TWI633194B - 聲學振膜及含此的揚聲裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提出一種聲學振膜,其包括:一眮體;以及一環繞於眮體的懸邊;其中,眮體基材、懸邊基材、或二者表面形成有一含鈦-鋯非晶合金的薄膜。此外,本發明另提一種含有此聲學振膜的揚聲裝置。
Description
本發明關於一種聲學振膜及含此的揚聲裝置,且特別攸關一種含鈦-鋯非晶合金薄膜的聲學振膜及含此振膜的揚聲裝置。
揚聲器,又稱「喇叭」,發聲原理為:電流對電線圈產生電磁場,而形成磁極;接著,電線圈與磁鐵藉由彼此所帶有的磁極相吸或相斥,吸引或排斥作用會導致聲學振膜向內收縮或向外擴張而產生氣流,以發出聲音。
聲學振膜的材質為決定聲音品質的關鍵。目前常見的聲學振膜為鍍有一鍍層於基材上,基材的材質可為金屬、塑膠、布料、或紙,而鍍層的材質可為鎳、金、銀、銅、鉻、鈦、鋁、鐵、銦、鋯、鍺、鉭、鎢、或鈹等金屬、鎳-鐵合金、鈦-鎂合金、銀-錫合金、鈹合金、鈦合金、或硼合金等合金、氧化鋁、氧化鈦、氧化鎂、氧化鉭、氧化銦錫、二氧化矽、三氧化二鋁等氧化物、鑽石、碳、硼、類金剛石、碳化物、硼化物、或氮化物(請參見中華民國新型專利公告號M358503、M498432;中華民國發明專利公告號I539836;大陸實用新型專利公告號CN201758445U、CN204291352U、CN87215838U;大陸發明專利公告號CN1925696B、CN100397953C、CN1303848C;大陸發明專利公開號CN104562140A;美國發明專利公告號US4135601、US7529382、US4470479、US5241140、US7539324)。
由上可知,振膜材質的選擇如此多樣,但隨著使用者對揚聲器所發出的聲音品質越來越挑剔,確實有必要開發出其他材質組成的聲學振膜,以滿足使用者的耳朵。
本發明之一目的在於提出一種新穎的聲學振膜,其裝設於揚聲裝置時可避免此裝置所發出的聲音失真。
於是,本發明提出一種聲學振膜,其包括:一眮體(cone);以及一環繞於眮體的懸邊(surround);其中,眮體基材、懸邊基材、或二者表面形成有一含鈦-鋯非晶合金的薄膜。
依本發明,可透過調整合金薄膜的組成種類與比例來賦予薄膜高剛性、低比重、或高內阻尼。一旦薄膜裝設於揚聲裝置時,可避免此裝置所發出的聲音失真。
依上述特性,本發明尚提出一種揚聲裝置,其包括:一磁鐵;一環繞於磁鐵的電線圈;以及一如前所述且設置於磁鐵與電線圈一端的聲學振膜。
為讓本發明上述及/或其他目的、功效、特徵更明顯易懂,下文特舉較佳實施方式,並配合所附圖式,作詳細說明如下:
本發明乃基於一項不可預料之發現所完成的,其中含有鈦-鋯非晶合金的薄膜可透過其組成種類與比例來具有高剛性、低比重、或高內阻尼。因此薄膜作為揚聲裝置的聲學振膜一部分時,可避免裝置所發出的聲音失真。詳言之,高剛性特性可透過降低高頻所致的聲音分割運動(partition vibration)來有效地避免裝置所發出的聲音失真;低比重特性可透過賦予振膜高靈敏度來有效地避免裝置所發出的聲音失真;高內阻尼特性可透過提升對氣流所致的振動吸收來有效地避免裝置所發出的聲音失真。
請參照圖1,繪示本發明之一實施方式的揚聲裝置。此處的「揚聲裝置」不限於揚聲器,亦可為耳機,其含有:一磁鐵(1)、一電線圈(2)、一聲學振膜(3)、一框架(4)、及一防塵膜(5)。電線圈(2)為環繞於磁鐵(1);聲學振膜(3)為設置於磁鐵(1)與電線圈(2)一端;框架(4)為連接聲學振膜(3)以固定之;防塵膜(5)為部分或全部蓋設聲學振膜(3),以避免灰塵等粒子附著於聲學振膜(3)而破壞聲音真實性。
又如圖2所示,本實施方式的聲學振膜(3)含有:一眮體(31)、及一懸邊(32),懸邊(32)為環繞於眮體(31),而眮體(31)基材、懸邊(32)基材、或二者表面形成有一含鈦-鋯非晶合金的薄膜。含鈦-鋯非晶合金之薄膜的實例可以但不限於鋯-鈦-鐵金屬玻璃薄膜、鈦-鋯-硼金屬玻璃薄膜、鈦-鋯-硼-氮金屬玻璃薄膜、鈦-鎢-鋯金屬玻璃薄膜、鋯-鈦-鐵類鑽石薄膜、或鈦-鎢-鋯類鑽石薄膜。須說明的是,「金屬玻璃」乙詞與「非晶態金屬」同義,意指材料中的金屬於原子尺度上結構無序;「類鑽石」乙詞意指材料中的碳以sp
2與sp
3混成軌域鍵結,仍保有類似鑽石(碳全以sp
3混成軌域鍵結)的特性。
