TWI449435B - 磁性振膜及其製造方法 - Google Patents

Description

磁性振膜及其製造方法

本發明係有關於一種磁性振膜及其製造方法，特別是揭露一種利用薄膜沉積法將一磁性層成形於一振膜基材上之磁性振膜及其裝造方法。

近年來由於音樂檔案開發出大幅降低音訊資料量的檔案格式，加上這類檔案的重放音質與最初不壓縮音訊相比沒有明顯下降，並不會影響大多數使用者聽覺感受，緣因於此，目前音樂播放器被大量的生產，而當中負責將音樂檔案播放出來的揚聲器，更是聲音輸出的關鍵元件，各家音樂播放器產製廠商，對於揚聲器的品質與設計，通常也都是最為關心及注重的。

請參閱第1圖所示，圖中揭示一習知的揚聲器10，揚聲器10係由一殼體11、一下軛板12、一上軛板13、一磁鐵14、一音圈15及一振膜16所組成，其中下軛板12嵌於殼體11內，且磁鐵14置放於下軛板12之上，而上軛板13係再置放於磁鐵14之上，而音圈15呈環狀並結合於振膜16，且音圈15插設在下軛板12與上軛板13所形成的間隙之間，而使得音圈15位於由下軛板12、上軛板13及磁鐵14所構成的磁性迴路當中。

上述習知揚聲器10乃目前最常見的結構組成，藉由提供音圈15一電訊號以產生磁性，係可與磁性迴路產生相吸或相斥的特性，並進而帶動振膜16產生振動發出聲音，很顯然地，在揚聲器的組成元件當中，振膜乃是最主要的核心元件，甚至可以說揚聲器的發展史，就是振膜的發展史，而在振膜的開發技術上，通常都是針對其造型或材料組成或製造成型方法而有所變化，為了使得揚聲器能產生較好的聲學品質，故需考量到振膜的質量、剛性、阻尼、導磁性、氣密性、彈性率、幾何形狀、耐熱性、耐濕性、加工難易度，所以大多由以下材質中來選配：紙漿、塑料、金屬、複合材料、布、絲、麻、海藻、細菌類生物等等。由於各種不同材料本身所具備特性不同，因此可供振膜設計者依據揚聲器聲學品質的需求而選擇搭配。

有鑑於各類電子產品現今皆講求微型化或薄型化的設計，目前各家揚聲器設計業者皆苦思於如何在減少或縮小構件的情況下，仍然能不影響其聲學表現，或甚至產生更佳的聲學表現，再者，由於振膜必須透過與音圈緊密的結合始能被帶動，因此在兩者之間還必須加入一個製程，其亦為耗費成本之一環，是以如何設計出具有複合功能之振膜以進一步節省構件的使用，實為重要之課題。

有鑑於上述課題，本發明之目的在於提供一種利用薄膜沉積法將一磁性層成形於一振膜基材上之磁性振膜及其裝造方法。

緣是，為達上述目的，本發明磁性振膜係包括有一磁性振膜，其用以設置在一電聲轉換器當中。磁性振膜具有一振膜基材，且在振膜基材上係以薄膜沉積法將一磁性材料沉積在振膜基材上並形成一磁性層，如此一來，振膜基材因具有磁性層故而帶有磁性，且因此得與電聲轉換器當中之一磁性迴路產生磁力交涉。

另外，為製造上述磁性振膜，本發明係揭露一種磁性振膜製造方法，其包括有：備料，準備一振膜基材；薄膜沉積，將一磁性材料沉積至該振膜基材上以形成一磁性層；熱處理，將具有該磁性層之該振膜基材透過熱處理而成型；以及裁切，將已成型之該振膜基材裁切為預設之大小。

由於本發明係利用薄膜沉積法在振膜基材上沉積磁性材料，因此使得帶磁性的振膜在應用於目前常見的電聲轉換器當中時，可以增加其中磁性迴路的磁通量，並提升其響度及磁氣表現；另外，由於振膜本身即帶有磁性，因此夾設在具有兩組磁性迴路的電聲轉換器當中時，係得在兩組磁性迴路當中往復振動，並因此產生聲音，是以此配置方式省略了磁鐵，亦得使得電聲轉換器可以朝薄型化更前進了一步。

