KR20240012160A - 공진 주파수 조절 구조를 구비하는 fpcb 진동판을 포함하는 마이크로스피커 - Google Patents

공진 주파수 조절 구조를 구비하는 fpcb 진동판을 포함하는 마이크로스피커 Download PDF

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Abstract

실시예는 FPCB를 진동판으로 이용하는 마이크로스피커에 관한 것이다.
실시예는 하부 요크; 하부 요크에 부착되는 하나 이상의 하부 마그넷; 하부 마그넷과 간격을 두고 설치되는 하나 이상의 상부 마그넷; 상부 마그넷이 부착되는 상부 요크; 하부 마그넷과 상부 마그넷 사이에 설치되는 FPCB 진동판; 및 하부 요크에 설치되며, 공진 주파수를 제어하기 위한 공진 주파수 조절 구조;를 포함하는 것을 특징으로 하는 FPCB를 진동판으로 이용하는 마이크로스피커를 제공한다.

Description

공진 주파수 조절 구조를 구비하는 FPCB 진동판을 포함하는 마이크로스피커{MICROSPEAKER WITH A FPCB DIAPHRAGM HAVING A RESONANT FREQUENCY CONTROLLING STRUCTURE}
실시예는 공진 주파수 조절 구조를 포함하는 FPCB 진동판을 포함하는 마이크로스피커에 관한 것이다.
현재 사용자의 편의를 위해 TWS(True Wireless Stereo) 기술이 발전하면서, 이어폰에 보다 더 컴팩트한 구조가 요구되고 있다. 뿐만 아니라 음향기기의 보급화가 일반화되면서 사용자가 원하는 음질의 수준이 높아지면서 음향 기기에 보다 더 고성능 고품질의 음향 특성이 요구된다.
일반적인 다이나믹 스피커 구조를 채용한 이어폰의 경우 다소 성능이 떨어지는 고음역대의 음향을 보충하기 위해 고역대 음역을 담당하는 별도의 트위터를 구비하여 전대역의 음역을 컨트롤 함으로써 고성능, 고품질의 음향 특성을 구현 가능하다.
그런데 트위터 스피커를 별도로 구비할 경우, 필연적으로 이어폰의 크기가 증가한다는 단점이 있었다.
이때, 진동판을 FPCB로 대체함으로써 FPCB에 패터닝 된 전도성 박막이 보이스 코일을 대체함으로써 트위터 스피커의 두께를 감소시킬 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 FPCB를 진동판으로 이용하는 마이크로스피커의 단면도이다.
하부 요크(11) 상에 하부 마그넷(21, 31)이 부착되며, 하부 마그넷(21, 32)은 하부 센터 마그넷(21)과 하부 사이드 마그넷(31)으로 이루어진다. 하부 사이드 마그넷(31)은 하부 센터 마그넷(21)을 둘러싸는 링 형태이다. 하부 마그넷(21, 31)과 간격을 두고 상부 마그넷(31, 32)이 배치되며, 상부 마그넷(31, 32)은 상부 센터 마그넷(22)과 상부 사이드 마그넷(32)으로 이루어진다. 각 센터 마그넷(21, 22)과 각 사이드 마그넷(31, 32)은 서로 마주하는 면이 동일하도록 대응하는 형태로 만들어진다. 따라서, 상부 사이드 마그넷(32) 또한 상부 센터 마그넷(22)을 둘러싸는 링 형태이다.
상부 마그넷(22, 32)은 상부 요크(12)에 부착되어 고정된다.
하부 마그넷(21, 31)과 상부 마그넷(22, 32) 사이의 갭에 FPCB로 이루어지는 진동판(40)이 배치된다. FPCB는 나선형의 도전성 패턴(41)이 센터 마그넷(21, 22)과 사이드 마그넷(31, 32) 사이의 갭 부분에 배치된다.
한편, 진동판(40)에 의해 센터 마그넷(21, 22)과 사이드 마그넷(31, 32) 사이의 갭이 상,하로 양분되는데, 센터 마그넷(21, 22)과 사이드 마그넷(31, 32) 사이의 갭은 자기갭의 역할 뿐 아니라 백 볼륨의 역할을 하게 된다. 하부 요크(11), 하부 마그넷(21, 31), 진동판(40)에 의해 정의되는 공간이 하부 백 볼륨(51), 상부 요크(12), 상부 마그넷(22, 32), 진동판(40)에 의해 정의되는 공간이 상부 백 볼륨(52)의 역할을 한다.
그런데 종래 기술에 따른 FPCB를 진동판으로 이용하는 마이크로스피커의 경우, 보이스 코일을 FPCB 진동판에 인쇄된 도전성 패턴이 대신함으로써 진동계의 무게가 크게 감소하고, 마이크로스피커의 크기가 작아지고 백 볼륨의 크기가 작아짐에 따라 공진주파수를 제어하기가 어렵다는 단점이 있었다.
따라서 FPCB를 진동판으로 이용하는 마이크로스피커에서 공진주파수를 쉽게 제어할 수 있는 구조의 개발이 요구된다.
대한민국 등록특허 제10-1373427호
실시예는 FPCB를 진동판으로 이용하는 마이크로스피커에서 공진주파수를 쉽게 제어할 수 있는 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
