CN113950844A - 用于扬声器圆顶的非平面金刚石体 - Google Patents

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Abstract

一种非平面体(1)，包括具有顶点(3)和外周的圆顶体(2)，顶点(3)位于第一平面(4)上，所述外周位于基本平行于第一平面(4)的第二平面(6)上。周边体(5)至少部分地围绕圆顶体(2)的所述外周延伸，并且在圆顶体(2)的外周边处关于相对于圆顶体(2)的切线(8)成小于180°的角度(7)，所述角度(7)在圆顶体(2)的外表面处测量。圆顶体(2)和周边体中的任一个都由多晶金刚石形成。

Description

用于扬声器圆顶的非平面金刚石体
技术领域
本发明涉及非平面金刚石体领域，特别是至少部分由多晶金刚石制成的非平面体。
背景技术
金刚石因其长寿命和美学吸引力而已被长期用于珠宝中。金刚石材料对于大量不同的技术应用还具有一系列理想的性能。例如，金刚石的高导热性使其适于散热应用。金刚石的光学性能使其适于许多光学应用。金刚石的硬度使其在研磨应用中出色。金刚石的刚度使其适于扬声器圆顶等应用。这类扬声器圆顶可以形成具有超出人类音频范围的极高破音频率的高频高音扬声器，以产生在人类音频范围内极高品质的声音。非平面金刚石体可用于包括但不限于扬声器圆顶、麦克风振动膜和光学元件的应用中。
WO2005/101900公开了这样一种金刚石扬声器圆顶。如WO2005/101900中所述，谐波可以延伸到低于基本破音频率，因此期望破音频率从人类音频范围的末端被很好地去除，以确保声音复制不会因扬声器圆顶在高频振荡弯曲而受损。WO2005/101900描述了具有高破音频率的扬声器圆顶可以由具有特定尺寸的整体周边边缘的合成金刚石扬声器圆顶提供。文献中没有陈述制造这种扬声器圆顶的具体制造方法的细节。
在一些应用中，例如耳机扬声器，不使用单独的高音扬声器，单个金刚石扬声器必须处理比高音扬声器预期处理的频率范围更宽的频率范围；这包括低音、中音和高音的频率。GB2429367公开了一种金刚石振动膜，其具有可变的厚度、硬度和阻尼特性，以覆盖更宽的频率范围。
发明内容
对于非平面金刚石体的某些应用，期望提高其性能。
根据第一方面，提供了一种非平面体，所述非平面体包括具有顶点和外周的圆顶体，顶点位于第一平面并且外周位于基本平行于第一平面的第二平面。周边体形成为至少部分地围绕圆顶体的外周延伸。当在圆顶体的外表面处测量时，周边体在圆顶体的外周关于相对于圆顶体的切线以小于180°的角度延伸。圆顶体和周边体中的任一个由多晶金刚石形成。
作为一种选择，周边体基本上沿着第二平面延伸。
作为一种选择，周边体朝向第一平面延伸。
作为一种选择，圆顶体和周边体都由多晶金刚石一体成型。
作为一种选择，圆顶体包括部分椭圆形表面。或者，圆顶体包括部分球形表面。
作为一种选择，周边体完全围绕圆顶体的外周延伸。
周边体可选地包括部分环形表面、截头圆锥形表面和基本圆柱形表面中的任一种。作为进一步的选择，周边体包括附接到圆顶体的外周的平面表面，该平面表面基本位于第二平面。
当非平面体投影到一平面上时，该非平面体可选地具有选自不小于10mm、不小于20mm和不小于30mm中的任一个的最大线性尺寸。
根据权利要求8所述的非平面体，其中最大线性尺寸在选自5mm至55mm、10mm至45mm、15mm至30mm或25mm至35mm中的任一个的范围内。
作为一种选择，圆顶体具有选自不超过500μm、不超过400μm、不超过300μm、不超过200μm、不超过100μm、不超过75μm、不超过50μm和不超过25μm中的任一个的平均厚度。
