用于扬声器的振膜组件及设有该振膜组件的扬声器的制作方法

本发明属于电声产品技术领域，具体涉及一种用于扬声器的振膜组件及设有该振膜组件的扬声器。

背景技术

扬声器是电子设备中一种重要的声学部件，用于将音频电信号转换成声音信号传出，是一种能量转换器件。扬声器通常包括振动系统和磁路系统，振动系统包括结合在一起的振膜和音圈。振膜是扬声器的重要部件，对扬声器的性能有着至关重要的作用，它决定了扬声器由电能到声能的转换质量。

振膜的基础结构为一种紧密贴合的含有金属层(铝箔或铜箔)和聚酰亚胺胶片层的一种双层结构薄膜，通过蚀刻的方式把金属层中多余的部分蚀刻掉而留下的就成了电路部分，即俗称的柔性电路板(fpc)。振膜的振动属于弹性体振动学中弦振动与膜振动的复合体，其声波的产生并非单纯的膜振动，也包含了弦振动。弦振动的原因在于这种振膜中印制的电路本身就是一根根细细的金属线，除了力学作用外，其本身就像琴弦一样也参与发声，所以属于弦振动模式。

由于这种电路中的“弦”在磁场中产生的电磁感应引发振动进而带动附着其上的膜同步振动，所以“弦”的振动处于主动地位，膜的振动处于被动地位。由于这种“弦”的振动处于主动地位，弦振动而产生的声波在整个声波中是不可忽略的。通过实验验证，这种由弦振动模式产生的声波和由弦振动进而带动附着其上的膜同步振动产生的声波，使整个振膜的声音具有非常明显的特色，特别是“弦”的振动会产生类似“金属声”的质感。在正确的控制下在高频区域会带来诸多细节和金属般的音质，但如不加以控制也会形成刺耳或锐化的音质。另外，普通的双层基础结构的振膜由于没有撑紧或非常轻薄，其振动时还会产生额外的类似薄纸片的“哗哗声”，这是此类振膜的一个缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决上述存在的至少一个问题，该目的是通过以下技术方案实现的。

本发明提出了一种用于扬声器的振膜组件，其中包括pcb支撑背板、柔性电路板和调谐层，所述pcb支撑背板设于所述柔性电路板的背面用于将振膜组件贴合装配到包含磁路及导磁板的安装座的表面，所述调谐层贴合设于所述柔性电路板的表面。

进一步地，如上所述的用于扬声器的振膜组件，所述pcb支撑背板包括设于所述柔性电路板的两侧边缘位置的支撑部和用于将所述柔性电路板分割成多个能够翻折的子电路板的固定部，所述调谐层能够设于多个所述子电路板中的任意一个所述子电路板上。

进一步地，如上所述的用于扬声器的振膜组件，所述柔性电路板包括基层和金属层，所述金属层包括至少一组导电回路，所述调谐层能够设于多个所述子电路板中的任意一个所述子电路板的金属层的导电回路上。

进一步地，如上所述的用于扬声器的振膜组件，所述调谐层为矩形板。

进一步地，如上所述的用于扬声器的振膜组件，所述调谐层为喷涂油墨。

进一步地，如上所述的用于扬声器的振膜组件，同一组所述导电回路上设有同一种所述调谐层。

进一步地，如上所述的用于扬声器的振膜组件，所述基层材料为聚酰亚胺胶片，所述金属层为铝箔或铜箔。

进一步地，如上所述的用于扬声器的振膜组件，所述pcb支撑背板、所述柔性电路板、所述调谐层上还设有贯穿所述振膜组件并用于对所述振膜组件进行固定的连接孔。

进一步地，如上所述的用于扬声器的振膜组件，所述柔性电路板上还设有用于与信号线相连接的接线触点。

本发明提出了一种扬声器，所述扬声器包括上述所述的用于扬声器的振膜组件。

通过使用本发明所述的用于扬声器的振膜组件及设有该振膜组件的扬声器，将调谐层贴合设于柔性电路板上，当用于高音扬声器或中高音合体的扬声器的高音部分时，能够有效抑制所述柔性电路板的杂散震动，减少杂音的产生并调谐主观音色；当用于中音扬声器或中高音合体的扬声器的中音部分时，能够有效地提高柔性电路板的刚性并使其接近活塞运动模式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明一实施例的整体结构示意图；

