JPS63196200A - Diaphragm for acoustic equipment - Google Patents
Diaphragm for acoustic equipmentInfo
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- JPS63196200A JPS63196200A JP2707787A JP2707787A JPS63196200A JP S63196200 A JPS63196200 A JP S63196200A JP 2707787 A JP2707787 A JP 2707787A JP 2707787 A JP2707787 A JP 2707787A JP S63196200 A JPS63196200 A JP S63196200A
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- diaphragm
- film
- carbon
- diamond
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は音響機器用振動板に関する。詳しくは、本発明
は、スピーカー用及びマイクロフォン用の振動板として
、従来の振動板素材に比較して高硬度、高強度、高弾性
を有し、かつ軽量であることから、優れた音響特性を有
する音響機器用振動板に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a diaphragm for audio equipment. Specifically, the present invention has excellent acoustic properties as a diaphragm for speakers and microphones because it has higher hardness, higher strength, higher elasticity, and is lighter than conventional diaphragm materials. The present invention relates to a diaphragm for audio equipment having a diaphragm for audio equipment.
(従来の技術)
一般に、スピーカー等の振動板としては、次の各条件を
満たすことが望ましい。(Prior Art) Generally, it is desirable that a diaphragm for a speaker etc. satisfy the following conditions.
(1)密度が小さいこと。(1) Low density.
(2) ヤング係数が大きいこと。(2) Young's coefficient is large.
(3)縦波の伝播速度が大きいこと。(3) The propagation speed of longitudinal waves is high.
(4) 振動の内部損失が適度に大きいこと。(4) The internal loss of vibration is appropriately large.
更に、
V=(E/ρ)1′
(但し、V:音速:E:ヤング係数; ρ:密度)の式
から音速を高めるためには、密度が小さく、ヤング率の
高い素材が要求される。Furthermore, from the formula V=(E/ρ)1' (where V: velocity of sound; E: Young's modulus; ρ: density), in order to increase the velocity of sound, a material with low density and high Young's modulus is required. .
従来、大きいヤング率を有する音響振動板としては、ア
ルミニウム、チタニウム、マグネシウム、ベリリウム、
ボロン等の軽金属を用いたものがある。Conventionally, acoustic diaphragms with large Young's modulus include aluminum, titanium, magnesium, beryllium,
Some use light metals such as boron.
しかしながら、アルミニウム、チタニウム、マグネシウ
ム等を用いた音響振動板は、十分満足できる比ヤング率
E/ρを得ることができず、またベリリウム、ボロン等
を用いた音響振動板は、極めて大きい比ヤング率を得る
ことができるが、これらの素材は極めて高価であり、か
つ工業的にもその加工が著しく困難であるため、コスト
的にも他の材料に比べて極めて高価になるという問題が
ある。However, acoustic diaphragms made of aluminum, titanium, magnesium, etc. cannot obtain a sufficiently satisfactory specific Young's modulus E/ρ, and acoustic diaphragms made of beryllium, boron, etc. have an extremely large specific Young's modulus. However, since these materials are extremely expensive and industrially difficult to process, there is a problem that they are extremely expensive compared to other materials.
(発明が解決しようとする問題点)
本発明の目的は、従来の振動板材料の上記の欠点に鑑み
、炭素の持つ優れた物理特性を生かし、優れた音響特性
を有する振動板を提供することである。(Problems to be Solved by the Invention) In view of the above-mentioned drawbacks of conventional diaphragm materials, an object of the present invention is to provide a diaphragm having excellent acoustic properties by taking advantage of the excellent physical properties of carbon. It is.
(問題点を解決するための手段)
周知のごとく、炭素は、ダイヤモンド、黒鉛の結晶質炭
素からカーボンブラック、木炭等の非結晶質炭素に至る
まで、極めて広範な物理的、化学的性質を有している。(Means for solving the problem) As is well known, carbon has an extremely wide range of physical and chemical properties, ranging from crystalline carbon such as diamond and graphite to amorphous carbon such as carbon black and charcoal. are doing.