作为一种选择，非平面体中金刚石的最小厚度大于非平面体最大厚度的20％，大于非平面体最大厚度的30％，大于非平面体最大厚度的40％，或者大于非平面体最大厚度的50％。
非平面体可选地具有选自35mg至150mg、60mg至120mg、65mg至110mg、70mg至105mg或70mg至100mg中的任一个的范围内的质量。
作为一种选择，非平面体还包括从周边体的外周延伸的第二周边体。
非平面体在平面视图中可选地为圆形，并且第一平面和第二平面之间的距离与非平面体的直径之比选自0.05至0.30、0.08至0.2和0.10至0.15中的任一个。
作为一种选择，圆顶体顶点处的平均厚度大于圆顶体外周处的平均厚度。
根据第二方面，提供了一种扬声器圆顶，所述扬声器圆顶包括上述第一方面中描述的非平面体。可选地，在使用期间，扬声器圆顶的破音频率选自大于10kHz、大于20kHz、大于30kHz、大于40kHz、大于50kHz、大于60kHz和大于70kHz中的任一个。
根据第三方面，提供了一种制造上述第一方面中描述的非平面体的方法。该方法包括在反应器中提供非平面基底，在非平面基底上生长多晶金刚石膜，并从基底上去除多晶金刚石膜以形成非平面体。
基底可选地由硅形成，并且从基底去除多晶金刚石膜的步骤包括在酸中溶解硅。或者，基底可选地由石墨形成，并且从基底去除多晶金刚石膜的步骤包括从多晶金刚石上处理掉石墨。或者，基底可选地由形成碳化物的难熔金属基底形成，并且从基底去除多晶金刚石膜的步骤包括以受控的速率冷却形成碳化物的难熔金属基底和多晶CVD(化学汽相沉积)合成金刚石材料膜，由此多晶CVD合成金刚石材料膜在冷却期间从形成碳化物的难熔金属基底的金属碳化物表面分层。
该反应器可选地选自微波等离子体CVD反应器、热丝反应器和DC电弧喷射反应器中的任一种。
作为一种选择，非平面基底包括凸圆顶形状或凹圆顶形状。
作为一种选择，该方法包括在反应器中整体生长圆顶体和周边体。或者，圆顶体在反应器中生长，并且该方法还包括将周边体附着到圆顶体以形成扬声器圆顶。或者，周边体在反应器中生长，并且该方法还包括将圆顶体附着到周边体以形成扬声器圆顶。
附图说明
现在将通过示例并参考附图来描述非限制性实施例，其中:
图1示意性示出了第一示例性非平面体的侧视截面图；
图2示意性示出了第二示例性非平面体的侧视截面图；
图3示意性示出了第三示例性非平面体的侧视截面图；
图4示意性示出了第四示例性非平面体的侧视截面图；
图5示意性示出了第五示例性非平面体的侧视截面图；
图6示意性示出了第六示例性非平面体的侧视截面图；
图7示意性示出了第七示例性非平面体的侧视截面图；
图8示意性示出了第八示例性非平面体的侧视截面图；
图9示意性示出了第九示例性非平面体的侧视截面图；
图10示意性示出了第十示例性非平面体的侧视截面图；
图11示意性示出了第十一示例性非平面体的侧视截面图；
图12示意性示出了第十二示例性非平面体的侧视截面图；
图13示意性示出了第十三示例性非平面体的侧视截面图；
图14示意性示出了其上生长非平面体的第一示例性基底的侧视截面图；
图15示意性示出了其上生长非平面体的第二示例性基底的侧视截面图；
图16是金刚石非平面体的金刚石厚度分布图；
图17示出了三个示例性多晶CVD金刚石扬声器圆顶的破音频率模型；以及
图18是显示制造非平面体的示例性步骤的流程图。
具体实施方式
本文描述的非平面体的多晶化学汽相沉积(CVD)合成金刚石部分可以使用多种方法生长，包括热丝、微波等离子体和DC电弧喷射反应器。这些方法各有优点。DC电弧喷射沉积系统往往具有高度局部化的生长速率，但是遭受电极/喷嘴侵蚀、高气体消耗和相对较差的区域覆盖。热丝反应器可以涂覆大的区域和3D形状，但膜厚有限并且金刚石质量相对较差。相比之下，微波等离子体CVD金刚石已经确立为生产高质量大块金刚石的主要方法。不幸的是，由于微波电场和非平面基底的相互作用，微波等离子体方法具有有限的均匀涂覆非平面基底的能力。即使是简单的3D形状(例如，工具插入件或扬声器圆顶心轴)的涂覆，也会由于外角电场集中或相反地内角电场弱的影响而变得困难。电场的这种变化不利地影响了金刚石膜的质量和厚度的均匀性。在熔点或热冲击方面热敏的材料在微波等离子体反应器中均匀涂覆更具挑战性。
