KR20130067227A

KR20130067227A - 내부 공명 챔버가 구비된 마이크로스피커

Info

Publication number: KR20130067227A
Application number: KR1020120142571A
Authority: KR
Inventors: 서동현; 이승철
Original assignee: 부전전자 주식회사
Priority date: 2011-12-13
Filing date: 2012-12-10
Publication date: 2013-06-21
Also published as: KR101423841B1

Abstract

본 발명은 내부 공명 챔버가 구비된 마이크로스피커에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진동판의 전방에서 발생하는 전방음과 진동판의 후방에서 발생하는 후방음이 서로 간섭하지 않도록 차단함과 아울러 후방음이 공명을 일으키도록 일정한 크기의 챔버를 마이크로스피커의 내부에 설치함으로써 음질을 향상시키면서 마이크로스피커의 박형화 및 소형화를 가능하게 하는 내부 공명 챔버가 구비된 마이크로스피커에 관한 것이다.

Description

내부 공명 챔버가 구비된 마이크로스피커{MICROSPEAKER WITH INNER RESONANCE CHAMBER}

일반적으로 휴대용 통신단말기, 노트북 컴퓨터, MP3, 이어폰 등의 휴대용 전자기기에는 전기신호를 음향신호로 변환하기 위한 마이크로스피커가 설치된다. 이러한 마이크로스피커는 전류가 흐르는 코일이 자계 속에 있으면 힘을 받는다는 플레밍의 왼손법칙에 의하여 자기회로의 공극 사이에 위치하는 보이스 코일에 의해서 전기적인 에너지를 기계적인 에너지로 변환시킨다.

즉, 마이크로스피커는, 마그네트(magnet), 상부플레이트(upper plate) 및 요크부재(yoke)로 자기회로(magnetic circuit)를 구성하고, 상기 자기 회로의 자속(磁束, magnetic flux)을 쇄교할 수 있도록 에어 갭 내에 보이스 코일을 설치하다. 이때, 상기 보이스 코일은 가장자리가 프레임에 접착 구속되어 있는 진동판의 하면에 접착하여, 상기 보이스 코일에 인가되는 입력신호에 의해 발생하는 기전력과 상기 자기회로 사이에서 인력과 척력이 발생하여 상기 진동판을 진동시켜서 음을 발생시키는 것이다.

이와 같이, 진동판이 전후로 진동함에 따라서 상기 진동판의 전방에서는 전방음이 발생하고 상기 진동판의 후방에는 후방음이 발생한다. 상기 진동판의 전방에서 발생하는 전방음은 마이크로스피커의 전방에 형성된 전방음 방출구를 통해서 전방으로 방사되고, 상기 진동판의 후방에서 발생하는 후방음은 상기 마이크로스피커의 후방에 형성된 후방음 방출구를 통해서 후방으로 방출된다. 본 발명은 상기 진동판의 후방에서 발생하는 후방음의 처리에 관한 것이다. 즉, 진동판의 전방으로 방사되는 전방음과 진동판의 후방으로 방사되는 후방음은 그 위상 차가 180°이므로 좁은 공간에서 전방음과 후방음이 만날 경우 간섭을 일으켜서 저음 영역의 음질이 떨어지게 된다. 따라서 진동판의 후방에서 발생하는 후방음을 차단하지 않으면, 저음역이 상쇄되어 고음역 위주로 소리가 들리게 되어 자연음의 재생이 어렵게 된다.

이에 따라 본 발명은 진동판의 후방에서 발생하는 후방음이 진동판의 전방에서 방사되는 전방음과 간섭하지 않도록 차단하는 것이다. 종래부터 진동판의 후방에서 발생하는 후방음을 차단하기 위해서 인클로저(encloser)가 사용되었다. 인클로저는 마이크로스피커를 수용하여 진동판의 후방에서 발생하는 후방음을 차단하는 역할을 한다. 이때, 진동판의 후방에서 발생하는 후방음을 완전히 차단하면, 진동판 후방의 공기압이 상승하여 진동판의 진폭이 좁아지고 음이 고음역으로 편이되어 음질이 떨어진다. 따라서 종래에는 인클로저의 내부에 일정한 크기로 챔버(백 볼륨)을 설치하여 진동판의 후방에서 발생하는 후방음을 완충하여 저음특성을 좋게 하였다. 저음 특성을 좋게 하기 위해서는 백 볼륨의 크기가 클수록 유리하다. 따라서 종래에는 마이크로스피커와 인클로저 사이에 충분한 크기의 백 볼륨을 형성하였다. 그러나 이러한 백 볼륨에 의해서 인클로저의 크기가 커짐에 따라 마이크로스피커 모듈의 두께가 두꺼워지는 문제가 있었다. 박형화와 소형화를 추구하는 당해 분야에서 마이크로스피커 모듈의 두께는 얇을수록 유리하다. 따라서 마이크로스피커 모듈의 두께를 줄이기 위해서 백 볼륨의 크기를 제한할 필요가 요청되었다.

