CN110268723A - 用于声学受话器的振膜及其组合和方法 - Google Patents

Abstract

根据一个方面，提供了一种用于声学受话器的振膜，该振膜包括框架、柔性地联接到该框架的膜片以及位于膜片的一部分与框架之间的间隙。振膜还包括硅氧烷材料，该硅氧烷材料联接到膜片的至少一部分以及框架的至少一部分。硅氧烷材料覆盖间隙。在另一方面，提供了一种用于制造声学受话器振膜的方法。

Description

用于声学受话器的振膜及其组合和方法

技术领域

本公开涉及声学装置，并且更具体地，涉及用于声学换能器的振膜及其组合和方法。

背景技术

通常已知能够响应于电输入信号而产生声输出信号的电枢受话器(receiver)。这种受话器通常包括围绕电枢设置的线圈，当将电输入信号施加至线圈时，电枢的至少一部分可在由磁轭保持的永磁体之间移动。这些部件和其他部件通常设置在受话器的壳体内。电枢的可移动部分联接到振膜的可移动部分，该振膜将壳体分为前部容积部分和后部容积部分。振膜的移动在受话器壳体的输出端口处产生声输出信号。

附图说明

为了更全面地理解本公开，应当参考下文的具体实施方式和附图，其中：

图1是具有振膜的受话器的横截面图，该振膜包括硅树脂材料层和振膜主体，该振膜主体包括膜片(paddle)和粘合到硅树脂材料层的框架；

图2是图1的圆圈区域的放大图，其示出了振膜的部分；

图3是具有扭转铰链的振膜主体的一个实施方式的平面图；

图4是具有悬臂铰链的振膜主体的另一实施方式的平面图；

图5是示出了制造振膜的方法的流程图；

图6是在膜片与框架之间延伸的硅树脂材料层的示意图，其示出了在朝向前部容积延伸的硅树脂材料中的松弛部(slack)；

图7是在膜片与框架之间延伸的硅树脂材料层的示意图，其示出了在远离前部容积延伸的硅树脂材料中的松弛部；

图8是在膜片与框架之间延伸的硅树脂材料层的示意图，其示出了朝向前部容积延伸的硅树脂材料的卷部(roll)；

图9是在膜片与框架之间延伸的硅树脂材料层的示意图，其示出了远离前部容积延伸的硅树脂材料的卷部；

图10是在膜片与框架之间延伸的硅树脂材料层的示意图，其示出了朝向前部容积延伸的硅树脂材料的预模制(pre-mold)形状；以及

图11是在膜片与框架之间延伸的硅树脂材料层的示意图，其中，该硅树脂材料直接模制到膜片和框架上；

图12是振膜的一个实施方式的平面图，该振膜在振膜的膜片与框架之间具有宽度绕膜片变化的间隙。

本领域普通技术人员应当理解，为了简单和清楚起见，例示出了附图中的元件。还应当理解，某些动作和/或步骤可以按照特定的发生顺序进行描述或描绘，而本领域普通技术人员应当理解，关于顺序的这种特异性实际上并不是必须的。还应当理解，本文所使用的术语和表述具有与其相应调查和研究领域中的那些术语和表述相一致的普通含义，除非本文中另外阐述了其特定含义

具体实施方式

在一个方面，提供了一种用于声学受话器的振膜，该振膜包括框架、柔性地联接至框架的膜片以及设置在膜片的一部分与框架之间的间隙。该振膜还包括硅氧烷材料，例如硅氧烷，其粘合到膜片的至少一部分并粘合到框架的至少一部分。在一种方法中，硅氧烷材料在不使用粘结剂(adhesive)的情况下粘合到框架的至少一部分。硅氧烷材料覆盖框架与膜片之间的间隙。硅氧烷材料可以耐高温而不熔化，例如高于300℃，这使得振膜能够暴露在高于焊料回流温度的温度下，例如高达240℃。这允许包含振膜的受话器经受焊料回流工艺，例如在组装线上，以使受话器中的焊料回流并确保电连接。相比之下，一些现有的受话器使用具有聚氨酯薄膜的振膜，其具有低于典型焊料回流温度的熔化温度。这些现有的受话器可能需要手工焊接受话器的部件，这可能是劳动密集型的。

