JPH02305095A - スピーカー振動板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明はスピーカーに使用される振動板に関し、特に
ダイヤモンドもしくはダイヤモンド状カーボンからなる
層と他の材料からなる層とを積層した積層構造を有する
スピーカー振動板に関するものである。

従来の技術 近年、マイクロ波プラズマＣＶＤ法などの低圧での気相
成長法によってダイヤモンド膜、もしくはダイヤモンド
に近い結晶構造、物性値を有すると認められるダイヤモ
ンド状カーボン膜を合成することが実際的に可能となっ
た。ダイヤモンドもしくはダイヤモンド状カーボンは、
比ヤング率（ヤング率Ｅ／密度ρ）が著しく高く、音の
伝播速度が１６．０００ｍ　／　ｓｅｃ　〜１８．０Ｏ
０７ＦＬ　／　ｓｅｃと著しく速いため、スピーカーの
振動板として用いれば特に高音域の周波数特性が著しく
改善されることが知られている。

′しかしながら低圧での気相成長法によるダイヤモンド
もしくはダイヤモンド状カーボン膜の合成の際の膜の成
長速度は著しく遅いから、スピーカー振動板に使用され
る程度の厚さの膜を単独で形成するには著しい長時間を
要して著しいコスト上昇を招く等の問題があり、そこで
ダイヤモンドもしく（よダイヤモンド状カーボンからな
る膜と他の材料からなる膜とを積１した構造のスピーカ
ー振動板が特開昭６１−１６１８９７号公報および特公
昭６１−１６１８９８号公報によって提案されている。

これらの従来技術によるスピーカー振動板のうち、前者
はダイヤモンドもしくはダイヤモンド状カーボン膜とア
ルミナ＜Ａｊ＞２０３）膜とをＭ層したものであり、後
者はダイヤモンドもしくはダイヤモンド状カーボン膜と 窒化ケイ素（Ｓ　ｉ３Ｎ４　）膜とを積層したものであ
る。

発明が解決しようとする課題 前述のようにダイヤモンドもしくはダイヤモンド状カー
ボン膜とアルミナ膜とを積層した４１’ｌ造のスピーカ
ー振動板や、ダイヤモンドもしくはダイヤモンド状カー
ボン膜と窒化ケイ素膜とを積層したスピーカー振動板を
製造するにあたっては、アルミナ膜もしくは窒化ケイ素
膜を予め作成しておき、そのアルミナ膜もしくは窒化ケ
イ素膜を基体としてその上にマイクロ波プラズマＣＶＤ
法等によりダイヤモンドもしくはダイヤモンド状カーボ
ンを気相成長させる必要がある。しかしながら実際には
アルミナ膜もしくは窒イしケイ素膜を基体としてその上
に直接ダイヤモンドもしくはダイヤモンド状カーボン膜
を気相成長法により生成させることは極めて困難であり
、また生成できたとしても基体とダイヤモンドもしくは
ダイヤモンド状カーボン膜との密着力が極めて弱く、ス
ピーカー振動板としては実用化できないことが判明して
いる。

これは、アルミナもしくは窒化ケイ素に対するダイヤモ
ンドもしくはダイヤモンド状カーボンの親和力が著しく
低いことに起因するもの考えられる。

そこで前述のような積層構造のスピーカー振動板を製造
するにあたっては、アルミナ膜もしくは窒化ケイ素膜上
に予め中間層として薄い炭化ケイＸ（ＳｉＣ＞膜を生成
しておき、その炭化ケイ素膜上にダイヤモンドもしくは
ダイヤモンド状カーボンを気相成長させることが考えら
れている。この場合、中間層としての炭化ケイ素に対す
るダイヤモンドもしくはダイヤモンド状カーボンの親和
力は高く、また炭化ケイ素と基材である窒化ケイ素もし
くはアルミナとの密着力も高いがら、ダイヤモンドもし
くはダイヤモンド状カーボンの模を充分な密着力で生成
させることができる。しかしながうこの場合は中間層と
して炭化ケイ素の層を形成しなければならないため、工
程数が増加し、大幅なコスト上稈を眉く問題がある。

またアルミナもしくは窒化ケイ素のうち、アルミナは音
の伝播速度が１０．４２６ｍ　／　ｓｅｃ程度と、ダイ
ヤモンドもしくはダイヤモンド状カーボンに比べてかな
り低いばかりでなく、窒化ケイ素（１１，０（１０扉／
気）や炭化ケイ素（１１，０６０Ｒ／％）と比べても低
く、そのためアルミナを基体に用いた前述のような積層
構造のスピーカー振動板では、高音域の特性改善が必ず
しも充分ではなかった。

この発明は以上の事情を背蜆としてなされたもので、周
波数特性、特に高音域の特性が良好であってしかも生産
性を阻害することなく比較的低コストで製造することが
できる積層構造のスピーカー振動板を提供することを目
的とするものである。

