KR20050021102A

KR20050021102A - 마이크로 스피커용 진동판 및 이를 이용한 마이크로 스피커

Info

Publication number: KR20050021102A
Application number: KR1020030059198A
Authority: KR
Inventors: 정현식; 배성호; 권오수; 김종환
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2003-08-26
Filing date: 2003-08-26
Publication date: 2005-03-07

Abstract

본 발명은 스피커의 보이스코일이 접착되어 자기장에 따라 상하로 직선왕복운동하면서 진동되는 진동판의 표면에 엠보(Embo)를 형성하여 스피커 진동판의 분할 진동을 억제함으로써 음향 특성을 향상시키는 마이크로 스피커용 진동판 및 이를 이용한 마이크로 스피커에 관한 것으로, 내면에 공간을 갖는 프레임, 상하 방향으로 착자된 마그네트, 상기 마그네트의 상면에 부착되어 자기회로를 형성하는 상부 플레이트, 상기 마그네트와 함께 자기회로를 형성하는 요크, 상기 프레임의 상면에 조립되어 상하로 떨림이 가능하도록 지지된, 표면에 엠보가 형성되어 있는 진동판, 상기 진동판에 접착되어 자기장에 따라 상하로 직선왕복운동하면서 상기 진동판을 진동시키는 보이스코일, 및 상기 프레임에 부착되어 상기 진동판을 보호하는 보호판을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

마이크로 스피커용 진동판 및 이를 이용한 마이크로 스피커{Diaphragm for Micro Speak and Micro Speak using thereof}

본 발명은 마이크로 스피커에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스피커의 보이스코일(Voice Coil)이 접착되어 자기장에 따라 상하로 직선왕복운동하면서 진동되는 진동판(Diaphragm)의 표면에 엠보(Embo)를 형성하여 스피커 진동판의 분할 진동을 억제함으로써 음향 특성을 향상시키는 마이크로 스피커용 진동판 및 이를 이용한 마이크로 스피커에 관한 것이다.

스피커는 전류가 흐르는 도체가 자계(磁界)속에 있으면 힘을 받는다는 플레밍의 왼손법칙에 의하여 공극 사이에 존재하는 보이스코일에 의해 전기적인 에너지를 기계적인 에너지로 변환시키는 것이다.

즉, 여러 주파수가 포함된 전류신호가 보이스코일에 인가되면 보이스코일은 전류의 세기와 주파수의 크기에 따라 기계적 에너지를 발생시키고, 보이스코일에 부착되어 있는 진동판에 진동을 발생시켜 궁극적으로 인간의 귀가 인지할 수 있는 소정 크기의 음압(音壓)을 발생시키게 된다.

이러한 음압 중에서 비교적 낮은 음압을 발생시키는 것으로 인간의 귀에 가까이 밀착시켜 사용하는 것들을 흔히 리시버(Receiver)라고 하고, 이와는 달리 상대적으로 음압이 크고 인간의 귀로부터 소정의 거리를 두고 사용하는 것들을 스피커(Speaker)라고 한다.

이와 같은 스피커의 자기회로(Magnetic Circuit)는 각각 철금속 성분으로 된 요크 내에 마그네트와 상부 플레이트(Upper Plate)를 이용하여 공극 내에 존재하는 보이스코일에 직각으로 자속(磁束, Magnetic Flux)이 쇄교할 수 있도록 설계되어 있고, 보이스코일은 진동판에 접합되어 있어 입력신호에 의해 상하로 기전력을 발생시켜 프레임에 접착 구속되어 있는 진동판을 진동시켜서 음압을 발생시킨다.

최근에 이르러 스피커는 고에너지 마그네트의 상용화 및 미소 구조물의 성형기술의 발달과, 정보통신 분야에서의 소형 경량화 추세에 부응하여 지속적인 소형 경량화 및 고성능화가 실현되고 있는 실정이다. 또한, 이동통신용 단말기기의 보급이 급속도로 늘어나면서 마이크로 스피커의 사용이 확대되고 그 크기의 소형화로 인해 그에 사용되는 부속물의 크기 또한 소형화되어 종래의 설계기술로는 이러한 추세에 부응하기 어려운 상황에 직면해 있다.

