CN110784803A - 一种柔性电路板及扬声器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种柔性电路板及扬声器，所述柔性电路板是由多个材料层复合或者由多个材料层和胶水层复合而成的多层结构，包括与音圈固定的中心部和与盆架固定的边缘部，所述中心部和所述边缘部之间通过悬臂连接，其特征在于：所述悬臂包括悬臂本体、与中心部连接的第一端部和与边缘部连接的第二端部，所述悬臂本体上设有碳纤维强化层。本发明通过添加碳纤维强化层的多层结构构建悬臂，使悬臂刚度显著提高，提高弯曲模量，进而提高柔性电路板悬臂的自振频率，有效提高了扬声器的声能输出，提高大振幅微型扬声器的声学性能。

Description

一种柔性电路板及扬声器
技术领域
本发明涉及电声器件领域，具体地讲是涉及一种超线性扬声器上使用的柔性电路板及应用该柔性电路板的扬声器。
背景技术
超线性扬声器为提高其振动组件的振动幅值，需要将传统的引线更替为柔性电路板来导通电路。得益于柔性电路板是由高分子材料和铜的堆叠结构，外侧的高分子材料能够很好的保护内部的导电铜箔。现有柔性电路板构成的悬臂一般是PI+胶+压延铜+基材PI的类铺层结构。对于高分子材料的PI，其刚度的杨氏模量一般为几个GPa，胶层更软，铜虽然刚性较强，但其厚度仅为十几个微米，因此其弯曲模量也很小，弯曲模量即抵抗弯曲的能力。
现有的柔性电路板铺层结构使得其悬臂共振频率较低，一般为一千赫兹左右，柔性电路板悬臂的自振频率与扬声器的共振频率相近，容易激发柔性电路板的共振，较低的共振频率使得扬声器的总谐波失真提前产生，悬臂的自振还能使扬声器的输出信号——声压级曲线，在其共振频率附近产生谐振峰，从而会提高了扬声器的谐波失真，对扬声器有效输出信号非常不利，降低了扬声器的音效；另外共振可使得柔性电路板内铜箔产生过大的应力，从而导致疲劳失效。因此，本发明提出一种能够改善和提高自振频率的柔性电路板悬臂，以达到错开柔性电路板的悬臂自振频率与扬声器的共振频率，避免两者发生共振，从而避免产生谐振峰，改善扬声器的谐波失真，提高扬声器有效输出信号，避免柔性电路板内铜箔产生过大的应力，从而减轻疲劳失效。
发明内容
本发明的目的在于克服上述传统技术的不足之处，提供一种能够改善和提高自振频率的柔性电路板构成的悬臂，以达到错开柔性电路板的悬臂自振频率与扬声器的共振频率，避免两者发生共振，从而避免产生谐振峰，改善扬声器的谐波失真，提高扬声器有效输出信号，避免柔性电路板内铜箔产生过大的应力，从而减轻疲劳失效。
本发明的目的是通过以下技术措施来达到的：
一种柔性电路板，是由多个材料层复合或者由多个材料层和胶水层复合而成的多层结构，包括与音圈固定的中心部和与盆架固定的边缘部，所述中心部和所述边缘部之间通过悬臂连接，其特征在于：所述悬臂包括悬臂本体、与中心部连接的第一端部和与边缘部连接的第二端部，所述悬臂本体上设有碳纤维强化层。
作为一种优选方案，
所述碳纤维强化层设置于悬臂本体外表面和/或设置于构成悬臂本体的多层结构的多个材料层之间。
作为一种优选方案，
所述碳纤维强化层为碳纤维胶层，所述碳纤维胶层由碳纤维混合于胶中构成。
作为一种优选方案，
所述碳纤维强化层为碳纤维胶层时厚度为20-30微米.
