CN1233199C

CN1233199C - 单端平面式磁扬声器

Info

Publication number: CN1233199C
Application number: CN01808455.9A
Authority: CN
Inventors: 戴维·格利班诺
Original assignee: Ameritech Corp
Current assignee: AT&T Teleholdings Inc
Priority date: 2000-03-03
Filing date: 2001-03-02
Publication date: 2005-12-21
Anticipated expiration: 2021-03-02
Also published as: US20030228029A1; US7251342B2; CN1426668A; AU2001239993A1; EP1269793A1; CA2401886A1; EP1269793A4; WO2001067812A1

Abstract

一种单端平面式磁扬声器，具有至少一个薄膜，具有前侧和后侧的柔性膜(72、90)，用于变换输入的电信号为对应的声音输出，该至少一个膜包括预定的导电区(76)和预定的非导电区；利用具有预定厚度的非铁磁性高能磁体的磁结构(92)，其中各个磁体的每个至少宽度与深度相同；该各个磁体具有磁强度，其中当与非铁磁性高能磁体相同宽度但具有增加深度的铁磁性磁体比较时，产生至少接近与加倍高能磁体的深度的磁结构中的高能磁体相同的磁强度，在磁结构中加倍高能磁体的深度产生至少3dB的扬声器灵敏度增加，而加倍铁磁性磁体的深度将产生小于3dB的增益，并且该系统还包括连接到膜锁定该膜的安装结构，保持膜张力的预定状态和膜处于离磁结构预定距离的空间。

Description

单端平面式磁扬声器

技术领域

本发明涉及平面式磁扬声器，并具体地涉及能使声音输出至少在音频范围和中间和高端的单端平面式磁扬声器，并且最好在全音频范围内。

背景技术

两种一般扬声器包括(i)动态的和(ii)静电。代表更受限制声音重放区的第三种扬声器是平面式磁扬声器。这种扬声器代表动态和静电扬声器设计之间的过渡技术，但是这种扬声器没有达到过去65年发展任何显著的市场接受水平。的确，平面式磁扬声器包含少于音频扬声器工业的百分之一的份额。这种扬声器是一种仍然需要探索的音频技术领域。

与任何扬声器一样，竞争的因素是决定性的。除了质量外，真正具有竞争力的扬声器必须价格合理、有实际的尺寸和重量和可预见的性能。假设两种不同扬声器提供可比较的音频输出，在实现市场成功的判断因数将是价格、方便性和美学性能。价格明显是材料和组装成本的函数。方便性体现将如何使用扬声器的考虑，诸如移动性、重量、尺寸和位置。最后，扬声器的美学方面将是消费者的兴趣，包括格调、尺寸、和与周围相关的美化外观。

令人感兴趣地注意到，一般领域的平面式磁扬声器包含两个基本类别。第一和占优势的类别是双端的或推挽系统，并且被表示在图1中。这种结构的特点是，位于柔软膜22的相对侧的两个磁阵列20和21，该柔软膜包括位于其上的导电线圈23。该膜被安装结构24拉紧为平面状态。声音信号馈送给线圈23，提供可变电压，该电压与磁阵列20和21之间的固定磁场相互作用。该膜由声音信号的频率与幅度产生的力进行移位，因此产生希望的声音输出。显然，膜的最大位移发生磁铁附近处磁场强度最大的地方。

从历史上看，陶瓷磁体已经被用作包括表示为磁阵列20和21的磁性材料。一般，公共极性被并列，产生强的排斥力，这种力试图驱动推挽系统分离的相应的一侧。这种结构需要采用复杂的和有挑战性的机械设计，以保持相对正确的磁体位置。通过引起扬声器中逐渐地机械结构移位，这个恒定力可以容易长期破坏扬声器的性能。这更增加了制造成本，需要抵消这个有害的位移。

另外的问题是要求注意所包含的声音的隧道效应和某些频段的漫射。例如，磁体元件之间的间隙26形成膜与外侧环境的隧道26，该隧道改变了发射信号的频率响应。这还引起各个峰值的高频问题和过早衰减。其它问题在工业界是公知的，并且包含在下列专利中，这些专利援引于此以资参考。

5901235 Thigpen等 5/4/99

5850461 Zelinka 12/15/98

3922504 Kishikawa等 11/25/75

3997739 Kishikawa等 1214/76

5021613 Garcia 6/4/91

4803733 Carcer等 2/7/89

4156801 Whelan等 5/2979

3141071 Rich 7/4/64

平面式磁扬声器的第二类别包括单端装置。图2表示典型具有带导电区31的柔软膜30的单端扬声器。该膜由框架部件32拉紧和支撑。单列磁体33位于膜的附近并提供相对于导电区或线圈31的固定磁场。显然，单列磁体(一般由陶瓷构成)提供大大减小了的能量场。为此，单端装置已经不能满足商业应用的需要。通过加倍陶瓷磁体33a(见图3)的尺寸试图增加功率输出，在产生明显改善方面一般并未获得成功。实际上，增加的磁体尺寸导致更深的沟道或隧道36。再有使扬声器的设计复杂化。这种基于增加磁体厚度使功率增加的不足已经为过去65年工业界的一种共识。显然各种受到挫折的努力均集中在单端系统磁体阵列的设计上，并且已经导致工业界依赖于增加磁体的数量和强度，而不是厚度。

