KR101549956B1 - 자성재료를 코팅한 음향부품용 진동판 - Google Patents

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KR101549956B1 KR1020140040654A KR20140040654A KR101549956B1 KR 101549956 B1 KR101549956 B1 KR 101549956B1 KR 1020140040654 A KR1020140040654 A KR 1020140040654A KR 20140040654 A KR20140040654 A KR 20140040654A KR 101549956 B1 KR101549956 B1 KR 101549956B1
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Abstract

자성재료를 코팅한 음향부품용 진동판이 개시된다. 자성재료를 코팅한 음향부품용 진동판(diaphragm)은, 스피커나 리시버의 내부 프레임과 일체형으로 형성된 요크; 요크 날개의 상단에 형성된 마그네트(Magnet); 상기 마그네트 위에 적층된 플레이트(Plate); 프레임과 일체형으로 형성된 요크 날개의 상단에 마그네트와 플레이트가 순차적으로 적층되고, 상기 프레임의 외곽 상단에 환형으로 감겨지고 하향지게 배치된 보이스 코일을 가지는 진동판이 결합된 구조이며, 상기 진동판에 상기 보이스 코일이 붙어 있어 음향 출력시 상기 보이스 코일과 상기 진동판이 함께 진동하고, 상기 진동판은 기존 Poymer 소재의 진동판에 고투자율 재료인 자성 재료를 코팅한 진동판을 사용하고, 상기 보이스 코일이 상기 마그네트 상단에 접착되는 플레이트와의 갭 내에 삽입되어 발생되는 자속(magnetic flux)과 인가되는 전기 에너지에 따라 발생되는 구동력을 전달받아 상하 운동으로 공기의 저항을 받으며 음파를 발생하는 구동력을 전달받아 상하 운동으로 공기의 저항을 받으며 음파를 발생한다. 상기 자성 재료는 Fe Ni-Fe, Ni-Fe-Co, Ni-B, Ni-P, Ni-Co 합금 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 한다. 상기 진동판은 자성 재료를 적어도 1개 이상 단면 또는 양면 코팅한 진동판 인 것을 특징으로 한다. 상기 코팅은 진공증착 또는 전기도금이나 무전해 도금방식을 사용한다.

Description

자성재료를 코팅한 음향부품용 진동판{Diaphragm for sound element coated magnetic material}
본 발명은 음향부품용 진동판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스피커 및 리시버에 사용되는 음향부품용 진동판(diaphragm)에 있어서, 기존 Poymer 소재의 진동판에 고투자율의 자성 재료를 코팅한 진동판을 사용하는, 자성재료를 코팅한 음향부품용 진동판에 관한 것이다.
스피커는 입력되는 전기 신호를 진동판(diaphragm)에 의해 진동하여 소리를 내는 음향기기이다. 스피커의 종류는 구동 방식에 따라 Dynamic speaker, Electrostatic speaker, Piezoelectric speaker, Ribbon speaker, Balanced armature speaker로 분류된다. 특히, 다이나믹 스피커는 진동판의 모양에 따라 원추형(cone) 모양의 콘 스피커, 스마트폰이나 이어폰, 헤드폰에 사용되는 저전력 소형 스피커, 및 보통 확성기라고 불리는 혼(horn)이 달린 스피커의 3가지로 분류된다. 이들의 공통점은 진동판에 코일이 붙어 있어서 코일과 진동판이 함께 진동한다. 이런 이유로 다이나믹 스피커의 코일을 무빙 코일(moving coil) 또는 보이스 코일(voice coil)이라고 한다.
현재 사용하는 무빙 코일(moving coil, 움직이는 코일)을 사용한 다이나믹 스피커는 전기가 흐르는 전선이 마그네트(magnet, 영구 자석)의 힘이 미치는 자기장에서 받은 전자기력으로 진동판을 진동시켜 음향 신호(소리)를 발생한다.
스피커는 상부 및 바닥테이블 사이에 마그네트(magnet)가 설치되고, 스피커 지지대 외측으로 보이스 코일(voice coil)이 권선된 구성이 되며, 진동판, 댐퍼(Damper) 및 엣지(Edge)가 연결되어 음향을 재생한다.
