JP3844012B2

JP3844012B2 - 圧電型電気音響変換器

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Publication number: JP3844012B2
Application number: JP2005516550A
Authority: JP
Inventors: 光則石正; 慶一上
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-12-25
Filing date: 2004-10-20
Publication date: 2006-11-08
Anticipated expiration: 2024-10-20
Also published as: JPWO2005064989A1; CN1894999A; US20090015108A1; WO2005064989A1; CN1894999B; US7671517B2

Description

本発明は圧電サウンダ、圧電レシーバ、圧電スピーカなどの圧電型電気音響変換器に関するものである。

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あるいは圧電レシーバとして圧電型電気音響変換器が広く用いられている。この種の圧電型電気音響変換器において、四角形の振動板を用いることで、生産効率の向上、音響変換効率の向上および小型化を可能としたものが提案されている。

低周波化のため、近年の振動板は非常に薄くなり、数十〜百μｍ程度の薄肉な振動板が使用されている。このような薄肉な振動板を用いた場合には、その支持構造が周波数特性に与える影響が大きくなる。
例えば振動板と筐体に固定された端子との間を、熱硬化型の導電性接着剤で直接接続すると、導電性接着剤の硬化収縮応力により振動板に歪みが発生し、周波数特性がばらつく。また、硬化後の導電性接着剤のヤング率が比較的高いため、振動板の振動が抑制されたり、逆に振動板の振動によって導電性接着剤にクラックが入るといった不具合が発生する可能性があった。

特許文献１には、内周部に圧電振動板の２辺または４辺の下面を支持する支持部を持つ筐体と、支持部近傍に内部接続部が露出した端子と、圧電振動板の外周部と端子の内部接続部との間に塗布され、圧電振動板を筐体に対して固定する第１の弾性接着剤と、圧電振動板の電極と端子の内部接続部との間に、第１の弾性接着剤の上面を迂回して塗布され、圧電振動板の電極と端子の内部接続部とを電気的に接続する導電性接着剤と、圧電振動板の外周部と筐体の内周部との隙間を封止する第２の弾性接着剤とを設けた圧電型電気音響変換器が提案されている。第１の弾性接着剤としては例えばウレタン系接着剤が使用され、第２の弾性接着剤としては第１の弾性接着剤よりヤング率の低い材料、例えばシリコーン系接着剤が使用されている。
この場合は、導電性接着剤の硬化収縮応力による振動板の周波数特性の変動や、導電性接着剤の硬化後のクラック発生などを、第１の弾性接着剤の弾力性により防止している。しかしながら、圧電振動板の２辺または４辺が支持部で支持されるため、振動板が枸束され、その屈曲振動が抑制される可能性があった。

特許文献２には、圧電振動板の４つのコーナ部下面を支持する支持部を筐体に設け、この支持部の近傍位置で圧電振動板と端子との間に第１の弾性接着剤を塗布し、その上に導電性接着剤を塗布することで、圧電振動板と端子とを電気的に接続したものが開示されている。
この場合には、圧電振動板のコーナ部を支持部で支持しているに過ぎないので、支持面積が小さく、振動板が枸束される恐れが少なく、高音圧化が可能になる。

このように圧電振動板のコーナ部下面を支持部で支持した圧電型電気音響変換器では、高音圧化が可能になるが、更なる小型化と高音圧化のために振動板の支持面積を小さくし、また低周波化のために振動板を一層薄くすることが求められる。しかし、薄肉な振動板では曲がりが発生しやすく、しかも支持部の支持面積が小さいため、落下等の衝撃に対して振動板の曲率が大きくなる。振動板の曲率が大きくなると、導電性接着剤付近の振動板の振幅も大きくなり、それに伴い導電性接着剤に過度な応力がかかる。この過度な応力が導電性接着剤のクラックの原因となることがあり、製品の導通信頼性が低くなるという問題があった。

