TWI881431B - 採用直線式微線段形成的換能元件的裝置 - Google Patents

Abstract

揭露書關於一種採用直線式微線段形成的換能元件的裝置，設有一裝置外殼，其中包括一換能元件，換能元件包括由多個金屬線段形成的直線式微線段元件、一或多個振膜，以及設於直線式微線段元件兩側的兩個磁性元件，兩個磁性元件之間形成穿過直線式微線段元件的磁場，振膜與直線式微線段元件接合，當直線式微線段元件經連接電源通電後，可於多個金屬線段在相同方向上形成一電流，經與磁場產生交互作用後，可使得振膜隨著直線式微線段元件一起運動，可經一出口輸出震波。

Description

採用直線式微線段形成的換能元件的裝置

本發明涉及一種採用換能元件的裝置，特別指一種採用直線式微線段形成的換能元件所製作的裝置。

常見可以形成磁場的磁性元件如磁鐵或金屬繞線形成的線圈等都具有一定的體積與重量，若應用於電子裝置中，常會使得電子裝置變重，並且也需要有特定大小的空間以安裝這些磁性元件。

若應用在需要微型化的電子裝置中，如耳機、助聽器或小型揚聲器，這類磁性元件需要特殊材料或設計才能安裝在裝置中，或是有形成特定磁場強度的需求以及相關物理限制而限制微型化的效果，或是在微型化的需求下而要刻意減少磁性元件的體積與重量，也因此減損了磁性元件的效果。

雖然有習知技術在能產生磁場的磁性元件的材料上有顯著的進步，但仍有物理上的限制，以及成本較高的問題。

為了要提出一種微型化、輕量化，還能與外加磁場作用的電路元件，揭露書提出一種採用直線式微線段形成的換能元件以及以此換能元件製作的裝置。

根據實施例，採用直線式微線段形成的換能元件的裝置設有一裝置外殼，內部可形成一或多個腔體，裝置外殼內各腔體設有一換能元件，換能元件包括一直線式微線段元件，其中包括於基材上製作的多個有一致方向的多個金屬線段，相鄰金屬線段間具有間隙，多個金屬線段的兩端的任一端設有用於電連接一電源正極或負極的一或多個電接點。直線式微線段元件包括一或多個振膜，與直線式微線段元件接合，可隨著直線式微線段元件一起運動。直線式微線段元件包括至少一磁性元件，至少一磁性元件設於直線式微線段元件的一側，至少一磁性元件形成穿過該直線式微線段元件的一磁場。

根據實施例，所述至少一磁性元件可以為第一磁性元件與第二磁性元件，如磁鐵或可以形成穩定磁力的磁性物體，設於直線式微線段元件兩側，第一磁性元件與第二磁性元件之間形成穿過直線式微線段元件的磁場。

當直線式微線段元件連接電源通電後，多個金屬線段在相同方向上形成電流，可與磁場產生交互作用，產生帶動直線式微線段元件在一方向上的運動。

進一步地，所述直線式微線段元件的兩側設有第一磁性元件與第二磁性元件，第一磁性元件與第二磁性元件之間可形成互相吸引或排斥的磁力。

在一實施例中，一或多個振膜可為導電材質，或設有導電線路，可以導電膠接合直線式微線段元件。進一步地，所述振膜本身或導電線路可將電源產生之電流經導電膠接入直線式微線段元件上的多個金屬線段，以在多個金屬線段上形成電流。

或者，直線式微線段元件上多個金屬線段兩端的多個電接點可通過一或多個軟性電路板連接電源，以在多個金屬線段上形成電流。

或者，直線式微線段元件上多個金屬線段的兩端電接點形成兩個電極墊，分別以打線或焊線連接電源。進一步地，換能元件設於一換能元件殼體內，殼體可以導磁材料製作，以導磁件包覆換能元件，換能元件殼體上設有兩個電極區，提供打線或焊線連接電源。

進一步地，所述基材的實施方式可以為矽、陶瓷、玻璃、藍寶石、雷射直接成型塑料、鍺晶片、砷化鎵、磷化銦、氮化鎵、碳化矽、硒化鋅、玻璃纖維、環氧樹脂、酚醛樹脂、聚醯亞胺、改質聚醯亞胺、液晶高分子聚合物或、雙馬來醯亞胺-三氮雜苯(Bismaleimide Triazine，BT)、味之素建構膜(Ajinomoto Build-up film，ABF)、電木板、塑膠改性聚醯亞胺為材料製作。