스피커의 내부 구조는 스피커의 프레임 하측 상부 및 바닥테이블 사이에 마그네트가 설치되며, 상기 프레임 내측에 설치된 스피커 지지대의 외측으로 보이스 코일(voice coil)이 보빈(bobbin)에 권선되며, 여기에 진동판 및 댐퍼, 엣지가 각각 연결된다. 스피커의 진동판은 인가되는 전류의 변화에 따라 상당히 빠른 피스톤운동을 하기 때문에 관성력을 적게 받기 위해 가벼워야 할 뿐만 아니라 음향 진동판의 빠른 운동과 높음 음압(sound pressure)에 견뎌야 한다. 특히, 음향 진동판은 (1) 고강성(Young's Module), (2) 내부손실이 크며, (3) 분할공진이 적고, 평균 음압 레벨에서 고역 한계 주파수가 큰 조건을 만족해야 한다.
기존 스피커의 음향진동판은 내부 손실이 큰 펄프에 저 비중인 폴리프로필렌 또는 폴리에스터계의 수지조성물을 필름상에 코팅하여 사용하였다.
그러나, 종래의 스피커의 진동판은 진동판(diaphragm)의 각 부분에서 발생하는 미세한 진동에 의한 굴곡발생을 원활히 유지할 수 없을 정도의 굴곡강도를 가질 뿐만 아니라 인장강도가 약하며, 평균 음압 레벨에서 주파수 대역 고역한계 주파수가 최대 10kHz로 낮게 되는 문제점이 있었다.
도 1은 종래의 소형 전자음향변환기에 적용된 진동판의 구성을 도시한 단면도이다. 도 2는 소형 전자음향변환기에 적용된 진동판의 사시도, 도 3은 소형 전자음향변환기에 적용된 진동판의 분해사시도이다.
또한, 선행기술1의 특허등록번호 10-0676401(소형 전자음향변환기의 진동판)을 참조하면, 소형 전자음향변환기(마이크로 스피커)는 스피커의 내부 프레임과 일체형으로 형성된 요크(Yoke)(7); 요크 날개의 상단에 형성된 마그네트(Magnet)(6); 마그네트(6) 위에 적층된 플레이트(Plate)(2); 프레임과 일체형으로 형성된 요크 날개의 상단에 마그네트(6)와 플레이트(2)가 순차적으로 적층되고, 상기 프레임의 외곽 상단에 환형으로 감겨지고 하향지게 배치된 보이스 코일(4)을 가지는 진동판(3)이 결합된 구조의 스피커를 구비하고,
상기 보이스 코일(4)은 마그네트(6) 상단에 접착되는 플레이트(2)와의 갭 내에 삽입되어 발생되는 자속(magnetic flux)과 인가되는 전기 에너지에 따라 구동력을 갖게 되며, 그리고 상기 진동판(3)은 상기 구동력을 전달받아 상하 운동으로 공기의 저항을 받으며 음파를 생성시킨다.
스피커는 마그네트(6)로부터 자계(magnetic field)가 발생되어 플레이트(2) 및 요크(7)를 통해 자기루프가 형성되고, 자기회로갭(gap) 내에 놓이니 보이스 코일(4)에 전류가 흐르게 되면, 이 전류와 자계의 상호작용에 의해 보이스 코일(4)이 진동하게 되고, 이 진동에 따라 보이스 코일(4)에 결합된 진동판(3)이 음향신호를 발생하여 소리를 내게 된다.
직접 음파를 발생시키는 역할의 진동판(3)을 살펴보면, 보빈(4a)에 권취된 보이스 코일(4)이 부착되는 진동판(3)의 중앙 캡 부위(3a)와 그 주변을 둘러쌓는 에지 부위(3b)로 나눌 수 있다. 현재, 이 부분은 동일한 두께를 갖는 고분자 필름을 예열하여 프레스로 성형하는 제조 공정에 의해, 진동판(3)의 에지부위(3b)와 캡 부위(3a)의 두께가 동일할 수밖에 없는 관계로 진동판의 진동이 캡 부위와 같은 두께를 갖는 에지 부위로 제동이 될 수 밖에 없다. 두께가 얇은 진동판의 경우 저음 재생 능력은 좋아지게 되나, 전기 에너지가 증가하게 되면 보이스 코일(4)의 변위가 커지게 되어 캡 부위의 공기 저항이 증가하게 되고, 두께가 얇음으로 인하여 변형이 생겨 외율이 증가되는 일그러짐 현상이 발생되며, 장시간 인가 시, 보이스 코일(voice coil)의 질량과 가속도에 의해 진동판이 파손되는 내입력상의 문제를 야기한다.