作为一种优选方案，
所述碳纤维强化层为片状的碳纤维片，一片或多片所述碳纤维片胶粘敷设于悬臂本体。
作为一种优选方案，
所述碳纤维强化层为碳纤维片时厚度为1-3微米。
作为一种优选方案，
所述碳纤维强化层敷设于悬臂本体的部分形成刚体部，所述悬臂本体的刚体部与所述悬臂本体未敷设有碳纤维强化层的部分构成悬臂梁结构。
作为一种优选方案，
所述悬臂本体上具有一处或多处悬臂梁结构。
作为一种优选方案，
所述刚体部以悬臂本体的中心对称设置。
作为一种优选方案，
所述刚体部的总长度定为L’，悬臂本体的长度定位L，L’/L大于1/4且小于1/3。
一种扬声器，包括振动系统、磁路系统和支撑系统，所述振动系统包括连接有音圈的振膜，其特征在于：所述音圈和支撑系统之间设有上述的柔性电路板，所述柔性电路板中的第一连接部与音圈连接，所述柔性电路板的第二连接部与支撑系统连接，所述悬臂与音圈电连接。
由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明的优点是：
本发明公开了一种柔性电路板及应用该柔性电路板的一种扬声器，本申请的柔性电路板通过添加碳纤维强化层的多层结构构建悬臂，使悬臂刚度显著提高，提高弯曲模量，进而提高柔性电路板悬臂的自振频率，柔性电路板长悬臂共振频率提高为原有结构的2.03倍，达到4075赫兹；短悬臂共振频率提高为原有结构的1.57倍，达到7851赫兹，有效提高了扬声器的声能输出，提高大振幅微型扬声器的声学性能。
将碳纤维片直接粘接柔性电路板长短悬臂上，粘接有碳纤维片的悬臂相当于将一个简支梁的悬臂至少切割为三段，中间碳纤维区域为刚体，碳纤维两侧柔性电路板转化为两根较短悬臂梁，由于以上三种梁的叠加，特别是短悬臂梁的共振频率远远大于未添加碳纤维的原有设计，因此其能很大程度的提高悬臂的自振频率。该申请也可以在一段悬臂上粘接多片碳纤维片或者敷设多个碳纤维胶层，实现特定频率优化。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
附图说明
附图1是本发明实施例1一种柔性电路板中多层结构的结构示意图。
附图2是本发明实施例1一种柔性电路板的结构示意图。
附图3是本发明实施例2一种柔性电路板中多层结构的结构示意图。
附图4是本发明实施例2一种柔性电路板的结构示意图。
附图5是本发明实施例3一种柔性电路板的结构示意图。
附图5是本发明实施例3一种柔性电路板的结构示意图。
附图6是本发明实施例4一种柔性电路板的结构示意图。
附图7是本发明实施例5一种柔性电路板的结构示意图。
附图8是本发明实施例6一种柔性电路板的结构示意图。
附图9是本发明实施例7一种柔性电路板的结构示意图。
附图10是本发明实施例8一种扬声器的结构示意图。
图中：1-保护膜层；2-压延铜层；3-碳纤维胶层；4-胶层；5-悬臂；6-边缘部；7-中心部；8-碳纤维片；10-振膜；20-球顶；30-音圈骨架；40-音圈；50-柔性电路板； 60-辅膜；70-盆架； 80-环形极片； 90-中心极片；100-中心磁钢；110-边磁钢；120-磁罩。
具体实施方式
实施例1：如附图1所示，一种柔性电路板，由一种不同的多个材料层复合构成的多层结构，本实施例中所述多层结构由聚酰亚胺构成两层保护膜层1，两层保护膜层1之间粘结有压延铜层2，其中，至少一层保护膜层1与压延铜层2之间设有碳纤维强化层。其中的保护膜层1与压延铜层2为不同的材料层。
本实施例中，所述碳纤维强化层为碳纤维胶层3，所述碳纤维胶层3由碳纤维混合于胶中构成，所述碳纤维胶层3粘结保护膜层1与压延铜层2，所述碳纤维胶层3的厚度为10—30微米。本实施例中碳纤维胶层3仅为一层，另一层保护膜层1与压延铜层2之间以胶水层4粘结；当碳纤维胶层3为两层时，两层保护膜层1与压延铜层2之间均由碳纤维胶层3粘结。所述碳纤维强化层为碳纤维胶层时厚度为20-30微米，具体厚度可以根据要达成的悬臂主体刚性和共振频率确定。
如附图2所示，本实施例中柔性电路板由所述多层结构构成与音圈固定的中心部7和与盆架固定的边缘部6，所述中心部7和所述边缘部6之间通过悬臂5连接，所述悬臂5包括悬臂本体52、与中心部7连接的第一端部53和与边缘部6连接的第二端部51，所述悬臂本体52上设有碳纤维强化层。碳纤维强化层覆盖悬臂本体52的全长。
