【行业信息】飞傲FT7研发设计分享系列介绍

#飞傲黄金振膜开放式平板头戴耳机FT7# FT7的研发设计与分享（二）基于1um PET薄膜基材下的黄金振膜
FT7的黄金振膜为飞傲自主研发设计，采用1um的PET膜片基材，通过复合、电镀、激光镭雕等制作工艺而成。担心有人说我们虚假宣传，所以特意拍了一张照片，1um 指的是薄膜基材的原始厚度，未经过复合贴膜、电镀导电处理之前的厚度，没有精度更高的厚度测量仪器，所以临时用千分尺粗略测量，实际厚度在1.0-1.6um范围。（图1 PET基材厚度测量）常规工业生产很少用到这么薄的薄膜，都是特殊定制，特殊用途，相比日常使用的薄膜，这种特殊定制的材料，用量太少，相对价格要高很多，目前还在继续研发更薄的薄膜基材。

关于FT7的黄金振膜制作工艺，可能和市面上或者一些牛人自己DIY黄金振膜的制作工艺不同，才有胶水贴合金箔的方式，再用化学药水腐蚀掉多余的金属层，留下连通的导电线圈部分，这是比较简单的平板振膜制作工艺。不过工艺上不叫初级，长时间裸露、日晒之后，胶水层会老化，导致金属层与膜片基材分离、脱落，线圈断裂，出现无声等问题。不过这种做法也有好处，能很好的保留了黄金材质的高内阻和延展性，还可以通过不同的胶水改变薄膜基材的内阻，也就是薄膜的软硬度，形变恢复能力改变了，可以改变单元的音色、听感，可玩性比较丰富。
所以很多人觉得，平板使用寿命短，容易坏，其实主要还是跟膜片制作工艺有关，在非人为暴力暴力破坏条件下，还是非常耐用的，这些飞傲实验室都有对应实验数据，不然对于飞傲远销全球各个地区，面对不同的复杂环境，是比较大的考研，包括我们对第一代平板耳机，长达1年，24小时不间断老化实验，声音依然坚挺。
而FT7的黄金镀层，是通过真空（大气压6.6*10⁻³pa）、高温（120℃）下，使黄金金属靶材蒸发成气态原子，沉积到PET薄膜表面，简单理解就是固态--气态--固态的变化。从外观上比较好容易看出，FT7的黄金导电线圈是比较光滑平整且均匀，而如果是胶水贴金箔，外观上可以看出明显褶皱。

关于FT7黄金振膜的工艺优点：因为是自动化批量形生产，基本所有参数由电脑控制生产完成，产品的一致性，良率还比较高。(PS：现在黄金价格太高了）
1、可靠性好：导电线圈是通过真空电镀，利用真空条件减少气体分子对镀膜过程的干扰，从而形成均匀、致密、附着力强的金属层附着在薄膜上，非胶水贴合工艺，所以，即使长时间使用、振动、日晒也不会脱落导致断音。我们还是拿数据说话，从我们第一代平板耳机（FT5）开始，我们就做了可靠性实验，长达1年振动老化实验，没有断音问题，声音依然处于正常水平。现有在售的平板耳机，没有因为振膜断线导致无音的返修案例。
2、参数可控性：因为采用真空电镀工艺，自动化生产，金属颗粒附着在薄膜上的厚度是均匀的，同时金属厚度可以通过时间，温度管控，让振膜每个部位都是均匀的。激光雕刻线路的精度也非常高，举个例子，FP3的入耳式平板耳机的振膜，上面的音圈线宽只有0.055mm。
3、低阻高敏、容易驱动：FT7的灵敏度是94dB/mW，虽然在头戴耳机中不算突出，但是在黄金振膜，甚至平板头戴耳机产品中，这灵敏度参数都算比较好的。除了1um的薄膜基材，较轻的振膜材料，能提高响应速度和灵敏度之外，另外也得益于真空电镀工艺，让我们能够参数化的控制导电层厚度，设计理想的阻抗值和有效线圈的长度，这给我们设计膜片和驱动性上带来很大的便利。相比于金箔厚度的单一性，即使只有一条且比较粗的导电线圈，阻抗依然比较高，灵敏度低。而采用真空电镀工艺，可以通过控制镀层的厚度和不同电导系数的材料，非常高效的调整阻抗，优化线圈阵列分布。像FT7，导电线圈有4圈，有效导体长度长，25欧比较低的阻抗，这也是FT7容易驱动原因之一。
镀24k黄金+纯银导电线圈
FT7的导电层采用24k黄金和纯银材质，两种都属于贵金属，特别是黄金，金价还在疯涨中，FT7的镀层可谓是真金白银制作出来，后面如果金价还继续猛涨，可能会影响到膜片的制作成本。

