JPS58159097A - スピ−カ用振動板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はスピーカ用振動板およびその製造方法に関する
ものであり、その第１の目的とするところはボロン又は
べＩＪ　ＩＪウムの低密度で高弾性率の材料よりなるス
キン材および心材を実現することによって、軽量で高性
能なスピーカ用振動板を提供することにある。第２の目
的とするところはボロン又はべＩＪ　ＩＪウムの低密度
で高弾性率の材料よりなるスキン材および心材を破壊さ
れることなく接着剤による熱圧着ができるスピーカ用振
動板の製造方法を提供することにある。

一般に、スピーカ用振動板は、その使用周波数帯域内に
おいて電磁変換系によって与えられる駆動力に対し、十
分な置敷性を有して追従すると共に、全面が同位相で振
動（ピストン振動）することが理想とされている。また
、音波放射特性の面からは放射面を平坦にしだ、いわゆ
る平面振動板が理想とされている。この平面振動板では
分割共振を防いでピストン振動領域を広げるため、コー
ン型やドーム型における形状効果による剛性を振動板の
厚みによって求めており、その結果、振動板重量が増加
してスピーカの能率が低下するという欠点を有していた
。この欠点を改良する方法として、中空コアよりなる心
材の表面にスキン材を接着したサイドインチ構造体によ
る振動板が実用化されているが、このようなサンドイン
チ構造体を用いても十分な軽量効果は得られなかった。

そこで、更に効果を増すためにサンドイッチ構造体を構
成する材料を薄くして軽量化する試みがなされたが、構
成材を薄くすると、材料的強度が低下し、組立中の座屈
、変形動作中の部分共振（面鳴き現象）を生じて音響特
性が低下するという問題があった。このような平面振動
板の重量的な欠点を改良するため、低密度で弾性率の高
い材料が望まれており、この要求を満たす材料としてボ
ロンやベリリウムが知られている。しかし、ボロンやベ
リリウムは圧延、成型などの機械加工性が悪い問題あり
、また気相成長法や不活性雰囲気中でのホットプレスな
どの加工技術を用いてもその利用範囲は限られており、
一般的な音響変換器用構造材料としてはアルミニウムや
チタンが中心であった。また、前記したような構造体の
振動板ではスキン材と心材の材料物性のバランスも重要
であり、例えば、アルミニウムのコア材にベリリウムや
ボロンなどのスキン材を組み合わせた場合、スキン材に
アルミニウムやチタンを用いた時に比べて、材料物性に
よる特性への寄与率が低くなり、十分にスキン材の物性
を生かすことがむずかしいものであった。

本発明はこのような従来の欠点を解消するものであり、
ボロン又はベリリウムからなり３次元的な任意形状を有
する中空の心材の表面にボロン又はベリリウムからなる
スキン材を接合したものである。そして、上記心材およ
びスキン材はイオン化粒子を用いた物理的気相成長法（
以下ＰＶＤ法という）により基板上にボロン又はべＩＪ
　ＩＪウムの膜を生成する過程で、上記基板へ入射する
イオンの数又はイオンの運動エネルギー量の少なくとも
一方を変化させるようにして作成したものである。

このようにすると、気相成長法を用いて薄膜層を生成し
た場合に生成膜に残留する内部応力によって生じる形状
歪を除去し、残留応力による反りの少ない心材およびス
キン材を得ることができ、もって接着剤による心材とス
キン材との熱圧着時に破壊なく接合することができる利
点を有する。

ここで、心材の形状は３次元的な任意形状のものでよい
が、ボロン又はベリリウムの生成単膜で構成する場合に
はボロン又はベリリウムの生成膜をイオン化粒子を用い
たＰＶＤ法で生成するための基板の成形加工性およびこ
の基板の分離性の点から、中心から放射状にリブを配置
した等方性分布密度を有するものを基本とすることが有
効である。

本発明の製造方法について説明する。一般にＰＶＤ法に
より生成した膜には格子欠陥９表面張力。

相転位などの種々の要因によって生成膜に内部応力が残
留し、この応力によって、生成膜に反りや歪が発生する
ことが知られている。特にイオン粒子を伴った気相成長
法ではイオンの衝撃的な埋め込みによって応力の発生が
著るしいものであった。

