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前言
近幾年隨著智能手機(jī)的普及，手機(jī)已不僅是通話(huà)的機(jī)器了，而是以鏈接網(wǎng)絡(luò)和各種應(yīng)用操作為前提，向信息處理終端不斷轉(zhuǎn)變。因此，不僅要提高智能手機(jī)的通話(huà)質(zhì)量及連網(wǎng)速度，還要重視應(yīng)用程序的操作性，因此各手機(jī)公司都以提高CPU的處理速度來(lái)確保這一操作性。
然而CPU的高速化導(dǎo)致了移動(dòng)終端的電力消耗。另外，為了把手機(jī)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(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)操作。
以此為背景，各手機(jī)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(gòu)買(mǎi)手機(jī)時(shí)，手機(jī)的設(shè)計(jì)也成為重要的選擇標(biāo)準(zhǔn)之一，使用大塊電池板但又確保機(jī)身薄易于操作，這已經(jīng)成為設(shè)計(jì)智能手機(jī)時(shí)非常重要的一點(diǎn)。
此外，2011年秋冬季在日本國(guó)內(nèi)發(fā)售的46款手機(jī)中，35款是帶有防水功能的。防水性也成為了手機(jī)的一項(xiàng)必要功能。
正因?yàn)橛羞@一背景，對(duì)用于智能手機(jī)的揚(yáng)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。
村田制作所自2007年起開(kāi)始量產(chǎn)以超薄為特長(zhǎng)的壓電揚(yáng)聲器“VSLBP1913E”系列，并于2011年將改善音質(zhì)的“VSLBP2215E”系列及防水壓電揚(yáng)聲器“VSLBG2216E”系列商品化。
本文將對(duì)改善了音質(zhì)的壓電揚(yáng)聲器的特長(zhǎng)、優(yōu)越性及技術(shù)動(dòng)向進(jìn)行說(shuō)明。

村田制作所的壓電揚(yáng)聲器特長(zhǎng)
本次壓電揚(yáng)聲器的開(kāi)發(fā)，保留了原有矩形壓電揚(yáng)聲器最大的特長(zhǎng)——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(yáng)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(dāng)?shù)囊种屏藟弘娞沾傻墓舱裉匦裕瑢?shí)現(xiàn)了頻率的平穩(wěn)化。
本次，已商品化的“VSLBP2115E”和“VSLBG2216E”系列，對(duì)使用的樹(shù)脂薄膜材料繼續(xù)進(jìn)行研究，實(shí)現(xiàn)了比傳統(tǒng)產(chǎn)品更低的共振頻率，及提高了1kHz以下的聲壓級(jí)。同時(shí)，抑制壓電揚(yáng)聲器內(nèi)部振動(dòng)板不必要的高階振動(dòng)模式也可能實(shí)現(xiàn)。比起我公司傳統(tǒng)產(chǎn)品，壓電揚(yáng)聲器的失真特性在1kHz以上的帶寬中實(shí)現(xiàn)了大幅度的改善。（圖1）
 
圖1-1：聲壓級(jí)—頻率數(shù)特性(VSLBP2115E1100-T1)

 
圖1-2: 失真－頻率特性 (VSLBP2115E1100-T1)

最適合的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)
“VSLBP2115E”系列和“VSLBG2216E”系列除了采用新樹(shù)脂薄膜材料，還對(duì)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(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了共振頻率的低頻率化以及提高了低頻區(qū)域的聲壓。

金屬框的大型化（僅限防水揚(yáng)聲器）
使用動(dòng)態(tài)揚(yáng)聲器實(shí)現(xiàn)防水結(jié)構(gòu)時(shí)，必須在揚(yáng)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(duì)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(yáng)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(duì)聲學(xué)性能產(chǎn)生影響（圖2）。

 
圖2：防水壓電揚(yáng)聲器的安裝方法及產(chǎn)品截面圖
另外，為了應(yīng)對(duì)IPX-7的可靠性試驗(yàn)（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(qiáng)耐水性和固定度也是很重要的。
因此我公司的防水壓電揚(yáng)聲器，用防水雙面膠帶連接，以確保其足夠的固定強(qiáng)度為目的，根據(jù)雙面膠帶的粘貼面，設(shè)計(jì)了更寬的金屬框，從來(lái)能使用1.5mm寬的雙面膠帶。

壓電揚(yáng)聲器的優(yōu)越性
導(dǎo)入上述的特有技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了以往的壓電揚(yáng)聲器難以達(dá)成的，具有高聲壓、高音質(zhì)的壓電揚(yáng)聲器“VSLBP2115E”系列，“VSLBG2216E”系列還實(shí)現(xiàn)了防水性（圖3）。

 
圖3：矩形壓電揚(yáng)聲器產(chǎn)品外觀

不具備防水性的壓電揚(yáng)聲器“VSLBP2115E”系列的形狀為21.5x15.5mm的狹長(zhǎng)型，厚度1.2mm，具備防水性的壓電揚(yáng)聲器“VSLBG2216E”系列的形狀為22.0x16.5mm的狹長(zhǎng)型，厚度0.9mm（圖4）。

 

 
圖4：矩形壓電揚(yáng)聲器產(chǎn)品外形圖

現(xiàn)有的動(dòng)態(tài)揚(yáng)聲器產(chǎn)品厚度一般為3.0mm左右，用于手機(jī)的產(chǎn)品背部會(huì)較高。我公司的壓電揚(yáng)聲器最大的特長(zhǎng)是低背（0.9mm~1.2mm），能在動(dòng)態(tài)揚(yáng)聲器也無(wú)法安裝的狹小空間中使用。
課題和今后的技術(shù)動(dòng)向、對(duì)策 根據(jù)我公司特有技術(shù)，不僅能實(shí)現(xiàn)以前無(wú)法達(dá)成的高聲壓、高音質(zhì)的壓電揚(yáng)聲器，但為了確保十分充足的安裝空間，也有對(duì)動(dòng)態(tài)揚(yáng)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(dú)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(yáng)聲器時(shí)，為了獲得高聲壓，必須用高電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)，由于驅(qū)動(dòng)動(dòng)態(tài)揚(yáng)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(nèi)藏升壓電路的壓電揚(yáng)聲器用放大器。我公司構(gòu)建了與各半導(dǎo)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。