KR101381255B1 - 하이브리드 마이크로스피커 - Google Patents

하이브리드 마이크로스피커 Download PDF

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KR101381255B1
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diaphragm
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정승규
권중학
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주식회사 이엠텍
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Abstract

본 발명은 저음 영역에서는 다이나믹형 스피커의 원리를 이용하고, 고음 영역에서는 판형 스피커의 원리를 이용하여 저음 영역과 고음 영역의 음향 특성을 모두 향상시킬 수 있는 하이브리드형 마이크로스피커를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 프레임, 프레임 내에 설치되는 요크 및 마그넷을 포함하는 자기 회로, 전기 신호가 인가되면 자기 회로와의 상호 전자기력에 의해 진동하는 보이스 코일, 보이스 코일이 부착되며, 보이스 코일의 움직임을 안내하는 서스펜션, 서스펜션의 상면 또는 하면에 부착되며, 보이스 코일의 진동에 따라 함께 진동하며 음향을 발생하는 사이드 진동판, 서스펜션의 상면 또는 하면에 부착되며, 필름형 압전 소자로 이루어지는 센터 진동판 및 프레임의 상부에 결합되는 프로텍터를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로스피커를 제공한다.

Description

하이브리드 마이크로스피커{HYBRID MICROSPEAKER}
본 발명은 자기회로와 보이스 코일을 이용하여 진동판을 진동시켜 음향을 발생하는 다이나믹형 스피커와 압전 소자를 이용하여 음향을 발생시키는 판형 스피커를 결합한 하이브리드형 마이크로스피커에 관한 것이다.
종래의 마이크로스피커는 크게 자기회로와 보이스 코일을 이용하여 진동판을 진동시켜 음향을 발생하는 다이나믹 스피커와 압전 소자를 이용하여 음향을 발생시키는 판형 스피커로 나뉘어져 있었다.
도 1은 종래의 다이나믹형 마이크로스피커를 도시한 도면이다. 프레임(10) 내에 요크(21), 내륜 마그넷(22), 외륜 마그넷(23), 내륜 탑 플레이트(24), 외륜 탑 플레이트(25)가 설치되며, 내륜 마그넷(22)과 외륜 마그넷(23) 사이의 에어 갭에 보이스 코일(30)이 위치하며, 보이스 코일(30)에 전원이 인가될 경우 상, 하로 진동하게 된다. 보이스 코일(30)은 서스펜션(50)의 하면에 장착되며, 서스펜션(50)의 상, 하면에는 사이드 진동판(41) 및 센터 진동판(42)이 설치되어, 보이스 코일(30)의 진동에 따라 함께 진동하며 음향을 발생시키게 된다. 그 위에는 스피커 내부에 위치한 부품들을 보호하기 위해 프로텍터(60)가 결합된다. 프로텍터(60)는 중앙에 음향을 방사할 수 있도록 개구(63)가 형성된 링 형상의 스틸부(61)와, 스틸부(61)가 인서트되어 사출 성형되며, 프레임(10), 사이드 진동판(41)의 외주부, 서스펜션(50)의 외주부 상부에 적층되는 링 형상의 사출부(62)를 포함한다. 다이나믹형 마이크로스피커의 중저음 영역은 사이드 진동판(41), 고음영역은 센터 진동판(42)이 중요한 역할을 한다. 그 중 센터 진동판(42)은 무게가 가볍고 강성이 큰 소재를 사용해야 하나 무게를 가볍게 하기위해 얇게 사용하면 강성이 낮아지고 강성을 고려해 두껍게 사용하면 무게가 무거워져 음압이 낮아진다. 따라서 마이크로스피커의 고역부 음향특성은 음압이 다소 낮거나 고역부 음압 dip이 생긴다는 문제가 있었다.
도 2는 종래 기술에 따른 판형 스피커의 일 예를 도시한 도면이다.
종래 기술에 따른 판형 스피커는, 다수의 부품을 지지하는 프레임(81)과, 상기 프레임(81)의 상측에 구비되어 진동을 생성하는 진동판(82)과, 상기 진동판(82)의 하측 또는 상하 양측에 구비되어 압전(壓電) 현상을 나타내는 압전소자(83)와, 상기 진동판(81)의 상측에 구비되어 진동판(81)을 보호하는 프로텍터(84) 등으로 구성된다.