黄金振膜，贵是一方面，从商业的角度来讲容易宣传；另一方面是金的机械特性，能改变振膜的内阻，带来的声音非常醇厚，也有比较优秀，具有代表性的产品。而FT7采用黄金+纯银两种金属材质，也有考量。要从金属材质的机械性能延展性、电导率、密度、延展性说起。为什么说黄金振膜的音色醇厚、干净？主要是黄金材质的延展性比较好，结构紧密均匀，与PET薄膜复合后，能提升膜片刚性。同时，镀金层（金属）与PET（聚合物）的弹性模量和热膨胀系数差异较大，当振膜振动时，两材料层之间的界面会产生微观剪切应力，通过摩擦耗散能量，改变材料内部阻尼。这和我们在调整动圈振膜材料参数时，期望改善的方向，特别是纸振膜，因内部纤维性结构，内部阻尼高，振动能量被迅速吸收，振膜在信号停止后快速停止（余振少），瞬态响应更干净，适合表现快速变化的音乐。怎么区别高内阻、低内阻材料？打个比方：敲击木鱼和铜锣，木鱼的声音短促且干净（高阻尼抑制余音），铜锣声音绵长，余音绕梁（低阻尼允许振动持续）。
声音的振动，膜片质量是非常关键的材质，特别是高频的快速信号响应，这也是我们常说金属铍是极佳的振膜材料原因之一，因为金属铍又轻又硬，响应迅速，失真率又低。那么对于平板单元，对振膜本身质量的需要非常敏感，1um的PET振膜基材本身非常轻的，相对金属镀层，重量几乎可以忽略。膜片的重量主要还是集中在金属镀层上，包括我们在调试的过程中，金属镀层留多点，都会影响到高频响应（要是整个膜片都留黄金镀层，外观会漂亮很多）。所以，我们对导电金属镀层的材质进行调配，黄金虽然导电性比较好，但是密度大，如果使用纯金镀层，要控制好膜片的质量，镀层要很薄，反之阻抗高，导致灵敏度低，驱动困难。相比之下，目前常用的金属里面，银的导电性最好，而且相对密度不高，所以我们采用两种金属材质结合，即降低膜片自重，又能降低阻抗，提升灵敏度，降低驱动要求。

双镀层专利音圈设计
金：黄金具有非常高的内阻和优秀的延展性，密度大，通过增加黄金镀层复合，提高膜片材料阻尼，让中低频声音醇厚且有韵味。
银：纯银金属具有阻值低，高电导率的特性，高频率电流在纯银材质中传输快，损失小，高频细腻、解析度高。而且纯银金属密度低，材料轻，降低单元驱动需求。
优秀的膜片设计，理论上平板振膜要做到静电振膜一样，质量、驱动力均匀分布比较理想，前提是在减轻膜片的情况下做到质量均匀，比如静电耳机的振膜，基材电容量不高，通过镀金后提高电容量来提升灵敏度，但是它不用考虑阻值，可以镀得很薄。理想的平板耳机设计是趋近静电耳机一样能做到整张振膜质量均匀且驱动面积最大化，可实际很难实现。可想而知，在保证阻值的情况下，镀金层铺满整张膜片，不仅增加膜片的振动重量，效率会降低，也难以驱动，高频的响应速度自然会差， 包括我们在调试的过程中，金属镀层留多点，都会影响到高频响应（要是整个膜片都留黄金镀层，外观会漂亮很多）。
膜片质量均匀很重量，但不是只为了质量均匀，而徒增加膜片重量，这样只会降低高频的响应速度能力，单纯为了满足理论而抛开实际情况，没有实践检验纯属于空想。

