JP2004015767A - 圧電発音体およびこの圧電発音体を用いた圧電型電気音響変換器 - Google Patents
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Abstract
【課題】金属板を介さずに、圧電体そのものから外部へ電気的に接続できるようにし、金属板は専ら圧電体と接合して屈曲振動するための支持板として用いた圧電発音体を提供する。
【解決手段】圧電発音体1Aは、金属板2と、この金属板の表面に形成された絶縁層3と、複数の圧電セラミック層4a,4bが内部電極5を間にして積層され、各圧電セラミック層が厚み方向に交互に逆向きに分極され、表裏面に外部電極6,7を有し、裏面が絶縁層3上に接着された圧電体4とを備える。圧電体4の外部電極6,7および内部電極5が1層毎に圧電体の端面を介して相互に接続されており、圧電体4の表面には、表面側外部電極6と電気的に分離された引出電極10が形成され、引出電極10は内部電極5と圧電体の端面を介して接続されており、表面側外部電極6と引出電極10との間に交番信号を印加することにより、全体として屈曲振動を発生させる。
【選択図】 図6
【解決手段】圧電発音体1Aは、金属板2と、この金属板の表面に形成された絶縁層3と、複数の圧電セラミック層4a,4bが内部電極5を間にして積層され、各圧電セラミック層が厚み方向に交互に逆向きに分極され、表裏面に外部電極6,7を有し、裏面が絶縁層3上に接着された圧電体4とを備える。圧電体4の外部電極6,7および内部電極5が1層毎に圧電体の端面を介して相互に接続されており、圧電体4の表面には、表面側外部電極6と電気的に分離された引出電極10が形成され、引出電極10は内部電極5と圧電体の端面を介して接続されており、表面側外部電極6と引出電極10との間に交番信号を印加することにより、全体として屈曲振動を発生させる。
【選択図】 図6
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧電サウンダや圧電スピーカなどの圧電発音体およびこの圧電発音体を用いた圧電型電気音響変換器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、電子機器、家電製品、携帯電話機などにおいて、警報音や動作音を発生する圧電サウンダや圧電スピーカが広く用いられている。この種の圧電音響部品は、表裏面に電極を形成した圧電セラミックよりなる圧電体の片面に金属板を貼り付けてユニモルフ型振動板を構成した圧電発音体を用い、この圧電発音体をケース内に収納した構造となっている。
【0003】
この種の圧電発音体の場合、圧電体の裏面電極と金属板とを接着剤で接着し、圧電体の裏面電極と金属板とを電気的に導通させている。そのため、圧電体の表面電極と金属板との間に交番信号(交流信号または矩形波信号)を印加すると、圧電体の表裏の電極に交番信号を印加したことになり、圧電体が平面方向に伸縮する。一方、金属板は伸縮しないので、全体として圧電発音体は屈曲振動し、音波を発生する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、圧電発音体をケース内に収納し、外部と電気的に接続するには、圧電体の表面電極に一方のリード線を半田付けし、金属板に他方のリード線を半田付けするのが一般的である。しかし、リード線の半田付けは手作業となるので、作業性が悪く、圧電発音体の小型化に伴い、接続不良も発生しやすい。
【0005】
そこで、ケースに予め一対の端子部を設けておき、これら端子部に圧電発音体を導電性接着剤により接続する構造も提案されている(特開2000−310990号公報)。この場合には、ディスペンサなどの塗布装置を用いて圧電発音体の上面から導電性接着剤を塗布できるので、自動化が可能となり、接続不良も発生しにくい。
【0006】
しかし、圧電体の裏面電極を金属板に接着しかつ電気的に導通させるため、両者をオーミックコンタクト状態としなければならない。オーミックコンタクトとは、薄膜状の絶縁性接着剤を介して電極の微小な凹凸あるいは金属板の微小な凹凸によって電気的な導通状態を得ることであり、電気的信頼性を得るためには接着剤の膜厚管理や接着圧力管理等が必要であった。絶縁性接着剤に代えて導電性接着剤を使用すれば、オーミックコンタクトとする必要はないが、導電性接着剤は多くのフィラーを含むため、圧電体と金属板との接着強度を確保できない。
【0007】
また、積層構造の圧電体を用いた圧電発音体も知られている。すなわち、特開昭61−103397号公報には、複数のセラミックグリーンシートを内部電極を介して積層し、同時焼成して得られた圧電体を金属板に貼り付けた構造の圧電ブザーが開示されている。圧電体が2層構造の場合には、表裏の外部電極が圧電体の端面に設けた電極によって相互に接続され、内部電極は圧電体の端面に設けた別の電極を介して外部に引き出されている。また、圧電体が3層構造の場合、外部電極および内部電極が1層毎に圧電体の端面を介して相互に接続されている。このような積層構造の圧電体の場合には、端面に電極を設ける必要があり、端面電極と金属板とが接近する。そのため、両者の電位が異なる場合には、ショートする恐れがある。
【0008】
そこで、本発明の目的は、金属板を介さずに、圧電体そのものから外部へ電気的に接続できるようにし、金属板は専ら圧電体と接合されて屈曲振動するための支持板として用いた圧電発音体およびこの圧電発音体を用いた圧電型電気音響変換器を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、金属板と、この金属板の表面に形成された絶縁層と、厚み方向に分極され、表裏面に外部電極を有し、裏面が上記絶縁層上に接着された圧電セラミックよりなる圧電体とを備え、上記圧電体の表面に、表面側外部電極と電気的に分離され、かつ裏面側外部電極と圧電体の端面を介して導通する引出電極が設けられ、上記表面側外部電極と引出電極との間に交番信号を印加することにより、全体として屈曲振動を発生するように構成されている圧電発音体を提供する。
【0010】
また、請求項2に記載の発明は、金属板と、この金属板の表面に形成された絶縁層と、複数の圧電セラミック層が内部電極を間にして積層され、各圧電セラミック層が厚み方向に交互に逆向きに分極され、表裏面に外部電極を有し、裏面が上記絶縁層上に接着された圧電体とを備え、上記圧電体の外部電極および内部電極が1層毎に圧電体の端面を介して相互に接続されており、上記圧電体の表面には、表面側外部電極と電気的に分離された引出電極が形成され、上記引出電極は、表面側外部電極と相互に接続されていない外部電極および内部電極と圧電体の端面を介して接続されており、上記表面側外部電極と引出電極との間に交番信号を印加することにより、全体として屈曲振動を発生するように構成されている圧電発音体を提供する。
【0011】
請求項6にかかる発明は、請求項1〜5に記載の圧電発音体が、内部に第1と第2の端子部を設けた筐体の内部に収容され、圧電発音体の外周部が筐体の内周部に接着剤により封止固定され、圧電発音体の表面側外部電極と第1の端子部とが導電性接着剤により接続され、引出電極と第2の端子部とが導電性接着剤により接続された圧電型電気音響変換器を提供する。
