CN1494354A

CN1494354A - 改进的喇叭的振膜基材构件及其制造方法

Info

Publication number: CN1494354A
Application number: CNA031264107A
Authority: CN
Inventors: 薛永波
Original assignee: Pax Special Electromechanical Equipment (beijing) Co Ltd
Current assignee: Pax Special Electromechanical Equipment (beijing) Co Ltd
Priority date: 2003-09-27
Filing date: 2003-09-27
Publication date: 2004-05-05

Abstract

一种改进的喇叭的振膜基材构件及其制造方法，该振膜基材包括振动膜与边部两部分，其材料选自布料、纸、塑料其中之一；其特征在于：所述的振动膜与边部的内表面或/和外表面上镀覆有一层或多层金属膜或化合物膜。该多层金属膜或化合物膜是由两种或两种以上的不同金属或化合物构成，或是由两种或两种以上的不同金属和化合物分层交错构成的多层复合膜。该金属膜或化合物膜镀覆在振膜基材上，填满振膜基材纤维结构及孔洞内部，可增加布料的清脆金属音讯传递效果，并改善布料延展性及恢复性，使整体振膜基材对音讯的共振效果获得重大改善，实现高音质功效；而且，溅镀的原子有效填满振膜基材表面，解决了振膜基材的受潮、水气及微尘进入喇叭的问题。

Description

改进的喇叭的振膜基材构件及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种改进的喇叭的振膜基材构件及其制造方法，确切地说，涉及一种在磁通管上通电，以使靶材上的材料溅镀于振膜基材，填满振膜基材纤维结构内部及孔洞内部，在振膜基材的内表面或/和外表面上溅射镀覆一层或多层金属膜或化合物膜，进而达到高音质及防潮防尘等功效；属于扬声器的零部件结构及其生产方法技术领域。

背景技术

音响的喇叭，如何减少其输出的噪声，以达成完整音讯的呈现，决定音响聆听者最终所得到的音讯效果。一般喇叭在传递音讯的过程中，通常会在喇叭上安置一振动膜，以使声音能够有效传递。

目前，喇叭的振动膜主要采用纸、布、塑料或铝等材质的喷涂或电镀工艺制成品，其输出音讯尚可为消费者所接受。但因其是喷涂或电镀工艺制成品，涂层或镀膜较厚，重量较大，故推动喇叭音讯输出时所需的功率往往较大。而且。在电镀过程中产生的废水和废气还要污染环境。振动膜的材质有使用纸或玻璃的。其中纸制振动膜主要运用于中低音讯号的输出上，但是，因为材质本身结构的问题，纸制振动膜的喇叭在长期使用后会因空气中的湿气等潮湿因素，而使振动膜受潮，从而使纸制振动膜的输出音色受到重大影响。用玻璃材质制造的振动膜有助于喇叭的高音输出，但其最大的缺点是容易受外力撞击而破裂，从而影响喇叭的音质。还有使用布料作为振动膜的材质，其具有较佳的延展性与价格便宜的优点，但是，缺点是其输出的音质不够良好，且具有受潮的问题，从而使水气进入喇叭内部，伤害喇叭内部的电器元件。为此，申请人提出了发明专利申请《喇叭的振膜基材结构及其制造方法》(申请号：03136666.X)，其结构是在喇叭的振动膜与边部的外表面上溅射镀复有一层厚度为纳米(10^-9)数量级的金属膜或氧化物膜，防水、防尘，且质轻、音质好、输入功率低而输出效率高，从而有效解决了上述问题。但是，在生产实践中发现，上述发明专利申请仍然存在有不尽人意之处：只在喇叭振动膜与边部的外表面上溅射镀复金属膜或氧化物膜，但是喇叭振动膜与边部的内表面同样也有容易受潮、影响喇叭音质的问题。此外，有些金属膜或氧化物膜因为其中的金属原子活动性较强，很容易在空气中被氧化而剥离，使得了喇叭振动膜与边部重新暴露在潮湿的空气中，照样容易受潮而影响喇叭的音质，或在空气中形成氧化物后改变了喇叭的原有特性。其中活动性较强、容易氧化和被侵蚀的金属有：铝Al：容易与空气中的氧气反应生成三氧化二铝Al₂O₃，银Ag：容易与空气中的硫反应生成硫化银AgS_x，铁Fe：属于强还原剂，具有很强的化学反应能力，在潮湿空气中非常容易氧化成FeO_x，镁Mg：属于强还原剂，具有很强的化学反应能力，在潮湿空气中非常容易氧化成MgO，锡Sn：在大气中会逐渐变成灰色。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的喇叭的振膜基材构件，该振膜基材可以有效地解决上述单层金属膜或氧化物膜以及只是在外表面溅镀的问题，从而增加其清脆金属声音的传递效果，大大改善整体振膜基材对音频信号的共振效果，且具有更好的防水、防尘，质轻、高音质、宽频域、失真小、输入功率低而输出效率高的特点。此外，该振膜基材具有不同色彩，具有观赏效果。