또한, 상대적으로 두께가 두꺼운 진동판의 경우 반대로 내입력은 강화되나, 강해진 에지 제동에 의해 저음 재생력이 떨어지게 되고, 고음역으로 재생력이 치우치게 되어, 협소해진 음역으로 인하여 음의 깊은 맛과 박진감 있는 저음 재생이 어렵다.
또한, 선행기술2의 특허등록번호 10-0592100(마이크로 스피커 진동판)는 코팅하고자 하는 재료가 비자성체로 자기효율 향상 효과를 얻기 어렵고, 진공증착방식을 이용한 박막형태로 두께가 얇아 효능을 입증하기 어렵다.
스피커 및 리시버에 사용되는 진동판(diaphragm)에서, Polymer 진동판을 사용할 경우 낮은 주파수대역에서 음역 우수하고, 금속 진동판을 사용할 경우 고주파 대역 음역 우수하여 이를 융합할 경우 주파수 대역 확장에 의해 넓은 영역 음역 확보가 가능하다.
그러나, 스피커 및 리시버에 사용되는 음향부품용 진동판에 있어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 기존 Coil 접합 방식 Polymer 진동판을 사용할 경우 Coil 접합에 의한 접합 부분의 진동판 중량의 변화에 따른 공명진동수의 불균일하고, 간접 자기회로 방식을 사용한 자기회로 효율 저하 및 응답속도가 감소하며, 낮은 임피던스에 의한 음압 감소 및 Coil을 별도로 부착함에 따른 단락현상 발생하는 문제점이 있다.
특허등록번호 10-0676401 특허등록번호 10-0592100
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 스피커 및 리시버에 사용되는 음향부품용 진동판(diaphragm)에 있어서, 기존 Poymer 소재의 진동판에 진공증착 또는 전기 도금이나 무전해 도금 방식을 사용하여 Fe, Ni-Fe, Ni-Fe-Co, Ni-B, Ni-P, Ni-Co 합금의 고투자율의 자성 재료를 코팅한 진동판을 사용하는, 자성재료를 코팅한 음향부품용 진동판을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해, 자성재료를 코팅한 음향부품용 진동판은 스피커 및 리시버에 사용되는 진동판(diaphragm)에 있어서, 상기 스피커나 상기 리시버의 내부 프레임과 일체형으로 형성된 요크(7); 요크 날개의 상단에 형성된 마그네트(6); 상기 마그네트(6) 위에 적층된 플레이트(2); 프레임과 일체형으로 형성된 요크 날개의 상단에 마그네트와 플레이트가 순차적으로 적층되고, 상기 프레임의 외곽 상단에 환형으로 감겨지고 하향지게 배치된 보이스 코일(4)을 가지는 진동판(3)이 결합되며, 상기 진동판에 상기 보이스 코일(4)이 붙어 있어 음향 출력시 상기 보이스 코일(4)과 상기 진동판(3)이 함께 진동하고, 상기 진동판(3)은 기존 폴리머(Poymer) 소재의 진동판에 자성 재료(9)를 코팅한 진동판을 사용하며, 상기 보이스 코일(4)이 상기 마그네트(6) 상단에 접착되는 플레이트(2)와의 갭 내에 삽입되어 발생되는 자속(magnetic flux)과 인가되는 전기 에너지에 따라 발생되는 구동력을 전달받아 상하 운동으로 공기의 저항을 받으며 음파를 발생하는 것을 특징으로 한다.
상기 자성 재료는 Ni-B, Ni-P 합금 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 진동판은 상기 폴리머(Polymer) 소재의 진동판에 자성 재료를 적어도 1개 이상 단면 또는 양면 코팅한 진동판인 것을 특징으로 한다.
상기 코팅은 진공증착 또는 전기도금이나 무전해 도금방식을 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 폴리머 소재의 진동판에 상기 자성 재료의 코팅 층은 총합이 적어도 1 마이크론 이상이고 10 마이크론 이하인 것을 특징으로 한다.
자성재료를 코팅한 음향부품용 진동판은 도금 전, 상기 폴리머 소재의 진동판에 코팅 될 고투자율의 자성 재료의 밀착성을 개선하기 위하여 필름 표면에 플라즈마나 코로나 처리(Corona treatment)로 표면 개질을 처리하고 상기 코로나 처리후에 표면을 활성화시키기 위해 표면활성화 공정을 더 추가시키는 것을 특징으로 한다.