【0012】
請求項1は単板構造の圧電体を用いた圧電発音体である。この圧電体は金属板の表面に絶縁層を介して接着される。そのため、圧電体の裏面側外部電極と金属板とが電気的に絶縁される。圧電体の表面に、表面側外部電極と電気的に分離され、裏面側外部電極と圧電体の端面を介して導通する引出電極が設けられている。そのため、表面側外部電極と引出電極との間に交番信号を印加すれば、圧電体が平面方向に伸縮し、全体として屈曲振動を発生することができる。
この圧電発音体では、金属板は圧電体と接合されて屈曲振動する支持板としてのみ機能し、電気信号の入出力を行なわない。つまり、裏面側外部電極と金属板とをオーミックコンタクトさせる必要がなく、表面側に設けた2つの電極から外部と導通されるので、電気的信頼性を確保することができる。
【0013】
請求項2は積層構造の圧電体を用いた圧電発音体である。積層構造の圧電体を用いると、単板構造の圧電体を用いた場合に比べて、同じ厚みで電界強度を2倍以上にできるので、大きな音圧を得ることができる。圧電体の外部電極および内部電極は1層毎に圧電体の端面を介して相互に接続されているが、端面電極と金属板とが近接し、両者の電位が異なる場合にはショートが発生する。しかし、金属板の表面には絶縁層が形成されているので、端面電極と金属板とのショートを確実に防止することができる。
この場合も、圧電体の表面に2つの電極が設けられ、これら電極に対して交番信号を印加することで屈曲振動させ、音波を発生させることができる。金属板は屈曲振動を発生させる支持板としてのみ機能し、電気信号の入出力には関与しない。
【0014】
請求項3のように、金属板は圧電体より大形に形成され、圧電体より外方へ延出する延長部の表面にも絶縁層が連続的に形成されているのがよい。
金属板と圧電体とが同一寸法であってもよいが、金属板の周辺部を支持したとき、金属板を圧電体より大形にした方が圧電体の変位が容易になり、大きな音圧が得られる。このような圧電発音体を導電性接着剤を用いて外部と接続する際、導電性接着剤が金属板の表面にも塗布されるが、この塗布領域に絶縁層が形成されているので、金属板と導電性接着剤とが導通することがない。
【0015】
請求項4のように、絶縁層を、絶縁性樹脂材料をコーティングすることにより形成するのがよい。
ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂等のような絶縁性に優れた樹脂をコーティングすれば、数μm程度の薄膜でも確実な絶縁性を得ることができる。しかも、コーティングが所定の剛性を持つので、圧電体と金属板との変位差を吸収せず、良好な屈曲変形を得ることができる。
【0016】
請求項5のように、絶縁層を、金属板の表面を酸化処理することにより形成してもよい。
この場合には、絶縁層の剥離などの問題がなく、絶縁性を長期間安定に維持できる。
【0017】
請求項6のように、上述の圧電発音体を第1と第2の端子部を設けた筐体の内部に収容固定し、圧電発音体の表面側外部電極と第1の端子部、引出電極と第2の端子部とをそれぞれ導電性接着剤により接続すれば、効率よく圧電型電気音響変換器を製造できる。
特に、リード線の半田付けのような手作業を排除でき、圧電発音体の上方から導電性接着剤を塗布することで電気的接続を行なうので、作業の自動化が図れるとともに、品質の安定した圧電型電気音響変換器が得られる。
【0018】
【発明の実施の形態】
図1〜図4は本発明にかかる圧電型電気音響変換器の第1実施例である圧電サウンダを示す。
この圧電サウンダは、大略、ユニモルフ型の圧電発音体1Aとケース20とカバー30とで構成されている。
【0019】
圧電発音体1Aは、図5,図6に示すように、略正方形状の金属板2と、金属板2の表面全面に形成された絶縁層3と、絶縁層3の上に接着固定された金属板2より小形な略正方形状の圧電体4とで構成されている。
金属板2はバネ弾性を備えた材料が望ましく、例えばリン青銅,42Niなどが用いられる。なお、金属板3が42Niの場合には、セラミック(PZT等)と熱膨張係数が近いので、より信頼性の高いものが得られる。絶縁層3は、ポリイミド、エポキシなどの樹脂コーティングで構成することもできるし、酸化処理によって金属板表面に酸化物被膜を形成してもよい。
【0020】
圧電体4は、2層の圧電セラミック層4a,4bをグリーンシートの状態で内部電極5を間にして積層し、同時焼成したものであり、表裏面のほぼ全面に外部電極6,7が設けられている。各圧電セラミック層4a,4bは、図6に矢印Pで示すように厚み方向に逆向きに分極されている。内部電極5は、その一辺が圧電体4の端面に露出しているが、反対側の辺は圧電体4の端面から一定距離だけ手前で終端となっている。圧電体4の表裏の外部電極6,7は一方の端面電極8を介して相互に接続され、内部電極5は他方の端面電極9を介して表裏面に形成された引出電極10,11と接続されている。引出電極10,11は、圧電体4の1つの辺の中央部に沿って形成された小形の電極であり、表裏の外部電極6,7と電気的に分離されている。一方の端面電極8は圧電体4の1辺に相当する長さを有するが、他方の端面電極9は引出電極10,11の長さに応じた長さとしてある。なお、この実施例では、引出電極10,11を表面だけでなく裏面にも形成したが、これは圧電体4の方向性をなくすためであり、裏面の引出電極11は省略してもよい。また、引出電極10,11を圧電体4の1辺に相当する長さとしてもよい。
圧電体4の裏面は、エポキシ系接着剤などの接着剤12(図5参照)によって絶縁層3の中央部上面に接着されている。金属板2は圧電体4より大形であり、圧電体4より外方へ延出する延長部2aの表面にも絶縁層3が連続的に形成されている。
【0021】
ケース20はセラミックスまたは樹脂などの絶縁性材料で底壁と4つの側壁とを持つ略正方形の箱型に形成されている。ケース20を樹脂で形成する場合には、LCP(液晶ポリマー),SPS(シンジオタクチックポリスチレン),PPS(ポリフェニレンサルファイド),エポキシなどの耐熱樹脂が望ましい。ケース20の側壁の内側には、発音体1Aを全周で受ける支持部21が形成され、対向する2つの側壁の内側面には、発音体1Aの表面側外部電極6と引出電極10とにそれぞれ電気的に接続される端子22,23が露出している。また、支持部21と端子22,23の露出部との間には、ケース20から一体に隔壁部24が形成されている(図4参照)。この隔壁部24は、後述するように支持部21上に金属板2を載置したとき、金属板2が端子22,23に接触するのを防止するスペーサとして機能している。
【0022】
端子22,23はケース20にインサート成形された端子であり、図7に示すように、フープ材29から一体的に打ち抜かれた端子22,23の外端部22a,23aを垂直に折り曲げ、この折り曲げ部を発音体1Aとの内部接続部としている。このように内部接続部22a,23aをケース底面(発音体1A)に対して垂直に起立させることにより、内部接続部22a,23aがケース20の内部へ張り出さず、ケース20の外形寸法をできるだけ小さくすることができる。端子22,23の内端部22b,23bはケース20の底面に沿うように折り曲げられており、この部分が外部接続部となる。
【0023】
