KR100376487B1 - 박막형스피커 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자왜성 박막을 진동판으로 하고 그 상측에 박막형 코일을 성형시켜 코일에 고주파의 교류전류를 통전하여 코일 주위에서 발생하는 자장력을 방향과 크기에 따라 자왜성 박막의 진동수 및 진동폭을 결정하는 박막형 스피커에 관한 것으로서 그 기술적인 구성은, 다층박막(2)과 상기 다층박막(2)을 지지하는 프레임(1)으로 스피커(9)가 구성되고, 상기 다층박막(2)은 기판(5)의 상측에 자왜성 진동막(6)을 적층 성형하고, 상기 진동막(6)의 상측면에 일정패턴의 코일(7)을 적층성형하며, 상기 진동막(6) 및 코일(7)의 상측과 기판(5)의 하측에 부식방지막(8)(8`)을 적층 성형하는 것을 요지로 한다.

Description

박막형 스피커{A thin film type speaker}

본 발명은 보이스코일의 전자기력에 의한 진동판을 사용하지 않고 자왜성 박막을 진동파능로 하고 그 상측에 박막형 코일을 성형시켜 코일에 고주파의 교류전류를 통전하여 코일 주위에서 발생하는 자장력을 방향과 크기에 따라 자왜성 박막의 진동수 및 진동폭을 결정하는 박막형 스피커에 관한 것이다.

이는 특히, 진동판의 역할을 수행하는 다층박막과 상기 다층박막을 지지하는 프레임으로 구성되고, 상기 다층박막은 (Al, Ta, Ti, Al-Mg합금)으로 이루어진 기판층의 상측에 철계 희토류화합물로 구성되는 자왜성 박막층을 일체로 형성하고, 상기 박막층의 상측에 전도성 코일을 성형하여 그 상측과 기판층의 하측에 산화알루미늄(Al₂O₃)층을 형성하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라서, 자왜(magnetostriction)성박막과 그 상측의 박막형 코일 및 이를 지지하는 프레임에 의해 초소형 박막형 스피커의 제작이 용이하고, 이에 의하여 종래의 콘형스피커에서 발생하는 중량 및 부피의 증가현상을 방지할뿐만 아니라 조립성의 저하 및 사용 용도에 따라 다양한 설계를 하여야함으로써 발생하는 가격의 상승을 다용도로 사용되는 하나의 박막형 스피커에 의해 미연에 방지하며, 설치상의 제약에 상관없이 초소형 박막 스피커에 의해 용이하게 장착하는 것이다.

일반적으로 알려진 스피커의 구조에 있어서는, 마그네트가 내장된 요크(yoke)와 보이스 코일이 감겨진 보빈(bobbin)으로 구성된 자기회로부, 상기 자기회로부의 상단부 주연에 내주연이 연결되는 진동플레이트, 상기 진동플레이트의 진동을 조정하는 댐퍼 및 댐퍼의 일단이 고정되는 프레임, 상기 진동플레이트의 상단부 주연을 고정하는 엣지로서 스피커가 구성되는 것이다.

이와같은 기술과 관련된 종래의 스피커에 있어서는 도 1에서 도시한 바와같이, 마그네트(31)가 내장된 요크 및 보이스코일(37)이 감겨진 보빈으로 구성된 자기회로부(34)의 중심에 설치되는 진동플레이트(39)가 보빈의 주연에 본딩됨과 동시에 진동플레이트(39)의 상단부 주연이 엣지(41)에 의해 프레임(33)에 지지되고, 상기 마그네트(31)를 개재하여 상,하측에 상부플레이트(32)와 하부플레이트(36)가 순차로 접합되고, 상기 진동플레이트(39)의 저부에 댐퍼(40)의 일단이 연결되어 그 타단이 프레임(33)에 연결되는 구성으로 이루어 진다.

