다이아몬드 진동막 및 그 제조 방법

다이아몬드 진동막 및 그 제조 방법은 금형 위에 비균일 에너지(예: 열 저항선, 플라즈마, 화염)를 통과시켜 기체를 진동시키는 방식으로 이루어집니다. 이때 금형의 곡면과 진동하는 기체를 진동시키는 비균일 에너지 사이의 거리 차이를 이용하여 다양한 가열 효과를 얻습니다. 금형 표면에 다이아몬드 소재를 코팅하면 다이아몬드 소재의 성장이 고르지 않게 되어 진동막이 비균일적인 진동 특성을 갖게 되고, 결과적으로 더 넓은 음역대를 구현할 수 있습니다.
진동판 재질을 선택할 때 가장 중요한 고려 사항은 경도와 감쇠 특성입니다. 경도는 재질의 고유 진동수를 결정하는데, 경도가 높은 재질은 고유 진동수가 상대적으로 높고, 반대로 경도가 낮은 재질은 고유 진동수가 낮습니다. 감쇠 특성이 우수한 재질을 사용하면 진동판의 진동 응답이 더욱 부드러워져 출력 음압 레벨이 더욱 고르게 나타납니다.

전통적으로 흔히 사용되는 진동막 소재로는 종이, 고분자 플라스틱, 금속(베릴륨, 티타늄, 알루미늄), 세라믹 등이 있습니다. 종이와 고분자 소재는 감쇠 특성은 우수하지만 강성이 약하고 손상되기 쉬우며, 경도가 낮아 최대 작동 주파수에 한계가 있습니다. 금속 진동막은 경도가 우수하지만, 베릴륨, 티타늄과 같은 고경도 금속은 가격이 비싸고 가공이 어렵습니다. 세라믹 소재 또한 소결 공정이 복잡하다는 문제가 있습니다. 다이아몬드 소재는 뛰어난 기계적 특성과 강도 덕분에 경량 고강성 진동막 제작에 적합하며, 중고주파 스피커에 사용될 수 있습니다. 원하는 소리는 진동막의 진동 주파수를 통해 생성됩니다. 진동막의 진동 주파수가 높을수록 진동막의 기계적 강도와 품질에 대한 요구 사항이 더욱 엄격해지는데, 다이아몬드 소재를 사용한 진동막 제작은 이러한 목표를 달성할 수 있습니다.

일반적으로 진동막은 응답 주파수의 상한값을 가지고 있습니다. 진동막이 다이아몬드로 만들어졌든 다른 재료로 만들어졌든, 전체적인 재료 특성이 균일하기 때문에 고유 주파수는 특정 범위로 제한되어 대역폭 성능이 제한됩니다. 감쇠 특성과 강성을 임의로 변경할 수 없기 때문에 음질과 음색 성능이 제한됩니다. 따라서 사람의 귀에 수용 가능한 주파수 범위를 커버하려면 일반적으로 대역폭과 주파수 상한값이 다른 여러 개의 진동막을 동시에 사용하여 최상의 음향 효과를 얻어야 합니다. 이러한 이유로 기존 기술에서는 진동막을 여러 부분으로 나누어 제작하는 방식이 있었습니다. 진동막의 중앙 부분은 경도가 높은 재료로, 바깥쪽 링은 경도가 낮은 재료로 만든 후, 이 두 부분을 접합하여 서로 다른 경도와 두께를 가진 하나의 진동막을 만들어 더 넓은 대역폭을 커버할 수 있었습니다. 그러나 이러한 진동막의 두께는 매우 얇고 접합 작업이 어렵다는 단점이 있었습니다. 만약 다이아몬드 소재에 적용하려면, 접착 기술과 접착제가 매우 큰 문제이기 때문에 다이아몬드 소재에 적용하기는 쉽지 않습니다.

상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 다이아몬드 진동막의 각 영역에서 경도, 두께 및 감쇠 특성을 변화시켜 불균일한 진동 특성을 갖고 넓은 주파수 범위를 커버할 수 있는 다이아몬드 진동막 및 그 제조 방법을 제안한다.
본 발명에 개시된 다이아몬드 진동막 및 그 제조 방법에 따르면, 곡면을 갖는 금형이 제공되고, 분해된 가스를 여기시키는 비균질 에너지가 금형의 상부를 통과하여 고온을 발생시켜 금형을 가열함으로써 금형 표면에 불균일한 온도 분포가 나타나게 된다.

예를 들면
1. 열 저항선은 중심점(최고 에너지 영역)이며, 반응 물질의 농도는 불균일한 고리형 분포를 나타냅니다.
2. 고주파 에너지에 의해 여기된 플라즈마는 파장, 진폭 및 정상파의 영향으로 인해 반응 물질의 농도가 불균일하게 분포된 구형을 나타낸다.
3. 화염 에너지는 중심부에서 바깥쪽으로 감소하며, 반응 물질의 농도는 불균일하게 퍼져 나가는 분포를 보인다.
상기 에너지에 의해 생성된 온도와 반응 물질 농도는 바깥쪽으로 갈수록 급격히 감소합니다. 따라서 금형 표면의 각 위치는 반응 물질 농도가 다른 영역과 접촉하게 되어 구조적 상태와 두께가 다른 다이아몬드 박막이 성장하게 되며, 이로 인해 다이아몬드 소재는 두께나 경도 등의 진동 특성이 불균일해집니다. 이러한 불균일한 분포를 보이는 다이아몬드 박막을 금형에서 분리하여 다이아몬드 진동막을 형성합니다. 다이아몬드 소재의 구조적 상태에는 미세 결정, 나노 결정 등이 있습니다.
본 발명에 의해 제조된 다이아몬드 진동막은 경도와 두께가 균일하지 않고, 중앙부의 경도는 높고 가장자리부의 경도는 낮으며, 중앙부의 두께는 두껍고 가장자리부의 두께는 얇다. 각 부분의 진동 특성은 경도와 두께의 영향을 받아 각각 다른 고유 진동수를 가지므로, 다이아몬드 진동막은 더 넓은 대역폭을 가질 수 있다.

도면 설명
도 1A-1D는 본 발명의 제1 바람직한 실시예의 제조 공정에 대한 개략도이다.
그림 2A는 첫 번째 바람직한 실시예의 금형의 평면도이다.
그림 2B는 제1 바람직한 실시예의 금형의 측면도이다.
그림 3은 제1 바람직한 실시예와 선행 기술의 주파수, 부피 분석 그림이다.
도 4A-4D는 본 발명의 제1 바람직한 실시예의 제조 공정에 대한 개략도이다.

그중에서 참고 표지판은 다음과 같습니다.
10개의 금형
12 첫 번째 진동층
14초 진동층
20개의 열저항선
A, B, C, D 금형 표면