專利名稱：壓電電聲變換器及其制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓電電聲變換器，用于壓電接收器和壓電發(fā)聲器背景技術(shù)壓電電聲變換器已被廣泛用于壓電發(fā)聲器和壓電接收器，在電子設(shè)備、家用電器以及手提電話中產(chǎn)生報警聲音或者控制聲音。在這樣的壓電電聲變換器中，提出利用矩形振動膜片，以提高變換器的生產(chǎn)能力和聲轉(zhuǎn)換效率，并使之小型化。
日本未審專利申請公開No.2000-310990中公開了一種壓電電聲變換器，它包括一個矩形振動膜片、一個具有底壁和四個側(cè)壁的外殼、用于將所述振動膜片支承于兩個彼此相對的側(cè)壁內(nèi)部的支承單元，以及安裝于支承單元中的第一和第二接線端，用以與外部連接。其中，所述振動膜片被容納在所述外殼內(nèi)，利用粘合劑或彈性粘合劑，將所述振動膜片的兩個彼此相對的側(cè)邊固定在支承單元上，同時，用彈性粘合劑密封振動膜片其余兩個側(cè)邊與外殼之間的縫隙，并利用導(dǎo)電粘合劑使振動膜片與第一和第二接線端電連接。
密封所述振動膜片與外殼之間空間的理由在于，要隔開所述振動膜片的上表面和下表面上的空間，以便在振動膜片的上表面和下表面上提供聲音空間。為使所述振動膜片的振動受到的抑制最小，使用柔軟的彈性粘合劑，如硅氧烷(silicone)粘合劑作為這種彈性粘合劑。
為了降低頻率，最近已使振動膜片的厚度大大減小，使用厚度約為幾十到100微米的薄振動膜片。采用這種薄的振動膜片，使支承結(jié)構(gòu)對頻率特性的影響增大。
例如，如果以熱固性導(dǎo)電粘合劑使振動膜片直接與固定于外殼上的所述接線端相連，則由于導(dǎo)電粘合劑的固化收縮力，使振動膜片處于受力狀態(tài)，這將產(chǎn)生頻率特性的偏移。而且，由于固化之后，導(dǎo)電粘合劑的楊氏模量相對較大，所以，使振動膜片的振動受到抑制，并且因振動膜片的振動，而使導(dǎo)電粘合劑產(chǎn)生破裂。
日本未審專利申請公開No.2003-9286公開了一種壓電電聲變換器，它包括具有支承單元的外殼，用以支承壓電振動膜片的兩個或四個側(cè)邊的下表面；多個接線端，它們具有露出于所述支承單元附近的內(nèi)連接部分；第一彈性粘合劑，被涂敷在所述壓電振動膜片的外部周緣與各接線端的內(nèi)連接部分之間，以便把所述壓電振動膜片固定到外殼上；導(dǎo)電粘合劑，被涂敷在所述壓電振動膜片的一個電極與各接線端的內(nèi)連接部分之間，以便與所述第一彈性粘合劑的上表面留有間隔，并使壓電振動膜片的電極與各接線端的內(nèi)連接部分電連接；以及第二彈性粘合劑，用于密封所述壓電振動膜片的外部周緣與所述外殼的內(nèi)部周緣之間的縫隙。
所述第一彈性粘合劑比如可以是氨基甲酸乙酯粘合劑，第二彈性粘合劑是一種楊氏模量比第一彈性粘合劑之楊氏模量小的材料，如硅氧烷粘合劑。
圖13表示日本未審專利申請公開No.2003-9286中的壓電振動膜片30和接線端31。在壓電振動膜片30與接線端31之間，涂敷第一彈性粘合劑32，使之隆起，粘合劑上面還涂敷導(dǎo)電粘合劑33，用以避免振動膜片30的頻率特性因?qū)щ娬澈蟿?3的固化縮應(yīng)力所致的變化，并防止導(dǎo)電粘合劑33固化之后產(chǎn)生破裂。
但在這種情況下，支承單元34和壓電振動膜片30被第一彈性粘合劑32所粘結(jié)，致使振動膜片30受到約束，它的振動受到抑制。
日本未審專利申請公開No.2003-23696公開了一種變換器，它包括一個設(shè)在外殼內(nèi)支承單元，并在壓電振動膜片與一個接線端之間，用來支承壓電振動膜片的四個角的下表面，在所述支承單元附近的位置處涂敷了第一彈性粘合劑，還在該彈性粘合劑上涂敷導(dǎo)電粘合劑。
圖14表示日本未審專利申請公開No.2003-23696中壓電振動膜片30和接線端31之間的連接部分。在這種情況下，由于在一個涂敷了第一彈性粘合劑32的區(qū)域內(nèi)于壓電振動膜片30下面設(shè)有一個空腔，所以，盡管壓電振動膜片30將不會受到第一彈性粘合劑32的約束，但第一彈性粘合劑32向下流過振動膜片30與外殼35之間的縫隙，致使第一彈性粘合劑32不能在振動膜片30與接線端31之間隆起。