本实施例中公开的柔性电路板，即在原有铺层结构的基础上，将碳纤维材料添加到胶层中，由于碳纤维的比模量非常高，因此其能很大程度的提高悬臂的自振频率。
通过有限元分析，本申请中的柔性电路板共振频率提高为原有结构的八倍多，本申请公开的柔性电路板能有效提高扬声器的声学输出性能。
实施例2：如附图3所示，一种柔性电路板，由一种不同的多个材料层复合构成的多层结构，本实施例中所述多个材料层包括保护膜层1和压延铜层2，所述多层结构由聚酰亚胺构成两层保护膜层1，两层保护膜层1之间粘结有压延铜层2，其中，压延铜层2和保护膜层1之间以胶水层4粘结。
如附图4所示，本实施例中柔性电路板由所述多层结构构成与音圈固定的中心部7和与盆架固定的边缘部6，所述中心部7和所述边缘部6之间通过悬臂5连接，所述悬臂5根据长度不同可以分为短悬臂和长悬臂，短悬臂和长悬臂仅长度不同，结构相同；所述悬臂5包括悬臂本体52、与中心部7连接的第一端部53和与边缘部6连接的第二端部51，所述悬臂本体52的外表面上设有碳纤维强化层。
所述悬臂5、中心部7和边缘部6均采用多层结构一体成型。成型后通过化学溶剂蚀刻及激光切割成型，并使悬臂形成单压延铜层的多层结构。
如附图4所示，本实施例中所述悬臂本体52的外表面上粘贴有碳纤维强化层，所述碳纤维强化层为片状的碳纤维片8，所述碳纤维片8的厚度为1—3微米。所述碳纤维片8采用胶层上粘贴碳纤维并多层复合方式成型，厚度为1—3微米的碳纤维片最适宜加工，对悬臂共振频率改善最佳，碳纤维片8刚度高，易加工。
在本实施例中，所述悬臂本体52上的碳纤维片8为一片；所述一片碳纤维片8位于悬臂本体52中部且以悬臂本体52中心对称设置。所述碳纤维片8仅覆盖悬臂本体52的部分外表面，所述碳纤维片8与悬臂本体52的长度之比大于1/4且小于1/3。
具体讲，所述悬臂本体52敷设有碳纤维片8的部分构成刚体部，所述刚体部以悬臂本体的中心对称设置，所述悬臂本体52的刚体部与所述悬臂本体52未敷设有碳纤维强化层的部分构成悬臂梁结构。若所述刚体部的总长度定为L’，悬臂本体的长度定位L，L’/L大于1/4且小于1/3。本实施例中一处悬臂本体52上构成一处所述悬臂梁结构。
本实施例公开的柔性电路板 为一种不同的多个材料层复合构成的多层结构，悬臂在原有多层的基础上，添加碳纤维强化层，即将碳纤维粘接到经由化学溶剂蚀刻及激光切割后的柔性电路板悬臂上，粘接有碳纤维的悬臂相当于将一个简支梁的悬臂切割为至少三段，中间碳纤维区域为刚体，碳纤维两侧柔性电路板转化为两根较短悬臂梁，由于以上三种梁的叠加，特别是短悬臂的悬臂梁，他们的共振频率远远大于未添加碳纤维的原有设计，因此其能很大程度的提高悬臂的自振频率。
通过有限元分析，本实施例中的柔性电路板长悬臂共振频率提高为原有结构的2.03倍，达到4075赫兹；短悬臂共振频率提高为原有结构的1.57倍，达到7851赫兹。本实施例中的柔性电路板能有效提高扬声器的声学输出性能。
实施例3：如附图5所示，本实施例中所述悬臂本体52上的碳纤维片8为多片，所述多片碳纤维片8中心对称设置于悬臂本体52上。本实施例采用多片碳纤维片8覆盖多段悬臂本体52外表面的方式，形成连续分布的多处悬臂梁结构，形成更符合扬声器设计要求的共振频率，达到更优的声学特性。
本实施例其余部分同实施例2。
实施例4：如附图6所示，本实施例中，由多层结构构成的所述中心部7与所述边缘部6为同心设置的圆环形，所述中心部7和所述边缘部6之间通过三条悬臂5连接，所述悬臂5包括悬臂本体52、与中心部7连接的第一端部53和与边缘部6连接的第二端部51，所述悬臂本体52的外表面上设有碳纤维强化层。所述碳纤维强化层为粘贴于悬臂本体52的外表面上的片状的碳纤维片8，悬臂本体52上的碳纤维片8为两片。本实施例中，所述悬臂本体在第一端部与第二端部连线方向上呈双段重叠曲线形态，非实施例1和2中不重叠的直线状态。本实施例其余部分同实施例2。
实施例5：如附图7所示，本实施例中，由多层结构构成两个相对设置的中心部7和两个相对设置的边缘部7，所述中心部7和所述边缘部6之间通过两条悬臂5连接，所述悬臂5包括悬臂本体52、与中心部7连接的第一端部53和与边缘部6连接的第二端部51，所述悬臂本体52的外表面上设有碳纤维强化层。所述碳纤维强化层为粘贴于悬臂本体52的外表面上的片状的碳纤维片8，悬臂本体52上的碳纤维片8为5片。本实施例中，所述悬臂本体在第一端部与第二端部连线方向上呈多段曲折重叠的曲线形态。本实施例其余部分同实施例2。