한편, 귓속 삽입형 이어폰에 사용되는 마이크로스피커의 경우에는 후방음과 전방음이 간섭을 일으키는 현상은 적으나, 후방음을 차단하지 않으며, 외이도 공진에 의해 고음 영역에서 쇳소리(치찰음)가 발생하고, 고음역으로 편이되어 음질이 떨어지는 문제점이 발생한다. 이에 따라 상기 진동판의 후방에서 발생하는 후방음이 공명을 일으키도록 하여 음압을 상승시키는 동시에 고음 영역의 공진주파수를 저음역으로 이동시켜 고음역에서의 고른 밸런스 조절을 통해서 음질을 향상시키는 것이 필요하다.

예를 들어, 종래의 스피커 모듈(220)(대한민국 공개특허 제10-2007-0021014호)은, 도 15에서 보는 바와 같이, 스피커 유닛(224)의 후방에 소정 크기의 백 볼륨(S20)을 형성하여 후방음을 차단하여 저음특성을 좋게 하였다. 그러나 종래의 백 볼륨(S20)은 통상 스피커 유닛(224)의 외부에 별도로 설치되고 스피커 유닛과 접속되는 케이블(226)이 그 내부를 위치하도록 되어 있다. 그리고 백 볼륨(S20)의 내부에 케이블을 스피커 유닛(224)의 접속단자에 고정하기 위한 땜납을 형성하였다.

이에 따라 종래의 백 볼륨(S20)은 케이블(226) 및 땝납에 의해서 그 공간이 축소되었다. 특히, 귀속형 이어폰 등과 같은 초소형 마이크로스피커의 경우, 백 볼륨을 설치할 수 있는 공간이 제한되기 때문에 케이블이나 땜납으로 인해 축소되는 공간은 무시할 수 없을 정도로 큰 비중을 차지한다. 또한, 종래의 마이크로스피커는 백 볼륨 내에 위치하는 케이블이나 땜납의 크기를 제어할 수 없기 때문에 제품마다 백 볼륨의 부피가 변하게 된다. 따라서 후방음의 공명현상을 일으키기 어려운 문제점이 있었다. 즉, 후방음이 공명을 일으키기 위해서는 진동판의 고유진동수와 백 볼륨의 고유진동수를 일치시켜야 하는데, 종래의 마이크로스피커는 백 볼륨의 크기를 정밀하게 제어할 수 없기 때문에 공명현상을 이용하기 어려웠다. 이에 따라 종래의 마이크로스피커의 백 볼륨은 단순히 저음 특성을 개선하는 목적으로만 사용되었고 고음역에서의 쇳소리를 효과적으로 제어할 수 없는 한계가 있었다.

본 발명은 이러한 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 주된 목적은, 진동판의 후방에서 발생하는 후방음을 수용하기 위한 챔버를 마이크로스피커의 내부에 설치하여 소형화 및 박형화가 가능한 마이크로스피커를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 진동판의 후방에서 발생하는 후방음을 수용하기 위한 챔버를 마이크로스피커의 내부에 설치하여 케이블이나 땜납에 의한 영향을 배제하고 챔버의 크기를 정밀하게 제어하여 공명현상을 이용해 음질을 향상시킬 수 있는 마이크로스피커를 제공하는 것이다.

본 발명은 또한, 진동판의 후방에서 방사되는 후방음을 완충하기 위한 챔버의 크기는 최소화하면서도 고음역대에서의 공진 주파수를 제어하여 고음역에서의 쇳소리를 제거할 수 있는 마이크로스피커를 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 내부 공명 챔버가 구비된 마이크로스피커는,

하부와 하부가 개방된 프레임와, 상기 프레임의 내부에 설치되고 에어 갭을 형성하는 자계부와, 상기 에어 갭에 위치하는 보이스 코일의 작용에 따라 상하로 진동하는 진동판을 포함하는 마이크로스피커에 있어서,

상기 프레임의 하단에 설치되는 회로기판과;

상기 자계부와 상기 회로기판 사이에 형성되고 상기 진동판의 후방에서 발생하는 후방음을 수용하도록 일정한 크기의 공간을 형성하는 내부 공명 챔버;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 내부 공명 챔버는, 상기 자계부를 관통하여 상기 진동판에서 발생하는 후방음을 안내하는 제1 관통홀과, 상기 자계부와 상기 회로기판 사이에 형성되고 상기 제1 관통홀을 통해 방출되는 후방음을 수용하는 내부 챔버를 포함하여 이루어진다.

상기 회로기판은 상기 보이스 코일에 외부 신호를 인가할 수 있도록 상기 보이스 코일과 전기적으로 연결된다.

상기 회로기판에는 상기 내부 챔버에서 방출되는 후방음을 외부로 방출하기 위한 제2 관통홀이 형성되되, 상기 제2 관통홀은 상기 제1 관통홀보다 작게 형성된다.

상기 프레임의 내측 면에는 상기 회로기판과 상기 보이스 코일을 전기적으로 연결하는 인출선이 삽입되는 설치 홈이 형성된다.

