一种平板扬声器音圈的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种平板扬声器音圈的制备方法，属于电子扬声器领域。该制备方法包括如下步骤：采用导电油墨，通过印刷方式在振动膜基底上印刷制备所需形状和大小的线圈，然后进行处理使导电油墨金属粒子表面的包覆剂脱附，获得导电音圈。本发明的平板扬声器用音圈通过直接在塑料薄膜基底上印刷纳米银导电油墨精细线条的方法制备得到，该音圈平整，柔韧性好、寿命较长，并且音圈牢度较好，不易从振动膜上脱落，该制备方法避免了铜线绕制方法的复杂过程及刻蚀铝箔方法对环境造成的污染。
【专利说明】一种平板扬声器音圈的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种平板扬声器音圈的制备方法，具体是平板扬声器所用的音圈制备方法，属于电子扬声器领域。
【背景技术】
[0002]随着移动电子产品的发展，对耳机(扬声器)的微型化要求不断提高，从而对振动膜上音圈的精度提出了要求。目前，平板扬声器的音圈层制备方法主要有铜线绕制或铝箔刻蚀的方法。微细铜线绕制的方法制作过程较复杂，需要在铜线周围用绝缘胶包覆，并且金属铜易被氧化而影响音圈的使用寿命，进而影响整个扬声器的正常工作。而铝箔刻蚀属于减法加工方法，会增加生产成本并对环境造成污染。因此，有必要开发一种耐用、低成本的精细音圈的制备方法。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有铜线绕制或铝箔刻蚀方法制备音圈的不足，提供一种在振动膜基底上直接印刷纳米银导电油墨来制备精细音圈的方法，以满足移动电子产品对音圈精细化的要求和绿色环保的要求，并且音圈牢度较好，不易从振动膜基底上脱落。
[0004]为实现以上目的，本发明通过以下技术方案来实现:
[0005]一种平板扬声器音圈的制备方法，包括如下步骤:采用导电油墨，通过印刷方式在振动膜基底上印刷制备所需形状和大小的线圈，然后进行处理使导电油墨金属纳米粒子表面的包覆剂脱附，获得导电音圈。
[0006]该方法通过印刷方式直接在振动膜基底上印刷纳米银导电油墨并经处理获得导电线圈图案。采用银纳米粒子作为油墨的主要组成部分，配制成具有一定粘度、表面张力的高固含量的导电油墨；采用印刷方式在振动膜基底上印刷制备纳米银精细线条，并处理后获得导电音圈。
[0007]所述的印刷方式包括喷墨印刷方式和微接触印刷方式等技术，它们不会对膜基底产生变形，通过印刷方式可获得最小线宽为50 μ m、最小线间距为25 μ m的线圈。该方法为加法制备技术，避免了材料的浪费。此外，由于印刷过程中对基底薄膜的压力很小甚至没有，不会对基底造成任何的皱曲，因而不会影响振动膜的发声效果。
[0008]所述的喷墨印刷所用的喷嘴直径为20-40μπι ;微接触印刷所施加的压力为10-30Ν，微接触印刷印章的线条宽度为40-45 μ m，线间距为15-20 μ m。
[0009]所述的振动膜基底为涂布有高分子层的聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚醚酮(PEEK)薄膜等材质。在其上涂布一层闻分子层对基底进行改性，来提闻纳米银导电油墨在I旲基底上的附着力；同时由于该高分子层具有疏水性能，可降低纳米银导电油墨在其上的铺展，有利于精细线条的制备，从而提高印刷线条的精细程度。
[0010]所述的涂布的高分子层包括聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇缩丁醛、聚氨酯、聚碳酸酯、聚偏氟乙烯等，涂布高分子层后的接触角大于60°。
[0011]所述的处理方式为氙灯处理，通过强脉冲光使纳米银粒子表面的包覆剂脱附。所述的氙灯处理时间为1-5S，膜距离氙灯l_5mm，每个脉冲辐射能量为0.75-3.5J/cm2，脉冲持续1.5-6ms，脉冲间隔1-20ms。
[0012]所述的导电油墨为纳米银导电油墨，所述的纳米银导电油墨中纳米银粒子直径在50-200nm之间，固含量(重量)为50-90 %，优选固含量在70-90 %之间，粘度为10_50cp，表面张力为30-50mN/m。
[0013]所述的纳米银导电油墨中溶剂的体积组成包括:
[0014]水:25-40%