所述彈性粘合劑通常是冷固化粘合劑和熱固化粘合劑。在冷固化粘合劑中，由于涂敷時的粘性(粘流性質(zhì))相對較大，固化時間較短，所以粘合劑不能向下流過振動膜片與外殼之間的縫隙。然而，在涂敷過程中，冷固化粘合劑開始固化，因阻塞涂敷裝置而使工作效率變差。粘合劑固化之后，楊氏模量相對較大，以致冷固化粘合劑會約束振動膜片。
另一方面，熱固化粘合劑的粘性(粘流性質(zhì))相對較低，涂敷過程中，這種粘合劑不開始固化，因而涂敷工作的效率突出，而且振動膜片也不會受到約束，因為固化之后的楊氏模量相對較低。
然而，如果使用粘性低的彈性粘合劑，如上所述，彈性粘合劑流向外殼的底壁，彈性粘合劑不能在振動膜片與接線端之間隆起。于是，將要涂敷并隨后固化的導(dǎo)電粘合劑的約束力就能在振動膜片上發(fā)生作用，從而抑制振動。
如上所述，采用常規(guī)結(jié)構(gòu)，難于同時滿足三個條件1)振動膜片受到支持而無實質(zhì)的約束，2)提高彈性粘合劑的工作效率，3)涂敷彈性粘合劑，使其隆起。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述問題，本發(fā)明的各優(yōu)選實施例提供一種壓電電聲變換器，其中振動膜片的頻率特性穩(wěn)定，涂敷彈性粘合劑的工作效率突出。
按照本發(fā)明的第一優(yōu)選實施例，一種壓電電聲變換器包括實際為矩形的壓電振動膜片，通過在電極之間加給交流信號，它沿膜片的厚度方向按表面彎曲模式振動；外殼，其內(nèi)部周緣設(shè)置支承單元，用以支持壓電振動膜片的四角；接線端，固定在外殼上，使接線端的內(nèi)連接部分露出于支承單元附近；第一彈性粘合劑，通過在壓電振動膜片的外周緣與內(nèi)連接部分之間涂敷第一彈性粘合劑，用以將壓電振動膜片固定到外殼上；導(dǎo)電粘合劑，通過在壓電振動膜片的電極與接線端的內(nèi)連接部分之間涂敷導(dǎo)電粘合劑，經(jīng)由第一彈性粘合劑的上表面，用以使壓電振動膜片的各電極與接線端的內(nèi)連接部分電連接；以及第二彈性粘合劑，用以密封壓電振動膜片的外周緣與外殼的內(nèi)周緣之間的間隙。其中，所外殼的內(nèi)周緣中并在壓電振動膜片下面，涂敷有第一彈性粘合劑的部分附近設(shè)置支承墊塊，用以形成間隙，以防止第一彈性粘合劑在低于支承單元的位置處以及在支承墊塊的上表面與壓電振動膜片的下表面之間流動。
按照本發(fā)明的第二優(yōu)選實施例，提供一種制作壓電電聲變換器方法，包括如下步驟準(zhǔn)備一矩形的壓電振動膜片，通過在電極之間加給交流信號，它沿膜片的厚度方向按表面彎曲模式振動；準(zhǔn)備一外殼，其內(nèi)部周緣設(shè)置支承單元，用以支持壓電振動膜片的四角；在支承單元附近并在低于支承單元的位置處設(shè)置支承墊塊，用以阻止第一彈性粘合劑流動；把接線端固定在外殼上，使接線端的內(nèi)連接部分露出于支承單元附近；通過在壓電振動膜片與內(nèi)連接部分之間涂敷第一彈性粘合劑，使之固化，將被安置在內(nèi)連接部分外周緣內(nèi)的壓電振動膜片固定到外殼上；經(jīng)由第一彈性粘合劑的上表面，通過在壓電振動膜片的電極與接線端的內(nèi)連接部分之間涂敷導(dǎo)電粘合劑，使之固化，將壓電振動膜片的各電極與接線端的內(nèi)連接部分電連接；通過在壓電振動膜片的外周緣與外殼的內(nèi)周緣之間涂敷第二彈性粘合劑，使之固化，密封壓電振動膜片的外周緣與外殼的內(nèi)周緣之間的間隙。
