技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種發(fā)送聲波信號的壓電模塊。

背景技術(shù)：

一直以來，已知有利用作為發(fā)聲部件的現(xiàn)有的揚(yáng)聲器(speaker)和搭載于手機(jī)等的終端的傳聲器(mike)，將空氣作為介質(zhì)向終端發(fā)送信號的通信方法(專利文獻(xiàn)1[日本專利4295781號]等)。

作為上述通信方法的應(yīng)用，最近考慮從電視機(jī)的揚(yáng)聲器發(fā)送節(jié)目信息的數(shù)據(jù)或從小型的保健裝置發(fā)送僅數(shù)米左右的距離的數(shù)據(jù)的應(yīng)用。

然而，考慮上述通信方法中的利用的通常的揚(yáng)聲器主要是動態(tài)型的，該動態(tài)型揚(yáng)聲器中，小型化或輕量化、省電化是非常困難的。

因此，在進(jìn)行發(fā)聲部件的小型化時，專利文獻(xiàn)2[日本特開平11-52958號公報(bào)]所公開的那樣的、與動態(tài)型揚(yáng)聲器相比容易小型化或輕量化、省電化的壓電模塊是優(yōu)選的。作為小型的壓電模塊，可以實(shí)現(xiàn)例如13mm直徑以下、8mm高度以下的箱體(case)尺寸。

在這樣的壓電模塊中，16～20kHz的頻帶適合于近距離發(fā)送，低于16kHz的頻率時由于聲音容易聽到，因而不適合通信，另外，高于20kHz頻率時數(shù)據(jù)發(fā)送速度會變慢，從而不適合數(shù)據(jù)通信。

然而，在采用上述的小型的壓電模塊作為發(fā)聲部件的情況下，在16～20kHz的頻帶中，有時一部分的信號成為沒有到達(dá)至位于規(guī)定的距離(近距離)的接收用傳聲器等的不穩(wěn)定的通信狀態(tài)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明人們對該通信的穩(wěn)定性進(jìn)行了專門研究，發(fā)現(xiàn)了其原因與壓電模塊的共振點(diǎn)相關(guān)。即，發(fā)現(xiàn)了壓電模塊的共振點(diǎn)處于發(fā)送的信號的頻帶時，在該共振點(diǎn)，信號傳遞距離被顯著地縮短。因此，提出了通過使共振點(diǎn)偏離發(fā)送的信號的頻帶，從而避免這樣的信號傳遞距離的縮短并謀求通信的穩(wěn)定性提高的技術(shù)(參照專利文獻(xiàn)3[日本專利5578218號])。

但是，由于壓電模塊的共振空間阻礙壓電模塊的進(jìn)一步小型化，因此，期望不具有共振空間的壓電模塊。

根據(jù)本公開，提供了一種能夠謀求進(jìn)一步小型化的壓電模塊。

本公開的一個方面所涉及的壓電模塊是發(fā)送聲波信號的壓電模塊，具備：壓電振動板，其具有相互重疊的正圓板狀的壓電元件和振動板；一對端子，其設(shè)置于壓電振動板，并與壓電元件電連接；傳遞部件，其具有布狀部件、和形成于該布狀部件的兩面的粘結(jié)材；和振蕩部件，其經(jīng)由所述傳遞部件以緊貼狀態(tài)貼附有所述壓電振動板，在信號的頻率范圍內(nèi)沒有壓電模塊的共振點(diǎn)。

在上述壓電模塊中，通過使共振點(diǎn)偏離發(fā)送的信號的頻帶，從而可以避免這樣的信號傳遞距離的縮短并謀求通信的穩(wěn)定性提高，而且，由于沒有設(shè)置共振空間，因而，可以容易地謀求進(jìn)一步小型化。

附圖說明

圖1是表示本公開的實(shí)施方式所涉及的壓電模塊的概略截面圖。

圖2是表示圖1所示的壓電模塊的共振點(diǎn)附件的等效電路的圖。

圖3是表示圖1所示的壓電模塊的阻抗特性的圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖，對本公開的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的說明。另外，在說明中，對相同要素或具有相同功能的要素使用相同符號，省略重復(fù)的說明。