包含硅氧烷材料的振膜的另一个优点是：硅氧烷材料可能不会与受话器制造期间使用的化学物质(例如，丙酮和酒精)发生反应。相比之下，一些包含有迈拉(Mylar)(聚酯)薄膜和粘结剂或者包含有聚氨酯薄膜和粘结剂的现有振膜可能会与这些化学物质发生反应。因此，硅氧烷材料和非粘结剂的粘合方法允许使用丙酮和酒精，这在某些应用中可能是需要的。

在一种形式中，硅氧烷材料是可变形的弹性材料，并且在硅氧烷材料变形时，膜片相对于框架是可移动的。硅氧烷材料可以具有延伸跨越膜片与框架之间的间隙的平坦部分，并且在硅氧烷材料变形时，膜片相对于框架是可移动的，而不是利用延伸跨越间隙的硅氧烷材料中的折叠(fold)。因为覆盖间隙的硅氧烷材料的部分没有折叠，所以覆盖间隙的硅氧烷材料的该部分不太会可能捕获受话器内的碎屑。此外，硅氧烷材料的延伸跨越间隙的平坦部分可以允许膜片的总高度最小化。

参照图1，提供了一种受话器100，该受话器100包括壳体112，壳体112具有内部114，内部114含有可移动以产生声音的振膜115和驱动振膜115的马达116。振膜115将内部114分为前部容积142和后部容积144。

振膜115包括柔性膜，例如，诸如硅树脂材料140之类的硅氧烷材料。硅氧烷材料应理解为包括硅树脂(其硅氧烷官能团形成所谓的骨架)。此外，该材料可包括添加剂，例如但不限于SiO2填料、MQ-树脂填料、过渡金属氧化物填料(例如但不限于TiO2)和方解石化合物以及用于亲水表面的粘合促进剂。可以选择硅氧烷、粘结剂以及振膜115的其他材料，使得振膜115可以承受回流温度(例如235℃)而不显著降低性能。

柔性膜也可以由各种材料构成，例如聚氨酯、乙烯-乙烯基共聚物(EVAL)、丙烯酸正丁酯/PMMA共聚物、乙烯丙烯二烯共聚物(EPDM)、苯乙烯-丁二烯共聚物、硅氧烷共聚物、接枝硅氧烷(grafted siloxane)或任何其他柔性膜。材料的其他示例是可能的。

振膜115还包括振膜主体146，振膜主体146包括膜片148、框架150以及连接膜片148与框架150的一个或多个铰链。这种铰链的一个示例是图3所示的扭转铰链构件308、310。这种铰链的另一个示例是图4中所示的悬臂铰链构件408、410。回到图1，膜片148和框架150可以是单个未组装的构件，即整体件，或者可以是组装在一起的多个件。未组装的振膜主体可以由单块材料形成，例如通过冲压、刨削、铣削蚀刻和/或生长方法形成。振膜主体也可以通过三维印刷或通过一些其他工艺形成。

振膜主体146包括在框架150和膜片148的部分153、155之间的间隙151。在一些实施方式中，间隙151限定了膜片148与振膜主体146的一个或更多个铰链。硅树脂材料可以作为设置在振膜主体146的整个表面上的层而施加，或者作为设置在膜片148和框架150的选定部分上的层而施加，使得硅树脂材料覆盖间隙151。在图1中，硅树脂材料140粘合到框架150和膜片148的部分153、155。硅树脂材料140具有覆盖间隙151的部分157。该部分157可弹性变形并允许膜片148在由马达116引起的方向162上移动。

硅树脂材料140在其整个区域中可以是大致平坦的或平面的，这避免了使用可以捕获受话器100内的碎屑的折叠或其他特征。关于硅树脂材料140，使用术语“大致平面”以涵盖平面状形状以及与其的略微偏离。例如，硅树脂材料140可以从粘合到膜片148和框架150的部分153、155的硅树脂材料140的平面部分处凹陷或延伸到间隙151中大约75微米的距离。

