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耳机工程师十多年,分享些业内耳机工艺

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这个帖之前发在耳机吧,现在移植过来。内容较多,每天移植一部分。
耳机业内工作十多年,工作的代工厂(工厂名就不提了,为人低调),工厂代工过的品牌有铁三角,索尼,三星,LG,飞利浦,koss,soul,skullcandy等等,大部分能想到的耳机品牌都接触过,不过品牌耳机,并不是每款型号都在一个代工厂做的;任职工程师期间,管理过耳机工艺部门,外发加工,研发声学组,一直都从事业内技术工作,所以对耳机技术相对了解,一直都想装装B,因为太忙,都没有什么动静,今天鸡血来潮,分享些耳机相关工艺,不算最新的,但是还是大部分工厂现状,随心码字,可能文笔和逻辑不是那么顺畅,还请大家轻喷谢过
《耳机动圈工艺篇》
为什么要在动圈前特别注明,耳机动圈呢,因为动圈在不同的用途上,技术要点和工艺要点是有明显不同的,所以这里主要从耳机类的动圈喇叭说起。
1,音圈绕制
音圈是动圈的一个重要核心,直接关系到低音下潜,和高频延展。一般绕制的线材有cu铜线和ccaw铜包铝线,经常也有人简称铝线,两者不同点是铜线相对铝线略重,表现出来的声音特点不同,一般用的多是铜线,柔软好操作,声音相对圆润,铝线相对硬,生产操作相对麻烦,高音延展好,音圈是比较讲究的,设计需要考虑材质,线径,层数,高度,阻抗,重量等等,就好比配置一台电脑,不同的搭配,能出不同的效果,都对整个单元素质起决定作用。
音圈漆包线,外层是溶剂层,然后到绝缘层,然后在到线芯,
一般绕制方式有,醇熔和热熔,
以前国内小工厂多是半自动绕线机,多数是醇溶,
现在大部分工厂都引进全自动绕线机,两种方式都有,
最终接合效果类同,主要是工艺上的差别,醇溶的相对要方便些,
只需要线材在绕制前,调节好酒精浓度,边过边绕就可以了;

这是比较传统,门槛较低,操作较为繁琐的音圈绕线机操作
还有一些用台湾的一款绕线机,比上面这款要好很多,不用换绕线治具,也是半自动的;
现在这些半自动的绕线机,主要一些小厂使用,因为效率相对低,大部分工厂都开始使用全自动绕线机
下面这种是全自动绕线机,动圈耳机的音圈就是这么出来的
跳转下,
一般入耳式耳机动圈的结构
护盖就是保护振膜在生产中不被碰变形,
华司其实就是导磁片,和铁支架形成磁力线,
丝网是调音阻尼,调节三频,
pcb是音圈线和耳机内部链接线的中转站,
铆钉把整个喇叭固定在一起,也可以不用,直接胶水固定,
业内多用ab胶固定单元磁路部分


IP属地:广东1楼2019-06-12 11:17回复
    前排!


    IP属地:江苏来自Android客户端3楼2019-06-13 05:24
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      这是比较传统,门槛较低,操作较为繁琐的音圈绕线机操作

      还有一些用台湾的一款绕线机,比上面这款要好很多,不用换绕线治具,也是半自动的;
      现在这些半自动的绕线机,主要一些小厂使用,因为效率相对低,大部分工厂都开始使用全自动绕线机
      下面这种是全自动绕线机,动圈耳机的音圈就是这么出来的

      这是2007年时候做的,给员工操作看的,
      音圈绕制作业指导书,那时用的还是半自动绕线机
      涂掉了公司信息,去过不少工厂,看到很多的格式都类似


      IP属地:广东4楼2019-06-13 08:39
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        2.音圈振膜接合
        音圈和振膜是胶水接合,这部分的工艺是非常重要的,整个单元的特性都直接相关,
        胶水的浓度,决定品质,胶水的多少,重量,接合面积,都决定单元特性的改变。
        胶水浓度使用甲苯稀释,接合部分需要流动性好,有助于提升两者附着力,又不能流到太大面积,
        接合面积上的胶水要恰到好处,多了会减少高频灵敏度,甚至引起中频频响凹谷。

