專利名稱：壓電型電聲轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓電受話器、壓電音響器、壓電揚(yáng)聲器等的壓電型電聲轉(zhuǎn)換器。
以前的電聲轉(zhuǎn)換器的通常是在金屬板的單面或者是雙面上貼合上壓電板構(gòu)成振動(dòng)板，并且將金屬板的周邊部粘接固定在殼體上，同時(shí)將殼體的開口部用蓋板封閉的結(jié)構(gòu)。
但是，這種振動(dòng)板因?yàn)橥ㄟ^將擴(kuò)散振動(dòng)的壓電板用面積沒有變化的金屬板約束，而產(chǎn)生面積曲折振動(dòng)，所以音響轉(zhuǎn)換率低、并且不容易實(shí)現(xiàn)小型化，及難以使其具有共振頻率低的音壓特性。
在這里，本申請(qǐng)人提出了音響轉(zhuǎn)換率好的壓電振動(dòng)板(特許文獻(xiàn)1)。這個(gè)壓電振動(dòng)板是將2層或3層壓電陶瓷層進(jìn)行疊層形成疊層體，同時(shí)在這個(gè)疊層體的表里主面上形成主面電極，并在各個(gè)陶瓷層之間形成內(nèi)部電極。在疊層體的側(cè)面上形成和主面電極相互連接的側(cè)面電極、及與內(nèi)部電極導(dǎo)通的側(cè)面電極。陶瓷層在厚度方向上被極化為同一方向，通過在主面電極和內(nèi)部電極之間施加交流信號(hào)，使疊層體產(chǎn)生面積曲折振動(dòng)而產(chǎn)生聲音。
這種結(jié)構(gòu)的壓電振動(dòng)板，是陶瓷的疊層構(gòu)造體，因?yàn)樵诤穸确较蛏享樞虻嘏渲玫膬蓚€(gè)振動(dòng)區(qū)域(陶瓷層)是互為相反方向振動(dòng)的，所以，和將壓電板貼合在金屬板上的振動(dòng)板相比能夠得到大的變位量，也就是得到大的音壓。
即使是如上所述的音響轉(zhuǎn)換率好的壓電振動(dòng)板，在將這個(gè)振動(dòng)板支撐在殼體等上時(shí)，因?yàn)楸仨殞⑵渲車鸁o間隙地粘接密封，就會(huì)有共振頻率變高的這一問題。如，將10mm×10mm大小的壓電振動(dòng)板相對(duì)的兩邊粘接固定在殼體上，使另外兩邊變位自由地被彈性密封時(shí)，共振頻率在1200Hz左右，在人的音聲帶域的下限300Hz附近上音壓大幅度降低。
壓電受話器，要求在人的音聲帶域300Hz～3.4kHz時(shí)，能夠具有大致平緩的音壓特性的寬帶域音聲的再生的電聲轉(zhuǎn)換器。但是，所述的支撐結(jié)構(gòu)，在寬帶域上不能得到大致平緩的音壓特性。如果加大殼體及振動(dòng)板的尺寸，雖然能夠降低頻率，但這樣就會(huì)使電聲轉(zhuǎn)換器體積增大。
在專利文獻(xiàn)2中公開了，在將周邊部做成剛性支架而得到輔助加強(qiáng)的板部件內(nèi)部通過導(dǎo)電性焊劑形成供電電路，且在這個(gè)供電電路上將壓電陶瓷板或者是將壓電貼合在金屬板上的壓電振動(dòng)板進(jìn)行粘接的構(gòu)造的平面揚(yáng)聲器。這種情況下，在寬帶域上能夠得到大致平緩的頻率特性。
作為振動(dòng)板在使用將壓電陶瓷板貼合在金屬板上的單片型壓電振動(dòng)板時(shí)，因?yàn)檎駝?dòng)板本身是曲折振動(dòng)的，所以能夠發(fā)揮作為揚(yáng)聲器的功能，但將壓電陶瓷板直接貼合在板部件上時(shí)，因?yàn)閴弘娞沾砂逯荒茉谄矫娣较蛏仙炜s，未必能得到所希望的擴(kuò)音特性。并且，板部件和振動(dòng)板相比過大，就會(huì)有既得不到效率好的音壓特性、電聲轉(zhuǎn)換器體積又大的問題。
為達(dá)到所述目的，本發(fā)明之一是提供一種壓電型電聲轉(zhuǎn)換器，其特征是具有疊層多層壓電陶瓷層，在層間夾有內(nèi)部電極，在表里主面上形成主面電極，通過在主面電極與內(nèi)部電極之間加上交流信號(hào)而產(chǎn)生面積曲折振動(dòng)的壓電振動(dòng)板；其外形大于所述壓電振動(dòng)板，并且在其表面的大致中央部上貼合所述述壓電振動(dòng)板的樹脂膠片；及收容所述壓電振動(dòng)板及樹脂膠片的框架體，其特征在于所述的壓電振動(dòng)板的面積是樹脂膠片的面積的40～70％，在所述框架體內(nèi)周部上設(shè)置比壓電振動(dòng)板外形大的框形支撐部，所述樹脂膠片的未貼合壓電振動(dòng)板上的外周部被所述框架體的支撐部所支撐。
本發(fā)明之4是提供一種壓電型電聲轉(zhuǎn)換器，具有在壓電陶瓷層表里主面上形成主面電極、通過在表里主面電極之間加上交流信號(hào)而產(chǎn)生擴(kuò)散振動(dòng)的第1壓電振動(dòng)板；在表里主面形成主面電極、通過在表里主面電極間加上交流信號(hào)而產(chǎn)生的與第1壓電振動(dòng)板方向相反擴(kuò)散振動(dòng)的第2壓電振動(dòng)板；其外形比所述的第1及第2的壓電振動(dòng)板大、且在表里面的大致中央部上分別貼合上所述第1及第2的壓振動(dòng)板的樹脂膠片；及收容所述的壓電振動(dòng)板及樹脂膠片的框架體；其特征在于所述第1及第2的壓電振動(dòng)板的面積是樹脂膠片面積的40～70％，在所述框架體的內(nèi)周部上設(shè)置了比壓電振動(dòng)板外形大的框形支撐部，所述樹脂膠片中沒有貼合壓電振動(dòng)板的外周部被所述框架體的支撐部所支撐。