在其他形式中，硅树脂材料140可以不是大致平面的。硅树脂材料140可以具有偏离平面的部分，这提供了硅树脂材料140的松弛部。松弛部可以大于75微米。当膜片148移动时，可以从这些部分中使松弛部拉出，以适应膜片148的移动。这种松弛部的示例在图6和图7中提供。在图6中，硅树脂材料140具有松弛部部分141，其具有朝向前部容积142延伸的弧形形状。在图7中，具有弧形形状的松弛部部分141远离前部容积142延伸。硅树脂材料140可以在膜片148和框架150的上方或下方。参照图8和图9，其提供了可用于在硅树脂材料140中提供松弛部的硅树脂材料140的几何形状的其他示例。在图8中，硅树脂材料140具有卷部部分143，该卷部部分143大于图6的松弛部部分141。在图9中，卷部部分143大于图7的松弛部部分141。

硅树脂材料140也可以模制成具有预定的非平面形状，并且在硅树脂材料140中提供松弛部。硅树脂材料140可以具有在硅树脂材料140连接到振膜主体146之前预先形成到或预模制到硅树脂材料140中的几何形状。例如，图10示出了具有预模制形状并且用粘结剂或氧化物271固定到框架150和膜片148的硅树脂材料140。如上所述，硅树脂材料140可以位于振膜主体146的上方或下方。

在其他形式中，可将硅树脂材料140在振膜主体146上(over)模制就位。例如，图11示出了直接包覆模制在框架150和膜片148上的硅树脂材料140。作为直接模制的一部分，框架150和膜片148可以使用等离子体清洁来制备。直接模制还可以消除对单独的粘结剂或氧化物层的需要。可将硅树脂材料140包覆模制到框架150和膜片148的顶部或底部，并且硅树脂材料140中的弧形、卷形或其他几何形状均可以朝向前部容积延伸或远离前部容积延伸。

利用如上所述的硅树脂材料140中的松弛部可以在一些应用中提供益处。例如，松弛部可以减小移动膜片148所需的力，这是因为松弛部被占用，而并不是使硅树脂材料140变形。硅树脂材料140中的松弛部的另一个益处是：松弛部的弧形或其他几何形状更好地支持空气压差，从而减少漏气效应。

马达116包括线圈118、磁性支撑结构或磁轭120和电枢122。马达116包括限定了空间126的至少一个磁体124，以及限定了通道128的线圈118。电枢122可以延伸穿过空间126和通道128。电枢122在其一端连接至联接装置(linkage)，例如杆130。在一种形式中，硅树脂材料140具有通孔152，杆130延伸穿过通孔152并连接至膜片148。

代表要产生的声音的电流被施加到线圈118，这使得电枢122在方向160上移动并且导致膜片148在方向162上移动。膜片148的运动会产生声音，该声音被引导通过端口166并进入受话器100的声管168。

在图2中，硅树脂材料140可以粘合到膜片148的至少一部分和框架150的至少一部分。例如，可以使用诸如氧化硅270之类的金属氧化物来利用下面参照图5讨论的工艺将硅树脂材料140粘合到膜片148和框架150。氧化硅270直接粘合到膜片148，即，在没有粘结剂或其他附接机制的情况下直接粘合到膜片148。

在一种实施方式中，硅树脂材料140具有大约0.0005英寸的厚度，膜片148具有大约0.002英寸的厚度，并且可将氧化硅270作为厚度为3000埃的涂层来施加到膜片148。这些尺寸仅仅是一个示例。在其他实施方式中，可以具有其他尺寸，这些尺寸通常取决于振膜的其他尺寸和受话器的性能规格。在硅树脂材料140粘合到膜片148之后，一些氧化硅270保留下来。在其他方法中，可以使用施加至框架150和膜片148的硅树脂相容性粘结剂将硅树脂材料140粘合到振膜主体146。

可以采用表面处理来增强硅树脂材料140与振膜主体146的粘合。例如，硅树脂材料140、振膜主体146和粘合剂(诸如氧化硅270之类的金属氧化物或粘结剂)中的一种或多种可以暴露于促进剂、等离子体或其他增强硅树脂材料140与振膜主体146之间的粘合的处理中。