以下將參照相關圖式，說明依據本發明較佳實施例之一種磁性振膜及其製造方法。

本發明係揭露一種磁性振膜，其用以設置在例如是揚聲器之電聲轉換器當中，使用在揚聲器當中時，揚聲器係以電訊號產生一磁場以使得振膜產生振動並發出聲音訊號；本發明之磁性振膜係具有一振膜基材，且振膜基材上係以薄膜沉積法將一磁性材料沉積形成一磁性層，而使得該振膜基材帶有磁性，並得與揚聲器當中之一磁性迴路產生磁力交涉。

更進一步的說，欲製造可使用在電聲轉換器當中之磁性振膜時，乃透過以下製程：備料，準備一振膜基材；薄膜沉積，將一磁性材料沉積至該振膜基材上以形成一磁性層；熱處理，將具有該磁性層之該振膜基材透過熱處理而成型；以及裁切，將已成型之該振膜基材裁切為預設之大小。

以下，請參閱第2圖所示，為了製造一個磁性振膜，在此係選用例如是物理氣相沉積法(Physical Vapor Deposition，縮寫PVD)之製程的製作示意圖，此方式係先將一磁性材料產生出微粒子，且使得微粒子得以沉積在一振膜基材上，此類物理氣相沉積法通常包括有真空蒸鍍法及濺鍍法，在此即是以濺鍍法製造磁性振膜為示例。

在第2圖當中主要揭示有一工作機台20，在工作機台20內形成一密閉空間21，且密閉空間21內具有一磁性材料30及一振膜基材40；再者，工作機台20另與一電源50、一真空泵60及一離子機70組設，電源50之一負極係電性連接於磁性材料30，而正極則連接於振膜基材40；另外，真空泵60係藉由插入密閉空間21之一真空管61以抽出空氣，以使得密閉空間21內形成真空狀態，離子機70則是藉由一輸出管71插入密閉空間21，並產生離子以轟擊磁性材料30產生微粒子。

在此實施例當中，磁性材料30可以是軟磁材料或硬磁材料，其中軟磁材料例如是純鐵、低碳鋼、鐵矽系合金、鐵鋁系合金、鐵矽鋁系合金、鎳鐵系合金、鐵鈷系合金、軟磁鐵氧體、非晶態軟磁合金、超微晶軟磁合金及以上材料的搭配混合。而硬磁材料例如是鐵氧系永磁材料、鋁鎳鈷系永磁材料、稀土系永磁材料、鐵鉻鈷類永磁材料、鐵鎳銅類永磁材料、鉑鈷類永磁材料、鐵鉑類永磁材料及以上材料的搭配混合。

另外，振膜基材40所選用的材料可以是金屬、塑膠、布料、紙、氧化物及以上材料的搭配混合。

離子機70所產生之離子可以是鈍性氣體，例如可以是氬離子，當其轟擊磁性材料30時，可擊出呈氣相之微粒子以析鍍於振膜基材40上，使用濺鍍方式是因為無污染、附著性好及幾乎任何材料均可被析鍍，因此較常被選用，而為了使得微粒子在振膜基材40上具有磁力，必須再透過結晶製程以使得微粒子結晶化。

上述將微粒子結晶化的製程，可以有以下數種方式實施，在此僅為說明而舉例，實際上相同或類似的結晶化製程方式皆得替換實施之。

＜方法一＞

利用濺鍍方法將磁性材料30濺鍍在振膜基材40上後，磁性材料30係於振膜基材40形成為薄膜，之後再將其放入真空高溫爐中作熱處理，其中高溫爐係需先抽真空，並配合工作環境在4~5℃/min升溫到約600℃左右(或以上)，並恆溫約20分鐘後以4~5℃/min降溫到室溫時而形成結晶狀態。

＜方法二＞

利用離子撞擊磁性材料30以產生微粒子之後，進行濺鍍的工作機台係加溫到約600℃左右(或以上)，使得微粒子經過高溫區後結晶，且結晶化的磁性材料沉積到振膜材料40表面以形成薄膜。