図１４は、従来における圧電振動板の支持部の断面を示す。
図１４の（ａ）において、３０は圧電振動板、３１はケース、３２は振動板３０のコーナ部を支持する支持部、３３はケースにインサートされた端子である。振動板３０と端子３３との間にウレタンなどの弾性接着剤３４が塗布され、その上に導電性接着剤３５が塗布され、振動板３０の電極と端子３３との間が電気的に接続されている。
このような支持構造において、図１４の（ｂ）のように落下等の衝撃により振動板３０に対して下方への加速度Ｇが加わると、振動板３０は支持部３２を支点として下方へ撓む。そのため、導電性接着剤３５に引張り力が作用し、導電性接着剤３５にクラック３５ａが発生することがある。

特許文献３には、ユニモルフ構造の圧電振動板を用いた圧電発音体において、落下等の衝撃によって圧電振動板に曲げ強度以上の外力が作用したとき、圧電振動板の湾曲を規制する湾曲防止柱をケースの底面から突設したものが開示されている。この湾曲防止柱は、圧電振動板自体のクラック発生や、セラミック板と金属板との剥離を防止するものであり、上記のような導電性接着剤のクラック発生については考慮されていない。
特開２００３−９２８６号公報特開２００３−２３６９６号公報実開平７−１６５００号公報

そこで、本発明の目的は、落下衝撃などに対して圧電振動板の曲率が過大になるのを防止し、導電性接着剤のクラックの発生を防止できる圧電型電気音響変換器を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、電極間に交番信号を印加することにより板厚方向に屈曲振動する四角形の圧電振動板と、内周部に圧電振動板の４つのコーナ部下面を支持する支持部を持つ筐体と、上記支持部近傍に内部接続部が露出するように筐体に固定された端子と、上記圧電振動板の外周部と端子の内部接続部との間に塗布され、圧電振動板を筐体に対して保持する第１の弾性接着剤と、上記圧電振動板の電極と端子の内部接続部との間に、第１の弾性接着剤の上面を介して塗布され、圧電振動板の電極と端子の内部接続部とを電気的に接続する導電性接着剤と、上記圧電振動板の外周部と筐体の内周部との隙間を封止すべく充填された第２の弾性接着剤とを備えた圧電型電気音響変換器において、上記導電性接着剤の塗布部の下面と対応する位置に、上記支持部より低く、上記圧電振動板の所定以上の振幅を防止する過振幅防止用受台を上記筐体に設け、上記圧電振動板の下面と上記過振幅防止用受台の上面との隙間に上記第２の弾性接着剤を充填したことを特徴とする圧電型電気音響変換器を提供する。

振動板を強く拘束せずに保持するため、筐体の内周部に圧電振動板の４つのコーナ部下面を支持する支持部を設け、この支持部に圧電振動板を固定支持する。このように圧電振動板のコーナ部のみを支持するため、圧電振動板が変位しやすくなり、高音圧化が図れる。しかし、落下衝撃などが加わると、圧電振動板が大きく撓んで曲率が大きくなるため、圧電振動板の電極と端子の内部接続部とを接続している導電性接着剤にクラックが発生する可能性がある。
そこで、本発明では、導電性接着剤の塗布部の下面と対応する位置に過振幅防止用受台を設け、この受台によって圧電振動板の所定以上の振幅を防止している。しかも、圧電振動板の下面と過振幅防止用受台の上面との隙間に第２の弾性接着剤が充填されているため、圧電振動板が撓んだ時に、圧電振動板の下面を第２の弾性接着剤がソフトに支えることができ、圧電振動板にショックが発生せず、割れなどの不具合を解消できる。

請求項２のように、圧電振動板の下面と過振幅防止用受台の上面との距離を０．０１〜０．２ｍｍとするのがよい。
上記距離が０．２ｍｍを越えると、圧電振動板の過振幅を防止できず、導電性接着剤にクラックなどが入りやすくなる。一方、０．０１ｍｍ未満の場合には、圧電振動板と過振幅防止用受台との間に介在する第２の弾性接着剤の膜厚が薄くなり、圧電振動板の変位が阻害され、音圧が低下しやすくなるからである。