상기 프레임(81)에는 다수의 통풍홀(81a)이 형성된다. 즉 상기 프레임(81)의 테두리 부분을 따라서는 공기의 유입을 안내하기 위한 다수의 통풍홀(81a)이 상하로 관통 형성된다.
상기 진동판(82)은, 고무계 재질로 이루어진다. 즉, 상기 진동판(82)은, 탄성을 가지는 고무 계통의 물질이 함유된 재질로 구성된다. 구체적으로 살펴보면, 상기와 같은 고무계열의 진동판(82)으로는, Polyetheretherketone, polyetherimide, polyethylene, Liquid crystal polymer, urethane 등이 사용될 수 있다. 또한, 특성에 따라 이러한 각각의 재질로 이루어진 진동판의 합지를 통해 하나의 진동판(82)으로 구성할 수도 있다.
그리고, 상기 진동판(82)에는 상기 압전소자(83)가 부착되는 소자안착부(82a)가 더 구비된다. 상기 소자안착부(82a)는, 도시된 바와 같이, 상기 압전소자(83)의 크기 및 형상과 대응되는 형태로 형성된다. 이러한 소자안착부(82a)에 상기 압전소자(83)가 접착제 등으로 부착된다.
상기 프로텍터(84)는, 상기 진동판(82)의 상측에 구비되어, 진동판(82)을 외부의 이물질로부터 보호하는 역할을 한다. 상기 프로텍터(84)의 내측 부분은 상측으로 돌출되어 돌출부(84a)를 형성한다.그리고, 이러한 돌출부(84a)에는 음의 방출을 원할하게 하기 위한 다수의 방음공(84b)이 관통 형성된다.
그러나 압전소자는 중고역음역에 대비해 저음영역에서 성능이 떨어진다는 단점이 있었다.
마이크로스피커가 장착되는 모바일 기기의 종류가 다양해지고, 활용도가 높아지면서 저음역 뿐 아니라 고음역에서의 특성도 중요해지고 있어 종래 마이크로스피커의 개선이 요구된다.
본 발명은 저음 영역에서는 다이나믹형 스피커의 원리를 이용하고, 고음 영역에서는 판형 스피커의 원리를 이용하여 저음 영역과 고음 영역의 음향 특성을 모두 향상시킬 수 있는 하이브리드형 마이크로스피커를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 프레임, 프레임 내에 설치되는 요크 및 마그넷을 포함하는 자기 회로, 전기 신호가 인가되면 자기 회로와의 상호 전자기력에 의해 진동하는 보이스 코일, 보이스 코일이 부착되며, 보이스 코일의 움직임을 안내하는 서스펜션, 서스펜션의 상면 또는 하면에 부착되며, 보이스 코일의 진동에 따라 함께 진동하며 음향을 발생하는 사이드 진동판, 서스펜션의 상면 또는 하면에 부착되며, 필름형 압전 소자로 이루어지는 센터 진동판 및 프레임의 상부에 결합되는 프로텍터를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로스피커를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 사이드 진동판은 중저역의 음향을 재생하고, 센터 진동판은 중고역의 음향을 재생하는 것을 특징으로 하는 마이크로스피커를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 서스펜션은, 보이스 코일로 전기적인 신호를 전달하는 구조와 필름형 압전 소자로 전기적인 신호를 전달하는 구조를 모두 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로스피커를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 보이스 코일로 전달되는 전기적인 신호와 압전 소자로 전달되는 전기적인 신호는 별도의 신호인 것을 특징으로 하는 마이크로스피커를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 보이스 코일로 전기적인 신호를 전달하는 구조와 필름형 압전 소자로 전기적인 신호를 전달하는 구조는 직렬 또는 병렬로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로스피커를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 서스펜션은 FPCB로 이루어지며, 필름형 압전 소자로 전기적인 신호를 전달하는 구조는 서스펜션의 FPCB 도전 패턴인 것을 특징으로 하는 마이크로스피커를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 서스펜션은 필름형 압전 소자의 전극을 납땜하기 위한 한 쌍의 납땜부를 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로스피커를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 서스펜션은 링 형상의 내주부, 내주부의 외측에 소정 간격을 두고 위치하는 링 형상의 외주부, 내주부와 외주부를 연결하는 연결부를 포함하며, 필름형 압전 소자의 전극을 납땜하기 위한 한 쌍의 납땜부는 내주부에 위치하는 것을 특징으로 하는 마이크로스피커를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 필름형 압전 소자로 이루어지는 센터 진동판은 적어도 하나 이상의 돔부가 성형된 것을 특징으로 하는 마이크로스피커를 제공한다.
