JPS5912689A - スピ−カ用振動板の製造方法 - Google Patents

スピ−カ用振動板の製造方法

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JPS5912689A
JPS5912689A JP12231282A JP12231282A JPS5912689A JP S5912689 A JPS5912689 A JP S5912689A JP 12231282 A JP12231282 A JP 12231282A JP 12231282 A JP12231282 A JP 12231282A JP S5912689 A JPS5912689 A JP S5912689A
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boron
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diaphragm
film
skin material
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Hiroshi Takeuchi
寛 竹内
Yoshiaki Maruno
丸野 義明
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R7/00Diaphragms for electromechanical transducers; Cones
    • H04R7/02Diaphragms for electromechanical transducers; Cones characterised by the construction
    • H04R7/04Plane diaphragms
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    • H04R7/10Plane diaphragms comprising a plurality of sections or layers comprising superposed layers in contact

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  • Diaphragms For Electromechanical Transducers (AREA)

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 本発明は、心材の表面にスキン材を接合してなるサンド
イッチ構造体よりなるスピーカ用振動板の製造方法に関
するものであり、その目的とするところはスキン材とし
てのボロン又はベリリウムの膜を心材に対して接合する
ことができるスピーカ用振動板の製造方法を提供するこ
とにある。
従来例の構成とその問題点 一般に、スピーカ用振動板は、その使用周波数帯域内に
おいて電磁変換系によって与えられる駆動力に対して十
分な直線性を有して追従すると共に、全面が同位相で振
動(ピストン振動)することが理想とされている。また
、音波放射特性の面からは、放射面を平担にしたいわゆ
る平面振動板が理想とされている。この平面振動板では
1分割共振を防いでピストン振動帯域を広げるため振動
板の厚みを増して剛性を高めており、この関係で振動板
重量が増加し、スピーカの能率が低下するという欠点を
有している。この欠点を改良する方法として、中空コア
よりなる心材の表面にスキン材を接着したサンドイッチ
構造体を用いた振動板が実用化されているが、このよう
なサンドイッチ構造体を用いても十分な軽量化はむずか
しいものであった。また、サンドインチ構造体を構成す
る材料を薄くして軽量化をはかると、振動板の強度が低
下し1部分共振(面鳴き現象)を生じて音響特性が劣化
するという問題があった。これを改良するため、低密度
で弾性率の高い材料が望まれていた0この要求を満たす
材料としてボロンやベリリウムがあるが、これらの材料
はいずれも加工性が悪く、アルミニウムやチタンのよう
に10〜20μmの圧延による製箔が不可能であった。
そこで、PVD法やCVD法などの気相成長技術によっ
てボロンやベリリウムの材料を製箔して用いる試みがな
