专利名称：圈状导电振膜和注塑成型、印制电极构成的电容式扬声器的制作方法
技术领域：
本发明涉及电声换能器领域，具体涉及圈状导电振膜和注塑成型、印制电极构成的电容式扬声器。
电容式扬声器有很多性能指标比目前广泛使用的电动式扬声器优越；如失真较小，频带较宽，偶极式(双面发声一致)、远场效果好，瞬态特性优良、主观听觉极佳、无磁性、体积薄等优点。但电容式扬声器较少的为企业界接受生产。较少为企业界接受生产的主要原因包括结构比较复杂，工艺难度较大，成本较高。同时，电容式扬声器也较少的为用户所接受，一个主要原因是因生产企业成本高，因而售价昂贵所造成；另一个主要原因是电容式扬声器在承受较大的电功率时输出不够平坦，特别是当用户误操作而使电容式扬声器承受超出耐受功率时会出现放电击穿，以致造成扬声器永久性损坏的现象。
本发明之前的电容式扬声器的工艺和技术难度及高成本主要表现在两个方面A、振膜在本发明之前的电容式扬声器技术领域中，振膜为固定圈周围固定，其振动时，振膜呈半球状形态(见图9)是众所周知的。半球状形态说明中央振幅大于周边振幅，因而不是理想的边缘固定的活塞振动。特别是当电容式扬声器面积较大时，这个缺点就更加突出，很容易产生如同电动式扬声器锥型振膜相近似的位移失真。其输出的频率响应曲线亦不平坦。另外，“半球”的顶部(振膜的中央区)较靠近固定电极，当用户误操作而使输入功率较大，导致高压击穿固定电极与可动电极(振膜)之间的空气介质，就会产生电晕(高压放电)。轻则扬声器会发生异常的放电声(电晕造成的热空气膨胀声)重则击穿、击毁振膜，造成扬声器的永入性损坏，甚至会产生高压放电脉冲，对其它有线电器或无线电设施产生干扰，引起事故。
B固定电极传统电容式扬声器的固定电极分两大类型一是全金属板穿孔电极，即将冲制成型的薄金属板(一般厚度为0.5-1.5mm)经多次冷冲孔制成。全金属固定电极一般采用铝板(如英国QUAD公司部分产品)或铜板(如日本SONY公司产品，中国顺泰公司的部分产品)以及铁板(如美国MARTINLOGAN公司的部分产品)等金属材料。全金属板固定电极的工艺难度在于(1)必须校正冷加工时造成的金属板内应力形变，以保证其平坦性；(2)必须防止振膜在振动时与固定电极靠得过近而产生高压击穿。因而必须对固定电极作耐压绝缘处理，使其耐压高达5000伏特左右。问题在于，绝大多数绝缘漆均有表面张力，要使金属板上孔的边缘达到5000伏特左右的耐压是极为困难的，也是不可避免的高成本。另一个解决问题的途径是在金属固定电极上沉淀高分子、高绝缘材料，由此增加了工艺难度及其加工成本。
二是绝缘板敷铜穿孔电极。绝缘敷铜板穿孔固定电极是在玻璃纤维或环氧树脂板表面预敷铜皮，然后用逐一钻孔的方式取得(此种工艺方案为德国ROLFRENNWALD于1963年在其《全频带电容式扬声器》论文中提出，中国武汉顺泰电子有限公司的部分产品亦是采用此种方案)。这种敷铜绝缘板多次打孔固定电极的缺陷在于(1)多次打孔必须较精密的机械设备，工艺的复杂性和加工成本偏高；(2)较薄的玻璃纤维板或树脂板的机械强度往往低于相同厚度的金属板，因而必须增加厚度以保证必须的机械强度。由此，成本就更趋偏高，有时比全金属固定电极还要贵得多。
本发明的目的在于简化背景技术中电容式扬声器的结构，降低工艺难度，降低生产成本，克服电容式扬声器在承受较大功率时输出的不平坦性和放电击穿现象，提出一种圈状导电振膜和注塑成型、印制电极构成的电容式扬声器。
针对上述发明目的，本发明采用如下技术方案一种圈状导电振膜和注塑成型、印制电极构成的电容式扬声器，包括电声换能器和保证电声换能器工作的驱动器，其中，电声换能器由振膜、固定电极和导电电极组成，其特殊之处是所述振膜基体采用高分子绝缘薄膜材料，该振膜基体双面除条形中央区外附着有导电圈。
在上述方案中，所述固定电极是印制在开有透声孔并带有凸起边圈塑料板A面的网状导电材料，所述导电电极是印制在上述塑料板B面的凸起边圈上的导电材料，两块上述塑料板的凸起边圈分别面对振膜的双面导电圈并与导电圈紧密接触。
