发声装置的振膜以及发声装置的制作方法

本发明涉及声电转换技术领域，更具体地，涉及一种发声装置的振膜以及发声装置。

背景技术：

微型扬声器是应用十分广泛的发声装置。微型扬声器通过电磁作用使振膜发生振动，振动的振膜能够传递声音。现有的微型扬声器中的振膜多采用高模量的塑料膜层(peek、par、pei、pi等)，或者工程塑料振膜与阻尼胶膜(丙烯酸胶、硅胶等)复合的结构。

应用这类振膜的微型扬声器在较为复杂的环境工作时，振膜极易出现问题。例如，在低温环境下，这类振膜容易变得更脆。在高低温反复的环境中，容易导致振膜出现疲劳性损伤。在臭氧环境下，振膜更易出现老化问题等。出现的各类问题都会导致振膜的性能降低或被破坏。

因此，需要一种新的技术方案，以解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供一种发声装置的振膜以及发声装置的新技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种发声装置的振膜，该振膜的材料包括丁基橡胶膜层，丁基橡胶包括异丁烯单体与异戊二烯单体组成的共聚物；

其中，所述异戊二烯单体的摩尔量在共聚物的总摩尔量中占比为0.1％-7％。

可选地，所述丁基橡胶还包括硫化剂；所述硫化剂包括硫磺、给硫剂、醌及树脂中的至少一种。

可选地，所述丁基橡胶还包括补强剂；所述补强剂包括炭黑、二氧化硅、碳酸钙、硫酸钡、有机蒙脱土、不饱和羧酸金属盐中的至少一种。

可选地，所述丁基橡胶还包括防老剂；所述防老剂包括防老剂n-445、防老剂246、防老剂4010、防老剂sp、防老剂rd、防老剂oda、防老剂od、防老剂wh-02中的至少一种。

可选地，所述丁基橡胶还包括内脱模剂；所述内脱模剂包括硬脂酸、硬脂酸盐、十八烷基胺、磷酸烷基酯、α-十八烷基-ω-羟基聚氧乙烯磷酸酯中的至少一种。

可选地，所述振膜为单层振膜。

可选地，所述振膜为复合振膜，所述复合振膜包括至少一层丁基橡胶膜层。

可选地，所述振膜的厚度为10um-200um。

可选地，所述振膜采用模压成型、注塑成型、气压成型中的一种方式制备而成。

根据本发明的另一方面，提供了一种发声装置，包括上述任意一项所述的振膜，所述振膜被配置为通过振动使该发声装置发声。

本公开的一个技术效果在于，通过该丁基橡胶制得的振膜，能够有效抑制振动系统的多余振动，达到降低声学产品失真的作用。这样的振膜具备优异的环境适应能力和优异的声学性能。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明的一个实施例的三层复合振膜的剖示图。

图2是本发明的一个实施例的补强剂添加量与断裂伸长率的关系图。

图3是本发明的一个实施例的振膜的厚度相同的不同硬度与f0的关系图。

图4是本发明的一个实施例的振膜与常规振膜的总谐波失真测试曲线对比图。

图5是本发明的一个实施例的振膜与常规振膜的应力应变曲线对比图。

图6是本发明一个实施例的振膜与常规振膜的不同频率下响度的测试曲线(spl曲线)。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

根据本公开的一个实施例，提供了一种发声装置的振膜，该振膜的材料包括丁基橡胶膜层，丁基橡胶为包括异丁烯单体与异戊二烯单体形成的共聚物。

其中，所述异戊二烯单体的摩尔量在共聚物的总摩尔量中占比为0.1％-7％。

该共聚物的结构如下：

共聚物由异丁烯单体和异戊二烯单体组成。其中，n为异丁烯单体的摩尔量；m为异戊二烯单体的摩尔量；异戊二烯单体在共聚物的分子链中随机分布。

在该实施例中，该共聚物中含有少量的异戊二烯，共聚物分子链的不饱和度较低。分子链的不饱和度为0.2％-6％。这样不饱和度只有天然橡胶的1/50。因此，该丁基橡胶有着优异的耐天候老化性能和耐臭氧性能。

该实施例中的丁基橡胶具有较低的玻璃化转变温度，该玻璃化转变温度最低可达到-60℃。这样能够使该橡胶制成的振膜在低温环境下长期使用。

该丁基橡胶的结构规整，使该丁基橡胶具备了结晶的能力，属于结晶橡胶。在该丁基橡胶的主链上，每隔一个甲基就有两个甲基围绕主链呈现螺旋状排列。使其分子量有较高的空间位阻，体现在物性上，便是丁基橡胶具有较高的阻尼。这样丁基橡胶在制成振膜后，振膜所应用的声学产品能够具备较低的q值，可有效抑制振动系统的多余振动，达到降低扬声器失真的作用。这样，使用该丁基橡胶制成振膜具备优异的环境适应能力，以及优异的声学性能。