상기 코로나 처리는 상기 폴리머 소재를 연속적으로 공급하면서 0.7kw의 방전량으로 처리하고 상기 활성화 공정은 50℃온도에서 10분 동안 백금-활성제 촉매(PT-Activator catalyst)를 사용하여 0.6% 농도로 실시하는 백금-활성제 촉매 공정인 것을 특징으로 하는 자성재료를 코팅한 음향부품용 진동판.
상기 백금-활성제 촉매 공정이후에 실시하는 무전해 도금공정은 45℃온도에서 30초 동안 Ni-P를 사용하여 무전해 도금을 실시하는 Ni-P 무전해 도금(Ni-P Electroless plating) 공정인 것을 특징으로 한다.
상기 백금-활성제 촉매 공정이후에 실시하는 무전해 도금공정은 65℃온도에서 30초 동안 Ni-B를 사용하여 무전해 도금을 실시하는 Ni-B 무전해 도금(Ni-B Electroless plating) 공정인 것을 특징으로 한다.
상기 자성 재료는 Fe, Ni-Fe, Ni-Fe-Co, Ni-Co 합금 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 자성재료를 코팅한 음향부품용 진동판은 스피커 및 리시버에 사용되는 음향부품용 진동판(diaphragm)에 있어서, 기존 폴리머(Poymer) 소재의 진동판에 진공증착 또는 전기 도금이나 무전해 도금 방식을 사용하여 Fe, Ni-Fe, Ni-Fe-Co, Ni-B, Ni-P, Ni-Co 합금의 고투자율의 자성 재료를 코팅한 진동판을 사용하여, 자성 재료를 코팅한 음향부품용 Polymer 진동판이 시간이 지날 수록 주름 현상이 완화되고 스피커의 음압(sound pressure), 공진주파수, 재생대역의 음향 특성을 향상시키는 효과가 있다.
폴리머(Polymer) 소재의 진동판에 고투자율의 자성 재료를 코팅한 진동판은 스피커 및 리시버의 음향 부품에 사용되며, 음압, 공진주파수, 재생대역의 음향 특성을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 종래의 소형 전자음향변환기에 적용된 진동판의 구성을 도시한 단면도이다.
도 2는 소형 전자음향변환기에 적용된 진동판의 사시도이다.
도 3은 소형 전자음향변환기에 적용된 진동판의 분해사시도이다.
도 4는 기존 Coil 접합 방식 Polymer 진동판을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 고투자율의 자성재료를 코팅한 음향부품용 진동판의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예1에 따른 30초/1분/5분/9분 측정 시각별 샘플 형상의 Ni-P 무전해 도금(Ni-P Electroless plating) 최적 DB 구현 연구 결과1의 사진이다.
도 7은 본 발명의 실시예1에 따른 5개 샘플 형상을 1분/3분 짧은 시간 동안의 Ni-P 무전해 도금(Ni-B Electroless plating) 최적 DB 구현 연구 결과2의 사진이다.
도 8은 본 발명의 실시예1에 따른 전계방출 주사전자현미경(FE-SEM)의 조직 관찰 결과의 사진이다.
도 9는 본 발명의 실시예2에 따른 30초/1분/3분 측정 시각별 샘플 형상의 Ni-B 무전해 도금(Ni-B Electroless plating) 최적 DB 구현 연구 결과의 사진이다.
도 10은 본 발명의 실시예2에 따른 전계방출 주사전자현미경(FE-SEM)의 조직 관찰 결과의 사진이다.
도 11은 스피커 제조 공정 순서별 형상과 스피커 공정별 구조 형상을 나타낸 사진이다.
도 12는 본 발명의 진동판 부착 스피커의 음향 특성으로써 1) 음압 특성 평가 결과를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 진동판 부착 스피커의 음향 특성으로써 2) 공진주파수 특성 평가 결과를 나타낸 도면이다.
도 14는 재생 대역별 공진주파수 특성 평가 실시예를 FRF Graph로 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 고투자율의 자성재료를 코팅한 음향부품용 진동판의 단면도이다.