本公開所涉及的壓電模塊是發(fā)送以空氣為介質(zhì)的聲波信號的裝置，在例如0.1m～2m左右的近距離通信中使用。

如圖1所示，壓電模塊1具有在振蕩部件10經(jīng)由傳遞部件20而貼附有壓電振動板30的結(jié)構(gòu)。

振蕩部件10為發(fā)出聲波信號的部分。圖1所示的振蕩部件10具備具有均勻厚度的板狀部分，但振蕩部件10的形狀只要是能夠輸出聲波信號的形狀就沒有特別的限定。另外，振蕩部件10的構(gòu)成材料只要是在實(shí)用上充分振動的材料就沒有特別的限定，例如可以采用聚碳酸酯等。振蕩部件10的板狀部分的厚度D₁₀例如為0.3～1mm，比下述的壓電元件34的厚度厚地設(shè)計(jì)。

壓電振動板30是具備振動板32和壓電元件34的圓板狀的部件。另外，振動板32和壓電元件34經(jīng)由沒有圖示的薄的粘結(jié)劑層而連接。

振動板32是正圓狀的板狀體，厚度D₃₂例如為0.08～1.2mm，直徑例如為10.7mm。振動板32由金屬等的導(dǎo)電材料構(gòu)成，例如由黃銅構(gòu)成。

壓電元件34具有直徑比振動板32小的正圓板狀，與振動板32重疊。具體來說，壓電元件34和振動板32以同心圓狀相互重疊。壓電元件34，作為一個例子，厚度D₃₄為0.24mm，直徑為例如9mm。壓電元件34由以壓電材料構(gòu)成的元件主體36(作為一個例子，厚度0.1mm)、和以三明治狀夾持元件主體36的一對電極膜38A、38B(作為一個例子，厚度0.07mm)構(gòu)成。另外，壓電元件24不限于圖1所示的單板型，也可以是壓電層和內(nèi)部電極層相互層疊而成的層疊型。另外，壓電元件34不一定需要與振動板32以同心圓狀重疊，例如，為了充分地確保下述的端子40A的形成區(qū)域，也可以以壓電元件34的中心與振動板32的中心偏離的狀態(tài)互相重疊。

壓電振動板30進(jìn)一步具備用于對壓電元件34施加電壓的端子40A、40B。端子40A設(shè)置于振動板32的壓電元件34側(cè)的表面(更詳細(xì)地說，該表面的配置有壓電元件34的區(qū)域的剩余區(qū)域)。即，端子40A經(jīng)由具有導(dǎo)電性的振動板32而與壓電元件34的振動板32側(cè)的電極膜38A電連接。端子40B直接設(shè)置于壓電元件34的振動板32側(cè)的相反側(cè)的電極膜38B，與電極膜38B電連接。在一對端子40A、40B，分別安裝于連接于沒有圖示的電源的引線50A、50B。

傳遞部件20是在振蕩部件10與壓電振動板30之間使兩者緊貼的部件。傳遞部件20與振蕩部件10的一個面10a緊貼，并且緊貼于壓電振動板30的振動板32。傳遞部件20是將布狀部件21作為基材且在其兩面設(shè)置有粘結(jié)材22A、22B的薄片狀的部件。傳遞部件20的厚度D₂₀例如為1.2～1.6mm。另外，如圖1所示，傳遞部件20設(shè)置于比壓電振動板30的載置區(qū)域(所謂占用空間(footprint))更寬的區(qū)域，使壓電振動板30在載置區(qū)域的整個區(qū)域上與振蕩部件10緊貼。

傳遞部件20的布狀部件21例如為纖維素纖維的無紡布。傳遞部件20的粘結(jié)材22A、22B由例如丙烯酸類粘合劑構(gòu)成。傳遞部件20為了將壓電振動板30的振動傳遞至振蕩部件10而由具有適于振動的傳遞的范圍的硬度的材料構(gòu)成。例如，硅酮樹脂由于粘著時的硬度過低并且吸收振動，因此，不能用于傳遞部件20。另一方面，環(huán)氧樹脂由于粘著時的硬度過高并且難以傳播振動，因此，仍然不能用于傳遞部件20。