於一較佳實施樣態中,含鈦-鋯非晶合金的薄膜為鋯-鈦-鐵金屬玻璃薄膜。於此條件下,含鈦-鋯非晶合金的薄膜含有40至45at.%的鋯元素、18至25at.%的鈦元素、及35至40at.%的鐵元素,而薄膜的彈性係數介於100至120GPa,比重介於6.6至7.0。
於另一較佳實施樣態中,含鈦-鋯非晶合金的薄膜為鈦-鋯-硼金屬玻璃薄膜。於此條件下,含鈦-鋯非晶合金的薄膜含有30至36at.%的鋯元素、44至49at.%的鈦元素、以及15至22at.%的硼元素,而薄膜的彈性係數介於140至180GPa, 比重介於4.5至5.7。
於又一較佳實施樣態中,含鈦-鋯非晶合金的薄膜為鈦-鋯-硼-氮金屬玻璃薄膜。於此條件下,含鈦-鋯非晶合金的薄膜含有29至35at.%的鋯元素、43至48at.%的鈦元素、16至22at.%的硼元素、及4至10at.%的氮元素,而薄膜的彈性係數介於170至210GPa,比重介於4.0至4.7。
於再一較佳實施樣態中,含鈦-鋯非晶合金的薄膜為鋯-鈦-鐵金屬玻璃薄膜。於此條件下,含鈦-鋯非晶合金的薄膜含有54至60at.%的鋯元素、27至33at.%的鈦元素、及12至18at.%的鐵元素,而薄膜的彈性係數介於80至90GPa,比重介於6.0至6.2。
於更一較佳實施樣態中,含鈦-鋯非晶合金的薄膜為鈦-鎢-鋯金屬玻璃薄膜。於此條件下,含鈦-鋯非晶合金的薄膜含有30至35at.%的鋯元素、35至40at.%的鈦元素、及30至35at.%的鎢元素,而薄膜的彈性係數介於110至120GPa,比重介於10.0至10.5。
於再又一較佳實施樣態中,含鈦-鋯非晶合金的薄膜為鋯-鈦-鐵類鑽石薄膜。於此條件下,含鈦-鋯非晶合金的薄膜含有1至3at.%的鋯元素、1至3at.%的鈦元素、及1至5at.%的鐵元素,剩餘為碳元素;而薄膜的彈性係數介於150至180GPa,比重介於2.8至3.2。
於另又一較佳實施樣態中,含鈦-鋯非晶合金的薄膜為鈦-鎢-鋯類鑽石薄膜。於此條件下,含鈦-鋯非晶合金的薄膜含有1至3at.%的鋯元素、1至3at.%的鈦元素、及1至5at.%的鎢元素,剩餘為碳元素;而薄膜的彈性係數介於150至180GPa,比重介於2.8至3.2。
如表1所列,為本發明多個實施例的薄膜組成與物性。 表1、薄膜的組成與物性
<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> 薄膜名稱 </td><td> 組成(at.%) </td><td> 彈性係數 (GPa) </td><td> 比重 </td></tr><tr><td> Zr </td><td> Ti </td><td> Fe </td><td> W </td><td> B </td><td> N </td><td> C </td><td> O </td></tr><tr><td> Zr-Ti-Fe金屬玻璃薄膜 </td><td> 40-45 </td><td> 18-25 </td><td> 35-40 </td><td> - </td><td> - </td><td> - </td><td> - </td><td> <5 </td><td> 100-120 </td><td> 6.6-7.0 </td></tr><tr><td> Ti-Zr-B金屬玻璃薄膜 </td><td> 30-35 </td><td> 44-48 </td><td> - </td><td> - </td><td> 16-22 </td><td> - </td><td> - </td><td> <5 </td><td> 140-180 </td><td> 4.5-5.7 </td></tr><tr><td> Ti-Zr-B-N金屬玻璃薄膜 </td><td> 30-35 </td><td> 44-48 </td><td> - </td><td> - </td><td> 16-22 </td><td> 5-10 </td><td> - </td><td> <5 </td><td> 170-210 </td><td> 4.0-4.7 </td></tr><tr><td> Zr-Ti-Fe金屬玻璃薄膜 </td><td> 54-60 </td><td> 27-33 </td><td> 12-18 </td><td> - </td><td> - </td><td> - </td><td> - </td><td> <5 </td><td> 80-90 </td><td> 6.0-6.2 </td></tr><tr><td> Ti-W-Zr金屬玻璃薄膜 </td><td> 30-35 </td><td> 35-40 </td><td> - </td><td> 30-35 </td><td> - </td><td> - </td><td> - </td><td> <5 </td><td> 110-120 </td><td> 10.0-10.5 </td></tr><tr><td> Zr-Ti-Fe類鑽石薄膜 </td><td> 1-3 </td><td> 1-3 </td><td> 1-5 </td><td> - </td><td> - </td><td> - </td><td> 89-97 </td><td> <5 </td><td> 150-180 </td><td> 2.8-3.2 </td></tr><tr><td> Ti-W-Zr類鑽石薄膜 </td><td> 1-3 </td><td> 1-3 </td><td> - </td><td> 1-5 </td><td> - </td><td> - </td><td> 89-97 </td><td> <5 </td><td> 150-180 </td><td> 2.8-3.2 </td></tr></TBODY></TABLE>
自表1可歸納出,(1)Zr-Ti-Fe金屬玻璃薄膜屬於中等彈性係數與中等密度的薄膜,且具有高阻尼性,而適合設於聲學振膜的眮體或懸邊基材表面;(2)Ti-Zr-B金屬玻璃薄膜、Ti-Zr-B-N金屬玻璃薄膜、Zr-Ti-Fe類鑽石薄膜、與Ti-W-Zr類鑽石薄膜屬於高彈性係數與低密度的薄膜,而適於設置於聲學振膜的眮體基材表面;(3)Zr-Ti-Fe金屬玻璃薄膜與Ti-W-Zr金屬玻璃薄膜屬於低彈性係數與高密度的薄膜,且具有高阻尼,而適於設置於聲學振膜的眮體基材表面。
雖然本發明已以較佳實施例揭露於上,然其並非用以限定本發明,本發明所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明之精神及範圍內,當可作些許之更動與潤飾,因此本發明的保護範圍當視後附之申請專利範圍所請求者為準。
(1)‧‧‧磁鐵
(2)‧‧‧電線圈
(3)‧‧‧聲學振膜
(31)‧‧‧眮體
(32)‧‧‧懸邊
(4)‧‧‧框架
(5)‧‧‧防塵膜
圖1為一示意圖,說明本發明一實施方式的揚聲裝置結構。 圖2為一示意圖,說明上述揚聲裝置的聲學振膜。
Claims (9)
- 一種聲學振膜,係包括:一眮體;以及一懸邊,係環繞於該眮體;其中,該眮體基材、該懸邊基材、或二者表面形成有一含鈦-鋯非晶合金的薄膜,其中,該含鈦-鋯非晶合金的薄膜為鋯-鈦-鐵類鑽石薄膜時,其含有1至3at.%的鋯元素、1至3at.%的鈦元素、及1至5at.%的鐵元素。
- 如請求項第1項所述之聲學振膜,其中該含鈦-鋯非晶合金的薄膜為選自於由鋯-鈦-鐵金屬玻璃薄膜、鈦-鋯-硼金屬玻璃薄膜、鈦-鋯-硼-氮金屬玻璃薄膜、鈦-鎢-鋯金屬玻璃薄膜、以及鈦-鎢-鋯類鑽石薄膜所組成的群組。
- 如請求項第2項所述之聲學振膜,其中該含鈦-鋯非晶合金的薄膜為鋯-鈦-鐵金屬玻璃薄膜時,其含有40至45at.%的鋯元素、18至25at.%的鈦元素、及35至40at.%的鐵元素。
- 如請求項第2項所述之聲學振膜,其中該含鈦-鋯非晶合金的薄膜為鈦-鋯-硼金屬玻璃薄膜時,其含有30至36at.%的鋯元素、44至49at.%的鈦元素、以及15至22at.%的硼元素。
- 如請求項第2項所述之聲學振膜,其中該含鈦-鋯非晶合金的薄膜為鈦-鋯-硼-氮金屬玻璃薄膜時,其含有29至35at.%的鋯元素、43至48at.%的鈦元素、16至22at.%的硼元素、及4至10at.%的氮元素。
- 如請求項第2項所述之聲學振膜,其中該含鈦-鋯非晶合金的薄膜為鋯-鈦-鐵金屬玻璃薄膜時,其含有54至60at.%的鋯元素、27至33at.%的鈦元素、及12至18at.%的鐵元素。
- 如請求項第2項所述之聲學振膜,其中該含鈦-鋯非晶合金的薄膜為鈦-鎢-鋯金屬玻璃薄膜時,其含有30至35at.%的鋯元素、35至40at.%的鈦元素、及30至35at.%的鎢元素。
- 如請求項第2項所述之聲學振膜,其中該含鈦-鋯非晶合金的薄膜為鈦-鎢-鋯類鑽石薄膜時,其含有1至3at.%的鋯元素、1至3at.%的鈦元素、及1至5at.%的鎢元素。
- 一種揚聲裝置,係包括;一磁鐵;一電線圈,係環繞於該磁鐵;以及一如請求項第1至8項中任一所述之聲學振膜,係設置於該磁鐵與該電線圈一端。
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