本发明的另一目的是提供一种制造上述改进的喇叭的振膜基材的方法。

本发明的目的是这样实现的：一种改进的喇叭振膜基材构件，包括振动膜与边部两部分，该振膜基材的材料是选择自布料、纸、塑料材料其中的一种，其特征在于：所述的振动膜与边部的内表面或/和外表面上镀覆有一层或多层金属膜或化合物膜。

所述的多层金属膜或化合物膜是由两种或两种以上的不同金属构成的多层金属膜，或者是由两种或两种以上的不同化合物构成的多层化合物膜，或者是由两种或两种以上的不同金属和化合物分层交错构成的多层复合膜。

所述的金属膜的材料是选自金属钛Ti、铝Al、铬Cr、镍Ni、铜Cu、铁Fe、铟In、锆Zr、银Ag、金Au、锗Ge、钽Ta、钨W中的至少一种。

所述的化合物膜的材料是选自氮化钛TiN、氮化铝钛TiAlN、氮化碳钛TiCN、氮化锆ZrN、氧化钛TiO₂、氧化钽Ta₂O₅、氧化镁MgO、氧化铟锡ITO、二氧化硅SiO₂、三氧化二铝Al₂O₃中的至少一种氮化物或/和氧化物。

所述的金属膜或化合物膜的每层厚度为纳米10^-9数量级。

本发明制造上述改进的喇叭振膜基材构件的方法是这样实现的：在一磁通管上通电，将工作气体离子化，产生辉光放电，先后撞击一种或多种不同的金属靶材，使得该一种或多种金属靶材的原子先后逐次序地被溅镀于振膜基材上，填满振膜基材纤维结构内部及孔洞内部；即每次在完成溅镀一种金属靶材之后，开始进行下一次金属靶材的溅镀工艺，使振膜基材内表面或/和外表面形成一层或多层不同的金属膜，进而达到高音质的功效。

所述的一种或多种不同的金属靶材可以用一种或多种不同的化合物靶材替代之，以使振膜基材内表面或/和外表面形成一层或多层不同的化合物膜。

本发明制造上述改进的喇叭振膜基材构件的方法也可以是这样实现的：在一磁通管上通电，将工作气体离子化，产生辉光放电，撞击一种或多种不同的金属靶材，使得该一种或多种不同的金属靶材的原子先后飞溅出来，在此同时加入氧气、或氮气、或烷类气体，使该气体与金属原子反应生成的氧化物或氮化物溅镀在振膜基材上，填满振膜基材纤维结构内部及孔洞内部；即每次在完成溅镀一种化合物膜之后，开始进行另一种金属靶材和加入气体的溅镀工艺，使振膜基材内表面或/和外表面形成一层或多层不同的化合物膜，进而达到高音质的功效。

本发明制造上述改进的喇叭振膜基材构件的方法还可以是这样实现的：在一磁通管上通电，将工作气体离子化，产生辉光放电，撞击金属靶材，使得该金属靶材的原子溅镀在振膜基材上，形成金属膜，填满振膜基材纤维结构内部及孔洞内部；之后在金属靶材飞溅出来的同时，加入氧气、或氮气、或烷类气体，使该气体与金属靶材飞溅出来的原子形成化合物，以使该化合物的原子溅镀覆盖在振膜基材的金属膜上；即每次在完成溅镀金属膜之后，开始进行该金属或另一种金属靶材和加入气体的溅镀工艺，使振膜基材内表面或/和外表面上形成最低层的金属膜及其上的化合物膜，进而达到高音质的功效。