본 발명이 제공하는 마이크로스피커는 사이드 진동판은 다이나믹형으로, 센터 진동판은 필름형 압전 소자로 제조되는 판형으로 조합하여 저음역 특성과 고음역 특성을 모두 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 다이나믹형 스피커의 일 예를 도시한 도면,
도 2는 종래 기술에 따른 판형 스피커의 일 예를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 스피커의 분해사시도,
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 스피커의 단면도,
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 스피커가 구비하는 서스펜션을 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 마이크로스피커에서 프로텍터만을 제외한 사시도
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 스피커의 분해사시도, 도 4는 본 발명의 일 실시에에 따른 하이브리드 스피커의 단면도이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 스피커는, 프레임(100) 내에 요크(210), 내륜 마그넷(220), 외륜 마그넷(230), 내륜 탑 플레이트(240), 외륜 탑 플레이트(250)가 설치되며, 내륜 마그넷(220)과 외륜 마그넷(230) 사이의 에어 갭에 보이스 코일(300)이 위치하며, 보이스 코일(300)에 전원이 인가될 경우 상, 하로 진동하게 된다. 보이스 코일(300)은 서스펜션(500)의 하면에 장착되며, 서스펜션(500)의 상, 하면에는 사이드 진동판(410) 및 센터 진동판(420)이 설치된다. 그 위에는 스피커 내부에 위치한 부품들을 보호하기 위해 프로텍터(600)가 결합된다. 프로텍터(600)는 중앙에 음향을 방사할 수 있도록 개구가 형성된 링 형상의 스틸부(610)와, 스틸부(610)가 인서트되어 사출 성형되며, 프레임(100), 사이드 진동판(410)의 외주부, 서스펜션(500)의 외주부 상부에 적층되는 링 형상의 사출부(620)를 포함한다. 또한 프레임(100) 성형 후에 조립되거나, 프레임(100)의 성형 시에 일체로 인서트 사출되는 내부 터미널(700)을 포함한다. 내부 터미널(700)은 마이크로스피커가 장착되는 장치의 전원으로부터 전기적인 신호를 받아들여, 마이크로스피커 내부로 전달하는 역할을 한다. 도 3에 도시된 실시예에서는 프레임(100)에 인서트 사출되며, 내부 터미널(700)은 프레임(100)의 상면과 하면으로 그 일부가 각가 노출되어, 외부 장치 및 내부 부품과 접촉하거나 납땜가능하도록 되어 있다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 마이크로스피커가 구비하는 서스펜션을 도시한 도면이다. 서스펜션(500)은 링 형상의 내주부(510), 내주부(510)의 외측에 소정 간격을 두고 내주부(510)를 둘러싸는 링 형상의 외주부(520), 내주부(510)와 외주부(520)를 연결하는 연결부(530)를 포함한다. 서스펜션(500)의 내주부(510)에 보이스 코일(300)이 부착되고, 서스펜션(500)의 외주부(520)는 프레임(100) 상에 안착된다. 보이스 코일(300)이 진동할 때, 서스펜션(500)의 연결부(530)에 의해 내주부(510)의 움직임이 제한된다. 따라서, 보이스 코일(300)이 상, 하 방향으로만 진동하게 되며, 분할 진동이나 편진동같은 이상 진동을 방지할 수 있다.
서스펜션(500)은 보이스 코일(300)과 후술할 필름형 압전 소자로 이루어진 센터 진동판(420)으로 전기적인 신호를 전달할 수 있도록 FPCB로 제조된다. 서스펜션(500)의 외주부(520)에는 내부 터미널(700)과 대응하는 위치에 한 쌍의 제1 납땜부(540)가 마련된다. 제1 납땜부(540)는 내부 터미널(700)로부터 전기적으로 연결되어 전기적인 신호를 받아들이게 된다.
또한 내주부(510)에는, 내주부(510)보다 내측으로 소정 길이, 소정 너비로 연장되는 제2 납땜부(512)가 형성된다. 제2 납땜부(512)에는 보이스 코일(300)의 인입선이 납땜되어, 내부 터미널(700)로부터 인가받은 전기적 신호가 서스펜션(500)에 형성된 FPCB의 도전 패턴을 따라 보이스 코일(300)로 전달된다.