ケース20の端子22,23を設けていない一方の側壁の底部側に下側放音孔25が形成され、他方の側壁の頂部に放音用の溝26が形成されている。この実施例のカバー30は、ケース20と同種の材料で平板状に形成されている。カバー30をケース20の側壁の頂部に接着剤31で接着することにより、溝26は上側放音孔となる。
なお、カバー30は平板状とする必要はなく、断面略凹型のキャップ形状であってもよい。また、上側放音孔26はケース20の側壁頂部に設けた溝とする必要はなく、カバー30に設けた孔でもよい。
【0024】
圧電発音体1Aは、その金属板2が底壁と対面するようにケース20の中に収納され、その周辺部が支持部21上に載置される。次に、絶縁剤32が金属板2の縁部と端子22,23の内部接続部22a,23aとの間に線状に塗布され、硬化される。絶縁剤32としては如何なる絶縁性接着剤を用いても良いが、ウレタン系,シリコーン系などの弾性を持つ接着剤を用いる方がよい。次に、上記絶縁剤32に対して直交方向に、導電性接着剤33が表面側外部電極6と端子22との間、および引出電極10と端子23との間に塗布され、硬化される。導電性接着剤33としては、ウレタン系などの弾性を持つ接着剤に導電性フィラーを含むものがよい。導電性接着剤33は金属板2の上に塗布されるが、金属板2の上には絶縁層3が予め設けられ、かつ金属板2の縁部は絶縁剤32で覆われているので、導電性接着剤33が金属板2に直接接触することがない。次に、金属板2の周囲全周とケース20との間が接着剤34で固定される。この接着剤34は公知の絶縁性接着剤を用いればよいが、ウレタン系,シリコーン系などの弾性を持つ接着剤を使用するのがよい。上記のように発音体1Aをケース20に固定した後、ケース20の上面開口部にはカバー30が接着剤31で接着される。カバー30を接着することで、カバー30と発音体1Aとの間、および発音体1Aとケース20の底部との間には音響空間が形成され、表面実装型の圧電サウンダが完成する。
【0025】
上記のように発音体1Aとケース20とを固定する接着剤32,33,34として、弾性材料を使用することで、発音体1Aの変位を最大限にでき、大きな音圧を得ることが可能となる。
また、発音体1Aの電極部分(表面側外部電極6と引出電極10)と、ケース20の電極部分(端子22,23)とを導電性接着剤33によって直接接続しているので、金属板2を介して導通を取る場合に比べて、電気的信頼性が向上する。しかも、導電性接着剤33は、ディスペンサーなどの塗布装置によってケース20の上方から塗布することができるので、自動化が容易であり、リード線を半田付けする場合に比べて製造効率および品質を向上させることができる。
【0026】
上記ケース20に設けられた端子22,23間に、発音体1Aの共振周波数とほぼ等しい周波数の信号を印加すると、圧電体4が平面方向に伸縮し、金属板2は伸縮しないので、全体として発音体1Aは屈曲変形を起こす。発音体1Aの周辺部がケース20に支持され、発音体1Aの表側と裏側との間が接着剤34で封止されているので、所定の音波を発生することができる。この音波は上側放音孔26から外部へ放出される。
【0027】
図8の(A)は単板構造の圧電体を有する圧電発音体の音圧特性、(B)は上記のような積層構造の圧電体4を有する圧電発音体1Aの音圧特性である。圧電体以外の構成は同様である。
なお、圧電体4の寸法は6.8mm×6.8mm×30μm(2層の場合、各層の厚みは15μm)であり、金属板2は8.0mm×8.0mm×20μmの42Ni板であり、絶縁層3は厚み3μmのポリイミドコートを用いた。
図8から明らかなように、積層構造の圧電体4を使用することで、2.5kHz〜4kHzの範囲で、約10dBの音圧向上が見られる。
【0028】
図9は本発明にかかる圧電発音体の第2実施例を示す。
この実施例では、圧電体4を単板構造としたものである。圧電体4は矢印Pで示すように厚み方向に分極されており、表裏面に外部電極6,7が設けられている。圧電体4の表面には表面側外部電極6と電気的に分離された引出電極10が形成され、圧電体4の裏面には裏面側外部電極7と電気的に分離された引出電極11が形成されている。表面側外部電極6と裏面側の引出電極11とは圧電体4の端面電極8を介して導通しており、裏面側外部電極7と表面側の引出電極10とは圧電体4の端面電極9を介して導通している。なお、裏面側の引出電極11は圧電体4の方向性をなくすために設けられており、必須ではない。
圧電体4の裏面は金属板2の表面に形成された絶縁層3の上に接着され、圧電発音体1Bとなる。この発音体1Bは、第1実施例(図2〜図4参照)と同様に、ケースの支持部に固定され、導電性接着剤により表面側外部電極6と引出電極10とがそれぞれケースの端子に接続される。
【0029】
従来の単板構造の圧電体を用いたユニモルフ型発音体の場合、裏面電極を金属板にオーミックコンタクトさせる必要があったが、本発明では、金属板2の表面に絶縁層3が形成されているので、裏面電極7と金属板2とが導通しないし、導通させる必要もない。したがって、接着剤の厚みの管理など、面倒な管理が不要となり、製造が容易になる。外部との導通は、圧電体4の表面に設けられた外部電極6と引出電極10とで行われる。圧電体4の端面に設けられた電極8,9が金属板2と接近するが、絶縁層3が端面電極8,9と金属板2とのショートを確実に防止できる。
【0030】
図10は本発明にかかる圧電発音体の第3実施例を示す。
この実施例では、圧電体4を3層の積層構造としたものである。圧電体4は、3層の圧電セラミック層4a〜4cをグリーンシートの状態で内部電極5,13を間にして積層し、同時焼成したものであり、表裏面のほぼ全面に外部電極6,7が設けられている。各圧電セラミック層4a〜4cは、図10に矢印Pで示すように厚み方向に交互に逆向きに分極されている。内部電極5の一端は圧電体4の一方の端面に露出しており、内部電極13の一端は圧電体4の対向する端面に露出している。さらに、圧電体4の表面の一端には、表面側外部電極6と電気的に分離された引出電極10が形成され、裏面の他端には、裏面側外部電極7と電気的に分離された引出電極11が形成されている。そして、表面側外部電極6と内部電極13と裏面の引出電極11とが端面電極8を介して相互に接続され、裏面側外部電極7と内部電極5と表面の引出電極10とが端面電極9を介して相互に接続されている。この場合も、裏面の引出電極11は必須ではない。
【0031】
圧電体4の裏面は、接着剤によって金属板2の表面に形成された絶縁層3の上に接着され、圧電発音体1Cとなる。この発音体1Cは、第1実施例(図2〜図4参照)と同様に、ケースの支持部に固定され、導電性接着剤により表面側外部電極6と引出電極10とがそれぞれケースの端子に接続される。
この場合には、圧電体4が積層構造であるから、単板構造の圧電体4(図9参照)と同一厚みであれば、各層の厚みが約1/3となり、電界強度が約3倍に増大する。そのため、同一信号を印加しても音圧を大きくすることができる。
【0032】
本発明は上記実施例に限定されるものではない。
例えば、金属板および圧電体は正方形に限らず、長方形あるいは円形であってもよい。
積層構造の圧電体は、2層および3層に限るものではなく、4層以上であってもよい。