在一种形式中，硅树脂材料140可以是预应变的。在硅树脂材料140连接至膜片148和框架150之前，可以将预应变施加到硅树脂材料140。在另一种方法中，当硅树脂材料140连接至膜片148和框架150时，可以将预应变赋予硅树脂材料140。通过利用硅树脂材料140中的预应变，可以针对特定应用来优化硅树脂材料140的刚度，这允许改善受话器性能并且将硅树脂材料140置于在生产期间更容易处理的状态。此外，通过对硅树脂材料140施加预张力，在硅树脂材料140粘合到膜片148和框架150时，可以自然地将硅树脂材料140从切割位置拉开。这可以使振膜600更容易被组装到受话器中并提高产量。此外，通过对硅树脂材料140施加预张力，可以容易地控制在硅树脂材料140中形成的孔的尺寸和形状。

图3例示出了另一个振膜主体300，该振膜主体300在某些方面类似于图1中的振膜主体146，并且可以与硅树脂材料140一起使用。振膜主体300包括膜片302、框架304和将膜片302与框架304分隔开的大致呈U形的间隙306。振膜主体300还包括将膜片302连接至框架304的扭转铰链构件308、310。扭转铰链构件308、310形成设置在膜片302的相反(opposite)侧上的扭转铰链。扭转铰链构件308、310沿共同的枢转轴线311对齐。

图4例示出了另一个振膜主体400，该振膜主体400包括膜片402、框架404和将膜片402与框架404分隔开的间隙406。振膜主体400还包括悬臂铰链构件408、410，该悬臂铰链构件408、410将膜片402连接到框架404，并形成用于膜片402的悬臂铰链。悬臂铰链构件408、410沿膜片402的单侧设置。与振膜主体300类似，振膜主体400可以由单个未组装的构件制成，或者它可以形成为单独的零件的组件。

振膜主体146、300、400可以由多种材料制成，包括铝、不锈钢、镍、铜及其组合。该材料通常可包括金属、准金属、准金属氧化物或合金，但也可以使用其他材料。

转到图5，提供了用于组装振膜的方法500，并且将关于振膜115讨论该方法500。方法500包括：制备502振膜主体146的至少一个表面，用于与硅氧烷材料(例如硅树脂)层进行组装。例如，可以在将与硅树脂材料140接触的膜片148和框架150的表面涂覆厚度为3000埃的氧化硅涂层。在一种方法中，硅树脂材料层140是来自卷部的硅树脂材料薄膜的一部分。

在504处，方法500可选地包括：预处理振膜主体146的至少一个表面和硅树脂材料140。例如，可以对涂覆有氧化硅270的膜片148和框架150以及硅树脂材料140的薄膜进行等离子体蚀刻处理。等离子体蚀刻会破坏氧化硅270的键合，使得当施加硅树脂材料140时，其可以更好地粘合到膜片148和框架150。

在506处，方法500还包括：通过将硅树脂材料140施加到所制备的振膜主体146的表面，用硅树脂材料140覆盖膜片148与框架150之间的间隙151。例如，施加硅树脂材料140可以包括将硅树脂材料140施加到膜片148和框架150的被氧化硅涂覆的表面。此外，施加硅树脂材料140还可以包括在等离子体蚀刻后，在室温下组装硅树脂材料140和膜片148/框架150，以及在升高的温度下将组装后的硅树脂材料140和膜片148/框架150加热预定时间。

在一种方法中，可以通过以下方式将硅树脂材料140施加到振膜主体146：使用设备以将硅树脂材料140的薄膜保持为平坦构造，并且将设备和保持在其中的硅树脂材料140移动至与先前涂有氧化硅270的膜片148和框架150抵接。在该施加步骤期间，可以施加真空以移除硅树脂材料140的薄膜与膜片148和框架150之间的空气，并确保硅树脂材料140平放在膜片148和框架150上。

包含硅氧烷材料(例如硅树脂材料140)的振膜115的另一个优点在于：硅氧烷材料可以抵御耳垢和用于从受话器100移除碎屑(例如耳垢)的溶剂。例如，并参考图1，受话器100的声管168可能会被耳垢堵塞，并且耳垢可能进入前部容积142。可使用溶剂从受话器100内松散并移除耳垢。在一种方法中，可以在方向176上将溶剂推进通过声管168、通过端口166并进入前部容积142。例如，溶剂可以是过氧化氢、醇、碳酸氢钠溶液、羟苯磺酸钙、油、松节油及其组合。作为示例，可以使用注射器在方向176上推进溶剂。溶剂行进到前部容积142中并接触振膜115，并且可以接触硅树脂材料140的至少一部分。溶剂还接触来自前部容积142和声管168的内表面的耳垢并使该耳垢松散。

