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压电扬声器的技术动向

2018-11-02 12:57:55

压电扬声器的技术动向

近几年随着智能的普及,已不仅是通话的机器了,而是以链接络和各种应用操作为前提,向信息处理终端不断转变。因此,不仅要提高智能的通话质量及连速度,还要重视应用程序的操作性,因此各公司都以提高CPU的处理速度来确保这一操作性。

摘要:近几年随着智能的普及,已不仅是通话的机器了,而是以链接络和各种应用操作为前提,向信息处理终端不断转变。因此,不仅要提高智能的通话质量及连速度,还要重视应用程序的操作性,因此各公司都以提高CPU的处理速度来确保这一操作性。

关键字:智能,CPU,压电扬声器

前言

近几年随着智能的普及,已不仅是通话的机器了,而是以链接络和各种应用操作为前提,向信息处理终端不断转变。因此,不仅要提高智能的通话质量及连速度,还要重视应用程序的操作性,因此各公司都以提高CPU的处理速度来确保这一操作性。

然而CPU的高速化导致了移动终端的电力消耗。另外,为了把作为信息处理终端来使用,用户每天使用时间增加了,需要确保移动终端能长时间的连续操作。

以此为背景,各生产商倾向于在移动终端搭载大型电池来保证必要的电流容量。一方面,从用户的角度来看,在购买时,的设计也成为重要的选择标准之一,使用大块电池板但又确保机身薄易于操作,这已经成为设计智能时非常重要的一点。

此外,2011年秋冬季在日本国内发售的46款中,35款是带有防水功能的。防水性也成为了的一项必要功能。

(※以上信息来源于NTT DoCoMo、KDDI、SoftBank 2011年11月的站信息)

正因为有这一背景,对用于智能的扬声器有3点要求,分别为:产品轻薄化、在狭窄空间中确保良好的音质、易于防水。

村田制作所自2007年起开始量产以超薄为特长的压电扬声器“VSLBP1913E”系列,并于2011年将改善音质的“VSLBP2215E”系列及防水压电扬声器“VSLBG2216E”系列商品化。

本文将对改善了音质的压电扬声器的特长、优越性及技术动向进行说明。

村田制作所的压电扬声器特长

本次压电扬声器的开发,保留了原有矩形压电扬声器的特长——超薄(t=1.2mm),并采纳了以下3点技术,进一步改善了音质。

采用新型树脂薄膜材料

村田制作所的压电扬声器的振动板使用树脂薄膜,在降低共振频率的同时,适当的抑制了压电陶瓷的共振特性,实现了频率的平稳化。

本次,已商品化的“VSLBP2115E”和“VSLBG2216E”系列,对使用的树脂薄膜材料继续进行研究,实现了比传统产品更低的共振频率,及提高了1kHz以下的声压级。同时,抑制压电扬声器内部振动板不必要的高阶振动模式也可能实现。比起我公司传统产品,压电扬声器的失真特性在1kHz以上的带宽中实现了大幅度的改善。(图1)

图:声压级—频率数特性(VSLBP2115E1100-T1)

图: 失真-频率特性 (VSLBP2115E1100-T1)

适合的产品结构

“VSLBP2115E”系列和“VSLBG2216E”系列除了采用新树脂薄膜材料,还对贴了压电元件的薄膜进行振动分析,采用了适合的产品尺寸,保持振动板原有结构,实现了共振频率的低频率化以及提高了低频区域的声压。

金属框的大型化(仅限防水扬声器)

使用动态扬声器实现防水结构时,必须在扬声器和框体间加上特殊的防水格,这样一来,使用防水格对声学性能的影响及成本的提高成为了需要讨论的课题。

一方面,村田的压电扬声器一直以来都使用了具有防水性能的树脂薄膜,因此无需增加特殊防水格,就能确保其防水性能(IPX-7),也不会对声学性能产生影响(图2)。

图2:防水压电扬声器的安装方法及产品截面图

另外,为了应对IPX-7的可靠性试验(在水深1米处放置30分钟),除了产品本身的耐水性外,在产品与套装框体间连接处使用防水双面胶带,加强耐水性和固定度也是很重要的。

因此我公司的防水压电扬声器,用防水双面胶带连接,以确保其足够的固定强度为目的,根据双面胶带的粘贴面,设计了更宽的金属框,从来能使用1.5mm宽的双面胶带。

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压电扬声器的优越性

导入上述的特有技术,实现了以往的压电扬声器难以达成的,具有高声压、高音质的压电扬声器“VSLBP2115E”系列,“VSLBG2216E”系列还实现了防水性(图3)。

图3:矩形压电扬声器产品外观

不具备防水性的压电扬声器“VSLBP2115E”系列的形状为21.5x15.5mm的狭长型,厚度1.2mm,具备防水性的压电扬声器“VSLBG2216E”系列的形状为22.0x16.5mm的狭长型,厚度0.9mm(图4)。

VSLBP2115E1100-T1

VSLBG2216E1100-T0

图4:矩形压电扬声器产品外形图

现有的动态扬声器产品厚度一般为3.0mm左右,用于的产品背部会较高。我公司的压电扬声器的特长是低背(0.9mm~1.2mm),能在动态扬声器也无法安装的狭小空间中使用。

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课题和今后的技术动向、对策

根据我公司特有技术,不仅能实现以前无法达成的高声压、高音质的压电扬声器,但为了确保十分充足的安装空间,也有对动态扬声器声学性能有影响的产品。今后,以开发能做出更大位移的压电陶瓷材料,追求更高效率的振动原理,提高独石、薄层化技术来进一步改善声学性能。

此外,使用压电扬声器时,为了获得高声压,必须用高电压来驱动,由于驱动动态扬声器的放大器电压不足而无法获得足够的声学性能,需要使用内藏升压电路的压电扬声器用放大器。我公司构建了与各半导体生产商的协力合作体制,共同合作以寻求从开发阶段至全面的解决方案。

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