本願発明者は、これらの炭素材料を、要求される機能に
応じて、設計し組み合わせることによって、目的とする
多様な機能特性を発現させるべく鋭意研究し、先に、熱
硬化性樹脂と炭素粉末との混合物を原料とし、これをフ
ィルム状に予備成形した後、振動板形状に賦形し、不活
性雰囲気中で焼成することによって得られる全炭素質振
動板の製造方法を発明し、特許出願した(特開昭6O−
121895)。さらに、熱硬化性樹脂のみを原料とし
たガラス状炭素賞振動板の製造方法を発明し、特許出願
した(特開昭6l−65596)。The inventor of the present application has conducted extensive research in order to express various desired functional characteristics by designing and combining these carbon materials according to the required functions. Invented a method for manufacturing an all-carbon diaphragm obtained by preforming the mixture into a film, shaping it into a diaphragm shape, and firing it in an inert atmosphere, and filed a patent application. (Unexamined Japanese Patent Publication No. 6 O-
121895). Furthermore, he invented a method for manufacturing a glass-like carbon diaphragm using only a thermosetting resin as a raw material, and filed a patent application (Japanese Patent Laid-Open No. 61-65596).
これらの発明による振動板は、工業的にも安価に製造で
き、かつ優れた物理特性を有するものであるが、本願発
明者は、これらの振動板の物理特性をさらに向上させる
べく鋭意研究の結果、ダイヤモンドの理論弾性率が12
00GPaと極めて高いことに着目して、全炭素質薄膜
から成る振動板素材表面上にダイヤモンド状炭素膜を気
相蒸着することにより、全炭素質薄膜単独から成る振動
板よりも音響特性の優れた振動板を発明するに至った。The diaphragms according to these inventions can be manufactured industrially at low cost and have excellent physical properties, but the inventor of the present application has conducted extensive research to further improve the physical properties of these diaphragms. , the theoretical elastic modulus of diamond is 12
By vapor-depositing a diamond-like carbon film on the surface of a diaphragm material made of an all-carbon thin film, we developed a material with superior acoustic properties than a diaphragm made of an all-carbon thin film alone. This led to the invention of the diaphragm.
近年、ダイヤモンド状炭素膜を気相より合成する方法に
ついては多くの提案がなされており、またX線及び電子
線回折、ラマン分光等の分析方法により、その膜構造も
次第に明らかになりつつある。また、公知の合成方法と
しては、CVD法、プラズマ法、イオンビーム蒸着法等
があり、その合成方法、合成条件によって、得られる薄
膜も、ダイヤモンド多結晶体からダイヤモンド結晶に非
晶質炭素が混在したもの、或は水素が混在したもの等多
岐にわたっている。CVD法は、メタン等の炭化水素ガ
スを、減圧下、約1000℃の加熱で分解させて、ダイ
ヤモンドを析出させる方法であるが、ダイヤモンド単結
晶以外の基材上にダイヤモンド膜を堆積させるには、主
に熱フイラメント法を使用する。この方法は、水素ガス
で希釈した炭化水素ガスを、2000℃以上に加熱した
タングステン・フィラメントによって熱分解し、フィラ
メントの近傍に設置した基板の上にダイヤモンド状膜を
堆積させる方法である。基板は700〜1000℃に加
熱される。基板温度がこれより低い場合には、非晶質カ
ーボンやグラファイトの混入が多くなる。In recent years, many proposals have been made regarding methods for synthesizing diamond-like carbon films from the gas phase, and the film structure is gradually becoming clearer using analysis methods such as X-ray and electron beam diffraction and Raman spectroscopy. In addition, known synthesis methods include CVD, plasma, and ion beam evaporation, and depending on the synthesis method and synthesis conditions, the resulting thin film may vary from diamond polycrystals to diamond crystals mixed with amorphous carbon. There are a wide variety of types, including those that contain hydrogen, and those that contain hydrogen. The CVD method is a method in which diamond is precipitated by decomposing hydrocarbon gas such as methane by heating to approximately 1000°C under reduced pressure, but it is difficult to deposit a diamond film on a substrate other than a diamond single crystal. , mainly using the hot filament method. In this method, hydrocarbon gas diluted with hydrogen gas is thermally decomposed using a tungsten filament heated to over 2000°C, and a diamond-like film is deposited on a substrate placed near the filament. The substrate is heated to 700-1000°C. If the substrate temperature is lower than this, a large amount of amorphous carbon and graphite will be mixed in.