상기 회로기판은 상기 자계부의 하면에 접촉하는 상부회로기판과, 상기 프레임의 하단에 설치되고 상기 상부회로기판과 전기적으로 연결되는 하부회로기판으로 이루어지고, 상기 상부회로기판과 하부회로기판 사이에 상기 내부 챔버가 형성된다.

또한, 상기 프레임의 내부에 설치되되, 상기 자계부와 회로기판 사이에 설치되어 상기 자계부의 하단을 지지함과 아울러 내부 챔버를 형성하는 챔버케이스를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 프레임의 내측 면에는 상기 자계부를 지지하고 상기 자계부와 회로기판 사이에 일정한 크기의 내부 챔버를 형성하는 돌출 턱이 일체로 형성된다.

상기 제1 관통홀과 제2 관통홀에 후방음의 일부를 차단하는 댐퍼 판이 더 설치된다.

또한, 본 발명은 상기 제1 관통홀의 지름과 길이, 그리고 상기 내부 챔버의 지름을 이용하여 상기 내부 공명 챔버의 공진 주파수를 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 내부 공명 챔버가 구비된 마이크로스피커의 다른 실시 예는,

상부와 하부가 개방된 프레임과;

상기 프레임의 상단에 고정되고 하면에는 보이스 코일이 고정되는 진동판과;

상기 마그네트와 상기 마그네트의 상부에 설치된 상부플레이트와, 상기 마그네트와의 사이에 상기 보이스 코일이 위치되는 에어 갭을 형성하는 요크부재로 이루어진 자계부와;

상기 프레임의 하단에 설치되어 상기 보이스 코일에 외부 전기신호를 인가하는 회로기판과;

상기 요크부재를 관통하여 상기 진동판에서 발생하는 후방음을 안내하는 제1 관통홀과;

상기 자계부와 상기 회로기판 사이에 형성되어 상기 제1 관통홀을 통해 방출되는 후방음을 수용하는 내부 챔버와;

상기 회로기판에 형성된 제2 관통홀;를 포함하여 이루어진다.

상기 요크부재는 마그네트와의 사이에 에어 갭을 형성하는 요크본체와, 상기 마그네트의 하단을 지지하는 하부플레이트로 이루어지고, 상기 제1 관통홀은 상기 요크본체의 가운데를 관통하도록 형성된다.

본 발명에 따른 내부 공명 챔버가 구비된 마이크로스피커에 따르면, 상기 진동판의 후방에서 발생하는 후방음을 수용하기 위한 챔버를 마이크로스피커의 외부에 설치하는 대신에 마이크로스피커의 내부에 설치하므로 마이크로스피커의 소형화 및 박형화가 가능하다.

또한, 본 발명은 내부 챔버의 내부에 케이블이나 땜납 등 이물질이 존재하지 않고 제품마다 그 크기를 일정하게 제어할 수 있으므로 진동판의 고유진동수와 내부 공명 챔버의 고유진동수를 일치시켜 공명현상을 이용함으로써 음질을 향상시킬 수 있다.

특히, 본 발명은 상대적으로 작은 공간의 내부 챔버를 이용하여 후방음을 수용하기 때문에 마이크로스피커의 소형화 및 박형화가 가능할 뿐만 아니라 고음역대에서의 공진 주파수를 저음역대로 이동시켜 쇳소리를 제거할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 내부 공명 챔버가 구비된 마이크로스피커의 제1 실시예를 도시하는 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 내부 공명 챔버가 구비된 마이크로스피커의 제1 실시예를 도시하는 분해사시도,
도 3은 본 발명에 따른 내부 공명 챔버가 구비된 마이크로스피커와 헬름홀츠 공명기를 비교한 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 내부 공명 챔버가 구비된 마이크로스피커의 제2 실시예를 도시하는 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 내부 공명 챔버가 구비된 마이크로스피커의 제3 실시예를 도시하는 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 프레임에 형성된 설치 홈을 통해 보이스 코일의 인출선이 연결되는 모습을 도시하는 분해 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 보이스 코일의 인출선이 연결되는 모습을 도시하는 단면도,
도 8은 본 발명에 따른 내부 공명 챔버가 구비된 마이크로스피커의 제4 실시예를 도시하는 단면도,
도 9는 본 발명에 따른 내부 공명 챔버가 구비된 마이크로스피커의 제5 실시예를 도시하는 단면도,
도 10은 본 발명에 따른 내부 공명 챔버가 구비된 마이크로스피커의 제7 실시예를 도시하는 단면도,
도 11은 본 발명에 따른 내부 공명 챔버가 구비된 마이크로스피커의 제8 실시예를 도시하는 단면도,
도 12는 본 발명의 따라 내부 공명 챔버의 공진 주파수를 보여주는 그래프.
도 13은 실시 예 1, 2 및 비교 예 1의 마이크로스피커의 성능을 측정하여 기록한 그래프,
도 14는 비교 예 2, 3의 종래 마이크로스피커의 성능을 측정하여 기록한 그래프,
도 15는 종래 마이크로스피커의 구조를 도시하는 단면도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 내부 공명 챔버가 구비된 마이크로스피커에 대해서 상세히 설명한다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이므로 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 내부 공명 챔버가 구비된 마이크로스피커(1)(이하 '마이크로스피커'라 한다)는, 크게 하부와 하부가 개방된 프레임(10)과, 상기 프레임(10)의 상단에 고정된 진동판(20)과 상기 진동판(20)의 하면에 부착된 보이스 코일(30)로 이루어진 진동계(80)와, 상기 프레임(10)의 내부에 위치하는 상부플레이트(41), 마그네트(42) 및 요크부재(43)로 이루어진 자계부(40)와, 상기 프레임(10)의 하단부에 설치되는 회로기판(50)으로 이루어진다.