問題点を解決するための手段 前述の問題を解決するため、この発明では積層体におけ
るダイヤモンドもしくはダイヤモンド状カーボン膜に対
する積層組合せ相手材として炭化ケイ素を用いることと
した。

具体的には、請求項１に記載のスピーカー振動板は、ダ
イヤモンドもしくはダイヤモンド状カーボン膜と、炭化
ケイ素膜との積層体からなることを特徴とするものであ
る。

また請求項２に記載のスピーカー振動板は、ダイヤモン
ドもしくはダイヤモンド状カーボン膜と、炭化ケイ素膜
とが交互に合計３層以上積層されているＩａ層体からな
ることを特徴とするものである。

なおこの発明において、ダイヤモンドもしくはダイヤモ
ンド状カーボン膜とは、ラマン分光法による測定で得ら
れるスペクトルにおいて、例えば第８図のＡもしくはＢ
に示すように、波数１３３３±１０　Ｃｙｔ−１に鋭い
ピーク（ダイヤモンドに特有のピーク）が観測されるか
、あるいはＸａ回折、電子線回折などにより次の第１表
に示すような面間隔を与える回折線（またはピーク）が
２本以上あられれるような膜と定義することができる。

第　　１　　表 作　　　用 この発明のスピーカー振動板は、基本的には炭化ケイ素
膜とダイヤモンドもしくはダイヤモンド状カーボン膜と
の梢闇体で構成されており、このような積層体を製造す
るにあたっては、特に異種材料からなる中間層を介在さ
せることなり、層間が高い密着力で結合された１層体を
得ることができる。すなわち、ダイヤモンドもしくはダ
イヤモンド状カーボン膜と他の材料からなる膜との８！
ｉ層体を製造するにあたっては、ダイヤモンドもしくは
ダイヤモンド状カーボン膜に対する積層相手材を基体と
して用い、その上にプラズマＣＶＤ法等の気相成長法に
よりダイヤモンドもしくはダイヤモンド状カーボンを生
成するのが通常であるが、この際に基体として炭化ケイ
素膜を用いた場合、炭化ケイ素に対するダイヤモンドも
しくはダイヤモンド状カーボンの親和力が高いため、炭
化ケイ素膜上に直接ダイヤモンドもしくはダイヤモンド
状カーボンを気相成長させることができ、しかも炭化ケ
イ素からなる基体に対するダイヤモンドもしくはダイヤ
モンド状カーボン膜の結合力も充分に高くなる。したが
って異種材料からなる中間図を介在させる必要がないか
ら、従来必要であった中間層生成のための工程が不要と
なる。

また炭化ケイ素は音の伝播速度が１１，０６０７７Ｌ／
Ｓｅｃであって、従来のスピーカーの振動板におけるダ
イヤモンドもしくはダイヤモンド状カーボンの積層相手
材として用いられたアルミナの音の伝播速度１０，４２
０而／ｓｅｃより速いことは勿論、同じ〈従来用いられ
た窒化ケイ素の音の伝播速度１１，０ＯＯＲ／５ｔＩＣ
と比較しても速い。そのため、ダイヤモンドもしくはダ
イヤモンド状カーボン膜と炭化ケイ素膜とを積層した積
層体でも、音の伝播速度は、ダイヤモンドもしくはダイ
ヤモンド状カーボン膜とアルミナ脇もしくは窒化ケイ素
晴とを積層した８％層体における音の伝４１速度より速
い。具体的には、炭化ケイ素膜の厚みを２０顯とし、そ
の両面にそれぞれ１０１ｎの厚みのダイヤモンドもしく
はダイヤモンド状カーボン膜を形成した３層構造の積層
体では、音の伝播速度が１３，６００而／ｓｅｃであり
、これに対し厚さ２０ｍのアルミナ映の両面にそれぞれ
１０４厚のダイヤモンドもしくはダイヤモンド状カーボ
ン膜を形成した積層体（但し中間層として０，５翔厚の
炭化ケイ−素を介在）では音の伝播速度が１３、１００
ｍ　／　５ＩＮＧ　１厚さ２０＃の窒化ケイ素膜の両面
にそれぞれ厚さ１０趨厚のダイヤモンドもしくはダイヤ
モンド状カーボン膜を形成した積層体く但し中間層とし
て０．５ＩＩ１１厚の炭化ケイ素を介在））では音の伝
播速度が１３．５ｏｏｎ　／　Ｅであって、この発明の
スピーカー振動板に用いられる積層体における音の伝播
速度が速く、そのため高音域の周波数特性が良好となっ
ていることが明らかである。