金属板の表面に形成される絶縁層は、必ずしも金属板の全面を覆う必要はないが、圧電体が接着される部分を覆う必要がある。望ましくは、筐体の端子部と圧電体とを導電性接着剤で接続する際に、導電性接着剤が塗布される領域にも絶縁層を設けるのがよい。
上記実施例では、筐体を凹型のケースとその開口部を閉鎖するカバーとで構成したが、これに限るものではない。また、端子部はインサート端子に限るものではなく、メッキ処理あるいはスパッタリングなどによって電極膜を形成したものでもよい。
【0033】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、請求項1に係る発明によれば、単板構造の圧電体を用いた圧電発音体において、圧電体を金属板の表面に絶縁層を介して接着し、圧電体の表面に、表面側外部電極と電気的に分離され、裏面側外部電極と圧電体の端面を介して導通する引出電極を設けたので、圧電体の表面から2つの電極を外部へ引き出すことができる。そのため、従来のような裏面電極と金属板とをオーミックコンタクトさせる必要がなく、電気的信頼性を確保することができる。また、金属板は圧電体と接合して屈曲振動する支持板としての機能だけを有すればよく、電気信号の入出力を行なわないので、圧電体と金属板との電気的導通管理を行う必要がなく、製造が容易で、安定した特性の圧電発音体が得られる。また、端面電極と金属板とが接近するが、金属板の表面には絶縁層が形成されているので、端面電極と金属板とがショートすることがない。
【0034】
また、請求項2に係る発明によれば、積層構造の圧電体を用いたので、単板構造の圧電体を用いた圧電発音体に比べて音圧向上を達成できる。また、請求項1と同様に、端面電極と金属板とが接近しても、金属板の表面には絶縁層が形成されているので、端面電極と金属板とのショートを確実に防止できるとともに、圧電体の表面に2つの電極が設けられ、金属板は電気信号の入出力には関与しないので、製造が容易で、かつ特性の安定した圧電発音体が得られる。
【0035】
請求項6に係る発明によれば、請求項1〜5に記載の圧電発音体を筐体に収容し、発音体の外周部を筐体に接着剤により固定し、圧電発音体の表面側外部電極と第1の端子部、引出電極と第2の端子部とをそれぞれ導電性接着剤により接続している。そのため、リード線の半田付けのような手作業を排除でき、圧電発音体の上方から接着剤あるいは導電性接着剤を塗布することで、容易に組み立てることができ、作業の自動化が図れるとともに、品質の安定した圧電型電気音響変換器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る圧電型電気音響変換器の第1実施例の分解斜視図である。
【図2】図1に示す圧電型電気音響変換器のカバーおよび接着剤を除外した平面図である。
【図3】図2のA−A線断面図である。
【図4】図3の一部拡大図である。
【図5】圧電発音体の分解斜視図である。
【図6】圧電発音体の断面図である。
【図7】端子とケースとのインサート成形状態を示す図である。
【図8】単板構造の圧電体を有する圧電発音体と、積層構造の圧電体を有する圧電発音体の音圧特性図である。
【図9】本発明に係る圧電発音体の第2実施例の断面図である。
【図10】本発明に係る圧電発音体の第3実施例の断面図である。
【符号の説明】
1A〜1C 圧電発音体
2 金属板
3 絶縁層
4 圧電体
4a,4b 圧電セラミック層
5 内部電極
6,7 外部電極
8,9 端面電極
10,11 引出電極
20 ケース
21 支持部
22,23 端子
33 導電性接着剤
【発明の属する技術分野】
本発明は圧電サウンダや圧電スピーカなどの圧電発音体およびこの圧電発音体を用いた圧電型電気音響変換器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、電子機器、家電製品、携帯電話機などにおいて、警報音や動作音を発生する圧電サウンダや圧電スピーカが広く用いられている。この種の圧電音響部品は、表裏面に電極を形成した圧電セラミックよりなる圧電体の片面に金属板を貼り付けてユニモルフ型振動板を構成した圧電発音体を用い、この圧電発音体をケース内に収納した構造となっている。
【0003】
この種の圧電発音体の場合、圧電体の裏面電極と金属板とを接着剤で接着し、圧電体の裏面電極と金属板とを電気的に導通させている。そのため、圧電体の表面電極と金属板との間に交番信号(交流信号または矩形波信号)を印加すると、圧電体の表裏の電極に交番信号を印加したことになり、圧電体が平面方向に伸縮する。一方、金属板は伸縮しないので、全体として圧電発音体は屈曲振動し、音波を発生する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、圧電発音体をケース内に収納し、外部と電気的に接続するには、圧電体の表面電極に一方のリード線を半田付けし、金属板に他方のリード線を半田付けするのが一般的である。しかし、リード線の半田付けは手作業となるので、作業性が悪く、圧電発音体の小型化に伴い、接続不良も発生しやすい。
【0005】
そこで、ケースに予め一対の端子部を設けておき、これら端子部に圧電発音体を導電性接着剤により接続する構造も提案されている(特開2000−310990号公報)。この場合には、ディスペンサなどの塗布装置を用いて圧電発音体の上面から導電性接着剤を塗布できるので、自動化が可能となり、接続不良も発生しにくい。
【0006】
しかし、圧電体の裏面電極を金属板に接着しかつ電気的に導通させるため、両者をオーミックコンタクト状態としなければならない。オーミックコンタクトとは、薄膜状の絶縁性接着剤を介して電極の微小な凹凸あるいは金属板の微小な凹凸によって電気的な導通状態を得ることであり、電気的信頼性を得るためには接着剤の膜厚管理や接着圧力管理等が必要であった。絶縁性接着剤に代えて導電性接着剤を使用すれば、オーミックコンタクトとする必要はないが、導電性接着剤は多くのフィラーを含むため、圧電体と金属板との接着強度を確保できない。
【0007】
また、積層構造の圧電体を用いた圧電発音体も知られている。すなわち、特開昭61−103397号公報には、複数のセラミックグリーンシートを内部電極を介して積層し、同時焼成して得られた圧電体を金属板に貼り付けた構造の圧電ブザーが開示されている。圧電体が2層構造の場合には、表裏の外部電極が圧電体の端面に設けた電極によって相互に接続され、内部電極は圧電体の端面に設けた別の電極を介して外部に引き出されている。また、圧電体が3層構造の場合、外部電極および内部電極が1層毎に圧電体の端面を介して相互に接続されている。このような積層構造の圧電体の場合には、端面に電極を設ける必要があり、端面電極と金属板とが接近する。そのため、両者の電位が異なる場合には、ショートする恐れがある。
【0008】
そこで、本発明の目的は、金属板を介さずに、圧電体そのものから外部へ電気的に接続できるようにし、金属板は専ら圧電体と接合されて屈曲振動するための支持板として用いた圧電発音体およびこの圧電発音体を用いた圧電型電気音響変換器を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、金属板と、この金属板の表面に形成された絶縁層と、厚み方向に分極され、表裏面に外部電極を有し、裏面が上記絶縁層上に接着された圧電セラミックよりなる圧電体とを備え、上記圧電体の表面に、表面側外部電極と電気的に分離され、かつ裏面側外部電極と圧電体の端面を介して導通する引出電極が設けられ、上記表面側外部電極と引出電極との間に交番信号を印加することにより、全体として屈曲振動を発生するように構成されている圧電発音体を提供する。
