【導讀】近幾年隨著(zhù)智能手機的普及,手機已不僅是通話(huà)的機器了,而是以鏈接網(wǎng)絡(luò )和各種應用操作為前提,向信息處理終端不斷轉變。因此,不僅要提高智能手機的通話(huà)質(zhì)量及連網(wǎng)速度,還要重視應用程序的操作性,因此各手機公司都以提高CPU的處理速度來(lái)確保這一操作性。
CPU的高速化導致了移動(dòng)終端的電力消耗。另外,為了把手機作為信息處理終端來(lái)使用,用戶(hù)每天使用時(shí)間增加了,需要確保移動(dòng)終端能長(cháng)時(shí)間的連續操作。
以此為背景,各手機生產(chǎn)商傾向于在移動(dòng)終端搭載大型電池來(lái)保證必要的電流容量。一方面,從用戶(hù)的角度來(lái)看,在購買(mǎi)手機時(shí),手機的設計也成為重要的選擇標準之一,使用大塊電池板但又確保機身薄易于操作,這已經(jīng)成為設計智能手機時(shí)非常重要的一點(diǎn)。
正因為有這一背景,對用于智能手機的揚聲器有3點(diǎn)要求,分別為:產(chǎn)品輕薄化、在狹窄空間中確保良好的音質(zhì)、易于防水。
村田制作所的壓電揚聲器特長(cháng)
本次壓電揚聲器的開(kāi)發(fā),保留了原有矩形壓電揚聲器最大的特長(cháng)——超?。╰=1.2mm),并采納了以下3點(diǎn)技術(shù),進(jìn)一步改善了音質(zhì)。
采用新型樹(shù)脂薄膜材料
村田制作所的壓電揚聲器的振動(dòng)板使用樹(shù)脂薄膜,在降低共振頻率的同時(shí),適當的抑制了壓電陶瓷的共振特性,實(shí)現了頻率的平穩化。
本次,已商品化的“VSLBP2115E”和“VSLBG2216E”系列,對使用的樹(shù)脂薄膜材料繼續進(jìn)行研究,實(shí)現了比傳統產(chǎn)品更低的共振頻率,及提高了1kHz以下的聲壓級。同時(shí),抑制壓電揚聲器內部振動(dòng)板不必要的高階振動(dòng)模式也可能實(shí)現。比起我公司傳統產(chǎn)品,壓電揚聲器的失真特性在1kHz以上的帶寬中實(shí)現了大幅度的改善。
圖1:聲壓級—頻率數特性(VSLBP2115E1100-T1)
圖2:失真-頻率特性 (VSLBP2115E1100-T1)
最適合的產(chǎn)品結構
“VSLBP2115E”系列和“VSLBG2216E”系列除了采用新樹(shù)脂薄膜材料,還對貼了壓電元件的薄膜進(jìn)行振動(dòng)分析,采用了最適合的產(chǎn)品尺寸,保持振動(dòng)板原有結構,實(shí)現了共振頻率的低頻率化以及提高了低頻區域的聲壓。
金屬框的大型化(僅限防水揚聲器)
使用動(dòng)態(tài)揚聲器實(shí)現防水結構時(shí),必須在揚聲器和框體間加上特殊的防水網(wǎng)格,這樣一來(lái),使用防水網(wǎng)格對聲學(xué)性能的影響及成本的提高成為了需要討論的課題。
一方面,村田的壓電揚聲器一直以來(lái)都使用了具有防水性能的樹(shù)脂薄膜,因此無(wú)需增加特殊防水網(wǎng)格,就能確保其防水性能(IPX-7),也不會(huì )對聲學(xué)性能產(chǎn)生影響。
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圖3:防水壓電揚聲器的安裝方法及產(chǎn)品截面圖
另外,為了應對IPX-7的可靠性試驗(在水深1米處放置30分鐘),除了產(chǎn)品本身的耐水性外,在產(chǎn)品與套裝框體間連接處使用防水雙面膠帶,加強耐水性和固定度也是很重要的。
因此我公司的防水壓電揚聲器,用防水雙面膠帶連接,以確保其足夠的固定強度為目的,根據雙面膠帶的粘貼面,設計了更寬的金屬框,從來(lái)能使用1.5mm寬的雙面膠帶。
壓電揚聲器的優(yōu)越性
導入上述的特有技術(shù),實(shí)現了以往的壓電揚聲器難以達成的,具有高聲壓、高音質(zhì)的壓電揚聲器“VSLBP2115E”系列,“VSLBG2216E”系列還實(shí)現了防水性。
VSLBP2115E1100-T1 VSLBG2216E1100-T0
圖4:矩形壓電揚聲器產(chǎn)品外觀(guān)
不具備防水性的壓電揚聲器“VSLBP2115E”系列的形狀為21.5x15.5mm的狹長(cháng)型,厚度1.2mm,具備防水性的壓電揚聲器“VSLBG2216E”系列的形狀為22.0x16.5mm的狹長(cháng)型,厚度0.9mm(圖5)。
VSLBP2115E1100-T1
VSLBG2216E1100-T0
圖5:矩形壓電揚聲器產(chǎn)品外形圖
現有的動(dòng)態(tài)揚聲器產(chǎn)品厚度一般為3.0mm左右,用于手機的產(chǎn)品背部會(huì )較高。我公司的壓電揚聲器最大的特長(cháng)是低背(0.9mm~1.2mm),能在動(dòng)態(tài)揚聲器也無(wú)法安裝的狹小空間中使用。
今后的技術(shù)動(dòng)向、對策
根據村田特有技術(shù),不僅能實(shí)現以前無(wú)法達成的高聲壓、高音質(zhì)的壓電揚聲器,但為了確保十分充足的安裝空間,也有對動(dòng)態(tài)揚聲器聲學(xué)性能有影響的產(chǎn)品。今后,以開(kāi)發(fā)能做出更大位移的壓電陶瓷材料,追求更高效率的振動(dòng)原理,提高獨石、薄層化技術(shù)來(lái)進(jìn)一步改善聲學(xué)性能。
此外,使用壓電揚聲器時(shí),為了獲得高聲壓,必須用高電壓來(lái)驅動(dòng),由于驅動(dòng)動(dòng)態(tài)揚聲器的放大器電壓不足而無(wú)法獲得足夠的聲學(xué)性能,需要使用內藏升壓電路的壓電揚聲器用放大器。村田公司構建了與各半導體生產(chǎn)商的協(xié)力合作體制,共同合作以尋求從開(kāi)發(fā)階段至全面的解決方案。