본 발명의 자성재료를 코팅한 음향부품용 진동판은, 스피커 및 리시버에 사용되는 음향부품용 진동판(diaphragm)에 있어서, 기존 Poymer 소재의 진동판에 진공증착 또는 전기 도금이나 무전해 도금 방식을 사용하여 Fe, Ni-Fe, Ni-Fe-Co, Ni-B, Ni-P, Ni-Co 합금 중 어느 하나의 합금을 사용하여 고투자율의 자성 재료를 코팅한 진동판을 사용한다.
본 발명의 자성재료를 코팅한 음향부품용 진동판은 스피커 및 리시버에 사용되는 음향부품용 진동판(diaphragm)에 있어서, 스피커나 리서버의 내부 프레임과 일체형으로 형성된 요크(Yoke)(7); 요크 날개의 상단에 형성된 마그네트(Magnet)(6); 상기 마그네트(6) 위에 적층된 플레이트(PLATE)(2); 프레임과 일체형으로 형성된 요크 날개의 상단에 마그네트와 플레이트가 순차적으로 적층되고, 상기 프레임의 외곽 상단에 환형으로 감겨지고 하향지게 배치된 보이스 코일(4)을 가지는 진동판(3)이 결합된 구조이며, 상기 진동판에 상기 보이스 코일(4)이 붙어 있어 음향 출력시 상기 보이스 코일(4)과 상기 진동판(3)이 함께 진동하고, 상기 보이스 코일(4)은 상기 마그네트(6) 상단에 접착되는 플레이트(2)와의 갭 내에 삽입되어 발생되는 자속(magnetic flux)과 인가되는 전기 에너지에 따라 구동력을 갖게 되며,
상기 진동판(3)은 기존 Poymer 소재의 진동판에 고투자율 재료인 자성 재료(9)를 코팅한 진동판을 사용하며, 상기 구동력을 전달받아 상하 운동으로 공기의 저항을 받으며 음파를 발생한다.
상기 자성 재료는 고투자율 재료이며, 고투자율 재료는 Fe, Ni-Fe, Ni-Fe-Co, Ni-B, Ni-P, Ni-Co 합금 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 진동판(3)은 폴리머(Polymer) 소재의 진동판에 고투자율의 자성 재료를 적어도 1개 이상 단면 또는 양면 코팅한 진동판이며, 스피커 및 리시버의 음향 부품에 사용되는 것을 특징으로 한다.
상기 코팅은 진공증착 또는 전기도금이나 무전해 도금방식을 사용하는 것을 특징으로 한다. 폴리머(Polymer) 소재의 진동판에 고투자율의 자성 재료의 코팅 층은 총합 적어도 1 마이크론 이상인 것을 특징으로 한다.
도금 전 폴리머(Polymer) 소재의 진동판에 코팅 될 고투자율의 자성 재료의 밀착성을 개선하기 위하여 필름 표면에 플라즈마나 코로나 처리(Corona treatment)로 표면 개질을 처리한다.
또는, 도금 전 폴리머(Polymer) 소재의 진동판에 코팅 될 고투자율의 자성 재료의 밀착성을 높이기 위하여 진공증착 및 무전해 도금 방식으로 Seed layer를 형성한다.
폴리머(Polymer) 소재의 진동판에 고투자율의 자성 재료를 코팅한 진동판은 스피커 및 리시버의 음향 부품에 사용된다.
도금 전, 상기 폴리머 소재의 진동판에 코팅 될 고투자율의 자성 재료의 밀착성을 개선하기 위하여 필름 표면에 플라즈마나 코로나 처리(Corona treatment)로 표면 개질을 처리하고 상기 코로나 처리후에 표면을 활성화시키기 위해 표면활성화 공정을 더 추가시키는 것을 특징으로 한다.
(실시예1)
Ni -P 무전해 도금( Ni -P Electroless plating ) 연구
Metal material solution 중 Ni-P Electroless solution을 사용하여 Dynamic type 이동통신 제품용 고출력 진동판 Polymer와 Metal composite Plating 융합 최적 DB 구현 연구를 수행하였다.