异丁烯与异戊二烯共聚物的主要单体为异丁烯以及异戊二烯。其中，异戊二烯在共聚物中的占有的比例会对共聚物产生影响。异戊二烯在总量中的比例越高，分子饱和度就越低。而分子饱和度会影响丁基橡胶的耐臭氧能力以及耐热性能。分子饱和度越低，橡胶的抗氧化能力越好。但饱和度过低会影响橡胶的流化速度。

异戊二烯单体的摩尔量在共聚物的总摩尔量中占比为0.1％-7％。该共聚物在不影响橡胶的流化速度的情况下，使橡胶具有优异的耐臭氧能力以及耐热性能。

优选地，所述异戊二烯单体的摩尔量在共聚物的总摩尔量中占比为0.2％-5％。在该占比量中，丁基橡胶具有更优异的耐臭氧能力以及耐热性能。

丁基橡胶具有优异的回弹性和耐油性，使用丁基橡胶制作微型扬声器的振膜，则能够微型扬声器的振膜对材料性能的需求。

在一个实施例中，所述振膜为单层振膜。

振膜为单层振膜时，振膜采用上述丁基橡胶制成。

在一个实施例中，所述振膜为复合振膜。

振膜为复合振膜时，复合振膜包括至少一层丁基橡胶膜层，各个膜层间采用胶层复合粘接固定。

例如，该丁基橡胶可制作单层振膜或复合振膜，复合膜层包括两层、三层、四层或五层膜层。本领域技术人员可以根据实际需要选择更优的层数。

如图1所示，为三层的复合振膜。中间层12为丁基橡胶膜层，在丁基橡胶膜层的上、下两表面分别复合工程塑料膜层11。

在一个实施例中，所述共聚物中还包括硫化剂。

添加硫化剂对橡胶进行硫化，能够使橡胶发生交联反应，增加橡胶的弹性、硬度、拉伸强度以及定伸强度等性能。

其中，硫化剂包括硫磺、给硫剂、醌及树脂中的至少一种。

上述的硫化剂能够更好地提高橡胶的弹性、强度、拉伸强度以及定伸强度等性能。

在一个实施例中，所述共聚物还包括防老剂。

随着橡胶使用时间的增加，橡胶中的分子链会发生断裂，产生游离的自由基，这样会加快橡胶的老化速度。在橡胶中添加防老剂能够中止橡胶制品中产生的自催化活性游离基。以达到增加橡胶使用寿命的效果。

例如，添加的防老剂包括防老剂n-445、防老剂246、防老剂4010、防老剂sp、防老剂rd、防老剂oda、防老剂od、防老剂wh-02中的至少一种。

防老剂添加量过少时，达不到延长橡胶使用寿命的效果。防老剂添加过多时，防老剂不能与弹性体有较好的互溶，难以均匀分散，会导致橡胶的力学性能下降。

例如，选择异丁烯单体和异戊二烯单体质量份数总共为100份时，防老剂的添加量为0.5份-10份，这个添加量能够同时满足延长橡胶使用寿命和防止橡胶力学性能下降两个需求。

优选地，防老剂的添加量为1份-5份。在该添加量范围内，能够有效提高橡胶的使用寿命，并且不会降低橡胶的力学性能。

在一个实施例中，所述共聚物还包括内脱模剂。

内脱模剂与共聚物混合后，能够在制作产品的过程中帮助成型后的橡胶从模具中脱落出来。添加有内脱模剂的橡胶在模具中多次成模，会在模具内形成一层光滑膜，使橡胶产品脱模更加容易。

例如，添加的内脱模剂包括硬脂酸、硬脂酸盐、十八烷基胺、磷酸烷基酯、α-十八烷基-ω-羟基聚氧乙烯磷酸酯中的至少一种。

这些内脱模剂能使橡胶更容易从模具中脱模。避免了脱模工艺对产品的影响。

可选地，异丁烯单体和异戊二烯单体质量份数总共为100份时，内脱模剂的质量份数为0.5份-5份。在该范围内添加内脱模剂与共聚物混合，形成的橡胶在脱模的工艺过程会更容易脱模，不会影响产品成型。

在一个实施例中，所述共聚物中还包括补强剂。

在该实施例中，在丁基橡胶中添加的补强剂为无机填料。

优选地，补强剂包括炭黑、二氧化硅、碳酸钙、硫酸钡、有机蒙脱土、不饱和羧酸金属盐中的至少一种。

丁基橡胶具有较低的模量，添加补强剂能够调节丁基橡胶的硬度。

如图2所示，当补强剂含量增加过高时，丁基橡胶的断裂伸长率会急剧下降，这样会导致振膜容易出现破膜的情况。

在一个例子中，异丁烯单体和异戊二烯单体质量份数总共为100份时所述补强剂的质量份数为5份-90份。

在上述质量分数范围内，能够有效降低振膜的破膜风险。

优选地，补强剂的质量份数为5份-70份。

在该范围内振膜能够更好地避免破膜发生。

如图2所示，随着炭黑添加份数的增加，丁基橡胶的断裂伸长率逐渐减小。当炭黑的份数为100份时，丁基橡胶断裂伸长率90％。该丁基橡胶制成的振膜在受到较大应力时，存在振膜破膜的风险。

