专利名称：驻极体电容式传声器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种驻极体电容式传声器及其制造方法。
如同在该专利公报中所述，通常将由诸如PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)之类的热塑性树脂制成的膜片作为驻极体电容式传声器中的膜片。以预定的张力拉伸热塑性树脂薄膜，然后将其粘合于膜片支承环。
然而，在相关技术的驻极体电容式传声器及其制造方法中存在以下问题。
当膜片固定于膜片支承环时，如果将过大的张力施加在热塑性树脂薄膜上，则膜片的刚度将变得过高，以致不能充分增加传声器的灵敏度。特别是由于膜片的尺寸过小，致使膜片的刚度变得非常高，因此即使在施加的张力没有变化的情况下，也很难在小尺寸的驻极体电容式传声器中增加传声器的灵敏度。
另一方面，如果将拉伸和固定膜片时的张力设定为较小值，则可减少膜片的刚度。然而，如果张力变得过小，则膜片易于起皱。出于该原因，传声器的声学特性变得不稳定。特别是由于热塑性树脂薄膜通常是由从薄膜卷筒卷出薄膜来提供的，因此，即使在张力略微减少的情况下膜片也易于起皱。
本发明通过在膜片组件的阶段中应用一预定加热过程来达到以上目的。
本发明提供了一种制造驻极体电容式传声器的方法，其中，驻极体电容式传声器包括一膜片组件，该膜片组件具有一固定于一膜片支承构件的膜片；以及一壳体，该壳体用于包装膜片组件。该方法包括
将以预定张力拉伸的一热塑性树脂薄膜固定在膜片支承构件上，以制造膜片组件；以比构成膜片的热塑性树脂的第二级跃迁点高的预定温度加热膜片组件；以及将膜片组件包装在壳体中。
本发明还提供了一种驻极体电容式传声器，它包括一膜片组件，该膜片组件包括一膜片和一膜片支承构件，由热塑性树脂制成的膜片被拉伸和固定于膜片支承构件；以及一壳体，该壳体包装膜片组件；其中，以比热塑性树脂的第二级跃迁点高的预定温度热处理膜片组件，然后将其包装在壳体中。
并不特别限定在结构中要采用用来“将以预定张力拉伸的一热塑性树脂薄膜固定在膜片支承构件上”的特定固定方法。例如，也可以使用胶粘剂粘合、焊接或接触粘合。
关于“膜片支承构件”，如果其成形可使膜片被拉伸和固定的话，则并不特别限定其特定形状等。
关于“预定温度”，如果其比构成膜片的热塑性树脂的第二级跃迁点高的话，则并不特别限定为其特定值。然而，最好将膜片组件加热到略为接近热塑性树脂的熔化点附近的温度。
关于“构成膜片的热塑性树脂”，并不特别限定其种类。例如，可以使用PET、PPS(聚苯硫醚)和PEI(聚醚酰亚胺)。
根据该结构，将以预定张力拉伸的一热塑性树脂薄膜固定于一薄膜支承构件。因而，进行膜片的拉伸和固定。从发明人的试验结果中显而易见的是，通过拉伸和固定膜片制成的膜片组件在比构成膜片的热塑性树脂的第二级跃迁点高的预定温度下加热时，膜片组件膜片的刚度降低。
因此，在膜片组件被包装在一壳体中之前，当膜片组件在预定温度下加热时，可以降低膜片的刚度，藉此使传声器的灵敏度升高。此外，由于可通过拉伸和固定之后的加热处理来使膜片的刚度降低，因此可将拉伸和固定时的张力选择成采用一较大值，以防止膜片起皱。
如果在完成驻极体电容式传声器装配之后进行加热处理，则当加热时间延长一定程度时，驻极体中积聚的电荷将会消失或减少。然而，在本发明中，是在膜片组件被包装在壳体中之前进行加热处理的。因而，即使是在加热时间被设为较长的情况下，也不必担忧会对驻极体电容式传声器的其它组成部件产生不良影响。
因而，根据本发明，可以获得灵敏度高、声学特性稳定的驻极体电容式传声器。
在该结构中，并不特别限定加热膜片组件所需的时间。例如，在进行时间周期不短于1小时的加热处理时，可以充分降低膜片的刚度。同样，最好出于充分降低膜片刚度的观点，将用于加热膜片组件的温度设定为略为接近热塑性树脂的熔化点的温度。