請求項３のように、第１の弾性接着剤の硬化後のヤング率を５００×１０^６Ｐａ以下とし、第２の弾性接着剤の硬化後のヤング率を３０×１０^６Ｐａ以下とするのがよい。
すなわち、第１および第２の弾性接着剤の硬化後のヤング率は振動板の変位が大きな影響を受けない値に設定されるが、第１の弾性接着剤の硬化後のヤング率を５００×１０^６Ｐａ以下とし、第２の弾性接着剤の硬化後のヤング率を３０×１０^６Ｐａ以下とした場合には、振動板の変位を最大値の９０％以上とすることができるので、大きな影響を与えずに済む。
第２の弾性接着剤のヤング率の許容範囲が狭いのは、第１の弾性接着剤は圧電振動板のコーナ部近傍に部分的に塗布されるのに対し、第２の弾性接着剤は圧電振動板の周囲に塗布されるので、圧電振動板が第２の弾性接着剤のヤング率の影響を受けやすいからである。

請求項４のように、第１の弾性接着剤としてウレタン系接着剤を用い、第２の弾性接着剤としてシリコーン系接着剤を用いることができる。
弾性接着剤としては、硬化後のヤング率が低く、かつ安価であることから、シリコーン系接着剤が広く使用されている。しかしながら、シリコーン系接着剤は、加熱硬化時にシロキサンガスが発生し、これが導電部などに皮膜として付着し、導電性接着剤などを塗布する際に接着不良や導電不良を招くという重大な問題がある。したがって、シリコーン系接着剤の使用は、導電性接着剤の塗布・硬化後に限られる。一方、ウレタン系接着剤には、シリコーン系接着剤のような問題はない。
そこで、圧電振動板を筐体に保持するとともに、圧電振動板の電極と端子の内部接続部とを導通させる導電性接着剤の下地剤として使用される第１の弾性接着剤には、ウレタン系接着剤を使用し、圧電振動板の周囲を封止する第２の弾性接着剤にはシリコーン系接着剤を使用することで、接着不良や導電不良を招くことなく、振動特性の良好な圧電型電気音響変換器を得ることができる。

以上の説明で明らかなように、請求項１に記載の発明によれば、筐体の内周部に圧電振動板の４つのコーナ部下面を支持する支持部を設け、この支持部に圧電振動板を固定支持することで、高音圧化を図るとともに、落下衝撃などによって圧電振動板が大きく撓むのを、筐体に設けた過振幅防止用受台で支えるので、導電性接着剤にクラックが発生するのを防止できる。
しかも、圧電振動板の下面と過振幅防止用受台の上面との隙間に第２の弾性接着剤が充填されているため、圧電振動板が撓んだ時に、圧電振動板の下面を第２の弾性接着剤がソフトに支え、圧電振動板にショックが加わらない。

以下に、本発明の実施の形態を、実施例を参照して説明する。

図１は本発明にかかる表面実装型の圧電型電気音響変換器、例えば圧電サウンダの例を示す。
この圧電サウンダは、大略、圧電振動板１とケース１０とカバー２０とを備えている。ここでは、ケース１０とカバー２０とで筐体が構成される。

この実施例の圧電振動板１は、図２，図３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３ａと、絶縁層３ａ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合金などが用いられる。絶縁層３ａ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、酸化処理によって酸化物被膜を形成してもよい。

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３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９ａを介して表裏面に形成された引出電極９ｂ，９ｃと接続されている。引出電極９ｂ，９ｃは、圧電体４の１つの辺の端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９ａは引出電極９ｂ，９ｃ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９ｂ，９ｃ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９ｃは省略してもよい。また、引出電極９ｂ，９ｃ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３ｂ（図２参照）によって絶縁層３ａ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３ａが連続的に形成されている。

ケース１０は、図４〜図１０に示すように、樹脂材料で底壁部１０ａと４つの側壁部１０ｂ〜１０ｅとを持つ四角形の箱型に形成されている。ここでは、ケース１０のサイズを□９ｍｍ×ｔ２ｍｍとした。樹脂材料としては、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。４つの側壁部１０ｂ〜１０ｅのうち、対向する２つの側壁部１０ｂ，１０ｄの内側に、端子１１，１２の二股状の内側接続部１１ａ，１２ａが露出している。端子１１，１２は、ケース１０にインサート成形されている。ケース１０の外部に露出した端子１１，１２の外側接続部１１ｂ，１２ｂが、側壁部１０ｂ，１０ｄの外面に沿ってケース１０の底面側へ折り曲げられている（図６参照）。