在本發(fā)明之1中，在產(chǎn)生面積曲折振動(dòng)的壓電振動(dòng)板的一面上貼合上比壓電振動(dòng)板外形大的樹脂膠片。將這個(gè)膜的外周部由框架體的支撐部所支撐，就能夠使壓電振動(dòng)板不受到很強(qiáng)拘束地安裝上，與從前將壓電振動(dòng)板的兩邊或者是四邊支撐在框架體上的情況相比，壓電振動(dòng)板容易振動(dòng)。因此，即使是和從前同一尺寸的振動(dòng)板也能夠降低共振頻率，并且，由于約束力降低而能夠使變位量增大，能夠獲得高的音壓。
并且，能夠獲得從基本共振開始到第3次共振后就沒有下降的音壓、且能夠?qū)?yīng)于寬帶域音聲的再生。
振動(dòng)板和板部件的相對(duì)大小(面積比)是有音壓特性和相關(guān)性的，改變壓電振動(dòng)板和樹脂膠片的面積比時(shí)，在振動(dòng)板的面積比例是40～70％時(shí)音壓特性良好，未満40％及超過70％的話，在實(shí)驗(yàn)中可以發(fā)現(xiàn)音壓有減小傾向。因此，在本發(fā)明中將壓電振動(dòng)板的面積比例定為樹脂膠片的40～70％。
樹脂膠片也具有作為密封框架體和振動(dòng)板之間的間隙的密封劑的功能。如從前那樣密封振動(dòng)板和框架體之間間隙時(shí)，密封劑的彈性模量和涂敷量對(duì)振動(dòng)特性有很大影響，但在本發(fā)明中因?yàn)闆]有將振動(dòng)板直接粘接在框架體上，密封劑的彈性模量和涂敷量對(duì)振動(dòng)特性沒有很大影響。因此，能夠極易選擇密封劑且涂敷量的控制也簡(jiǎn)單。
還有，樹脂膠片既可以在振動(dòng)板的整個(gè)面上被貼合上，也可以只在周邊部被貼合。這時(shí)，樹脂膠片是支架形。
也可以如本發(fā)明之2那樣，為將壓電振動(dòng)板的主面電極和內(nèi)部電極牽引到外部的電極引出部被設(shè)置在壓電振動(dòng)板相對(duì)兩邊的大致中央部，框架體上一個(gè)端部被露出在框架體內(nèi)部直角附近露出的第1和第2端子所固定，在將貼合了所述壓電振動(dòng)板的樹脂膠片支撐在框架體的支撐部的狀態(tài)下，從所述電極牽引部經(jīng)由樹脂膠片的直角部附近向第1和第2端子的一端部將導(dǎo)電性粘合劑進(jìn)行連續(xù)涂布，就可以將壓電振動(dòng)板的電極引出部和第1和第2端子的一端部進(jìn)行電氣連接。
為了使振動(dòng)板產(chǎn)生面積曲折振動(dòng)，有必要在振動(dòng)板的主面電極和內(nèi)部電極之間加上交流信號(hào)，作為其配線方法，可以考慮從壓電振動(dòng)板的電極引出部經(jīng)由樹脂膠片上通過導(dǎo)電性粘合劑與端子連接。不過，會(huì)有由于導(dǎo)電性粘合劑的涂敷的位置及形狀不同影響振動(dòng)板的變位的情況。本發(fā)明者進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，是將電極引出部設(shè)置在壓電振動(dòng)板相對(duì)兩邊的大致中央部，從這個(gè)電極引出部經(jīng)由樹脂膠片的直角部附近向端子將導(dǎo)電性粘合劑進(jìn)行連續(xù)地涂敷的話，能夠盡可能不影響振動(dòng)板的變位，得到共振頻率低頻率化和沒有音壓分割的音壓特性。
作為導(dǎo)電性粘合劑的涂敷方法，可以使用分送法和印刷法等眾所周知的方法。
也可以如本發(fā)明之3那樣，由將所述壓電振動(dòng)板的主面電極和內(nèi)部電極牽引到外部的電極引出部在樹脂膠片的周邊部上連續(xù)形成薄膜電極，所述框架體上一端部被露出在框架體內(nèi)部上的第1和第2端子所固定，將所述第1和第2端子的一端部和樹脂膠片周邊部上形成的薄膜電極通過導(dǎo)電性材料進(jìn)行電氣連接。
在本發(fā)明中，因?yàn)閴弘娬駝?dòng)板的相對(duì)于樹脂膠片的面積比是40～70％，在壓電振動(dòng)板的外周上存在一定幅寬的樹脂膠片、且使用導(dǎo)電粘合劑將壓電振動(dòng)板的電極引出部和框架體的端子部連接時(shí)，固化導(dǎo)電性粘合劑以一定長(zhǎng)度附著在樹脂膠片的表面上，且成為影響樹脂膠片的變位的因素。
因此，在本發(fā)明之3中，代替導(dǎo)電性粘合劑、將薄膜電極由壓電振動(dòng)板的電極引出部在樹脂膠片的周邊部上連續(xù)成形。這時(shí)，因?yàn)樵跇渲z片上載有薄膜電極，就可以就在幾乎不影響樹脂膠片的變位，獲得良好的音壓特性。
設(shè)置在樹脂膠片周邊部上的薄膜電極和端子之間通過導(dǎo)電性粘合劑等的導(dǎo)電性材料連接，可以通過端子將交流信號(hào)加在壓電振動(dòng)板上。在樹脂膠片周邊部上附著上導(dǎo)電性材料(導(dǎo)電焊錫等)，因?yàn)闃渲z片的周邊部是幾乎沒有振動(dòng)的區(qū)域，因此，對(duì)振動(dòng)特性幾乎沒有影響。
作為薄膜電極和壓電振動(dòng)板的電極引出部的連接方法，如可以在薄膜電極形成時(shí)將薄膜電極的一部分重疊在電極引出部，但也可以將薄膜電極和電極引出部用導(dǎo)電性粘合劑等連接在其他部位。此時(shí)，將薄膜電極在樹脂膠片上預(yù)先成形，可以將這個(gè)樹脂膠片上貼合上壓電振動(dòng)板，來提高生產(chǎn)效率。
薄膜電極可以通過噴鍍法、蒸鍍法及浸蝕法等眾所周知的薄膜形成方法來成型。