在该结构中，在膜片组件被包装在壳体中之后，当膜片组件和壳体在低于预定温度的温度下加热时，可以去除驻极体电容式传声器的组成部件的内部变形，藉此使声学特性大为稳定。如果该情况中的用于加热的温度低于预定温度，则并不特别限制用于加热的温度，但可根据加热时间适当地进行设定。例如，当加热处理在约60℃至约80℃的温度下进行约一小时时，可以在不对组成部件的功能产生任何影响的情况下去除内部变形。
从发明人的试验结果中显而易见的是，当PPS被用作膜片的材料时，即使在以预定温度进行加热处理之后以预定温度再次进行加热处理的情况下，也可以保持膜片的刚度与通过第一次加热处理降低的数值基本相等。因此，当PPS薄膜被用作“热塑性树脂薄膜”时，即使在将驻极体电容式传声器投入回流炉或类似装置并在将来受到高温、短时间的加热处理的情况下，也可防止传声器的灵敏度变化。
此外，本发明的驻极体电容式传声器设有一膜片组件，该膜片组件具有一拉伸并固定于一膜片支承构件的热塑性树脂的膜片。由于是在以比构成膜片的热塑性树脂的第二级跃迁点高的预定温度加热膜片组件之后再将该膜片组件包装在壳体中的，因此可以降低膜片的刚度，藉此使传声器的灵敏度升高。
在该场合下，当PPS被用作构成“膜片”的热塑性树脂时，即使在将驻极体电容式传声器投入回流炉或类似装置并在将来受到高温、短时间的加热处理的情况下，也可防止传声器的灵敏度变化。
图2A是表示在制造方法中将膜片拉伸和固定于膜片支承环的状态的立体图。
图2B是表示将通过拉伸和固定所制成的、作为一单个部件的膜片组件的立体图。
图3是表示用于检验加热膜片组件所需的时间与膜片(由PET制成)的刚度之间的关系的试验结果图。
图4是表示用于检验加热膜片组件所用的温度与膜片(由PET制成)的刚度之间的关系的试验结果图。
图5是表示用于检验拉伸和固定时使用的夹具重量与膜片(由PET制成)的刚度之间的关系的试验结果图。
图6是表示用于检验加热膜片组件所用的温度与膜片(由PPS制成)的刚度之间的关系的试验结果图。
图7是表示用于检验加热膜片组件所需的时间与膜片(由PPS制成)的共振频率之间的关系的试验结果图。
图1是表示作为本发明一实施例的制造方法的应用课题的、面朝上的驻极体电容式传声器的侧剖视图。
如图1所示，该实施例的驻极体电容式传声器10是一小尺寸的传声器，该传声器的外径约为3毫米，并且具有一圆筒形壳体12。将一膜片组件14、一隔片16、一后板18、一螺旋弹簧20、一电气绝缘衬套22和一FET板24包装在壳体12中。
壳体12具有一形成在其上端壁中的音孔12a和一嵌塞和固定于FET板24的敞开的下端部12b。
图2B表示作为一单个部件的膜片组件14。如图2B所示，膜片组件14具有一拉伸并固定于膜片支承环28(膜片支承构件)的膜片26。膜片26具有一约1.5微米厚的圆形PET薄膜和一形成在圆形PET薄膜的上表面上的诸如镍之类的金属的蒸汽沉积薄膜。将膜片26的外径设为基本与壳体12的内径相等。另一方面，膜片支承环28由金属制成，并且具有一基本与膜片26的外径相等的外径。
如图2A所示，将膜片26拉伸并固定于膜片支承环28。也就是说，在通过夹具(图中未示出)的重力以预定张力拉伸具有形成在其下表面上的金属蒸汽沉积膜的PET薄膜2(热塑性树脂薄膜)的条件下，将PET薄膜2压在其上表面上涂有粘合剂的膜片支承环28上。由此，PET薄膜2通过粘合剂30粘合于膜片支承环28。然后，去除PET薄膜2的不必要部分。以该种方式，完成膜片26的拉伸和固定。
隔片16由不锈钢的薄板环构成，它具有基本与壳体12的内径相等的外径。
后板18具有一后板体18A和一热熔粘合(层叠)在后板体18A的上表面上的驻极体18B。
后板体18A由厚约0.15毫米的不锈钢板制成。驻极体18B由厚约25微米的FEP薄膜制成。将一极化处理施加于驻极体18B，以便获得预定的表面电势(例如约-260V)。