進一步地，所述之製程若使用矽晶圓、鍺晶圓、氮化鎵、第二代半導體、第三代半導體為主結構，或任意以化學氣象沉積制程加工的金屬層設計，其金屬層厚度為0.0001~10微米且線寬/線距的比值>0.3。

且進一步地，若以印刷電路板(PCB)、IC載板、玻璃載板為主結構或其餘任意以修改版半加成法(Modified Semi-Additive Processes，MSAP)、半加成法(Semi-Additive Processes，SAP)、厚銅制程或減法(tenting)制程加工的金屬層設計、其金屬層厚度為0.1~80微米且線寬/線距的比值>0.3。

且進一步地，基材上可設置有一導磁體材料。

進一步地，所述振膜可為導磁件，或一導電材料製作的膜體，而以導電材料製作的振膜可用於電性連接電源的正極或負極。

優選地，當供應至直線式微線段元件的電流的電流方向為反覆地以相反方向改變，即帶動直線式微線段元件在相應的方向反覆來往運動。

進一步地，裝置外殼可設有一出口，用以輸出一或多個振膜隨著直線式微線段元件一起運動產生的震波，據此可實現一耳機或一助聽器。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

10:直線式微線段元件

100:基材

101,103,105:金屬線段

11,12,13,14,15,16:導孔

107:線段間隙

20:直線式微線段元件

200:基材

201:金屬線段

203:線段間隙

21,22,23,24,25,26:導孔

30:殼體

301,303:第一磁性元件

302:第二磁性元件

305:直線式微線段元件

311,312:磁力線

307:第一磁性元件

308:第二磁性元件

306:導磁元件

315:導磁壁

309:第一直線式微線段元件

310:第二直線式微線段元件

321,322,323,324:磁力線

325:振膜

F’:運動方向

I’:電流方向

B:磁場方向

40:振膜

405:連接面

401,402,403:微線段區域

501:第一振膜

502:第二振膜

50:直線式微線段元件

503,504:導電膠的延長部位

60,62:軟性電路板

701:第一電極墊

702:第二電極墊

801:第一磁性元件

802:第二磁性元件

803:直線式微線段元件

811:第一連接線

812:第二連接線

805:第一電極區

806:第二電極區

80:殼體

901:音膜

903:第二磁性元件

902:懸邊

905:定芯支片

907:墊圈

909:第一磁性元件

911:導磁元件

913:殼體

110:導磁殼體

111:第一磁性元件

112:第二磁性元件

113:振膜

114:直線式微線段元件

115:振動方向

117:第一磁場方向

118:第二磁場方向

119:電流方向

120:導磁殼體

121:第一磁性元件

122:第二磁性元件

123:第三磁性元件

124:振膜

125:直線式微線段元件

127:振動方向

128:磁場方向

129:電流方向

圖1顯示直線式微線段元件實施例之一示意圖；圖2顯示直線式微線段元件實施例之二示意圖；圖3A至圖3D顯示應用直線式微線段元件的換能元件設計原理示意圖；圖4顯示換能元件中元件連接關係示意圖；圖5顯示以直線式微線段形成的另一換能元件實施例示意圖；圖6顯示換能元件中利用軟性電路板連接電源的實施例示意圖；圖7顯示換能元件利用金屬線段兩端電極墊連接外部電源的實施例示意圖；圖8顯示換能元件以打線或焊線方式連接外部電源的實施例示意圖；圖9顯示將換能元件設置於耳機裝置的內部構造實施例示意圖；圖10與圖11顯示利用直線式微線段元件形成的換能元件第一實施例示意圖；以及圖12與圖13顯示利用直線式微線段元件形成的換能元件第二實施例示意圖。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明的實施方式，本領 域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。

應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種元件或者信號，但這些元件或者信號不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

揭露書提出一種以採用直線式微線段形成的換能元件的裝置，直線式微線段元件的基本結構以及以此為基礎形成的換能元件可參考揭露書中的圖1至圖5所示的實施例圖，所示直線式微線段元件可以鍍層或金屬化製程，或者微影與蝕刻製程在一基材上形成圖式顯示的多條平行而有一致方向的金屬線段，可以實現微小化的換能元件，取代習知以線圈形成電磁場的電磁鐵的相關應用。所述換能元件，其主要意涵是將電能轉為動能的元件，將電流導入換能元件中的直線式微線段，以與外部磁場交互作用，而將電能轉換為帶動振膜的動能，振膜的運動又形成音波，產生音頻訊號。