        音圈放入固定治具里,
        治具的作用就是让音圈和振膜同心

        振膜放入治具,

        用注胶机注入胶水,干燥接合,这种机器需要熟练,
        不小心或者打瞌睡,有可能给手打上一点
        有朋友问有没有全自动的,答案是有的,日本20多年前就已经在用,全程全自动的喇叭生产线了,这里有一个问题点就是,日本生产自己的品牌,批量稳定,可以直接全自动做;而国内厂家,多靠国外品牌下单,订单不稳定,如果用全自动生产,就需要经常更换治具和设定,这个过程需要几小时,设备一停就是巨大成本,就得不偿失了,所以国内多数是手动+分组自动,小订单多用手工或半自动,大订单稳定的,可以用自动化
        看看非流水线的手动操作方式,

        这标准操作手势真不容易,

        接合后放风扇边上干燥,干燥时间有讲究,短了音圈偏移,长了,生产效率低
        日本的全自动喇叭生产过程,虽然他们很早就这么牛X,
        但是至今还是大部分品牌喇叭,都是国内做的

        单人操作,希望画面中的帅小伙别怪我
        操作过程,作业指导书 示意图



        IP属地:广东5楼2019-06-13 08:42
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          3.音膜音圈线整理定点
          顾名思义,就是把音圈的出线,在振膜上固定好,整理好,音圈线毕竟和振膜本身不是一体,如果没有固定好,相互碰撞会造成杂音;线材余地走线方式,也可能造成断线;也会改变频响特性。
          这个部分的工艺,能解释一些喇叭无声的原因

          振膜定点,就是在振膜的铜环边缘,滴一滴胶水,把音圈线先大致挂上定位

          把引线划成9的形状,留有伸缩余地,对单元使用寿命有帮助,拆过单元的朋友可以发现,
          这种做法,日本的单元最常见,比如铁三角,索尼的喇叭,都是音圈走一个大大的9,现在铁三角有部分改成悬空放置了,两者对比,前者可以保护引线,可靠性更高,后者对音质略有提升,失真相对降低,操作相对复杂,减少振膜表面的附着胶水
          索尼大法的F1的振膜表面,
          音圈固定走线方式 9

          铁三角 w2002 振膜音圈走线方式,悬空

          引线弧度操作作业指导

          耳机无声,音圈断线最多的位置
          A点和B点,这个部分需要做胶水固定,特别是B点,固定好,可以减少断线的发生,
          个别工厂追求效率,有不点的情况。正常品牌都会点,单元可靠性保证。
          而两点之间,就是特定软胶覆盖,软胶特性不符,或者面积过大,或者过浓,都会导致频响失真


          IP属地:广东6楼2019-06-13 08:44
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            顶一个睡觉塞等着师傅拯救


            IP属地:上海来自Android客户端7楼2019-06-13 14:29
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              接着昨天的,振膜引线9型固定作业指导,
              小的入耳式耳机,多用白油,平头耳机喇叭,有用白油的,也有用软胶固定的,
              大耳机头戴式的用软性胶水,都是专用胶水,胶水附着面积,重量,影响频响中频表现,
              也影响振膜的分割运动情况

              上面内容完成,就完成了振膜和音圈的接合工艺,下面看看磁路部分
              3,磁路组装
              耳机喇叭磁路组装一般有这几种方法:
              1,AB胶接合=铁壳+磁铁+华司+PCB
              2,铆钉铆合=铁壳+磁铁+华司+pcb 如前面发过的爆炸图所示
              3,塑胶套+T铁+磁铁+华司+PCB,胶水固定
              上面工艺多用在入耳式耳机喇叭
              3,U杯,PCB注塑加入支架+AB胶水粘接磁铁华司,多用在头戴式耳机






              气压铆钉机作业,
              和注胶机类似,操作熟练度重要,不可以打瞌睡,不小心往手指上来一下的话............
              工程师需要做好气压值指定,避免过大打裂磁铁,或者力度过小铆钉松

              现阶段已经有全自动磁路组装机器,视频后续再移植
              全自动磁路组装,多是ab胶粘接式的,铆钉式的非常少,
              原因是粘接式的,生产不良情况较少;铆钉式的,过程中,铆坏的机率相对大
              磁路组装后,贴调音纸,或调音阻尼网,
              这是研发不电声组工程师,在喇叭设计时,调音选定的最终阻尼,
              量产化固定的阻尼值,例如调音纸规格Y1,Y2,Y3,Y4..............
              调音阻尼网 200目,300目,400目等等,
              调音纸和阻尼网效果类似,但是在工艺品质稳定性上,阻尼网稳定性更佳