在壳体12中，驻极体18B和膜片26彼此相对，而且通过隔片16隔开一预定的较小距离，藉此形成一电容器部分。
电气绝缘衬套22是一圆筒形构件，它具有一基本与壳体12的内径相等的外径。后板18和螺旋弹簧20设置在电气绝缘衬套22的内周向侧。在该场合下，后板18被螺旋弹簧20弹性加压，以将其推向隔片16。
FET板24具有一圆形板体32、一FET芯片34和一电容器芯片36。导电图案32a和32b形成在圆形板体32的上、下表面上。FET芯片34和电容器芯片36安装在圆形板体32的上表面上。板体32具有一基本与壳体12的内径相等的外径。板体32在其外周边部分邻接电气绝缘衬套22。
下面将叙述该实施例的操作和效果。
装配该实施例的驻极体电容式传声器10将如下所述。将膜片组件14、隔片16、电气绝缘衬套22、后板18、螺旋弹簧20和FET板24以该顺序结合在尚未嵌塞和固定的壳体12中(在图1中由双点划线表示)。然后，将壳体12的敞开下端部12b嵌塞和固定于FET板24。以该种方式，完成驻极体电容式传声器10的装配。
在该实施例中，在将膜片组件14和其它部件结合在壳体12中之前的阶段中，以比构成膜片26的PET的第二级跃迁点(69℃)高的预定温度(例如200℃，略为接近PET的熔化点(265℃))加热膜片组件14一段预定时间(例如1小时)，藉此降低膜片26的刚度。
这是基于从发明人的一系列试验结果显而易见的事实得出的，即当以比构成膜片26的PET的第二级跃迁点高的预定温度加热膜片组件14时，膜片26的刚度降低。
图3是表示用于检验加热膜片组件14所需的时间与膜片26的刚度之间的关系的试验结果图。
制备该试验中使用的每个膜片组件14的样品将如下所述。通过夹具的重力将以2kgf的张力拉伸的一PET薄膜2(一1.5微米厚的PET薄膜与形成在PET薄膜上的一镍蒸汽沉积膜的结合)粘合于φ3毫米的膜片支承环28，藉此进行膜片26的拉伸和固定。用于加热膜片组件14的温度为200℃。以将每个样品投入炉子并放置在炉子中的方式进行加热处理。顺便说一句，当刚性本体的刚度被看作参照值1(V)时，以图3的图线中的纵轴表示的刚度(V)是个相对值。
如图3所示，显然，在加热膜片组件14时膜片26的刚度迅速降低，并且在1小时或更长时间之后刚度大大降低(5％或更多)的状态下才得以稳定。
图4是表示用于检验加热膜片组件14所用的温度与膜片26的刚度之间的关系的试验结果图。
制备该试验中使用的每个膜片组件14的样品将如下所述。将以相同的张力拉伸的一PET薄膜2(一1.5微米厚的PET薄膜与形成在PET薄膜上的一镍蒸汽沉积膜的结合)粘合于φ9毫米的膜片支承环28，藉此进行膜片26的拉伸和固定。用于加热膜片组件14所需的时间为1小时。
如图4所示，显然，当膜片组件14在高于100℃的温度下加热时，膜片26的刚度随着施加于加热膜片组件14的温度的增加而逐渐降低，并且当温度到达200℃时，刚度将显著降低。顺便说一句，由于图4中使用的膜片26的样品直径较大，因此图4所示的图线中的刚度值与图3所示的图线中的刚度值相比相对较小。
图5是表示用于检验拉伸和固定时使用的夹具的重力与通过拉伸和固定制成的膜片组件14中的膜片26的刚度之间的关系的试验结果图。
制备该试验中使用的每个膜片组件14的样品将如下所述。将一PET薄膜2(一1.5微米厚的PET薄膜与形成在PET薄膜上的一镍蒸汽沉积膜的结合)粘合于φ3毫米的膜片支承环28，藉此进行膜片26的拉伸和固定。
如图5所示，显然，当夹具的重力增加到250gf或更大时(即在给予相对较高的张力时)，膜片26的刚度稳定在相对较大的数值中，并且当夹具的重力减少到250gf或更小时，膜片26的刚度迅速降低。
根据该试验的结果，还可设想当夹具的重力被选择成采用一略微偏小的数值时，可以降低膜片26的刚度。然而，在该情况下，拉伸和固定时的张力将变小。出于该原因，膜片26易于起皱，因而传声器的声学特性变得不稳定。