所述的在金属靶材飞溅出来的同时，加入氧气、或氮气、或烷类气体，使该气体与金属靶材飞溅出来的原子形成化合物的溅镀工序，可以用直接撞击化合物靶材的溅镀工序替代之，以使该化合物的原子溅镀覆盖在振膜基材的金属膜上。

本发明是一种改进的喇叭的振膜基材构件及其制造方法，其是在选择自布料、或纸、或塑料其中之一的振膜基材的内表面或/和外表面溅射镀复一层或多层金属膜或化合物膜，以增加振膜基材的防潮和抗氧化能力和清脆金属音讯传递效果，并改善布料延展性及恢复性较佳等特性，使整体振膜基材对音讯的共振效果获得更好的改善；而且，溅镀材质的原子能够有效填满振膜基材纤维结构内部及孔洞内部的空隙，使振膜基材的内表面或/和外表面形成多层金属膜或化合物膜，使得振膜基材的受潮、水气和防尘等问题能够获得较理想的解决。

附图说明

图1是本发明第一实施例的振膜基材构件组成及其表面局部放大示意图；

图2是本发明第一实施例的溅镀生产方法的示意图；

图3是本发明第一实施例的振膜基材构件组成及其表面金属膜局部放大示意图；

图4是本发明第二实施例的振膜基材构件组成及其表面局部放大示意图；

图5是本发明第二实施例的溅镀生产方法的示意图；

图6是本发明第二实施例的振膜基材构件组成及其表面化合物膜局部放大示意图。

图7是本发明第三实施例的振膜基材构件组成及其表面局部放大示意图。

图8是本发明第三实施例的溅镀生产方法的示意图；

图9是本发明第三实施例的振膜基材构件组成及其表面由金属膜和化合物膜组成多层膜的局部放大示意图。

图10是未经溅镀的塑料振膜基材的振动频率及声音感觉度的试验曲线。

图11是经过溅镀的塑料振膜基材的振动频率及声音感觉度的试验曲线。

图12是未经溅镀的丝绸振膜基材的振动频率及声音感觉度的试验曲线。

图13是经过溅镀的丝绸振膜基材的振动频率及声音感觉度的试验曲线。

具体实施方式

下面结合附图和较佳实施例具体说明本发明的结构与功效和制造方法。

请参阅图1、图2、图3所示的本发明的第一实施例，其中振膜基材11的结构组成包括有振动膜111与边部112两个部分，该振膜基材11的材料是选择自布料、纸、塑料材料其中之一种，这些材料的显微结构则是由纤维结构113及孔洞113a所构成(参阅图1的局部放大图)。

参阅图2，其中磁通管121可通电而产生磁场，金属靶材122则是选择自由钛Ti、铝Al、铬Cr、镍Ni、铜Cu、铁Fe、铟In、锆Zr、银Ag、金Au、锗Ge、钽Ta、钨W等所组成的金属群中的至少一种，以作为溅射镀复于振膜基材11的材料。将该振膜基材11置于溅镀装置12中，磁通管121通电产生磁场，使工作气体Gas123(例如氩气Ar)离子化，产生辉光放电，撞击金属靶材122，使该金属靶材122的原子溅镀(magnetron sputtering)于振膜基材11上，因溅镀原子的尺寸非常微小，可以有效地填满振膜基材11的纤维结构113内部及孔洞113a内部，以致于在振膜基材11的表面形成溅镀金属膜114(参阅图3)。该溅镀过程中产生的废气可由溅镀装置12的下方排出。

经由金属溅镀完成的振膜基材11，因其表面所形成的金属膜114，可增进振膜基材11的共振和共鸣效果，从而能对输出音讯做迅速反应，且兼具金属材质所具有的良好音质表现，因此对于振膜基材11整体的输出音讯表现有极大的改善。而且，溅镀完成后的布料或纸振膜基材11，因布料或纸的纤维结构113内部及孔洞113a内部被金属原子填满，使得布料或纸容易受潮的缺点因为溅镀的加工制造程序而有效改善；且可避免水气经由振膜基材11进入喇叭中，造成喇叭内部元器件受潮而受损；另外，也有防护空气中的微粒尘埃进入喇叭里的功效。