藉由以上的製程方法，係可使得原本不帶磁性的振膜基材40在磁性材料30的沉積下形成一層帶磁性的薄膜，如此一來，帶有磁性的振膜若利用在目前幾種較為常見的揚聲器或其他電聲轉換器當中，係可協助增強磁性迴路當中的磁通量，以使得揚聲器當中的磁氣表現較佳，對於響度的控制也能有效提升。

另外，請參閱第3圖，係揭露一種帶有磁性振膜80的揚聲器90，此揚聲器90係由一第一軛板91、一第二軛板92、一第一支架93、一第二支架94、一第一音圈95、一第二音圈96、一矽鋼片97及一電路板98所組成，其中第一支架93及第二支架94分別呈環狀以組設在呈圓盤狀之第一軛板91與第二軛板92的外緣，第一音圈95與第二音圈96則分別套設在第一軛板91之一凸起(圖中未示)與第二軛板92之一凸起921上，磁性振膜80係結合在矽鋼片97片上以夾設在第一支架93與第二支架94之間，電路板98則是結合在第一軛板91未設凸起之一端，並與第一音圈95及第二音圈96所拉出的導線951、961電性連接。

實際使用時，係可依據需求輸入電性訊號給第一音圈95及第二音圈96，並因此激磁產生磁性，且使得此揚聲器90同時具有一第一磁性迴路及一第二磁性迴路，藉由使得兩磁性迴路產生對應磁性並交變激磁的情況下，夾設於之間的磁性振膜80係主動與兩磁性迴路磁性相吸，並得以因此上下振動而產生聲音。

顯然地，由於磁性振膜80本身即具有磁性，因此甚至可以省略習知揚聲器當中的磁鐵，其藉由本身所具有的磁性即得與配置於其上及其下的磁性迴路作磁力的推斥或吸引之作用，並進而振動產生聲音，而不致影響原本揚聲器所應達成的功能。

最後，在此必須說明的是，除了上述舉例以物理氣相沉積法以產製磁性振膜外，另外亦可選擇使用化學氣相沉積法(Chemical Vapor Deposition，縮寫CVD)以產製磁性振膜，而目前較常被選用的CVD技術有：(1)『大氣壓化學氣相沈積』(atmospheric pressure CVD、縮寫APCVD)系統、(2)『低壓化學氣相沈積』(low pressure CVD、縮寫LPCVD)系統、(3)『電漿輔助化學氣相沈積』(plasma enhanced CVD、縮寫PECVD)系統、(4)『高密度電漿化學氣相沈積』(high density plasma CVD、縮寫HDP CVD)系統。

綜合上述，本發明利用薄膜沉積法以於振膜基材上沉積磁性材料，如此一來係得使帶有磁性的振膜在應用於目前常見的電聲轉換器當中時，得以協助增強磁性迴路的磁通量，對於控制響度或磁氣表現皆有一定的影響；另外，由於磁性振膜本身即具有主動的磁吸及磁斥的作用，因此可取代原本配置在電聲轉換器當中的磁鐵，搭配設有兩組磁性迴路之電聲轉換器時，可於兩組磁性迴路當中作往復的推吸作用，亦不失為一方便結構設計，但又保有原本良好發聲功能之發明。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

10．．．揚聲器

11．．．殼體

12．．．下軛板

13．．．上軛板

14．．．磁鐵

15．．．音圈

16．．．振膜

20．．．工作機台

21．．．密閉空間

30．．．磁性材料

40．．．振膜基材

50．．．電源

60．．．真空泵

61．．．真空管

70．．．離子機

71．．．輸出管

80．．．磁性振膜

90．．．揚聲器

91．．．第一軛板

92．．．第二軛板

921．．．凸起

93．．．第一支架

94．．．第二支架

95．．．第一音圈

951．．．導線

96．．．第二音圈

961．．．導線

97．．．矽鋼片

98．．．電路板

第1圖為習知揚聲器之剖面示意圖；

第2圖為本發明較佳實施例之磁性振膜的製程示意圖；以及

第3圖為本發明較佳實施例之磁性振膜應用於揚聲器當中時之示意圖。

20．．．工作機台

21．．．密閉空間

30．．．磁性材料

40．．．振膜基材

50．．．電源

60．．．真空泵

61．．．真空管

70．．．離子機

71．．．輸出管

80．．．磁性振膜

Claims (18)

