聲學(xué)換能器和用于聲學(xué)換能器的薄膜的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]—般地，本發(fā)明涉及一種聲學(xué)換能器，包括用于聲學(xué)換能器的薄膜。
【背景技術(shù)】
[0002]聲學(xué)膜(即用于包括揚聲器和麥克風(fēng)的電聲學(xué)換能器的薄膜)可以被設(shè)計和制造，以優(yōu)化多個特性。首先，薄膜應(yīng)該滿足選擇的聲學(xué)準則，以在需要的頻段上確?？山邮艿穆曇魪?fù)制。其次，因為由于換能器的操作導(dǎo)致薄膜及其環(huán)境的溫度可能上升，所以薄膜應(yīng)該在一系列溫度上很好地工作。再次，薄膜應(yīng)該具有可接受的疲勞性能(例如，隨著時間的薄膜的聲音復(fù)制能力的可接受的降低水平)，以使換能器具有較長壽命。
[0003]過去，已經(jīng)使用具有多于一層的聲學(xué)膜。這樣的薄膜一般具有對稱的層布置，以使薄膜在薄膜振幅的兩個方向上具有相同的運動和剛度。例如，一個已知的布置使用五層布置方式，其中外層由相同的熱塑性材料制成，并且最內(nèi)層用作承載層，在內(nèi)承載層與外層之間具有粘合劑層。使用五個不同的層，所述薄膜的成本和制造時間可能比較高。另一個已知的布置的示例包括作為粘合劑的丙烯酸酯材料的中間層，該中間層具有位于該中間層的兩側(cè)上的相同的熱塑性材料層。為了確保良好的聲學(xué)性能，高質(zhì)量的熱塑性材料用于外層。然而，對于多層復(fù)合聲學(xué)薄膜，需要以更低的成本實現(xiàn)與現(xiàn)存的示例類似的或更好的聲學(xué)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]此外，本公開提供了一種用于聲學(xué)換能器的多層薄膜，相比已知的多層薄膜構(gòu)造，該多層薄膜可以以降低的成本提供改進的聲音復(fù)制性、熱穩(wěn)定性和較長壽命。在一個實施例中，這樣的薄膜可以包括:第一層，所述第一層包括第一材料；第二層，該第二層設(shè)置在所述第一層上，所述第二層包括不同于所述第一材料的第二材料；以及第三層，所述第三層設(shè)置在所述第二層上，所述第三層包括不同于所述第一材料和所述第二材料的第三材料。所述第三層可以被構(gòu)造為與可動線圈連接。所述第一材料可以為諸如聚醚醚酮的聚芳醚酮(PAEK)，所述第二材料可以為丙烯酸酯，并且所述第三材料可以為聚醚酰亞胺(PEI)或聚碳酸酯(PC)。
[0005]優(yōu)選地，第三材料具有比第一材料更高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
[0006]優(yōu)選地，第一層、第二層和第三層各自的徑向橫截面具有大致相同的尺寸
[0007]—種制造聲學(xué)換能器的方法的實施例可包括如下步驟:提供第一膜層，該第一膜層包括第一熱塑性材料；在所述第一膜層上設(shè)置第二膜層；并且在所述第二膜層上設(shè)置第三膜層，所述第三膜層包括不同于第一熱塑性材料的第二熱塑性材料，所述第二熱塑性材料比所述第一熱塑性材料更具有化學(xué)反應(yīng)性。
[0008]一種聲學(xué)換能器的實施例可包括可動電磁線圈和薄膜。所述薄膜可包括:第一層，所述第一層包括第一材料；第二層，該第二層設(shè)置在所述第一層上，所述第二層包括不同于所述第一材料的第二材料；以及第三層，該第三層設(shè)置在所述第二層上，所述第三層包括不同于所述第一材料和所述第二材料的第三材料。所述第三層可以與所述線圈連接。所述第三材料可以為PEI或PC。
【附圖說明】
[0009]圖1是電聲學(xué)換能器的示例性實施例的剖視圖。
[0010]圖2是聲學(xué)換能器的多層膜的示例性實施例的示意圖。