如图3所示，为丁基橡胶硬度和f0(谐振频率)的关系图。

相对于工程塑料，丁基橡胶材料具有较低的模量。丁基橡胶的硬度可通过添加补强剂调节，具有较大的硬度调节范围，硬度调节范围可从25a-90a，优选30-85a，并且随硬段增加增加，材料强度增大，其室温下的100％定伸模量可调节范围为0.5-50mpa，优选1-30mpa。丁基橡胶的100％定伸模量与硬度正相关，硬度越高100％定伸模量越高，则振膜材料的f0越高，但f0过高时，扬声器低频的响度会降低。图3为相同厚度而不同硬度振膜的f0，由图可以看出，随着硬度增大，f0正比增大。

例如，发声装置为微型扬声器，扬声器的f0正比于振膜的杨氏模量和厚度。可以通过调节振膜的杨氏模量以及厚度实现f0的调节。

具体调节原理如下：

其中mms为扬声器的等效振动质量，cms为扬声器的等效顺性。

其中，cms1为弹波顺性,cms2为振膜顺性。无弹波设计时，扬声器的等效顺性即为振膜顺性。

其中，w为振膜的折环部的总宽度，t为膜片厚度；dvc为振膜音圈贴合外径；e为振膜材质的杨氏模量；u为振膜材质的泊松比。

可见，扬声器的f0正比于模量和厚度，而橡胶的模量正比于其硬度，因此，可通过硬度调整的方式来调整f0。为得到饱满的低音和舒适的听感，在扬声器具有较低的f0的同时，应使振膜具有足够的刚度和阻尼。本领域技术人员可以通过调节振膜的硬度以及厚度来调节f0的大小。可选地，硬度为25-90a。振膜的厚度为30-120μm。这使得扬声器的f0的能够达到150-1500hz。扬声器的低频性能优良。

该丁基橡胶的结构规整，具备结晶能力，是结晶橡胶。在该丁基橡胶的主链上，每隔一个次甲基就有两个甲基围绕主链呈现螺旋状排列。因此，其分子量有较高的空间位阻，体现在物性上，即为丁基橡胶具有较高的阻尼，在室温下损耗因子大于0.06，优选大于0.1。优异的阻尼性能，使振膜具有更低的阻抗曲。振膜的阻尼性提高，应用在扬声器中，振动系统在振动过程中可抑制偏振现象的能力强，振动一致性良好。而现有的工程塑料膜层的阻尼低，其损耗因子一般小于0.01，阻尼性较小。如图4所示，丁基橡胶制成振膜后，其声学产品可以具备较低的q值，可有效抑制振动系统的多余振动和振动系统的偏振，达到降低扬声器失真的作用。

如图5所示，丁基橡胶具有优异的韧性，断裂伸长率大于100％，优选大于150％。上述断裂伸长率的范围内，振膜模组使用中，不易出现破膜等可靠性问题。

工程塑料振膜形成了明显的屈服点，约在应变1～5％。而本公开提供的振膜不存在屈服点，这表明，该振膜具有更宽的弹性区域，并且回弹性能优良。

丁基橡胶振膜具有良好的柔韧性，例如，断裂伸长率≥100％。这使得振膜的振动位移更大，响度更大。并且可靠性、耐用性良好。材料的柔韧性越好，断裂伸长率越大，则振膜抵抗破坏的能力越强。振膜处于大振幅状态振动时，材料产生了较大的应变，容易超过工程塑料屈服的应变范围，使振膜出现膜折、膜裂或破膜的异常。以丁基橡胶为基材制作的振膜，在较大的应变区间内的柔韧性，降低了振膜破坏的风险。

例如，图6为本公开一个实施例的振膜和常规振膜的不同频率下响度的测试曲线(spl曲线)。

振膜为折环振膜。横坐标为频率(hz),纵坐标为响度。其中，实线为本发明实施例提供的振膜的测试曲线。虚线为常规振膜的测试曲线。

图6中，由spl曲线可以看出，两个振膜f0一致，但本实施案例中的振膜灵敏度高于常规振膜。也就是说，采用本发明实施例的振膜的扬声器具有更高的响度。

在一个实施例中，振膜的厚度为10um-200um。在该范围内能够使振膜具有适宜的f0，能够达到良好的低频响应。

优选地，振膜的厚度为30um-120um。在该范围内，振膜具有更优的性能。

在一个实施例中，将丁基橡胶制作为振膜时，采用模压成型、注塑成型、气压成型中的一种方式制备而成。

采用上述的制备方式制备振膜，不会对振膜的声学性能产生影响。

根据本公开的一个实施例，提供了一种发声装置，该发声装置包括上述任意一项的振膜，所述振膜被配置为通过振动使该发声装置发声。

在该发声装置中，还包括振动系统和磁路系统，振膜设置在振动系统中。通过磁路系统和振动系统间作用，使振膜振动发声。例如，发声装置为微型扬声器，振膜振动使微型扬声器发声。采用上述振膜的微型扬声器具有上述所有例子中振膜的优点。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。