표1은 Ni-P 무전해 도금 시간 파라미터(Ni-P Electroless plating time parameter) 연구 공정도이며, 롤(roll) 형태의 폴리머(Polymer)를 코로나 처리 공정에 공급하되 토크 모터2와 스피드 모터1를 사용하여 공급하며 0.7KW의 방전량으로 표면 개질을 처리하는 코로나 처리(Corona treatment) 공정, 50℃온도에서 10분 동안 백금-활성제 촉매(PT-Activator catalyst)를 사용하여 0.6% 농도로 실시되는 PT-활성제 촉매 공정, 45℃온도에서 Ni-P를 사용하여 무전해 도금을 실시하는 Ni-P 무전해 도금(Ni-P Electroless plating) 공정을 실시한다.
구분 공정 농도 방전량 온도 시간
1 Corona
treatment		 - 0.7KW RT Torque moter 2
Speed moter 1
2 PT-Activator
catalyst		 0.6% - 50℃ 10 min
3 Ni-P Electroless
plating		 - - 45℃ Parameter
도 6은 본 발명의 실시예1에 따른 30초/1분/3분/5분/9분 측정 시각별 샘플 형상의 Ni-P 무전해 도금(Ni-P Electroless plating) 최적 DB 구현 연구 결과1의 사진이다.
Ni-P 무전해 도금(Ni-P Electroless plating) 연구 진행 결과, 30초 Ni-P Plating의 경우, 밀착성은 양호하지만 시간(time)이 매우 짧아 피복된 Ni-P 자체가 적어 피복력이 약한 특징을 가졌고, 1분 이후 시간이 증가할수록 피복력은 양호하나 증가된 시간에 비례하여 폴리머(Polymer) 자체에 주름 현상이 심화되는 현상이 일어났다. 또한 9분 실험 진행 경우, 밀착력 특성에서도 문제가 발생하였다.
이 결과로 인해 진동판에 사용되는 1 마이크론 이상의 얇은 폴리머 소재(Polymer material)의 영향을 받아 일정 이상의 두께(Thickness)를 도금(Plating)하는 경우, 주름 현상이 심화된다는 연구 결과가 도출되었다.
이에 아래와 같이 1분, 3분의 짧은 시간동안의 Ni-P 무전해 도금(Ni-P Electroless plating) 재현성 실험을 하였다.
도 7은 본 발명의 실시예1에 따른 5개 샘플 형상을 1분/3분 짧은 시간 동안의 Ni-P 무전해 도금(Ni-P Electroless plating) 최적 DB 구현 연구 결과2의 사진이다.
Ni-P 무전해 도금(Ni-P Electroless plating) 재현성 연구 진행 결과, 재현성 자체는 양호하였으나 선행 연구 결과와 같이 도금(Plating) 진행 시간이 길어질수록 전반적 자성 재료 표면(Materials surface)에 주름이 지는 현상이 발생하였다.
이는 Material인 PI Polymer 자체 두께(Thickness)의 영향을 받아 일정 두께의 Ni-P 도금(Ni-P plating)이 진행시, 주름 현상 및 밀착성 저하의 특성을 나타냄을 확인할 수 있었다.
또한, 아래와 같이 문제점을 전계방출 주사전자현미경(FE-SEM, Field Emission Scanning Electron Microscope)을 사용하여 전반적 Ni-P 도금(Ni-P Plating)의 표면 치밀화를 분석하였다.
도 8은 본 발명의 실시예1에 따른 전계방출 주사전자현미경(FE-SEM)의 조직 관찰 결과의 사진이다.
FE-SEM 조직 관찰 결과, 도금(Plating) 시간 변화에 따라 치밀화의 변화는 보이지 않았고, 이로 인해 시간이 증가할수록 주름현상과 밀착성의 저하현상이 적은 폴리머 두께(Polymer thickness)에 의한 접착성 저하되는 것이 도출되었다.
(실시예2)
Ni -B 무전해 도금( Ni -B Electroless plating ) 연구
Ni-P 무전해 도금(Ni-P Electroless plating) 연구 결과에 맞추어 Ni-B 역시 짧은 시간동안(30초, 1분, 3분) 도금(plating) 연구를 표면 개질 조건이 동일한 폴리머 표면(Polymer surface)에서 수행하였다.
표2는 Ni-B 무전해 도금 시간 파라미터(Ni-B Electroless plating time parameter) 연구 공정도이며, 롤(roll) 형태의 폴리머(Polymer)를 코로나 처리 공정에 토크 모터2와 스피드 모터1를 사용하여 공급하며 0.7KW의 방전량으로 표면 개질을 처리하는 코로나 처리(Corona treatment) 공정, 50℃온도에서 백금-활성제 촉매(PT-Activator catalyst)를 사용하여 10분 동안 0.6% 농도로 실시되는 PT-활성제 촉매 공정, 65℃온도에서 Ni-B를 무전해 도금하는 Ni-B 무전해 도금(Ni-B Electroless plating) 공정을 실시한다.