ケース１０の内部の４隅部には、振動板１のコーナ部下面を支持するための支持部１０ｆが形成されている。この支持部１０ｆは上記端子１１，１２の内側接続部１１ａ，１２ａの露出面より一段低く形成されている。そのため、支持部１０ｆ上に振動板１を載置すると、振動板１の上面と端子１１，１２の内側接続部１１ａ，１２ａの上面とがほぼ同一高さになるか、または振動板１がやや低くなる。

上記支持部１０ｆの近傍であって、端子１１，１２の内側接続部１１ａ，１２ａより内周側には、支持部１０ｆより低く、かつ振動板１の下面との間で所定の隙間Ｄ１を形成するウレタン受け段１０ｇが形成されている。ウレタン受け段１０ｇの上面と振動板１の下面（支持部１０ｆの上面）との隙間Ｄ１は、後述する第１の弾性接着剤１３の表面張力によって、第１の弾性接着剤１３が流れ出るのを止められる寸法に設定されている。塗布時における第１の弾性接着剤１３の粘度が６〜１０Ｐａ・ｓの場合、隙間Ｄ１は０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度とするのがよい。この実施例では、隙間Ｄ１＝０．１５ｍｍに設定されている。

また、ケース１０の底壁部１０ａの周辺部には後述する第２の弾性接着剤１５を充填するための溝部１０ｈが設けられ、この溝部１０ｈの内側に、支持部１０ｆより低い流れ止め用壁部１０ｉが設けられている。この流れ止め用壁部１０ｉは、第２の弾性接着剤１５が底壁部１０ａへ流れ出るのを規制するものであり、壁部１０ｉの上面と振動板１の下面（支持部１０ｆの上面）との隙間Ｄ２は、第２の弾性接着剤１５がその表面張力によって流れが止められる寸法に設定されている。第２の弾性接着剤１５の塗布時の粘度が０．５〜２．０Ｐａ・ｓの場合、隙間Ｄ２は０．１５〜０．２５ｍｍとするのがよい。この実施例では、隙間Ｄ２＝０．２０ｍｍに設定されている。

この実施例では、溝部１０ｈの底面は底壁部１０ａの上面より高い位置にあり、比較的少量の第２の弾性接着剤１５で溝部１０ｈが満たされ、かつ周囲に速やかに回り込むよう、溝部１０ｈは浅底に形成されている。具体的には、溝部１０ｈの底面から振動板１の下面（支持部１０ｆの上面）までの高さＤ３＝０．３０ｍｍに設定されている。溝部１０ｈおよび壁部１０ｉは、ウレタン受け段１０ｇを除く底壁部１０ａの周辺部に設けたものであるが、ウレタン受け段１０ｇの内周側を経由して底壁部１０ａの全周に連続的に設けてもよい。
また、支持部１０ｆおよびウレタン受け段１０ｇと接する溝部１０ｈの終端部（４隅部）は、他の部分に比べて幅広に形成されている。そのため、この幅広部分で余剰の接着剤１５を吸収し、接着剤１５が振動板１上に溢れるのを防止することができる。

支持部１０ｆより振動板１の中心部寄りで、かつ引出電極９ｂおよびその対角の位置の２箇所には、振動板１の所定以上の振幅を防止する過振幅防止用受台１０ｐがケース１０の底壁部１０ａから一体に突設されている。この実施例では、受台１０ｐは壁部１０ｉの内周側に隣接して設けられている。好ましくは、導電性接着剤１４の塗布部の下面に対応する位置に受台１０ｐを設けるのがよい。なお、受台１０ｐは、導電性接着剤１４の塗布部の下面全体には必要なく、振動板１の中心寄りの先端部直下にあればよい。振動板１の下面と過振幅防止用受台１０ｐの上面との距離Ｄ４は、通常の駆動時では振動板１と受台１０ｐとが接触しない程度の距離に設定される。
□７．６ｍｍ×ｔ０．０３ｍｍのサイズの金属板２と、６．８ｍｍ×６．０ｍｍ×ｔ０．０４ｍｍのサイズの圧電体４とからなる圧電振動板１を用い、これをコーナ４点で支持する場合には、距離Ｄ４は０．０１〜０．２ｍｍとするのが望ましく、ここではＤ４＝０．０５ｍｍとした。また、受台１０ｐの面積を０．３６ｍｍ^２とした。振動板１と過振幅防止用受台１０ｐとの隙間には第２の弾性接着剤１５が充填されている（図１１参照）。