[0011]圖3是聲學(xué)換能器的多層膜的示例性實施例的示意圖。
[0012]圖4是圖示制造聲學(xué)換能器的方法的示例性實施例的流程圖。
[0013]圖5是圖示用于可用于圖4的方法中的沖壓工藝的隨時間變化的溫度和壓力的示例性值的圖形。
[0014]圖6是圖示用于可用于圖4的方法中的拉深工藝的隨時間變化的溫度和壓力的示例性值的圖形。
[0015]圖7至9是圖示包括示例性的非對稱多層膜的換能器的聲學(xué)性能和包括示例性的對稱多層膜的換能器的聲學(xué)性能的圖形。
【具體實施方式】
[0016]參見附圖，其中在各個視圖中相同的附圖標(biāo)記指代相同或相似的特征，圖1是聲學(xué)換能器10的實施例的剖視圖。換能器可包括殼體12、固定磁體14、電磁線圈16和薄膜18。在一個實施例中，薄膜18可以被連接至電磁線圈16和/或殼體12，并且薄膜18和電磁線圈16能夠相對于固定磁體14移動。在其中換能器10用在揚聲器中的一個實施例中，AC信號可以供給到電磁線圈16中，該信號可使得電磁線圈16產(chǎn)生磁場，該磁場可以與固定磁體14產(chǎn)生的磁場相互作用，以使電磁線圈16和薄膜18相對于固定磁體14移動，由此薄膜18可以產(chǎn)生聲學(xué)壓力波。
[0017]在一個實施例中，在任何合適的應(yīng)用中，換能器10可以例如僅用作麥克風(fēng)和/或揚聲器的一部分。例如，在一個實施例中，換能器10可以用于手機或其它便攜式裝置中。
[0018]根據(jù)換能器10需要的形狀和特性，薄膜18可以具有圓形、矩形或其它形狀。薄膜18和電磁線圈16 —般地可以繞軸線A設(shè)置，并且在一個實施例中，薄膜18 —般可包括三個徑向部。薄膜可包括中心徑向部20、過渡徑向部22和外徑向部24。在一個實施例中，過渡部22可以與可動的電磁線圈16連接，并且外部24可包括穹頂結(jié)構(gòu)并且可以與殼體12的一部分連接。
[0019]理論上，薄膜18產(chǎn)生的壓力波將優(yōu)選地在寬頻段上、在較寬的溫度范圍上以及在換能器的較長的壽命中復(fù)制輸入到電磁線圈16上的信號的信號特性。此外，特別是在微型換能器的實施例中(例如，手機揚聲器和微型麥克風(fēng))，可能要求降低薄膜18的振幅，以允許減小換能器10的尺寸。結(jié)果，用于薄膜18的目標(biāo)可以包括具有最小的薄膜振幅的精確的聲音復(fù)制、較大的溫度容限和較長的壽命。在一個實施例中，多層膜可以被用于換能器10中，其中不同層的薄膜提供上述要求的特性中的不同的特征。
[0020]圖2是薄膜第一實施例的示意圖，其中，薄膜18i包括沿軸線A布置的三層26、28、30。中間層28可包括丙烯酸酯和/或在薄膜18i的要求的諧振頻率和/或頻率范圍上展現(xiàn)良好的阻尼特性(例如，以降低薄膜振幅)的另一材料。在一個實施例中，外層26、30可以包括各自的熱塑性彈性(TPE)材料，所述熱塑性彈性(TPE)材料被選擇以相對于僅由丙烯酸酯或另一相對軟的材料構(gòu)成的薄膜而改進薄膜18i的疲勞性能(S卩，薄膜的聲音復(fù)制能力隨著時間較少地降低)。TPE層26、30可包括，僅為示例而不是限制，來自聚芳醚酮(PAEK)族的一個或多個聚合物，諸如聚醚醚酮(PEEK)、PEK、PEEKK或ΡΕΚΕΚΚ。TPE層26、30可以額外地或可替代地包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚酰亞胺(PEI)、聚碳酸酯(PC)、多芳基化合物(PAR)和/或另一聚合物?？商娲?，在一個實施例中，膜層26、28、30可以是非對稱的(g卩，其中第一 TPE層26包括不同于第二 TPE層30的材料成分)。在一個實施例中，所述層可以具有彼此相同的半徑尺寸(即，可以具有垂直于軸線A截取的相同的橫截面)。在一個實施例中，膜層26、28、30中的每一個都可以包括單個各自的材料(例如，本文中指定的材料中的一個)?？商娲兀谝粋€實施例中，單個膜層26、28、30可以包括多個材料。