鉴于以上所述，可以预期微波等离子体工艺将不适于实施本发明的实施例。然而，已经发现，对微波等离子体CVD设备的仔细控制，对基底表面的仔细处理以及对生长和冷却循环的仔细控制使得使用微波等离子体CVD工艺来执行本发明成为可能。由于当与替代的生长方法相比这种工艺产生更高质量的金刚石材料，因此使用微波等离子体CVD反应器以制造高质量的多晶CVD合成金刚石材料是有利的。例如，CVD反应器可以在800MHz至1000MHz的范围内的微波频率，以及压力至少为80Torr、100Torr、120Torr、140Torr、160Torr、180Torr、200Torr、230Torr、260Torr或300Torr，和/或微波功率至少为2kW、5kW、10kW、15kW、20kW、25kW或30kW下操作。如果高操作功率和压力用于CVD金刚石生长，生长后的冷却可以通过降低CVD反应器内的功率和压力来实现，以避免多晶CVD合成金刚石非平面体的热致开裂。例如，受控的冷却速率可以包括在CVD反应器中熄灭等离子体之前，在至少10分钟、15分钟或20分钟的时间段内，在受控的下降速度下将生长温度降低到至少800℃、750℃、700℃、650℃或600℃或550℃。
工艺气体可包括以下一种或多种:在总工艺气体流量的1％至10％、1％至7％、2％至5％、2％至4％或2.5％至3.5％的范围内的含碳气体；惰性气体，例如氩气，在总工艺气体流量的0.5％至10％、0.5％至7％、0.5％至5％、0.5％至3％或1.0％至2.0％的范围内；和氢气，在总工艺气体流量的85％至98％、90％至98％、93.0％至97.5％、94.0％至96.5％或95.0％至96％的范围内。工艺气体通过在CVD反应器内与基底相对设置的一个或多个气体入口喷嘴被朝向基底引导。
为了提供非平面体的非平面形状，金刚石沉积在提供主要为圆顶形的生长表面(凸或凹)的基底上。当投影到一平面上时，圆顶形生长表面具有选自不小于10mm、不小于15mm、不小于20mm、不小于25mm和不小于30mm中的任一个的最大的线性尺寸。
如上所述，为扬声器圆顶提供从圆顶顶点所在的平面向下延伸的周边体是已知的。发明人惊奇地发现，如果周边体朝向圆顶顶点所在的平面延伸设置，则可以实现改良的扬声器圆顶性能。有许多几何形状可以用来实现这一点。图1至图13给出了示例性的几何形状，其中周边体朝向顶点所在的平面延伸。在图1至图13给出的示例中，假设整个非平面体由多晶金刚石形成。然而，如下所述，圆顶体或周边体可以由不同的材料形成。
图1是第一示例性非平面体1的示意性侧视图。非平面体1具有圆顶体2，该圆顶体具有位于第一平面4上的顶点3。周边体5在第二平面6上在与圆顶体2的周边相交的点处与圆顶体2相交。周边体5在圆顶体2的外周关于相对于圆顶体2的切线8以小于180°的角度7延伸，该角度在圆顶体2的外表面测量。
圆顶体2是椭圆形的，并且可以具有圆形平面视图或基本椭圆形的平面视图。这对于图1至图13所示的所有实施例都是适合的。在图3的示例中，周边体5的弯曲部分在其朝向第一平面4延伸时具有部分环形表面。
图2是第二示例性非平面体9的示意性侧视图。如同图1的实施例，非平面体8具有圆顶体2，该圆顶体具有位于第一平面4上的顶点2。周边体10位于第二平面6上与圆顶体2的周边相交的点处并沿第二平面6延伸。