图2为图1中实施例的立体爆炸结构示意图；

图3为图1中柔性电路板的整体结构示意图；

图4为本发明另一实施例的整体结构示意图；

图5为本发明另一实施例的整体结构示意图。

附图中各标记表示如下：

10：柔性电路板、11：基层、12：金属层；

20：调谐层、21：矩形板、22：喷涂油墨；

30：pcb支撑背板、31：支撑部、32：固定部；

40：连接孔；

50：接线触点。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

首先进行如下原理和术语的解释以便于对本申请的理解。

关于弦的振动原理：

根据简谐振动原理，弦的振动和单摆运动中描述的质点运动原理一样，由于弦作为弹性体振动属于横波，即弦的各元段质点振动方向与传播方向相互垂直，与产生的振动波同向。在频率方面，弦的弹力(刚性)和频率成正比，顺性(弹力的倒数)、长度、截面积(粗细)、质量和频率成反比。在效率方面，截面积(粗细)、长度、顺性和效率成正比，质量和效率成反比。

对于振膜中印制的“弦”来说，由于其谐振频率必然受其长度、弹力和质量的制约；再由于其弹力在固定好的振膜中是材料本身自然平展状态，无法随时调节；另外其质量是随长度而改变的。所以，以其长度(即每跟电路的高度)和随长度而改变的质量为考量是计算其谐振频率的主要依据。此时弦的长度可类比为波长，而这个波长的频率就等于弦的谐振频率即弦的固有频率，也是弦的最低频率。以此可确定振膜中电路的高度可类比为弦长，弦长又可类比为波长、再求出该波长的频率即得到了谐振频率。

根据傅里叶解析可以把一个复杂的、含有多个频率成分的波变换为多个简单波，每个简单波所对应的物体的体积模瓣(弦或膜的粒子化分割)的大小由于频率的不同而不同，其中最大的就是最低频率的简谐振动的模瓣，即整根弦的长度或膜的面积；再根据质点运动原理，因为高频可视为最低频率的谐振模式，即谐振频率的倍频，这些倍频可以通过各元段质点运动的模式(即弦长的1/2、1/3、1/4......等谐振方式的倍频)产生，但阶次不能太高，这是因为倍频的阶次越高振幅越小，声能也会急剧变小。

我们实际可以利用的近次倍频最好是不超过谐振频率的3～4倍。假设20khz是某谐振频率的四倍，其谐振频率为20khz÷4＝5khz，根据公式

λ＝v/f＝34400/5000＝6.88cm，

其中，λ为波长，v为声速，f为频率。

6.88cm高的电路的最低频率为5khz，此时加上弦的质量及固定引起的机械阻抗会降低弦的谐振频率，使整个扬声器的谐振频率低于5khz，但是降低的量是有限的。

综上所述，如果只是以弦长6.88cm的弦振动模式为参考，低于5khz的谐振频率将是困难的，甚至振动时发生畸变而产生失真；如果继续降低谐振频率(即增加电路的高度)，高于20khz的频率将处于超过截止频率4倍频的方式振动，这会严重影响超高频段的效率。

关于膜的振动原理。

根据简谐振动原理，膜的振动可看成是弦在二维空间的扩展，作为弹性体其振动波也是横波。根据已知膜的振动原理得出：在频率方面，膜的弹力和频率成正比，与顺性(弹力的倒数)、面积、面密度(厚度)、质量和频率成反比。在效率方面，膜的截面积、顺性和效率成正比，面密度(厚度)、质量和效率成反比。由于膜是被弦(电路)带动的，独立的看没有了电学部分只有机械力学部分，所以必然受简谐振动和质点运动模式影响。