在本發(fā)明之4中，是把產(chǎn)生擴(kuò)散振動(dòng)的第1壓電振動(dòng)板和產(chǎn)生相反方向擴(kuò)散振動(dòng)的第2壓電振動(dòng)板貼合在樹脂膠片的表里面上的。也就是說，由第1和第2振動(dòng)板構(gòu)成雙壓電晶片的結(jié)構(gòu)。這時(shí)，因?yàn)閮蓚€(gè)壓電振動(dòng)板通過樹脂膠片安裝在框架體上，壓電振動(dòng)板的面積曲折振動(dòng)不被約束，和本發(fā)明之1同樣，具有低頻率共振、變位量增大、寬帶域音聲的再生的作用效果。
也可以如本發(fā)明之5那樣，樹脂膠片可以由比壓電振動(dòng)板薄，且彈性模量為500MPa～1500MPa的樹脂材料所形成的。
在將樹脂膠片做成比壓振動(dòng)板厚的情況時(shí)，會(huì)有約束壓電振動(dòng)板振動(dòng)的情況，并帶來音壓的降低。因此，使用比壓電振動(dòng)板薄的樹脂膠片，能夠防止音壓的降低。如果樹脂膠片的彈性模量過低的話，樹脂膠片會(huì)伸縮，不能得到一定的音壓。作為樹脂膠片可以選用環(huán)氧樹脂類、丙烯基類、聚酰亞胺類、聚酰胺亞胺類等的固化狀態(tài)下的彈性模量為500MPa～1500MPa的材料。
也可以如本發(fā)明之6那樣，樹脂膠片最好是具有300℃以上的耐熱性。也就是說，將電聲轉(zhuǎn)換器實(shí)裝在電路基板等上時(shí)，廣泛使用熱熔焊，但熱熔溫度大致是260℃。因此，使用比熱熔溫度具有更高耐熱性的樹脂膠片，能夠得到可靠性高的電聲轉(zhuǎn)換器。
框架體結(jié)構(gòu)并不限于凹型的殼體和平板狀蓋板所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，如可以是使凹型的殼體和凹型蓋板相對(duì)連接構(gòu)成框架體，也可以是在具有支撐體的支架狀構(gòu)架內(nèi)側(cè)上安裝附著膜的壓電振動(dòng)板，再在構(gòu)架表里面上安裝蓋板構(gòu)成框架體。還有，在平板狀的基板上設(shè)置了支架狀的支撐部，在這個(gè)支撐部上安裝附著樹脂膠片的壓電振動(dòng)子，再從其上面覆蓋蓋板所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。在使用基板時(shí)，在基板上能夠預(yù)先將端子電極形成。
圖2是將

圖1所示的壓電型電聲轉(zhuǎn)換器的蓋板及密封粘合劑除去的狀態(tài)平面圖。
圖3是圖2中A-A線處的局部剖面圖。
圖4是附著樹脂膠片的振動(dòng)板的立體圖。
圖5是附著樹脂膠片的振動(dòng)板的分解立體圖。
圖6是壓電振動(dòng)板的放大立體圖。
圖7是圖6中的B-B線處的局部剖面圖。
圖8是表示振動(dòng)板的面積比例和音壓關(guān)系的圖。
圖9是從前制品與本發(fā)明的制品的音壓特性比較圖。
圖10是本發(fā)明壓電型電聲轉(zhuǎn)換器的第2實(shí)施例的平面圖。
圖11是沒有空氣泄漏狀態(tài)的振動(dòng)板的音壓波形圖。
圖12是第1共振中的樹脂膠片的周邊部的變位分布圖。
圖13是表示導(dǎo)電性粘合劑的殼體側(cè)涂敷位置和第1共振頻率的關(guān)系圖。
圖14是使用長(zhǎng)方形的振動(dòng)板時(shí)的長(zhǎng)邊和短邊的變位分布圖。
圖15是第1實(shí)施例和第2實(shí)施例的音壓波形圖。
圖16是本發(fā)明電聲轉(zhuǎn)換器的第3實(shí)施例的平面圖。
圖17是本發(fā)明的電聲轉(zhuǎn)換器的第4實(shí)施例的平面圖。
圖18是本發(fā)明附著樹脂膠片振動(dòng)板的第2、第3實(shí)施例的立體圖。
圖19是本發(fā)明附著樹脂膠片振動(dòng)板的第4實(shí)施例的剖面圖。
圖20是本發(fā)明附著樹脂膠片振動(dòng)板的第5實(shí)施例的剖面圖。
圖21是本發(fā)明附著樹脂膠片振動(dòng)板的第6實(shí)施例的剖面圖。
圖22是本發(fā)明附著樹脂膠片振動(dòng)板的第7實(shí)施例的剖面圖。
圖中1-壓電振動(dòng)板，2、3-主面電極，4-內(nèi)部電極，10-樹脂膠片，13-導(dǎo)電性粘合劑，14-密封粘合劑，15-薄膜電極，20-殼體(框架體)，20f-支撐部，21、22-端子(端子電極)，21a、22a-內(nèi)部連接部，21b、22b-外部連接部，30-蓋板(框架體)。
這個(gè)實(shí)施例的電聲轉(zhuǎn)換器，如壓電受話筒那樣地能夠再生在人的音聲帶域(300Hz～3.4kHz)上具有大致平緩的音壓特性的寬帶域音聲，具有疊層結(jié)構(gòu)的壓振動(dòng)板1和樹脂膠片10和殼體體20和蓋板30。在這里由殼體體20和蓋板30構(gòu)成框架體。
振動(dòng)板1如圖5～圖7所示，是將2層的壓電陶瓷層1a、1b進(jìn)行疊層，在振動(dòng)板1的表里主面上形成主面電極2、3，在陶瓷層1a、1b之間形成內(nèi)部電極4。兩個(gè)陶瓷層1a、1b在如粗線箭頭所示，在厚度方向上被極化為同一方向。表面?zhèn)鹊闹髅骐姌O2和里面?zhèn)鹊闹髅骐姌O3比振動(dòng)板1的邊長(zhǎng)稍微短，其一端連接在振動(dòng)板1的一側(cè)端面上形成的端面電極5上。因此，表里主面電極2、3是相互連接的。內(nèi)部電極4是和主面電極2、3大致形成對(duì)稱形狀，內(nèi)部電極4的一端和所述的端面電極5分離，另一端和振動(dòng)板1的另一個(gè)端面上形成的端面電極6連接。振動(dòng)板1的另一端部的表里面上形成了和端面電極6相導(dǎo)通的輔助電極7。這個(gè)實(shí)施例的輔助電極7只是把與后述的樹脂層8、9的缺口部8b、9b處相對(duì)應(yīng)的部位的部分作為電極，但也可以是沿著振動(dòng)板1的另一端延伸一定寬度的帶狀電極。