作为这种感觉的结果，增加磁体厚度并不是增加功率的切实可行的办法，所以单端系统一般的特点是尺寸大并效率低。例如，单端扬声器通常直径大于3英尺并且依赖于具有非常小的移位的大的振动膜表面面积。总表面面积在约200到800平方英寸。从另外的方面看，常规单端扬声器的表面面积在可比输出的情况下一般是10倍于常规动态扬声器的表面面积。理论上，这种单端系统的低效率要求大表面面积，以便实现需要的空气量的移位。这种大尺寸对生产要求上和长期的性能上带来明显不利影响。

作为大的静电扬声器，利用各种成本效率方法的制造上的困难对于大平面磁结构是特别困难的。保持膜相对于驱动磁场的对准不好是一个主要问题。作为与固定磁场距离的函数的磁通密度的变化是非线性的。因此，从正确的定位的微小偏差都可能引起严重的声音输出失常。在大的表面面积保持每个磁体和可移动膜相关部分的正确间隔，对于有效制造以及后续保持若干年的期望性能。这些唯一制造要求对于大的结构导致较高成本，特别是从必需在需要的位置增加坚固可靠的扬声器部件的稳定结构的观点，这些结构不管是在正常使用期间移动和扬声器碰撞都是需要的。这些条件业已导致严重限制单端扬声器的市场形式的高成本。

除了不利的成本问题外，单端系统的大尺寸要求还明显地限制了实际使用。由于有限的可用空间，显著地限制了多数扬声器要求较小的尺寸。例如，在小房间和车辆中的扬声器要求小的尺寸。市场趋势正在转移较小扬声器到动态扬声器领域，诸如扬声器立方体和体积小于几立方英寸的相关系统。这是与表面面积几英尺的单端扬声器相矛盾的。

除了要求大的空间体积外，单端平面式磁扬声器以便都很笨重。例如，参照表示在Winey的美国专利3919499的图1中的单端系统，表示出一种由沿墙壁扬声器部件填充的小形房间。这种大的扬声器设计从上述限制的观点看相信是需要的。再有，对于大尺寸的这种要求是与紧凑与小型化的市场趋势直接相背离的。另外一些有关单端扬声器技术援引如下：

3919499 Winey 11/11/75

4210786 Winey 7/1/80

3209084 Gamzon等 9/28/65

3013905 Gamzon等 12/19/61

3674946 Winey 7/4/72

总之，平面式磁扬声器的双端或单端形式两者都达到可与具有较高效率的动态扬声器相竞争的可行发展阶段。这种经超过50年的缺乏成功的发展提供在这个技术领域中作出发明创造有很强阻碍的证据。即使过去10年诸如稀土元素钕高能磁体的出现也使导致性能的改善失败，特别是在单端扬声器结构方面。在最好的情况下，高能磁体的应用已经被应用到如Thigpen等人的美国专利第5901235号所表示的推挽高音扬声器上。如美国专利第5901235号的图4所示，这种扬声器装置包括安装结构40、能对抗推挽系统的强推拆力的支撑板41、并且连接到钕磁体43与膜44并列和与导电线圈45连接。但是，由于施加到框架和支撑结构上这样高的排拆力，所表示的相邻钕磁体的紧密接近引起附加的制造和设计标准问题。这些力的大小高于现有技术陶瓷磁结构，另外还增加了可行扬声器的成本和复杂性。

这就是为什么需要一种希望在成本上、尺寸小型化上、和性能与当前动态和静电扬声器系统相等的单的平面式磁扬声器。

发明内容

按照本发明提供一种单端平面式磁扬声器系统，包括至少一个薄膜，具有前侧与后侧的柔软膜，用于变换电输入信号为相应的声音输出，所述至少一个膜包括预定导电区和预定非导电区。该系统还包括利用预定厚度的高能非铁磁性磁体的磁结构，其中各个磁体的每个至少宽度等于它们的深度。该磁体具有其中当与非铁磁性高能磁体相同厚度但增加深度的铁磁性磁体比较时，产生至少与在磁结构上高能磁体接近相同的磁场强度的磁场强度，高能磁体在磁结构上的双倍深度产生至少3dB的扬声器灵敏度的增加，而铁磁性磁体的双倍深度将产生低于3dB的增益。该系统还包括连接到膜上锁定该膜的安装结构，保持膜处于预定的张力状态，并且分隔膜与磁结构在预定距离。

在本发明的另一个方面，可以包括平面式磁扬声器系统，该系统包含：(a)至少一个薄膜，具有前侧与后侧的柔软膜，用于变换电输入信号为相应的声音输出，所述至少一个膜包含预定导电区和预定非导电区，并且总的可振动表面区小于150平方英寸；(b)至少一个邻近所述至少一个薄膜，柔软膜的预定厚度的高能磁结构，其中磁结构在厚度上至少.060千英寸和可操作地提供在1瓦的功率电平上至少85dB扬声器灵敏度；(c)安装结构组成为单端平面式磁扬声器的一部分并连接到膜上锁定该膜，保持该膜在预定张力状态和分隔该膜与磁体预定距离。

在另一个更详细的方面，该磁结构可以被制造得足够薄，基于具有以高能磁结构公共构成的可操作磁结构的可比结构并且是约高能磁结构的预定厚度的一半的平面式磁扬声器的单独SPL输出比较，产生至少SPL的3dB增加。另外，磁结构可以被制造得足够薄，单独基于与约为高能磁结构的预定厚度一半的可操作磁结构的SPL输出的比较，产生至少SPL的5dB增加。在另外详细地讲，磁结构可以被制造得足够薄，单独基于与约为高能磁结构的预定厚度一半的可操作磁结构的SPL输出的比较，产生至少SPL的6dB增加。