[0021]圖3是用于具有非對稱層布置的聲學(xué)換能器的薄膜182的實施例的示意圖。薄膜182可以包括沿軸線A布置的三層32、28、34:第一層32具有第一材料成分，第二層28設(shè)置在第一層32上并且具有第二材料成分，并且第三層34設(shè)置在第二層28上并且具有第三材料成分。在一個實施例中，第一材料成分、第二材料成分和第三材料成分可以彼此不相同。在一個實施例中，第一層32可以是或可以包括聚芳醚酮材料，第二層28可以是或可以包括丙烯酸酯材料，并且第三層34可以是或可以包括PE1、PC、PAR、聚萘二甲酸乙二醇酯和/或聚對苯二甲酸乙二醇酯材料。
[0022]如上所述，由于丙烯酸酯在聲學(xué)換能器通常的頻段(例如，在人可以聽得見的頻域中的聲音)中具有良好的阻尼特性，所以包括丙烯酸酯的中間層28可以被使用。丙烯酸酯的阻尼特性可以降低薄膜182的振幅，由此使得換能器組件的尺寸相對于具有較大振幅的薄膜而被減小。丙烯酸酯可以是或可包括，例如，丙烯酸酯粘合劑。代替丙烯酸酯或除丙烯酸酯之外，可以使用硅粘合劑。
[0023]由于其良好的疲勞性能，所以可以使用聚醚醚酮(或另一聚芳醚酮材料)用于一個或多個外層(例如，第一層32)。聚醚醚酮可以具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)(即，可以以規(guī)則圖案布置在原子或分子水平處一一所述原子或分子水平結(jié)構(gòu)在本文中可以被稱為結(jié)晶度)，可以具有大約141°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，并且可以是各向異性材料。在一個實施例中，替代聚醚醚酮或除聚醚醚酮之外，可以在薄膜182的第一層32中使用具有與聚醚醚酮的材料屬性相同的一些或全部材料屬性的材料(諸如，例如，另一聚芳醚酮材料)。
[0024]由于其良好的膠粘性能和相對低的成本，所以可以將PEI用于一個或多個外層(例如第三層34)。S卩，包括聚醚醚酮、丙烯酸酯和PEI的層32、28、34的薄膜182可以成本更低，并且比包括聚醚醚酮、丙烯酸酯和聚醚醚酮的層的薄膜更易于與換能器的線圈連接。PEI可具有非晶的結(jié)晶性(即，分子或原子水平中的非規(guī)則的排列)，可以具有大約217°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，并且可以是各項同性材料。因為PEI可比聚芳醚酮材料更有化學(xué)反應(yīng)性，所以在實施例中PEI可提供改進的膠粘性能(例如，相對于聚芳醚酮材料)。在一個實施例中，代替PEI或除PEI之外，具有一些或全部與PEI相同的材料屬性的材料(諸如，例如PC、PAR、聚對苯二甲酸乙二醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯)可以用于薄膜的第三層。
[0025]圖3圖示了包括PEEK、丙烯酸酯粘合劑和PEI層的三層非對稱薄膜的具體實施例。與本公開一致的其它具體實施例包括薄膜，該薄膜包括:PAR、丙烯酸酯粘合劑和另一 TPE ;以及PAR、丙烯酸酯粘合劑和PEEK。
[0026]圖4是圖示制造具有諸如圖3的薄膜的多層薄膜的諸如圖1中圖示的換能器的聲學(xué)換能器的方法40的流程圖。參照圖4，方法40可以開始于步驟42，該步驟42包括提供包括第一材料的第一膜層。在一個實施例中，第一膜層可包括熱塑性材料。在一個實施例中，第一熱塑性材料可以是或可包括聚醚醚酮，或可以是或可包括具有至少一些與聚醚醚酮的材料屬性相同的材料屬性的TPE(諸如，例如，另一聚芳醚酮材料)。
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