KR0172563B1

KR0172563B1 - 전기-음향변환기용 진동판과 그 제조방법

Info

Publication number: KR0172563B1
Application number: KR1019960013228A
Authority: KR
Inventors: 김용한; 이영식; 한세진
Original assignee: 이광식; 성문전자주식회사
Priority date: 1996-04-26
Filing date: 1996-04-26
Publication date: 1999-03-30
Also published as: KR970073217A

Abstract

본 발명은 전대역(全帶域)에서 우수한 주파수특성을 갖는 전기-음향변환기용 진동판 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

폴리머박막으로된 진동판기재에는 전체의 주파수범위에 걸쳐서 만족하게 사용될 수 있는 스테인레스스틸피막을 형성한 후, 그 피막에는 Cu, Al, Cr, Ti 중에서 선택된 어느 하나의 금속물질피막이나 혹은 TiN, CuN 중에서 선택된 어느하나의 질화물 피막을 형성한 것이다.

이에 의해 전체주파수범위에 걸쳐 만족하게 사용될 수 있으며, 내열, 내습, 내후성에 강하고, 가벼우며 또한 금속층의 산화, 긁힘 등의 방지효과가 큰 진동판을 얻을 수가 있다.

Description

전기-음향변환기용 진동판과 그 제조방법

제1도는 본발명에 따른 진동판이 돔형 스피커에 응용된 일예의 개략적으로 도시한 단면도이고,

제2도는 제1도의 I-I선 방향에 따른 진동판의 부분확대단면도이고,

제3도는 본 발명에 따른 진동판의 제조장치의 일예를 개략적으로 도시한 개략도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 저부플레이트 3 : 상부플레이트

8 : 자기회로 6 : 보이스코일

10 : 스피커 진동판 12 : 폴리머기재

14,18 : 제1, 제2스테인레스스틸피막 16 : 금속피막

본 발명은 전기-음향변환기에 사용되는 진동판과 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 전체대역에서 우수한 주파수특성을 갖는 스테인레스스틸피막을 형성한 전기-음향변환기용 진동판과 그 제조방법에 관한 것이다.

전기-음향변환기에 사용되고 있는 진동판의 원리와 구성에 대하여 참고적으로 설명하면, 진동판에 바로 이어진 보이스코일을 영구자석으로 둘러쌓인 자기회로속에 자계와 직교시켜놓고 이 코일에 전류를 흐르게 하면 플레밍의 왼손법칙에 따라 코일은 자계 및 전계방향의 직각방향으로 로렌쯔(Lorentz)힘(전자력)을 받아 진동한다. 그 결과 미리 연결된 진동판에서 증폭되어 소리로 공간으로 퍼지게 된다.

현재 많이 사용되고 있는 타입은 그 대부분이 전도체를 코일모양으로 감고 자계속에서 진동시키는 것이므로 무빙코일형(Moving coil type)이라고 하며, 주요구성은 진동계, 구동계, 자기회로계, 지시계, 몸체계로 되어 있으며 또 이들을 결합시키기 위한 각종의 접착제가 사용된다.

일반적으로 스피커의 전기-음향변환기에 사용되는 진동판은 재생주파수의 확대, 고감도화, 원음재생음질이 축방향의 주파수응답특성, 음장(音場)과의 매칭 및 음장일정재생, 음장을 고려한 시스템구성에 맞추어, 각 주파수 대역을 둘 또는 세개로 나누어 각 주파수대역에 적당한 스피커가 사용된다. 즉, 저주파수의 음역재생은 원추형과 쌍곡선을 포함하는 나팔형스피커 진동판이 사용되는데 이것을 일반적으로 코운(Cone)형 스피커라고 부른다. 또한, 고주파수의 음역재생은 돔(Dome)형 고음스피커(Tweeter)를 사용하고 있다. 이러한 스피커를 복합적으로 사용함으로서 전체종합 재생음질의 질과 주파수대역을 맞춤으로 인해 자연음에 가까운 재현성을 높일 수가 있다. 이에 필요한 주파수 분할회로와 특별설계에 해당하는 각 스피커의 감음도를 확실히 하기 위한 회로가 제작되어야 하기 때문에 상당한 비용과 제조공정이 요구되고 있다.

이러한 단점을 해소하기 위하여 전체주파수의 범위를 커버하는 하나의 스피커만을 사용하게 되면, 음색이 갈라지고 스피커가 지나치게 축방향주파수 응답특성이 심하게 제한되는 큰결점이 보완될수 있다.