在另一个更详细的方面，该磁结构的宽度可以被制造得比磁结构的厚度更薄。安装结构可以包括邻近于所述膜前侧的前面部分并处于离其预定距离的装载的阻挡物。这个阻挡物可以邻近于所述膜的前后侧两者的一部分。再有，该系统可以包括定位于该膜的周边的至少一个近似装载的阻挡物，并且基本上包围膜与装载的阻挡物之间限制的空气量，在音频产生期间保持装载的膜基本平衡。

在另一个更详细的方面，磁结构可以包括钕。

在另一个更详细的方面，该系统包括：(a)至少一个薄膜振动膜，具有用于变换输入电信号为对应于的声音输出的前侧和后侧，所述至少一个膜包括包含预定导电区和预定非导电区，所述预定导电区具有总的表面面积小于150平方英寸；(b)至少一个位于邻近所述至少一个薄膜振动膜的预定厚度的高能磁结构，所述膜和磁结构相互配合能产生覆盖至少音频频率的中间区和高端区的声音输出；和(c)连接到膜并且锁定该膜的安装结构，保持膜处于预定的张力状态并且与磁结构的间隔处于预定距离。

在另一个更详细的方面，该系统包括总的可操作表面面积小于100平方英寸。更为详细地讲，总的可操作表面面积小于50平方英寸。

在另一个更详细的方面，按照本发明的平面式磁扬声器系统可以包括至少一个具有前侧和后侧的薄膜振动膜，用于变换输入的电信号为对应的声音输出，所述至少一个膜包含预定导电区和预定非导电区，所述膜具有聚萘二酸乙二醇酯(PEN)合成物；并且还包括位于邻近所述至少一个薄膜振动膜的至少一个预定厚度的高能磁结构；和所述膜和磁结构相互配合能产生覆盖音频频率的至少中间和高端范围的声音输出；和还包括连接到该膜并锁定该膜的安装结构，保持该膜在预定张力状态并且间隔在离磁结构的预定距离。

在另一个更详细的方面，所述扬声器正如所限定的可以具有总的可操作表面面积小于150平方英寸，甚至小于100或者小于50平方英寸。

在另外的详细方面，该单端平面式磁扬声器系统可以包括：(a单薄膜振动膜具有前侧和后侧，用于变换输入电信号为对应的声音输出，所述膜包含预定导电区和预定非导电区，所述膜具有从聚萘二酸乙二醇酯(PEN)、聚亚安酯、交联聚亚安酯、Kapton、和Mylar细成的一组中选择的合成物；(b)至少一个具有至少25MGO功率额定和位于邻近所述薄膜振动膜预定厚度的高能磁结构，所述膜和磁结构相互配合，能产生覆盖音频频率的中间和高端范围的声音输出；和(c)连接到该膜并锁定该膜上的安装结构，保持该膜在预定张力状态并且间隔处于离磁结构的预定距离。在更详细的方面，这种系统包括总的可操作表面面积小于150平方英寸，或甚至100平方英寸。

在另外的详细方面，该系统可以包括：(a)至少一个薄膜振动膜具有前侧和后侧，用于变换输入电信号为对应的声音输出，所述至少一个膜包含预定导电区和预定非导电区；(b)至少一个位于邻近所述至少一个薄膜振动膜的预定厚度的高能磁结构，其中磁结构利用提供至少25MOG能量输出的磁体材料；和(c)连接到该膜并且锁定该膜的安装结构，保持该膜处于预定张力状态并且间隔处于离磁结构的预定距离。在更详细的方面，这种系统可以组成为能量输出至少30MGO。

在更详细的方面，该系统正如上面描述的可以包括一个导电区，还包括粘结到该膜上的导电箔，在该膜的前或后侧之一形成具有导电箔表面的导电电路，通过振动膜收缩到该张力状态，所述膜保持于预定张力状态，同时粘结箔的箔的位置基本保持没有收缩的原来尺度。更详细地，膜可以具有小于50微米并且导电电路可以包括厚度小于50微米的薄的箔。

在另一个更详细的方面，一种制备用于平面式磁扬声器的振动膜的方法可以包括以下步骤：(a)选择一卷适合用作扬声器膜的柔软薄膜；(b)施加一薄层粘合层到没的一侧；(c)粘接一层导电箔到粘合层上，形成辊压的叠压层薄膜；(d)按用于平面式磁扬声器的希望的电路组成施加耐腐蚀层图形到叠压层薄膜有箔的一侧；和(e)从薄膜的导电箔上去掉没有耐腐蚀部分，提供导电电路。

在另一个更详细的方面，上述方法可以包括各附加步骤：(f)施加保护涂层到步骤(e)的箔的导电电路一侧；和(g)辊压有涂层的箔以便进一步处理。该方法还包括更具体地选择具有聚萘二酸乙二醇酯合成物薄膜的步骤。该方法可以有这样的步骤(b)，包括更具体地的施加交联聚合物作为粘合剂的步骤。更详细地，步骤(c)可以还包括更具体地粘合厚度小于50微米铝箔作为导电箔的步骤。另外，步骤(d)可以包括更具体的施加按用于单端平面式磁扬声器的电路组成的耐腐蚀层图形到薄膜叠层的箔的一侧的步骤。该方法可以包括更具体的施加交联聚亚安酯作为粘合剂的步骤。