この圧電サウンダに落下等の衝撃が加わると、振動板１に加速度Ｇが加わり、振動板１は支持部１０ｆを支点として下方へ撓む。しかし、振動板１の所定以上の振幅は過振幅防止用受台１０ｐによって阻止されるので、後述する導電性接着剤１４には過大な張力が作用せず、導電性接着剤１４のクラック発生を防止できる。また、振動板１が受台１０ｐに接触する程度の大きな加速度Ｇが作用した場合でも、振動板１は第２の弾性接着剤１５によってソフトに受けられるので、振動板１には過大なショックが加わらず、振動板１を保護できる。

図１２は受台１０ｐと振動板１との距離Ｄ４と、４ｋＨｚの音圧との関係を示す図である。図１２に示すように、距離Ｄ４が０．０１ｍｍ以上であれば、４ｋＨｚの音圧は７５ｄＢ以上あり、０．２ｄＢ程度のばらつきしかなく、良好な音圧特性が得られていることがわかる。

図１３は受台１０ｐと振動板１との距離Ｄ４と、落下衝撃試験による不良率との関係を示す図である。
落下衝撃試験は、圧電サウンダを携帯電話に組み込み、１５０ｃｍの高さからコンクリート面に落下させ、６方向を１サイクルとして１０サイクル後での導電性接着剤１４のクラックの有無を判定した。クラック有りを不良と判断した。
図１３から明らかなように、距離Ｄ４が０．２ｍｍ以下であれば、不良率が０％であるのに対し、０．２ｍｍを越えると不良率が増加していることがわかる。つまり、距離Ｄ４が０．２ｍｍを越えると、導電性接着剤１４にクラック等が発生し、導通性信頼性が低下している。
以上のことから、振動板１の下面と過振幅防止用受台１０ｐの上面との距離Ｄ４を０．０１〜０．２ｍｍとするのがよい。

ケース１０の側壁部１０ｂ〜１０ｅの内面には、圧電振動板１の４辺をガイドするテーパ状の突起部１０ｊが設けられている。突起部１０ｊは、各側壁部１０ｂ〜１０ｅにそれぞれ２個ずつ設けられている。
ケース１０の側壁部１０ｂ〜１０ｅの上縁内面には、第２の弾性接着剤１５のはい上がり規制用の凹部１０ｋが形成されている。
また、側壁部１０ｅ寄りの底壁部１０ａには、第１の放音孔１０１が形成されている。
ケース１０の側壁部１０ｂ〜１０ｅのコーナ部頂面には、カバー２０の角部を嵌合保持するための略Ｌ字形の位置決め凸部１０ｍが形成されている。これら凸部１０ｍの内面には、カバー２０をガイドするためのテーパ面１０ｎが形成されている。

圧電振動板１は、その金属板２が底壁と対面するようにケース１０の中に収納され、そのコーナ部が支持部１０ｆで支持される。このとき、ケース１０の側壁部１０ｂ〜１０ｅの内面に設けられたテーパ状の突起部１０ｊによって、振動板１の周縁部がガイドされるので、振動板１のコーナ部が支持部１０ｆ上に正確に載置される。特に、テーパ状の突起部１０ｊを設けることによって、振動板１を挿入する精度以上に振動板１とケース１０とのクリアランスを狭くすることができ、その結果、製品寸法を小さくすることができる。また、突起部１０ｊと振動板１の周縁部との接触面積が小さいので、振動板１の振動が阻害されるのを防ぐことができる。

