[发明专利]微型扬声器

说明书

本发明涉及一种微型扬声器，例如用于诸如移动电话、蜂窝电话、便携式摄像机、PDA、数码相机、笔记本电脑、LCD电视、DVD之类的微型电子设备上的声音重放。

微型扬声器用于空间非常有限的情况。在这样的应用中，需要扬声器应该尽可能紧凑并且背部体积(形成扬声器的安装结构的一部分)应该尽可能小。尽管如此，也需要扬声器应该能够在可能的最广泛频率范围内输出。这些是冲突的要求。

扬声器包括附着至声音线圈的膜片(membrane)，所述膜片放置于永久磁铁和偏转系统(yoke arrangement)限定的磁场内。扬声器的效果依赖于共振频率。在共振频率之上，输出响应相对平坦。因此，较低的共振频率带来宽带性能。共振频率是移动部分作为硬度和质量的函数。移动部分的强度依赖于两个要素：膜片的强度和背部体积的硬度。

传统微型扬声器内的膜片包括由深冲压或冲压形成的热塑性箔片。所述箔片的杨氏模量通常在1-2GPa的范围内。这样引起了相对高的共振频率，通常至少750Hz。

根据本发明，提供了一种扬声器，所述扬声器包括永久磁铁和放置于永久磁铁周围且附着至膜片上的线圈，其中所述膜片包括厚度小于0.3mm并且杨氏模量低于100MPa的弹性体。

本发明基于这样的认识：膜片的柔度(所述柔度是硬度的倒数，所述硬度进而将主要由杨氏模量限定)应该尽可能高。这就意味着共振频率由背部体积的效果控制。为了这个目的，优选地膜片的高柔度至少高于背部体积的柔度10倍。这样就可以选择尽可能小的背部体积，同时保持共振频率小于所需阙值，因此维持宽带性能。

小背部体积意味着背部体积的小柔度，使得背部体积的减少仅可以实现为针对给定的光学性能的限制。利用根据本发明的高柔度膜片，背部体积就可以减小到最小。

弹性体可以包括硅酮。优选地，膜片是注模成型的，具有所需低样式模量并且可以注模成型的硅酮是可用的。优选地，所述膜片包括单层单片结构。

为了使扬声器外形尽可能小，膜片可以包括平坦中央区域和一个环托(torus)，而且扬声器还可以包括置于与膜片的与线圈相对一侧的平坦中央区域上的加固元件。

扬声器还可以包括限定背部体积的支撑结构，其中所述背部体积小于1cm³。使用高柔度膜片能够在给定的声音效果下实现小的背部体积。所述背部体积可以小于0.5cm³。优选地，共振频率小于300Hz，或者更优选地小于250Hz。

本发明也提供了一种制造扬声器的方法，包括：

从弹性体膜片，其中所述膜片厚度小于0.3mm并且杨氏模量低于100MPa；

将线圈附着至膜片；以及

通过悬置膜片的方式装配扬声器，使得将线圈放置在永久磁铁周围。

现在将参考附图描述对本发明的示例，其中：

图1示出了已知扬声器的构造，其中可以采用本发明的膜片设计；以及

图2示出了安装到设备上以限定背部体积的扬声器。

本发明基于以下认识：膜片柔度的减小可以提供减少的共振频率，因此引起改进的宽带性能。另外，本发明基于以下认识：如果可以显著地减小柔度以提供极其柔软的膜片，那么背部体积可以主导性地决定共振频率，这可以能够实现由于制造公差的原因而在声学性能的变化减小的扬声器。

使用传统的深冲压成型方法生产本发明的极其柔软的膜片是不实际的。所需的膜片厚度值非常小，在10微米的范围内。为了生产小的薄膜片，需要对超薄的箔片进行深冲压。为了生产非常柔软的膜片，所述箔片应该即非常柔软和/或非常薄和/或应该进行高变形比的深冲压。因此，生产非常薄软的箔片极其困难。特别是，使用高变形比的非常薄的箔片进行深冲压导致了不稳定的深冲压工艺和较差的可靠性。

传统的膜片也是依赖温度的并且对温度敏感的。例如，柔软热塑性箔片具有较高的阻尼能力，但是硬度(杨氏模量E)和因此共振频率都严重受到温度的影响。这是个严重的问题，因为微型扬声器的工作温度可以处于-40℃到+100℃之间。传统硬度的不受温度影响的箔片可以通过增加箔片的厚度来实现更强的阻尼，但是膜片的硬度会呈线性增长并且另外共振频率变得更高。

通过传统工艺制成的超薄膜片也具有厚度的较差稳定性的问题。膜片厚度的较大变化引起柔度和共振频率的较大差异。

在解释本发明膜片的设计之前，先给出扬声器结构的概述。

图1示意性地示出了常规电动微型扬声器的结构。