#飞傲黄金振膜开放式平板头戴耳机FT7# FT7的研发设计与分享（四）科学轻量化与玄学开脑放
轻量化设计，大面积碳纤维设计
平板头戴式耳机整机重量，为什么普遍都比较重？除了头梁耳壳腔体这些必须结构件的重量之外，其实磁铁的重量占比是最大的，双边单元光磁铁重量高达152g，占了1/3的重量，而且磁铁性能越好，对磁铁支架的强度要求越高。两边18条N52产生的排斥力非常大，而且要被压缩的到只有1mm的距离，排斥力远远大于一面钕铁硼加一面铁氧体的设计，普通的工业塑胶完全支撑不住，容易变形，而金属太重，后来我们找材料厂开发新配方，将工业PC材质于金属粉融合（非PC加玻纤），得到新的混合材料，力学性能向铝合金靠近，而密度只有铝合金的2/3不到，以达到瘦身减重的目的。这是在看不到的地方减重（PS：FT7两个单元的重量总共230g，占整个耳机的一半重量以上）。
外观上我们使用了大量碳纤维和镁铝合金材质，材料好是好，就是贵，加工繁琐，无法用模具批量性生产，需要人工一层一层贴合，一层的厚度只有0.1mm，复合贴20层，每贴一层得刷一遍胶，保证碳纤维每一层的贴合。
总的来说，FT7从结构设计，材料选用，在不影响声学性能的情况下，尽可能偷减重量，让FT7拥有106mm的大尺寸平板单元，双面高性能磁铁加持下，重量仅427g。

液氮冷冻单晶铜耳机线
线材规格：
导体截面积：4x21AWG
导体材料：6N OCC（99.99998%）高纯度单晶铜
导体结构：同轴编绞结构
绝缘材料：FPA
介电系数：2.1
中被：TPU
外护套：尼龙纱
长度：约3米
线材外径：约7mm
对于线材，我们不是专业的研发生产厂家，只是针对不同产品的声音表现开发对应的配机线材，因为产品上市后，不少烧友希望我们单独销售线下，所以才有一些零售线，所以现状也看到，我们的零售线都是在实际销售的耳机产品中找到对应的。
FT7的线材，是我们一位老朋友，南大声学毕业，在哈曼给JBL调音，后面自己出来专门研究音圈、线材，给那些HI-END的品牌做线材和喇叭音圈，也是一位极致发烧友。我们针对平板耳机的声音特点提了我们的要求：平板耳机解析力本来就很好，但是中低频相对紧，声音偏干，低频不够宽松，人声不够润和厚实，希望能通过线材中合一下。只是一些调配的过程让我感到惊讶。
为了让中低频更加醇厚，同时保留高频的解析和细腻度，选择了纯度比较高的7N单晶铜（PS：我们是做了纯度检测的，如下图，达到99.99998%，很多人也知道，hifi界什么牛鬼神蛇都有，为了不必要的麻烦，所以没有宣传）。

选用超过6N（99.99998%）纯度单晶铜OCC。纯铜虽然在日常使用中已经是非常好的导体，但是在高频、极高频的高频率信号中，其中含有的氧、氢等杂质仍会阻碍电子移动。纯铜到无氧铜，是去氧、氢等杂质过程，无氧铜提炼到单晶铜，是让铜具有超长（700英尺）的晶粒结构，由于没有杂质，无晶界，阻值低，高导电率的特性，让电流在单晶铜中快速传输无阻碍。

-192°C液氮冷冻、深冷处理：金属材料经过折弯、拉伸之后，内部含有应力，在自然状态下，要经过10年金属材料内部才会自动慢慢消除应力，通过-192°C液氮冷冻，经过24*7天长时间保持在超低温环境下引起分子变化，加速去除金属分子材料内部应力，他们会收缩并且晶体边界排列更加紧密、对齐，从而改善导电性能、改善信号传输，让电导体中的自由电子，能够从容、容易的由一个原子流向下一个原子，导电顺畅，减少颗粒感，声音清晰度。
液氮冷冻会显著提升铜的导电性能，但不会使其转变为超导体。这一特性在需要低损耗导体的低温工程中具有重要价值。
绝缘层为PFA，介电系数仅为2.1，隔绝信号干扰。除此之外，PFA作为调音色的选材，经过数十种材料的调配，由于PFA本身材料具有阻尼性，抗震性质，具有一定的音质染色特性。本身平板具有非常高的解析能力，音色偏干，而PFA绝缘层，不仅保留单晶铜线材的高解析，细节表现水平，同时用来调节中低频，增加音染，让整个声音更加宽松，耐听。
通过铜材、编绞方式来调音，我能理解，后面通过绝缘线皮来调音，让我理解不了。因为飞傲的产品远销俄罗斯、北美，气温比较低的地区，品质上需要满足这些场景使用，一开始我们调好的线材是才有TPE材质，结果在低温测试时硬的像根棍子，需要改善。只是改成PU材质之后、声音变了，没有之前的宽松味道，我还以为换了线材还是编绞方式有什么不同。结果被告知只是线皮材质换掉，这让我才感受到确实绝缘线皮能改变声音，直呼玄学，像下图的两种不同配比的TPU材质，中低频的听感差异明显。后来去查了一些资料，看了一些HI-END的音频线，他们采用材料和用法标的非常明确。