참고로, 코로나 처리(Corona treatment) 공정은 표면 특성의 변화를 부여하는 저온 코로나 방전 플라즈마(low temperature corona discharge plasma)를 사용하는 표면 개질 기술이다. 코로나 플라즈마(Corona plasma)는 예리한 팁 단부에서 플라즈마를 형성하는 날카로운 팁 전극에 고전압의 인가에 의해 생성된다.
구분 공정 농도 방전량 온도 시간
1 Corona
treatment		 - 0.7KW RT Torque moter 2
Speed moter 1
2 PT-Activator
catalyst		 0.6% - 50℃ 10 min
3 Ni-B Electroless
plating		 - - 65℃ Parameter
시간 변화에 따른 Ni-B 무전해 도금(Ni-B Electroless plating)과 FE-SEM 조직 관찰 결과를 통해 Ni-P 무전해 도금(Ni-P Electroless plating) 연구 결과와 같이 일정 시간(3분)이 지날수록 주름현상이 발생하고 이에 선행 연구 결과였던 폴리머 두께(Polymer thickness)와 영향이 있음을 다시 한 번 확인하였다.
도 9는 본 발명의 실시예2에 따른 30초/1분/3분 측정 시각별 샘플 형상의 Ni-B 무전해 도금(Ni-B Electroless plating) 최적 DB 구현 연구 결과의 사진이다.
도 10은 본 발명의 실시예2에 따른 전계방출 주사전자현미경(FE-SEM)의 조직 관찰 결과의 사진이다.
본 연구를 통하여 Ni-P, Ni-B 최적 DB 구현 결과, 가격(Cost) 차이에 비해 투자율(permeability)이 높은 Ni-B solution을 최적 무전해 금속 도금 솔류션(Electroless metal plating solution)으로 선정하여 3분 동안 Ni-B 무전해 도금(Ni-B Eletroless plating)을 metal composite 최적 공정 DB로 설정, 이를 통하여 폴리머(Polymer)와 Metal composite plating 융합 최적 DB 공정을 아래와 같이 구현하였다.
표3은 Polymer & Metal composite plating 융합 최적 DB 공정도이며, 롤(roll) 형태의 폴리머(Polymer)를 코로나 처리 공정에 토크 모터2와 스피드 모터1를 사용하여 공급하며 0.7KW의 방전량으로 표면 개질을 처리하는 코로나 처리(Corona treatment) 공정, 50℃온도에서 1분 동안 백금-활성제 촉매(PT-Activator catalyst)를 사용하여 0.6% 농도로 실시되는 백금-활성제 촉매 공정, 65℃온도에서 30초 동안 Ni-B를 사용하여 무전해 도금을 실시하는 Ni-B 무전해 도금(Ni-B Electroless plating) 공정을 실시한다.
구분 공정 농도 방전량 온도 시간
1 Corona
treatment		 - 0.7KW RT Torque moter 2
Speed moter 1
2 PT-Activator
catalyst		 0.6% - 50℃ 1 min
3 Ni-P Electroless
plating		 - - 65℃ 30 sec
도 11은 스피커 제조 공정 순서별 형상과 스피커 공정별 구조 형상을 나타낸 사진이다.
스피커 제조 공정은 플렉시블 PCB(FPCB, Flexible PCB)에 하우징(Housing)을 형성하며, 스피커나 리서버의 내부 프레임과 일체형으로 요크(Yoke)를 장착하고, 요크 날개의 상단에 마그네트(Magnet) 위에 플레이트(Plate)를 적층하며, 프레임과 일체형으로 형성된 요크 날개의 상단에 마그네트와 플레이트가 순차적으로 적층되고, 상기 프레임의 외곽 상단에 환형으로 감겨지고 하향지게 배치된 보이스 코일(4)을 구비하는 진동판(3)이 체결되며, 진동판에 보이스 코일(voice coil)이 붙어 있어 음향 출력시 보이스 코일과 진동판이 함께 진동하고, 요크 링(Yoke Ring)과 캡(Cap)을 쓰위 제작된다. 스피커 공정별 구조는 고정자에 진동판을 씌워 제품이 완성된다.