또한 내주부(510)의 마주하는 대각선 방향에 한 쌍의 제3 납땜부(514)가 형성된다. 제3 납땜부(514)는 후술할 센터 진동판(420)의 전극이 납땜되며, 마찬가지로 내부 터미널로부터 인가받은 전기적 신호가 서스펜션(500)에 형성된 FPCB의 도전 패턴을 따라 센터 진동판(420)의 전극으로 전달된다.
다시 도 3 및 도 4를 참조하면, 사이드 진동판(410)은 서스펜션(500)에 함께 부착된 보이스 코일(300)의 진동에 의해 수동적으로 진동하게 되는 다이나믹형 마이크로스피커에 이용되는 진동판이다. 사이드 진동판(410)은 고무계의 고분자 필름으로 형성되며, 전체적으로 링 형상으로 형성되며, 내륜(412) 및 외륜(414)이 서스펜션(500)의 내주부(510) 및 외주부(520)에 각각 부착되고, 내륜(412)과 외륜(414) 사이에 볼록하게 돌출된 돔부(416)를 구비한다. 사이드 진동판(410)이 서스펜션(500)의 하부에 부착될 경우 돔부(416)는 하방으로 돌출되며, 사이드 진동판(410)이 서스펜션(500)의 상부에 부착될 경우 돔부(416)는 상방으로 돌출된다.
센터 진동판(420)은 서스펜션(500) 내주부(510)에 부착되며, 경우에 따라서 서스펜션(500)의 상면에 부착될 수도 있고, 하면에 부착될 수도 있다. 센터 진동판(420)은 필름형 압전 소자로 제조되어, 센터 진동판(420)에 전기적인 신호가 전달되면, 센터 진동판(420)이 직접 진동하며 음향을 발생시키게 된다. 센터 진동판(420)에는 대각선의 위치에 한 쌍의 전극(422, 424)을 구비하며, 이 전극(422, 424)은 서스펜션(500)의 제3 납땜부(514)와 전기적으로 연결되게 된다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 마이크로스피커에서 프로텍터만을 제외한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 마이크로스피커의 센터 진동판(420)이 서스펜션(500)에 부착된 모습, 센터 진동판(420)의 전극(422, 424)이 서스펜션(500)의 제3 납땜부(514)에 연결된 모습을 보여준다. 센터 진동판(420)의 전극(422, 424)은 각각 센터 진동판(420)의 상면과 하면에 형성된다.
센터 진동판(420)의 전극(422, 424)으로 전해지는 신호는, 앞서 설명한 바와 같이 내부 터미널(700; 도 3 참조)을 통해 장치로부터 전해지는 신호이다. 본 발명의 제1 실시예에서는 내부 터미널(700)이 한 쌍만 구비되어, 서스펜션(500)에도 내부 터미널(700)과 연결되는 제1 납땜부(540)가 한 쌍만 마련된다. 따라서 FPCB로 이루어진 서스펜션(500)의 도전성 패턴은 보이스 코일(300)로 전기적인 신호를 전달하는 패턴과 필름형 압전 소자로 만들어진 센터 진동판(420)의 전극(422, 424)로 전기적인 신호를 전달하는 패턴이 직렬 또는 병렬로 연결되어 있다. 따라서 하나의 신호에 의해 사이드 진동판(410)에서의 음향 발생과 센터 진동판(420)에서의 음향 발생을 제어하게 된다.