실시예는 하부 요크; 하부 요크에 부착되는 하나 이상의 하부 마그넷; 하부 마그넷과 간격을 두고 설치되는 하나 이상의 상부 마그넷; 상부 마그넷이 부착되는 상부 요크; 하부 마그넷과 상부 마그넷 사이에 설치되는 FPCB 진동판; 및 하부 요크에 설치되며, 공진 주파수를 제어하기 위한 공진 주파수 조절 구조;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공진 주파수 조절 구조를 구비하는 FPCB 진동판을 포함하는 마이크로스피커를 제공한다.
또한 실시예의 다른 일 태양으로서, 공진 주파수 조절 구조는 하부 요크, FPCB 진동판 및 하부 마그넷에 의해 정의되는 하부 백 볼륨 내에 설치되어, 하부 백 볼륨의 크기를 조절하는 공진 주파수 조절 구조물인 것을 특징으로 하는 공진 주파수 조절 구조를 구비하는 FPCB 진동판을 포함하는 마이크로스피커를 제공한다.
또한 실시예의 다른 일 태양으로서, 공진 주파수 조절 구조물은 포론, 다공성 입자 또는 다공성 입자로 제조되는 다공성 블록과 같공진 주파수 조절 구조를 구비하는 FPCB 진동판을 포함하는 마이크로스피커FPCB를 진동판으로 이용하는 마이크로스피커를 제공한다.
또한 실시예의 다른 일 태양으로서, 공진 주파수 조절 구조물은 PET, 금속, 고무 등과 같이 기공이 없는 반기공성 물질로 제조되는 구조물인 것을 특징으로 하는 공진 주파수 조절 구조를 구비하는 FPCB 진동판을 포함하는 마이크로스피커를 제공한다.
또한 실시예의 다른 일 태양으로서, 공진 주파수 조절 구조는, 하부 요크에 형성되는 백 볼륨 홀 및 홀에 부착되어 통기도를 조절하는 메쉬로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공진 주파수 조절 구조를 구비하는 FPCB 진동판을 포함하는 마이크로스피커를 제공한다.
실시예가 제공하는 공진 주파수 조절 구조를 구비하는 FPCB 진동판을 포함하는 마이크로스피커는 백볼륨의 강성을 조절할 수 있는 구조를 구비함으로써, 공진 주파수를 용이하게 제어할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 FPCB를 진동판으로 이용하는 마이크로스피커의 단면도,
도 2는 제1 실시예에 따른 FPCB를 진동판으로 이용하는 마이크로스피커의 분해도,
도 3은 제1 실시예에 따른 FPCB를 진동판으로 이용하는 마이크로스피커의 단면도,
도 4는 제2 실시예에 따른 FPCB를 진동판으로 이용하는 마이크로스피커의 분해도,
도 5는 종래 기술에 따른 FPCB를 진동판으로 이용하는 마이크로스피커와 본 발명에 따른 FPCB를 진동판으로 이용하는 마이크로스피커의 공진 주파수를 비교한 그래프.
이하 도면을 참조하여 실시예를 상세하게 설명한다.
도 2는 제1 실시예에 따른 FPCB를 진동판으로 이용하는 마이크로스피커의 분해도, 도 3은 제1 실시예에 따른 FPCB를 진동판으로 이용하는 마이크로스피커의 단면도이다.
제1 실시예에 따른 FPCB를 진동판으로 이용하는 마이크로스피커는 종래 기술과 마찬가지로, 하부 요크(110), 상부 요크(120), 하부 마그넷(210, 310), 상부 마그넷(220, 320), FPCB 진동판(400)을 포함한다. 하부 요크(110) 상에 하부 마그넷(210, 310)이 부착되며, 하부 마그넷(210, 320)은 하부 센터 마그넷(210)과 하부 사이드 마그넷(310)으로 이루어진다. 하부 사이드 마그넷(310)은 하부 센터 마그넷(210)을 둘러싸는 링 형태이다. 하부 마그넷(210, 310)과 간격을 두고 상부 마그넷(220, 320)이 배치되며, 상부 마그넷(220, 320)은 상부 센터 마그넷(220)과 상부 사이드 마그넷(320)으로 이루어진다. 각 센터 마그넷(210, 220)과 각 사이드 마그넷(310, 320)은 서로 마주하는 면이 동일하도록 대응하는 형태로 만들어진다. 따라서, 상부 사이드 마그넷(320) 또한 상부 센터 마그넷(220)을 둘러싸는 링 형태이다.
이때, 상부 마그넷(220, 320)은 상부 요크(120)에 부착되어 고정된다.
하부 마그넷(210, 310)과 상부 마그넷(220, 320) 사이의 갭에 FPCB 진동판(400)이 배치된다. FPCB 진동판(400)은, 폴리아미드, PET 필름, 엘라스토머, 실리콘 고무과 같은 고분자 화합물로 제조되는 비전도체 필름 상에 Cu, Al, Au, Ag과 같은 고전도성 물질로 이루어지는 전도체 코일 패턴(410)이 형성되고, 전도체 코일 패턴(410)으로 전기적인 신호를 전달하는 터미널(420)이 구비된다.