이와 같은 종래 기술에 따른 마이크로 스피커를 간략하게 설명하면, 도 1에 도시된 바와 같이, 내면에 공간을 가진 프레임(11), 상기 프레임에 내장되는 상하 방향으로 착자된 마그네트(14), 상기 마그네트(14)와 함께 자기회로를 형성하는 요크(13), 상기 마그네트(14)에 부착되어 자기회로를 형성하는 상부 플레이트(15), 상기 프레임(11)의 상단부에 외측단부가 고정되는 음향 발생용 진동판(17), 상기 진동판(17)의 하단에 원통형으로 권선되어 고정된 보이스코일(16), 상기 프레임(11)의 개방 단부를 덮는 보호판(18), 및 상기 프레임(11)의 외측면 일측에 접합되는 PCB 기판(19)으로 구성되어 있다.

상기와 같은 일반적인 마이크로 스피커의 구성에 있어서, 진동판은 상하 진동시에 우수한 응답성과 좌굴현상을 제거하기 위하여 다양한 형상의 웨이브를 가지게 되며, 이러한 진동판의 형상은 주파수 특성에 가장 큰 영향을 주는 설계변수로 작용하여, 스피커의 음향 특성에 중대한 영향을 미친다.

일반적으로, 진동판은 고분자 재질의 얇은 필름을 이용하고 있으며, 이러한 재질 특성상 진동판의 진동시 분할 진동이 일어나 이상음이 발생하게 되기 때문에 스피커 불량의 주요 원인이 되고 있다.

도 2a 및 2b는 종래 기술에 따른 마이크로 스피커용 진동판을 도시하고 있다.

종래 기술에 따른 스피커용 진동판은 진동판의 분할 진동을 막기 위하여, 도시된 바와 같이, 도 2a는 진동판의 표면에 동심원 모양을 형성하고, 도 2b는 진동판의 표면에 방사형 모양을 형성하여 사용하고 있다.

도 3은 도 2a 및 2b에 도시된 스피커용 진동판을 이용한 마이크로 스피커의 출력특성을, 스피커 출력특성 검사용 디스플레이 기기를 이용하여 나타낸 주파수 응답 그래프이다.

그래프에서 X-축은 주파수(Hz)를 Y-축은 음압(dB)을 나타낸다. 도시된 바와 같이 최저 공진주파수(f₀)는 약 1kHz이고, 재생대역은 약 1kHz∼4.5kHz의 범위를 갖는다.

그러나, 이와 같은 종래의 마이크로 스피커용 진동판은 상기와 같은 형상에도 불구하고 진동판의 분할 진동이 발생하여 음질 저하의 주요한 원인이 되고 있다.

또한, 상기와 같은 분할 진동에 의한 이상음 발생이 심한 경우, 스피커 불량을 발생시키기 때문에 생산성 저하의 문제를 가지고 있다.

게다가, 최근 이동통신용 단말기에서 LCD 창의 크기 증가 및 제품의 슬림화에 따라 상대적으로 음향재생 부품인 스피커의 소형화가 가속화되고 있는 현실에서, 이러한 시장 상황에 맞추어 스피커가 차지하는 면적을 줄이기 위하여 구성요소 중 하나인 진동판도 최소한의 공간을 이용하여 최적의 성능을 발휘하도록 제작하여야 하는 설계상의 어려움을 안고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같이 종래 기술에 따른 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 본 발명의 목적은 스피커의 보이스코일이 접착되어 자기장에 따라 상하로 직선왕복운동하면서 진동되는 진동판의 표면에 엠보를 형성하여 스피커 진동판의 분할 진동을 억제함으로써 고음질의 음향을 출력할 수 있는 마이크로 스피커용 진동판 및 이를 이용한 마이크로 스피커를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명은 스피커용 진동판의 전체 크기를 축소시킴으로써 스피커의 소형화, 박형화를 구현하는 것이 목적이다.