상기와 같은 종래의 스피커는, 보이스코일(37)에 전류가 인입되면 전류의 강약에 따라 자화된 보이스코일(37)이 마그네트(31)에 흐르는 자기장과의 상호 반발작용으로 상,하 이송토록 되며, 상기 보이스코일(37)의 움직임에 의해 보이스코일(37)이 권선되는 보빈이 일체로 본딩 연결되는 진동플레이트(39)를 진동시키고, 이때 상기 진동플레이트(39)와 공기와의 압력 변화인 음압의 변화 즉 음을 발생시키게 되는 것이다.

그러나, 상기와 같은 종래의 스피커에 있어서는, 콘형 진동플레이트(39)와 이에 일체로 연결되며 보이스코일(37)이 권선되는 보빈 및 상,하부플레이트(32) (36) 와 마그네트(31)로 이루어져 보빈이 삽입되는 자기회로부(34)로 스피커가 이루어져 중량 및 부피가 증가함은 물론 이에따른 부피와 중량의 증가로 설치상의 제약이 빈번하게 발생하고, 각각의 부품을 결합하여 구성되는 스피커에 의해 조립성이 저하 됨은 물론 사용 용도에 따라 다양한 설계를 하여야함으로써 가격이 상승하게 되는 등의 많은 문제점들이 있었던 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 여러 문제점들을 개선시키기 위한 것으로서 그 목적은, 자왜성박막과 그 상측의 박막형 코일 및 이를 지지하는 프레임에 의해 초소형 박막형 스피커의 제작이 용이하고, 이에의하여 종래의 콘형스피커에서 발생하는 중량 및 부피의 증가현상을 방지할뿐만 아니라 조립성의 저하 및 사용 용도에 따라 다양한 설계를 하여야함으로써 발생하는 가격의 상승을 다용도로 사용되는 하나의 박막형 스피커에 의해 미연에 방지하며, 설치상의 제약에 상관없이 초소형 박막 스피커에 의해 용이하게 장착하는 박막형 스피커를 제공하는 데에 있다.

도 1은 종래의 스피커를 도시한 단면 구조도

도 2는 본 발명에 따른 박막형 스피커를 도시한 평면 구조도

도 3은 본 발명에 따른 박막형 스피커를 도시한 정단면 구조도

도 4는 본 발명에 따른 진동막재의 특성을 도시한 그래프도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1...프레임 2...다층박막

3...요부 4...단자

5...기판 6...진동막

7...코일 8...부식방지막

9...스피커

상기 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서 본 발명은, 기판, 자성재의 진동막 및, 상기 진동막의 상측에 적층 성형된 코일과 이들의 주연이 삽입되어 고정되는 요부가 형성된 프레임을 포함하고, 상기 코일에 흐르는 전류에 의해 발생된 자장에 의해 진동막이 진동되어 스피커음을 발생시키는 스피커에 있어서,

상기 기판의 상부에는 코일이 상측에 적층 성형된 진동막이 적층 성형되고, 상기 진동막과 코일의 상측 및, 상기 기판의 하측에는 부식방지막이 각각 적층 성형되어 다층 박막형으로 구성되고,

상기 기판상에 적층 성형된 진동막은, 자왜변형이 팽창하는 방향으로 발생되는 PrFe₂, TbFe₂, DyFe₂, HoFe₂및 이들을 주성분으로 하는 합금 과, 자왜변형이 수축하는 방향으로 발생되는 SmFe₂, ErFe₂및 이들을 주성분으로 하는 합금으로 이루어 진 철계희토류화합물그룹으로 부터 선택된 하나로 이루어 지며,

상기 기판은, 진동막이 상측에 공간없이 적층 성형토록 알미늄,탄탈륨,티타늄 및 이들의 합금과, 알미늄과 마그네슘의 합금중 하나로 형성되어 코일 주위에 형성된 자장에 따라 진동막이 팽창 또는 수축하는 방향으로 자왜변형되고, 코일에 가해지는 전류의 부하방향에 따라 진동되어 외부공기와 마찰되어 스피커음을 발생시키도록 구성된 박막형 스피커를 마련함에 의한다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 발명에 따른 박막형 스피커를 도시한 평면 구조도로서 다층박막(2)의 주연을 고정토록 요부(3)가 형성되는 프레임(1)을 스피커의 용도에 따라 다변형으로 형성하고, 바람직하게는 원형이 좋으며, 상기 프레임(1)의 재질은 목재, 금속성의 재질 등을 다양하게 사용하고, 다만 금속성의 재질은 다층박막(2)과 절연하며, 상기 프레임(1)의 일측에 단자(4)를 설치한다.