通过对比，在该实施例中，由于是在膜片组件14被包装在壳体12中之前将膜片组件14在预定温度下加热，因此可以降低膜片26的刚度，藉此使传声器的灵敏度升高。此外，由于可通过拉伸和固定之后的加热处理以使膜片26的刚度降低，因此可将拉伸和固定时的张力选择成采用一较大值。由此，可以防止膜片26起皱。
如果在完成驻极体电容式传声器10的装配之后进行加热处理，则当加热处理所用的时间变得略微偏长时(具体地说，例如在200℃之下经过30分钟或更长时间)，驻极体18b中积聚的电荷将会消失或减少。在该实施例中，由于加热处理在膜片组件14被包装在壳体12中之前进行，因此即使是在选择较长的加热时间的情况下，也不必担忧会对驻极体电容式传声器10的其它组成部件产生不良影响。
因此，根据该实施例就可获得灵敏度高、声学特性稳定的驻极体电容式传声器。
如同从图4所示的试验结果中所见的那样，当用于加热膜片组件14的温度被选择成高于100℃时，可以降低膜片26的刚度。当膜片组件14在略为接近PET的熔化点(265℃)的约200℃的温度下加热时，确实可降低膜片26的刚度。
在该实施例的制造方法中，在完成驻极体电容式传声器10的装配之后将驻极体电容式传声器10在低于预定温度的温度下加热时，可以去除驻极体电容式传声器10的组成部件的内部变形，藉此使声学特性大为稳定。具体地说，例如，当驻极体电容式传声器10在约60℃至约80℃的温度下加热一小时时，可以在不对组成部件的功能产生不良影响的情况下去除驻极体电容式传声器10的组成部件的内部变形。
尽管已经叙述的本实施例在制造膜片组件14时为采用PET薄膜作为膜片26进行拉伸和固定的情况，但本发明也可应用于使用除PET薄膜以外的任何其它热塑性树脂薄膜(例如一PPS薄膜)的情况。
图6是表示用于检验加热膜片组件14所用的温度与使用一PPS(聚苯硫醚)进行膜片26的拉伸和固定的情况下的膜片26的刚度之间的关系的试验结果图。
制备该试验中使用的每个膜片组件14的样品将如下所述。将以相同的张力拉伸的一PPS薄膜(一1.5微米厚的PPS薄膜与形成在PPS薄膜上的一镍蒸汽沉积膜的结合)粘合于φ9毫米的膜片支承环28，藉此进行膜片26的拉伸和固定。用于加热膜片组件14所需的时间为1小时。
如图6所示，显然，当膜片组件14在高于125℃的温度下加热时，膜片26的刚度随着加热温度的升高而逐渐降低。
使用PPS薄膜的情况中的刚度在200℃时的减少数量与使用PET薄膜的情况相比相对较小。然而，在使用PPS薄膜的情况中，相信即使在200℃下再加热膜片组件14，在200℃的第一次加热处理之后刚度也不会发生多大变化。也就是说，如同图4和6所示的图线中由“再加热”线所示的那样，当膜片组件14曾在200℃下加热之后，在将膜片组件14投入炉子并在200℃下再加热一小时时，使用PET薄膜的情况中的膜片26的刚度略微降低，而使用PPS薄膜的情况中的膜片26的刚度即使在相同条件下也不会发生变化。
图7是表示用于检验加热膜片组件14所需时间与膜片26的共振频率之间的关系的试验结果图。
制备该试验中使用的每个膜片组件14的样品将如下所述。通过夹具的重力将以2kgf的张力拉伸的一PPS薄膜(一2微米厚的PPS薄膜与形成在PPS薄膜上的一镍蒸汽沉积膜的结合)粘合于φ9毫米的膜片支承环28，藉此进行膜片26的拉伸和固定。用于加热膜片组件14的温度为200℃。
如图7所示，在加热膜片组件14时，膜片26的共振频率迅速移动到低频带侧，同时膜片26的刚度降低，但在15分钟或更长时间之后就变得相当稳定。同样明显的是，样品(n＝20)的共振频率的变化在经过2小时的时间点与加热处理开始时的时间点相比降低到大约一半。