在另外更详细的方面，一种用于收缩配置粘合在上面的导电电路的振动薄膜的方法包括以下步骤：(a)选择具有厚度小于100微米的聚萘二酸乙二醇酯的和具有配置在薄膜的一侧的导电电路的薄膜；(b)在具有导电电路的一侧施加紫外线照射；(c)维持紫外线照射足够的时间，收缩薄膜的未粘合导电电路的一部分的尺寸，不引起粘合导电电路的薄膜的明显的收缩，因此保持一种薄膜与电路之间的完整的和去皱的配合组态。

在另外更详细的方面，一种以希望的张力永久性装配作为平面式磁扬声器的一部分的振动膜的方法，可以包括以下步骤：(a)选择具有厚度小于100微米的聚萘二酸乙二醇酯的和具有配置在薄膜的一侧的导电电路的薄膜；(b)定位薄膜用于以一定张力装配到扬声器支撑框架上；(c)永久性装配该薄膜到该框架的周边，用作平面式磁扬声器的扬声器膜；(d)在具有导电电路的薄膜的一侧施加紫外线照射；(e)维持紫外线照射足够的时间，使未粘合导电电路的薄膜部分的尺寸收缩到希望的张力，不引起粘合了导电电路的薄膜明显的收缩，因此保持一种薄膜与电路之间的完整的和去皱的配合组态。

在另一个更详细的方面，一种按照本发明的平面式磁扬声器可以包括：(a)一个薄的可有张力的膜，包括导电区和非导电区；(b)定位在与膜邻近并处于预定距离的磁结构，以便与膜的导电区相互作用；(c)具有多个基于安装臂的弹簧的可折叠扬声器框架，用于在预定距离装配膜，所述安装臂具有第一，在静止状态的静态位置，和第二，有张力位置，其中在有张力位置的各安装臂之间的距离小于静态位置的分开距离并且对应于在使用期间施加到膜上的预定张力；并且(d)用于永久性装配膜到扬声器框架的安装臂的装置。

参照下面的详细描述并结合附图其它的各个特点和优点将是显然的，这些特点和优点的描述是以例子的方式说明的，而不是以限制方式的。

附图说明

图1是常规双端平面式磁扬声器组态的剖视图；

图2是常规单端平面式磁扬声器组态的剖视图；

图3是另一种常规双端平面式磁扬声器组态的剖视图；

图4是常规双端扬声器组态的剖视图；

图5是按照本发明原理的单端平面式磁扬声器组态的剖视图；

图6是按本发明的另外的实施例的单端平面式磁扬声器组态的剖视图；

图7是按照本发明的原理的平面式磁扬声器装置的局部剖开的透视图；

图8是按照另一个实施例的平面式磁扬声器装置的透视图；

图9是按照本发明原理的单端平面式磁扬声器装置的剖视图；

图10是按照另一个实施例的平面式磁扬声器装置的剖视图；

图11是按照另一个实施例的平面式磁扬声器装置的剖视图；

图12是按照另一个实施例的平面式磁扬声器装置的剖视图；

图13是按照另一个实施例的平面式磁扬声器装置的剖视图；

图14是表示制造按照本发明原理的平面式磁扬声器装置使用的方法的流程图；

图15是按照另一个实施例的单端平面式磁扬声器装置的剖视图；

图16是表示制造按照本发明原理的平面式磁扬声器装置使用的方法的流程图；和

图17是表示制造按照本发明原理的平面式磁扬声器装置使用的方法的流程图。

具体实施方式

图5和6表示本发明的一个基本发现，该基本发现能实现经济型平面式磁扬声器装置，该扬声器装置是小型的和在音频性能质量上是意想不到的。该扬声器装置包括与现有技术的陶瓷磁体不同的意想不到的状况，即利用应用到双端的或推挽的高音扬声器系统的诸如钕高能磁体，该磁体可以在厚度上加倍并将产生附加的3到6dB的音频输出。这是与现有技术的平面式磁扬声器利用公共磁通量的陶瓷磁体或铁磁体所不同的。换言之，已经发现高能磁体利用增加比现有技术陶瓷或铁磁体厚的厚度尺寸具有产生较大SPL的不可预测的特性。具体地，当磁结构被设计为如上所述以后，单独基于与具有利用高能磁结构公共合成的可操作磁结构并且该结构约为高能磁结构的预定厚度的一半的可比的结构的平面式磁扬声器系统的SPL输出的比较，足以产生SPL上的3dB增加。

这可以从另外的观点看，在与现有技术铁磁结构比较。与较小尺寸陶瓷磁体和铁磁体的现有技术比较，按照本发明利用预定厚度高能非铁磁性磁结构可以有在SPL上的意想不到的增加的特征。具体地，单端平面式磁扬声器包括至少一个薄膜，具有前侧和后侧的柔性膜，用于变换输入的电信号为对应的声音输出。如前所述的例子，该膜包括预定的导电区和预定的非导电区。磁结构利用如本说明书所述的预定厚度的非铁磁高能磁体，其中各个磁体的每个至少它们的深度与宽度一样。无法预测SPL的改善是由至少它们的深度与宽度一样的条件限定的；并且该磁体具有一种磁场强度，其中：