液氮冷冻工艺并非飞傲发明，许多高端线材品牌已经使用，主要为扬声器大系统品牌。如
Oyaide（日本）
- 技术应用：Oyaide的“102SSC”等线材采用单晶铜（SSC），部分产品经过低温处理。插头可能使用“α处理”（含液氮冷冻）。
- 技术宣传：单晶铜确保低损耗传输，冷冻技术稳定导体结构，减少微观裂纹，提升耐用性和信号完整性。
AudioQuest（美国）
- 技术应用：AudioQuest在其高端线材中广泛使用单晶铜（OCC），部分产品可能结合低温处理技术（如液氮冷冻）。例如，其“DBS”介电偏压系统虽不直接涉及冷冻工艺，但强调导体优化。
- 技术宣传：单晶铜减少晶界，降低信号失真；液氮冷冻可能用于消除金属应力，提升导电性和信号传输纯净度。
Acrolink（日本）
- 技术应用：Acrolink的“7N-DA6100”线材使用7N单晶铜，结合液氮冷冻工艺处理导体。
- 技术宣传：冷冻技术消除应力，优化晶体排列，降低趋肤效应，实现更线性的频率响应。
Neotech（台湾）
- 技术应用：专注于OCC单晶铜线材，部分产品如“UP-OCC”系列可能结合液氮冷冻。
- 技术宣传：强调单晶铜的连续晶体结构，冷冻工艺进一步降低谐波失真，改善中高频通透度。

#飞傲黄金振膜开放式平板头戴耳机FT7# FT7的研发设计与分享（三）对称推挽磁路系统
飞傲自研直径106mmmm平板单元，振膜有效振动面积7123.3mm²
如图1，FT7的碳纤维中框与膜片尺寸对比，中框的直径为108mm，而单元的直径为106mm，可以说我们为了振膜的最大化设计，极限偷空间，包括把插头母座移到侧边，以及贴合膜片的PCB，在保证可靠稳定性的情况下，做最窄设计。

为什么做什么大的膜片设计？我们常说平板耳机的低频不如动圈耳机，即使是小尺寸的动圈单元，低频的能量感也会比平板优秀。简单来说，低频的能量主要靠振膜推动空气量来体现，就好比5寸和12寸音响，即使相同声压下，所带来的能量感受是不一样的。那么耳机上，动圈喇叭的振膜和平板设计不同，动圈振膜相对比较厚，可以定型做复杂的形状，来改善振膜位移形变的阻力问题。而且磁路结构设计驱动差异，动圈磁间隙可以做的比较小，磁密度高，可以改变有效磁场范围和音圈高度来获得更大冲程，做活塞运动时能推动更多空气量，获得更高声压级和能量。
平板振膜不同，膜片是平的，主要通过屈服薄膜弹性形变来获得位移量，这相对动圈单元来说困难得多，要想提升低频能量感，除了改善膜片的弹性膜片、提升磁场强度之外，另外是增加振膜面积，来增加推动空气量。
平板耳机的优点是低频弹性好，速度快，干净利落。当然，平面振膜难驱动，也意味着恢复到初始状态速度快，响应速度快，低频收的快，干净利落，没有太多的残响。
磁路设计：对称推挽式磁路系统，均衡磁场专利结构设计；
FT7的灵敏度为94dB/mW，换算成幅度为110dB/V，在黄金振膜耳机甚至在平板头戴耳机中，都属于比较容易驱动的。导线的布置、磁路系统的优化、磁场的优化、阻抗设计等全都围绕灵敏度提升耳机设计。当然，所有的设计我们还是回归到最基本的物理原理。
平板振膜的线圈驱动原理主要基于电磁学中的洛伦兹力定律，其核心物理关系如下：
洛伦兹力公式
导体在磁场中受到的力可表示为：
F=I⋅L×B
其中：
- F：导体受到的力（方向由左手定则判定）；
- I：通过导体的电流（音频信号）；
- L：导体在磁场中的有效长度（振膜上印刷电路的路径总长）；
- B：磁场的磁感应强度（由耳机两侧的磁体阵列提供）。
物理现象我们可以看出，耳机的灵敏度和电流、导体在磁场中的有效长度以及磁场强度相关，而耳机的阻抗和耳放的输出电流相关，所以阻抗设计我们尽量设计匹配耳放最佳带载能力区间。除此之外，如果想要提升耳机的灵敏度，需要从电磁驱动效率、振膜设计、磁路优化等多方面入手。
振膜设计：也就是磁场中有效导体长度，在保持阻抗，导体长度，膜片质量等的情况下，尽可能将导电线圈加长，所以我们选择电导率更好的银、金金属材料组合，降低阻抗的同时也减轻质量。这也使得FT7相邻磁场中有4条导线，分布在磁场中有效导线长度，全部展开约2240mm，从而提升灵敏度。
电磁驱动效率--对称推挽式磁路系统：