              调音纸,阻尼网粘帖,
              这个部分如果贴歪,或者贴松了,或者把气孔堵死了,
              都直接影响喇叭频响中的,中低频表现

              磁路外观检查一次
              主要检查调音纸,气孔,有没有堵塞;和磁间隙有没有异物,异物会造成音圈碰撞杂音


              IP属地:广东8楼2019-06-14 09:03
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                磁路外观检查一次
                主要检查调音纸,气孔,有没有堵塞;和磁间隙有没有异物,异物会造成音圈碰撞杂音

                5,磁路充磁
                磁铁在组装进入磁路的过程中,是没有充磁的,没有磁性,便于组装,组装完成后,开始充入磁性
                把磁路设定好SN方向,按工程师指定充磁电压充磁操作
                全自动充磁机
                充磁作业指导书



                5.喇叭组装
                上面磁路组装完成,下面就开始了喇叭单体的组装
                首先需要在磁路上注胶水,为的是贴合振膜
                以往振膜分带铜环的和不带铜环的,
                都说带铜环的稳定性好,不带铜环的稳定性相对差,
                实际上振膜本身并没有什么问题,原因在此工艺上,能导致喇叭声音特性的改变,
                这圈胶水,少的时候,粘合密封度不好,会造成喇叭本身的声腔“漏气”,低频会随之减弱,
                以胶水少的程度,直接相关;如果此处胶水过多,那么带铜环的振膜,可以有一定的隔离距离,不被胶水影响,而无铜环的振膜,胶水多的时候,粘附在振动范围内,限制振膜振动,
                也会导致单元的低频表现衰减,在40mm以上无铜环的喇叭上,甚至造成高频频响紊乱。
                当然,只要胶水控制的好,就没问题,所以这些比例,多少,都有标准的


                一般甲苯作为稀释剂,兑原胶,1:2.5左右比例,这个不同胶水,不同比例;
                以实际为准,一般这个部位的胶水,需要流动性好,能填满缝隙,干燥后又可以密封缝隙为好
                回转注胶机,喇叭体放在座上,旋转注胶


                之前有吧友问我耳机工程师有哪些类别?这里简单说下
                在耳机工厂,耳机工程师默认指的是,耳机工艺技术部的PE工程师,就职于工艺技术部;
                主要负责耳机生产中的不良情况分析对应处理;也有IE工程师,做降低成本提高效率的事;
                一般工厂没有IE工程师就是直接PE工程师负责;而耳机制造部一般和喇叭,电线制造部是分开的;所以相应的有喇叭PE,线材PE;耳机的核心技术还是喇叭;这里本人全部做过,手下管过4名PE工程师,包括工艺技术资料审核。(说好低调的.......)
                而大家比较关心的耳机调音师,一般业内称之为电声工程师或声学工程师,就职于研发部电声组,调音只是其中一个职能,完整的电声工程师需要按调音需求设计喇叭单元,和结构工程师协调声腔设计,如果是降噪耳机,还需要和电子工程师协调电路调音;然后整体耳机调音,喇叭单元,耳机成品,规格,测试等标准指定等等;然而本人还是从事过,直到审核技术标准的层别(好吧,承认装B,轻喷~~~~,喷多了就删了这层
                研发部又分项目组,电声组,电子组,结构组,包装组,线材组,Id组等等,相应的组,相应的工程师;
                想进入耳机行业工作的吧友们,专业和上述组别相关的,都有机会。
                继续工艺部分
                6,振膜和磁体组装
                这个部分,流水线员工手法相对要娴熟,否则会造成振膜变形等等问题



                IP属地:广东9楼2019-06-14 09:07
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                  安装金属网盖,一般金属网盖是可以被磁力吸引的,放入可以减少注胶固定的工位
                  放网盖不能偏移,要不也会造成振膜变形,导致杂音

                  一般入耳式加金属盖的情况居多,也有不加金属盖的,安装完毕后,放入焊接治具;
                  焊接治具,就是辅助喇叭音圈线焊接的工具,提高喇叭焊接的便捷性,防止喇叭焊接时候吸附烙铁头等等