圖1所示的實施例示意圖顯示相鄰金屬線段間具有間隙，如圖示的線段間隙107，線段間隙107可以是蝕刻製程所蝕去的部分。提出一基材100，如一種絕緣體，較佳可以為矽、陶瓷、玻璃、藍寶石、雷射直接成型塑料、鍺晶片、砷化鎵、磷化銦、氮化鎵、碳化矽、硒化鋅、玻璃纖維、環氧樹脂、酚醛樹脂、聚醯亞胺(Polyimide，PI)、改質聚醯亞胺(Modified Polyimide，MPI)、液晶高分子(Liquid Crystal Polymer，LCP)聚合物、雙馬來醯亞胺-三氮雜苯(Bismaleimide Triazine，BT)、味之素建構膜(Ajinomoto Build-up film，ABF)、電木板、塑膠或改性聚醯亞胺為材料製作，在基材100上的金屬線段101、103與105可以分區塊布局，如圖1所示實施例在基材100上設有3個區塊，稱微線段區域。

此圖例中，直線式微線段元件10由相鄰具有一間距的多個微線段區域組成(此例顯示有3個)，各個微線段區域由多條直線式金屬線段組成，多個金屬線段的兩端的任一端設有用於電連接電源正極或負極的一或多個電接點，根據圖示的實施例，在各金屬線段或其微線段區域的起始位置與結束位置上設有電連接電源正負極的幾個電接點，即如圖示的導孔11,12,13,14,15與16，導孔11,12,13,14,15與16用於電連接整合型電路中的電源的正負極的電極區，例如，各金屬線段的起始位置形成直線式微線段元件10的第一電極，各金屬線段的結束位置形成直線式微線段元件10的第二電極。

較為細節地，在由多個金屬線段101、103與105形成的微線段區域兩端形成電接點，一端如導孔11,13,15電性連接元件的第一電極，可以是直線式微線段元件10的負極，另一端如導孔12,14,16電性連接元件的第二電極，可以是直線式微線段元件10的正極。

直線式微線段元件10經連接電源通電後，複數條金屬線段101,103,105在相同方向上流經其中的穩定電流可以與一外加磁場產生作用，產生一種磁場與電流交互作用的力，藉此可實現一種換能元件，進而產生振動發聲電磁能，轉換為一種機械能，即揭露書提出通過直線式微線段元件帶動所連結的振膜振動，之後再轉換為聲波能量，現象即造成空氣振動。

直線式微線段元件10中的金屬線段101、103與105的材料、線寬、長度、相鄰金屬線段的間隙或加上此圖例顯示所區分的區塊數量與面積 等都是決定整個直線式微線段元件10阻抗值的參數，因此在設計此微線圈元件，需要知道阻抗以及想要形成的磁場條件。舉例來說，如圖所示的實施例中，設計平行且方向一致的多條直線式金屬線段101、103與105時，可利用半導體製程(如微影蝕刻)、IC載板或印刷電路板工藝進行製造，以矽晶圓、鍺晶圓、氮化鎵、第二代半導體、第三代半導體為主結構，或任意以化學氣象沉積制程加工的金屬層設計，其金屬層厚度為0.0001~10微米，且線寬/線距的比值>0.3。或以印刷電路板、IC載板、玻璃載板為主結構或其餘任意以修改版半加成法(MSAP)、半加成法(SAP)、厚銅制程或減法制程加工的金屬層設計、其金屬層厚度為0.1~80微米，且線寬/線距的比值>0.3。在有限的基材100面積上形成方向一致的長度極大化的金屬線段，並能使相鄰金屬線段之間的線段間隙107極小化，目的是讓形成磁場的金屬線段101、103與105有最大的面積，並能承受更高的電流，並且直線式微線段元件10中金屬線段101、103與105的設計在兩端形成多個電接點，主要是在輸入電流後能提供一致的電流方向。

列舉一直線式微線段元件的尺寸實施範例，其中每條微線段長度尺寸範圍為毫米等級(mm)，以此形成一整體尺寸等級為平方毫米的磁力晶片，而其內部線段寬度尺寸、相鄰線段間距範圍則為微米或奈米等級(μm/nm)。