该经金属溅镀的振膜基材11，因为可以使用不同的金属靶材122作为溅镀金属膜114的基材，故可使振动膜111呈现不同色彩，增加本发明与喇叭整体设计及色彩的搭配；且金属膜114的导电性质，可导离附着于振动膜111表面的微小电荷，减少振膜基材11的静电干扰；再者，本发明所使用的振膜基材11是轻质的布料、纸、塑料等材质，故可达成推动功率较低，但高效率的音讯输出。

请参阅图4、图5、图6所示的本发明的第二实施例，其中振膜基材21的结构组成包括有振动膜211与边部212两部分，该振膜基材21的材料是选择自布料、纸、塑料材料其中的一种，这些材料的显微结构则是由纤维结构213及孔洞213a所构成(参阅图4的局部放大图)。

参阅图5，其中磁通管221可通电而产生磁场，其中靶材222可以选用金属靶材，即选择自由钛Ti、铝Al、铬Cr、镍Ni、铜Cu、铁Fe、铟In、锆Zr、银Ag、金Au、锗Ge、钽Ta、钨W等所组成的金属群中的至少一种，以作为溅射镀复于振膜基材21的材料。在溅射的同时，通以气体Gas323(例如氧气O₂、或氮气N₂、或烷类气体)参加反应形成化合物。靶材222也可以直接选择自由氮化钛TiN、氮化铝钛TiAlN、氮化碳钛TiCN、氮化锆ZrN、氧化钛TiO₂、氧化钽Ta₂O₅、氧化镁MgO、氧化铟锡ITO、二氧化硅SiO₂、三氧化二铝Al₂O₃中的至少一种化合物，以作为溅镀于振膜基材21的材料。将该振膜基材21置于溅镀装置22中，磁通管221通电产生磁场，使工作气体Gas223(例如氩气Ar)离子化，产生辉光放电，撞击金属或化合物靶材222，或者让金属靶材222的原子与气体反应形成化合物，或者直接撞击化合物靶材222，以使这些靶材222的原子溅镀在振膜基材21上，因为溅镀原子的尺寸非常微小，可以有效地填满振膜基材21的纤维结构213内部及孔洞213a内部，以致于在振膜基材21的表面形成溅镀化合物膜214(参阅图6)。该溅镀过程中产生的废气可由溅镀装置22下方排出。

经由化合物溅镀完成的振膜基材21，因其表面所形成的化合物膜214，可增进振膜基材21的共振和共鸣效果，从而能对输出音讯做迅速反应，且兼具化合物材质所具有的良好音质表现，因此对于振膜基材21整体的输出音讯表现有极大的改善。而且，溅镀完成后的布料或纸振膜基材21，因布料或纸的纤维结构213内部及孔洞213a内部都被化合物原子填满，使得布料或纸容易受潮的缺点因溅镀的加工制造程序而有效改善；且可避免水气经由振膜基材21进入喇叭中，造成喇叭内部元器件受潮而受损，另外，也有防护空气中的微粒尘埃进入喇叭里的功效。

该经化合物溅镀的振膜基材21，因为可以使用不同的金属并通以气体而反应形成化合物，或直接使用化合物靶材作为溅镀化合物膜214的基材，故可使振动膜211呈现不同色彩，增加本发明与喇叭整体设计及色彩的搭配。再者，本发明所使用的振膜基材21是轻质的布料、纸、塑料等材质，故可达成推动功率低但效率高的音讯输出。