されているが、従来のベリリウムやボロン及びその複合
材料?用いたスピーカ用振動板はいずれもドーム状やコ
ーン状のものに限られていた。
これは、PVD法により生成した膜には、格子欠陥1表
面張力、相転移などの種々の要因によって生成膜に内部
応力が残留し、この残留応力によって生成膜の反りや歪
が発生することに起因し、ドーム状やコーン状の振動板
では形状による剛性が気相成長膜の内部応力に比べて十
分に太きいため。
+□ 形状の歪はあまり大きな問題にならなかったためであろ
う。しかしながら、平面形状においては内部応力による
形状歪が重要な欠点となっていた。
特にボロンやベリリウムは脆性が高いため、反りや歪を
生じた生成膜を機械的に平担に伸ばすことは不可能であ
り、生成後の熱処理によって生成膜の残留応力を低下さ
せる改良方法を用いても十分な効果は得られなかった〇 発明の目的 本発明はこのような従来法の欠点を解消するものであり
、低密度、高弾性率を有する材料の平担なスキン材を提
供し、高性能な平面振動板の製造方法の実現をはかるも
のである。
発明の構成 本発明の骨子となるスキン材の製造方法について説明す
る。従来のPVD法ではイオン化粒子の有無に関係なく
、先述したように生成した膜には内部応力が残留し、生
成膜に反りや歪を発生させる。特にイオン粒子を伴った
気相成長法ではイオンの衝撃的な埋め込みによって応力
の発生が著しいものであった。このような内部応力を低
減するために基板を加熱しながら気相成長を行う方法が
用いられているが、反りや歪のない平担な生成膜を得る
には多くの制限が加えられる。例えばボロン膜の生成の
場合1発明者らの経験では基板を600°C以上に加熱
しながら生成した場合にはかなり平担性の良い膜が得ら
れるが、真空中で基板を600°C以上に加熱すると、
基板が熱歪を生じて変形する他、加熱部や基板、及び装
置壁面から温度上昇によって脱ガスが激しく、生成中の
ガス圧、雰囲気条件が限定され、その結果、生成膜の膜
質の低下を生じる。又、プラネタリ−などの基板駆動機
構を用いる場合には、回転機構の耐熱性や加熱装置(赤
外線加熱など)の容量等、装置の設計上問題が生じ、安
定な稼動が困難であった。
これに対し、本発明による生成法は前述したような基板
加熱装置が不要であるため、生成装置が単純化され、安
定した稼動状態を得ることができるものであり、低価格
ですぐれた量産性を実現できる利点を有するものである
また、本発明によって生成膜の残留応力が制御されるメ
カニズムは次のような効果によるものと考えられる。そ
の一つは生成膜中に入射するイオンの運動エネルギーの
変化によってイオンが生成膜中に埋め込まれる深さ、生
成膜に与えるダメージが膜厚と共に変化し、その分布が
生成膜全体として方向性を示す。また、イオン衝撃のエ
ネルギーは大半が熱となって消滅するので、ミクロ的に
生成膜の表面分考えると、イオン衝撃を受けた部分は非
常に高いエネルギー密度で熱衝撃を受けることになり、
薄膜の生成中に同時にアニーリングを施すことと等価に
なる。そして、イオン粒子のイオン価を限定することに
よってイオンの衝撃エネルギーは基板に印加する電界強
度で一義的に定まり基板に入射するイオンはその大半が
等しい運動エネルギーで入射するようになる。その結果
アニーリング条件が一定になるので応力の残留量が一嚢
になるものと考えられる。
なお1本発明により生成膜の反りを制御する場合にはイ
オンのエネルギー量が問題となるため、一般的にはイオ
ンの質量、基板への入射時のエネルギー、イオン量など
によって制御効果が変化し。
イオン化の方式、生成条件、生成物質5基板材料。
形状などによって有効条件範囲が限定される。
次に、蒸発粒子のイオン価の制御について用いたイオン
ブレーティング法の曜理と共に説明する。
第2図にブレーティング装置の原理図を示す。
第2図において、装置内のガス圧は1O−5TOW台に
保たれているが蒸発源4のごく表面ではほぼ蒸発材料の
飽和蒸気圧程度迄ガス圧が上昇する。また、蒸発材の蒸
発中には蒸発粒子と共に、熱電子や2次電子などが蒸発
源4から放出される。このような状態で熱電子加速電極
3に正の直流電界を印加すると蒸発源4から放出される
電子は、加速されて熱電子加速電圧に入射する。このよ
うにして加速された電子は10〜10 TOWというオ