振動板１をケース１０に収納した後、図７に示すように第１の弾性接着剤１３を振動板１のコーナ部近傍の４箇所に塗布することによって、振動板１（特に金属板２）は端子１１，１２の内側接続部１１ａ，１２ａに保持される。すなわち、対角位置にある引出電極９ｂと端子１１の一方の内側接続部１１ａとの間、および表面側外部電極６と端子１２の一方の内側接続部１２ａとの間に、第１の弾性接着剤１３が塗布される。また、残りの対角位置にある２箇所についても第１の弾性接着剤１３が塗布される。なお、ここでは第１の弾性接着剤１３を線状に塗布したが、塗布形状はこれに限るものではない。第１の弾性接着剤１３としては、硬化後のヤング率が５００×１０^６Ｐａ以下の接着剤が望ましく、この実施例では３．７×１０^６Ｐａのウレタン系接着剤を使用した。第１の弾性接着剤１３を塗布した後、加熱硬化させる。

第１の弾性接着剤１３を塗布したとき、その粘度が低いので、第１の弾性接着剤１３が圧電振動板１と端子１１，１２との隙間を通って底壁部１０ａへ流れ落ちる恐れがあるが、図９に示すように、第１の弾性接着剤１３が塗布される領域における圧電振動板１の下部にウレタン受け段１０ｇが設けられ、ウレタン受け段１０ｇと圧電振動板１との隙間Ｄ１が狭く設定されているので、第１の弾性接着剤１３の表面張力によってその流れが止められ、底壁部１０ａへの流出が防止される。しかも、上記隙間Ｄ１が速やかに満たされるので、余剰の弾性接着剤１３が圧電振動板１と端子１１，１２との間に盛り上がって形成される。なお、ウレタン受け段１０ｇと圧電振動板１との間に隙間Ｄ１分の弾性接着剤１３の層が存在するので、圧電振動板１が必要以上に拘束されることがない。

第１の弾性接着剤１３を硬化させた後、導電性接着剤１４を第１の弾性接着剤１３の上を跨ぐように塗布する。導電性接着剤１４としては特に制限はないが、この実施例では硬化後のヤング率が０．３×１０^９Ｐａのウレタン系導電ペーストを使用した。導電性接着剤１４を塗布した後、これを加熱硬化させることで、引出電極９ｂと端子１１の内側接続部１１ａ、表面側外部電極６と端子１２の内側接続部１２ａとがそれぞれ接続される。導電性接着剤１４は金属板２の上にも塗布されるが、金属板２の上には予め絶縁層３ａが設けられ、かつ金属板２の外周縁部は第１の弾性接着剤１３で覆われているので、導電性接着剤１４が金属板２に直接接触することがない。導電性接着剤１４の塗布形状は特に限定されるものではなく、第１の弾性接着剤１３の上面を介して引出電極９ｂと内側接続部１１ａ、外部電極７と内側接続部１２ａとを接続できればよい。第１の弾性接着剤１３が盛り上がって形成されるので、その上面に導電性接着剤１４はアーチ状に塗布され、最短経路を迂回する形となる（図９参照）。したがって、導電性接着剤１４の硬化収縮応力は第１の弾性接着剤１３で緩和され、圧電振動板１に対する影響が小さくなる。

導電性接着剤１４を塗布，硬化させた後、第２の弾性接着剤１５を振動板１の周囲全周とケース１０の内周部との隙間に塗布し、振動板１の表側と裏側との間の空気漏れを防止する。第２の弾性接着剤１５を環状に塗布した後、加熱硬化させる。第２の弾性接着剤１５としては、硬化後のヤング率が３０×１０^６Ｐａ以下で、硬化前の粘度が０．５〜２Ｐａ・ｓ程度の低粘度の熱硬化性接着剤を使用するのがよい。ここでは３．０×１０^５Ｐａのシリコーン系接着剤を使用した。