지금까지 전기-음향변환기에 사용되는 진동판에는 여러 가지 물리적특성을 갖는 많은 물질이 사용되고 있는에, 그러한 물질로는 폴리스티렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리메르아미드, 셀룰로스아세테이트 아크릴수지, 폴리아크리오 니트릴수지, 폴리아크릴 아미드, 셀룰로스아세테이트 아크릴수지, 폴리아크리오 니트릴수지, 폴리아크릴 아미드, 페놀수지, 불포환 폴리에스테르수지, 폴리옥시수지, 폴리우레탄수지를 사용하여 우수한 주파수특성을 얻기위해 여러 가지 물리적특성을 갖는 물질들로 복합사용하고, 또한 이러한 설계에서는 2개이상의 스피커를 사용하여 제조하고 있다.

그 하나가 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체물을 구성하고 있는 원자 단물질 중에서 선정한 물질로 스피커진동판을 제조하는 것이 국내특허공고번호83-673호에 공표되어 있고, 또한, 일본공개특허공보(평) 3-96200호의 스피커용진동판에는 Ti금속판기재(Substrate)위에 Mo, Si, W 등으로부터 선택된 하나의 물질로 중간층을 형성하고, 그 중간층 위에 다이아몬드(또는 DLC:Diamond Like Carbon)를 코팅하는 것이 기술되어 있다.

그러나, 상기에서 밝힌 선행 기술들은 어느 하나의 플라스틱물질이나 혹은 금속물질로 제조되기 때문에, 어느 특정 영역에서는 원하는 음역을 얻을 수가 있지만, 전체 주파수범위에서는 만족한 음역을 얻을 수가 없다고 하는 문제가 있다.

또 스피커의 유닛소재는 실크, 종이, 폴리아미드 등의 계열이 주류였으나, 최근 들어서는 티타늄호일(FOIL)을 사용하는 추세로 바뀌고 있다. 하지만 티타늄 계열의 진동판을 사용할 경우 음의 밸런스를 잡아주는 고음부에서 고음대역에 이를 경우 음압이 떨어지는 단점이 야기되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기 결점들을 해소하고, 폴리머필름에 티타늄과 스테인레스스틸 등을 복합 코팅한 것에 의해, 전체 주파수범위를 만족하게 커버할 수가 있고, 내구성이 우수한 전기-음향변환기용 진동판과 그 제조방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 전기-음향변환기 용스피커 진동판에 있어서, 폴리머필름으로된 진동판기재; 그 진동판기재에 스테인레스스틸을 소정의 두께로 코팅한 제1스테인레스스틸피막; 그 제1스테인레스스틸 피막에 Ti, Cr, Cu, Al중에서 선택된 어느 하나의 금속물질을 코팅한 금속피막; 및 그 금속피막에 다시 스테인레스스틸을 소정의 두께로 코팅한 제2스테인레스스틸피막을 포함하는 전기-음향변환기에 사용되는 진동판에 있다.

또한 본 발명의 특징은, 전기-음향변환기 진동판의 제조방법에 있어서, 플리머필름의 진동판기재를 준비하는 단계; 그 진동판기재에 소정두께의 제1스테인레스스틸피막을 형성하는 단계; 그 제1스테인레스스틸피막에 Ti, Cr, Cu, Al중에서 선택된 어느하나의 금속물질을 이용하여 소정두께의 금속피막을 형성하는 단계; 및 그 금속피막에 다시 스테인레스스틸을 사용하여 소정두께의 제2스테인레스스틸피막을 형성하는 단계를 포함하는 전기-음향변환기에 사용되는 진동판의 제조방법의 제조방법에 있다.

이하, 첨부된 도면에 의거 본 발명에 따른 진동판과 그 제조방법의 보다 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 진동판이 돔형스피커에 응용된 경우의 일예를 개략적으로 도시한 단면도를, 그리고 제2도는 제1도의 Ⅰ-Ⅰ선 방향에 따른 부분확대단면도를 각각 나타낸 것이다.

제1도 표시의 돔형스피커 단면도에서, 도면부호(1)은 센터홀을 갖는 저부플레이트이고, (2)는 링형상의 자석이고, (3)은 동일한 링형상의 상부플레이트로 이들이 자기회로를 구성하고 있다. 또한, (4)는 자기회로(8)의 상부에 배치된 진동계고정링이고, (6)은 자기회로(8)의 자기캡 부위에 위치된 보이스코일이다.