【0010】
また、請求項2に記載の発明は、金属板と、この金属板の表面に形成された絶縁層と、複数の圧電セラミック層が内部電極を間にして積層され、各圧電セラミック層が厚み方向に交互に逆向きに分極され、表裏面に外部電極を有し、裏面が上記絶縁層上に接着された圧電体とを備え、上記圧電体の外部電極および内部電極が1層毎に圧電体の端面を介して相互に接続されており、上記圧電体の表面には、表面側外部電極と電気的に分離された引出電極が形成され、上記引出電極は、表面側外部電極と相互に接続されていない外部電極および内部電極と圧電体の端面を介して接続されており、上記表面側外部電極と引出電極との間に交番信号を印加することにより、全体として屈曲振動を発生するように構成されている圧電発音体を提供する。
【0011】
請求項6にかかる発明は、請求項1〜5に記載の圧電発音体が、内部に第1と第2の端子部を設けた筐体の内部に収容され、圧電発音体の外周部が筐体の内周部に接着剤により封止固定され、圧電発音体の表面側外部電極と第1の端子部とが導電性接着剤により接続され、引出電極と第2の端子部とが導電性接着剤により接続された圧電型電気音響変換器を提供する。
【0012】
請求項1は単板構造の圧電体を用いた圧電発音体である。この圧電体は金属板の表面に絶縁層を介して接着される。そのため、圧電体の裏面側外部電極と金属板とが電気的に絶縁される。圧電体の表面に、表面側外部電極と電気的に分離され、裏面側外部電極と圧電体の端面を介して導通する引出電極が設けられている。そのため、表面側外部電極と引出電極との間に交番信号を印加すれば、圧電体が平面方向に伸縮し、全体として屈曲振動を発生することができる。
この圧電発音体では、金属板は圧電体と接合されて屈曲振動する支持板としてのみ機能し、電気信号の入出力を行なわない。つまり、裏面側外部電極と金属板とをオーミックコンタクトさせる必要がなく、表面側に設けた2つの電極から外部と導通されるので、電気的信頼性を確保することができる。
【0013】
請求項2は積層構造の圧電体を用いた圧電発音体である。積層構造の圧電体を用いると、単板構造の圧電体を用いた場合に比べて、同じ厚みで電界強度を2倍以上にできるので、大きな音圧を得ることができる。圧電体の外部電極および内部電極は1層毎に圧電体の端面を介して相互に接続されているが、端面電極と金属板とが近接し、両者の電位が異なる場合にはショートが発生する。しかし、金属板の表面には絶縁層が形成されているので、端面電極と金属板とのショートを確実に防止することができる。
この場合も、圧電体の表面に2つの電極が設けられ、これら電極に対して交番信号を印加することで屈曲振動させ、音波を発生させることができる。金属板は屈曲振動を発生させる支持板としてのみ機能し、電気信号の入出力には関与しない。
【0014】
請求項3のように、金属板は圧電体より大形に形成され、圧電体より外方へ延出する延長部の表面にも絶縁層が連続的に形成されているのがよい。
金属板と圧電体とが同一寸法であってもよいが、金属板の周辺部を支持したとき、金属板を圧電体より大形にした方が圧電体の変位が容易になり、大きな音圧が得られる。このような圧電発音体を導電性接着剤を用いて外部と接続する際、導電性接着剤が金属板の表面にも塗布されるが、この塗布領域に絶縁層が形成されているので、金属板と導電性接着剤とが導通することがない。
【0015】
請求項4のように、絶縁層を、絶縁性樹脂材料をコーティングすることにより形成するのがよい。
ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂等のような絶縁性に優れた樹脂をコーティングすれば、数μm程度の薄膜でも確実な絶縁性を得ることができる。しかも、コーティングが所定の剛性を持つので、圧電体と金属板との変位差を吸収せず、良好な屈曲変形を得ることができる。
【0016】
請求項5のように、絶縁層を、金属板の表面を酸化処理することにより形成してもよい。
この場合には、絶縁層の剥離などの問題がなく、絶縁性を長期間安定に維持できる。
【0017】
請求項6のように、上述の圧電発音体を第1と第2の端子部を設けた筐体の内部に収容固定し、圧電発音体の表面側外部電極と第1の端子部、引出電極と第2の端子部とをそれぞれ導電性接着剤により接続すれば、効率よく圧電型電気音響変換器を製造できる。
特に、リード線の半田付けのような手作業を排除でき、圧電発音体の上方から導電性接着剤を塗布することで電気的接続を行なうので、作業の自動化が図れるとともに、品質の安定した圧電型電気音響変換器が得られる。
【0018】
【発明の実施の形態】
図1〜図4は本発明にかかる圧電型電気音響変換器の第1実施例である圧電サウンダを示す。
この圧電サウンダは、大略、ユニモルフ型の圧電発音体1Aとケース20とカバー30とで構成されている。
【0019】
圧電発音体1Aは、図5,図6に示すように、略正方形状の金属板2と、金属板2の表面全面に形成された絶縁層3と、絶縁層3の上に接着固定された金属板2より小形な略正方形状の圧電体4とで構成されている。
金属板2はバネ弾性を備えた材料が望ましく、例えばリン青銅,42Niなどが用いられる。なお、金属板3が42Niの場合には、セラミック(PZT等)と熱膨張係数が近いので、より信頼性の高いものが得られる。絶縁層3は、ポリイミド、エポキシなどの樹脂コーティングで構成することもできるし、酸化処理によって金属板表面に酸化物被膜を形成してもよい。
【0020】
圧電体4は、2層の圧電セラミック層4a,4bをグリーンシートの状態で内部電極5を間にして積層し、同時焼成したものであり、表裏面のほぼ全面に外部電極6,7が設けられている。各圧電セラミック層4a,4bは、図6に矢印Pで示すように厚み方向に逆向きに分極されている。内部電極5は、その一辺が圧電体4の端面に露出しているが、反対側の辺は圧電体4の端面から一定距離だけ手前で終端となっている。圧電体4の表裏の外部電極6,7は一方の端面電極8を介して相互に接続され、内部電極5は他方の端面電極9を介して表裏面に形成された引出電極10,11と接続されている。引出電極10,11は、圧電体4の1つの辺の中央部に沿って形成された小形の電極であり、表裏の外部電極6,7と電気的に分離されている。一方の端面電極8は圧電体4の1辺に相当する長さを有するが、他方の端面電極9は引出電極10,11の長さに応じた長さとしてある。なお、この実施例では、引出電極10,11を表面だけでなく裏面にも形成したが、これは圧電体4の方向性をなくすためであり、裏面の引出電極11は省略してもよい。また、引出電極10,11を圧電体4の1辺に相当する長さとしてもよい。
圧電体4の裏面は、エポキシ系接着剤などの接着剤12(図5参照)によって絶縁層3の中央部上面に接着されている。金属板2は圧電体4より大形であり、圧電体4より外方へ延出する延長部2aの表面にも絶縁層3が連続的に形成されている。
【0021】