本发明具有如下特点1、简化了电容式扬声器的传统设计，降低了制造难度及成本，尤其是在振膜的设计中除掉了振膜中央区的可聚集大量电荷的导电材料，使中央区不能聚集大量的电荷。根据电声力学的原理，周边电荷较多，中央电荷较少的振膜在振动时将呈园台状形态(见
图10)，与半球状形态相比，园台状是比较理想的周边固定后的活塞振动。较大的消除了位移失真，其频率响应较为平坦。另外，即使用户使用不当，输入了超过本发明电容式扬声器的最大承载功率至使振膜中央完全与固定电极相接触时，由于本发明的圈状导电振膜的中央区是高度绝缘的，因而不会产生电晕现象。由此，本发明设计极大的提高了电容式扬声器的可靠性和安全性。
2、适宜于工业化生产。
3、对最终用户和生产者两方面而言都具有优良的性能价格比。
4、高度可靠和易于维护。
以下结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明总装图。
图2是电声换能器分解图。
图3是本发明电声换能器剖面图。
图4是传统电声换能器剖面图。
图5是振膜示意图。
图6是塑料板示意图。
图7是塑料板A面示意图。
图8是塑料板B面示意图。
图9是传统振膜振动时形态图。
图10是本发明振膜振动时形态图。
本发明包括电声换能器1和保证电声换能器1工作的驱动器，其中，驱动器由环形的音频变压器2和倍压整流器3组成，见图1。
所述电声换能器1由振膜4、固定电极5和导电电极6以及塑料板7组成，见图2和图3。上述振膜4是圈状导电振膜，其条形中央区8是高度绝缘的。振膜的导电圈11是在振膜4基体上蒸镀、淀积或印制的导电材料，导电圈11表面导电率在106/厘米以下，该振膜4可用市售的金属化镀铝高分子薄膜自行制备，方法是用不干胶带纸粘贴需保留的金属圈，然后用加热(摄氏温度60°-70°)的10％氢氧化纳溶液浸泡约1分钟左右，未粘贴不干胶部分的铝层将氧化脱落，然后揭掉不干胶带纸，再用清水冲洗掉残留的氢氧化纳溶液，凉干即成。这是一种非常经济的方法。也可以在完全绝缘的高分子薄膜上直接印制导电电材料制备导电圈11。如用无机导电油墨(碳系或银系等性质稳定、机械强度高，不易产生电化学反应的无机导印刷材料)采用凸板或凹板印刷方式直接印刷取得。
导电圈振膜的厚度由生产者根据设计要求设定，参考值2цm-12цm(适用于电容式耳机，高、中、低频电容式扬声器)。
上述塑料板7由注塑机一次注塑完成。材料可用电阻在3×1010欧姆/厘米以上聚烯烃、聚苯乙烯、聚氨基甲酸脂等高绝缘塑料，推荐用ABS或聚碳酸脂。
一次注射成型的塑料板7的总面积应保证覆盖图5圈状导电振膜。注塑成型后，塑料板的厚度在保证机械强度和绝缘耐压强度的情况下应尽可能的薄，参考值0.4-0.6mm。塑料板凸圈10的厚度根据生产者的要求设定，参考值0.02-1.5mm(适用于高、中音电容式扬声器)、1.6-5mm(适用于中、低音电容式扬声器)。
一次性注塑成型的塑料板7开透声孔9的面积应对应振膜4的有效振动面积，并达到振膜有效振动面积的45％左右，即开孔率为45％左右，以确保电容式扬声器的透声性。所开的孔是均布的园孔或方孔，亦可是栅栏条状形孔。
一次性注塑成型的塑料板7的A面(图7面)印制网状固定电极5，其网状固定电极相当于传统设计中的固定电极(图4中的5A、5B)，印制材料为无机导电油墨(碳系、银系均可)，印制方法采用胶板或丝印均可。塑料板7的B面(图8面)凸圈10的表面印制或涂敷导电电极6。其导电电极相当于传统电容式扬声器设计中的金属圈式导电电极(图4中的2A、2B)。印制材料和方法同网状电极，亦可直接涂敷无机类导电油墨等导电材料。
一次注射成型的塑料板上印制的网状固定电极的总面积应对应振膜的有效面积的45-50％，这相当于传统电容式扬声器固定电极的实际表面积(传统电容式扬声器的固定极板面积通常为，板表面积－开孔面积＝开孔率45-50％的金属板或敷铜板)。注意所印网状电极与一次性注射成型塑料板上孔的边缘应留有空隙，以避免边缘放电，留空隙参考值0.1-0.5mm。
一次性注射成型的塑料板的凸起边圈10表面指向对应振膜导电圈11，并与振膜导电圈11紧密接触。其表面应全部印刷或涂敷导电油墨。