전도체 코일 패턴(410)은 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이 센터 마그넷(210, 220)과 사이드 마그넷(310, 320) 사이의 간격부에 배치되는 것이 바람직하다. 전도체 코일 패턴(410)이 센터 마그넷(210, 220)과 사이드 마그넷(310, 320) 사이의 간격부에 집중될 경우, FPCB 진동판(400) 상에서 센터 마그넷(210, 220)과 사이드 마그넷(310, 320) 사이의 간격부에 자계가 집중해서 유도되고, 그에 따라 FPCB 진동판(400)의 진폭이 커져 FPCB를 진동판으로 이용하는 마이크로스피커의 성능이 향상된다는 장점이 있다.
한편, FPCB 진동판(400)에 의해 센터 마그넷(210, 220)과 사이드 마그넷(310, 320) 사이의 갭이 상,하로 구획되는데, 센터 마그넷(210, 220)과 사이드 마그넷(310, 320) 사이의 갭은 자기갭의 역할 뿐 아니라 백 볼륨의 역할을 하게 된다. 하부 요크(110), 하부 마그넷(210, 310), FPCB 진동판(400)에 의해 정의되는 공간이 하부 백 볼륨(510), 상부 요크(120), 상부 마그넷(220, 320), 진동판(400)에 의해 정의되는 공간이 상부 백 볼륨(520)의 역할을 한다.
공진 주파수(F0)는 물질이 공명을 일으키거나, 최초의 자극이 주어지면 자적으로 진동하는 주파수로,공진 주파수 F0는 다음과 같은 수식으로 구할 수 있다.
Figure pat00001
(M= 진동계의 질량, K= 진동계의 강성)
이때, 마이크로스피커의 강성 Ktotal = Kunit(진동판 관계값) + Kcc(백볼륨 관계값)이다.
(C : 음속 (340m/s), Vcc : Back Volume, S : 유효 진동판 면적 )
공진 주파수의 백 볼륨의 관계를 살펴보면, 백 볼륨의 부피가 감소할수록 저역대의 음압이 낮아지며 공진 주파수는 높아지고, 백 볼륨의 부피가 증가할수록 저역대의 음압이 높아지며 공진 주파수가 낮아진다. 이러한 특성을 이용하여 백 볼륨의 크기를 조절함으로써 공진 주파수를 제어할 수 있다.
일반적으로 보이스 코일을 사용하는 다이나믹 스피커의 경우, 보이스 코일이 진동계 무게(M)의 대부분을 차지하여 보이스 코일의 무게가 공진 주파수를 결정하는 절대적인 인자로 작용하나, 본 발명과 같이 보이스 코일을 채용하지 않는 FPCB 진동판(400)의 경우에는 다이나믹 스피커에 비해 진동계의 무게가 매우 작아 공진 주파수에 미치는 영향이 매우 적으며, 따라서 진동계의 무게 조절을 통해 공진 주파수를 조절하는 것이 극히 어렵다. 따라서 보이스 코일의 무게 조절을 통한 공진 주파수의 제어가 아닌 다른 인자를 통한 공진 주파수의 제어 방법이 필요하다.
본 발명은 하부 백 볼륨(510)에 백 볼륨의 부피를 조절할 수 있는 공진 주파수 조절 구조물(600)을 설치하여, 공진 주파수를 제어한다. 이때, 공진 주파수 조절 구조물(600)은 하부 센터 마그넷(210)과 하부 사이드 마그넷(310) 사이에 배치되며, 하부 요크(110) 상에 부착되어 고정된다.
공진 주파수 조절 구조물(600)은 포론, 다공성 입자 또는 다공성 입자로 제조되는 다공성 블록과 같은 기공성 물질로 제조될 수도 있고, 공진 주파수 조절 구조물(600)은 PET, 금속, 고무 등과 같이 기공이 없는 반기공성 물질로 제조될 수도 있다.
공진 주파수 조절 구조물(600)은, 하부 백 볼륨(510)에 설치되어 부피를 차지함으로써 결과적으로 백 볼륨의 크기를 줄이며 그에 따라 조절함으로써 공진 주파수를 높일 수 있다. 이때, 하부 백 볼륨(510) 내에 설치되는 공진 주파수 조절 구조물(600)의 크기를 달리함으로써 공진 주파수를 제어할 수 있다.
도 4는 제2 실시예에 따른 FPCB를 진동판으로 이용하는 마이크로스피커의 분해도이다.
제2 실시예에 따른 FPCB를 진동판으로 이용하는 마이크로스피커는 하부 요크(110a)에 설치되는 공진 주파수 제어를 위한 공진 주파수 조절 구조를 제어하고는 제1 실시예와 동일하다.
제2 실시예에서는 공진 주파수 조절을 위해 별도의 구조물을 백 볼륨 내에 배치하는 대신, 하부 요크(110a)에 외부 백볼륨과 연통할 수 있는 백 볼륨 홀(112a) 및 백 볼륨 홀(112a)에 부착되어 통기도를 조절하는 메쉬(114a)로 이루어지는 공진 주파수 조절 구조를 포함한다.
메쉬(114a)의 통기도를 조절함으로써, FPCB를 진동판으로 이용하는 마이크로스피커의 공진 주파수를 조절할 수 있다.
도 5는 종래 기술에 따른 FPCB를 진동판으로 이용하는 마이크로스피커와 본 발명에 따른 FPCB를 진동판으로 이용하는 마이크로스피커의 공진 주파수를 비교한 그래프이다.
실시예에 따른 공진 주파수 조절 구조를 구비한 구조와 종래 구조를 비교하면, 공진 주파수 F0는 13kHz에서 14.6kHz로 11. 94% 증가한 것을 확인할 수 있다.