ケース20はセラミックスまたは樹脂などの絶縁性材料で底壁と4つの側壁とを持つ略正方形の箱型に形成されている。ケース20を樹脂で形成する場合には、LCP(液晶ポリマー),SPS(シンジオタクチックポリスチレン),PPS(ポリフェニレンサルファイド),エポキシなどの耐熱樹脂が望ましい。ケース20の側壁の内側には、発音体1Aを全周で受ける支持部21が形成され、対向する2つの側壁の内側面には、発音体1Aの表面側外部電極6と引出電極10とにそれぞれ電気的に接続される端子22,23が露出している。また、支持部21と端子22,23の露出部との間には、ケース20から一体に隔壁部24が形成されている(図4参照)。この隔壁部24は、後述するように支持部21上に金属板2を載置したとき、金属板2が端子22,23に接触するのを防止するスペーサとして機能している。
【0022】
端子22,23はケース20にインサート成形された端子であり、図7に示すように、フープ材29から一体的に打ち抜かれた端子22,23の外端部22a,23aを垂直に折り曲げ、この折り曲げ部を発音体1Aとの内部接続部としている。このように内部接続部22a,23aをケース底面(発音体1A)に対して垂直に起立させることにより、内部接続部22a,23aがケース20の内部へ張り出さず、ケース20の外形寸法をできるだけ小さくすることができる。端子22,23の内端部22b,23bはケース20の底面に沿うように折り曲げられており、この部分が外部接続部となる。
【0023】
ケース20の端子22,23を設けていない一方の側壁の底部側に下側放音孔25が形成され、他方の側壁の頂部に放音用の溝26が形成されている。この実施例のカバー30は、ケース20と同種の材料で平板状に形成されている。カバー30をケース20の側壁の頂部に接着剤31で接着することにより、溝26は上側放音孔となる。
なお、カバー30は平板状とする必要はなく、断面略凹型のキャップ形状であってもよい。また、上側放音孔26はケース20の側壁頂部に設けた溝とする必要はなく、カバー30に設けた孔でもよい。
【0024】
圧電発音体1Aは、その金属板2が底壁と対面するようにケース20の中に収納され、その周辺部が支持部21上に載置される。次に、絶縁剤32が金属板2の縁部と端子22,23の内部接続部22a,23aとの間に線状に塗布され、硬化される。絶縁剤32としては如何なる絶縁性接着剤を用いても良いが、ウレタン系,シリコーン系などの弾性を持つ接着剤を用いる方がよい。次に、上記絶縁剤32に対して直交方向に、導電性接着剤33が表面側外部電極6と端子22との間、および引出電極10と端子23との間に塗布され、硬化される。導電性接着剤33としては、ウレタン系などの弾性を持つ接着剤に導電性フィラーを含むものがよい。導電性接着剤33は金属板2の上に塗布されるが、金属板2の上には絶縁層3が予め設けられ、かつ金属板2の縁部は絶縁剤32で覆われているので、導電性接着剤33が金属板2に直接接触することがない。次に、金属板2の周囲全周とケース20との間が接着剤34で固定される。この接着剤34は公知の絶縁性接着剤を用いればよいが、ウレタン系,シリコーン系などの弾性を持つ接着剤を使用するのがよい。上記のように発音体1Aをケース20に固定した後、ケース20の上面開口部にはカバー30が接着剤31で接着される。カバー30を接着することで、カバー30と発音体1Aとの間、および発音体1Aとケース20の底部との間には音響空間が形成され、表面実装型の圧電サウンダが完成する。
【0025】
上記のように発音体1Aとケース20とを固定する接着剤32,33,34として、弾性材料を使用することで、発音体1Aの変位を最大限にでき、大きな音圧を得ることが可能となる。
また、発音体1Aの電極部分(表面側外部電極6と引出電極10)と、ケース20の電極部分(端子22,23)とを導電性接着剤33によって直接接続しているので、金属板2を介して導通を取る場合に比べて、電気的信頼性が向上する。しかも、導電性接着剤33は、ディスペンサーなどの塗布装置によってケース20の上方から塗布することができるので、自動化が容易であり、リード線を半田付けする場合に比べて製造効率および品質を向上させることができる。
【0026】
上記ケース20に設けられた端子22,23間に、発音体1Aの共振周波数とほぼ等しい周波数の信号を印加すると、圧電体4が平面方向に伸縮し、金属板2は伸縮しないので、全体として発音体1Aは屈曲変形を起こす。発音体1Aの周辺部がケース20に支持され、発音体1Aの表側と裏側との間が接着剤34で封止されているので、所定の音波を発生することができる。この音波は上側放音孔26から外部へ放出される。
【0027】
図8の(A)は単板構造の圧電体を有する圧電発音体の音圧特性、(B)は上記のような積層構造の圧電体4を有する圧電発音体1Aの音圧特性である。圧電体以外の構成は同様である。
なお、圧電体4の寸法は6.8mm×6.8mm×30μm(2層の場合、各層の厚みは15μm)であり、金属板2は8.0mm×8.0mm×20μmの42Ni板であり、絶縁層3は厚み3μmのポリイミドコートを用いた。
図8から明らかなように、積層構造の圧電体4を使用することで、2.5kHz〜4kHzの範囲で、約10dBの音圧向上が見られる。
【0028】
図9は本発明にかかる圧電発音体の第2実施例を示す。
この実施例では、圧電体4を単板構造としたものである。圧電体4は矢印Pで示すように厚み方向に分極されており、表裏面に外部電極6,7が設けられている。圧電体4の表面には表面側外部電極6と電気的に分離された引出電極10が形成され、圧電体4の裏面には裏面側外部電極7と電気的に分離された引出電極11が形成されている。表面側外部電極6と裏面側の引出電極11とは圧電体4の端面電極8を介して導通しており、裏面側外部電極7と表面側の引出電極10とは圧電体4の端面電極9を介して導通している。なお、裏面側の引出電極11は圧電体4の方向性をなくすために設けられており、必須ではない。
圧電体4の裏面は金属板2の表面に形成された絶縁層3の上に接着され、圧電発音体1Bとなる。この発音体1Bは、第1実施例(図2〜図4参照)と同様に、ケースの支持部に固定され、導電性接着剤により表面側外部電極6と引出電極10とがそれぞれケースの端子に接続される。
【0029】
従来の単板構造の圧電体を用いたユニモルフ型発音体の場合、裏面電極を金属板にオーミックコンタクトさせる必要があったが、本発明では、金属板2の表面に絶縁層3が形成されているので、裏面電極7と金属板2とが導通しないし、導通させる必要もない。したがって、接着剤の厚みの管理など、面倒な管理が不要となり、製造が容易になる。外部との導通は、圧電体4の表面に設けられた外部電極6と引出電極10とで行われる。圧電体4の端面に設けられた電極8,9が金属板2と接近するが、絶縁層3が端面電極8,9と金属板2とのショートを確実に防止できる。
【0030】
図10は本発明にかかる圧電発音体の第3実施例を示す。