                  这里解释下治具
                  主要是作为协助控制位置或动作(或两者)的一种工具。
                  可以分为工艺装配类治具、项目测试类治具和线路板测试类治具三类。其中工艺装配类治具包括装配治具、焊接治具、解体治具、点胶治具、照射
                  治具、调整治具和剪切治具;而项目测试类治具则包括寿命测试类治具、包装测试类治具、环境测试类治具、光学测试类治具、屏蔽测试类治具、隔音测试类治具等
                  等;线路板测试类治具主要包括ICT测试治具、FCT功能治具、SMT过炉治具、BGA测试治具等等。
                  然后准备音圈线分开,为了更好的方便快速焊接
                  一种传统简单的工艺是,先滴胶水,浓度高一些,然后把线压上去,留有缓冲余地,
                  为啥缓冲?因为后续会覆盖引线保护胶水,胶水有收缩性,另外,个别耳机后盖空间小,
                  也会有压到线的可能,所以这里要留有L角度。

                  还有一种方法是,不用胶水那么麻烦,用专用压线治具,固定线L,同时也可以防止焊接时候的锡渣掉入喇叭;

                  有些朋友自己diy耳机的时候,喇叭拿着拿着就无声了,很多时候就是这个部分的线,不小心自己压断了;


                  IP属地:广东10楼2019-06-15 09:42
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                    耳机压线后,需要把线左右分开,这个时候也是喇叭区分正负极性的时候,
                    一般音圈在绕制的时候已经定好,默认的是,短的部分是负极,放左边,长的一端是正极,放右边;所以单元一般没有表示红点的,都是默认左负右正,

                    现在焊锡内部有自带助焊剂,所以已经不需要再刷助焊剂了,节省一个工位

                    焊接音圈线
                    这个部分非常关键,
                    玩diy的朋友可以参考,特别是焊接温度这块,工厂标准一般是370°c正负10°,也有工厂是390°c正负30°,不同的设备会有一定的偏差,需要定时校正的;每个焊点焊接时间不能超过3秒,370°c正负10°是有调查研究验证的,是音圈线焊接后,漆包线熔开,导体融合的温度。另外焊接时间过长,也会造成磁体温度过高,磁铁脱离,或者振膜受热变形等情况,所以玩diy的朋友,有时焊接后会发现声音不同了,多数是因为焊接时间过久造成的特性改变


                    在喇叭单元焊接这部分,在工厂招员工的过程中,需要经过专职专门的培训,
                    锡焊接培训,有理论上的概念知识,和练手过程,通过排线后,会发放工厂内部的
                    焊工资格证,分一级,二级,三级等等,这个部分的培训资料,细说也差不多成一本书了

                    焊接完成后,把多余的引线拔除,现状情况,单元制造工厂,拔毛还是手工的,那个吧友有想法的话,可以设计一个专用自动拔毛机器,往耳机工厂推推看,说不定是个好点子
                    拔毛后,需要通过放大镜检查焊点,是否虚焊,或者拔毛不干净等其他问题,
                    这些情况都可能影响喇叭的品质,和后续使用中的稳定性。
                    台式放大镜看,眼睛还是比较累的,现在大多工厂开始用电子显微镜看了

                    数码显微镜
                    阻抗和相位测试

                    阻抗有专用的设备DCR直流电阻测试仪器测试,这里有个要点,有些吧友有问过我这样的情况,当耳机偏音时候,量了电阻,发现有1,2欧姆偏差,就认为耳机的偏音来自阻抗偏差,
                    其实真相往往不是这样,工厂的出厂电阻测试范围,是直流电阻偏差在15%以内都是合格品,并不是工厂黑,为了良品率而放宽范围,而是做过调查和验证,15%的电阻偏差对声压的影响并没有想象的大,因为单元声压,和音圈高度是直接相关的,阻抗稍微小了这点,音圈高度基本不变的话,,声压基本不变,或者说变化甚微的,这部分理性讨论,不讲极端情况;另外,音圈的电阻,也会随环境温度而变化,这也是这个15%范围的原因之一
                    可以用示波器测试单元相位极性,也可以用极性测试仪器,测试验证单元的极性;