圖2顯示具有多條直線式金屬線段的微線段元件的另一實施例。圖中顯示在基材200上形成直線式微線段元件20，其中包括有多條、平行、間距小的金屬線段201，多個金屬線段整合成一個微線段區域，並沒有如圖1所示實施例區分了幾個微線段區域。製作直線式微線段元件20時，利用半導體製程可以使得相鄰金屬線段201具有極小化的線段間隙203，同樣地，多條金屬線段的起始位置形成直線式微線段元件20的第一電極，各金屬線段的結 束位置形成直線式微線段元件20的第二電極，分別通過多個導孔21,22,23,24,25與26電連接整合型電路中的電源，使得通過金屬線段201的電流可以與一外部磁場進行交互作用。

上述實施例所描述的直線式微線段元件10或直線式微線段元件20的設計可以依照阻抗值、磁場或尺寸需求決定這些金屬線段的總長、線寬、鄰近金屬線段之間的線距、各金屬線段的長度以及/或金屬線段的材料。特別的是，所述直線式微線段元件的規格可依照實際需求調整其中阻抗、線寬、線長等參數，以提供客製化元件。

圖3A顯示應用直線式微線段元件的換能元件設計原理示意圖。

在此圖例中，顯示有一殼體30所包覆的換能元件內部結構，其中主要元件包括有設於內部的至少一磁性元件，較佳如圖示的第一磁性元件301與第二磁性元件302。舉例來說，第一磁性元件301與第二磁性元件302等至少一磁性元件可以是磁鐵，或是其他可以形成穩定磁力的磁性物體，並可分別固定在殼體30的兩個相對側的內壁上，在設置第一磁性元件301與第二磁性元件302時，應使其中相對的磁性分別為N極與S極，以能在此換能元件的殼體30內部形成N極到S極的磁力線311，如圖中第一磁性元件301(N極)連線到第二磁性元件302(S極)的箭頭所示的磁場方向。

換能元件的殼體30較佳可以導磁材料製作，即以一種導磁件包覆換能元件，依照需求，利用不同磁導率的導磁材料可以用以調整(或加強)殼體30內的磁化程度，主要功能是能夠引導換能元件中至少一磁性元件形成的磁場的磁路方向以及加強磁力。殼體30內的主要元件還包括一包括基材的直線式微線段元件305，或是可將直線式微線段元件305結合一特定材料的基板上，並以一彈性連接而非固定的方式設置在殼體30內，實施例可參考圖4與圖5。完成設置後，以一電源(未顯示於圖中)供應電流至此直線式微線段元 件305。舉例來說，以圖1顯示的直線式微線段元件為例，電流可自直線式微線段元件305中金屬線段形成的微線段區域一端的第一電極輸入，經多個金屬線段後，由微線段區域的另一端的第二電極輸出，即在直線式微線段元件305中形成一個方向的電流。

如此，經過直線式微線段元件305的電流方向(I’)或為反向電流方向(I’)，受到第一磁性元件301與第二磁性元件302之間形成的磁場方向(B，即磁力線311方向)作用後，產生一個垂直電流方向(I’)與磁場方向(B)的力，即帶動通過彈性連接的直線式微線段元件305(與其基材或基板)以圖示中的運動方向(F’)運動。其中磁場方向B與電流方向(I’)作用形成驅動直線式微線段元件305的力(運動方向F’)，可以用方程式一表示。

圖3B顯示應用直線式微線段元件的換能元件的設計原理的另一示意圖。

此例不同於圖3A顯示示意圖，在此圖例中，顯示換能元件殼體30的內部結構，在直線式微線段元件305的一側僅設有一個磁性元件，在此表示為第一磁性元件303，同樣可以是磁鐵，其中的N極與S極仍可形成穩定磁場，如其中示意表示的磁力線312，在殼體30內部形成的磁力仍可與通過直線式微線段元件305中金屬線段的電流作用形成驅動直線式微線段元件305的力。