상기 프레임(10)의 내부에는 '내부 공명 챔버(70)'가 형성되어 있다. 상기 내부 공명 챔버(70)는, 상기 자계부(40)에 형성된 제1 관통홀(44)과, 상기 자계부(40)의 하단과 상기 회로기판(50) 사이에 형성된 내부 챔버(74)로 이루어진다.

상기 내부 공명 챔버(70)는 상기 진동판(20)의 후방에서 발생하는 후방음을 차단함과 아울러 후방음이 공명현상을 일으키도록 한다. 구체적으로, 상기 제1 관통홀(44)은 상기 진동판(20)에서 발생하는 후방음을 상기 내부 챔버(74)로 안내하고, 상기 내부 챔버(74)는 상기 제1 관통홀(44)을 통해 방출되는 후방음을 차단함과 아울러 수용하여 완충시킨다. 그리고 상기 제1 관통홀(44)과 내부 챔버(74)는 후방음이 공명을 일으키도록 한다.

즉, 종래부터 진동판(20)의 후방에서 방사되는 후방음을 차단하거나 완충시킬 목적으로 챔버(백 볼륨)을 설치하였다. 그러나 종래의 백 볼륨은 마이크로스피커의 외부, 즉 프레임(10)의 외부에 설치하는 것이었다. 반면에 본 발명은 챔버를 프레임(10)의 내부에 설치한다. 이 점에서 이를 '내부 챔버'라 한다.

다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 프레임(10)은 상부와 하부가 개방된 원통으로 이루어진다. 바람직하게 상기 프레임(10)은 플라스틱 사출 물로 이루어진다. 상기 프레임(10)의 상단에는 진동판(20)을 설치하기 위한 단턱(11)이 형성된다. 그리고 상기 프레임(10)의 상부에는 진동판(20)의 전방에서 발생하는 전방음이 방사되는 전방음 방출구(12)가 형성된다. 이때, 상기 전방음 방출구(12)는 프레임(10)에 일체로 형성되거나 상기 프레임(10)의 상단에 설치되는 도시되지 않은 상부덮개 또는 그릴에 형성할 수 있다.

상기 진동판(20)의 가장자리는 프레임(10)에 고정된다. 그리고 상기 진동판(20)의 하면에는 보이스 코일(30)이 고정된다. 그리고 상기 프레임(10)의 내부에 설치되는 자계부(40)는, 링 형상의 마그네트(42)와 상기 마그네트(42)의 상면에 설치되는 상부플레이트(41)와, 상기 마그네트(42)의 내부에 설치되고 일정한 간격의 에어 갭(G)을 형성하는 요크부재(43)로 이루어진다. 상기 요크부재(43)는 마그네트(43)의 안쪽에 위치하여 에어 갭(G)을 형성하는 원기둥 형태의 요크본체(45)와 상기 마그네트(43) 하면은 지지하는 판 형상의 하부플레이트(46)로 이루어진다.

상기 제1 관통홀(44)은 상기 요크본체(45)의 가운데에 상하 수직으로 관통 형성된다. 상기 제1 관통홀(44)은 원형 홀 형태로 이루어져 상기 진동판(20)의 후방으로 방출되는 후방음을 상기 내부 챔버(74)로 안내한다.

그리고 상기 내부 챔버(74)는 상기 요크부재(43)와 회로기판(50) 사이에 형성된다. 이때, 상기 회로기판(50)은 프레임(10)의 하단부 내측에 끼워져 부착된다. 상기 회로기판(50)은 납작한 판 형상으로 이루어지고 상기 프레임(10)의 하단을 밀폐할 수 있도록 프레임(10)의 내측 면이나 하단에 밀착된다.

상기 회로기판(50)은 상기 보이스 코일(30)에 외부 전기선호를 인가한다. 종래의 마이크로스피커는 보이스 코일에 외부 전기신호를 인가하기 위한 회로기판이 마이크로스피커의 외부, 즉, 프레임의 외부에 설치되었다, 반면에 본 발명은 상기 회로기판(50)을 프레임(10)의 하단에 일체로 설치하여, 상기 자계부(40)와 회로기판(50) 사이에 내부 챔버(74)가 형성되도록 한 것이다.

이와 같이, 본 발명은 회로기판(50)을 프레임(10)의 하단에 설치하고, 상기 회로기판(50)과 자계부(40) 사이에 내부 챔버(74)를 형성하므로 마이크로스피커(1)의 박형화 및 소형화가 가능하다.