另外，本发明还可以如下方式实施之：请参阅图7、图8、图9所示的本发明的第三实施例，其中振膜基材31的结构组成包括有振动膜311与边部312两部分，该振膜基材31的材料是选择自布料、纸、塑料材料其中的一种，这些材料的显微结构则是由纤维结构313及孔洞313a所构成(参阅图7的局部放大图)。该振膜基材构件的制造程序大致与前二种实施例相同，在此不再赘述；而其不同处是撞击金属靶材322，将金属原子溅镀到基材31上产生金属膜314之后，重新撞击同一种或另一种金属靶材322，并通入气体以与飞溅的金属靶材原子形成化合物，或直接撞击化合物靶材322，以便在振膜基材内表面或/和外表面上溅镀有另一层金属膜315或/和化合物膜315，其中金属靶材322是选择自由钛Ti、铝Al、铬Cr、镍Ni、铜Cu、铁Fe、铟In、锆Zr、银Ag、金Au、锗Ge、钽Ta、钨W等金属族群中的至少一种，其中化合物靶材322是选择自由氮化钛TiN、氮化铝钛TiAlN、氮化碳钛TiCN、氧化钛TiO₂、氧化钽Ta₂O₅、氧化镁MgO、氧化铟锡ITO、二氧化硅SiO₂、三氧化二铝Al₂O₃等化合物群中的至少一种，其中通入的气体为氧气O₂、氮气N₂或烷类其中之一，经由溅镀形成复合的多层金属膜及化合物膜314、315于振膜基材上，可以增加该振膜基材溅镀层中的金属原子抗氧化能力与共鸣和共振效果，并达到高音质功效，且可避免振膜基材受潮及水气与微尘进入喇叭。

本发明还可以形成三层或更多层的金属膜或化合物膜，例如其中三层膜的材料可以是：Zr+ZrN+SiO₂或Ti+TiN+SiO₂，在这些振膜基材构件的内表面或/和外表面上镀覆三层或更多层的金属膜或化合物膜制造程序大致与前述实施例相同，这里不再赘述。

参阅图10及图11，图中所示的曲线51及曲线52分别为未溅镀镀膜和经过溅镀镀膜的喇叭频率(Frequency)与声音响度(dB)的试验曲线，其中喇叭的振膜基材是多元酯纤维(PE，polyester)所构成，由该两图的试验曲线可看出，在喇叭声音有效的常用频率范围10-30KHz，未经溅镀镀膜的喇叭，其在20-30KHz间的音量输出发生巨幅变化而急剧下降，其稳定的音量感度带域太窄，而经过溅镀镀膜的喇叭，其在20-30KHz间的声音响度曲线较为平稳，故其在较高频率时声音出力平稳，其声音的频率带域明显改善。

参阅图12及图13，图中曲线41及曲线42分别为未溅镀镀膜及经过溅镀镀膜的喇叭频率(Frequency)与声音响度(dB)的试验曲线，其中喇叭的振膜基材是丝绸(silk)所构成，由图12中的试验曲线可看出，未溅镀镀膜的喇叭分别在16KHz及27KHz处有严重的失声现象，且在10-30KHz的频率变化时，其声音响度变化起伏巨大，而使较高频率的声音输出不平稳。而由图13的曲线则显示：经过溅镀镀膜的喇叭在10-30KHz的频率范围内，其声音响度曲线平稳，声音的输出音量均一。

经由上述试验曲线图，可知本发明在振膜基材的内表面或/和外表面都经过溅镀处理，对于喇叭输出频带的增宽、失声的解决、不同频率音量输出的平稳性皆可达到有效的良好改善。尤其是本发明多层金属膜或化合物膜可以有效地防止活动性强的金属被氧化而剥离的侵蚀现象。例如采用二氧化硅SiO₂、三氧化二铝Al₂O₃等化合物靶材就是在金属膜的外面再溅镀一层纳米数量级的玻璃膜和陶瓷膜，其化学稳定性好，又能增加其清脆金属声音的传递效果，大大改善整体振膜基材对音频信号的共振效果，且具有更好的防水、防尘、防氧化，质轻、高音质、宽频域、失真小、输入功率低而输出效率高的特点。

综上所述，本发明所提供的一种改进的喇叭振膜基材构件及其制造方法，确实符合批准专利的条件，故依法提出专利申请，希望能够获得批准。但是以上所述，仅是本发明的较佳可行的实施例而已，举凡利用本发明上述方法、形状、构造、装置所为的变化，皆应包含于本案的权利范围内。