(i)当与和非铁磁高能磁体宽度一样的铁磁性磁体比较；

(ii)但该磁体具有增加深度，产生至少接近与磁结构的高能磁体相同磁场强度，加倍磁结构中高能磁体的深度，产生至少3dB扬声器灵敏度的增加，而加倍铁磁性磁体的深度将产生小于3dB的增益。

例如，图5表示具有3个支撑邻近的具有导电区53的膜52的钕51棒的单端装置50。棒51的厚度约0.025英寸。如图6所示通过增加装置60和磁体61的厚度到约0.055英寸。单端系统产生意想不到的6dB输出的增加。基本上这使等效于双端或推挽系统的磁通密度的益处，而并不出现从膜的相对侧的相反磁场的问题。

因为这个意想不到的发现，因此有可能简化框架和支撑结构，避免包含在双端系统使用附加磁体的问题。这基于简化的结构部件和材料使成本降低。例如，单个0.055英寸棒磁体的费用低于2个0.025英寸的棒，产生显著的节约。单端装置的声音输出意想不到地与常规动态扬声器相比较。具体地，加倍陶瓷磁体的深度仅产生2dB的增加，仅是本发明产生的1/3。

钕通常称为“高能”磁性材料。例如，陶瓷磁体认为约5兆高斯磁场强度(MGO)，而钕材料通常大于25MGO。某些NeFb技术具有约50MGO。其它具有至少25MGO高能材料都是可用的并且是本专业技术人员公知的。下面涉及“高能材料”将意味着提供至少25到40或更高MGO。

回顾地看，现有技术的单端结构显然太大并且对于商业接受来说效率太低。对于小型系统的推挽系统已经可以使用，但由于以下原因尚没有实现商业上的成功：(i)在高频伴随有干扰，(ii)由于相反的磁力，需要较强的结构抵御膜的支撑结构的弯曲和变形，和(iii)使用大的各个磁体之间的间隙，避免强磁场。利用诸如钕之类的高能材料的较小的单端结构提供了所要求的效率和功率电平，利用开放的用于中间和高频范围的声音发射窗，允许与次低音扬声器有效地交叉实现全音频范围的重放。现在这样的系统比动态扬声器还要便宜一些，并且还有意想不到的质量。增强的质量是通过提供膜的边缘不被驱动实现的，该膜具有薄膜加载装置用于阻尼高频的有效传播。

图7表示本发明的单端平板扬声器70的立体图。安装框架71提供其余各个部件的装配的钢性支撑。它必须提供有效的钢性保持有张力的膜的尺寸稳定性。框架可以由提供所需的钢性的各种材料制成，诸如冲压的金属、模压的塑料、木材、和各种可比材料。虽然其形状表示为矩形，但是其它各种形状都可以使用，诸如圆形、多边形、椭圆形等。

框架71连接到支撑高能磁体阵列74的磁体安装板73。板73可以是铁的以提供磁屏蔽和最佳的磁场性能。如果使用非铁板，可能产生有效磁场强度的降低，即，在工作空气隙中损失15％的磁力。在板上的孔75能发射后声波能量。这些孔可以在尺寸和密度上矩形调节，提供膜的阻挡加载和阻尼优化声音输出。

高能磁体74以平行阵列的方式安装在板73上。最好的各棒74之间均匀间隔，分开的距离是根据经验设置的，以优化施加到膜的导电区76的场强。一般，棒的宽度将是约2倍厚度，但是其它尺寸也是可以应用的。因此，对于0.095英寸的厚度，棒的宽度约0.188英寸。各棒之间的分开距离是0.188英寸或与棒的宽度大致相同。这些尺寸是根据具有6英寸的总宽度和8英寸的高度的系统。各个棒是利用这样的系统厌氧胶水或其它高强度并耐热材料通过粘合方式连接到到安装板上的。相应相邻的棒的极性取向是按相反的位置(每行与相邻的行是相反的)。

膜72是由若干可用的绷紧方法之一在框架上绷紧的，并且在绷紧状态粘合用氰基丙稀酸酯粘合剂或其它快速结晶粘合剂77粘合的。粘合应当是永久性的，意思是在装配后膜不能取下来。任何绷紧的失误都将导致膜性能和扬声器输出的变化。膜可以是Mylar(TM)、Kapton(TM)、交联聚乙稀、聚氨酯聚萘二酸乙二醇酯(PEN)、或其它可比的薄膜材料。PEN已被发现提供理想的性能特性，以及很好地适合下面要描述的绷紧方法。

PEN可以用于利用交联粘合剂，提供较高的声音性能、较高的抗热性和与低成本制造技术的相容性。例如，高速刻蚀处理可以应用在膜上产生精确铝导电图形。交联粘合剂约为粘合Al到现有技术的薄膜上的现有技术平面磁体膜粘合剂质量的1/10。交联聚合体粘合剂一般提供即时的处理，这种处理对于印制/刻蚀处理是苛刻的，将在下面进行说明。在这种处理中，线圈材料的印制到薄膜的表面上的(而不是叠压)，这样沉积厚度约0.000095英寸，能减少质量到最低水平。薄膜厚度是根据平面磁系统的常规实际情况。