在振動(dòng)板1的表里面上形成由覆蓋主面電極2、3的樹脂層8、9。這個(gè)樹脂層8、9具有防止由落下沖擊而使振動(dòng)板1破裂的保護(hù)層的作用，根據(jù)需要來設(shè)計(jì)的。表里面的樹脂層8、9上在振動(dòng)板1的對(duì)角的直角部附近上形成了露出主面電極2、3的缺口部8a、9a，和露出輔助電極7的缺口部8b、9b。在這個(gè)實(shí)施例中，由從表面?zhèn)鹊臉渲瑢?的缺口部8a、8b露出的主面電極2的一部分和輔助電極7構(gòu)成電極的引出部。
并且，缺口部8a、8b、9a、9b可以只設(shè)置在表里面的一方，但在這個(gè)例子中是設(shè)置在表里面上的。
在這里，作為陶瓷層1a、1b是使用邊長(zhǎng)為6～8mm、一層厚度為15μm的正方形形狀的PZT類的陶瓷，作為樹脂層8、9可使用厚度為5～10μm的聚酰胺亞胺類的樹脂。
振動(dòng)板1是在比這個(gè)振動(dòng)板1外形大的樹脂膠片10的表面的大致中央部上通過環(huán)氧樹脂類的粘合劑粘接在一起的。
樹脂膠片10比壓電振動(dòng)板1薄，且使用彈性模量為500MPa～1500MPa的樹脂材料所形成。最好是具有300℃以上的耐熱性的樹脂。具體地是可以使用環(huán)氧樹脂類、丙烯基類、聚酰亞胺類、聚酰胺亞胺類的樹脂材料。
在這里是使用邊長(zhǎng)為10mm、厚度是7.5μm、彈性模量是3400MPa的正方形形狀的聚酰胺亞胺膠片。
如后所述，為了得到良好音壓特性，壓電振動(dòng)板1做成樹脂膠片10的40～70％的面積。
圖8是表示貼合在邊長(zhǎng)為10mm的正方形狀的樹脂膠片10上的壓電振動(dòng)板1的面積比例與相對(duì)音壓(dB)之間關(guān)系的圖。所謂相對(duì)音壓，就是在100Hz點(diǎn)上在變位體積為1×10-6m3時(shí)取值為0dB時(shí)的音壓換算值。
從圖中可以看到，壓電振動(dòng)板1的面積比例在40～70％的范圍時(shí)，相對(duì)音壓大致是0以上，能夠得到良好的音壓特性，而在未満40％或超過70％時(shí)，相對(duì)音壓的減少傾向變大。并且，壓電振動(dòng)板1的面積比例在接近55％時(shí)100Hz點(diǎn)的變位量是最大的，從音壓特性方面上將振動(dòng)面積設(shè)置為55％是為最合適的。
殼體20是用陶瓷、樹脂、玻璃環(huán)氧樹脂等的絕緣性材料形成為具有底壁部20a和4個(gè)側(cè)壁部20b～20e所構(gòu)成的四角形的箱型。殼體20在由樹脂構(gòu)成時(shí)，為了可以耐熱熔焊，希望是LCP(液晶高聚物)、SPS(間規(guī)聚苯乙烯)、PPS(聚苯硫醚)、環(huán)氧樹脂等的耐熱性的樹脂。在4個(gè)側(cè)壁部20b～20e的內(nèi)周部上設(shè)置了比壓電振動(dòng)板1外形大的環(huán)狀支撐部20f，在相對(duì)的2個(gè)側(cè)壁部20b、20d的內(nèi)側(cè)支撐部20f的附近，露出一對(duì)端子21、22的內(nèi)部連接部21a、22a。端子21、22被插入在殼體20上，突出在殼體20外部上的外部連接部21b、22b是沿著側(cè)壁部20b、20d的外面向殼體20的底面?zhèn)葟澢廴氲?。在這個(gè)實(shí)施例中，端子21、22的內(nèi)部連接部21a、22a被分成二股形狀，這些二股形狀的內(nèi)部連接部21a、22a位于殼體20的直角部附近位置。
在支撐部20f的外側(cè)、4個(gè)側(cè)壁部20b～20e的內(nèi)側(cè)上設(shè)置了為將樹脂膠片10的外周部導(dǎo)向的導(dǎo)向部20g。導(dǎo)向部20g的內(nèi)側(cè)面上形成了面向下方逐漸向內(nèi)側(cè)傾斜的傾斜面，樹脂膠片10由于這個(gè)傾斜面的導(dǎo)向，被正確地載置在支撐部20f上。并且，支撐部20f的形成是比端子21、22的內(nèi)部連接部21a、22a更低一些，因此，在支撐部20f上載置樹脂膠片10后，振動(dòng)板1的頂面和端子21、22的內(nèi)部連接部21a、22a的上面就大致被設(shè)置為同一高度。
并且，在側(cè)壁部20c側(cè)的底部20a上形成第1放音孔20h。
把附著樹脂膠片10的振動(dòng)板1裝入在殼體20中，樹脂膠片10的周圍載置在殼體20的支撐部20f上。并且，在位于對(duì)角位置的缺口部8a上露出的主面電極2和端子21的內(nèi)部連接部21a之間、以及缺口部8b上露出的輔助電極7和端子22的內(nèi)部連接部22a之間將導(dǎo)電性粘合劑13以帶狀形狀涂敷。作為導(dǎo)電性粘合劑13，可以使用在固化狀態(tài)下的彈性模量高的導(dǎo)電性粘合劑，但因?yàn)椴患s束樹脂膠片10的變位，例如也可以使用固化后的彈性模量低的導(dǎo)電糊。在這里，使用固化后的彈性模量為0.3×109Pa的氨基甲酸乙酯類的導(dǎo)電糊。涂敷導(dǎo)電性粘合劑13后，將其加熱固化后，主面電極2和端子21的內(nèi)部連接部21a及輔助電極7和端子22的內(nèi)部連接部22a分別進(jìn)行電連接。