根据上文提到的傅里叶解析的简单波及体积模瓣(弦或膜的粒子化分割)的原理，又由于膜的固定方式是平展贴合没有额外的劲力，所以膜的截止频率主要由膜的面积、边界尺寸和质量决定，弹力可忽略；再根据质点运动原理，高频可按倍频的方式以通过各元段区域质点运动的模式即膜的面积和边界尺寸的1/2、1/3、1/4......等等的模瓣产生。所以，对于振膜来说，这时截止频率由振膜的面积和边界尺寸决定。由于振膜组件的形状为矩形平面，长和宽即代表了其两个边长，若将两个边长按简谐振动的弦的单摆模式计算长度方向和宽度方向的谐振频率，至此理论上有三个谐振频率。第一种是由膜的整体面积、面密度、质量和弹力决定的谐振频率，这将是最低的谐振频率，可根据相关波动方程进行求解；第二种和第三种是膜的边界尺寸的长度方向和宽度方向的单摆模式形成的截止频率，如果不考虑弹力和质量这两个频率通过波长公式很容易计算出来。假设振膜的长度(高度)为10cm，宽度为4cm，根据公式：f＝v/λ，

长度方向的谐振频率f＝34400/10＝3440hz；

宽度方向的谐振频率为f＝34400/4＝8600hz。

如果设定目标为2000hz或以下(因为这是大多数高音扬声器必须保证的谐振频率)，这后两种谐振频率显然有些高，即便按第一种可能也会超过目标。而且一个长10cm，宽4cm的高音扬声器振膜做成扬声器，其尺寸也是大多数小型箱体无法承受的。

根据活塞运动原理降低膜的谐振频率。

根据动圈式扬声器的运动原理说明，活塞式线性往复运动的谐振频率除了符合简谐振动原理受振子的质量、弹力等因素影响外，还可由输入信号的频率直接驱动其按活塞模式运动。所以在振膜中发明一种能让振膜以接近活塞模式运动的结构，特别是低频部分按活塞运动原理以线性运动模式进行电-力-声的转换，就会解决振膜低于2000hz的低频响应问题。这样低频部分就转换成了活塞模式运动，这时谐振频率由振膜的力顺(即弹力系数的倒数)和质量起主导作用而不再由振膜的面积和尺寸决定，而高频部分仍然以上文描述的方式运动。

实施例一

图1为本发明一实施例的整体结构示意图。图2为图1中实施例的立体爆炸结构示意图。图3为图1中柔性电路板10的整体结构示意图。如图1、图2和图3所示，本实施例中的振膜组件包括柔性电路板10、调谐层20和pcb支撑背板30。其中，pcb支撑背板30设于所述柔性电路板的背面用于将振膜组件贴合装配到包含磁路及导磁板的安装座的表面，调谐层20贴合设于柔性电路板10的表面。

本实施例中，pcb支撑背板30包括设于柔性电路板10的两侧边缘位置的支撑部31和用于将柔性电路板10分割成多个能够翻折的子电路板的固定部32，调谐层20能够设于多个子电路板中的任意一个子电路板上。通过设置支撑部31能够减少柔性电路板10的整体变形，同时能够通过支撑部31对柔性电路板10整体进行连接固定。通过设置固定部32将柔性电路板10分割成多个能够翻折的子电路板，能够根据实际需要对柔性电路板10上各子电路板的角度进行翻折调节，从而满足振膜装配时的需要，同时，固定部32能够进一步加强柔性电路板10的整体强度。

本实施例中，柔性电路板10采用胶片和金属层的合成体进行蚀刻而成的柔性电路板(fpc)。其包括基层11(胶片)和金属层12，金属层12包括一组导电回路，调谐层20能够贴合设于多个子电路板中的任意一个子电路板的金属层12的导电回路上。

如图1所示，本实施例中的振膜组件的结构适用于中音扬声器。其中，柔性电路板10上设有一组导电回路。固定部32将柔性电路板10分割成五个并排设置的子电路板，每个子电路板的金属层12上均设有调谐层20。每个子电路板的长度方向内均设有八根导线，相当于八根“弦”，共计四十根弦。

本实施例中，pcb支撑背板30为pcb框架，调谐层20为矩形板21，其材料也可以选用pcb材料，基层11的材料为聚酰亚胺胶片，金属层12为铝箔或铜箔。该矩形板21设于任意一个子电路板的金属层12的居中位置。其中，矩形板21、金属层12和基层11依次顺序叠放设置。