ーダーのガス圧中を移動するため高い確立で蒸発粒子と
衝突して粒子を電離しイオン化するが蒸発粒子のイオン
価は加速電子の運動エネルギーによりて決定するので熱
電子加速電極3に印加する直流電界の制御によってイオ
ン粒子のイオン価が変化できる。蒸発材がボロンの場合
第一イオン化ポテンシャルはs、3ev、第二イオン化
ポテンシャルは26.1eVである。しかし、実際では
、上記イオン化ポテンシャルの2〜3倍程度のエネルギ
ーを加えなければイオン化は十分に成されないとされて
いる。
尚、第2図中、1はペルジャー、2は基板、3は熱電子
加速電極、4はルツボ、6は電子ビームガン、6は熱電
子加速電源、7はイオン加速電源(基板電圧源)である
実施例の説明 以下、本発明の実施例について説明する。
実施例 まず、第1図に示すようにアルミリボン11を編んで葉
形の中空コアよりなる心材12を作成し。
この心材12の両面に厚さ20μmの純ボロンスキン材
13を温度200−230’C,圧力1〜2kq/dの
条件で接着剤により熱圧着し、直径2BMff。
厚さ約1朋の平板振動板を作製した。ここで、ボロンス
キン材13はイオンブレーティング装置を用い、電子ビ
ーム蒸着法により1〜3 X 1 o−5Towの雰囲
気中でボロンを蒸発さすて作製した。イオンブレーティ
ング装置は第2図に示すように排気系を有するペルジャ
ー1内に基板2とルツボ4を対向して配置し、上記ルツ
ボ4に近接して熱電子加速電極3と電子ビームガン6を
配置したものであり、上記熱電子加速電極3への熱電子
加速電極6と上記基板2の電源としてのイオン加速電源
7を備えている。そして、ルツボ4には蒸発源8として
ボロンを入れた。この時、熱電子加速電極3に+25V
を印加してボロンルツボ4から放出される熱電子を加速
し、ボロンの蒸発粒子と衝突させ、ボロンをイオン化し
た0また、ボロン膜の生成中に基板2には−1,2kv
を印加して20分間ブレーティングし、基板2上に厚さ
20//mのボロン膜を生成させた。上記基板2には厚
さ30〜60μmのチタン箔を用い、その表面を直径2
B朋の穴(振動板の径に相当)を開けたマスク材で覆い
チタン基板2上には直径28111k 、厚さ20//
!11のボロン膜を生成させた0ボロン膜の生成後、チ
タン基板2を0.5〜1%の濃度のフッ酸溶液で溶解除
去して、直径28闘、厚さ20pmの平担なボロンスキ
ン材13を作製した。このように構成したスピーカ用振
動板では、平担で反りのないボロンスキン材13を得る
ことができるので、心材13への接着剤による熱圧着が
可能である0このようにして作製したスピーカの音圧周
波数特性を第3図−aに示す、(1W/1m、JIS標
準Box使用)比較例1 アルミリボンを葉形状に編んだ中空コアよりなる心材の
両面に厚さ20μmのアルミニウムスキン材を温度20
0〜230℃、圧力1〜21の条件で熱圧着し、直径2
8闘、厚さ約1朋の平板振動板を作製した。この振動板
の音圧周波数特性を第3図の曲線すに示した。
比較例2 第2図に示したイオンブレーティング装置を用い、電子
ビーム(EB)蒸着法により1〜3x 1o−’Tho
wの雰囲気中でボロンを蒸発させて作成した。この時、
熱電子加速電極3に+26Vを印加してボロンルツボ4
から放出される熱電子を加速し、ボロンの蒸発粒子と衝
突させ、ボロンをイオン化した。
また、ボロン膜の生成中に基板2には−1,okVの電
圧全印加して20分間ブレーティングし、基板2上に厚
さ2oμmのボロン膜を生成させた。上記基板2には厚
さ30〜60μmのチタン箔を用い。
その表面を直径28闘の穴(振動板の径に相当)を開け
たマスク材で覆い、チタン基板2上には直径28 mm
 、厚さ2opmのボロン膜を生成させだ0ボロン膜の
生成後、チタン基板2をQ、5〜1%の濃度のフッ酸溶
液で溶解除去して直径28朋、厚さ20μmのボロンス
キン材を作製した0このような条件下で生成したボロン
膜は内部応力の残留により反りを有しており、接着剤に
よる心材への熱圧着時に破壊されてしまったO 比較例3 第2図に示したイオンブレーティング装置を用い、電子
ビーム(EB)蒸着法により1〜3×1ぎ5Towの雰
囲気中でボロンを蒸発させて作成した。この時、熱電子
加速電極3に+26Vi印加してボロンルツボ4から放
出される熱電子を加速し、ボロンの蒸発粒子と衝突させ