도면에는 도시되어 있지 않으나, 내부 터미널(700)을 두 쌍 마련하고, 서스펜션(500)에도 제1 납땜부(540)를 두 쌍 마련하여 보이스 코일(300)로 전기적인 신호를 전달하는 패턴과 필름형 압전 소자로 만들어진 센터 진동판(420)의 전극(422, 424)로 전기적인 신호를 전달하는 패턴이 서로 직렬 또는 병렬로 연결되지 않고 독립적으로 분리되어 있도록 형성할 수도 있다. 이 때는, 보이스 코일(300)로 전달되는 전기적인 신호와 압전 소자인 센터 진동판(420)으로 전달되는 전기적인 신호를 별도의 신호로 할 수 있다. 이 경우, 중저음 영역과 중고음 영역을 별도의 신호로 하여, 보이스 코일(300)로 전달되는 신호와 센터 진동판(420)의 전극(422, 424)로 전달되는 신호를 별도로 제어한다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 마이크로스피커가 구비하는 센터 진동판을 도시한 도면이다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 마이크로스피커는 센터 진동판(420')을 제외하 다른 구성 요소는 제1 실시예와 동일하거나 동일성 범주 내에 있다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 마이크로스피커가 구비하는 센터 진동판(420')은 외주부(421')가 서스펜션(500';도 5 참조)의 내주부(510)에 부착된다. 센터 진동판(420')과 서스펜션(500)은 본드나 양면 테이프 등의 접착제에 의해 접착된다. 센터 진동판(420')과 서스펜션(500')의 접착성을 높이기 위해, 서스펜션(500)의 내주부(510)뿐만 아니라 하면에 보이스 코일(300;도 3 참조)의 인입선이 납땜되는 제2 납땜부(512)와도 접착되며, 외주부(421')와 제2 납땜부 접착부(423')는 서로 굴곡없이 편평하다. 센터 진동판(420')의 외주부(421')의 내측에는 상부로 돌출된 한 쌍의 돔부(425')가 형성된다. 또한 한 쌍의 돔부(425') 사이에, 하부로 돌출된 하나의 역돔부(426')가 형성된다. 역돔부(426')는 서스펜션(500)의 내주부(510)와 제2 납땜부(512)보다 하부로 돌출된다. 센터 진동판(420')에 돔부(425') 및 역돔부(426')를 형성함으로써 센터 진동판(420')의 강성을 향상시킬 수 있어, 음향 특성을 향상시킬 수 있다.

Claims (9)

  1. 프레임;
    프레임 내에 설치되는 요크 및 마그넷을 포함하는 자기 회로;
    전기 신호가 인가되면 자기 회로와의 상호 전자기력에 의해 진동하는 보이스 코일;
    보이스 코일이 부착되며, 보이스 코일의 움직임을 안내하는 서스펜션;
    서스펜션의 상면 또는 하면에 부착되며, 보이스 코일의 진동에 따라 함께 진동하며 음향을 발생하는 사이드 진동판;
    서스펜션의 상면 또는 하면에 부착되며, 필름형 압전 소자로 이루어지는 센터 진동판; 및
    프레임의 상부에 결합되는 프로텍터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로스피커.
  2. 제1항에 있어서,
    사이드 진동판은 중저역의 음향을 재생하고, 센터 진동판은 중고역의 음향을 재생하는 것을 특징으로 하는 마이크로스피커.
  3. 제1항에 있어서,
    서스펜션은, 보이스 코일로 전기적인 신호를 전달하는 구조와 필름형 압전 소자로 전기적인 신호를 전달하는 구조를 모두 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로스피커.
  4. 제3항에 있어서,
    보이스 코일로 전달되는 전기적인 신호와 압전 소자로 전달되는 전기적인 신호는 별도의 신호인 것을 특징으로 하는 마이크로스피커.
  5. 제3항에 있어서,
    보이스 코일로 전기적인 신호를 전달하는 구조와 필름형 압전 소자로 전기적인 신호를 전달하는 구조는 직렬 또는 병렬로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로스피커.
  6. 제3항에 있어서,
    서스펜션은 FPCB로 이루어지며,
    필름형 압전 소자로 전기적인 신호를 전달하는 구조는 서스펜션의 FPCB 도전 패턴인 것을 특징으로 하는 마이크로스피커.
  7. 제6항에 있어서,
    서스펜션은, 필름형 압전 소자의 전극을 납땜하기 위한 한 쌍의 납땜부를 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로스피커.
  8. 제6항에 있어서,
    서스펜션은 링 형상의 내주부, 내주부의 외측에 소정 간격을 두고 위치하는 링 형상의 외주부, 내주부와 외주부를 연결하는 연결부를 포함하며,
    필름형 압전 소자의 전극을 납땜하기 위한 한 쌍의 납땜부는 내주부에 위치하는 것을 특징으로 하는 마이크로스피커.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    필름형 압전 소자로 이루어지는 센터 진동판은 적어도 하나 이상의 돔부가 성형된 것을 특징으로 하는 마이크로스피커.
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