상기 내부 챔버(74)는 후방음을 차단하여 전방음과 간섭을 일으키기 않도록 함과 아울러 후방음을 완충시켜 진동판이 원활하게 진동하도록 함으로써 저음특성을 좋게 한다. 또한, 상기 제1 관통홀(44)과 내부 챔버(74)는 상기 진동판(10)과 공명하는 공명 챔버의 역할을 한다. 이때, 상기 내부 챔버(70)에는 케이블이나 납땜이 없기 때문에 내부 챔버(70)의 크기를 정밀하게 제어할 수 있다.

어떤 물체가 갖는 고유 진동수와 외력의 진동수가 일치하게 되어 진폭이 증가하는 현상을 공진 현상이라 하며, 특히 소리를 다루는 분야에서는 '공명현상'이라 한다. 즉, 공기로 채워지는 내부 공명 챔버의 크기를 정밀하게 조절하여 내부 공명 챔버의 고유 진동수와 진동판의 고유 진동수를 일치시킴으로써 진동판의 진폭을 증가시켜 음질을 좋게 할 수 있는 것이다.

도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명의 내부 공명 챔버(70)는 좌측에 도시되어 있는 헬름홀츠 공명기(Helmholtz resonator)와 대응되는 형태를 갖는다. 즉, 헬름홀츠 공명기는 조그만 구멍이나 주둥이를 가진 밀폐된 챔버로 구성된 장치로서, 상기 제1 관통홀(44)과 내부 챔버(74)로 이루어진 본 발명의 내부 공명 챔버(70)와 형태가 동일하다. 따라서 상기 진동판(20)의 고유진동수에 맞게 내부 공명 챔버(70)의 크기를 설계함으로써 진동판(10)에서 발생하는 후방음이 공명을 일으키게 할 수 있다.

예를 들어, 상기 내부 공명 챔버(70)의 공진 주파수는 아래의 헬름홀츠 공명기의 식으로부터 구할 수 있다.

여기서, L':L+1.75a, a는 목의 반지름, L은 목의 길이, S₀는 목의 단면적, V는 공명기의 체적이다.

즉, 상기 내부 공명 챔버(70)를 구성하는 제1 관통홀(44)의 반지름, 제1 관통홀(44)의 길이와, 내부 챔버(74)의 지름을 이용하여 공진 주파수를 구할 수 있다. 예를 들어, 제1 관통홀(44)의 반지름이 0.03mm, 제1 관통홀(44)의 길이가 0.12mm, 내부 챔버(74)의 지름이 0.4mm, 음속(C)을 344m/s이라 할 때, 내부 공명 챔버(70)의 공진 주파수는 3.1kHz이다. 따라서 상기 진동판(20)의 고유진동수가 3.1kHz인 경우에는 진동판(20)의 하방에서 발생하는 후방음이 상기 내부 공명 챔버(70)에서 공명을 일으키게 된다. (도 12 참조)

이하에서는 본 발명에 따른 내부 챔버(74)를 형성하기 위한 다양한 실시 예에 대해서 설명한다. 다시, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 내부 챔버(74)는 요크부재(43)와 회로기판(50) 사이에 끼워지는 챔버케이스(71)에 의해서 형성될 수 있다. 즉, 상기 상부와 하부가 개방된 통 형상의 챔버케이스(71)를 상기 요크부재(43)와 회로기판(50) 사이에 설치함으로써 상기 챔버케이스(71)의 내부에 일정한 크기의 내부 챔버(74)를 형성한다.

상기 챔버케이스(71)의 상단은 상기 요크부재(43)에 밀착되고, 상기 챔버케이스(71)의 하단은 상기 회로기판(50)에 밀착된다. 상기 회로기판(50)은 프레임(10)의 내측에 설치되거나, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 프레임(10) 및 챔버케이스(71)의 하단에 부착될 수 있다. 회로기판(50)을 프레임(10)의 하단에 부착하면 내부 챔버(74)의 크기를 최대화할 수 있다.

상기 챔버케이스(71)에 의해 내부 챔버(70)를 형성하는 경우에, 상기 내부 챔버(70)의 크기를 일정하게 형성할 수 있어 제조공정이 단순해진다. 또한, 상기 챔버케이스(71)에 의해서 요크부재(43)와 회로기판(50)이 지지되므로 이들을 견고하게 고정할 수 있게 된다.

또한, 도 5에서 보는 바와 같이, 본 발명의 내부 챔버(74)는 상기 프레임(10a)에 형성된 돌출 턱(15)에 의해서 형성될 수 있다. 즉, 상기 프레임(10a)의 내측 면에 내측으로 돌출되는 돌출 턱(15)을 형성하고, 상기 돌출 턱(15)의 상면에 요크부재(43)를 설치하여, 상기 요크부재(43)와 회로기판(50) 사이에 일정한 크기의 내부 챔버(74)를 형성한다. 이와 같이, 프레임(10)에 형성된 돌출 턱(15)을 이용하면, 프레임(10a)의 제조과정이 다소 복잡해질 수 있으나 자계부(40)의 설치가 용이하고, 챔버케이스가 없기 때문에 챔버케이스(71)의 두께에 해당하는 만큼 내부 챔버(74)의 부피가 커지는 효과가 있다.

