[發(fā)明專利]壓電陶瓷纖維復(fù)合薄型喇叭及其制造方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010593395.2
• 申請(qǐng)日: 2010-12-17
• 公開（公告）號(hào): CN102487475A
• 公開（公告）日: 2012-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林家欣;鄭世裕;王譯慧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): H04R9/06
• 分類號(hào): H04R9/06;H04R9/02
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 陳小雯

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種薄型喇叭(thin?speaker)，且特別是涉及一種具音樂品質(zhì)(acoustics)、寬音域、可頻率調(diào)整控制及低頻響應(yīng)提升的壓電陶瓷纖維復(fù)合(piezoelectric?ceramic?fiber?composite)薄型喇叭(thin?speaker)。?

背景技術(shù)

聲音與影像為電子設(shè)備與使用者的主要溝通媒介，尤其在聲音的部分，由電影電視、收音機(jī)、隨身聽以至于智慧手機(jī)等產(chǎn)品，高品質(zhì)的影像及聲音輸出一直是技術(shù)發(fā)展重要方向。尤其隨著可攜式智慧化電子產(chǎn)品功能不斷創(chuàng)新，在產(chǎn)品外觀尺寸持續(xù)縮小減薄減重的趨勢(shì)下，更重視影音輸出品質(zhì)要求。然而，科技的進(jìn)步在顯示影像部分有著長(zhǎng)足的進(jìn)步，但受限于消費(fèi)性可攜式智慧化電子產(chǎn)品整體尺寸空間有限，高品質(zhì)喇叭的尺寸過大，只能內(nèi)建語音用途或較差聲音輸出的電聲元件，無法達(dá)到播放音樂的品質(zhì)要求。高品質(zhì)的聲音或音樂則仍需依賴外接喇叭來獲得0.2～20kHz的寬音域效果。?

喇叭的動(dòng)作方式一般是使用包括動(dòng)圈、壓電與靜電(或稱駐極體)等三種。其中「壓電式喇叭」是使用壓電陶瓷薄片做為機(jī)電轉(zhuǎn)換源，當(dāng)外加電場(chǎng)時(shí)可驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷薄片產(chǎn)生機(jī)械變形，驅(qū)動(dòng)振膜使其發(fā)聲。壓電材料為剛性高的陶瓷材料，結(jié)合振膜后產(chǎn)生的振動(dòng)不利于低音域表現(xiàn)，因此有些專利是在結(jié)構(gòu)上作設(shè)計(jì)，使其利用外接平臺(tái)或具有容積的物體作為音箱來達(dá)到低音域的改善，但其屬于攜帶式外接型喇叭設(shè)計(jì)，無法整合到薄型電子產(chǎn)品。?

此外，壓電式喇叭雖然可由壓電陶瓷厚度降低改善低音域響應(yīng)，如美國(guó)專利US7596235。但受限于陶瓷易脆特性，不易制作厚度夠薄的壓電陶瓷薄片，因此目前發(fā)展有使用多層結(jié)構(gòu)來改善陶瓷片易脆問題，如美國(guó)專利公開號(hào)US20030099371，其雖然音壓可因多層的疊加作用而增加，但對(duì)低音域響應(yīng)的改善仍不足，其低音域一般仍在1kHz左右才有足夠的響應(yīng)，低音域的表現(xiàn)仍有相當(dāng)?shù)母纳瓶臻g。?

此外，由于降低壓電陶瓷的剛性可改善低音頻的特性，所以也有專利如美國(guó)專利公開號(hào)US20100150381是使用聚偏二氟乙烯(polyvinylidenedifluoride，PVDF)及鋯鈦酸鉛(PZT)壓電陶瓷粉末混練再刮刀成膜，但傳統(tǒng)以樹脂與壓電陶瓷粉體混合形成的復(fù)合材料，雖有低的剛性卻損失壓電材料的機(jī)電轉(zhuǎn)換特性，導(dǎo)致輸出音量的降低。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種壓電陶瓷纖維復(fù)合薄型喇叭，能改善音樂品質(zhì)、可頻率調(diào)整控制及提升低頻響應(yīng)。?

本發(fā)明另一目的在于提供一種壓電陶瓷纖維復(fù)合薄型喇叭的制造方法，能簡(jiǎn)單制作出音質(zhì)佳、寬音域且適合微型化的薄型喇叭。?

為達(dá)上述目的，本發(fā)明提出一種壓電陶瓷纖維復(fù)合薄型喇叭，包括由交聯(lián)固化膠體及多個(gè)壓電單元(element)構(gòu)成的壓電陶瓷纖維復(fù)合材致動(dòng)器(actuator)與至少一振膜(vibration?film)。上述振膜是位于壓電陶瓷纖維復(fù)合材致動(dòng)器的單面或雙面。?

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述壓電陶瓷纖維復(fù)合材致動(dòng)器的楊氏模數(shù)(Young′s?modulus)范圍是0.1GPa～10Gpa，較佳的是3GPa至5GPa，致動(dòng)器仍需一定強(qiáng)度的剛性才能將機(jī)械能有效傳遞至振膜。?

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述振膜的楊氏模數(shù)范圍為0.1GPa～3.5GPa，較佳的是2GPa至3.5GPa。?

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，每一壓電單元為壓電陶瓷纖維。而壓電陶瓷纖維的成分如表示為ABO₃，其中A代表鉛(Pb)、鋇(Ba)、鑭(La)、鍶(Sr)、鉀(K)或鋰(Li)；B代表鈦(Ti)、鋯(Zr)、錳(Mn)、鈷(Co)、鈮(Nb)、鐵(Fe)、鋅(Zn)、鎂(Mg)、釔(Y)、錫(Sn)、鎳(Ni)或鎢(W)。上述壓電陶瓷纖維的線徑范圍為20μm～1000μm，較佳的是100μm至300μm。壓電陶瓷纖維的添加量范圍為60vol％～92vol％，較佳的添加量是80vol％以上至92vol％。?

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述壓電陶瓷纖維復(fù)合材致動(dòng)器的面積為0.5cm²～25cm²，較佳的復(fù)合材致動(dòng)器面積是5cm²以上至25cm²。?

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述壓電陶瓷纖維復(fù)合材致動(dòng)器的厚度范圍為30μm～300μm，較佳的是70μm至120μm。?

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述交聯(lián)固化膠體是選自包括環(huán)氧樹脂系樹?脂、壓克力系樹脂與酚醛樹脂所組成的族群中的一種聚合物。?