已经结合PEN和类似的薄膜开发了用于绷紧膜的特别有用的工艺。现有技术通常加热膜，诸如Mylar，使其在收缩时绷紧。相对于这种技术已经经历了许多问题。一般的困难是从导电元件的挤压或分层。本发明者已经发现相对于常规的能量源，紫外线照射避免这些问题。具体地，UV照射导致薄膜形状性地加热并在框架上绷紧膜。另外一种方式，UV能量通过任何阻尼层材料并且由金属导电材料进行反射。驱动器的元件不吸收UV能量并因此不打乱或压迫不能容忍高热的区域。通过路这种技术，可以实现膜的正确的绷紧，而不经受现有技术的分层。还可以使用双轴线绷紧，在薄膜运动的同时，该技术同时控制两个轴的张力，能进行高速产生。下面解释这种工艺。

因为简化产生方法和材料一般是昂贵的，但是单端平板扬声器可以提供低成本和高质量的优点，同时还提供小尺寸，以适应许多应用。在希望较大的扬声器的情况，多个小平板扬声器可以进行互连产生两个平板和分平板的平面。

正如上面指出的，导电区76通过附加导线、带状线、或元件76a而被设置在膜上。插入点77提供用于连接扬声器到电导线78的接触点并且将一般进行焊接。或者，一个小孔可以被压入铝导电材料。这些插入点按照音频信号的输入端操作，并且电连接到适当是放大器或其它信号源的对应端。对附加的地电元件77b等可以实施多个接触点或串联连接。最好是导电元件76a和76b被调整在相邻磁体棒之间的空气隙位置。图6表示一种这样的取向。其它的位置表示在图9和11的剖视图中。对于本专业技术人员来说其它的组态是显然的，并且通过本说明书的公开也是可以理解的。

导电元件可以通过直接粘合导线、气相沉积、常规刻蚀技术、以及将导电元件在将永久性地粘合膜上的其他方法，而加到膜上。前面披露指出了最好使用交联粘合剂的薄层，提供较高的声音性能、较高的耐热性和与低成本制造技术相容性。氰基丙稀酸酯粘合剂是这种粘合剂的一个例子。这些粘合剂是有价值的，因为它们在300度F下是非常稳定的，正如下面解释的，使得能够进行脱金属处理。另外，这些材料的热性能一般超过薄膜的热性能。它们还保持不受去除金属层的酸的影响。因此，可以从PEN膜上刻蚀铝，留下所要的导电图形。这些公开的图形的变化是在本专业技术人员的知识范围之内的。这些技术在下面作为优选制造方法的一部分进行详细地讨论。

图8披露了本发明的附加的新颖特征，包括使用加载隔板或邻近加载隔板(PLB)，如标号81和82所表示的。PLB是沿着安装框架形成的并略在围绕边缘的膜的非驱动部分上面伸出。由于膜的这些边缘部分随着膜的驱动部分振动或移动，在PLB与膜之间的小量空气被作为低频阻尼媒介。同时允许较高频率基本上不受障碍地传播。这种封闭空间的小尺寸允许较高频率的发射，使得能够以宽范围向听众进行散发，而否则就可能发生高频率传播。

本发明的框架支撑的一种简单形式是一种浅碟型矩形，其中各磁体粘合在中央，并且膜粘合在周边。按画框形式形成PLB或防护部分并且在周边连接到支撑框架，从而锁定膜的非驱动周边部分。图8表示在PLB结构81和82上的穿孔88。这种开孔88的广泛使用使从PLB的侧边缘结构变为对声音透明。

图9表示如何在膜90的后侧实现一种简化PLB。在这种情况下，安装板97承载各个磁体92和包括各个穿孔93，允许背面发射声音。导电元件94集中地限定在膜95的有效驱动区。边缘96是膜的非驱动区，它可能产生不利的谐振效应和噪声。这些效应被按照上面讨论的PLB部分97的阻尼效应所抵消。附加的穿孔可以进行附加的精细调谐所希望的如上所述的加载和阻尼效果。

图10表示图9的具有背面阻尼结构、前向PLB结构82的平面式磁扬声器100。正如前面所讨论的，PLB元件82(在图7的各侧面)和81(涉及图7的顶部和底部)提供希望的阻尼和能量控制功能。这个图说明附加的毛毡部件103，用于吸收部分通过孔105发射的背面声波能量。利用在较大穿孔位置的较小的开口可以开发相同的效果。图12和13描述在后PLB结构上穿孔111的使用。

代表上述的各种实施例提供了实施描述在说明书和权利要求书中的基本发明原理和结构的指导。扬声器的一般尺寸按照应用的情况可以增加或减小。优选实施例可以从150平方英寸驱动面积在尺寸上均匀地向下调整到一个信用卡(几个平方英寸)或更小的尺寸。优选尺寸是5.0到10.0英寸的宽度和5.0到30.0英寸的高度。PLB尺寸是宽度约1到2英寸和高度4到10英寸，可调整到在此所示的优选实施例的比例。

或者，图14表示出简单的安装结构，其中平面式磁扬声器64包括具有多个基于安装臂66的弹簧的可收缩扬声器框架65，用于在离磁结构68的优选距离固定膜67。安装臂66具有在静止状态下的第一静态位置，和用虚线表示的第二绷紧位置，其中处于绷紧位置的安装臂之间的距离d(t)小于在静态位置的分开距离d(s)。这个差施加一个力F到膜上，该力约对应于在使用期间施加到膜上的张力。安装膜的过程包括连接在可收缩扬声器框架周围的绷紧环69和减小臂66的距离到略大于希望的距离d(t)。然后将薄膜粘合到臂的上表面，以便永久性地连接。当释放环时，基于结构的弹簧波设计问施加力F建立正确的张力。