한편, 도 1 내지 도 5에서 보는 바와 같이, 상기 회로기판(50)에는 제2 관통홀(51)이 형성될 수 있다. 상기 제2 관통홀(51)은 내부 챔버(74)의 후방음을 일부 외부로 방출하여 내부 챔버(74)의 압력이 증가하는 것을 방지한다. 이때, 상기 제2 관통홀(51)은 후방음이 전반음과 간섭을 일으키는 것을 최소화하기 위해서 제1 관통홀(44)의 단면적 보다 작게 형성하는 것이 바람직하다.

그리고 도 6 및 도 7에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 프레임(10)의 내측 면에는 인출선(31)이 관통되는 설치 홈(17)이 형성된다. 상기 인출선(31)은 보이스 코일(30)과 회로기판(50)을 전기적으로 연결하기 위한 전기선으로, 상기 프레임(10) 내측 면에 수직 방향으로 형성되어 있는 설치 홈(14)을 통해 상기 회로기판(50)의 하면과 연결된다. 그리고 필요에 따라서는 상기 회로기판(50)과 링 부재(60)에도 상기 인출선(31)이 관통하는 홈이 형성될 수 있다. 이때, 링 부재(60)는 진동판(10)을 고정하기 위한 것이다. 이와 같이, 상기 인출선(31)을 프레임(10) 내측 면에 형성된 설치 홈(17)에 삽입하여 설치함으로써 내부 챔버(74) 내부로 인출선(31)이 돌출되는 것을 방지하고 상기 챔버케이스(71)를 설치하기 용이하게 한다.

도 8은 본 발명에 따른 내부 공명 챔버가 구비된 마이크로스피커의 다른 실시 예를 도시하는 단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 상기 회로기판(50a)은 상부회로기판(53)과 하부회로기판(54)으로 이루어진다. 상기 상부회로기판(53)은 요크부재(43)의 저면에 접촉되고, 그리고 상기 하부회로기판(54)은 상기 프레임(10)의 하단에 고정된다. 따라서 상기 상부회로기판(53)과 하부회로기판(54) 사이에 일정한 크기로 내부 챔버(74)가 형성된다.

상기 상부회로기판(53)과 하부회로기판(54)은 경질회로기판 또는 연성회로기판(FPCB)으로 이루어질 수 있다. 그리고 상기 상부회로기판(53)과 하부회로기판(54)은 연결 부재(55)에 의해 전기적으로 연결된다. 상기 연결 부재(55)는 연성회로기판으로 이루어진다. 상기 연성회로기판으로 이루어진 연결 부재(55)는 음의 난반사를 방지하고, 배선 공정을 간편하게 할 수 있다. 그리고 상기 상부회로기판(53)에는 제1 관통홀(44) 보다 큰 직경의 제3 관통홀(53a)이 형성된다. 그리고 하부회로기판(54)에는 제2 관통홀(51a)이 형성된다.

이어, 도 9는 본 발명에 따른 내부 공명 챔버가 구비된 마이크로스피커의 또 다른 실시 예를 보여준다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 회로기판(50b)은 요크부재(43)의 저면에 부착되는 상부회로기판부(57)와, 프레임(10)의 하단부에 부착되는 하부회로기판부(59) 및 상기 상부회로기판부(57)와 하부회로기판부(59)를 전기적으로 연결하는 연결부(58)로 이루어진다. 그리고 상기 상부회로기판부(57)와 하부회로기판부(59) 사이에는 내부 챔버(74)가 형성된다. 본 실시 예의 경우, 하나의 연성회로기판으로 이루어짐으로써 구조가 단순해진다. 이때, 상부회로기판부(57)에는 제1 관통홀(44) 보다 큰 직경의 제3 관통홀(57b)이 형성되고, 상기 하부회로기판부(59)에는 제2 관통홀(51b)이 형성된다.

도 10은 본 발명에 따른 내부 공명 챔버가 구비된 마이크로스피커의 또 다른 실시 예를 보여준다. 도시된 바와 같이 마이크로스피커의 하면에 별도의 챔버케이스(71a)를 부착하고 상기 챔버케이스(71a)의 하단에 회로기판(50)를 부착한 형태이다. 따라서 상기 챔버케이스(71a) 내부에 일정한 크기로 공간이 형성되고 상기 회로기판(50)은 상기 보이스 코일(30)과 전기적으로 연결된다. 본 실시 예의 경우, 마그네트(42a)와 하부플레이트(43a)의 가운데에 제1 관통홀(44)이 형성된다.

한편, 도 11에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 내부 공명 챔버가 구비된 마이크로스피커의 상기 제1 관통홀(44)과 제2 관통홀(51)에는 댐퍼 판(61)(62)이 더 설치될 수 있다. 상기 댐퍼 판(61)(62)은 후방음의 일부를 차단하거나 완충하는 역할을 한다. 바람직하게 상기 댐퍼 판(61)(62)은 메쉬 형태로 이루어질 수 있다. 더욱 바람직하게 상기 댐퍼 판(61)(62)은 메쉬 형태의 천조각으로 이루어질 수 있다.