또한, 본 발명은 진동판 표면에 형성되는 엠보 형상에 의해 진동판의 분할 진동을 억제함으로써, 분할 진동에 의해 발생되는 불량률을 극소화하여 생산성을 향상시키고자 하는 것이다.

더욱이 본 발명은 진동판 표면에 형성되는 엠보 형상에 의해 최소 공진주파수를 저역으로 이동시킴에 따라, 저음이 향상되고 음의 재생대역이 보다 더 확보되어 우수한 음향 특성을 재현할 수 있는 마이크로 스피커를 구현하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 마이크로 스피커용 진동판은, 스피커의 보이스코일이 접착되어 자기장에 따라 상하로 직선왕복운동하면서 진동되는 진동판의 표면에 엠보를 형성하여 스피커 진동판의 분할 진동을 억제함으로써 음향 특성을 향상시킨 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 진동판 표면의 엠보는 보이스코일이 부착되는 경계 내측에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 진동판 표면의 엠보는 보이스코일이 부착되는 경계 외측에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 진동판 표면의 엠보는 진동판 전체에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 진동판 표면의 엠보는 격자 모양으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 진동판 표면의 엠보는 크로스 사선 모양으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 엠보의 단면 형상은 U 형상을 가지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 엠보의 단면 형상은 V 형상을 가지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 마이크로 스피커는, 내면에 공간을 갖는 프레임; 상하 방향으로 착자된 마그네트; 상기 마그네트의 상면에 부착되어 자기회로를 형성하는 상부 플레이트; 상기 마그네트와 함께 자기회로를 형성하는 요크; 상기 프레임의 상면에 조립되어 상하로 떨림이 가능하도록 지지된, 표면에 엠보가 형성되어 있는 진동판; 상기 진동판에 접착되어 자기장에 따라 상하로 직선왕복운동하면서 상기 진동판을 진동시키는 보이스코일; 및 상기 프레임에 부착되어 상기 진동판을 보호하는 보호판을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 마이크로 스피커를 나타내는 분해 사시도를 도시하며, 도시된 바와 같이, 내면에 공간을 가진 프레임(110)과, 상기 프레임(110)의 내부에 장착되는 요크(130)와, 상기 요크(130)의 내부에서 상하 방향으로 착자되는 마그네트(140)와, 상기 마그네트(140)의 상면에 부착되어 자기회로를 형성하는 상부 플레이트(150)와, 상기 프레임(110)의 상면에 조립되어 상하로 떨림이 가능하도록 지지된, 표면에 엠보가 형성되어 있는 음향 발생용 진동판(170)과, 상기 진동판(170)에 접착되어 자기장에 따라 상하로 직선왕복운동하면서 상기 진동판(170)을 진동시키는 보이스코일(160)과, 상기 프레임(110)의 개방 단부를 덮는 보호판(180)으로 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 마이크로 스피커는 내면에 공간을 가진 프레임(110)의 내부에 요크(130)를 인서트하여 일체로 사출성형한다.

여기서, 상기 프레임(110)은 마그네트(140) 및 진동판(170)을 고정하여 스피커의 크기와 형상을 결정하는 역할을 하며, 상기 프레임(110)의 후면부 일정위치에는 동심원을 이루면서 형성된 다수의 에어홀(120)을 가지고 있으며, 이는 진동판(170)이 떨릴 때 외부와 공기를 통하게 하여 그 진동을 원활하게 도와주는 역할을 하기 위한 것이다.

상기 요크(130)는 프레임(110)의 하단에 자기회로의 하나로서 자력선이 통과하는 통로의 역할을 하여 자력선의 흐름을 좋게 하는 역할을 하며, 자기회로는 요크(130), 마그네트(140) 및 상부 플레이트(150)로 이루어지며, 상기 요크(130)가 마그네트(140) 및 상부 플레이트(150)를 감싸는 형상을 갖는다.