このような内部応力を低減するために基板を加熱しなが
ら気相成長を行う方法が用いられているが、反りや歪の
ない平坦な生成膜を得るには多くの制限が加えられる。

例えば、ボロン膜の生成の場合、発明者らの経験では基
板を５００℃以上に加熱しながら生成した場合にはかな
り平坦性の良い膜が得られるが、真空中で基板を５００
’Ｃ以上に加熱すると、基板が熱歪を生じて変形する他
、加熱部や基板、及び装置壁面から温度上昇によって脱
ガスが激しく、生成中のガス圧雰囲気条件が限定され、
その結果、生成膜の膜質の低下を生じる。又プラネタリ
−などの基板駆動機構を用いる場合には、回転機構の耐
熱性や加熱装置（赤外線加熱など）の容量等、装置の設
計上問題が生じ、安定な稼動が困難であった。

これに対し、本発明による生成法は前述したような基板
加、熱装置が不要であるため生成装置が単純化され、安
定した稼動状態を得ることができるものであり、低価格
ですぐれた量産性を実現できる利点を有するものである
。

本発明によって生成膜の残留応力が制御されるメカニズ
ムは次のような効果によるものと考えられる。その一つ
は生成膜中に入射するイオンの運動エネルギーの変化に
よって、イオンが生成膜中に埋め込まれる深さ、生成膜
に与えるダメージが膜厚と共に変化し、その分布が生成
膜全体として方向性を示す。また、イオン衝撃のエネル
ギーは大半が熱となって消滅するので、ミクロ的に生成
膜の表面を考えると、イオン衝撃を受けだ部分は非常に
高いエネルギー密度で熱衝撃を受けることになり、薄膜
の生成中に同時にアニーリングを施すことと等価になる
。そして、イオンの量、運動エネルギーを変化すること
によってアニーリング条件が変化し、残留応力の量、方
向性が変化するものと考えられる。

々お、本発明により生成膜の反りを制御する場合にはイ
オンのエネルギー量が問題となるだめ、一般的にはイオ
ンの質量、基板へ入射時のエネルギー、イオン量などに
よって制御効果が変化し、イオン化の方式、生成条件、
生成物質、基板材料。

形状などによって有効条件範囲が限定される。

以下、本発明について実施例にもとすいて詳細に説明す
る。

実施例１ 厚さ６０μｍのチタン箔を加圧成型により平行リブを１
／／６回毎に有する放射状波形基板を作製し、この基板
の表面にＤＣイオンブレーティング装置を用いて電子ビ
ーム蒸着法により厚さ１５μｍのボロン層を形成し、ボ
ロン層の生成後にチタン基板を０．６〜１．ｏ％の濃度
のフッ酸溶液で溶解除去して直径２ａｍｍ、高さ約０．
９１ｎｍのボロン心材を作製した。一方、この心材形成
工程と平行して、厚さ３０μｍのチタン平板の基板表面
を直径２８ｍ＋１の穴を開けたマスク材で覆い、ＤＣイ
オンブレーティング装置を用いて電子ビーム蒸着法によ
って基板上に厚さ１６μｍのボロン層を形成し、その後
、化学的エツチング法で基板を溶解除去し、直径２８１
１．厚さ１６μｍのボロンスキン材を作製した。次に、
上記スキン材の片面に接着剤を塗布した後、上記心材の
両面に前記スキン材を温度２ｏｏ〜２３０°Ｃ１圧力１
〜２　ｘｙ／ｃ４　ｔｖ条件で熱圧着し、直径２８７ｆ
ｆｌｌ、厚さ約１朋の平板振動板を作製した。この心材
およびスキン材の形成工程で用いるＤＣイオンブレーテ
ィング装置は第２図に示すように、排気系を有するペル
ジャー１内に基板２とルツボ４を対向して配置し、上記
ルツボ４の近傍に熱電子加速電極３と電子ビームガン５
を配置したものであり、上記熱電子加速電極３への熱電
子加速電源６と上記基板２の電源としてのイオン加速電
源７を備えている。そして上記ルツボ４内に蒸発源とし
てのボロン８を入れた。この時、スキン材、心材のグレ
ーティング条件は次の通りである。第２図において、電
子ビーム蒸着法により１〜３Ｘ　１０　’　Ｔｏｒｒの
雰囲気中でボロンを蒸発させた。この時、熱電子加速電
極３に［有］７０Ｖを印加してボロンルツボ４から放出
される熱電子を加速し、ボロンの蒸発粒子と衝突させ、
ボロンをイオン化した。また、ボロン膜の生成中に基板
２には生成初期から２分間００．５ＫＶの電圧を印加し
、以後は００．１ＫＶに下げて２０分間プンーティング
した。このようにして第１図に示すように平行リプを１
／／６回毎に有する放射状波形心材１１の両面にスキン
材１２を接合したスピーカ用振動板を構成した。この振
動板では、スキン材、心材の両者に残留応力による反り
が少なく、熱圧時に破壊なく接合することができた。そ
して、第１次共振周波数は２３．９ＫＨ２であった。