この実施例では、圧電体4を3層の積層構造としたものである。圧電体4は、3層の圧電セラミック層4a〜4cをグリーンシートの状態で内部電極5,13を間にして積層し、同時焼成したものであり、表裏面のほぼ全面に外部電極6,7が設けられている。各圧電セラミック層4a〜4cは、図10に矢印Pで示すように厚み方向に交互に逆向きに分極されている。内部電極5の一端は圧電体4の一方の端面に露出しており、内部電極13の一端は圧電体4の対向する端面に露出している。さらに、圧電体4の表面の一端には、表面側外部電極6と電気的に分離された引出電極10が形成され、裏面の他端には、裏面側外部電極7と電気的に分離された引出電極11が形成されている。そして、表面側外部電極6と内部電極13と裏面の引出電極11とが端面電極8を介して相互に接続され、裏面側外部電極7と内部電極5と表面の引出電極10とが端面電極9を介して相互に接続されている。この場合も、裏面の引出電極11は必須ではない。
【0031】
圧電体4の裏面は、接着剤によって金属板2の表面に形成された絶縁層3の上に接着され、圧電発音体1Cとなる。この発音体1Cは、第1実施例(図2〜図4参照)と同様に、ケースの支持部に固定され、導電性接着剤により表面側外部電極6と引出電極10とがそれぞれケースの端子に接続される。
この場合には、圧電体4が積層構造であるから、単板構造の圧電体4(図9参照)と同一厚みであれば、各層の厚みが約1/3となり、電界強度が約3倍に増大する。そのため、同一信号を印加しても音圧を大きくすることができる。
【0032】
本発明は上記実施例に限定されるものではない。
例えば、金属板および圧電体は正方形に限らず、長方形あるいは円形であってもよい。
積層構造の圧電体は、2層および3層に限るものではなく、4層以上であってもよい。
金属板の表面に形成される絶縁層は、必ずしも金属板の全面を覆う必要はないが、圧電体が接着される部分を覆う必要がある。望ましくは、筐体の端子部と圧電体とを導電性接着剤で接続する際に、導電性接着剤が塗布される領域にも絶縁層を設けるのがよい。
上記実施例では、筐体を凹型のケースとその開口部を閉鎖するカバーとで構成したが、これに限るものではない。また、端子部はインサート端子に限るものではなく、メッキ処理あるいはスパッタリングなどによって電極膜を形成したものでもよい。
【0033】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、請求項1に係る発明によれば、単板構造の圧電体を用いた圧電発音体において、圧電体を金属板の表面に絶縁層を介して接着し、圧電体の表面に、表面側外部電極と電気的に分離され、裏面側外部電極と圧電体の端面を介して導通する引出電極を設けたので、圧電体の表面から2つの電極を外部へ引き出すことができる。そのため、従来のような裏面電極と金属板とをオーミックコンタクトさせる必要がなく、電気的信頼性を確保することができる。また、金属板は圧電体と接合して屈曲振動する支持板としての機能だけを有すればよく、電気信号の入出力を行なわないので、圧電体と金属板との電気的導通管理を行う必要がなく、製造が容易で、安定した特性の圧電発音体が得られる。また、端面電極と金属板とが接近するが、金属板の表面には絶縁層が形成されているので、端面電極と金属板とがショートすることがない。
【0034】
また、請求項2に係る発明によれば、積層構造の圧電体を用いたので、単板構造の圧電体を用いた圧電発音体に比べて音圧向上を達成できる。また、請求項1と同様に、端面電極と金属板とが接近しても、金属板の表面には絶縁層が形成されているので、端面電極と金属板とのショートを確実に防止できるとともに、圧電体の表面に2つの電極が設けられ、金属板は電気信号の入出力には関与しないので、製造が容易で、かつ特性の安定した圧電発音体が得られる。
【0035】
請求項6に係る発明によれば、請求項1〜5に記載の圧電発音体を筐体に収容し、発音体の外周部を筐体に接着剤により固定し、圧電発音体の表面側外部電極と第1の端子部、引出電極と第2の端子部とをそれぞれ導電性接着剤により接続している。そのため、リード線の半田付けのような手作業を排除でき、圧電発音体の上方から接着剤あるいは導電性接着剤を塗布することで、容易に組み立てることができ、作業の自動化が図れるとともに、品質の安定した圧電型電気音響変換器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る圧電型電気音響変換器の第1実施例の分解斜視図である。
【図2】図1に示す圧電型電気音響変換器のカバーおよび接着剤を除外した平面図である。
【図3】図2のA−A線断面図である。
【図4】図3の一部拡大図である。
【図5】圧電発音体の分解斜視図である。
【図6】圧電発音体の断面図である。
【図7】端子とケースとのインサート成形状態を示す図である。
【図8】単板構造の圧電体を有する圧電発音体と、積層構造の圧電体を有する圧電発音体の音圧特性図である。
【図9】本発明に係る圧電発音体の第2実施例の断面図である。
【図10】本発明に係る圧電発音体の第3実施例の断面図である。
【符号の説明】
1A〜1C 圧電発音体
2 金属板
3 絶縁層
4 圧電体
4a,4b 圧電セラミック層
5 内部電極
6,7 外部電極
8,9 端面電極
10,11 引出電極
20 ケース
21 支持部
22,23 端子
33 導電性接着剤
Claims (6)
- 金属板と、
この金属板の表面に形成された絶縁層と、
厚み方向に分極され、表裏面に外部電極を有し、裏面が上記絶縁層上に接着された圧電セラミックよりなる圧電体とを備え、
上記圧電体の表面に、表面側外部電極と電気的に分離され、かつ裏面側外部電極と圧電体の端面を介して導通する引出電極が設けられ、
上記表面側外部電極と引出電極との間に交番信号を印加することにより、全体として屈曲振動を発生するように構成されている圧電発音体。 - 金属板と、
この金属板の表面に形成された絶縁層と、
複数の圧電セラミック層が内部電極を間にして積層され、各圧電セラミック層が厚み方向に交互に逆向きに分極され、表裏面に外部電極を有し、裏面が上記絶縁層上に接着された圧電体とを備え、
上記圧電体の外部電極および内部電極が1層毎に圧電体の端面を介して相互に接続されており、
上記圧電体の表面には、表面側外部電極と電気的に分離された引出電極が形成され、
上記引出電極は、表面側外部電極と相互に接続されていない外部電極および内部電極と圧電体の端面を介して接続されており、
上記表面側外部電極と引出電極との間に交番信号を印加することにより、全体として屈曲振動を発生するように構成されている圧電発音体。 - 上記金属板は圧電体より大形に形成され、
上記圧電体より外方へ延出する延長部の表面にも上記絶縁層が連続的に形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の圧電発音体。 - 上記絶縁層は、絶縁性樹脂材料をコーティングすることにより形成されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の圧電発音体。
- 上記絶縁層は、金属板の表面を酸化処理することにより形成されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の圧電発音体。
- 請求項1ないし5のいずれかに記載の圧電発音体は、内部に第1と第2の端子部を設けた筐体の内部に収容され、
上記圧電発音体の外周部が筐体の内周部に接着剤により封止固定され、