现在将讨论附加上导电元件的薄膜的优选制造方法。图15提供利用高速度、低成本、印制系统的基本制造工艺的框图。通过采用这种制造方法，明显节约生产成本，能使平面式磁扬声器相对于其它形式扬声器装置有非常大的竞争力。具体的工艺利用大的规模、高速叠压、应用快速和精确的方式施加希望的薄膜上的导电电路的耐腐蚀印制和刻蚀系统。该工艺是按如下实现的：

A.选择薄膜卷(一般25微米PEN)，并且薄的(一般5微米)交联粘合剂层利用经变化的报纸的印刷方法印制到一个表面上。薄膜可以是其它合成物，诸如Kapton(tm)或Mylar(tm)，但是已经发现PEN薄膜在扬声器应用中提供独特的优点。薄膜厚度将由扬声器的具体特性确定，但一般将是长10到50微米范围。粘合剂层需要足够保证均匀接触并且形成在经处理的叠层的粘合层。

B.也是以卷的形式的薄的铝箔(一般17-25微米)被粘到粘合层，并重新卷成叠层的薄膜/箔材料卷。然后粘合层通过其交联处理变成完全固化。也可以使用其它导电金属材料，例如铜，但是考虑到价格、热特性、一般的有用性最好的材料是铝。

C.叠层卷被按常规报纸印刷一样地放置，并且报纸印刷圆筒按印刷处理在叠层的有箔侧施加PVC耐腐蚀层图形。具体图形对应于按照如31、45、53、76和94的数字代表的导电元件。用于固定导电元件的印刷方法是特别有益的，因为事实上它允以不昂贵的方式将任何电路图形铺设到薄膜上。

D.清洁的耐腐蚀层图形被快速干燥，并且该叠层被泡在35000加仑腐蚀性苏打溶液槽子中，其中箔的所有没有耐腐蚀层部分都被刻蚀掉，完整无缺地剩下铝电路图形和箔被刻蚀掉后现在暴露出来的薄膜粘合层。

E.薄膜/图形叠层现在进行漂洗中性化刻蚀处理并且进行干燥。

F.部分泡在刻蚀剂中，重新激活曝露的交联粘合层，使另外的非常薄(一般4-5微米)的PVC耐腐蚀的密封层可以被印制到薄膜的经刻蚀侧的整个表面，防止当再卷起来时粘到薄膜的另一侧。这个耐腐蚀层还用作保护箔和阻尼不希望的膜谐振和驻波，否则这些情况可能使声音输出失真。

在振动膜上导电电路的印刷方法提供作为平面式磁扬声器的一部分的明显优点。而导电线一般是粘到薄膜上的，或导电层是利用双面粘合转移带的压制叠层处理，或印刷粘合层是薄的、轻的、和更耐热的其它媒体的。叠层处理。这种低质量的并高耐热的叠压完成扬声器是苛刻的。

其它粘合技术也可用于印刷处理，但是机械方面的挑战可能使得在成本上不合算。例如，利用一种粘合层的薄膜(aka“免粘层”)粘合箔到薄膜上是一种代用品，但是这些以这种方式处理的材料的成本是用于批量扬声器生产所无法接受的，特别是扬声器制造的足够大满足高输出的需要和宽频带工作的情况下更是如此。一种用于低质量和更大热容量的免粘合膜/导体组件可以利用聚酰胺w/液态聚酰胺界面，聚酰胺和在箔上的熔化的聚酰胺实施的，或者浇注聚酰胺-其中铝箔利用电晕放电而被活化并被接合到聚酰胺膜上。

通常是指气相沉积或“溅射”的叠层工艺也有成本限制，并且当要求这个厚度的金属时控制沉积的厚度也是困难的。更通用的用于生产柔软和刚性电路的可用方法“照象刻蚀”工艺比上面描述的方法更贵并且一般用铜作为金属箔。与Al相比铜具有差的导电-质量比，用铜可能降低扬声器的效率和输出能力。

根据本发明的优选实施例的施加电路到薄膜上的印刷方法是按照如下处理和生产膜规范的：

A.薄膜源包括PEN薄膜、25微米厚、25英寸宽并以卷的形式。

B.交联的聚亚胺酯粘合剂印刷5微米一层。交联是利用加热实现的并且是非常快处理的。需要高处理速度，完成高速卷到卷的处理。

C.导电箔包括17微米厚的软合金铝箔层。

D.耐腐蚀层按任何希望的导电图形印刷到Al上。

E.在苏打溶液中进行刻蚀。溶液开始进行加热使能进行刻蚀，但是刻蚀工艺产生强的热量，要求溶液冷却到要求的温度。温度控制、稀释刻蚀液、并需要监视恒速穿过并且在最后处理前在7-9小时期间调整设置为要求的条件和是稳定的。

F.然后对整个表面去掉涂层，保证暴露粘合层，其中铝在刻蚀工艺期间已经被去掉，当材料被卷起时，保持粘住PEN的对面一侧。这种状态还改善了对方环境的容限并提供由耐腐蚀层和去掉层覆盖的表面。

利用薄膜适当地印刷在要求的导电电路图形上并且准备施加到扬声器框架上作为扬声器膜，可以按照上述方法实施适当绷紧。优选方法利用按照本发明发现的唯一加热收缩特性。具体地，基本上不影响薄膜与被粘合的电路之间的连接状态的情况下，收缩粘合所放置的导电电路的振动薄膜的方法包括以下步骤：