在圖3C顯示的應用直線式微線段元件的再一換能元件示意圖中，圖中顯示包括有相對設置的第一磁性元件307與第二磁性元件308，圖示磁性元件(307,308)上的極性(N/S)顯示第一磁性元件307與第二磁性元件308之間形成相互排斥的磁力，如此，相對設置的第一磁性元件307與第二磁性元件308共同的一側設有一個直線式微線段元件，如圖示的第一直線式微線段元件309，或是第一磁性元件307與第二磁性元件308共同的兩側分別設有直 線式微線段元件，如圖示的第一直線式微線段元件309與第二直線式微線段元件310。根據此結構實施例，第一直線式微線段元件309與第二直線式微線段元件310等一或兩個直線式微線段元件設於第一磁性元件307與第二磁性元件308之間形成排斥的磁力的匯集處，以使互斥的磁力可通過一或兩個直線式微線段元件。

根據實施例，第一磁性元件307與第二磁性元件308之間可設有一導磁元件306，導磁元件306用以導引互斥的磁力通過一或兩個直線式微線段元件(309,310)；更者，涵蓋圖3C顯示的換能元件的裝置外殼可以導磁材料製作，形成用於導引所述互斥的磁力的導磁壁315。

磁力與流經第一直線式微線段元件309與第二直線式微線段元件310的電流相互作用可形成一個方向的力，轉換為帶動直線式微線段元件(309,310)運動，當第一直線式微線段元件309與第二直線式微線段元件310形成的換能元件與振膜325結合，可帶動振膜325振動。

可繼續參考圖3D顯示換能元件示意圖，所述第一磁性元件307與第二磁性元件308同樣可為磁鐵，但與圖3A顯示的示意圖不同的是，相對設置的第一磁性元件307與第二磁性元件308的磁性產生互斥的磁力，如圖示的磁力線321,322,323與324，在裝置殼體內部形成互斥的磁力經過導磁元件306與導磁壁315導引，可通過第一直線式微線段元件309與第二直線式微線段元件310，在特定設計下與其中金屬線段的電流作用而形成驅動直線式微線段元件(309,310)的力。

根據上述幾個應用直線式微線段元件的換能元件示意圖，其中直線式微線段元件至少在其一側設有至少一磁性元件，或是第一磁性元件(301,303,307)與第二磁性元件(302,308)之間形成互相吸引或排斥的磁力，以驅動直線式微線段元件305運動，其中形成的驅動力可以方程式一表示。

F=q(v×B) (方程式一)

其中F為磁場與電流交互作用的力，這個力即驅動直線式微線段元件305的力往一個方向運動的力，q為表示電荷，電荷q以速度v移動即形成電流，如上述圖示中的電流(I,I’)，B為磁場強度，也就是上述實施例中設於直線式微線段元件305單側或兩側的磁力元件(301,302,303,307,308)形成的磁場。如此形成驅動直線式微線段元件305(與其基材或基板)的力F。當供應至直線式微線段元件305的電流的電流方向(I’)可以反覆地以相反方向改變，例如交流電，即可以帶動直線式微線段元件305在一方向反覆來往運動，即以兩個相反的運動方向F’來往移動。

接著，可參考圖4所示換能元件中元件連接關係示意圖，圖示中的直線式微線段元件305上設有具有多條相同方向的金屬線段的幾個微線段區域401、402與403，可以在直線式微線段元件305上形成一個方向的電流，即快速移動的電子，當施以一個方向的磁場後，即可產生一個帶動直線式微線段元件305運動的力。

此例中，將可以朝一個方向(如運動方向F’)運動的直線式微線段元件305與換能元件中的振膜40結合，例如兩者之間以圖示中的連接面405接合，約以垂直角度接合，即可帶動振膜40振動，此圖顯示直線式微線段元件305帶動振膜40上下振動。也就是，在此換能元件中，通過直線式微線段元件305的電流與磁場作用，轉換為帶動振膜40振動的力。在此一提的是，所述振膜40可以有兩個，另一則可設置於圖中裝置的下方，使得直線式微線段元件305經磁場與電流交互作用的力帶動兩個振膜一起振動。

圖4顯示的換能元件設有一接合直線式微線段元件的振膜，振膜可以隨著直線式微線段元件運動。圖5接著顯示另一實施例示意圖，圖中顯示換能元件中接合直線式微線段元件50的一或多個振膜，此例顯示有相對設置 的第一振膜501與第二振膜502，如此，當通過有電流的直線式微線段元件50與當中的磁場交互作用而產生運動後，特別是反覆運動，第一振膜501與第二振膜502可以共同形成相同頻率的震波。根據一實施例，外部控制電路可控制通過直線式微線段元件50的電流強度以決定震波的頻率，藉此發出聲音。