実施例 第１図〜第３図にそれぞれこの発明のスピーカー振動板
に用いられる積層体のｌｆｆ１例を示す。

第１図は炭化ケイ素膜１の片面にのみダイヤモンドもし
くはダイヤモンド状カーボン膜２を積層した２層構造の
積層体３Ａを示す。第２図は炭化ケイ素膜１の上下両面
にそれぞれダイヤモンドもしくはダイヤモンド状カーボ
ン膜２を積層した３層構造の積層体３Ｂを示す。第３図
は２層以上の炭化ケイ素膜１と２層以上のダイヤモンド
もしくはダイヤモンド状カーボン膜２とを交互に積層し
た４層以上の積層体３Ｃを示す。

ここで、振動板の外面として露呈する層を、炭イしケイ
素膜とダイヤモンドもしくはダイヤモンド状カーボン膜
のいずれとするかは特に限定されないが、音響特性上か
らは表裏両面ともダイヤモンドもしくはダイヤモンド状
カーボン膜が露呈していることが好ましく、したがって
第２図に示すような３層構造、あるいは第３図に示すよ
うな４層以上の多層積層構造のうちでも５層等の奇数層
構造が好ましい。但し生産性の点からは極端な多層構造
は好ましくなく、したがって最も望ましいのは第２図の
３層＠造である。

また各層の厚みは特に限定されないが、炭化ケイ素膜は
１層当り５〜４０／ＩＩｎ程度が好ましく、またダイヤ
モンドもしくはダイヤモンド状カーボン膜は１層当り２
〜３０４程度が好ましい。さらに、積層体の構成比は、
炭イしケイ素膜の合泪厚みとダイヤモンドもしくはダイ
ヤモンド状カーボン膜の合計厚みとの比が１：５〜１０
：１の範囲内となるように定めることが好ましい。

なおこの発明におけるスピーカー振動板としての全体形
状は、適用されるスピーカーの型式、構造によって異な
るから特に定められないが、例えば３層構造の積層体３
Ｂをドーム状に構成した振動板の一例を第４図に示す。

さらに、この発明のスピーカー振動板を製造するにあた
って、炭化ケイ素膜およびダイヤモンドもしくはダイヤ
モンド状カーボン膜を積層形成する方法としては次のよ
うな方法を適用することができる。すなわち、任意の基
材上に公知の方法、例えば熱ＣＶＤ法によって炭化ケイ
素膜を形成した後、基材を化学的に溶解除去して炭化ケ
イ素膜のみを残し、その後炭化ケイ素膜上に公知の方法
例えばマイクロ波プラズマＣＶＤ法によってダイヤモン
ドもしくはダイヤモンド状カーボン膜を気相成長させれ
ば良い。ここで炭化ケイ素膜を形成するための熱ＣＶＤ
法は、炭化ケイ素生成のためのガスとして例えばＣ３Ｈ
ａ　、　Ｓ　ｉＣ／４　、　ｆ−１２の混合ガス（混合
比Ｃ３Ｈａ　：ＳｉＣ＆４ニド１２＝５：１：５０程度
）を用い、１２００℃程度で実施することが望ましい。

またダイヤモンドもしくはダイヤモンド状カーボン膜を
形成するためのマイクロ波プラズマＣＶＤ法は、ガスと
してＣＨ４。

Ｈ２の混合ガス（混合比Ｃｌ−１４：Ｈ２＝１：１００
程度）を用い、８５０℃程度で実施することが望ましい
。

次にこの発明の具体的実施例として、第４図に示すよう
なドーム状の３層？ｉ層４１１３ｍのスピーカー振動板
を製造した例を示す。

先ず単結晶シリコンブロックをドーム状に加工して基材
を作製した。次いで第５図に示すように、ドーム状シリ
コン基材５を熱ＣＶＤ装置６の石英管７内にセットし、
熱ＣＶＤ法によって次のような条件で基材５上に炭化ケ
イ素膜を２０顯の厚みで形成した。すなわち、石英管７
内を排気口８から１０ｉ　ｔｏｒｒに真空排気した後、
ヒータ９により基材５を基材温度が１２００℃となるよ
うに加熱し、続いてその加熱温度を保持したまま、ガス
導入路１０を介して石英管７内にＳ　ｉ　Ｃ，ｅ＋　＋
０３　ｔ（ａ　＋［」２の混合ガスを石英管内圧力が１
気圧となるように供給し、基材５の表面に炭化ケイ素膜
を生成させた。ここで混合ガスの流量化は、Ｓ　ｉ　Ｃ
１４３０ＣＣ／ｗｉｎ、Ｃ３Ｈ８２０ｃｃ／１ｌｌＩ１
１Ｈ２５００ｃｃ／１１とした。

このようにして炭化ケイ素膜が成膜された基材５を石英
管７から取出し、ＨＦ　：ＨＮＯ３＝　１　：１の混酸
により基材の３ｉを溶解除去し、炭化ケイ素膜のみをド
ーム状に残した。