도 12는 본 발명의 진동판 부착 스피커의 음향 특성으로써 1) 음압 특성 평가 결과, 도 13은 2) 공진주파수 특성 평가 결과를 나타낸 도면이다.
도 14는 재생 대역별 공진주파수 특성 평가 실시예를 FRF Graph로 나타낸 도면이다.
상기 음압, 공진주파수, 재생대역 음향 특성 평가를 실시함으로써 자성코팅을 실시한 음향부품용 Polymer 진동판이 부착된 스피커의 특성이 향상되는 것을 확인하였다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자가 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.

Claims (10)

  1. 스피커 및 리시버에 사용되는 진동판(diaphragm)에 있어서,
    상기 스피커나 상기 리시버의 내부 프레임과 일체형으로 형성된 요크(7); 요크 날개의 상단에 형성된 마그네트(6); 상기 마그네트(6) 위에 적층된 플레이트(2); 프레임과 일체형으로 형성된 요크 날개의 상단에 마그네트와 플레이트가 순차적으로 적층되고, 상기 프레임의 외곽 상단에 환형으로 감겨지고 하향지게 배치된 보이스 코일(4)을 가지는 진동판(3)이 결합되며, 상기 진동판에 상기 보이스 코일(4)이 붙어 있어 음향 출력시 상기 보이스 코일(4)과 상기 진동판(3)이 함께 진동하고,
    상기 진동판(3)은 기존 폴리머(Poymer) 소재의 진동판에 자성 재료(9)를 코팅한 진동판을 사용하며, 상기 보이스 코일(4)이 상기 마그네트(6) 상단에 접착되는 플레이트(2)와의 갭 내에 삽입되어 발생되는 자속(magnetic flux)과 인가되는 전기 에너지에 따라 발생되는 구동력을 전달받아 상하 운동으로 공기의 저항을 받으며 음파를 발생하며,
    상기 진동판은
    상기 폴리머(Polymer) 소재의 진동판에 자성 재료를 적어도 1개 이상 단면 또는 양면 코팅한 진동판이고,
    상기 코팅은 진공증착 또는 전기도금이나 무전해 도금방식을 사용하는 것이며,
    도금 전, 상기 폴리머 소재의 진동판에 코팅 될 고투자율의 자성 재료의 밀착성을 개선하기 위하여 필름 표면에 플라즈마나 코로나 처리(Corona treatment)로 표면 개질을 처리하고 상기 코로나 처리후에 표면을 활성화시키기 위해 표면활성화 공정을 더 추가시키는 것을 특징으로 하는 자성재료를 코팅한 음향부품용 진동판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자성 재료는
    Ni-B, Ni-P 합금 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 자성재료를 코팅한 음향부품용 진동판.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 폴리머 소재의 진동판에 상기 자성 재료의 코팅 층은 총합이 적어도 1 마이크론 이상이고 10 마이크론 이하인 것을 특징으로 하는 자성재료를 코팅한 음향부품용 진동판.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 코로나 처리는 상기 폴리머 소재를 연속적으로 공급하면서 0.7kw의 방전량으로 처리하고 상기 활성화 공정은 50℃온도에서 10분 동안 백금-활성제 촉매(PT-Activator catalyst)를 사용하여 0.6% 농도로 실시하는 백금-활성제 촉매 공정인 것을 특징으로 하는 자성재료를 코팅한 음향부품용 진동판.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 백금-활성제 촉매 공정이후에 실시하는 무전해 도금공정은 45℃온도에서 30초 동안 Ni-P를 사용하여 무전해 도금을 실시하는 Ni-P 무전해 도금(Ni-P Electroless plating) 공정인 것을 특징으로 하는 자성재료를 코팅한 음향부품용 진동판.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 백금-활성제 촉매 공정이후에 실시하는 무전해 도금공정은 65℃온도에서 30초 동안 Ni-B를 사용하여 무전해 도금을 실시하는 Ni-B 무전해 도금(Ni-B Electroless plating) 공정을 실시하는 것을 특징으로 하는 자성재료를 코팅한 음향부품용 진동판.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 자성 재료는
    Fe, Ni-Fe, Ni-Fe-Co, Ni-Co 합금 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 자성재료를 코팅한 음향부품용 진동판.
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