이와같이 구성된 돔형스피커의 진동계고정링(4)의 위에는 본 발명에 따른 진동판(10)이 위치되어 있다. 그 진동판(10)은 폴리머 필름으로된 박막상의 폴리머기재(基材)(12)를 구비하고 있다. 그 폴리머기재(12)는 폴리에틸렌 아미드를 사용함이 바람직하다. 상기 폴리머기재(12)의 양측에는 스테인레스스틸을 소정의 두께로서 코팅한 스테인레스스틸피막(14)가 형성되어 있다. 그 스테인레스스틸피막(14)의 두께는 대략 50 - 500Å(10000Å은 대략 1㎛이다)이 바람직하다. 상기 스테인레스스틸피막(14)의 양측으로는 Ti, Cu, Cr, Al등에서 선택된 어느하나의 금속물질로 대략 1㎛두께의 금속피막(16)을 연속형성하거나, 혹은 TiN, CuN등에서 선택된 어느하나의 질화물을 코팅하여 상기와 동일두께의 질화물피막(16)을 연속형성함에 의해, 각 주파수대역에 맞게 사용할 수가 있다.

각 주파수 대역에 따라서 금속피막으로 코팅할 것인가, 혹은 질화물피막으로 코팅할것인가를 결정할 수가 있다. 그 피막층을 얇게 할수록 저주파수 대역에 좋고, 피막층을 두껍게 할수록 고주파수대역에 좋다. 주파수가 증가함에 따라 음향원의 유효크기가 매우 적어지는 속도로서 코운을 따라 음성코일에서 음파가 퍼져나가고, 재료에서의 기계적댐핑(Damping)의 조화가 적정재료비를 유지한다.

또한, 음성코일에 의한 임피던스는 주파수가 증가함에 따라 줄어들어 결과적으로 축방향의 주파수응답특성이 고주파수에까지 유지되게 할 수가 있다. 상기 실시예에서는 스테인레스스틸피막(14)를 폴리머기재(12)에만 형성하는 것을 일예로 들어 설명하였으나, 제2도에 가상선으로 표시한바와 같이, 금속 혹은 질화물피막(16)의 양측표면으로도 다시 제2의 스테인레스스틸피막(18)을 형성할 수도 있다. 그 스테인레스스틸피막들(14,18)을 형성한 이유는 자계에 의한 영향을 받지 않게 하여 음의 고유성질을 그대로 전달할 수 있게 하며, 내열, 내습, 내후성을 강하게 하고, 그리고 가볍고 특히 금속피막의 산화, 긁힘 등의 방지에 큰 효과를 갖기 위해서이다.

또, 상기 실시예에서는 폴리머기재(12)의 표면양측으로 스테인레스스틸피막들(14,18)과, 금속이나 혹은 질화물피막(16)을 형성하는 것을 일예로 들어 설명하였으나, 이들 피막들을 어느한측으로만 형성할 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

제3도는 본 발명에 따른 진동판의 제조장치의 일예를 개략적으로 도시한 것으로, 이 도면을 참고하여 진동판의 제조 일예를 상세하게 설명한다.

진공챔버(20)은 상부진공실(21)의 진공도는 대략 5×10^-3Torr를 유지하고, 하부진공실(22)의 진공도는 대략 3×10^-3Torr를 유지한다. 그 상부진공실(21)에는 2개의 와인더들(31,32)와 그리고 코팅드럼(35)에는 박막상의 폴리머기재(12)가 어느 한쪽으로 권회가능하게 권취되어 있다. 즉, 폴리머기재(12)는 제1와인더(31)로부터 제2와인더(32)쪽으로 풀리면서 감기도록 권회되어 있다. 폴리머기재(12)는 후술하는 코팅물질들(36-38)로부터 유도되는 입자들의 접착성을 향상시키기 위해 Ar, N2, 02 등의 가스에 의해 전처리(PLASMA ETCHING)된다. 그 코팅물질들(36-38)은 스테인레스스틸과, Ti, Cr, Cu, Al등에서 선택된 어느하나의 금속물질이나 혹은 TiN, CuN등에서 선택된 어느하나의 질화물과, 그리고 스테인레스스틸이다. 진공실에서의 배치는 앞서 설명한 바와 같은 순서로 배치된다. 상기 와인더들(31,32)가 화살표방향으로 회전 작동하면, 제1와인더(31)에 권취되어 있던 폴리머기재(12)는 코팅드럼(35)를 경유하면서 제2와인더(32)측으로 감기게 된다. 폴리머기재(12)가 코팅드럼(35)를 경유하게 될시, 그 하부진공실(22)의 내부에 첫 번째로 기히위치되어있던 스테인레스스틸(36)이 고전압하에서 발생되는 플라즈마상태가 되어 그 스테인레스스틸(36)의 입자들은 약50-500Å의 두께로서 얇게 폴리머기재에 피막을 형성하고, 다음으로 티타늄(37)이 상기와 동일방식으로 약 5000-10000Å(1㎛)두께의 피막을 형성한 후, 끝으로 스테인레스스틸(38)을 또다시 상기와 같은 방식으로 피막을 형성한다.