图3是第三示例性非平面体11的示意性侧视图。非平面体11具有圆顶体2，该圆顶体具有位于第一平面4上的顶点3。周边体12位于第二平面6上与圆顶体2的周边相交的点处。周边体12朝向第一平面4延伸(但是注意它没有朝向顶点3延伸)。注意，在周边体12开始朝向第一平面4延伸之前，周边体12的平面部分13形成围绕圆顶体2的周边的环形。
圆顶体2是椭圆形的，并且可以具有圆形平面视图或基本椭圆形的平面视图。这对于图1至图13所示的所有实施例都是适用的。在图3的示例中，周边体5的弯曲部分在朝向第一平面4延伸时具有部分环形表面。
当非平面体用作扬声器圆顶时，音圈通常处于周边体12的平面部分13的下方，或者位于圆顶体2和周边体12之间的界面处。
图4是第四示例性非平面体14的示意性侧视图。如同图3的实施例，非平面体14具有圆顶体2，该圆顶体具有位于第一平面4上的顶点2。周边体15位于第二平面6上与圆顶体2的周边相交的点处。周边体15朝向第一平面4延伸。在第四示例性实施例中，周边体15不具有平面部分而是在与圆顶体2的周边相交的点处就开始朝向第一平面4延伸。当周边体15朝向第一平面4延伸时其具有部分环形表面。
图5是第五示例性非平面体16的示意性侧视图。非平面体1具有圆顶体2，该圆顶体具有位于第一平面4上的顶点3。周边体17位于第二平面6上与圆顶体2的周边相交的点处。周边体17朝向第一平面4延伸。在周边体17开始朝向第一平面4延伸之前，周边体11的平面部分18形成围绕圆顶体2周边的环形。在图5的示例中，周边体17包括朝向第一平面4延伸的截头圆锥形表面。
图6是第六示例性非平面体18的示意性侧视图。如同图3的实施例，非平面体18具有圆顶体2，该圆顶体具有位于第一平面4上的顶点2。周边体19位于第二平面6上与圆顶体2的周边相交的点处。周边体19朝向第一平面4延伸。在第六示例性实施例中，周边体19不具有平面部分而是在与圆顶体2的周边相交的点处就开始朝向第一平面4延伸。当周边体19朝向第一平面4延伸时其具有部分环形表面。
图7是第七示例性非平面体20的示意性侧视图。非平面体20具有圆顶体2，该圆顶体具有位于第一平面4上的顶点3。周边体21位于第二平面6上与圆顶体2的周边相交的点处。周边体21朝向第一平面4延伸。在周边体21开始朝向第一平面4延伸之前，周边体11的平面部分22形成围绕圆顶体2周边的环形。在图7的示例中，周边体21包括朝向第一平面4延伸的部分环形表面。该环形表面与第三示例性非平面体1的部分环形表面5的不同之处在于，其在侧视图中相对于第一平面4在第二平面6上方的点上径向定中。不同的是，在第三示例性实施例中，局部环形表面在侧视图中相对于第一平面4在第二平面6上或下方的点上径向定中。
图8是第八示例性非平面体23的示意性侧视图。非平面体23具有圆顶体2，该圆顶体具有位于第一平面4上的顶点3。周边体24位于第二平面6上与圆顶体2的周边相交的点处。在图8的示例中，圆顶体2的周边被认为是圆顶体的曲率变为周边体24的曲率的拐点。周边体24朝向第一平面4延伸。在图8的示例中，周边体24包括以与图7所示的周边体21相同的方式朝向第一平面4延伸的部分环形表面。
图9是第九示例性非平面体25的示意性侧视图。非平面体25具有圆顶体2，该圆顶体具有位于第一平面4上的顶点3。周边体26位于第二平面6上与圆顶体2的周边相交的点处。周边体26朝向第一平面4延伸(但是注意它没有朝向顶点3延伸)。注意，在周边体26开始朝向第一平面4延伸之前，周边体5的平面部分27形成围绕圆顶体2的周边的环形。在第九示例性实施例中，周边体26的朝向第一平面延伸的部分基本上是圆柱形的，尽管为了有助于从基底释放并改善生长过程中的沉积，它可以偏离真正的圆柱体形状一个小角度。