상기 댐퍼 판(61)(62)은 진동판(20)의 후방에서 발생하는 후방음의 일부를 차단하여 상기 진동판(20) 후방의 압력이 일정하게 유지되도록 한다. 즉, 상기 진동판(20)의 후방에서 발생하는 후방음이 제1 관통홀(44)과 제2 관통홀(51)을 통해서 방출되면 상기 진동판(20)의 진폭이 너무 커져서 충동 음이 발생할 수 있다. 즉, 진동판(20)이 과도하게 진동하여 상부플레이트에 부딪힘으로써 충돌 음이 발생한다.

따라서 상기 댐퍼 판(61)(62)은 제1 관통홀(44)과 제2 관통홀(51)을 통해 빠져나가는 후방음의 일부를 차단하여 진동판(20)의 진폭을 억제하는 역할을 한다. 또한, 상기 댐퍼 판(61)(62)은 진동판(20)의 고유진동수를 바꿔주는 역할을 한다. 즉, 공명을 일으키기 위해서 상기 내부 공명 챔버(70)의 크기를 정밀 제어함과 아울러 다양한 종류의 댐퍼 판(61)(62)을 사용하여 공진 주파수를 찾을 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 내부 공명 챔버가 구비된 마이크로스피커의 효과를 첨부된 그래프를 참조하여 설명한다. 도 13에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따라 내부 공명 챔버가 구비된 실시 예1 및 실시 예 2와, 내부 공명 챔버가 없는 비교예 1를 비교할 때, 내부 공명 챔버가 구비된 실시 예1 및 실시 예2는 고음역의 공진 주파수가 낮은 주파수 대역으로 이동한 것을 볼 수 있다.

여기서, 실시 예 1은 챔버케이스(71)를 이용하여 자계부(40)와 회로기판(50) 사이에 0.02cc의 부피를 갖는 내부 공명 챔버(70)가 형성되도록 한 것이다. 이때, 진동판(20)의 유효면적은 65mm, 보이스 코일(30)의 무게는 1.5mg로 하였다. 그리고 실시 예 2는 다른 조건은 실시 예 1과 동일하게 하고 내부 공명 챔버(70)의 부피를 0.04cc로 크게 한 것이다. 반면에 비교 예 1은 다른 조건은 실시 예 1과 동일하게 하되 내부 공명 챔버(70)를 형성하지 않은 것이다.

도 13에서 보는 바와 같이, 내부 공명 챔버(70)의 부피가 0cc, 0.02cc, 0.04cc로 커질수록 고음역부의 공진 주파수의 음압이 상승하는 것을 확인할 수 있었다. 이와 같이, 고음역부의 공진 주파수가 저음역대로 이동하면서 음압이 상승하면 고역대역에서 발생하던 치찰음이 제거되고 고음역의 음압을 상승시켜 깨끗한 음색을 가지는 고음질을 구현할 수 있다.

한편, 도 14는, 종래 마이크로스피커의 성능을 보여주는 그래프이다. 종래의 마이크로스피커는 인클로저 내의 백 볼륨의 체적량이 1cc(비교 예 1)에서 2cc(비교예 2)로 변화시켰을 때, 저주파수 대역의 음압이 상승하는 것을 확인할 수 있다. 즉 종래 기술에 따라 마이크로스피커의 외부에 백 볼륨을 형성하는 경우에 저음역대의 저음 특성이 향상되었으나 고음역대의 특성은 거의 변하지 않는다는 것을 알 수 있었다.

따라서 고음역에서의 고른 밸런스 조절을 통해서 원음에 가까운 음을 재생하기 위해서는 진동판의 후방에서 발생하는 후방음을 차단함과 아울러 진동판의 고유진동수와 챔버(백 볼륨)의 고유진동수를 일치시켜 공명을 일으키는 것이 필요함을 알 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 진동판의 후방에서 발생하는 후방음을 차단하기 위한 챔버를 마이크로스피커의 내부에 설치하여 소형화 및 박형화가 가능하도록 함과 아울러 내부 공명 챔버의 크기를 정밀 제어하고 제1 및 제2 관통홀에 댐퍼 판을 설치하여 고음역대에서의 공진 주파수를 저음역으로 이동시켜 고음역에서의 쇳소리를 제거하여 깨끗한 음색을 가지는 고음질을 구현할 수 있는 효과가 있다.