또한, 도 3은 본 발명에 따른 박막형 스피커를 도시한 정단면 구조도이며, 상기 다층박막(2)은, 구리(Cu)선의 도전성재를 증착, 스퍼터링, 레이져 증착등에 의해 형성한 코일(7)이 수㎛의 폭과 수백Å의 두께로 형성되어 일정패턴으로 상측면에 성형되는 진동막(6)이 기판(5)의 상측에 성형되어 진동막(6)의 상측과 기판(5)의 하측면에 Al₂O₃재로 형성되는 부식방지막(8)(8`)이 진공증착, 스퍼터링(sputtering), 화학증착 또는 레이져 증착(laser ablation) 등에 의해 일체로 성형되고, 상기 부식방지막(8)(8`)은 두께가 수Å- 수백Å의 범위로 한다.

계속하여, 도4는 본 발명에 따른 진동막재의 특성을 도시한 그래프도로서 상기 진동막(6)은, 철(Fe)계 희토류(希土類)화합물로서 (희토류성분, Fe₂)의 조성을 근간으로 하는 화합물이고, 상기 진동막(6)은 Pr,Sm,Tb,Dy,Ho,Er 등의 희토류와 철을 화합한 PrFe₂,TbFe₂,DyFe₂,HoFe₂,SmFe₂, ErFe₂등으로 구성되며, 상기 각각 희토류를 합금한 (Pr,Tb)Fe₂,(Tb,Dy)Fe₂,(Dy,Ho)Fe₂,(Sm,Er)Fe₂등으로도 구성되고, 상기 철계희토류화합물그룹으로부터 선택된 상기 진동막(6)은, 증착, 스퍼터링, 화학증착, 레이져증착 등을 이용하여 일체로 성형되며, 상기 진동막(6)의 두께는 수Å- 수백Å의 범위로 한다.

또한, 상기와 같은 철계희토류화합물의 자왜성재로 구성되는 진동막(6)은, 두께가 너무 두꺼우면 진동폭이 감소하고, 너무얇으면 자왜의 발생이 미약할 위험이 있고, 자왜성인 진동막(6)의 결정구조는 증착방법에 의해 결정되며, 사용되는 결정구조에 따라 스피커의 사용 주파수 범위를 선택하게 된다.

이에 더하여, 상기 기판(5)은, 알미늄(Al)박판, 탄탈륨(Ta)박판, 티타늄(Ti)박판 또는 이들의 합금(Ti-Al,Ta-Al)박판을 사용하며, 또한, 알미늄(Al)과 마그네슘(Mg)의 합금박판도 사용하고, 상기 기판(5)은, 포일(foil)형태로 형성하여 그 두께는 수 ㎛-수백㎛의 범위되는 구성으로 이루어 진다

이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작용을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2 내지 도 4에서 도시한 바와같이, 상기 진동막(6)의 상측면에 일체로 성형되는 코일(7)은, 동선 코일의 두께와 폭보다는 정확한 권치횟수가 중요하며, 상기 권취횟수가 많을수록 단위 면적당 발생하는 자장력이 크므로 자왜성 진동막(6)에서 발생하는 자왜량이 많아 스피커 진동막(6)의 진동에너지가 크게되어 효율적인 스피커의 기능을 발휘한다.

또한, 코일(7)은, 양극이 접속치 않도록 진동막(6)에 성형되어 전류가 유입토록 되는 단자(4)에 일체로 접속되고, 주파수에 따라 발생하는 전기 신호를 코일(7)에 전달한다.