并且，在位于主面電極2和內(nèi)部連接部21a之間、以及輔助電極7和內(nèi)部連接部22a之間的樹脂膠片10上，也可以用比導(dǎo)電性粘合劑13的彈性模量更低的覆蓋劑預(yù)先進(jìn)行涂敷并使其固化，然后在其上跨過導(dǎo)電性粘合劑13進(jìn)行涂敷。這樣，能夠減弱導(dǎo)電性粘合劑13對(duì)樹脂膠片10的約束力。
把振動(dòng)板1和端子21、22的內(nèi)部連接電極21a、22a連接后，通過密封粘合劑14把樹脂膠片10的全周與支撐部20f粘接，使樹脂膠片10與殼體20之間形成密封。作為密封粘合劑14，可以使用環(huán)氧樹脂類等的在固化狀態(tài)下彈性模量高的導(dǎo)電性粘合劑，但因?yàn)樵试S樹脂膠片10的變位，也可以使用彈性模量低的彈性粘合劑14。在這里，使用的是固化后的彈性模量為0.3×105Pa的硅酮類粘合劑。
如上所述將附著樹脂膠片10的振動(dòng)板1支撐在殼體20上后，在殼體20的上面開口部上通過粘合劑31和蓋板30粘接在一起。蓋板30和殼體20是用同樣的材料形成的，將蓋板30粘接上后，在蓋板30和振動(dòng)板1之間形成音響空間。在蓋板30上形成了第2放音孔32。
如上所述就完成了表面實(shí)裝型的壓電型電聲轉(zhuǎn)換器。
在這個(gè)實(shí)施例的電聲轉(zhuǎn)換器上，在端子21、22之間加上一定的交流電壓，能夠使振動(dòng)板1以面積折射的形式產(chǎn)生曲折振動(dòng)。極化方向和電場(chǎng)方向是同一方向的壓電陶瓷層在平面方向上收縮，極化方向和電場(chǎng)方向?yàn)橄喾捶较虻膲弘娞沾蓪釉谄矫娣较蛏涎由?，因此，作為整體在厚度方向上折射。
壓電振動(dòng)板1貼合在比其大的樹脂膠片10上，樹脂膠片10上沒有振動(dòng)板1的外周部支撐在殼體20的支撐部20f上，因此，沒有很強(qiáng)地約束振動(dòng)板1的變位。因此，即使使用和從前同一尺寸的振動(dòng)板也可以降低共振頻率，并且，由于支撐約束力的下降能夠使變位量增大，能夠獲得高的音壓。
圖9所表示的是將壓電振動(dòng)板相對(duì)的2邊粘接在殼體上、且將其余的2邊用彈性密封劑密封時(shí)(從前制品)，和將壓電振動(dòng)板1通過樹脂膠片安裝在殼體上時(shí)的音壓特性。并且，作為壓電振動(dòng)板是使用同一個(gè)板。
從圖9中可以看到，從前制品在700Hz～1300Hz附近是高音壓電平，在300Hz附近以及3KHz附近音壓電平大幅度減少，在人的音聲帶域300Hz～3.4Hz上音壓電平變動(dòng)很大。對(duì)此，在本發(fā)明中能夠在300Hz～3.4Hz上得到大致平緩的音壓特性，并能對(duì)應(yīng)于寬帶域音聲的再生。
圖10所示是本發(fā)明的電聲轉(zhuǎn)換器的第2實(shí)施例。
作為確保露出在殼體20的內(nèi)側(cè)上的端子21、22和壓電振動(dòng)板1的電極引出部的導(dǎo)通的方法，如第1實(shí)施例所示通過導(dǎo)電性粘合劑13的連接，但由于導(dǎo)電性粘合劑13的因素不影響樹脂膠片10的變位，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生共振頻率的上升、音壓分割的現(xiàn)象。并且，為降低向膜10的約束力要求使導(dǎo)電性粘合劑13的涂層厚度盡可能地薄，但因?yàn)檎駝?dòng)板1翹曲的不平衡和導(dǎo)電性粘合劑13的粘度變化等，將涂敷厚度做成通常穩(wěn)定的薄度是很難的。
因此，在這個(gè)實(shí)施例中，作為目的是通過設(shè)計(jì)壓電振動(dòng)板1的電極引出部(主面電極2及輔助電極7)的位置，及將導(dǎo)電性粘合劑13的涂敷形狀，來獲得共振頻率的低頻率化和沒有音壓分割的間壓特性。
圖11是表示沒有空氣泄漏狀態(tài)下的振動(dòng)板的音壓特性。
在圖11中，第1個(gè)峰值P1是第1共振、第2個(gè)峰值P2是第2共振。第1共振是指振動(dòng)板整體在一個(gè)方向上變位的振動(dòng)狀態(tài)，第2共振是指振動(dòng)板的邊端部和中心部在相反方向上的變位的振動(dòng)狀態(tài)。
圖12是表示在第1共振狀態(tài)下的樹脂膠片的邊部的變位分布。
所謂規(guī)一化距離是指從邊中心到端部為1時(shí)的距離邊中心的距離的比率，所謂規(guī)一化變位，是表示將在邊中心的變位為1時(shí)的變位的比率。從圖12中可以看到在第1共振頻率上，樹脂膠片的變位量是邊的中心為最大，邊的端部為最小。
圖13表示的是導(dǎo)電性粘合劑的殼體側(cè)部涂敷位置和第1共振頻率的關(guān)系。
在圖中，Dx是表示從殼體的邊中心到導(dǎo)電性粘合劑的涂敷位置的距離，F(xiàn)x是表示從殼體邊的中心到膜端部的距離。隨著導(dǎo)電性粘合劑的殼體側(cè)部的涂敷位置(端子)向殼體中心(膜邊中心)的靠近，膜的第1共振頻率上升。因此，要使共振頻率的低頻率化，最好是將導(dǎo)電性粘合劑的殼體側(cè)部的涂敷位置靠近膜端部。