プラズマCVD法は、炭化水素ガスが熱分解する過程に
おいて、水素で希釈した炭化水素の混合ガスを高周波、
又はマイクロ波によって、プラズマ分解させて、700
〜1000℃に加熱された基板上にダイヤモンド状膜を
堆積させる方法である。この方法において得られる膜の
構造は、基板の加熱温度に依存しており、結晶質のダイ
ヤモンド膜を得るには、700℃以上の加熱温度が必要
となる。700℃以下の温度では得られる膜が非晶質で
ある。従って、結晶質のダイヤモンド膜を得るためには
、基板が700℃以上の熱に耐え得る材料が必要とされ
る。本発明における特徴の一つは、耐熱性に優れた全炭
素質の薄膜を基板として用いることから、加熱に伴う基
板の変形もなく、結晶質ダイヤモンドを堆積させること
ができる点にある。In the plasma CVD method, in the process of thermally decomposing hydrocarbon gas, a mixed gas of hydrocarbons diluted with hydrogen is heated with high frequency,
Or by plasma decomposition using microwaves, 700
This is a method in which a diamond-like film is deposited on a substrate heated to ~1000°C. The structure of the film obtained by this method depends on the heating temperature of the substrate, and to obtain a crystalline diamond film, a heating temperature of 700° C. or higher is required. At temperatures below 700°C, the resulting film is amorphous. Therefore, in order to obtain a crystalline diamond film, a material that allows the substrate to withstand heat of 700° C. or higher is required. One of the features of the present invention is that since an all-carbon thin film with excellent heat resistance is used as a substrate, crystalline diamond can be deposited without deformation of the substrate due to heating.
イオンビーム蒸着法は、アメリカのアイゼンハンプの方
法が有名であるが、原理的には、ターゲットのカーボン
にイオンソースからイオンビームを照射し、カーボンを
スパッタリングする。スパツクされたカーボンをアーク
放電空間でC゛にイオン化させ、負電位をかけた基板上
にダイヤモンド状膜を堆積させる方法である。この方法
は、他の方法に比べ、基板温度を低く設定できること、
また常温付近で堆積させた場合、比抵抗、硬度等ダイヤ
モンドの特性に似た非晶質炭素が析出することが多く、
これらは別称i−カーボンとも称される。As for the ion beam evaporation method, the American Eisenhamp method is famous, and in principle, carbon as a target is irradiated with an ion beam from an ion source to sputter the carbon. This is a method in which spattered carbon is ionized into carbon in an arc discharge space, and a diamond-like film is deposited on a substrate to which a negative potential is applied. This method allows the substrate temperature to be set lower than other methods.
Furthermore, when deposited at room temperature, amorphous carbon, which has properties similar to diamond such as resistivity and hardness, is often precipitated.
These are also called i-carbons.
本発明においてダイヤモンド炭素膜を堆積させる方法は
、これら公知のいずれの方法を用いても良いが、アルミ
ニウム、チタニウム等の一般に振動板に使用されている
金属材料は、700℃以上の高温下では変形してしまう
為、堆積可能なダイヤモンド状膜は通常非晶質である。Any of these known methods may be used to deposit the diamond carbon film in the present invention, but metal materials commonly used for diaphragms, such as aluminum and titanium, deform under high temperatures of 700°C or higher. Because of this, diamond-like films that can be deposited are usually amorphous.
これに対し、本発明の全炭素質薄膜基板は、優れた耐熱
性を有することから、目的に応じて結晶質膜、或は非晶
質膜を選択的に堆積させることが可能であり、さらに基
板単独においても優れた音響特性を有することから判断
しても、最も好適な基板材料と言うことができる。On the other hand, since the all-carbon thin film substrate of the present invention has excellent heat resistance, it is possible to selectively deposit a crystalline film or an amorphous film depending on the purpose. Judging from the fact that the substrate alone has excellent acoustic properties, it can be said to be the most suitable substrate material.
(実施例)
以下に、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発
明は実施例によって限定されるものではない。(Examples) The present invention will be explained in detail below using Examples, but the present invention is not limited by the Examples.