在一實施例中，上述一或多個振膜(第一振膜501與第二振膜502)可以導電材質製作，使得振膜本身可以導電，或者設有導電線路，以導電膠接合直線式微線段元件50，包括可通過導電膠的延長部位503,504電性連接直線式微線段元件50的多個金屬線段的電接點。如此，可使得一或多個振膜(501、502)或導電線路將電源產生之電流經導電膠接入直線式微線段元件50上的多個電接點。

讓直線式微線段元件上多個金屬線段通電的手段之一可參考圖6所示換能元件中利用軟性電路板連接電源的實施例示意圖。圖中顯示在直線式微線段元件50上各金屬線段的不同極性的電接點利用連接器連接多個軟性電路板60,62，其中軟性電路板60,62具有多個電連接線，用以連接直線式微線段元件50上多個金屬線段兩端的正負極，使得多個金屬線段兩端的多個電接點通過此軟性電路板60連接裝置的電源。

圖7顯示的換能元件實施例是在直線式微線段元件的金屬線段兩端設有電極墊，顯示有第一電極墊701與第二電極墊702，藉此電性連接外部電源。

實施例可繼續參考圖8顯示換能元件以打線或焊線方式連接外部電源的示意圖，圖中顯示換能元件的殼體(導磁件)80內設有形成磁場的第一磁性元件801與第二磁性元件802，當中設有直線式微線段元件803，直線式微線段元件803上的多個平行設置的金屬線段的兩端電接點設有電極墊，分別以第一連接線811與第二連接線812連接到設於換能元件殼體80上的兩個電 極區，圖式顯示在殼體80上利用一凹槽填裝導電材料，形成與第一連接線811與第二連接線812電性連接第一電極區805與第二電極區806。在此一提的是，所述第一連接線811與第二連接線812本身可為導電材料而可以打線方式連接到電極區，或是通過銲接材料以焊接方式連接電極區。

進一步地，根據實施例之一，上述振膜可為一導磁件，或一導電材料製作的膜體。其中振膜實作的導磁件可以引導換能元件中磁性元件形成的磁場的磁路方向以及加強磁力；若以導電材料製作振膜，振膜則可用於電性連接電源的正極或負極，取得上述實施例顯示的電連接方式。

根據以上實施例所描述的裝置，當供應至裝置內直線式微線段元件的電流的電流方向為反覆地以相反方向改變，即帶動直線式微線段元件在方向反覆來往運動，同時帶動一或多個振膜，可以產生震波，藉此形成的換能元件設於裝置中可實現耳機或助聽器。

根據揭露書所揭示實施例，採用直線式微線段形成的換能元件的裝置以揚聲元件為例，其中主要目的之一是以直線式微線段形成的換能元件取代揚聲元件中線圈與磁鐵等傳統磁性元件，揚聲元件例如為耳機、助聽器、喇叭等裝置中執行電氣信號轉為聲波信號的電子元件，內部元件可參考圖9所示揚聲元件實施例示意圖。

圖9中顯示為一個揚聲元件中的主要元件，上述實施例提出的振膜在此實施例中為音膜901，音膜901為通過振動而發聲的元件，固定在一懸邊(dangling edge)902上，懸邊902以彈性連接揚聲元件的殼體913上，並結合於第二磁性元件903以及固定此第二磁性元件903的定芯支片905中，特別是第二磁性元件903與音膜901與相關結構元件可由上述實施例以直線式微線段形成的換能元件實現，通過電流驅動直線式微線段元件帶動音膜901運動，這幾個元件可以再裝設於墊圈907中，其他的元件還有另一側的導磁元件911與 第一磁性元件909，最後安裝在殼體913內。

其中音膜901(實際實施可以是厚度約3-20um的薄膜，但並非限制所提出的音膜901)可依照不同音頻選擇不同的材料，例如可以產生高音的音膜材料可以是陶瓷、玻璃或金屬；產生低音的音膜材料例如碳材、塑料(如PI、PE、PEN、PEEK、PEI、PEK、PET等)，或特定金屬合金。換能元件中的磁場可與其中引導磁場的導磁元件911與第一磁性元件909(如磁鐵或其他可以感應形成磁場的元件)交互作用，通過改變電流與方向形成可以改變極性的磁場，即帶動換能元件的音膜901前後運動，就會因為振動而推動空氣產生聲音。

