CN110958544B - 一种用于发声装置的复合振膜及发声装置 - Google Patents

一种用于发声装置的复合振膜及发声装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于发声装置的复合振膜，所述复合振膜将橡胶层与胶膜层进行复合，形成复合结构，既保证了橡胶层本身的耐温、回弹性，又结合复合结构胶膜层高模量、高阻尼的优势，保证了复合振膜回弹性、耐高温性能和高阻尼性能；本发明的发声装置具有更优的声学性能。

Description

一种用于发声装置的复合振膜及发声装置
技术领域
本发明涉及电声转换技术领域，具体地，本发明涉及一种用于发声装置的复合振膜及发声装置。
背景技术
发声装置作为一种能将电能转化为声能的器件，已广泛应用于手机、电脑、pad等移动终端中。小振幅驱动振膜作为发声装置发声的关键部件之一，对其性能的要求也越来越高，主要性能要求包括高强度、高音质、高防水、高气密性等，所以对发声装置振膜的原材料要求也更加严苛。
现有的发声装置振膜多采用热塑性弹性体、聚醚醚酮、丙烯酸胶膜、硅胶膜两种或两种以上复合而成。然而，此类热塑性材料的模量高，阻尼存在缺陷，虽然胶膜能够弥补阻尼缺陷，但胶膜的回弹性能和耐温性能较差，容易导致振膜破膜和良音率低。
随着对振膜防水性和气密性要求越来越高，橡胶因具有良好的耐候性和回弹性能，越来越多的单层橡胶振膜随之问世。虽然单层橡胶阻尼高，回弹好，环境耐受性优于热塑性材料振膜，但单层橡胶的模量过低，只能从硬度、厚度上调试，且受发声装置空间的局限性大，性能调试方式单一，目前大多依赖于振膜局部结构进行调整，无法达到目前对发声装置高质量音质的要求。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于发声装置的复合振膜及发声装置，该复合振膜具有回弹性好和高温耐受性优异的特性；该发声装置具有更优的声学性能。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于发声装置的复合振膜，包括橡胶层和胶膜层，所述橡胶层至少包括第一橡胶层和第二橡胶层，所述胶膜层包括第一胶膜层，所述第一胶膜层处于所述第一橡胶层和第二橡胶层之间，所述第一胶膜层被配置为将所述第一橡胶层和所述第二橡胶层粘接在一起；所述复合振膜的损耗因子范围为0.1-0.3。
可选地，所述橡胶层还包括第三橡胶层，所述胶膜层还包括第二胶膜层；
所述第一胶膜层处于所述第一橡胶层和第二橡胶层一侧之间，所述第二胶膜层处于所述第三橡胶层和第二橡胶层另一侧之间。
可选地，所述橡胶层采用氟橡胶、三元乙丙橡胶、乙烯丙烯酸酯橡胶和丙烯酸酯橡胶中的至少一种，所述橡胶层的厚度范围为5-200μm。
可选地，所述橡胶层的厚度范围为10-60μm。
可选地，所述胶膜层采用丙烯酸酯胶膜或硅胶胶膜，所述胶膜层的厚度范围为5-100μm。
可选地，所述胶膜层的厚度范围为10-30μm。
可选地，所述复合振膜以第一胶膜层为对称面呈对称结构，所述对称结构包括第一橡胶层和第二橡胶层材质和尺寸一致。
可选地，所述橡胶层和所述胶膜层之间的复合工艺为热贴合或冷贴合工艺。
可选地，所述复合工艺还包括涂布、压延和模具制作中的至少一种。
可选地，所述橡胶层的材料为三元乙丙橡胶、乙烯丙烯酸酯橡胶和丙烯酸酯橡胶中的一种或多种。
根据本发明的第二方面，提供了一种发声装置，包括振动系统和与所述振动系统相配合的磁路系统；
所述振动系统包括发声振膜和结合在所述发声振膜一侧的音圈，所述发声振膜采用上述的复合振膜。
本发明复合振膜将橡胶层与胶膜层进行复合，形成复合结构，既保证了橡胶层本身的耐温、回弹性，又结合复合结构胶膜层高模量、高阻尼的优势，保证了复合振膜回弹性、耐高温性能和高阻尼性能；本发明的发声装置具有更优的声学性能。
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为本发明一种复合振膜的结构示意图；
图2为本发明另一种复合振膜的结构示意图；
图3为图2的局部放大示意图；
图4为本发明一种复合振膜与常规振膜对比的Kms曲线。
其中：1-第一橡胶层；2-第二橡胶层；3-第三橡胶层；11-第一胶膜层；12-第二胶膜层。