图10是第十示例性非平面体28的示意性侧视图。如同图3的实施例，非平面体28具有圆顶体2，该圆顶体具有位于第一平面4上的顶点2。周边体29位于第二平面6上与圆顶体2的周边相交的点处。周边体29朝向第一平面4延伸。在第十示例性实施例中，周边体29不具有平面部分而是在与圆顶体2的周边相交的点处就开始朝向第一平面4延伸。周边体29基本上是圆柱形的，尽管为了有助于从基底释放并改善生长过程中的沉积，它可以偏离真实的圆柱体形状一个小角度。
图11是第十一示例性非平面体30的示意性侧视图。该非平面体30具有与第三具体实施例相同的圆顶体2和周边体10。还设置了从周边体10延伸的第二周边体31。第二周边体31具有基本上圆柱体的形状并且朝向第二平面6延伸或延伸超过该第二平面。
朝向第二平面6延伸的第二周边体31也可以设置在第四至第八示例性实施例中的任一个上。
图12是第十二示例性非平面体32的示意性侧视图。该非平面体32具有与第一示例相同的圆顶体2和周边体10。还设置了从周边体10延伸的第二周边体33。第二周边体33具有基本上圆柱体的形状并且远离第二平面6延伸。
朝向第二平面6延伸的第二周边体33也可以设置在第二至第六示例性实施例中的任一个上。
图13是第十三示例性非平面体34的示意性侧视图。该非平面体34具有与第三示例性实施例相同的圆顶体2。还设置了从圆顶体的外周沿远离第一平面4的方向延伸的圆柱体35，以及从圆柱体35沿朝向第一平面4的方向向外延伸的周边体36。
非平面体可以生长在具有与非平面体相同形状的基底或倒置基底上(取决于如何观察非平面体1)。图14示出了第一示例性基底37，在第一示例性基底上沉积第三示例性实施例的非平面体1。在该示例中，基底采取与非平面体1相同的形状。
图15示出了第二示例性基底38，在第二示例性基底上沉积第三示例性实施例的非平面体1。在该示例中，基底相对于非平面体1的形状是倒置的。
应当理解，类似的基底可以用于图1至图13所示的任何示例性实施例。当选择基底设计时，技术人员考虑诸如非平面体从基底上释放的容易程度以及金刚石在基底表面上沉积的均匀程度等因素。
本领域技术人员还知道，在成核面(即，金刚石在基底上开始生长的地方)的金刚石的平均晶粒尺寸通常大于在相对面的金刚石的平均晶粒尺寸。由于这会影响所得非平面体的性能，技术人员在选择基底设计时可以考虑这个因素。
技术人员还必须选择合适的基底材料。可以使用形成碳化物的难熔金属、硅、石墨、多晶金刚石、碳化硅和碳化硅/金刚石复合材料等材料。US5556464描述了通过在凸起弯曲基底上化学汽相沉积合成金刚石材料以在其上形成合成金刚石膜，然后将合成金刚石膜与基底分离以产生金刚石扬声器圆顶来形成扬声器圆顶。合成金刚石材料沉积在凸起弯曲的硅基底上，并且通过将硅基底溶解在酸中来实现合成金刚石膜与基底的分离以产生金刚石扬声器圆顶。
如WO2013/178535中所述，可选的方法是使用难熔的形成碳化物的金属作为基底。在这种情况下，描述了仔细控制基底的表面粗糙度。多晶CVD金刚石沉积在基底上，金刚石和基底之间热膨胀系数的不匹配允许金刚石在冷却时从基底上受控释放。这种类型的工艺也适于形成本文所述的非平面体，但是应当理解，复杂的形成因素形状可能导致金刚石在基底上键合并增加金刚石从基底上释放时破裂的风险。
一组示例性的非平面体被制成具有图12所示的几何形状，其具有朝向第一平面4延伸的第二周边体33。它们生长在准备好的具有如图15所示的几何形状的硅基底上。每一个都是在使用甲烷作为碳源的微波等离子体CVD反应器中制造的。生长出最大膜厚可达100微米的非平面体，其总质量在40mg至140mg之间变化。对于扬声器圆顶等应用来说低质量是理想的性能，因为它允许响应运动。
基底的形状会影响反应器中的电场，从而影响金刚石生长过程中的等离子体。金刚石在某些区域的沉积速率比其他区域高。图16是金刚石非平面体的平均金刚石厚度分布图。基底高度占最大基底高度的百分比显示为黑实线，金刚石厚度占最大膜厚的百分比显示为黑色虚线。