由于把调谐层20变成一块硬板覆压在金属层12的中间的大部分区域，使这个区域的刚性模量增大，其边缘到四周pcb框架部分之间的区域处于比较柔软的状态，类似于传统锥形扬声器的折环，这时刚性大的中间部分整体做垂直于振膜表面的前后运动就达到或接近了活塞运动模式，从而满足本发明在弦振动和膜振动的横波的基础上，使振膜按活塞方式做线性运动，进而达到向较低频率扩展的能力。

进一步地，pcb支撑背板30、柔性电路板10、调谐层20上还设有贯穿振膜组件并用于对振膜组件进行固定的连接孔40。

进一步地，柔性电路板10上还设有用于与信号线相连接的接线触点50。

此外，矩形板21的具体尺寸和材料并非固定，可提前根据柔性电路板10的刚性需要进行设定。本申请中的振膜组件在加工之前即可设定目标的频宽、阻抗及效率，甚至可按主观音质要求进行设计加工。通过改变调谐层和基础结构的材料、尺寸和结合方法，如：厚度，面积，质量，电路的尺寸、排列方式，以及固定振膜的框架结构等不同的参数，以达到按目标频率设置频宽、阻抗、感抗及效率的目的。还可以对主观音质进行调谐，直到找到理想的结合方式设计出合理的扬声器振膜。

本实施例中的调谐层20采用矩形板21的结构方式可适用于中音扬声器，其中，金属层12上包括一组导电回路。当金属层12设有多组导电回路时，可在多组导电回路上均设置矩形板21，从而提高多组导电回路所处的柔性电路板的区域的刚性模量，使振膜按活塞方式做线性运动，进而达到向较低频率扩展的能力。

实施例二

如图4所示，本实施例中的振膜组件的结构适用于高音扬声器。其中，柔性电路板10包括一组导电回路，调谐层20采用喷涂油墨22的结构形式。其中，喷涂油墨22的结构形状可以采用多种形式，如方形或椭圆形、实心或空心，其在柔性电路板10上的覆盖面积能够满足调谐高音扬声器的音色和抑制杂散震动即可。将喷涂油墨22设于柔性电路板10的表面，能够有效抑制柔性电路板10的杂散振动，减少杂音，降低“哔哔”声的产生；另外，通过喷涂油墨722的具体形状和面积，可以调谐高音扬声器的主观音色。

本实施例中的调谐层20采用喷涂油墨22的结构方式可适用于高音扬声器，其中，金属层12上包括一组导电回路。当金属层12设有多组导电回路时，可在多组导电回路上均设置喷涂油墨22，从而有效抑制柔性电路板10的杂散震动，减少杂音的产生，降低“哔哔”声的产生，调谐主观音色。

实施例三

如图5所示，本实施例中的振膜组件的结构适用于高、中音一体的扬声器。其中，柔性电路板10上设有两组导电回路，其中一组导电回路对应高音部分，另一组导电回路对应中音部分。高音部分的导电回路上的调谐层20采用喷涂油墨22的结构形式，中音部分的导电回路上的调谐层20采用矩形板21的结构形式。

本实施例中的调谐层20采用喷涂油墨22和矩形板21组合的结构方式可适用于高、中音一体的扬声器，且柔性电路板10上设有两组导电回路。当柔性电路板10上的高音部分和/或中音部分对应设有多组导电回路时，应在高音部分对应的所有导电回路上均设置喷涂油墨22，在中音部分对应的所有导电回路上均设置矩形板21，以此满足振膜组件振动时的需要。

在这种高音和中音合体的扬声器中，为了使高音部分和中音部分的振动不会互相干扰，也可以将振膜组件的高音部分和中音部分一分为二的从中间完全断开，使其形成两个独立的振膜并按轴向上下排列围绕在共同的扬声器其它组件上。

发明还提出了一种扬声器，其中包括上述的用于扬声器的振膜组件。

通过使用本发明所述的用于扬声器的振膜组件及设有该振膜组件的扬声器，将调谐层贴合设于柔性电路板上，当用于高音扬声器或中高音合体的扬声器的高音部分时，能够有效抑制所述柔性电路板的杂散振动，减少杂音，调谐主观音色；当用于中音扬声器或中高音合体的扬声器的中音部分时，能够有效地提高柔性电路板的刚性并使其接近活塞运动模式进而降低谐振频率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。