상기와 같이 형성된 프레임(110)의 내부에는 요크(130)에 마그네트(140)와 상부 플레이트(150)를 설치하고, 마그네트(140)와 상부 플레이트(150)의 외부에는 보이스코일(160)이 부착된 진동판(170)을 상기 프레임(110)의 외측에 접착한다.

상기 마그네트(140)는 상기 요크(130)의 상단에 구성되어 자기회로 내의 강력하고 지속적인 직류 자속을 공급한다.

여기서, 상기 마그네트(140)는 희토류 자석의 하나인 네오디뮴(Neodymium, Nd) 마그네트(Magnet, 磁石)로서, 자기 에너지가 매우 강하고, 경박·단소한 첨단제품에 많이 이용되고 있다. 이와 같은 Nd 마그네트 타입의 스피커는 주로 노트북 컴퓨터, 소형 퍼스널 컴퓨터, 슬림형 컴퓨터 또는 LCD 모니터 등에 일체형으로 장착되어 적용되고 있다.

또한, 상기 진동판(170)은 내부 방향으로 오목한 형상을 하고 있으며, 프레임(110)의 상면에 조립되어 상하로 자연스럽게 떨림이 가능하도록 지지된다.

여기서, 도 5a 내지 5f는 본 발명에 따른 마이크로 스피커용 진동판의 실시예를 나타내는 평면도로서, 상기와 같이 스피커에 사용되는 진동판에 다양한 형태로 엠보를 형성한 실시예를 도시한다.

도 5a를 참조하면, 스피커의 보이스코일이 접착되어 자기장에 따라 상하로 직선왕복운동하면서 진동되는 진동판의 중심부 즉, 보이스코일이 접착되는 경계의 내측 표면에 격자 모양으로 엠보를 형성한 것이다.

상기와 같이 엠보가 형성된 진동판은 진동판의 진동시 분할 진동을 억제하는 역할을 하고, 스피커의 특성을 향상시키는 역할을 한다. 즉, 상기 엠보 형성으로 인해 최소 공진주파수를 낮춤으로써, 재생음에 있어서 저음의 음질 향상뿐만 아니라 재생 대역도 보다 더 넓어지게 된다.

도 5b에는 스피커용 진동판의 다른 실시예를 도시하며, 상기 진동판에 형성되는 엠보 형상을 크로스 사선 모양으로 형성한 것이다.

또한, 도 5c 및 5d는 상기 도 5a 및 5b의 진동판에 형성된 엠보 형상을 진동판의 내측에 형성하는 대신 보이스코일이 부착되는 경계 외측에 형성한 실시예를 도시하고 있다.

또한, 도 5e 및 5f는 진동판 전체에 상기 격자 모양의 엠보 형상 및 크로스 사선 모양의 엠보 형상을 형성한 진동판의 실시예를 도시하고 있다.

이와 같이, 진동판에 형성될 수 있는 엠보 형상은 설계자에 따라 다양하게 형성될 수 있다. 또한, 엠보 형상을 생성하는 공구에 따라, 상기 엠보의 단면 형상도 다양해 질 수 있으며, 그 대표적인 형상이 U 형상 및 V 형상이다.

다시, 도 4를 참조하면, 상기와 같이 형성된 진동판(170)에 접착된 보이스코일(160)에 외부로부터 선택적으로 전류가 인가되면, 상기 보이스코일(160)은 상부 플레이트(150)의 외경과 요크(130) 사이에서 자기장에 따라 상하로 진동판(170)과 함께 상·하 직선왕복운동을 하게 된다.

이때, 상기 프레임(110)에 형성된 에어홀(120)이 스피커 내부의 공기의 흐름을 도와주는 역할을 하여 상기 진동판(170)의 상·하 진동을 원활하게 해준다.