一次性注射成型的塑料板凸起边圈10表面宽度由生产者设定。设定时应考虑能保证印制的导电电极与振膜接触的可靠性和保证振膜能紧绷在边圈的表面。参考值10-15mm。
在上述振膜4中，其有效振动面积中的导电圈面积(图5中虚线内I区域)占振膜有效振动面积的75-90％，其无效振动面积(图5中虚线外II区域)占振膜总面积的15-25％。振膜无效振动面积指塑料板凸起边圈10与振膜导电圈紧密接触部分。
所述环形的音频变压器2的输入输出的比为1∶80-1∶150，它是采用环形铁芯绕制的，环形铁芯有较高的导磁密度，比较容易使变压器的频率响应范围宽广且平坦。在本发明设计之前，尚无采用环形音频变压器用于电容式扬声器的先例。
所述倍压整流器3是用超小型整流二极管和超小型电容器组成，用导电率为3×1010欧姆/厘米以上的高分子塑料封装固化而成。它的输出电压为1000-5000V。采用高绝缘材料密封固化的目的在于提高其安全性、可靠性、小型易安装特性。在本发明之前尚无采用小型高绝缘密封固化倍压整流器用于电容式扬声器的先例。
上述环形音频变压器2为输出变压器，其初级线圈的两极与音频输入信号相连接，次级线圈的两极分别与两块塑料板7上的网状固定电极5相连接，次级线圈还有一个中心抽头，该中心抽头与倍压整流器3的输出端相连接。
上述倍压整流器3共有4个引出电极，其中两个电极为输入电极，与市电相连接，另两个电极为输出电极，其中正极与环形音频变压器2的中心抽头相连接，负极与两块塑料板7上凸起边圈10上的导电电极6相连接。
电声换能器的两个塑料圈与圈状导电振膜对合粘接后(可用导电胶粘合)，用锣栓加固。固定电极(网状印制电极)及导电电极(印制导电电极)与驱动器的连接，可用导电胶粘接引出导线，然后各导线与驱动器的环形音频变压器及固化的倍压整流器相连接。
权利要求
1.一种圈状导电振膜和注塑成型、印制电极构成的电容式扬声器，包括电声换能器和保证电声换能器工作的驱动器，其中，电声换能器由振膜、固定电极和导电电极组成，本发明的特征是所述振膜基体采用高分子绝缘薄膜材料，在该基体双面除条形中央区外附着有导电圈。
2.按照权利要求1所述圈状导电振膜和注塑成型、印制电极构成的电容式扬声器，其特征是所述固定电极是印制在开有透声孔并带有凸起边圈塑料板A面的网状导电材料，所述导电电极是印制在上述塑料板B面的凸起边圈上的导电材料，两块上述塑料板的凸起边圈分别面对振膜的双面导电圈并与导电圈紧密接触。
3.按照权利要求1或2所述圈状导电振膜和注塑成型、印制电极构成的电容式扬声器，其特征是所述驱动器由环形的音频变压器和用导电率为3×1010欧姆/厘米以上的高分子塑料封装固化的倍压整流器组成，上述环形音频变压器的输入输出的比为1∶80-1∶150，上述倍压整流器的输出电压为1000-5000V。
4.按照权利要求1或2所述圈状导电振膜和注塑成型、印制电极构成的电容式扬声器，其特征是在所述振膜中，其有效振动面积中的导电圈面积占振膜有效振动面积的75-90％，其无效振动面积占振膜总面积的15-25％。
5.按照权利要求1或2所述圈状导电振膜和注塑成型、印制电极构成的电容式扬声器，其特征是所述振膜的导电圈是在振膜基体上蒸镀、淀积或印制的导电材料，导电圈表面导电率在106欧姆/厘米以下。
6.按照权利要求2所述圈状导电振膜和注塑成型、印制电极构成的电容式扬声器，其特征是所述塑料板由注塑机一次性注射电阻在3×1010欧姆/厘米以上的高绝缘塑料制成，该塑料板的面积可以覆盖振膜。
全文摘要
本发明涉及一种圈状导电振膜和注塑成型、印制电极构成的电容式扬声器,包括电声换能器和驱动器,其中,电声换能器由振膜、固定电极和导电电极组成,特征是所述振膜基体采用高分子绝缘薄膜材料,在该基体双面除条形中央区外附着有导电圈。该发明简化了传统扬声器的结构,降低了工艺难度及成本,提高了电声性能及其安全性。
文档编号H04R9/00GK1232360SQ9911636
公开日1999年10月20日 申请日期1999年2月26日 优先权日1999年2月26日
发明者刘铁桥, 周建新 申请人:武汉市顺泰电子有限公司