Claims (5)

  1. 하부 요크;
    하부 요크에 부착되는 하나 이상의 하부 마그넷;
    하부 마그넷과 간격을 두고 설치되는 하나 이상의 상부 마그넷;
    상부 마그넷이 부착되는 상부 요크;
    하부 마그넷과 상부 마그넷 사이에 설치되는 FPCB 진동판; 및
    하부 요크에 설치되며, 공진 주파수를 제어하기 위한 공진 주파수 조절 구조 ;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공진 주파수 조절 구조를 구비하는 FPCB 진동판을 포함하는 마이크로스피커.
  2. 제1항에 있어서,
    공진 주파수 조절 구조는, 하부 요크, FPCB 진동판 및 하부 마그넷에 의해 정의되는 하부 백 볼륨 내에 설치되어, 하부 백 볼륨의 크기를 조절하는 공진 주파수 조절 구조물인 것을 특징으로 하는 공진 주파수 조절 구조를 구비하는 FPCB 진동판을 포함하는 마이크로스피커.
  3. 제2항에 있어서,
    공진 주파수 조절 구조물은 포론, 다공성 입자 또는 다공성 입자로 제조되는 다공성 블록과 같은 기공성 구조물인 것을 특징으로 하는 공진 주파수 조절 구조를 구비하는 FPCB 진동판을 포함하는 마이크로스피커.
  4. 제2항에 있어서,
    공진 주파수 조절 구조물은 PET, 금속, 고무 등과 같이 기공이 없는 반기공성 물질인 것을 특징으로 하는 공진 주파수 조절 구조를 구비하는 FPCB 진동판을 포함하는 마이크로스피커.
  5. 제1항에 있어서,
    공진 주파수 조절 구조는, 하부 요크에 형성되는 백 볼륨 홀 및 백 볼륨 홀에 부착되어 통기도를 조절하는 메쉬로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공진 주파수 조절 구조를 구비하는 FPCB 진동판을 포함하는 마이크로스피커.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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