第２の弾性接着剤１５を塗布したとき、その粘度が低いので、第２の弾性接着剤１５が圧電振動板１とケース１０との隙間を通って底壁部１０ａへ流れ落ちる恐れがある。しかし、図１０に示すように振動板１の周縁部と対向するケース１０の内周部に第２の弾性接着剤１５を充填するための溝部１０ｈが設けられ、この溝部１０ｈの内側に流れ止め用壁部１０ｉが設けられているので、第２の弾性接着剤１５は溝部１０ｈに入り、周囲に行き渡る。振動板１と流れ止め用壁部１０ｉの間には第２の弾性接着剤１５がその表面張力によってせき止められる隙間Ｄ２が形成されるため、第２の弾性接着剤１５が底壁部１０ａへ流れ落ちるのが防止される。なお、壁部１０ｉと圧電振動板１との間に隙間Ｄ２分の弾性接着剤１５の層が存在するので、圧電振動板１の振動が抑制されるのを防止することができる。

この実施例では、隙間Ｄ２を隙間Ｄ１より僅かに大きくしてある（Ｄ１＝０．０５ｍｍ、Ｄ２＝０．１５ｍｍ）。その理由は、第１の弾性接着剤１３は圧電振動板１と端子１１，１２との対向部に部分的に塗布されるのに対し、第２の弾性接着剤１５は圧電振動板１のほぼ全周に塗布されるので、第２の弾性接着剤１５による圧電振動板１への拘束力を最小限とするため、第２の弾性接着剤１５が流れ出ない範囲で隙間Ｄ２をできるだけ大きくしたものである。一方、隙間Ｄ１については、第１の弾性接着剤１３の塗布位置が限られるので、Ｄ１を小さくしても拘束力による影響は低く、できるだけ少量の接着剤１３で圧電振動板１と端子１１，１２との間に盛り上げ部を形成できるように隙間Ｄ１を設定している。

第２の弾性接着剤１５を塗布した際、その一部がケース１０の側壁部１０ｂ〜１０ｅをはい上がり、側壁部の頂面に付着する可能性がある。第２の弾性接着剤１５がシリコーン系接着剤のように離型性のある封止剤の場合、後でカバー２０を側壁部１０ｂ〜１０ｅの頂面に接着する際に接着強度が低下する恐れがある。しかし、側壁部１０ｂ〜１０ｅの上縁内面には、第２の弾性接着剤１５のはい上がり規制用の凹部１０ｋが形成されているので、第２の弾性接着剤１５が側壁部の頂面に付着するのを防止できる。

上記のように振動板１をケース１０に取り付けた後、ケース１０の側壁部頂面にカバー２０が接着剤２１によって接着される。接着剤２１としては、エポキシ系などの公知の接着剤を使用してもよいが、第２の弾性接着剤１５がシリコーン系接着剤の場合には、シロキサンガスによる被膜がケース１０の側壁部頂面に付着する可能性があるので、その場合には接着剤２１としてシリコーン系接着剤を使用すればよい。カバー２０はケース１０と同様な材料で平板状に形成されている。カバー２０の周縁部が、上記ケース１０の側壁部頂面に突設された位置決め用凸部１０ｍの内側テーパ面１０ｎに係合され、正確に位置決めされる。カバー２０をケース１０に接着することで、カバー２０と振動板１との間に音響空間が形成される。カバー２０には、第２の放音孔２２が形成されている。
上記のようにして表面実装型の圧電型電気音響変換器が完成する。