揚聲元件中的其他元件如定芯支片905，這是作為阻尼之用，用來穩定第二磁性元件903的振動。還有設於側面牆上的空氣閥，例如可在揚聲元件側邊或者底部開洞，讓空氣進出，使得推動空氣產生的聲音可以輸出。

根據以上利用直線式微線段元件形成的換能元件的實施方式，圖10與圖11顯示換能元件第一實施例示意圖。

根據圖10所示換能元件的實施例示意圖，換能元件包覆有一導磁殼體110，內部形成一個腔體，實作可以設計有多個腔體。此例顯示的腔體內設有可以磁鐵實作的第一磁性元件111與第二磁性元件112，並且特別的是，此例中的第一磁性元件111與第二磁性元件112的北極(N極)與南極(S極)方向一致，也在導磁殼體110內形成方向一致的磁場，可參考圖11顯示以箭頭方向標示的第一磁場方向117與第二磁場方向118。

再者，於導磁殼體110所包覆的腔體內設有振膜113，振膜113可通過懸邊與換能元件的導磁殼體110彈性連接，振膜113上設置有可以通過電流的直線式微線段元件114。圖11顯示在直線式微線段元件114上通過多個金屬線段的電流的電流方向119，可與導磁殼體110內第一磁性元件111與第二 磁性元件112分別形成的第一磁場方向117與第二磁場方向118產生交互作用，產生驅動直線式微線段元件114在一方向上運動的力，並帶動振膜113運動，形成如圖11所示上下運動的振動方向115。

圖12與圖13顯示利用直線式微線段元件形成的換能元件第二實施例示意圖。

圖12顯示的換能元件包括導磁殼體120，其中設置有多個磁性元件，如圖示的第一磁性元件121、第二磁性元件122與第三磁性元件123，通過多個磁性元件北極(N)與南極(S)方向的設計產生磁場疊加的效果。此例中的第一磁性元件121、第二磁性元件122與第三磁性元件123綜合形成的磁場可參考圖13顯示的磁場方向128。

導磁殼體120內還設有振膜124，同樣地可通過懸邊與導磁殼體120彈性連接，振膜124上設置直線式微線段元件125，在直線式微線段元件125上流經金屬線段的電流的電流方向如圖13顯示的電流方向129。此電流方向129與第一磁性元件121、第二磁性元件122與第三磁性元件123形成的磁場方向128交互作用，產生驅動振膜124上的直線式微線段元件125運動的力，經直線式微線段元件125帶動振膜124振動，如圖13顯示的振動方向127。

根據以上圖10至圖13顯示的換能元件的實施例，所述微型化的換能元件可應用在耳機裝置中，因為換能元件中直線式微線段元件(114,125)帶動振膜(113,124)震動，實現耳機或助聽器中的一或多個單體，以輸出各種音頻。

綜上所述，根據上述實施例所描述直線式微線段元件形成的換能元件的裝置，可以實現微型化、輕量化，以及可以在一特定空間內形成多個單體的揚聲裝置。

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷 限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。

501:第一振膜

502:第二振膜

50:直線式微線段元件

503,504:導電膠的延長部位

Claims (18)