1. 一種磁性振膜，用以設置在一電聲轉換器當中，該磁性振膜具有一振膜基材，且在該振膜基材上係以薄膜沉積法將一磁性材料沉積在該振膜基材上並形成一磁性層，而使得該振膜基材帶有磁性，並得與該電聲轉換器當中之一磁性迴路產生磁力交涉。
2. 如申請專利範圍第1項所述之磁性振膜，其中該磁性振膜係設置在一揚聲器當中。
3. 如申請專利範圍第1項所述之磁性振膜，其中該磁性材料為軟磁材料。
4. 如申請專利範圍第3項所述之磁性振膜，其中該軟磁材料係選自以下材料其中之一：純鐵、低碳鋼、鐵矽系合金、鐵鋁系合金、鐵矽鋁系合金、鎳鐵系合金、鐵鈷系合金、軟磁鐵氧體、非晶態軟磁合金、超微晶軟磁合金及以上材料的搭配混合。
5. 如申請專利範圍第1項所述之磁性振膜，其中該磁性材料為硬磁材料。
6. 如申請專利範圍第5項所述之磁性振膜，其中該硬磁材料係選自以下材料其中之一：鐵氧系永磁材料、鋁鎳鈷系永磁材料、稀土系永磁材料、鐵鉻鈷類永磁材料、鐵鎳銅類永磁材料、鉑鈷類永磁材料、鐵鉑類永磁材料及以上材料的搭配混合。
7. 如申請專利範圍第1項所述之磁性振膜，其中該振膜基材係選自以下材料其中之一：金屬、塑膠、布料、紙、氧化物及以上材料的搭配混合。
8. 如申請專利範圍第1項所述之磁性振膜，其中該磁性材料係以物理氣相沉積法沉積在該振膜基材上。
9. 如申請專利範圍第1項所述之磁性振膜，其中該磁性材料係以化學氣相沉積法沉積在該振膜基材上。
10. 一種磁性振膜的製造方法，其包括：備料，準備一振膜基材；薄膜沉積，將一磁性材料沉積至該振膜基材上以形成一磁性層；熱處理，將具有該磁性層之該振膜基材透過熱處理而成型；以及裁切，將已成型之該振膜基材裁切為預設之大小。
11. 如申請專利範圍第10項所述之磁性振膜的製造方法，其中該磁性材料係以物理氣相沉積法先將該磁性材料激發出微粒子，而後微粒子再沉積於該振膜基材上。
12. 如申請專利範圍第11項所述之磁性振膜的製造方法，其中該磁性材料係以真空蒸鍍法沉積在該振膜基材上。
13. 如申請專利範圍第11項所述之磁性振膜的製造方法，其中該磁性材料係以濺鍍法沉積在該振膜基材上。
14. 如申請專利範圍第11項所述之磁性振膜的製造方法，其中微粒子沉積於該振膜基材上後，再將之移至一真空高溫爐中施以退火處理，使微粒子結晶化。
15. 如申請專利範圍第11項所述之磁性振膜的製造方法，其中微粒子係經過一高溫區之後始沉積於該振膜基材上。
16. 如申請專利範圍第15項所述之磁性振膜的製造方法，其中該高溫區的溫度為600°以上。
17. 如申請專利範圍第10項所述之磁性振膜的製造方法，其中該磁性材料係以化學氣相沉積法沉積在該振膜基材上。
18. 如申請專利範圍第17項所述之磁性振膜的製造方法，其中化學氣相沉積法係可選擇以下其中一種系統：大氣壓化學氣相沈積(APCVD)系統、低壓化學氣相沈積(LPCVD)系統、電漿輔助化學氣相沈積(PECVD)系統、高密度電漿化學氣相沈積(HDPCVD)系統。