계속하여, 희토류재로 형성되는 진동막(6)은 외부 자장에 노출되면 자왜(물질이 자장력에 의해 팽창또는 수축되는 현상)변형을 받게 되고, 이에의하여 자왜성재인 진동막(6)의 상측에 성형되는 코일(7)을 권취시켜 전류를 유입시키며, 상기 전류에 의해 진동막(6)의 표면에 높은 자장이 발생된다.

이에 더하여, 상기 진동막(6)의 표면에 발생하는 자장은, 진동막(6)의 특성에 의해 그 상측면 또는 하측면에 변형을 유발하게 되어 진동토록 되고, 도4에 도시한 바와같이, PrFe₂,TbFe₂,DyFe₂,HoFe₂또는 이들 철계희토류 성분을 주로하는 합금박막은 자왜변형이 팽창하는 방향으로 일어나고, SmFe₂,ErFe₂또는 이들 철계희토류성분을 주로 하는 합금박막은 자왜변형이 수축하는 방향으로 일어나 사용 재질에 따라 특성이 변하게 된다.

또한, 상기 단자(4)에 특정 방향으로 전류를 유입하면 각 전류의 유입 방향에 따라 진동막(6)이 상측 또는 하측으로 팽창하고, 이러한 전류의 신호를 고주파로 발진하여 바꾸어주면 진동막(6)이 발진 주파수와 동일하게 진동하여 외부의 공기에 마찰됨으로써 스피커음을 발생시키게 되는 것이다.

이와 같이 본 발명인 박막형 스피커에 의하면, 자왜성박막과 그 상측의 박막형 코일 및 이를 지지하는 프레임에 의해 초소형 박막형 스피커의 제작이 용이하고, 이에 의하여 종래의 콘형스피커에서 발생하는 중량 및 부피의 증가현상을 방지할뿐만 아니라 조립성의 저하 및 사용 용도에 따라 다양한 설계를 하여야함으로써 발생하는 가격의 상승을 다용도로 사용되는 하나의 박막형 스피커에 의해 미연에 방지하며, 설치상의 제약에 상관없이 초소형 박막 스피커에 의해 용이하게 장착하는 등의 우수한 효과를 제공한다.

Claims (1)

1. 기판(5), 자성재의 진동막(6) 및, 상기 진동막(6)의 상측에 적층 성형된 코일(7)과 이들의 주연이 삽입되어 고정되는 요부(3)가 형성된 프레임(1)을 포함하고, 상기 코일(7)에 흐르는 전류에 의해 발생된 자장에 의해 진동막(6)이 진동되어 스피커음을 발생시키는 스피커에 있어서,

   상기 기판(5)의 상부에는 코일(7)이 상측에 적층 성형된 진동막(6)이 적층 성형되고, 상기 진동막(6)과 코일(7)의 상측 및, 상기 기판(5)의 하측에는 부식방지막 (8)(8`)이 각각 적층 성형되어 다층 박막형으로 구성되고,

   상기 기판(5)상에 적층 성형된 진동막(6)은, 자왜변형이 팽창하는 방향으로 발생되는 PrFe₂, TbFe₂, DyFe₂, HoFe₂및 이들을 주성분으로 하는 합금 과, 자왜변형이 수축하는 방향으로 발생되는 SmFe₂, ErFe₂및 이들을 주성분으로 하는 합금으로 이루어 진 철계희토류화합물그룹으로 부터 선택된 하나로 이루어 지며,

   상기 기판(5)은, 진동막(6)이 상측에 공간없이 적층 성형토록 알미늄(Al),탄탈륨(Ta),티타늄(Ti) 및 이들의 합금 과, 알미늄(Al)과 마그네슘(Mg)의 합금중 하나로 형성되어 코일(7) 주위에 형성된 자장에 따라 진동막(6)이 팽창 또는 수축하는 방향으로 자왜변형되고, 코일(7)에 가해지는 전류의 부하방향에 따라 진동되어 외부공기와 마찰되어 스피커음을 발생시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 박막형 스피커.

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