲线。

由图5可以看出，引线相对侧的曲线在500-600Hz之间出现了谐振峰。在100-1000Hz频率范围内，引线引出侧、引线相对侧和中心部位的振幅相差较大。由图6可以看出，引线相对侧的曲线在500-600Hz之间变化较为平缓，几乎没有出现谐振峰。在100-1000Hz频率范围内引线引出侧、引线相对侧和中心部位的振幅相差很小。这表明由于采用了本公开的定心支片故微型发声装置的偏振能够有效地抑制偏振。振膜的各个部位的振动更均衡，微型发声装置的发声效果更好。

在图8中，微型发声装置采用的定心支片的厚度为50μm。由图8可以看出，在100-800Hz范围内，振膜的引线引出侧、引线相对侧和中心部位的振幅相差较大。尤其在400-800Hz之间，各部位振幅相差更大。这表明该厚度的定心支片由于厚度较薄，造成刚度不足。定心支片对于偏振的改善效果不明显。

在图9中，微型发声装置采用的定心支片的厚度为150μm。由图9可以看出，在可见的频率范围内，振膜的引线引出侧、引线相对侧和中心部位的振幅相差均较小，各部位振动均衡。这表明该厚度的定心支片对于偏振的改善效果很明显。

由图7可以看出，在3000Hz、8000Hz处，采用FPC定心支片的微型发声装置的THD(高次谐波失真)曲线出现了尖峰。而本公开的微型发声装置的THD曲线在上述两个频率下明显较低，没有出现明显的尖峰。这表明本公开的微型发声装置的高次谐波失真明显小于采用FPC定心支片的微型发声装置。本公开实施例的微型发声装置具有良好的抑制失真的效果。

在一个例子中，微型发声装置为发声模组。该发声模组包括上述定心支片。发声模组包括模组外壳和设置在模组外壳内的微型发声装置。模组外壳具有与微型发声装置连通的出声孔。发声单体包括振膜、定心支片和音圈。

例如，发声模组为侧出声发声模组。侧出声发声模组是指出声方向位于微型发声装置振动方向的旁侧。例如，出声方向垂直于振动方向。定心支片的靠近出声孔的一侧的刚度小于与该侧相对的一侧的刚度。

例如，定心支片的整体呈矩形。两条长边中的一个靠近出声孔，另一个远离出声孔。在靠近出声孔一侧设置一条悬臂15，在相对侧设置两条悬臂15，以改变两侧的刚度。在通常情况下，定心支片靠近出声孔一侧的振幅比与该侧相对的一侧的振幅小。通过将该侧的悬臂15的刚度降低，能够有效地抑制偏振的发生。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims

1.一种微型发声装置，包括振动系统，所述振动系统包括音圈和绝缘材料制成的定心支片，所述定心支片包括位于中央的中心部、位于外周的边缘部以及位于所述中心部和所述边缘部之间的悬臂，所述音圈沿轴向的一端被固定在所述中心部；

其特征在于，

所述定心支片为由一个材料层制成的单层结构；或者，

所述材料层由高分子聚合物制成；

所述定心支片的厚度为8-225μm。

2.根据权利要求1所述的微型发声装置，其中，所述材料层的材质为聚酰亚胺。

3.根据权利要求1所述的微型发声装置，其中，所述材料层的材质为聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚苯硫醚、热塑性弹性体中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的微型发声装置，其中，所述定心支片的厚度为75-200μm。

5.根据权利要求1所述的微型发声装置，其中，所述定心支片包括两个所述材料层以及位于两个所述材料层之间的所述阻尼胶层；或者

6.根据权利要求1所述的微型发声装置，其中，所述阻尼胶层为丙烯酸类胶、环氧类胶、聚氨酯类胶和有机硅类胶中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的微型发声装置，其中，所述定心支片在室温下的拉伸模量为1-7GPa。

8.根据权利要求7所述的微型发声装置，其中，所述定心支片在室温下的拉伸模量为3-5GPa。

9.根据权利要求1所述的微型发声装置，其中，所述本体部包括相对的两个引出边，所述引线分别由两个引出边上引出，所述定心支片包括与两个引出边对应的两个第一边，在每个所述第一边上的设置有一条所述悬臂，两条所述引线被分别固定在两条所述悬臂上。

10.根据权利要求9所述的微型发声装置，其中，定义两个第一边的一端为第一端，另一端为第二端；

11.根据权利要求1所述的微型发声装置，其中，所述引线包括靠近所述本体部的弧形部，所述弧形部的至少局部悬空于所述悬臂和所述边缘部之间。

12.根据权利要求1所述的微型发声装置，其中，所述材料层的长期使用温度为160℃以上。