Claims

1、一种改进的喇叭振膜基材构件，包括振动膜与边部两部分，该振膜基材的材料是选择自布料、纸、塑料材料其中的一种，其特征在于：所述的振动膜与边部的内表面或/和外表面上镀覆有一层或多层金属膜或化合物膜。

2、根据权利要求1所述的改进的喇叭振膜基材构件，其特征在于：所述的多层金属膜或化合物膜是由两种或两种以上的不同金属构成的多层金属膜，或者是由两种或两种以上的不同化合物构成的多层化合物膜，或者是由两种或两种以上的不同金属和化合物分层交错构成的多层复合膜。

3、根据权利要求1所述的改进的喇叭振膜基材构件，其特征在于：所述的金属膜的材料是选自金属钛Ti、铝Al、铬Cr、镍Ni、铜Cu、铁Fe、铟In、锆Zr、银Ag、金Au、锗Ge、钽Ta、钨W中的至少一种。

4、根据权利要求1所述的改进的喇叭振膜基材构件，其特征在于：所述的化合物膜的材料是选自氮化钛TiN、氮化铝钛TiAlN、氮化碳钛TiCN、氮化锆ZrN、氧化钛TiO₂、氧化钽Ta₂O₅、氧化镁MgO、氧化铟锡ITO、二氧化硅SiO₂、三氧化二铝Al₂O₃中的至少一种氮化物或/和氧化物。

5、根据权利要求1所述的改进的喇叭振膜基材构件，其特征在于：所述的金属膜或化合物膜的每层厚度为纳米10^-9数量级。

6、一种制造权利要求1的改进的喇叭振膜基材构件的方法，其特征在于：在一磁通管上通电，将工作气体离子化，产生辉光放电，先后撞击一种或多种不同的金属靶材，使得该一种或多种金属靶材的原子先后逐次序地被溅镀于振膜基材上，填满振膜基材纤维结构内部及孔洞内部；即每次在完成溅镀一种金属靶材之后，开始进行下一次金属靶材的溅镀工艺，使振膜基材内表面或/和外表面形成一层或多层不同的金属膜，进而达到高音质的功效。

7、根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于：所述的一种或多种不同的金属靶材可以用一种或多种不同的化合物靶材替代之，以使振膜基材内表面或/和外表面形成一层或多层不同的化合物膜。

8、一种制造权利要求1的改进的喇叭振膜基材构件的方法，其特征在于：在一磁通管上通电，将工作气体离子化，产生辉光放电，撞击一种或多种不同的金属靶材，使得该一种或多种不同的金属靶材的原子先后飞溅出来，在此同时加入氧气、或氮气、或烷类气体，使该气体与金属原子反应生成的氧化物或氮化物溅镀在振膜基材上，填满振膜基材纤维结构内部及孔洞内部；即每次在完成溅镀一种化合物膜之后，开始进行另一种金属靶材和加入气体的溅镀工艺，使振膜基材内表面或/和外表面形成一层或多层不同的化合物膜，进而达到高音质的功效。

9、一种制造权利要求1的改进的喇叭振膜基材构件的方法，其特征在于：在一磁通管上通电，将工作气体离子化，产生辉光放电，撞击金属靶材，使得该金属靶材的原子溅镀在振膜基材上，形成金属膜，填满振膜基材纤维结构内部及孔洞内部；之后在金属靶材飞溅出来的同时，加入氧气、或氮气、或烷类气体，使该气体与金属靶材飞溅出来的原子形成化合物，以使该化合物的原子溅镀覆盖在振膜基材的金属膜上；即每次在完成溅镀金属膜之后，开始进行该金属或另一种金属靶材和加入气体的溅镀工艺，使振膜基材内表面或/和外表面上形成最低层的金属膜及其上的化合物膜，进而达到高音质的功效。

10、根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于：所述的在金属靶材飞溅出来的同时，加入氧气、或氮气、或烷类气体，使该气体与金属靶材飞溅出来的原子形成化合物的溅镀工序，可以用直接撞击化合物靶材的溅镀工序替代之，以使该化合物的原子溅镀覆盖在振膜基材的金属膜上。