可以看出，最大金刚石厚度出现在基底侧面的最高点。最小厚度在非平面体的顶点。朝向非平面体的边缘，金刚石也变得更厚。这种厚度分布可能是有益的，因为非平面体在圆顶体2的顶点处具有最小的质量并且通过在圆顶体2的边缘处的附加质量得到加强。这在扬声器圆顶应用中特别有利，其中顶点处的质量应该尽可能低以减少扬声器圆顶运动时的惯性，但是应该增加在圆顶体周边的质量以加强扬声器圆顶。
圆顶体通常具有选自不超过500μm、不超过400μm、不超过300μm、不超过200μm、不超过100μm、不超过75μm和不超过50μm中的任一种的平均厚度。
非平面体中金刚石的厚度使得非平面体的最小厚度大于非平面体最大厚度的20％，大于非平面体最大厚度的30％，大于非平面体最大厚度的40％，或者大于非平面体最大厚度的50％。
非平面体通常具有选自35mg至150mg、60mg至120mg、65mg至110mg、70mg至105mg或70mg至100mg中的任一个的质量。
为了研究周边体5朝向第一平面4延伸的效果，对扬声器圆顶的三种不同几何形状进行了有限元分析(FEA):
A:扬声器圆顶具有图12的几何形状，并且由圆顶体2和由多晶CVD金刚石一体成型的周边体形成。
B:没有周边体的扬声器圆顶；和
C:具有远离第一平面4延伸的周边体的扬声器圆顶，如在WO2005/101900中所述。
使用Abaqus线性扰动频率分析进行FEA，以识别结构的本征模态或固有振动。示例A给出了45.0kHz的破音频率，示例B给出了38.8kHz的破音频率，示例C具有41.7kHz的破音频率。从图17可以看出示例A也有不同的破音模式。破音频率的提高可能源于周边体限制了振动。
上面的示例描述了完全由多晶金刚石形成的非平面体。然而，只有圆顶体2或周边体5由多晶金刚石形成而另一部分由不同的材料形成是可能的。圆顶体2应该由杨氏模量大于50GPa，优选大于100GPa、200GPa、300GPa、500GPa或1000GPa的具有高刚度的材料形成。圆顶体2也应该优选由低密度的材料制成。如上所述，多晶金刚石适合用作圆顶体2的材料。多晶金刚石和其他具有高杨氏模量的材料的常用杨氏模量和密度值如下表1所示。可以看出，多晶金刚石具有明显更高的杨氏模量和与其他材料相当的密度，因此与由其他材料制成的扬声器圆顶相比，它提供了具有更高破音频率的更硬的扬声器圆顶。
表1:材料的选定性能:
材料 杨氏模量GPa 密度g/cm<sup>3</sup>
Mg 45 1.74
Al 70 2.70
Au 79 19.3
Be 287 1.85
蓝宝石 345 3.98
多晶金刚石 1143 3.51
为了提供另一种具有高杨氏模量的材料，圆顶体2或周边体10可以由表1的材料形成，或者由致密或部分致密的金属或嵌入超硬颗粒或砂砾的金属合金复合材料形成。在这种情况下，超硬颗粒或砂砾可以是金刚石或立方氮化硼。圆顶体2可以由多晶金刚石制成，周边体10可以由如上所述的另一种材料制成。或者，圆顶体2可以由上述另一种材料制成，周边体10可以由多晶金刚石材料制成。周边体10和圆顶体2可以使用任何合适的技术连结在一起，例如使用粘合剂。
还要注意，在非平面体上设置覆层可能是有利的，例如在WO2012/110357中描述的那些。
现在转向图18，示出了显示制造非平面体的示例性步骤的流程图。以下编号对应于图18所示的编号:
S1.提供了一种非平面基底。可以使用任何合适的基底。例如，已知在硅基底、石墨基底、碳化硅体或形成碳化物的难熔金属(例如，钨、钼、铌、钽、钛及其合金)基底上生长金刚石。注意，非平面基底可用于形成整个非平面体的基底，其中圆顶体和周边体一体成型，或者可用于仅形成圆顶体或周边体之一。在圆顶体形成在基底上的情况下，基底可以包括在其上生长金刚石的凸或凹的圆顶体。