比較例１ セル厚さ２０μｍ、セル高さ０．９間、セル本数８０本
の等方性密度分布型のアルミハニカムコアを作製し、そ
の両面に実施例と同じく作製した厚さ１５μｍ、直径２
８１ＩＩＩＩ＋のボロンスキン材を温度２００〜２３０
°Ｃ９圧力１〜２　Ｋｌ’／ｃｔＭの条件で熱圧着し、
直径２８ｍｍ、厚さ約１ｍ１１！の平板振動板を作製し
た。この振動板の第１次共振周波数は１８．９１ｑ（ｚ
であった。

比較例２ セル厚さ２０μｍ、セル高すｏ、９朋＋セル本数８０本
の等方性密度分布型のアルミハニカムコアを作製し、そ
の両面に厚さ２０μｍ、直径２８朋のアルミニウムスキ
ン材を温度２００〜２３０℃。

圧力１〜２砂４４の条件で熱圧着し、直径２８ｍｍ。

厚さ約１１１１の平板振動板を作製した。この振動板の
第１次共振周波数は１１．５ＫＨ２であった。

尚、上記の説明では心材、スキン材の両方をボロンの生
成単膜で構成したが、これはべＩＪ　ＩＪウムであって
もよい。また、基板の分離することなく積層体のままス
キン材、心材として使用することができることは云うま
でもない。

以上、詳述したように本発明によれば、従来のアルミニ
ウム製ハニカムコアではむずかしかった共振周波数の向
上を図ることができ、スピーカの共振点で発生する高次
歪のピークを可聴帯域外へ排除するという効果も同様に
得ることが出来る。

更には従来多くの工数と設備が必要であったハニカムコ
アの製造工程を簡略化し、生産性の向上を図ることがで
きる利点を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のスピーカ用振動板の一実施例を示し、
ムは一部切欠正面図、Ｂは断面図、第２図は同振動板の
スキン材、心材を得るだめのＤＣイオンブレーティング
装置の概略構成図である。 １・・・・・・ペルジャー、２・・・・・・基板、３・
・・・・・熱電子加速電極、４・・・・・・ボロンルツ
ボ、６・・・・・・電子ビームガン、６・・・・・・熱
電子加速電源、７・・・・・−イオン加速電源。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第ｉ
ｍｌ ２ ／／　　　　　１２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　ボロン又はベリリウムからなり３次元的な任
   意形状を有する中空の心材と、ボロン又はベリリウムか
   らなるスキン材を備え、上記中空の心材の表面に上記ス
   キン材を接合してなるスピーカ用振動板。 （２）　　心材又はスキン材の少なくとも一方はチタン
   基板とこのチタン基板上に設けたボロン又はベリＩＪウ
   ムの生成膜の積層材で構成したことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のスピーカ用振動板。 （３）心材又はスキン材の少なくとも一方はボロン又は
   ベリリウムの生成単膜で構成したことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のスピーカ用振動板。 （４）イオン化粒子を用いた物理的気相成長法により平
   坦な基板上にボロン又はベリリウムの膜を生成すると共
   に上記生膜中に上記基板へ入射するイオン数又はイオン
   の運動エネルギー量の少なくとも一方を変化させ、邊こ
   とにより上記生成した膜中の残留応力を少なくして反り
   の少ないスキン材を得るスキン材形成工程と、３次元的
   な任意形状に予じめ成型した基板上にイオン化粒子を用
   いた物理的気相成長法によりボロン又はベリＩＪウムの
   膜を生成すると共に上記生膜中に上記基板へ入射するイ
   オンの数又はイオン運動エネルギー量の少なくとも一方
   を変化することにより上記生成した膜中の残留応力を少
   なくして反りの少ない中空の心材を得る心材形成工程と
   、上記心材形成工程で得られた中空心材の表面に上記ス
   キン材形成工程で得られたスキン材を接着剤により熱圧
   着して接合する接合工程を備えることを特徴とするスピ
   ーカ用振動板の製造方法。 （６）　　スキン材形成工程又は心材形成工程の少なく
   とも一方はボロン又はべＩＪ　リウムの生成膜を設けた
   基板を分離してボロン又はべＩＪ　ＩＪウムの生成年膜
   を取り出す工程を含むことを特徴とする特許請求の範囲
   第４項記載のスピーカ用振動板の製造方法。