去1」虹−1
フルフリルアルコール/フルフラール系樹脂の初期縮合
物(日立化成側製UF502)100重量%に対し、硬
化剤としてp−トルエンスルホン酸50%メタノール液
を4重量%添加し、高速ミキサーで充分攪拌した後、ド
クターブレードを有するコーターによりバンクシート上
に塗布して、予備硬化させ、Bステージ状態の予備成型
シートを得た。1" Rainbow-1 To 100% by weight of the initial condensate of furfuryl alcohol/furfural-based resin (UF502 manufactured by Hitachi Chemical), 4% by weight of p-toluenesulfonic acid 50% methanol solution was added as a curing agent, and high speed After sufficiently stirring with a mixer, the mixture was applied onto a bank sheet using a coater equipped with a doctor blade and precured to obtain a preformed sheet in a B-stage state.
次に、バックシートを取り除き、真空成型機によりドー
ム形状に成形し、加熱硬化させて、脱型し、振動板成形
体を得た。この成形体を150℃のエアオーブン中で5
時間、後硬化処理を施した後、窒素ガス雰囲気炉で50
0℃までは15℃/時間、500〜1000℃は50℃
/時間の昇温速度で加熱し、さらに1000℃で3時間
保持した後、自然冷却して焼成を終了させた。このよう
にして得られた25mmφ、膜厚50μmのガラス状炭
素質の振動板を基材とし、公知のフィラメント法により
ダイヤモンド状膜の蒸着を行った。Next, the back sheet was removed, the product was molded into a dome shape using a vacuum molding machine, heated and cured, and demolded to obtain a diaphragm molded product. This molded body was placed in an air oven at 150°C for 5 minutes.
After applying post-curing treatment for 50 hours,
15℃/hour up to 0℃, 50℃ from 500 to 1000℃
After heating at a temperature increase rate of /hour and further holding at 1000°C for 3 hours, the baking was completed by natural cooling. Using the thus obtained glassy carbonaceous diaphragm having a diameter of 25 mm and a film thickness of 50 μm as a base material, a diamond-like film was deposited by a known filament method.
膜の合成条件は、水素に対するメタン濃度が5Volχ
で、圧力30 torrs流速20m1/分の条件下で
、混合ガスをペルジャー内に導入する。一方、フィラメ
ント基板距離7mm、フィラメントの温度2000℃、
基板温度800℃に保ち、6時間蒸着を行った。得られ
た膜の厚さは5.5mmで、表面を電子線回折により解
析したところ、結晶質のダイヤモンドであることが確認
された。The membrane synthesis conditions are such that the methane concentration relative to hydrogen is 5 Volχ
Then, the mixed gas was introduced into the Pel jar under conditions of a pressure of 30 torr and a flow rate of 20 m1/min. On the other hand, the filament substrate distance is 7 mm, the filament temperature is 2000°C,
The substrate temperature was maintained at 800° C. and vapor deposition was performed for 6 hours. The thickness of the obtained film was 5.5 mm, and when the surface was analyzed by electron beam diffraction, it was confirmed that it was crystalline diamond.
2隻燃−主
フルフリルアルコール/フルフラール系樹脂の初期縮合
物(日立化成側製UF502)60重景%と、天然鱗状
黒鉛(平均粒径1μm)40重量%とをワーナーミキサ
ー中で配合して均一に分散させた後、インク混練用3本
ロールを用いて高度な分散を行わせて原料ペースト組成
物を得た。原料ペースト組成物100重量%に対して、
硬化剤としてp−)ルエンスルホン酸50%メタノール
液を4重量%添加し、以下実施例1と同様な操作を行っ
て、25m+wφ、膜厚40μmの全炭素質振動板を得
た。この全炭素質振動板を基材とし、公知のプラズマC
VD法でダイヤモンド状膜の蒸着、を行った。Two fuels were mixed in a Warner mixer: 60% by weight of an initial condensate of furfuryl alcohol/furfural resin (UF502 manufactured by Hitachi Chemical) and 40% by weight of natural scaly graphite (average particle size 1 μm). After uniformly dispersing the mixture, a three-roll ink kneading roller was used to perform high-level dispersion to obtain a raw material paste composition. Based on 100% by weight of the raw material paste composition,
4% by weight of 50% p-)luenesulfonic acid in methanol was added as a curing agent, and the same operations as in Example 1 were performed to obtain an all-carbon diaphragm having a thickness of 25 m+wφ and a film thickness of 40 μm. Using this all-carbon diaphragm as a base material, known plasma C
A diamond-like film was deposited using the VD method.