S2.基底放入在反应器中，金刚石在基底上生长。合适的反应器包括微波等离子体CVD反应器、热丝反应器和DC电弧喷射反应器。
S3.一旦金刚石生长到合适的厚度，就将金刚石从基底上去除。在基底由硅形成的情况下，从基底去除多晶金刚石膜的步骤可以包括将硅溶解在酸中。在基底由石墨形成的情况下，从基底去除多晶金刚石膜的步骤可以包括从多晶金刚石处理掉石墨。在基底由形成碳化物的难熔金属基底形成的情况下，从基底去除多晶金刚石膜的步骤可以包括以受控的速率冷却形成碳化物的难熔金属基底和多晶CVD合成金刚石材料膜，由此多晶CVD合成金刚石材料膜在冷却期间从形成碳化物的难熔金属基底的金属碳化物表面分层。
在多晶金刚石不形成整个非平面体的情况下，该方法还包括将另一部分附着到多晶金刚石上以形成非平面体。例如，当圆顶体在反应器中生长时，该方法还包括将周边体附着到圆顶体以形成非平面体。在周边体在反应器中生长的情况下，该方法还包括将圆顶体附着到周边体以形成非平面体。
虽然已经参照优选实施例具体示出和描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明范围的情况下可以进行形式和细节上的各种改变。例如，使用微波等离子体CVD反应器来制造上述示例性实施例，但是技术人员将会理解，可以使用各种技术来制造非平面体，包括热丝和DC电弧喷射反应器。

Claims (29)

1.一种非平面体，包括:
圆顶体，所述圆顶体具有顶点和外周，顶点位于第一平面并且外周位于基本平行于第一平面的第二平面；
周边体，所述周边体至少部分地围绕圆顶体的外周延伸，其中当在圆顶体的外表面处测量时，周边体在圆顶体的外周处关于相对于圆顶体的切线以小于180°的角度延伸；
其中圆顶体和周边体中的任一个由多晶金刚石形成。
2.根据权利要求1所述的非平面体，其中所述周边体基本上沿着所述第二平面延伸。
3.根据权利要求1所述的非平面体，其中所述周边体朝向所述第一平面延伸。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的非平面体，其中圆顶体和周边体由多晶金刚石一体成型。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的非平面体，其中所述圆顶体包括部分椭圆形表面。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的非平面体，其中所述圆顶体包括部分球形表面。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的非平面体，其中所述周边体完全围绕所述圆顶体的外周延伸。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的非平面体，其中所述周边体包括部分环形表面、截头圆锥形表面和基本圆柱形表面中的任一种。
9.根据权利要求8所述的非平面体，其中所述周边体还包括附接到所述圆顶体的外周的平面表面，所述平面表面基本位于所述第二平面上。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的非平面体，该非平面体当投影到一平面上时具有选自不小于10mm、不小于20mm和不小于30mm中的任一个的最大线性尺寸。