上述的壓電模塊1中，如果在一對端子40A、40B間輸入電壓的方向交替地變化的信號(交流電壓)，則壓電元件34向面方向伸縮。然后，起因于壓電元件34的伸縮的振動傳遞至振蕩部件10，振蕩部件10從另一個面10b發(fā)出規(guī)定頻率的聲波。另外，由于壓電元件34是正圓板狀，因此，僅產(chǎn)生基本頻率(一次振幅模式)的共振。具有正圓板狀以外的形狀(四邊形板狀等)的壓電元件中，會產(chǎn)生一次振幅模式以外的共振。

接著，對上述的壓電模塊1的共振點(diǎn)，一邊參照圖2和圖3一邊進(jìn)行說明。

壓電模塊1的共振點(diǎn)(共振頻率(fr)和反共振頻率(fa))，基于圖2所示的那樣的共振頻率附近的等效電路，可以如以下所述進(jìn)行表示。

[數(shù)1]

[數(shù)2]

在圖2和上述二式中，L₁表示串聯(lián)電感、C₁表示串聯(lián)電容、C₀表示并聯(lián)電容、R₁表示串聯(lián)電阻。

再有，在實(shí)際求得壓電模塊1的共振頻率(fr)和反共振頻率(fa)的情況下，在壓電模塊1的端子對40A、40B上連接阻抗分析儀，掃描頻率，測定阻抗和相位并算出共振點(diǎn)。作為阻抗分析儀，例如可以使用惠普公司(Hewlett-Packard Company)制4194。

圖3是表示壓電模塊1的阻抗特性的圖表，在圖表中表示共振點(diǎn)fr、fa。如該圖表所示，在壓電模塊1，存在起因于振蕩部件10、傳遞部件20、壓電振動板30、端子對40A、40B等的構(gòu)成部件的多個共振點(diǎn)fr、fa。

壓電模塊1，作為發(fā)送的信號的頻率范圍，使用圖3中用點(diǎn)表示的18kHz附近的頻帶(更具體來說，16kHz～20kHz頻帶)。壓電模塊1中，16～20kHz的頻帶適于近距離發(fā)送，低于16kHz的頻率時由于聲音容易聽到，因而不適合通信，另外，高于20kHz的頻率時數(shù)據(jù)發(fā)送速度變慢，從而不適合數(shù)據(jù)通信。

再有，在壓電模塊1中，在16～20kHz的頻帶中，壓電模塊1的任意的共振點(diǎn)fr、fa都不存在。這是基于在壓電模塊的共振點(diǎn)fr、fa的任一者處于發(fā)送的信號的頻帶時，在該共振點(diǎn)上，信號傳遞距離被顯著地縮短的見解。這可以認(rèn)為是由于發(fā)送壓電模塊的聲音信號的能量被壓電模塊的共振能量消耗，因此，縮短了其信號傳遞距離。

因此，通過壓電模塊1的任意的共振點(diǎn)fr、fa都偏離發(fā)送的信號的頻帶即18kHz附近的頻帶，從而避免了共振點(diǎn)上產(chǎn)生的信號傳遞距離的縮短。即，在壓電模塊1中，由于在發(fā)送的信號的頻帶的整個區(qū)域中沒有信號傳遞距離的縮短，因此，可以在如設(shè)計(jì)那樣的距離中可靠地進(jìn)行通信，并且可以實(shí)現(xiàn)通信的高穩(wěn)定性。

如以上所說明的那樣，壓電模塊1中，通過使共振點(diǎn)偏離發(fā)送的信號的頻帶，從而可以避免這樣的信號傳遞距離的縮短并且可以謀求通信的穩(wěn)定性提高。此外，由于壓電模塊1是沒有設(shè)置共振空間而發(fā)送聲波信號的結(jié)構(gòu)，因此，不會被共振空間阻礙而可以容易地謀求進(jìn)一步的小型化。