以该种方式，同样在使用PPS薄膜的情况中，在膜片组件14被包装在壳体12中之前，将膜片组件14在比构成膜片26的PPS的第二级跃迁点(92℃)高的预定温度(例如200℃)下加热时，可以降低膜片26的刚度，藉此使传声器的灵敏度升高。此外，由于可通过拉伸和固定之后的加热处理来使膜片26的刚度降低，因此可将拉伸和固定时的张力选择成采用一较大值。由此，可以防止膜片26起皱。
此外，当膜片组件14曾在采用PPS薄膜的情况中的预定温度下加热时，即使膜片组件14在相同温度下再加热，也可以保持膜片26的刚度与通过第一次加热处理降低的数值基本相等。因而，在完成驻极体电容式传声器10的装配之后，即使将驻极体电容式传声器10投入回流炉或类似装置，并且在高温下加热较短的时间(例如，在200℃下加热5分钟)，也可以防止传声器的灵敏度发生变化。
如同从图6所示的试验结果中所见的那样，当用于加热膜片组件14的温度被选择成高于125℃时，就可降低膜片26的刚度。顺便说一句，当膜片组件14在略为接近PPS的熔化点(285℃)的约200℃的温度下加热时，就可降低膜片26的刚度。
权利要求
1.一种制造驻极体电容式传声器的方法，其中，所述驻极体电容式传声器包括一膜片组件，所述膜片组件具有一固定于一膜片支承构件的膜片；以及一壳体，所述壳体用于包装所述膜片组件，该方法包括将以预定张力拉伸的一热塑性树脂薄膜固定在所述膜片支承构件上，以制造所述膜片组件；以比构成所述膜片的热塑性树脂的第二级跃迁点高的预定温度加热所述膜片组件；以及将所述膜片组件包装在所述壳体中。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，加热步骤持续的时间周期不短于1小时。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，它还包括以比预定温度低的温度加热所述壳体和包装于其中的所述膜片组件。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，它还包括以比预定温度低的温度加热所述壳体和包装于其中的所述膜片组件。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将一聚苯硫醚薄膜用作热塑性树脂薄膜。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，将一聚苯硫醚薄膜用作热塑性树脂薄膜。
7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，将一聚苯硫醚薄膜用作热塑性树脂薄膜。
8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，将一聚苯硫醚薄膜用作热塑性树脂薄膜。
9.一种驻极体电容式传声器，它包括一膜片组件，所述膜片组件包括一膜片和一膜片支承构件，由热塑性树脂制成的所述膜片被拉伸和固定于所述膜片支承构件；以及一壳体，所述壳体包装所述膜片组件；其中，以比热塑性树脂的第二级跃迁点高的预定温度热处理所述膜片组件，然后将其包装在所述壳体中。
10.如权利要求9所述的驻极体电容式传声器，其特征在于，热塑性树脂是聚苯硫醚。
全文摘要
一种用于制造灵敏度高、声学特性稳定的驻极体电容式传声器的方法。将以预定张力拉伸的一PET薄膜粘合于膜片支承环来进行膜片的拉伸和固定，以制造一膜片组件。以比PET的第二级跃迁点高的预定温度(例如200℃)加热膜片组件。然后，将膜片组件包装在一壳体中。由于在膜片组件被包装在壳体中之前，以预定温度加热该膜片组件，因此可以降低膜片的刚度。由于以该种方式降低了膜片(26)的刚度，因此可将膜片的拉伸和固定时的张力设定为一较大值，以防止膜片起皱。
文档编号H04R19/00GK1429049SQ0215898
公开日2003年7月9日 申请日期2002年12月27日 优先权日2001年12月28日
发明者伊藤元阳, 米原贤太郎 申请人:星精密株式会社