(a)选择厚度为100微米和具有配置在薄膜一侧的导电电路的聚萘二酸乙二醇酯薄膜；

(b)在薄膜的具有导电电路的一侧施加紫外线照射；和

(c)保持紫外线照射足够的时间收缩薄膜的没粘导电电路的一部分的尺寸，并不明显影响粘有导电电路的薄膜的收缩，因此保持薄膜与电路之间整体并不起皱的连接状态。

薄膜的一个优选厚度约为25微米，具有约5微米的粘合层用于粘合作为导电电路的铝。铝层可以是厚度17到25微米的箔的状态。维持紫外线照射直至形成正确厚度。PEN的最大收缩量为0.8到1.0％之间。

这种相同的技术形成用于以希望的张力永久性固定作为平面式磁扬声器的一部分的振动膜的方法的一部分包括以下步骤：

(a)选择厚度小于100微米并具有配置在薄膜的一侧上的导电电路的聚萘二酸乙二醇酯薄膜；

(b)定位该薄膜用于以一定张力固定在扬声器支撑框架上；

(c)永久性地固定薄膜到框架的外围上用作平面式磁扬声器的扬声器膜；

(d)在具有导电电路的薄膜的一侧施加紫外线照射；和

(e)维持紫外线照射足够的时间，收缩没粘导电电路部分的薄膜的尺寸到希望的尺寸，不引起粘导电电路的薄膜的明显收缩，因此保持薄膜与电路之间完整和无皱纹固定状态。

虽然本公开给出了多个具体工艺的实施例，但是对本专业的技术人员应当理解为，显而易见这样的例子仅仅是实施本发明的代表。因此，必须理解为本发明不限于这种公开，而是由后附的权利要求书表示。

Claims

1.一种平面式磁扬声器，它具有一个支撑结构、由该支撑结构承载的一个膜、包括长的磁铁行的一个磁结构、以及一个导体，该导体由该膜承载并具有与所述长的磁铁行平行地延伸的长的部分，该扬声器被适当地设置从而使得所述导体所载送的电信号与所述磁结构所产生的磁场的相互作用引起所述膜的运动从而产生一个声频输出，其特征在于：

所述磁结构的至少一个磁铁是高能的，至少25mGO的能量输出，

所述磁结构由所述支撑结构承载，并且包括至少三行磁铁，每一行磁铁具有大于1.5毫米的横截面厚度和至少与该厚度一样大的宽度，磁铁的行间距也至少与该厚度一样大，

由所述支撑结构承载的所述膜具有一个活动面积，其位置与所述磁结构相邻，可由所述导体携带的电信号与所述磁结构产生的磁场的相互作用而激励，所述的活动面积的尺寸小于1000平方厘米；

扬声器灵敏度在一瓦时至少85dB；和

一种配置，可使所述支撑结构、磁结构和膜相互配合，以便在一个初始期之后的一个长的使用期中即使在高能的磁结构所固有的较高的磁作用力倾向于使扬声器随着时间的推移而发生变形的情况下提供稳定的膜张力。

2.根据权利要求1的平面式磁扬声器，其特征在于，至少一个邻近加载隔板，其位置与所述膜的周边相邻，所述邻近加载隔板包括：一个隔板，由所述支撑结构承载，包绕其外周边，并且向内延伸，在所述膜的边沿的周围在该膜的不被激励部分之上稍微伸出，并且基本上在所述膜的外边沿的周围延伸，封闭在所述膜与该隔板之间的一个部分限制的空间中的空气，所述的邻近加载隔板限制空气流动，以使所述邻近加载隔板作为一个低频的阻尼媒体来操作，以保持声频产生期间所述膜的加载的改善的平衡。

3.根据权利要求1的平面式磁扬声器，其特征在于，所述磁结构包括钕。

4.根据权利要求1、2或3的平面式磁扬声器，其特征在于，所述膜包括聚酰胺和聚二萘酸乙二醇酯中的一种。

5.根据权利要求1的平面式磁扬声器，其特征在于，所述导体用粘合剂附着在所述膜上。

6.根据权利要求1的平面式磁扬声器，其特征在于，所述导体借助直接粘合到所述导体上的膜材料而被直接粘合到所述膜上。

7.根据权利要求1的平面式磁扬声器，其特征在于，所述导体通过一种无粘合剂处理而被接合到到所述膜上。

8.根据权利要求6、7或8的平面式磁扬声器，其特征在于所述导体在所述膜上借助一种光刻处理而被形成图案。

9.根据权利要求1的平面式磁扬声器，其特征在于，所述膜包括一种聚合材料，且所述膜的张力的至少一部分是由于向所述膜施加辐射并使该辐射维持一个时间而引起的，其中所述时间足以使所述膜的未与所述导体相接合的一个部分的尺寸发生收缩。

10.根据权利要求1的平面式磁扬声器，其特征在于，一个扬声器架，该架具有用于附着所述膜的多个安装臂，所述安装臂具有一个不受张力作用的第一位置和一个受到张力作用的第二位置，其中处于所述第二位置的所述安装臂之间的距离小于处于所述第一位置的所述安装臂之间的距离，且该距离的改变对应于在使用期间将要被施加到所述膜上的沿着一个方向的一个预定张力；所述扬声器的其进一步的特征在于还在于用于使所述膜永久地附着在所述扬声器架的所述安装臂上的装置。