続いて、上記の炭化ケイ素膜の両面に、マイクロ波プラ
ズマＣＶＤ法によって次のような条件で１０ｆｉの厚み
でダイヤモンドもしくはダイヤモンド状カーボン膜を形
成した。すなわち第６図に示すように、ドーム状炭化ケ
イ素Ｗｉ！１１をマイクロ波プラズマＣＶＤＶ装置１２
の石英管１３内にセットし、マイクロ波導波管１４およ
び共振器１５により炭化ケイ素膜１１に２．４５０）ｌ
ｚのマイクロ波を照射して、炭化ケイ素膜１１の温度を
８５０℃とした。

そしてガス導入路１６を介してＣＨ４５ｃｃ／ｚｌ十Ｈ
２５００ｃｃ／　ｍｍの混合ガスを、石英管１３内の圧
力が１００ｔＯｒｒとなるように供給して、炭化ケイ本
腰１１の片面にダイヤモンドもしくはダイヤモンド状カ
ーボン膜を１０櫂の厚さで生成させた。次いで炭化ケイ
素膜１１を裏返して前記同機に石英管１３内にセットし
、残りの片面に前記と同じ条件で１０＃厚のダイヤモン
ドもしくはダイヤモンド状カーボン膜を生成させた。そ
の後、所定の大きさとなるように円周部分をレーザによ
り切落とした。

このようにして、２０ｐＩｎ厚の炭化ケイ素朕の両面に
それぞれ１０顯厚のダイヤモンドもしくはダイヤモンド
状カーボン暎が積層されたドーム状のスピーカー振動板
が得られた。この振動板について周波数特性を調べた結
果を第７図の破線で示す。比較のため、厚さ４０顯の炭
化ケイ素の単層からなるスピーカー振動板の周波数特性
を調べ１ζ結果を、第７図中に実線で示す。第７図から
、この発明の振動板の周波数特性が優れていること、特
に高音域特性が良好であることが判る。

なお、第６図に示すような装置を用いて前述のような条
件で炭イしケイ素膜上に生成された膜について、ラマン
分光法によりスペクトルを調べたところ、ダイヤモンド
特有の１３３３±１　ｏＣ！／Ｉ−＋のピークが鋭くあ
られれており、したがってこの発明で定義しているダイ
ヤモンドもしくはダイヤモンド状カーボン暎となってい
ることが確認された。

発明の効果 この発明のスピーカー振動板は、ダイヤモンドもしくは
ダイヤモンド状カーボン膜と炭化ケイ素映とを積層した
積層体からなるものであり、ダイヤモンドもしくはダイ
ヤモンド状カーボンの音の伝播速度が速いのみならず炭
化ケイ素の音の伝播速度も従来使用されていたアルミナ
や窒イヒケイ素より速いため、積層体全体としての音の
伝播速度も速く、そのため特に高音域の周波数特性が優
れている。またこの発明のスピーカー振動板を製造する
にあたっては、ダイヤモンドもしくはダイヤモンド状カ
ーボンを炭化ケイ素膜上に充分な密着力で直接積層する
ことができるため、中間に異様材料からなる結合層を介
在させる必要がなく、そのため生産性の低下をＥ　＜こ
とがなく、製造コストを比較的安価に抑えることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はそれぞれこの発明のスピーカー振動板
に使用される積層体の一例を示す断面図、第４図はこの
発明の一実施例のスピーカー振動板を略解的に示す断面
図、第５図はこの発明のスピーカー振動板を製造するに
あたって炭化ケイ素映を生成するための装置の一例を示
す略解図、第６図はこの発明のスピーカー振動板を製造
するにあたってダイヤモンドもしくはダイヤモンド状カ
ーボン膜を生成するための装置の一例を示す略解図、第
７図はこの発明の実施例および比較例のスピーカー振動
板の周波数特性を示す線図、第８図はこの発明における
ダイヤモンドもしくはダイヤモンド状カーボンの定義の
一例を説明するためのラマン分光測定によるスペクトル
線図である。 １・・・炭化ケイ素膜、 ２・・・ダイヤモンドもしくはダイヤモンド状カーボン
膜、 ３Ａ、３８．３Ｇ・・・１１層体。 出願人　　ヤ　マ　ハ　株式会社 代理人　　弁理士　費　１）武　久 （ほか１名） 第１図 第５図 第７図 第８図 多皮軟（ｃｍ’） 手続補正書（自発） 平成２年３月Ｉ６日

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ダイヤモンドもしくはダイヤモンド状カーボン膜
   と、炭化ケイ素膜との積層体からなることを特徴とする
   スピーカー振動板。
2. （２）ダイヤモンドもしくはダイヤモンド状カーボン膜
   と、炭化ケイ素膜とが交互に合計３層以上積層されてい
   る積層体からなることを特徴とするスピーカー振動板。