즉, 외부로부터 와이어(미도시)를 통해 보이스코일(160)에 인가되는 고주파 전류는 교류이므로 보이스코일(160)에 인가되는 전류의 방향에 따라서 보이스코일(160)에 의해 발생되는 자계가 마그네트(140)에 의해서 형성되는 자계와 같은 방향으로 형성되면, 마그네트(140)와 보이스코일(160) 간에는 서로 밀어내는 일종의 척력이 발생하게 되므로 결국 보이스코일(160)은 마그네트(140)로부터 상측으로 밀려나가게 되는 것이다.

이와는 반대로 보이스코일(160)에 의해 발생되는 자계가 마그네트(140)에 의해서 형성되는 자계와 반대방향으로 형성되면, 마그네트(140)와 보이스코일(160) 간에는 서로 잡아당기게 되는 인력이 발생하게 되므로 보이스코일(160)이 마그네트(140) 측으로 하향 이동하게 된다.

이와 같이, 상·하 직선왕복운동을 하는 본 발명에 따른 진동판은 상기 엠보 형성으로 인한 성능 향상으로 종래의 진동판에 비해 약 0.2㎜정도 슬림화시킬 수 있기 때문에, 전체 스피커의 높이도 진동판의 두께 축소 및 향상된 음향 성능에 따라 상대적으로 축소될 수 있다.

또한, 상기 보호판(180)은 출력되는 신호를 용이하게 외부로 전달하도록 다수의 구멍이 형성되며, 상기 프레임(110)에 압입되어 장착되게 된다. 상기 보호판(180)은 진동판(170)을 보호하는 기능을 함과 동시에 부직포를 더 부착하여 과도한 공진에 의한 진폭을 억제하는 역할을 한다.

상기 프레임(110)의 외부 하측에는 PCB 기판(190)이 접합되며, 상기 PCB 기판(190)에는 외부의 신호를 입력받기 위한 단자를 포함하고 있으며, 프레임(110)에 형성되어 있는 중앙의 홈을 통해 보이스코일(160)의 인출선이 상기 단자 중 중앙의 단자에 접점되고, 나머지 단자를 통해 외부의 음성 및 멜로디 신호가 전달된다.

상기와 같이 형성된 마이크로 스피커는 통상 외부로부터 와이어를 통해 교류전류가 인가되어 상부 플레이트(150), 사각 마그네트(140), 요크(130)로 이루어진 자기회로 내의 보이스코일(160)에 자계가 형성된다. 마그네트(140)의 상측인 N극으로부터 나온 자력선은 상부 플레이트(150), 보이스코일(160) 및 요크(130)를 차례로 지나 다시 마그네트(140)의 하측인 S극으로 향하는 자계를 형성하는데 이때 상기 보이스코일(160)에서는 상기 자기회로에 의한 자속을 이용하여 스피커 기능을 하게된다.

이와 같이, 신호가 상기 보이스코일(160)에 인가되면 상기 요크(130)를 통하는 자기회로에서 발생되는 자속과, 상기 진동판(170)과 함께 상하로 연동되는 보이스코일(160)에서 발생되는 자속이 서로 반응하여 음향을 발생시키게 되는데 발생된 음향은 상기 프레임(110)의 전면부에 장착된 보호판(180)에 형성된 다수의 홀을 통해 외부로 전달되게 된다.

도 6은 본 발명에 따른 엠보가 형성된 진동판을 장착한 마이크로 스피커의 출력특성을, 스피커 출력특성 검사용 디스플레이 기기를 이용하여 나타낸 주파수 응답 그래프를 도시하며, 그래프에서 X-축은 주파수(Hz)를 Y-축은 음압(dB)을 나타낸다.