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。
参照图1，本发明公开了一种用于发声装置的复合振膜，包括橡胶层和胶膜层，所述橡胶层包括第一橡胶层1和第二橡胶层2，所述胶膜层包括第一胶膜层11，所述第一胶膜层11处于所述第一橡胶层1和第二橡胶层2之间，所述第一胶膜层11被配置为将所述第一橡胶层1和所述第二橡胶层2粘接在一起；所述复合振膜的损耗因子范围为0.1-0.3。
目前广泛使用的工程塑料振膜的阻尼低，其损耗因子一般小于0.01，阻尼性较小。而本发明复合振膜将橡胶层与胶膜层进行复合，形成复合结构，既保证了橡胶层本身的耐温、回弹性，又结合复合结构胶膜层高模量、高阻尼的优势，保证了复合振膜回弹性、耐高温性能和高阻尼性能，所述复合振膜的损耗因子可以达到0.1-0.3，优选0.15-0.25，是传统热塑性塑料或热塑性弹性体振膜的几十倍。
优异的阻尼性能，使复合振膜具有更低的品质因数Q。复合振膜的阻尼性提高，采用复合振膜的振动系统在振动过程中可抑制偏振现象的能力强，振动一致性良好。
参见图2、3，可选地，本发明另一种复合振膜的橡胶层还包括第三橡胶层3，所述胶膜层还包括第二胶膜层12；所述第一胶膜层11处于所述第一橡胶层1和第二橡胶层2一侧之间，所述第二胶膜层12处于所述第三橡胶层3和第二橡胶层2另一侧之间。
采用多层橡胶层和多层胶膜层可以提供给橡胶层和胶膜层对材料和厚度尺寸的更多选择，可以在不同参数性能的材料之间充分发挥互补性优势。例如，处于复合振膜两侧的橡胶层或胶膜层由于其在振动过程中发生的形变更大，可以采用硬度较小或者厚度较薄的材料，便于发生变形；而处于复合振膜中间的橡胶层或胶膜层由于其在振动过程中发生的形变较小，可以采用硬度较大或者厚度较厚的材料。
可选地，所述橡胶层采用氟橡胶、三元乙丙橡胶、乙烯丙烯酸酯橡胶和丙烯酸酯橡胶中的至少一种，例如第一橡胶层和第二橡胶层可以采用上述三种材料中的同一种，或者采用上述三种材料中的任意两种。所述橡胶层的厚度范围为5-200μm，优选10-60μm。具体为，所述第一橡胶层1、第二橡胶层2和第三橡胶层3的厚度范围均为5-100μm。所述第一橡胶层1、第二橡胶层2和第三橡胶层3的材质可以相同，也可以不同；所述第一橡胶层1、第二橡胶层2和第三橡胶层3的厚度也可以相同，或者不同。
三元乙丙橡胶、乙烯丙烯酸酯橡胶和丙烯酸酯橡胶在侧链中均含有不饱和双键，故其耐臭氧、耐热、耐候等耐老化性能优异，而且回弹性能较好。在复合振膜的应用中，发声装置的谐振频率F0与复合振膜的模量和厚度呈正比。在模量一定的条件下，复合振膜中橡胶层的厚度太大，会导致发声装置的F0升高，最终导致发声装置的响度降低，低音变差；如果复合振膜中橡胶层的厚度太小，则会影响复合振膜的强度，导致复合振膜在长期振动情况下容易出现断裂损坏的情况。
可选地，所述胶膜层采用丙烯酸酯胶膜或硅胶胶膜，所述胶膜层的厚度范围为5-100μm，优选10-30μm。具体为，所述第一胶膜层11和第二胶膜层12的厚度范围均为5-100μm。所述第一胶膜层11和第二胶膜层12的材质可以相同，也可以不同；所述第一胶膜层11和第二胶膜层12的厚度也可以相同，或者不同。
丙烯酸酯胶膜或硅胶胶膜在固化后给橡胶层之间提供了力学性能和粘接性能保障，提高了复合振膜的结构稳定性。胶膜层的厚度直接影响了复合振膜的高模量、高阻尼和稳固性。复合振膜的胶膜层太厚，会导致复合振膜的模量太高，强度太大，降低了发声装置的灵敏性和精度；如果复合振膜的胶膜层太薄，一方面会降低胶膜的粘接性能，导致胶膜层和橡胶层之间的连接强度不够，另一方面，胶膜层太薄同样会降低复合振膜的阻尼性能。
本发明通过对胶膜层的材料和厚度的调整来弥补橡胶层材料低模量的缺陷，而且胶膜层的材料决定了胶膜层的硬度，所述胶膜层的硬度相对于传统热塑性材料提升8％-12％，硬度范围可以为30-90A，优选为45-75A，胶膜层良好的硬度同样对复合振膜的模量起到了重要影响，实现了橡胶层模量、厚度和胶膜层硬度、厚度多种组合搭配。