[0015]乙二醇:55-70%
[0016]表面活性剂:2_5%。
[0017]所述的表面活性剂为非离子型表面活性剂，聚氧乙烯聚氧丙烯型、多元醇型等，如聚氧乙烯聚氧丙烯醚、聚乙二醇等。
[0018]所述的纳米银粒子表面的包覆剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸等。
[0019]银纳米粒子的制备技术已经成熟，将银纳米粒子分散到一定溶剂中，可配制成合适物化参数的导电油墨，经丝网印刷并处理后可获得导电图案，该技术已被用于RFID标签、透明导电膜等印刷电子领域。但丝网印刷无法实现线宽100 μ m以下的精度，这限制了该技术在精细音圈制备中的应用。随着喷墨技术的发展，喷嘴直径可以达到20 μ m甚至更小，利用疏水基底减轻墨滴在基底上的铺展可获得与喷嘴直径相当宽度的线条。而微接触印刷的精度依赖于光刻母版的精度，目前光刻精度可达到I μ m，因此微接触印刷可印刷线宽100 μ m以下的线条图案。
[0020]本发明的优点:
[0021]I)本发明通过印刷的方式获得附着力好的、精细导电音圈，并且寿命长、成本低、绿色环保。
[0022]2)本发明方法印刷得到的线圈经处理后不易氧化，电导率可达到6X107S/cm以上，并且依赖于油墨中银纳米粒子的固含量。
[0023]3)本发明通过直接在振动膜基底上印刷纳米银导电油墨精细线条的方法制备得到柔韧性好、寿命较长的平板扬声器音圈，并且音圈平整、牢度好。该制备方法避免了铜线绕制方法的复杂过程及刻蚀铝箔方法对环境造成的污染。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本发明设计的音圈图案，线宽50 μ m，线间距25 μ m。
【具体实施方式】
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[0025]下面结合具体实施例对本发明平板扬声器音圈的制作方法做进一步说明，并提供3个实施例，但本发明不限于所提供的实施例。
[0026]实施例1:
[0027]将直径50nm的银纳米粒子分散到含有乙二醇、水、表面活性剂的混合液中，配制得到50%银含量(重量)的银纳米粒子油墨，粘度为10cp，表面张力为30mN/m。纳米银导电油墨中溶剂的体积组成为:水:40%、乙二醇:58%、表面活性剂聚氧乙烯聚氧丙烯醚:2%，纳米银粒子表面的包覆剂为聚乙烯吡咯烷酮。
[0028]将油墨灌入到打印机墨盒中，用喷嘴直径为20 μ m的喷头按设计的音圈图案(如图1)在聚醚酰亚胺(PEI)基底上进行喷墨打印。在聚醚酰亚胺(PEI)基底的表面涂布有高分子层，涂布的高分子层为聚偏氟乙烯，涂布后接触角105°。
[0029]将打印的图案用氙灯处理5s，膜距离氙灯5mm，使纳米银粒子表面的包覆剂脱附，获得线宽50 μ m、间距25 μ m的导电音圈。其中脉冲辐射能量为0.75J/cm2，脉冲持续6ms，间隔20ms ο
[0030]实施例2:
[0031]将直径SOnm的银纳米粒子分散到含有乙二醇、水、表面活性剂的混合液中，配制得到70%银含量(重量)的银纳米粒子油墨，粘度为18cp，表面张力为35mN/m。纳米银导电油墨中溶剂的体积组成为:水:36%，乙二醇:62%，表面活性剂聚乙二醇:2%。纳米银粒子表面的包覆剂为聚丙烯酸。
[0032]将油墨灌入到打印机墨盒中，用喷嘴直径为40 μ m的喷头按设计的音圈图案在经疏水涂层处理后的聚醚醚酮(PEEK)基底上进行打印，在聚醚醚酮(PEEK)基底的表面有疏水高分子涂层，涂布的高分子层为聚苯乙烯，涂布后接触角为80°。
[0033]将打印的图案用氙灯处理3s，膜距离氙灯3mm，使纳米银粒子表面的包覆剂脱附，获得线宽50 μ m、线间距25 μ m的导电音圈。其中脉冲辐射能量为2J/cm2，脉冲持续3ms，间隔 15ms。
[0034]实施例3:
[0035]将直径200nm的银纳米粒子分散到含有乙二醇、水、表面活性剂的混合液中，配制得到90%银含量(重量)的银纳米粒子油墨，粘度为50cp，表面张力为50mN/m。纳米银导电油墨中溶剂的体积组成为:水:25%、乙二醇:70%、表面活性剂聚乙二醇:5%，纳米银粒子表面的包覆剂为聚乙烯吡咯烷酮。