이상에서 설명된 본 발명은 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

1 : 마이크로스피커 10 : 프레임
12 : 전방음 방출구 13 : 덮개
15 : 돌출 턱 17 : 설치 홈
20 : 진동판 30 : 보이스 코일
31 : 인출선 40 : 자계부
41 : 플레이트 42 : 마그네트
43 : 요크부재 44 : 제1 관통홀
45: 요크본체 46: 하부플레이트
50 : 회로기판 51 : 제2 관통홀
53 : 상부회로기판 53a, 57b : 제3 관통홀
54 : 하부회로기판 55 : 연결부재
57 : 상부회로기판부 58 : 연결부
59 : 하부회로기판부 60 : 링부재
61,62 : 댐퍼 판 70 : 내부 공명 챔버
71 : 챔버케이스 74: 내부 챔버
80 : 진동계 G : 에어 갭

Claims

하부와 하부가 개방된 프레임와, 상기 프레임의 내부에 설치되고 에어 갭을 형성하는 자계부와, 상기 에어 갭에 위치하는 보이스 코일의 작용에 따라 상하로 진동하는 진동판을 포함하는 마이크로스피커에 있어서,
상기 프레임의 하단에 설치되는 회로기판과;
상기 자계부와 상기 회로기판 사이에 형성되고 상기 진동판의 후방에서 발생하는 후방음을 수용하도록 일정한 크기의 공간을 형성하는 내부 공명 챔버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내부 공명 챔버가 구비된 마이크로스피커.
제 1항에 있어서,
상기 내부 공명 챔버는, 상기 자계부를 관통하여 상기 진동판에서 발생하는 후방음을 안내하는 제1 관통홀와, 상기 자계부와 상기 회로기판 사이에 형성되고 상기 제1 관통홀을 통해 방출되는 후방음을 수용하는 내부 챔버를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 내부 공명 챔버가 구비된 마이크로스피커.
제 2항에 있어서,
상기 회로기판은 상기 보이스 코일에 외부 신호를 인가할 수 있도록 상기 보이스 코일과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 내부 공명 챔버가 구비된 마이크로스피커.
제 3항에 있어서,
상기 회로기판에는 상기 내부 챔버에서 방출되는 후방음을 외부로 방출하기 위한 제2 관통홀을 형성하되, 상기 제2 관통홀은 상기 제1 관통홀보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 내부 공명 챔버가 구비된 마이크로스피커.
제 4항에 있어서,
상기 프레임의 내측 면에는 상기 회로기판과 상기 보이스 코일을 전기적으로 연결하는 인출선이 삽입되는 설치 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 내부 공명 챔버가 구비된 마이크로스피커.
제 4항에 있어서,
상기 회로기판은 상기 자계부의 하면에 접촉하는 상부회로기판과, 상기 프레임의 하단에 설치되고 상기 상부회로기판과 전기적으로 연결되는 하부회로기판으로 이루어지고, 상기 상부회로기판과 하부회로기판 사이에 상기 내부 챔버가 형성되는 것을 특징으로 하는 내부 공명 챔버가 구비된 마이크로스피커.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 프레임의 내부에 설치되되, 상기 자계부와 회로기판 사이에 설치되어 상기 자계부의 하단을 지지함과 아울러 내부 챔버를 형성하는 챔버케이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내부 공명 챔버가 구비된 마이크로스피커.
제 7항에 있어서,
상기 챔버케이스는 상부와 하부가 개방된 통 형상으로 이루어지고 상기 프레임의 내주 면에 밀착되는 것을 특징으로 하는 내부 공명 챔버가 구비된 마이크로스피커.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 프레임의 내측 면에는 상기 자계부를 지지하도록 돌출되고 상기 자계부와 회로기판 사이에 일정한 크기의 내부 챔버를 형성하는 돌출 턱이 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 내부 공명 챔버가 구비된 마이크로스피커.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 제1 관통홀과 제2 관통홀에는 후방음의 일부를 차단하는 댐퍼 판이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 내부 공명 챔버가 구비된 마이크로스피커.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 제1 관통홀의 지름과 길이, 그리고 상기 내부 챔버의 지름을 이용하여 상기 내부 공명 챔버의 공진 주파수를 제어하는 것을 특징으로 하는 내부 공명 챔버가 구비된 마이크로스피커.
상부와 하부가 개방된 프레임과;
상기 프레임의 상단에 고정되고 하면에는 보이스 코일이 고정되는 진동판과;
상기 마그네트와 상기 마그네트의 상부에 설치된 상부플레이트와, 상기 마그네트와의 사이에 상기 보이스 코일이 위치되는 에어 갭을 형성하는 요크부재로 이루어진 자계부와;
상기 프레임의 하단에 설치되어 상기 보이스 코일에 외부 전기신호를 인가하는 회로기판과;
상기 요크부재를 관통하여 상기 진동판에서 발생하는 후방음을 안내하는 제1 관통홀과;
상기 자계부와 상기 회로기판 사이에 형성되어 상기 제1 관통홀을 통해 방출되는 후방음을 수용하는 내부 챔버와;
상기 회로기판에 형성된 제2 관통홀;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 내부 공명 챔버가 구비된 마이크로스피커.
제 12항에 있어서,
상기 요크부재는 마그네트와의 사이에 에어 갭을 형성하는 요크본체와, 상기 마그네트의 하단을 지지하는 하부플레이트로 이루어지고, 상기 제1 관통홀은 상기 요크본체의 가운데를 상하로 관통하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 내부 공명 챔버가 구비된 마이크로스피커.