膜の合成条件は、水素に対するメタンの濃度IVolχ
で、圧力30 torrs流速20m1/分の条件下で
混合ガスをペルジャー内に導入する。一方、基板温度を
900℃に保ち、2.45GH8°のマイクロ波によっ
てプラズマを誘発させ、4時間、膜の蒸着を行った。得
られた膜の厚さはし0で、表面を電子線回折により解析
したところ、結晶質のダイヤモンドであることが確認さ
れた。The membrane synthesis conditions are the concentration of methane relative to hydrogen IVolχ
Then, the mixed gas was introduced into the Pel jar under conditions of a pressure of 30 torr and a flow rate of 20 m1/min. On the other hand, the substrate temperature was maintained at 900° C., plasma was induced by 2.45 GH 8° microwaves, and the film was deposited for 4 hours. The thickness of the obtained film was 0, and the surface was analyzed by electron beam diffraction, and it was confirmed that it was crystalline diamond.
(発明の効果)
本発明によって得られた振動板の特性を従来の振動板材
料と比較した結果を下の表に示す。(Effects of the Invention) The table below shows the results of comparing the characteristics of the diaphragm obtained by the present invention with those of conventional diaphragm materials.
材料名 音速 ヤング率 密度Km/
sec GPa d
アルミニウム 5.1 ?0.0 2.
7チタニウム 4.9 110.0 4.
5ベリリウム 12.2 270.0 1.
8実施例1 (基材) 7.5 78.0
1.40実施例2(基材) 11.0 1?5.
0 1.45実施例1 (蒸着後) 8.5 1
16.0 1.60実施例2(蒸着後) 12.0
238.0 1.65この表から判断されるよう
に、実施例1.2とも、蒸着前の基材の物性を比較する
と、弾性率において40〜50%、音速において約10
%の物理特性の向上が見られる。なお、本発明の効果は
、上記の実施例に限定されるものではなく、堆積膜の膜
厚を厚(することによって、より物理特性の向上をはか
ることが可能である。Material name Speed of sound Young's modulus Density Km/
sec GPa d Aluminum 5.1? 0.0 2.
7 Titanium 4.9 110.0 4.
5 Beryllium 12.2 270.0 1.
8 Example 1 (Base material) 7.5 78.0
1.40 Example 2 (base material) 11.0 1?5.
0 1.45 Example 1 (after vapor deposition) 8.5 1
16.0 1.60 Example 2 (after vapor deposition) 12.0
238.0 1.65 As judged from this table, when comparing the physical properties of the base material before vapor deposition in both Example 1.2, the elastic modulus is 40 to 50%, and the sonic velocity is about 10%.
% improvement in physical properties can be seen. Note that the effects of the present invention are not limited to the above embodiments, and by increasing the thickness of the deposited film, it is possible to further improve the physical properties.
本発明における振動板の持つこれらの優れた特性は、最
近流行のディジクルオーディオ機器用の振動板として十
分能力を発揮させることが可能である。These excellent characteristics of the diaphragm of the present invention allow it to fully demonstrate its capabilities as a diaphragm for digital audio equipment, which has become popular recently.
Claims (1)
ド状炭素膜による表面硬化層が形成されていることを特
徴とする音響機器用振動板。A diaphragm for audio equipment, characterized in that a surface hardening layer made of a diamond-like carbon film is formed on the surface of a diaphragm base material made of an all-carbon thin film.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2707787A JPS63196200A (en) | 1987-02-10 | 1987-02-10 | Diaphragm for acoustic equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2707787A JPS63196200A (en) | 1987-02-10 | 1987-02-10 | Diaphragm for acoustic equipment |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63196200A true JPS63196200A (en) | 1988-08-15 |
Family
ID=12211008
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2707787A Pending JPS63196200A (en) | 1987-02-10 | 1987-02-10 | Diaphragm for acoustic equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63196200A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03292099A (en) * | 1990-04-10 | 1991-12-24 | Yamaha Corp | Diaphragm for speaker |
-
1987
- 1987-02-10 JP JP2707787A patent/JPS63196200A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03292099A (en) * | 1990-04-10 | 1991-12-24 | Yamaha Corp | Diaphragm for speaker |
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