圖14是表示使用長(zhǎng)方形的振動(dòng)板1時(shí)的長(zhǎng)邊和短邊的變位分布。
從圖14中可以看到由于短邊中心的變位量是最小，振動(dòng)板1的電極引出部也就是導(dǎo)電性粘合劑的取出位置在短邊中心最合適。并且，即使是使用正方形的振動(dòng)板1，因?yàn)檫呏行牡淖兾涣渴亲钚。虼?，電極引出部最好是振動(dòng)板的邊中心部。
圖15是表示第1實(shí)施例(參照?qǐng)D2)和第2實(shí)施例(參照?qǐng)D10)的音壓波形。
從圖15中可以看到在第1共振的音壓波形是大致一樣的，但和在第2共振的音壓波形相比的話，相對(duì)于在第1實(shí)施例中產(chǎn)生的音壓分割，在第2實(shí)施例中則不產(chǎn)生，能夠獲得良好的音壓特性。
因此，如圖10所示，只要將振動(dòng)板1的電極引出部設(shè)置在邊中央部，從這個(gè)電極引出部通過樹脂膠片10的角部附近向端子21、22連續(xù)地進(jìn)行導(dǎo)電性粘合劑13的涂敷，就能夠降低樹脂膠片10的約束力，能夠同時(shí)獲得共振頻率的低頻率化和沒有音壓分割的音壓特性。
圖16是表示本發(fā)明的電聲轉(zhuǎn)換器的第3實(shí)施例。
這個(gè)實(shí)施例是由壓電振動(dòng)板1的電極引出部2、7在樹脂膠片10的周邊部上連續(xù)形成薄膜電極15，將端子21、22的內(nèi)部連接部21a、22a和樹脂膠片10的周邊部上形成的薄膜電極15的外側(cè)連接部15a通過導(dǎo)電性材料13連接在一起。
薄膜電極15的內(nèi)側(cè)連接部15b和電極引出部2、7的導(dǎo)通，例如通過在薄膜電極15的形成時(shí)將薄膜電極15的一部分與電極引出部2、7重疊，能夠得到保證。薄膜電極15是眾所周知的薄膜形成方法可以利用，如通過浸蝕法、噴鍍法、蒸鍍法等形成方法形成。
在這個(gè)實(shí)施例的電聲轉(zhuǎn)換器上，因?yàn)楦街跇渲z片10上的是薄膜電極(厚度3μm)15，所以，樹脂膠片10能夠自由變位。導(dǎo)電性粘合劑13因?yàn)闃渲z片10的變位只不過在附著的小周邊部上，因此，沒有影響樹脂膠片10的變位。因此，和使用導(dǎo)電性粘合劑13將壓電振動(dòng)板1的電極引出部2、7和端子21、22連接在一起的情況相比，能夠進(jìn)一步提高音壓特性。
在圖16中將壓電振動(dòng)板1的電極引出部2、7設(shè)置在邊中央，將薄膜電極15由這個(gè)電極引出部2、7在樹脂膠片10的邊端部上連續(xù)形成，但薄膜電極15的圖形并不限于此。
例如圖2所示，可以將薄膜電極15由電振動(dòng)板1的邊端部在樹脂膠片10的邊端部上形成，或者是可以在由壓電振動(dòng)板1的邊中央在樹脂膠片10的邊中央10上形成。
圖17是表示本發(fā)明的電聲轉(zhuǎn)換器的第4實(shí)施例。
這個(gè)實(shí)施例是第3實(shí)施例的變形例，將壓電振動(dòng)板1的電極引出部2、7和薄膜電極15的內(nèi)側(cè)連接部15b通過導(dǎo)電性粘合劑16連接。
在這種情況下，電性粘合劑16就是附著在樹脂膠片10的變位部分上，但因?yàn)閷?dǎo)電性粘合劑16的涂敷區(qū)域僅僅是在電極引出部2、7和內(nèi)側(cè)連接部15b之間的區(qū)域，因此，影響樹脂膠片10的變位的可能性小。
在第4實(shí)施例中，在樹脂膠片10的表面上預(yù)先將薄膜電極15形成，在這個(gè)樹脂膠片10上將壓電振動(dòng)板1貼合后，因?yàn)榭梢詫?dǎo)電性粘合劑16在電極引出部2、7和薄膜電極15之間進(jìn)行涂敷，能夠大量生產(chǎn)附著薄膜電極的樹脂膠片，且能夠降低制造成本。
在所述的第1～第4實(shí)施例中，是表示的在四角形狀的樹脂膠片10上將四角形狀的壓電振動(dòng)板1貼合的實(shí)例，但并不限于此。
圖18(a)是振動(dòng)板的第2實(shí)施例，是在圓形樹脂膠片10的上面貼合上四角形狀的壓電振動(dòng)板1。圖18(b)是振動(dòng)板的第3實(shí)施例，是在四角形的樹脂膠片10上貼合上圓形的壓電振動(dòng)板1。
所有的情況都和所述的實(shí)施例具有同樣的作用效果。
圖19是本發(fā)明的振動(dòng)板的第4實(shí)施例。
在這個(gè)實(shí)施例中，是在1張樹脂膠片10的表里面上貼合上壓電振動(dòng)板1A、1B，作為整體構(gòu)成雙壓電晶片。
壓電振動(dòng)板1A、1B是由1層陶瓷層所組成的振動(dòng)板，在表里面上設(shè)置了主面電極2、3，各自的極化軸的方向是同方向的。和樹脂膠片10對(duì)面的里側(cè)的主面電極3通過端面延伸到表側(cè)的主面上。壓電振動(dòng)板1A、1B因在表里主面電極2、3之間加上的交流信號(hào)，會(huì)產(chǎn)生互為相反的擴(kuò)散振動(dòng)。
現(xiàn)在，將壓電振動(dòng)板1A及1B的表面電極和里面電極3之間同時(shí)加上交流電，就會(huì)交替地進(jìn)行上側(cè)的壓振動(dòng)板1A在面積方向上擴(kuò)散、下側(cè)的壓電振動(dòng)板1B在面積方向上收縮，及上側(cè)壓電振動(dòng)板1A在面積方向上收縮、下側(cè)壓電振動(dòng)板1B在面積方向上擴(kuò)散等的動(dòng)作。其結(jié)果作為整體產(chǎn)生面積曲折振動(dòng)。