上記圧電発音体の表面側外部電極と第1の端子部とが導電性接着剤により接続され、上記引出電極と第2の端子部とが導電性接着剤により接続されていることを特徴とする圧電型電気音響変換器。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006038525A1 (ja) * | 2004-10-05 | 2006-04-13 | Olympus Corporation | 超音波探触子 |
JP2012034014A (ja) * | 2010-07-28 | 2012-02-16 | Nippon Ceramic Co Ltd | 超音波送受信器 |
WO2018061302A1 (ja) * | 2016-09-28 | 2018-04-05 | 株式会社村田製作所 | 圧電発音部品、及びその製造方法 |
US10609490B2 (en) | 2016-09-28 | 2020-03-31 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric sounding component |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100582914C (zh) * | 2005-09-30 | 2010-01-20 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 自动对焦结构及应用该对焦结构的数码相机模组 |
JP2011018873A (ja) * | 2009-05-22 | 2011-01-27 | Sony Ericsson Mobilecommunications Japan Inc | 電磁シールド方法および電磁シールド用フィルム |
US10429929B2 (en) * | 2010-09-24 | 2019-10-01 | Blackberry Limited | Piezoelectric actuator apparatus and methods |
WO2016017475A1 (ja) * | 2014-07-30 | 2016-02-04 | 京セラ株式会社 | 圧電素子、音響発生器、音響発生装置、電子機器 |
CN110624808B (zh) * | 2019-08-14 | 2024-06-18 | 中国船舶重工集团公司第七一五研究所 | 一种新型复合换能器 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3005708C2 (de) * | 1980-02-15 | 1984-08-30 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Wandlerplatte für piezoelektrische Wandler |
JPS61205100A (ja) * | 1985-03-08 | 1986-09-11 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電発音体 |
US5299739A (en) * | 1991-05-27 | 1994-04-05 | Tdk Corporation | Ultrasonic wave nebulizer |
JP3489509B2 (ja) * | 1999-02-22 | 2004-01-19 | 株式会社村田製作所 | 電気音響変換器 |
JP2001119795A (ja) * | 1999-08-10 | 2001-04-27 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電型電気音響変換器 |
DE60035932T2 (de) * | 1999-10-01 | 2008-05-15 | Ngk Insulators, Ltd., Nagoya | Piezoelektrisches/elektrostriktives Bauelement und dessen Herstellungsverfahren |
US6455981B1 (en) * | 1999-10-01 | 2002-09-24 | Ngk Insulators, Ltd. | Piezoelectric/electrostrictive device and method of manufacturing same |
JP3700559B2 (ja) * | 1999-12-16 | 2005-09-28 | 株式会社村田製作所 | 圧電音響部品およびその製造方法 |
US6653762B2 (en) * | 2000-04-19 | 2003-11-25 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric type electric acoustic converter |
JP3700616B2 (ja) * | 2001-06-26 | 2005-09-28 | 株式会社村田製作所 | 圧電型電気音響変換器およびその製造方法 |
JP3882890B2 (ja) * | 2001-10-19 | 2007-02-21 | 株式会社村田製作所 | 圧電型電気音響変換器 |
-
2002
- 2002-06-12 JP JP2002170759A patent/JP2004015767A/ja active Pending
-
2003
- 2003-06-12 US US10/459,545 patent/US20040041497A1/en not_active Abandoned
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006038525A1 (ja) * | 2004-10-05 | 2006-04-13 | Olympus Corporation | 超音波探触子 |
JP2006109030A (ja) * | 2004-10-05 | 2006-04-20 | Olympus Corp | 超音波探触子 |
US7508118B2 (en) | 2004-10-05 | 2009-03-24 | Olympus Corporation | Ultrasonic transducer |
JP2012034014A (ja) * | 2010-07-28 | 2012-02-16 | Nippon Ceramic Co Ltd | 超音波送受信器 |
WO2018061302A1 (ja) * | 2016-09-28 | 2018-04-05 | 株式会社村田製作所 | 圧電発音部品、及びその製造方法 |
JPWO2018061302A1 (ja) * | 2016-09-28 | 2018-09-27 | 株式会社村田製作所 | 圧電発音部品、及びその製造方法 |
US10609490B2 (en) | 2016-09-28 | 2020-03-31 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric sounding component |
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Also Published As
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