实施例6：如附图8所示，本实施例中，由多层结构构成两个相对设置的中心部7和两个相对设置的边缘部7，所述中心部7和所述边缘部6之间通过两条悬臂5连接，所述悬臂5包括悬臂本体52、与中心部7连接的第一端部53和与边缘部6连接的第二端部51，所述悬臂本体52的外表面上设有碳纤维强化层。所述碳纤维强化层为粘贴于悬臂本体52的外表面上的片状的碳纤维片8，悬臂本体52上的碳纤维片8为两片。本实施例中，所述悬臂本体在第一端部与第二端部连线方向上呈多段曲折、部分重叠的曲线形态。本实施例其余部分同实施例2。
实施例7：如附图9所示，本实施例中，由多层结构构成四个相对设置的中心部7和四个相对设置的边缘部7，所述中心部7和所述边缘部6之间通过一条悬臂5连接，所述悬臂5包括悬臂本体52、与中心部7连接的第一端部53和与边缘部6连接的第二端部51，所述悬臂本体52的外表面上设有碳纤维强化层。所述碳纤维强化层为粘贴于悬臂本体52的外表面上的片状的碳纤维片8，悬臂本体52上的碳纤维片8为三片。本实施例中，所述悬臂本体在第一端部与第二端部连线方向上呈多段曲折重叠的曲线形态。本实施例其余部分同实施例2。
对于实施例2-7中悬臂本体上的碳纤维片也可以直接如实施例1中所示由设置于压延铜层和保护膜层之间的碳纤维胶层取代，碳纤维胶层也可以进行局部涂抹，以实现局部黏贴碳纤维片的物理特性，碳纤维胶层和碳纤维片也可以采用在垂直于多层结构的表面上进行多层连续或者分别敷设的结构，以达到预期的设计刚度和弯曲模量，实现特定的最适共振频率，减少共振对扬声器频率特性的不良干扰，最大限度提高以授权的频率特性。
实施例8：如附图10所示，一种扬声器，包括振动系统、磁路系统和支撑系统，所述振动系统包括球顶20、振膜10和音圈40，所述球顶20和音圈40分别粘贴于振膜10的两面，所述磁路系统包括环形极片80、中心极片90、中心磁钢100、边磁钢110和磁罩120，所述环形极片80与边磁钢110粘结，所述中心极片90与中心磁钢100连接，所述中心磁钢100和边磁钢110安装于磁罩120内共同构成扬声器磁路系统，所述支撑系统包括辅膜60和盆架70，所述音圈40粘贴于音圈骨架30上，所述音圈骨架30与盆架70之间设有上述实施例中的柔性电路板50，所述柔性电路板50中的第一连接部通过音圈骨架30与音圈40连接，所述柔性电路板50的第二连接部通过辅膜60与盆架70连接，所述悬臂与音圈40电连接。

Claims (10)

1.一种柔性电路板，是由多个材料层复合或者由多个材料层和胶水层复合而成的多层结构，包括与音圈固定的中心部和与盆架固定的边缘部，所述中心部和所述边缘部之间通过悬臂连接，其特征在于：所述悬臂包括悬臂本体、与中心部连接的第一端部和与边缘部连接的第二端部，所述悬臂本体上设有碳纤维强化层。
2.根据权利要求1所述的一种柔性电路板，其特征在于：所述碳纤维强化层设置于悬臂本体外表面和/或设置于构成悬臂本体的多层结构的多个材料层之间。
3.根据权利要求2所述的一种柔性电路板，其特征在于：
所述碳纤维强化层为碳纤维胶层，所述碳纤维胶层由碳纤维混合于胶中构成。
4.根据权利要求2所述的一种柔性电路板，其特征在于：
所述碳纤维强化层为片状的碳纤维片，一片或多片所述碳纤维片胶粘敷设于悬臂本体。
5.根据权利要求1所述的一种柔性电路板，其特征在于：
所述碳纤维强化层敷设于悬臂本体的部分形成刚体部，所述悬臂本体的刚体部与所述悬臂本体未敷设有碳纤维强化层的部分构成悬臂梁结构。
6.根据权利要求5所述的一种柔性电路板，其特征在于：
所述悬臂本体上具有一处或多处悬臂梁结构。
7.根据权利要求5所述的一种柔性电路板，其特征在于：
所述刚体部以悬臂本体的中心对称设置。
8.根据权利要求5所述的一种柔性电路板，其特征在于：
所述刚体部的总长度定为L’，悬臂本体的长度定位L，L’/L大于1/4且小于1/3。
9.根据权利要求4所述的一种柔性电路板，其特征在于：
所述碳纤维强化层为碳纤维片时厚度为1-3微米。
10.一种扬声器，包括振动系统、磁路系统和支撑系统，所述振动系统包括连接有音圈的振膜，其特征在于：所述音圈和支撑系统之间设有权利要求1至9所述的柔性电路板，所述柔性电路板中的第一连接部与音圈连接，所述柔性电路板的第二连接部与支撑系统连接，所述悬臂与音圈电连接。
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