這種情況下，樹脂膠片10比壓電振動(dòng)板1A、1B外形大，因?yàn)閷渲z片10的外周部安裝在框架體上(圖中沒有表示)，因此，就能夠獲得小型的、共振頻率低、變位量大并且能夠在寬帶域音聲的再生的電聲轉(zhuǎn)換器。
圖20是本發(fā)明的振動(dòng)板的第5實(shí)施例。
在這個(gè)實(shí)施例中，使圖19中的上側(cè)壓電振動(dòng)板1A和下側(cè)的壓電振動(dòng)板1B的極化軸方向互為相反的方向，是對(duì)于樹脂膠片10左右相逆地貼合上的。
在一側(cè)的壓電振動(dòng)板上和極化方向在同一方向上有電場(chǎng)時(shí)，在另一側(cè)的壓電振動(dòng)板上和極化方向成相反方向上有電場(chǎng)。因此，一側(cè)的壓電振動(dòng)板在面積方向上擴(kuò)散時(shí)，另一側(cè)的壓電振動(dòng)板在面積方向上收縮，和第4實(shí)施例一樣作為整體產(chǎn)生面積曲折振動(dòng)。
圖21是本發(fā)明的振動(dòng)板的第6實(shí)施例。
在這個(gè)實(shí)施例中，在1張樹脂膠片10的表里面上將2張壓電振動(dòng)板1A、1B貼合上，作為整體構(gòu)成雙壓電晶片型的振動(dòng)板。
在圖中，壓電振動(dòng)板1A、1B和圖6、7所示的壓電振動(dòng)板1相比，只在極化軸的方向上不同，其他的結(jié)構(gòu)是完全一樣的。在一側(cè)的壓電振動(dòng)板1A上2層陶瓷層1a、1b的極化軸是面向外側(cè)的，在另一側(cè)的壓電振動(dòng)板1B上2層陶瓷層1a、1b的極化軸是面向內(nèi)側(cè)的。壓電振動(dòng)板1A、1B是在同時(shí)加上交流電時(shí)可以產(chǎn)生擴(kuò)散振動(dòng)的振動(dòng)板。
現(xiàn)在，在壓電振動(dòng)板1A及1B內(nèi)部電極4和導(dǎo)通輔助電極7之間及與主面電極2、3和導(dǎo)通端面電極5之間同時(shí)加上交流電時(shí)，上側(cè)的壓電振動(dòng)板1A在面積方向上擴(kuò)散、下側(cè)的壓電振動(dòng)板1B在面積方向上收縮。其結(jié)果，作為整體產(chǎn)生面積曲折振動(dòng)。
這種情況下，樹脂膠片10比壓電振動(dòng)板1A、1B外形大，將樹脂膠片10的外周部安裝在框架體上(圖中沒有表示)，由此能夠獲得小型化、共振頻率低、變位量大且能夠在寬帶域音聲的再生的電聲轉(zhuǎn)換器。
圖22是本發(fā)明的振動(dòng)板的第7實(shí)施例。
在這個(gè)振動(dòng)板上，圖21上的上側(cè)壓電振動(dòng)板1A和下側(cè)的壓電振動(dòng)板1B的極化軸方向是同一方向的，是相對(duì)于樹脂膠片10左右互逆地貼合上的。
在上側(cè)的壓電振動(dòng)板1A上在和極化軸方向同一方向上有電場(chǎng)時(shí)，在下側(cè)的壓電振動(dòng)板1B上在和極化軸方向相反方向上有電場(chǎng)。因此，一側(cè)的壓電振動(dòng)板在面積方向上擴(kuò)散時(shí)，另一側(cè)的壓電振動(dòng)板在面積方向上收縮，其結(jié)果，作為整體產(chǎn)生面積曲折振動(dòng)。
并且，圖22上可以使上下的壓電振動(dòng)板1A、1B的極化軸方向同時(shí)面向外側(cè)，也可以同時(shí)面向內(nèi)側(cè)。
本發(fā)明并不限于所述的實(shí)施例，可以在沒有脫離本發(fā)明的核心的范圍內(nèi)變更。
所述實(shí)施例的壓電振動(dòng)板1是將2層的壓電陶瓷層進(jìn)行疊層，也可以將3層以上的壓電陶瓷層進(jìn)行疊層。這時(shí)，中間層是不產(chǎn)生擴(kuò)散振動(dòng)的實(shí)體層。
在所述的實(shí)施例中，壓電振動(dòng)板的電極引出部和端子的連接、及薄膜電極和電極引出部的連接、薄膜電極和端子的連接，是使用導(dǎo)電性粘合劑13的，也可以使用導(dǎo)線和Au焊線等。在后者的情況下，可以使用眾所周知的線焊接法。
本發(fā)明的端子，并不限于所述實(shí)施例中插入式端子，如也可以是從殼體的支撐部上面延至到外部的薄膜或者是厚膜電極。
圖19～圖22所示的第4～第7實(shí)施例的振動(dòng)板，為將各振動(dòng)板和框架體上設(shè)置的端子導(dǎo)通，可以使用導(dǎo)電糊，但也可以和圖16、圖17同樣，在樹脂膠片上設(shè)置使振動(dòng)板和端子導(dǎo)通的薄膜電極。在這些實(shí)施例中，因?yàn)樵跇渲z片的表里面上貼合上振動(dòng)板，薄膜電極也可以在樹脂膠片的表里面上形成。
從以上說明可以看到，根據(jù)本發(fā)明之1，由于在產(chǎn)生面積曲折振動(dòng)的壓電振動(dòng)板的一面上貼合上比壓電振動(dòng)板外形大的樹脂膠片，使壓電振動(dòng)板的面積為樹脂膠片面積的40～70％，將這個(gè)膜的外周部支撐在框架體的支撐部，可以使壓電振動(dòng)板不受到很強(qiáng)的約束地支撐。因此，和從前那樣將壓電振動(dòng)板的2邊或者是4邊直接支撐在框架體上的情況相比，能夠在和從前具有同一尺寸振動(dòng)板的情況下降低共振頻率，并且由于支撐約束力的下降能夠增大變位量、獲得高音壓。并且，因?yàn)橥瑫r(shí)能夠得到從基本共振到3次共振就沒有下降的音壓，能夠得到在寬帶域上具有大致平緩的音壓特性的寬帶域音聲的再生的電聲轉(zhuǎn)換器。