提升磁感应强度，优化磁体阵列，让膜片布置导电线圈位置磁场更强。一是采用更高性能的磁铁，二是布置更多，更大的磁铁，这是比较简单方便的方式，所以我们直接选择剩磁最大的N52钕铁磁，经过仿真优化后，单面布置9根，双面共18根，组成对称的推挽式磁路系统（图2，N52高性能磁铁），如果只是为了提升灵敏度，当然磁铁越多，磁密度越高越好，好比现在的电动汽车，在电池没有突破更高密度技术材料之前，要提升容量，就得加大体积，同时车子也会更重，开起来也会显得臃肿。
磁铁的磁能积越高，磁铁密度越高越重。要做到灵敏度高，好驱动，瞬态好，高性能磁铁必不可少，剩下的就是怎么优化磁体阵列问题。
对称推挽式磁铁系统，相比一面用铁氧体，一面用钕铁硼的设计，重量是重很多，但是膜片两面的磁场强度是均衡相等的，让膜片在正、方向运动是受力相同，对音乐信号的响应更迅速和准确。
磁路优化，均衡磁场专利结构设计
静电耳机和平板的工作形态是非常接近的，都是通过驱动平铺固定在支架上的薄膜振动产生声音，平板耳机的设计目标是趋近于静电耳机，让薄膜的驱动力均匀的分布在整张膜片上，也就是磁场强度均匀且范围大。
平板耳机是通过驱动附着在膜片上的导电线圈来带动振膜振动，理想是整张振膜均匀受力，而实际设计中，由于磁场分布不均匀，如下图仿真所示，局部位置会出现弱磁场或者无磁场现象，线圈只有分布在磁场位置才能受到安培力作用。从我们仿真的结构来看，即使在四组磁铁形成的强磁场区域，也会出现强弱差异，也就是分布在磁区域的线圈，由于磁场强弱差异，会出现受力大小，振幅大小不一的现象，容易导致分割振动引起失真，怎么理解？还是上面那个公式:F=BIL，磁场强度B大小的不同位置排布线圈，所有的力不一样，也就是位移大小不一样，微观状态下，振膜有割裂现象，从而导致失真，而且磁场范围较小，线圈分布的区域有限。为了更接近理想的设计，增加驱动受力面积，让振幅大小统一，通过设计增大磁场范围，磁场强度均匀性。
如下图所示，膜片位于两面磁铁之间，不同颜色表示磁场强度不同。如图3，比如蓝色部分磁场就很弱，可以忽略，线圈分布在这个区域内是没有任何受力作用，而靠近磁铁的黄色位置磁场比较强。像FT7的磁路，采用异形磁铁设计后，在线圈的平面位置，磁场范围更大了，颜色深浅度更接近，意味着磁场强度更均匀，再根据磁场强弱来设计线圈分布的位置，从而增大驱动面积和减小振幅差异性带来的失真。

综上所述，平板单元的灵敏度和阻抗、重量成正比，和我们设计目标，既要大，又要轻，还要好驱动相互矛盾，需要从中择取平衡点。