이러한 연속과정으로 폴리머기재(12)에는 제1스테인레스피막/티타늄금속피막 이나 혹은 질화물피막/ 그리고 제2스테인레스피막 형태의 구성을 이루게 된다. 상기 티타늄소재들(36-38)은 직류전원공급기(DC POWER SUPPLY)들(46-48)에 의한 이온화 영향으로 용이하게 입자로 변환되면서 폴리머기재(12)측의 표면으로 부착된다.

상기 Ar, N2, 02 등의 가스공급에 의한 폴리머기재(12)의 플라즈마에칭 처리는 하부진공실(22)에서 한 번 더 실행된다. 이는 코팅물질들(36-38)로 부터 유리되는 이온화입자들이 폴리머기재(12)측으로 보다 용이하게 부착되도록 하기 위해서이다. 각 코팅물질에 의한 피막이 형성된 폴리머기재(12)는 제2와인더(32)측으로 감기게 된다.

상기 실시예에서는 진동판의 제조 일예를 이해를 돕기 위해서 단계적으로 설명하였으나, 실제로는 연속 공정으로 실시된다.

이상과 같은 본 발명의 전기-음향변환기용 진동판을 스피커에 응용한결과 전체 주파수 범위에 걸쳐서 만족스러운 재생음질을 얻을 수가 있었다. 즉, 그 진동판은 고음대역(19kHz-20kHz)에 이를 경우 90-98dB의 음압을 유지하여 청취감을 크게 보상하는 특성을 발휘하였고, 저음부에서는 폴리머의 성질을 이용하여 여러 가지 물리적 특성을 갖는 물질들로 복합사용하므로서 우수한 주파수특성을 얻을 수가 있었다.

또한, 내열, 내후성에 강하였으며, 가볍고 특히 금속층의 산화, 긁힘 등의 방지효과가 탁월한 내구성이 있었다.

Claims

전기-음향변환기용 스피커 진동판에 있어서, 폴리머필름으로된 진동판기재; 그 진동판기재에 스테인레스스틸을 소정의 두께로 코팅한 제1스테인레스스틸피막; 그 제1스테인레스스틸 피막에 Ti, Cr, Cu, Al중에서 선택된 어느하나의 금속물질을 코팅한 금속피막; 및 그 금속피막에 다시 스테인레스스틸을 소정의 두께로 코팅한 제2스테인레스스틸피막을 포함하는 전기-음향변환기에 사용되는 진동판.
전기-음향변환기용 진동판에 있어서, 폴리머필름으로된 진동판기재; 그 진동판기재에 스테인레스스틸을 소정의 두께로 코팅한 제1스테인레스스틸피막; 그 제1스테인레스스틸 피막에 TiN, CuN 중에서 선택된 어느하나의 질화물을 소정의 두께로 코팅한 질화물피막; 및 그 질화물피막에 다시 스테인레스스틸을 소정의 두께로 코팅한 제2스테인레스스틸피막을 포함하는 전기-음향변환기에 사용되는 진동판.
제1항에 있어서, 상기 금속피막과 제1, 제2스테인레스스틸피막은 폴리머박막의 어느 일측 표면에만 코팅됨을 특징으로 하는 전기-음향변환기에 사용되는 진동판.
전기-음향변환기용 진동판의 제조방법에 있어서, 폴리머필름의 진동판기재를 준비하는 단계; 그 진동판기재에 소정두께의 제1스테인레스스틸피막을 형성하는 단계; 그 제1스테인레스스틸 피막에 Ti, Cr, Cu, Al중에서 선택된 어느하나의 금속물질을 이용하여 소정두께의 금속피막을 형성하는 단계; 및 그 금속피막에 다시 스테인레스스틸을 사용하여 소정두께의 제2스테인레스스틸피막을 형성하는 단계를 포함하는 전기-음향변환기에 사용되는 진동판의 제조방법.
전기-음향변환기용 진동판의 제조방법에 있어서, 폴리머필름의 진동판기재를 준비하는 단계; 그 진동판기재에 소정두께의 제1스테인레스스틸피막을 형성하는 단계; 그 제1스테인레스스틸피막에 TiN, CuN 중에서 선택된 어느하나의 질화물을 이용하여 소정두께의 질화물피막을 형성하는 단계; 및 그 질화물피막에 다시 스테인레스스틸을 사용하여 소정두께의 제2스테인레스스틸피막을 형성하는 단계를 포함하는 전기-음향변환기에 사용되는 진동판의 제조방법.