并且，根據(jù)本發(fā)明之4，由于將產(chǎn)生擴(kuò)散振動(dòng)的第1壓電振動(dòng)板和產(chǎn)生相反方向擴(kuò)散振動(dòng)的第2壓電振動(dòng)板貼合在樹脂膠片的表里面上構(gòu)成雙壓電晶片型結(jié)構(gòu)的振動(dòng)板，使壓電振動(dòng)板的面積為膜樹脂面積的40～70％，將壓電振動(dòng)板通過樹脂膠片安裝在框架體上，就能和本發(fā)明之1同樣，具有小型化、低頻率共振、變位量擴(kuò)大、寬帶域音聲的再生的作用效果。
權(quán)利要求
1.一種壓電型電聲轉(zhuǎn)換器，具有；其外形大于所述壓電振動(dòng)板，并且在其表面的大致中央部上貼合所述述壓電振動(dòng)板的樹脂膠片；及收容所述壓電振動(dòng)板及樹脂膠片的框架體，其特征在于所述的壓電振動(dòng)板的面積是樹脂膠片的面積的40～70％，在所述框架體內(nèi)周部上設(shè)置比壓電振動(dòng)板外形大的框形支撐部，所述樹脂膠片的未貼合壓電振動(dòng)板上的外周部被所述框架體的支撐部所支撐。
2.如權(quán)利要求1中所述的壓電型電聲轉(zhuǎn)換器，其特征在于將用于把所述壓電振動(dòng)板的主面電極和內(nèi)部電極引出到外部的電極引出部設(shè)置在壓電振動(dòng)板的相對(duì)兩邊的大致中央部，所述框架體內(nèi)，固定有其一端部露出在框架體內(nèi)部的角部附近的第1和第2端子，在將貼合了所述壓電振動(dòng)板的樹脂膠片支撐在框架體的支撐部的狀態(tài)下，通過從所述電極引出部經(jīng)過樹脂膠片的角部向第1和第2端子的一端部將導(dǎo)電性粘合劑進(jìn)行連續(xù)地涂敷，使壓電振動(dòng)板的電極引出部與第1和第2的端子的一端部構(gòu)成電連接。
3.如權(quán)利要求1所所述的壓電型電聲轉(zhuǎn)換器，其特征在于從為將所述壓電振動(dòng)板的主面電極和內(nèi)部電極引出到外部的電極引出部到樹脂膠片的周邊部連續(xù)形成薄膜電極，所述框架體上固定其一端部露出在框架體內(nèi)部的第1和第2的端子，所述第1和第2端子的一端部與形成在樹脂膠片周邊部上的薄膜電極通過導(dǎo)電性材料構(gòu)成連接。
4.一種壓電型電聲轉(zhuǎn)換器，具有在壓電陶瓷層表里主面上形成主面電極、通過在表里主面電極之間加上交流信號(hào)而產(chǎn)生擴(kuò)散振動(dòng)的第1壓電振動(dòng)板；在表里主面形成主面電極、通過在表里主面電極間加上交流信號(hào)而產(chǎn)生的與第1壓電振動(dòng)板方向相反擴(kuò)散振動(dòng)的第2壓電振動(dòng)板；其外形比所述的第1及第2的壓電振動(dòng)板大、且在表里面的大致中央部上分別貼合上所述第1及第2的壓振動(dòng)板的樹脂膠片；及收容所述的壓電振動(dòng)板及樹脂膠片的框架體；其特征在于所述第1及第2的壓電振動(dòng)板的面積是樹脂膠片面積的40～70％，在所述框架體的內(nèi)周部上設(shè)置了比壓電振動(dòng)板外形大的框形支撐部，所述樹脂膠片中沒有貼合壓電振動(dòng)板的外周部被所述框架體的支撐部所支撐。
5.如權(quán)利要求1及4中任意一項(xiàng)所述的壓電型電聲轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述樹脂膠片比所述壓電振動(dòng)板薄，并且是由彈性模量為500MPa～1500MPa的材料所形成。
6.如權(quán)利要求5所述的壓電型電聲轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述樹脂膠片具有300℃以上的耐熱性。
全文摘要
本發(fā)明提供一種壓電型電聲轉(zhuǎn)換器，具有疊層多層壓電陶瓷層，在層間夾有內(nèi)部電極(4)，在表里主面上形成主面電極(2、3)，通過在主面電極與內(nèi)部電極之間加上交流信號(hào)而產(chǎn)生面積曲折振動(dòng)的壓電振動(dòng)板(1)；外形比壓電振動(dòng)大且在表面的大致中央部附近上貼合上壓電振動(dòng)板的樹脂膠片(10)及收容壓電板(1)及樹脂膠片(10)的框架體(20、30)。壓電振動(dòng)板1的面積是樹脂膠片(10)面積的40～70％。在框架體(20)的內(nèi)周部上設(shè)置了外形比壓電板大的支撐部(20f)，樹脂膠片(10)上沒有貼合壓電振動(dòng)板的外圓周部被框架體的支撐部(20f)所支撐。由此可同時(shí)實(shí)現(xiàn)小型化和低頻率化，并可提高變位量，再生寬頻帶的聲音。
文檔編號(hào)H01L41/083GK1453971SQ0312299
公開日2003年11月5日 申請(qǐng)日期2003年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月26日
發(fā)明者山內(nèi)政和, 竹島哲夫, 炭田學(xué) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所