可选地，所述复合振膜为对称结构。具体为，在图1中，所述复合振膜以第一胶膜层11为对称面呈对称结构，所述对称结构包括第一橡胶层1和第二橡胶层2材质和厚度尺寸一致，所述第一橡胶层1和第二橡胶层2可以为具有相同厚度的三元乙丙橡胶；在图2、图3中，所述复合振膜以第二橡胶层2为对称面呈对称结构，所述对称结构包括第一橡胶层1和第三橡胶层3材质和厚度尺寸一致，所述第一橡胶层1和第三橡胶层3可以为具有相同厚度的乙烯丙烯酸酯橡胶，所述第一胶膜层11和第二胶膜层12材质和厚度尺寸一致，所述第一胶膜层11和第二胶膜层12可以为具有相同厚度的硅胶胶膜。
复合振膜采用对称性的复合结构，既保证了橡胶层和胶膜层在复合过程中两面物料应力的一致性，而且复合振膜在成型后不会发生因复合振膜两侧橡胶层和胶膜层应力不一致而导致的卷曲问题，提高了复合振膜的使用寿命。
可选地，所述橡胶层和所述胶膜层之间的复合工艺为热贴合或冷贴合工艺。其中热贴合工艺可以是气爆成型或者模压成型。采用贴合工艺得到的复合振膜耐磨性更高，而且不易开裂。
可选地，所述复合工艺还包括涂布、压延和模具制作中的至少一种。由于复合振膜的厚度范围要控制在μm级别，所以对复合振膜的厚度有着严格的要求，涂布、压延和模具制作工艺可以精确控制成型过程中复合振膜的厚度，保证了产品的质量。
图4为本发明实施例的一种复合振膜与常规振膜对比的Kms曲线，本发明实施例的复合振膜包括第一橡胶层1、第二橡胶层2和第一胶膜层11，其中第一橡胶层1采用三元乙丙橡胶，厚度为30μm，第二橡胶层2采用乙烯丙烯酸酯橡胶，厚度为35μm，第一胶膜层11采用丙烯酸酯胶膜，厚度为25μm，复合工艺采用热贴合工艺；常规振膜采用尺寸厚度与本发明实施例复合振膜相同的热塑性塑料振膜。
从图4中可以看出，本发明实施例的复合振膜Kms曲线更加平坦、对称，本发明实施例的复合振膜Kms曲线的非线性优于常规振膜，所以采用本发明实施例复合振膜的发声装置具有更高的良音率。
本发明还公开了一种发声装置，包括振动系统和与所述振动系统相配合的磁路系统；发声装置还包括具有收容腔的外壳，振动系统和所述磁路系统均收容在收容腔内。
所述振动系统包括发声振膜和结合在所述发声振膜一侧的音圈，所述发声振膜采用上述复合振膜。在该发声装置工作过程中，通有电信号的音圈与磁路系统相互作用，产生上下振动，从而可以带动发声振膜产生声音。发声装置可以是圆形结构，也可以是矩形结构。
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 (10)

1.一种用于发声装置的复合振膜，其特征在于，包括橡胶层和胶膜层，所述胶膜层被配置为对所述橡胶层进行粘接；
所述橡胶层至少包括第一橡胶层和第二橡胶层，所述胶膜层包括第一胶膜层，所述第一胶膜层处于所述第一橡胶层和第二橡胶层之间，所述复合振膜的损耗因子范围为0.1-0.3；
所述橡胶层的材料为氟橡胶、三元乙丙橡胶、乙烯丙烯酸酯橡胶和丙烯酸酯橡胶中的一种或多种组合。
2.根据权利要求1所述的一种用于发声装置的复合振膜，其特征在于，所述橡胶层还包括第三橡胶层，所述胶膜层还包括第二胶膜层；
所述第一胶膜层处于所述第一橡胶层和第二橡胶层一侧之间，所述第二胶膜层处于所述第三橡胶层和第二橡胶层另一侧之间。
3.根据权利要求1所述的一种用于发声装置的复合振膜，其特征在于，所述橡胶层的厚度范围为5-200μm。
4.根据权利要求3所述的一种用于发声装置的复合振膜，其特征在于，所述橡胶层的厚度范围为10-60μm。
5.根据权利要求1所述的一种用于发声装置的复合振膜，其特征在于，所述胶膜层采用丙烯酸酯胶膜或硅胶胶膜，所述胶膜层的厚度范围为5-100μm。
6.根据权利要求5所述的一种用于发声装置的复合振膜，其特征在于，所述胶膜层的厚度范围为10-30μm。
7.根据权利要求1所述的一种用于发声装置的复合振膜，其特征在于，所述复合振膜以第一胶膜层为对称面呈对称结构，所述对称结构包括第一橡胶层和第二橡胶层材质和尺寸一致。
8.根据权利要求1所述的一种用于发声装置的复合振膜，其特征在于，所述橡胶层和所述胶膜层之间的复合工艺为热贴合或冷贴合工艺。
9.根据权利要求8所述的一种用于发声装置的复合振膜，其特征在于，所述复合工艺还包括涂布、压延和模具制作中的至少一种。
10.一种发声装置，其特征在于，包括振动系统和与所述振动系统相配合的磁路系统；
所述振动系统包括发声振膜和结合在所述发声振膜一侧的音圈，所述发声振膜采用权利要求1-9任意一项所述的复合振膜。
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