、ボロンをイオン化した。
また、ボロン膜の生成中に基板2には−1,6Wの電圧
を印加して20分間ブレーティングし、基板2上に厚さ
20μmのボロン膜を生成させた。上記基板2には厚さ
30〜60μmのチタン箔を用い。
その表面を直径28朋の穴(振動板の径に相当)を開け
たマスク材で覆い、チタン基板2上には直径28朋、厚
さ20μmのボロン膜を生成させた〇ボロン膜の生成後
、チタン基板2を0.5〜1%の濃度のフッ酸溶液で溶
解除去して直径28闘、厚さ20μmのボロンスキン材
を作製した。このような条件下で生成したボロン膜は内
部応力の残留により反りを有しており、接着剤による心
材への熱圧着時に破壊されてしまった。
以上実施例、比較例に示したように本実施例より成る製
造方法によって1反りのない、平担なボロンやベリリウ
ム薄板の作製が可能となり、この薄膜をスキン材に用い
たスピーカは、アルミニウム箔をスキン材に用いていた
従来のスピーカに比べて、スキン材を同じ厚さの純ボロ
ンに置きかえるだけで、第一次共振周波数が12.1k
lkから19.31&迄上昇し、能率は1.6〜2dB
程度改善された。
また1本実施例に用いたイオン化粒子のイオン価を制御
し、低イオン価の粒子を利用することによって生成膜の
残留応力(反り量と方向)が基、板に印加する直流電界
に対し単純な比例関係になるので平担なブレーティング
膜を容易に作製することが可能となる0 尚、上記の説明ではボロンについて述べだが、べIJ 
IJウムであっても同等の作用効果を奏するものであり
、また基板を分離することなく積層体のままスキン材と
して使用することができることはいうまでもない但しこ
の場合にはスキン材の等価弾性率に応じて第一次共振周
波数は変化する。
発明の効果 以上、詳述したように本発明よりなる製造方法によれば
、平担なボ昌ン又はベリリウムよりなるスキン材の製造
が可能となり、その結果、高能率。
高帯域特性を有する高性能なスピーカ用−動板を実現す
ることができる0また。基板加熱や生成後の熱処理が不
要となり、設備費及び製造コストの低減が可能になり、
他にボロンやベリリウムのブレーティング条件の自由度
が大きく取れるので。
スキン材の表面光沢などを任意に選択出来る利点分有す
るものである。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明のスピーカ用振動板の製造方法の工程説
明図、第2図は同振動板のスキン材を得るだめのDCイ
オンブレーティング装置を示す概略構成図、第3図は同
振動板と従来の振動板の音圧周波数特性の比較図、第4
図はブレーティング条件による生成膜の反りの変化を示
す特性図である。 1・・・・・・ペルジャー、2・・・・・・基板、3・
・・・・・熱電子加速電極、4・・・・・・ボロンルツ
ボ+6・・・・・・電子ビームガン、6・・・・・・熱
電子加速電源、7・・・・・・イオン加速電源(基板電
圧電源)、12・・・・・・心材、13・・・・・・ス
キン材。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図 4J隨S・ 第3図 川 ン皮 赦 (Klh) 第4図 θ  σ5  /D   15  2.ρ影級電L(K
V)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  イオン化粒子を用いて物理的気相成長法によ
    って基板上に薄膜を生成すると共に上記イオン化粒子の
    イオーン価を一定に制御して上記薄膜に残留する応力を
    少なくして反りのないスキン材を得、このスキン材を3
    次元的な任意形状を有する心材の表面に接着することを
    特徴とするスピーカ用振動板の製造方法0
  2. (2)スキン材が基板から分離された薄膜単層であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のスピーカ用
    振動板の製造方法。
  3. (3)スキン材がボロン、又はベリリウムより成ること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項記載のス
    ピーカ用振動板の製造方法。
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