この実施例では、端子１１，１２間に所定の交番電圧（交流信号または矩形波信号）を印加することで、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、全体として振動板１を屈曲振動させることができる。振動板１の表側と裏側との間が第２の弾性接着剤１５で封止されているので、所定の音波を放音孔２２より発生することができる。
特に、振動板１のコーナ部がケース１０の支持部１０ｆで支持され、支持面積が小さく、高音圧化が可能になる。また、導電性接着剤１４の下部に第１の弾性接着剤１３が介在しているので、導電性接着剤１４の硬化収縮応力による振動板１の歪みが発生しにくく、周波数特性が安定する。しかも、硬化後の導電性接着剤１４によって振動板１の振動が抑制されることがなく、逆に振動板１の振動によって導電性接着剤１４にクラックが入ることもない。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
第２の弾性接着剤１５の塗布領域は、実施例のような振動板１の周囲全周に限るものではなく、振動板１とケース１０との隙間を封止できる領域に塗布すればよい。
上記実施例の圧電振動板１は、金属板に積層構造の圧電体４を接着した構造のものであるが、圧電体は単層構造でもよい。
本発明の圧電振動板は、金属板に圧電体を貼り付けたユニモルフ構造に限るものではなく、特開２００１−９５０９４号公報に記載のような積層圧電セラミックのみからなるバイモルフ構造の圧電振動板であってもよい。
本発明の筐体は、実施例のような凹断面形状のケース１０と、その上面開口部に接着されるカバー２０とで構成されたものに限らず、例えば下面が開口したキャップ形状のケースと、このケースの下面に接着される基板とで構成してもよい。
実施例では、受台１０ｐを対角の２箇所に設けたが、導電性接着剤１４の塗布位置に対応して増やしてもよい。

［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の圧電型電気音響変換器に用いられる圧電振動板の分解斜視図である。
［図３］圧電振動板の断面図である。
［図４］図１の圧電型電気音響変換器に用いられるケースの平面図である。
［図５］図４のＶ−Ｖ線断面図である。
［図６］図４のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
［図７］図４に示すケースに振動板を保持した状態（第２の弾性接着剤の塗布前）の平面図である。
［図８］図４に示すケースのコーナ部の拡大斜視図である。
［図９］図７のＩＸ−ＩＸ線拡大断面図である。
［図１０］図７のＸ−Ｘ線拡大断面図である。
［図１１］図７のＸＩ−ＸＩ線拡大断面図および落下衝撃が作用した時の断面図である。
［図１２］過振幅防止用受台と圧電振動板との距離Ｄ４と、４ｋＨｚの音圧との関係を示す図である。
［図１３］過振幅防止用受台と圧電振動板との距離Ｄ４と、落下衝撃試験による不良率との関係を示す図である。
［図１４］従来構造における圧電振動板と端子との接続部の断面図である。

符号の説明

１圧電振動板
２金属板
４圧電体
６外部電極
９ｂ引出電極
１０ケース
１０ａ底壁部
１０ｆ支持部
１０ｐ過振幅防止用受台
１１，１２端子
１３第１の弾性接着剤
１４導電性接着剤
１５第２の弾性接着剤

Claims

電極間に交番信号を印加することにより板厚方向に屈曲振動する四角形の圧電振動板と、
内周部に圧電振動板の４つのコーナ部下面を支持する支持部を持つ筐体と、
上記支持部近傍に内部接続部が露出するように筐体に固定された端子と、
上記圧電振動板の外周部と端子の内部接続部との間に塗布され、圧電振動板を筐体に対して保持する第１の弾性接着剤と、
上記圧電振動板の電極と端子の内部接続部との間に、第１の弾性接着剤の上面を介して塗布され、圧電振動板の電極と端子の内部接続部とを電気的に接続する導電性接着剤と、
上記圧電振動板の外周部と筐体の内周部との隙間を封止すべく充填された第２の弾性接着剤とを備えた圧電型電気音響変換器において、
上記導電性接着剤の塗布部の下面と対応する位置に、上記支持部より低く、上記圧電振動板の所定以上の振幅を防止する過振幅防止用受台を上記筐体に設け、
上記圧電振動板の下面と上記過振幅防止用受台の上面との隙間に上記第２の弾性接着剤を充填したことを特徴とする圧電型電気音響変換器。
上記圧電振動板の下面と上記過振幅防止用受台の上面との距離は０．０１〜０．２ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の圧電型電気音響変換器。
上記第１の弾性接着剤の硬化後のヤング率は５００×１０⁶ Ｐａ以下であり、上記第２の弾性接着剤の硬化後のヤング率は３０×１０⁶ Ｐａ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の圧電型電気音響変換器。
上記第１の弾性接着剤はウレタン系接着剤であり、
上記第２の弾性接着剤はシリコーン系接着剤であ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型電気音響変換器。