接下来，从受话器100移除溶剂和耳垢。在一种方法中，注射器可用于产生真空并从声管168和/或前部容积142中取出(withdraw)溶剂和耳垢。如果前部容积142具有声音传播通过的单个端口166，则从前部容积142中取出溶剂的过程将包括：通过端口166取出溶剂，该端口166是与溶剂进入前部容积142通过的端口相同的端口。在另一种方法中，受话器100可以竖直定位，使得声音端口168指向下方，并且重力可以从受话器100内取出溶剂和耳垢。

图12例示出了具有振膜主体602的另一振膜600，振膜主体602包括框架604、膜片606和将膜片606连接至框架604的悬臂铰链607。振膜主体602在膜片606和框架604之间具有间隙608，间隙608具有绕膜片606变化的宽度。更具体地，间隙608包括较宽部分610A、610B、610C和较窄部分612A、612B、612C。振膜600包括覆盖间隙608的硅树脂材料614。较宽部分610A、610B、610C减小了振膜600的刚度，因为当膜片606的远端616移动时有更多的硅树脂材料614会变形。间隙608的宽度变化的另一个优点是：较宽部分610A、610B、610C处的硅树脂材料614可以具有比较窄部分612A、612B、612C更高或更明显的轮廓(例如，参见图6至图11)。在较宽部分610A、610B、610C处的硅树脂材料614的更明显的轮廓可以抵抗通过振膜600的空气漏气。

本文描述了本公开的优选实施方案，包括发明人已知的最佳模式。应当理解，所例示的实施方式仅是示例性的，并且不应被视为限制所附权利要求的范围。

Claims (31)