                    工厂内的一些设备,有很多时候,是内部的工程师,为了提高效率自己改造组合的,忘了说,相对大的工厂,工艺技术部门里有个设备课,内部的设备工程师,是专门管理,维护,改造,设计设备的


                    IP属地:广东11楼2019-06-15 09:46
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                      补充,前面说的焊接后的外观检查里,要求最高的属日系,不但看焊接虚焊和焊坏等情况,
                      而且还要求外观不能有锡渣,轻微烫伤,或者污垢等等,日系品牌偶尔会有安排工程师,到喇叭生产线确认和监督,不过为人还算和蔼,工作态度还是非常较真的,楼主多年前因为经常和小日本客户打交道,还鸡血式的自学过两个月日语语法,日语300句,想想也搞笑,现在忘的差不多了,就只剩,空尼奇瓦,空帮哇,瓦大喜哇.........
                      回归主题,直流电阻检测后,OK品继续随流水线向下;无声的单元,会放在一边,累计到一定数量,就会转移到车间内部的维修组,维修组专门负责修复一些轻微问题的单元,比如焊接不良,或者振膜变形,或者外观不良等等
                      听音检查
                      需要扫频听音设备,纯扫频音检听,
                      这个部分的员工,需要经过品管部们的QE工程师培训听音,
                      需在过程中练习听各种直径,特性,用途不同的单元,并练成能听出不同程度的杂音异音。
                      一般提供几十个不同程度不良声音的单元练习,能力达成后;
                      并颁发听音能力资格证,才能上岗;这个听音能力和烧友们鉴赏的听音能力不同,属于对喇叭品质的一种鉴定,不是音乐表现的鉴赏;
                      楼主在多年前刚入门的时候,就是一天听了1000个喇叭后,打通任督二脉的,当时连晚上做梦里都是扫频的声音

                      其中听音电压,按客户对耳机功率要求设定,扫频范围,按实际情况设定,
                      一般有20-20KHZ扫频,也有20-2K扫频等等,
                      喇叭杂音,多发生在中低频段,所以大部分时候不会扫描全频,因为中低频段,
                      单元振膜振幅最大,杂音会表现的更明显,扫描的频段精确有效率,有利于生产

                      操作手势也是有讲究的,测试笔头需接触单元没有焊接引线的那两个点,避免弄断引线

                      听音工位是重点检测工位,工艺工程师平时重点关注的工位之一,生产线会需要定时记录不良,
                      便于管控,例如不良率控制目标是2%以内,如果看到不良率到5%或以上,那么PE工程师需要实事分析不良的原因,和现场制定工艺改良方案,或如果是设计问题,也需协调电声工程师一起做长远改良的方案,生产线是经常会有各种原因造成的产品不良波动,因为来料部件,辅料,环境温湿度等等的波动,都可能造成产品影响;这就是PE工程师存在的价值体现
                      后面听音OK的继续,无音,杂音不良品,将会被分解

                      OK产品进入加引线保护胶的阶段,
                      顾名思义,就是给那脆弱的引线,加防弹衣,
                      音圈线用的比较多的线径,0.035mm,是非常脆弱的,
                      所以保护胶的选择也是专用的,要考虑到干燥时间,和胶水收缩率,
                      干燥时间影响生产效率,收缩率大小可能会把引线拔断等等,还有浓稠度,也会影响作业效果
                      所以单元组装工艺过程中,胶水特性的选择,不同部位不同特性,还有胶水稀释比例的调制标准,都是一门经验技术

                      引线直接暴露在外,也会增加被氧化的机率,音圈线氧化后,就会想木头放在日晒雨淋的地方一样,由外而内的侵入,由内而外的腐蚀破损,直到断线无声;所以如果耳机长久不使用,又没有做好防潮措施的话,也会有音圈线被腐蚀断线而无音的情况
                      保护胶过浓,员工会非常难操作,过稀,会流入振膜,造成杂音,或频响特性改变


                      IP属地:广东12楼2019-06-15 09:51
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                        有没有维修店铺,吧主


                        IP属地:河北来自Android客户端13楼2019-06-15 14:50
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                          楼主厉害啊


                          IP属地:陕西14楼2019-06-15 15:34
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                            我天 这可都是干活啊


                            IP属地:天津16楼2019-06-26 16:48
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                              楼主店名多少呀


                              IP属地:广东来自Android客户端17楼2019-07-09 13:09
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