1. 一種採用直線式微線段形成的換能元件的裝置，包括： 一裝置外殼，內部形成一或多個腔體； 設於各腔體內的一換能元件，設於該裝置外殼內，包括： 一直線式微線段元件，設有一基材，於該基材上製作多個有一致方向的多個金屬線段，相鄰金屬線段間具有間隙，該多個金屬線段的兩端的任一端設有用於電連接一電源正極或負極的一或多個電接點； 一或多個振膜，與該直線式微線段元件接合，該一或多個振膜隨著該直線式微線段元件一起運動；以及 至少一磁性元件，設於該直線式微線段元件一側，該至少一磁性元件形成穿過該直線式微線段元件的一磁場，該至少一磁性元件為磁鐵或是可以形成穩定磁力的磁性物體； 其中，該直線式微線段元件經連接該電源通電後，於該多個金屬線段在相同方向上形成一電流方向，與該磁場產生交互作用，產生帶動該直線式微線段元件在一方向上的運動； 其中該直線式微線段元件的兩側設有一第一磁性元件與一第二磁性元件，該第一磁性元件與該第二磁性元件之間形成互相吸引或排斥的磁力； 其中相對設置的該第一磁性元件與該第二磁性元件共同的一側設有一個該直線式微線段元件，或是共同的兩側分別設有該直線式微線段元件，該一或兩個直線式微線段元件設於該第一磁性元件與該第二磁性元件之間形成排斥的磁力的匯集處，使互斥的磁力通過該一或兩個直線式微線段元件。
2. 如請求項1所述的採用直線式微線段形成的換能元件的裝置，其中該一或多個振膜為導電材質，或設有導電線路，以導電膠接合該直線式微線段元件。
3. 如請求項2所述的採用直線式微線段形成的換能元件的裝置，其中該一或多個振膜或該導電線路將該電源產生之電流經該導電膠接入該直線式微線段元件上的該多個電接點。
4. 如請求項1所述的採用直線式微線段形成的換能元件的裝置，其中該直線式微線段元件上該多個金屬線段兩端的該多個電接點分別通過多個軟性電路板連接該電源。
5. 如請求項1所述的採用直線式微線段形成的換能元件的裝置，其中以一導磁材料製作的導磁件包覆該換能元件。
6. 如請求項1所述的採用直線式微線段形成的換能元件的裝置，其中該基材為矽、陶瓷、玻璃、藍寶石、雷射直接成型塑料、鍺晶片、砷化鎵、磷化銦、氮化鎵、碳化矽、硒化鋅、玻璃纖維、環氧樹脂、酚醛樹脂、聚醯亞胺、改質聚醯亞胺、液晶高分子聚合物、雙馬來醯亞胺-三氮雜苯（BT）、味之素建構膜（ABF）、電木板、塑膠或改性聚醯亞胺為材料製作。
7. 如請求項1所述的採用直線式微線段形成的換能元件的裝置，其中該多個金屬線段以矽晶圓、鍺晶圓、氮化鎵、第二代半導體、第三代半導體為主結構，或以化學氣象沉積制程加工的金屬層設計，其金屬層厚度為0.0001~10微米且線寬/線距的比值＞0.3。
8. 如請求項1所述的採用直線式微線段形成的換能元件的裝置，其中該多個金屬線段以印刷電路板、IC載板、玻璃載板為主結構或以修改版半加成法（MSAP）、半加成法（SAP）、厚銅制程或減法製程加工的金屬層設計、其金屬層厚度為0.1~80微米且線寬/線距的比值＞0.3。
9. 如請求項1所述的採用直線式微線段形成的換能元件的裝置，其中該直線式微線段元件的該基材上設置有一導磁體材料。
10. 如請求項1所述的採用直線式微線段形成的換能元件的裝置，其中該直線式微線段元件上該多個金屬線段的兩端電接點的任一端形成一或多個電極墊，以打線或焊線電性連接該電源。
11. 如請求項10所述的採用直線式微線段形成的換能元件的裝置，其中該換能元件的殼體上設有一或多個電極區，提供該打線或焊線連接該電源。
12. 如請求項1所述的採用直線式微線段形成的換能元件的裝置，其中該第一磁性元件與該第二磁性元件之間設有一導磁元件，用以導引該互斥的磁力通過該一或兩個直線式微線段元件。
13. 如請求項12所述的採用直線式微線段形成的換能元件的裝置，其中涵蓋該換能元件的該裝置外殼作為用於導引該互斥的磁力的一導磁壁。
14. 如請求項1所述的採用直線式微線段形成的換能元件的裝置，其中，通過調整供應至該直線式微線段元件的電流與該磁場交互作用後帶動該直線式微線段元件的運動。
15. 如請求項14所述的採用直線式微線段形成的換能元件的裝置，其中，以帶有信息的電流通過該直線式微線段元件，帶動該直線式微線段元件來往運動的頻率與強度。
16. 如請求項1所述的採用直線式微線段形成的換能元件的裝置，其中該振膜為一導磁件，或一導電材料製作的膜體。
17. 如請求項16所述的採用直線式微線段形成的換能元件的裝置，其中以該導電材料製作的該振膜用於電性連接該電源的正極或負極。
18. 如請求項1至17中任一項所述的採用直線式微線段形成的換能元件的裝置，其中該裝置外殼中各腔體設有一或多個出口，用以輸出該一或多個腔體內的一或多個振膜隨著該直線式微線段元件一起運動產生的震波。

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