[0036]通过微接触印刷使银纳米粒子油墨从PDMS印章上转移到聚醚醚酮(PEEK)基底上，微接触印刷所施加的压力为30N，PDMS印章(微接触印刷版)的图案线宽为40 μ m,间距为15μπι。在聚醚醚酮(PEEK)基底的表面涂布有高分子层，涂布的高分子层为聚乙烯醇缩丁醛，涂布后接触角70°。
[0037]将转移到基底上的银图案用氙灯处理ls，膜距离氙灯1mm，使纳米银粒子表面的包覆剂脱附，获得线宽50 μ m、间距25 μ m的导电音圈。其中脉冲辐射能量为3.5J/cm2,脉冲持续1.5ms,间隔1ms。
[0038]实施例4:
[0039]将直径130nm的银纳米粒子分散到含有乙二醇、水、表面活性剂的混合液中，配制得到60%银含量(重量)的银纳米粒子油墨，粘度为32cp，表面张力为45mN/m。纳米银导电油墨中溶剂的体积组成为:水:30%，乙二醇:66%，表面活性剂聚氧乙烯聚氧丙烯醚:4%。纳米银粒子表面的包覆剂为聚丙烯酸。
[0040]通过微接触印刷使银纳米粒子油墨从PDMS印章上转移到聚醚酰亚胺(PEI)基底上，微接触印刷所施加的压力为10N，PDMS印章(微接触印刷版)的图案线宽为45 μ m，间距为20μπι。在聚醚酰亚胺(PEI)基底的表面涂布有高分子层，涂布的高分子层为聚氨酯，涂布后接触角76。。
[0041]将转移到基底上的银图案用氙灯处理2s，膜距离氙灯4mm，使纳米银粒子表面的包覆剂脱附，获得线宽50 μ m、间距25 μ m的导电音圈。其中脉冲辐射能量为2.5J/cm2,脉冲持续2ms,间隔1ms0
[0042]本发明的平板扬声器用音圈通过直接在塑料薄膜基底上印刷纳米银导电油墨精细线条并经光处理制备得到，音圈平整，柔韧性好、寿命较长，并且音圈牢度较好，该方法相对于铜线绕制、铝箔刻蚀技术具有制备简便、无污染、成本低等优点。将该音圈置于磁场中并通音频电流，会产生随音频电流变化的磁场，使音圈沿着轴向振动而发声，低音丰满、音质柔和。
【权利要求】
1.一种平板扬声器音圈的制备方法，包括如下步骤:采用导电油墨，通过印刷方式在振动膜基底上印刷制备线圈，然后进行处理使导电油墨金属粒子表面的包覆剂脱附，获得导电音圈。
2.根据权利要求1所述的平板扬声器音圈的制备方法，其特征在于:所述的印刷方式包括喷墨印刷方式和微接触印刷方式。
3.根据权利要求2所述的平板扬声器音圈的制备方法，其特征在于:所述的喷墨印刷用的喷嘴直径为20-40 μ m ;微接触印刷所施加的压力为10-30N，微接触印刷印章的线条宽度为40-45 μ m,线间距为15-20 μ m。
4.根据权利要求1所述的平板扬声器音圈的制备方法，其特征在于:所述的振动膜基底为涂布有高分子层的聚醚酰亚胺或聚醚醚酮薄膜。
5.根据权利要求4所述的平板扬声器音圈的制备方法，其特征在于:所述的高分子层为聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇缩丁醛、聚氨酯、聚碳酸酯或聚偏氟乙烯，涂布后接触角大于 60°。
6.根据权利要求1所述的平板扬声器音圈的制备方法，其特征在于:所述的处理为氙灯处理。
7.根据权利要求6所述的平板扬声器音圈的制备方法，其特征在于:所述的氙灯处理时间为l_5s，膜与氙灯的距离为l_5mm，每个脉冲辐射能量为0.75-3.5J/cm2，脉冲持续1.5_6ms,脉冲间隔 I_20ms。
8.根据权利要求1所述的平板扬声器音圈的制备方法，其特征在于:所述的导电油墨为纳米银导电油墨，所述的纳米银导电油墨中纳米银粒子直径为50-200nm，固含量为50-90%。
9.根据权利要求8所述的平板扬声器音圈的制备方法，其特征在于:所述的纳米银导电油墨中溶剂的体积百分比组成为:水25-40%，乙二醇55-70%，表面活性剂2_5%。
10.根据权利要求9所述的平板扬声器音圈的制备方法，其特征在于:所述的表面活性剂为聚氧乙烯聚氧丙烯型或多元醇型非离子型表面活性剂；纳米银粒子表面的包覆剂为聚乙烯吡咯烷酮或聚丙烯酸。
【文档编号】H04R31/00GK104244163SQ201410469428
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月15日 优先权日:2014年9月15日
【发明者】辛智青, 李路海, 李亚玲, 莫黎昕, 方一 申请人:北京印刷学院