1.一种用于声学受话器的振膜，该振膜包括：

框架；

膜片，该膜片柔性地联接到所述框架；

间隙，该间隙位于所述膜片的一部分与所述框架之间；以及

硅氧烷材料，该硅氧烷材料联接到所述膜片的至少一部分以及所述框架的至少一部分，

其中，所述硅氧烷材料覆盖所述间隙。

2.根据权利要求1所述的振膜，其中，所述硅氧烷材料用金属氧化物粘合到所述膜片和所述框架。

3.根据权利要求1所述的振膜，其中，所述硅氧烷材料是能变形的弹性材料，并且所述膜片在所述硅氧烷材料变形时相对于所述框架是能移动的。

4.根据权利要求3所述的振膜，其中，所述膜片通过铰链柔性地联接到所述框架。

5.根据权利要求4所述的振膜，其中，所述硅氧烷材料用金属氧化物粘合到所述膜片和所述框架。

6.根据权利要求1所述的振膜，其中，所述膜片通过铰链柔性地联接到所述框架，并且其中，所述框架、所述膜片和所述铰链由同一块材料形成。

7.根据权利要求6所述的振膜，其中，所述硅氧烷材料用金属氧化物粘合到所述膜片、所述铰链和所述框架。

8.根据权利要求6所述的振膜，其中，所述铰链是悬臂铰链。

9.根据权利要求6所述的振膜，其中，所述铰链是扭转铰链。

10.根据权利要求1所述的振膜，其中，所述硅氧烷材料在所述间隙处凹陷。

11.根据权利要求1所述的振膜，其中，所述硅氧烷材料具有覆盖所述间隙并且具有非平面的预模制形状的部分。

12.根据权利要求1所述的振膜，其中，所述硅氧烷材料具有预定的非平面形状，具有该预定的非平面形状的所述硅氧烷材料被模制到所述膜片和所述框架。

13.根据权利要求1所述的振膜，其中，所述间隙具有在所述膜片与所述框架之间延伸且绕所述膜片变化的宽度。

14.根据权利要求1所述的振膜，其中，所述硅氧烷材料具有预应变。

15.一种声学受话器，该声学受话器包括：

线圈；

电枢；

至少一个磁体，该至少一个磁体与所述电枢相邻，其中，所述电枢的一部分响应于施加到所述线圈的激励信号而相对于所述磁体自由偏转；

振膜，该振膜包括相对于***框架能移动的膜片，该膜片通过间隙与所述***框架分隔开，

所述振膜包括覆盖所述间隙的硅氧烷材料，所述硅氧烷材料是粘合到所述框架的至少一部分并粘合到所述膜片的至少一部分的能弹性变形的材料；

联接装置，所述联接装置将所述电枢与所述膜片互连；

其中，在所述电枢偏转时，所述硅氧烷材料允许所述膜片相对于所述***框架移动。

16.根据权利要求15所述的受话器，其中，所述硅氧烷材料用金属氧化物粘合到所述膜片和所述***框架。

17.根据权利要求15所述的受话器，其中，所述间隙限定了所述膜片的至少一部分以及将所述膜片与所述***框架互连的铰链的至少一部分。

18.根据权利要求15所述的受话器，其中，所述硅氧烷材料的一部分延伸到所述间隙中，并且当所述膜片处于静止位置时，覆盖所述间隙的所述硅氧烷材料是平坦的。

19.根据权利要求15所述的受话器，其中，所述膜片通过铰链柔性地联接到所述***框架，其中，所述框架、所述膜片和所述***铰链构成了单个未组装的构件。

20.根据权利要求19所述的受话器，其中，所述硅氧烷材料用金属氧化物粘合到所述***框架的所述部分并且粘合到所述膜片的所述部分。

21.根据权利要求20所述的受话器，其中，所述硅氧烷材料的大致平面部分覆盖所述间隙。

22.一种制造声学受话器振膜的方法，所述声学受话器振膜具有通过铰链能移动地联接到***框架的膜片，该方法包括以下步骤：

制备振膜主体的至少一个表面以用于与硅氧烷材料层进行组装；

通过将所述硅氧烷材料层施加到所制备的振膜主体的至少一个表面，用所述硅氧烷材料层覆盖所述振膜主体的膜片与***框架之间的间隙。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，将所述硅氧烷材料层施加到所制备的振膜主体的至少一个表面的步骤包括：将所述硅氧烷材料粘合到所制备的振膜主体的至少一个表面。

24.根据权利要求22所述的方法，其中，制备振膜主体的至少一个表面以用于与硅氧烷材料层进行组装的步骤包括：在所述振膜主体的所述至少一个表面上沉积金属氧化物；并且

将所述硅氧烷材料层施加到所制备的振膜主体的至少一个表面的步骤包括：使用所述金属氧化物将所述硅氧烷材料粘合到所述至少一个表面。

25.根据权利要求22所述的方法，其中，制备振膜主体的至少一个表面的步骤包括：将所述振膜主体的所述至少一个表面暴露于等离子体蚀刻。

26.根据权利要求22所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：将所述硅氧烷材料的一部分模制成具有预定形状；并且

覆盖所述间隙的步骤包括：将所述硅氧烷材料的具有所述预定形状的所述一部分定位成跨越所述间隙延伸。

27.一种清洁声学受话器的方法，该方法包括以下步骤：

将溶剂推进至含有碎屑的声学受话器中；

使所述溶剂与所述声学受话器的振膜相接触，所述振膜包括硅氧烷材料并将所述声学受话器的前部容积与所述声学受话器的后部容积分隔开；以及

从所述声学受话器中移除所述溶剂和所述碎屑。

28.根据权利要求27所述的方法，其中，将溶剂推进至声学受话器中的步骤包括：将所述溶剂推进至所述声学受话器的所述前部容积中；并且从所述声学受话器中移除所述溶剂的步骤包括：从所述声学受话器的所述前部容积中移除所述溶剂。

29.根据权利要求27所述的方法，其中，将溶剂推进至声学受话器中的步骤包括：将所述溶剂推进通过所述声学受话器的端口。

30.根据权利要求29所述的方法，其中，从所述声学受话器中移除所述溶剂和所述碎屑的步骤包括：通过所述声学受话器的所述端口移除所述溶剂。

31.根据权利要求27所述的方法，其中，从所述声学受话器中移除所述溶剂和所述碎屑的步骤包括：允许重力从所述声学受话器中取出所述溶剂和所述碎屑。