도 4에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 진동판을 사용한 마이크로 스피커는 최소 공진주파수가 1kHz이고 그 재생대역이 1kHz∼4.5kHz 였으나, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 엠보가 형성된 진동판을 사용한 마이크로 스피커는 최소 공진주파수가 종래의 1kHz에서 750Hz로 낮아짐으로써, 재생음에 있어서 저음의 음질 향상뿐만 아니라 재생대역도 750Hz∼4.5kHz 범위로 보다 더 넓어지게 되어 고음질의 음향 출력을 가능하게 해준다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 마이크로 스피커용 진동판 및 이를 이용한 마이크로 스피커는 스피커의 보이스코일이 접착되어 자기장에 따라 상하로 직선왕복운동하면서 진동되는 진동판의 표면에 엠보를 형성하여 스피커 진동판의 분할 진동을 억제함으로써, 스피커의 음질을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 스피커용 진동판의 전체 높이를 축소시킴으로써 스피커의 소형화, 박형화를 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 진동판 표면에 형성되는 엠보 형상에 의해 진동판의 분할 진동을 억제함으로써, 분할 진동에 의해 발생되는 불량률을 극소화하여 생산성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 마이크로 스피커를 나타내는 단면도,

도 2a 및 2b는 종래 기술에 따른 마이크로 스피커용 진동판을 나타내는 평면도,

도 3은 종래 기술에 따른 스피커의 출력특성 검사용 디스플레이 기기를 이용하여 마이크로 스피커의 출력특성을 나타낸 주파수 응답 그래프,

도 4는 본 발명에 따른 마이크로 스피커를 나타내는 분해 사시도,

도 5a 내지 5f는 본 발명에 따른 마이크로 스피커용 진동판의 실시예를 나타내는 평면도,

도 6은 본 발명에 따른 스피커의 출력특성 검사용 디스플레이 기기를 이용하여 마이크로 스피커의 출력특성을 나타낸 주파수 응답 그래프.

◎ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ◎

11, 110: 프레임 12, 120: 에어홀

13, 130: 요크 14, 140: 마그네트

15, 150: 상부 플레이트 16, 160: 보이스코일

17, 170: 진동판 18, 180: 보호판

19, 190: PCB 기판

Claims

스피커의 보이스코일(Voice Coil)이 접착되어 자기장에 따라 상하로 직선왕복운동하면서 진동되는 진동판(Diaphragm)의 표면에 엠보(Embo)를 형성하여 스피커 진동판의 분할 진동을 억제함으로써 음향 특성을 향상시킨 것을 특징으로 하는 마이크로 스피커용 진동판.
제1 항에 있어서,

상기 진동판 표면의 엠보는 보이스코일이 부착되는 경계 내측에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 스피커용 진동판.
제1 항에 있어서,

상기 진동판 표면의 엠보는 보이스코일이 부착되는 경계 외측에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 스피커용 진동판.
제1 항에 있어서,

상기 진동판 표면의 엠보는 진동판 전체에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 스피커용 진동판.
제1 항에 있어서,

상기 진동판 표면의 엠보는 격자 모양으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 스피커용 진동판.
제1 항에 있어서,

상기 진동판 표면의 엠보는 크로스 사선 모양으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 스피커용 진동판.
제1 항에 있어서,

상기 엠보의 단면 형상은 U 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 마이크로 스피커용 진동판.
제1 항에 있어서,

상기 엠보의 단면 형상은 V 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 마이크로 스피커용 진동판.
내면에 공간을 갖는 프레임;

상하 방향으로 착자된 마그네트(Magnet);

상기 마그네트의 상면에 부착되어 자기회로(Magnetic Circuit)를 형성하는 상부 플레이트;

상기 마그네트와 함께 자기회로를 형성하는 요크;

상기 프레임의 상면에 조립되어 상하로 떨림이 가능하도록 지지된, 표면에 엠보가 형성되어 있는 진동판;

상기 진동판에 접착되어 자기장에 따라 상하로 직선왕복운동하면서 상기 진동판을 진동시키는 보이스코일; 및

상기 프레임에 부착되어 상기 진동판을 보호하는 보호판(protector)

을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 스피커.