11.根据权利要求10所述的非平面体，其中所述最大线性尺寸在选自5mm至55mm、10mm至45mm、15mm至30mm或25mm至35mm中的任一个的范围内。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的非平面体，其中所述圆顶体具有选自不超过500μm、不超过400μm、不超过300μm、不超过200μm、不超过100μm、不超过75μm、不超过50μm和不超过25μm中的任一个的平均厚度。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的非平面体，其中所述非平面体中金刚石的最小厚度大于所述非平面体的最大厚度的20％，大于所述非平面体的最大厚度的30％，大于所述非平面体的最大厚度的40％，或者大于所述非平面体的最大厚度的50％。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的非平面体，其中所述扬声器圆顶具有选自35mg至150mg、60mg至120mg、65mg至110mg、70mg至105mg或70mg至100mg中的任一个的范围内的质量。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的非平面体，还包括从周边体的外周延伸的第二周边体。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的非平面体，其中所述非平面体在平面视图中为圆形，并且所述第一平面和所述第二平面之间的距离与所述非平面体的直径之比选自0.05至0.30、0.08至0.2以及0.10至0.15中的任一个。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的非平面体，其中所述圆顶体的顶点处的平均厚度大于所述圆顶体的外周处的平均厚度。
18.一种扬声器圆顶，所述扬声器圆顶包括根据权利要求1至17中任一项所述的非平面体。
19.根据权利要求18所述的扬声器圆顶，其中在使用期间，所述扬声器圆顶的破音频率选自大于10kHz、大于20kHz、大于30kHz、大于40kHz、大于50kHz、大于60kHz和大于70kHz中的任一个。
20.一种制造根据权利要求1至17中任一项所述的非平面体的方法，该方法包括:
提供非平面基底；
在反应器中，在非平面基底上生长多晶金刚石膜；
从基底上去除多晶金刚石膜以形成非平面体。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述基底由硅形成，并且从所述基底去除多晶金刚石膜的步骤包括将所述硅溶解在酸中。
22.根据权利要求20所述的方法，其中所述基底由石墨形成并且从所述基底去除多晶金刚石膜的步骤包括从所述多晶金刚石上处理掉所述石墨。
23.根据权利要求20所述的方法，其中所述基底由形成碳化物的难熔金属基底形成，并且从所述基底去除多晶金刚石膜的步骤包括以受控的速率冷却所述形成碳化物的难熔金属基底和多晶CVD合成金刚石材料膜，由此所述多晶CVD合成金刚石材料膜在冷却期间从所述形成碳化物的难熔金属基底的金属碳化物表面脱层。
24.根据权利要求20至23中任一项所述的方法，其中所述反应器选自微波等离子体CVD反应器、热丝反应器和DC电弧喷射反应器中的任一种。
25.根据权利要求20至24中任一项所述的方法，其中所述非平面基底包括凸圆顶形状。
26.根据权利要求20至24中任一项所述的方法，其中所述非平面基底包括凹圆顶形状。
27.根据权利要求20至26中任一项所述的方法，包括在反应器中整体生长圆顶体和周边体。
28.根据权利要求20至26中任一项所述的方法，其中所述圆顶体在所述反应器中生长，所述方法还包括将所述周边体附着到所述圆顶体以形成扬声器圆顶。
29.根据权利要求20至26中任一项所述的方法，其中所述周边体在所述反应器中生长，所述方法还包括将所述圆顶体附着到所述周边体以形成扬声器圆顶。
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