為了提高涂敷的工作效率，支承振動膜片而無實際的約束，所述第一彈性粘合劑最好具有較小的粘性。如果把粘性小的第一彈性粘合劑涂敷于振動膜片的外周緣外殼的內(nèi)表面之間，彈性粘合劑將通過振動膜片與外殼之間的縫隙向下流到外殼的底壁。但在振動膜片之下第一彈性粘合劑的涂敷區(qū)域設(shè)置支承墊塊，使第一彈性粘合劑流入支承墊塊與振動膜片之間的縫隙，從而因第一彈性粘合劑的表面張力，而防止所述的流動，并防止第一彈性粘合劑向下流到外殼的底壁。此外，由于將支承墊塊與振動膜片之間的縫隙設(shè)置成較小，以致該縫隙快速被粘合劑填滿，過量的粘合劑隆起。因此，在第一彈性粘合劑固化之后，當(dāng)在其上涂敷導(dǎo)電粘合劑時，因第一彈性粘合劑而使導(dǎo)電粘合劑的固化縮應(yīng)力減輕，因為導(dǎo)電粘合劑在振動膜片的電極與接線端的內(nèi)連接部分繞行最短的路徑。于是，有效地防止了振動膜片的扭曲變形，從而使頻率特性穩(wěn)定，同時，避免因振動膜片的振動而使導(dǎo)電粘合劑破裂。
外殼的內(nèi)周緣中最好設(shè)置一個凹槽，用以容納第二彈性粘合劑，另外，在凹槽內(nèi)周緣中比所述支承單元低的位置處設(shè)置一個防流壁，用以限制第二彈性粘合劑流向外殼的底壁。
第二彈性粘合劑可以是與第一彈性粘合劑類似的低粘性粘合劑。如果把粘性小的彈性粘合劑涂敷在振動膜片的周緣與外殼的內(nèi)表面之間，彈性粘合劑將通過振動膜片與外殼之間的縫隙向下流向外殼的底壁。不過，第二彈性粘合劑流入設(shè)在外殼內(nèi)的凹槽中，進而受到設(shè)在內(nèi)周緣中的防流壁的阻礙，避免該彈性粘合劑向下流向外殼的底壁。而且，第二彈性粘合劑沿著凹槽快速流動，可使振動膜片的周緣很容易就被密封。
把防流壁的高度設(shè)定在使第二彈性粘合劑因其表面張力而不能通過該壁與振動膜片之間的縫隙流向外殼的底壁，同時又不妨礙振動膜片的振動這樣的高度。
對于第二彈性粘合劑而言，防流壁的高度可以像支承墊塊同樣的高度，以阻止第一彈性粘合劑的流動。但最好將該壁的高度設(shè)定為比支承墊塊的高度低。
當(dāng)在與壓電振動膜片相對的位置，即在壓電振動膜片的四個角附近形成所述支承墊塊時，實際上圍繞壓電振動膜片的整個周緣設(shè)置所述防流壁，以便即使所述二者高度相同，也使防流壁與壓電振動膜片之間的第二彈性粘合劑的膜厚減小，從而，因阻力可使振動膜片的振動受到抑制。通過把防流壁的高度設(shè)定得比支承墊塊的高度低，在第二彈性粘合劑不能流出防流壁與壓電振動膜片之間縫隙的區(qū)域內(nèi)，可使第二彈性粘合劑的膜厚增大，從而提供可靠的密封，同時，實質(zhì)上不會增大第二彈性粘合劑的阻力。
第一彈性粘合劑固化后的楊氏模量最好約為500×106Pa或更小，而第二彈性粘合劑固化后的楊氏模量最好約為30×106Pa或更小。
這就是說，把第一和第二彈性粘合劑固化后的楊氏模量設(shè)定為使振動膜片的位移實際上不受影響，并且，在把第一彈性粘合劑固化后的楊氏模量設(shè)定成約為500×106Pa或更小同時第二彈性粘合劑固化后的楊氏模量約為30×106Pa或更小時，所述振動膜片的位移就會增大至最大值的大約90％，從而略去關(guān)于振動膜片位移的太大影響。
將第二彈性粘合劑的楊氏模量設(shè)定得相對較低的原因是，當(dāng)把第一彈性粘合劑部分地涂敷在壓電振動膜片的四角附近時，第二彈性粘合劑被涂敷壓電振動膜片的周緣處，以致壓電振動膜片更強地受到第二彈性粘合劑楊氏模量的影響。
第一彈性粘合劑最好是氨基甲酸乙酯粘合劑，而第二彈性粘合劑是硅氧烷(silicone)粘合劑。
作為彈性粘合劑，硅氧烷粘合劑是通常所用的，因為固化后的楊氏模量小，并且廉價。但硅氧烷粘合劑有一個嚴(yán)重的問題，即在受熱及固化期間產(chǎn)生硅氧烷氣體，當(dāng)涂敷導(dǎo)電粘合劑時，它附著在導(dǎo)體部分上，成為一層膜，導(dǎo)致破壞粘附性，也破壞導(dǎo)電性。因此，在涂敷了導(dǎo)電粘合劑并且固化以后，就不再涂敷硅氧烷粘合劑。另一方面，氨基甲酸乙酯粘合劑就不會產(chǎn)生硅氧烷粘合劑所產(chǎn)生的這些問題。
因此，第一彈性粘合劑最好使用氨基甲酸乙酯粘合劑，用以將壓電振動膜片固定在外殼上，作為導(dǎo)電粘合劑的底層，用以在壓電振動膜片的電極與接線端的內(nèi)連接部分之間導(dǎo)通，而將硅氧烷粘合劑用為第二彈性粘合劑，用來密封壓電振動膜片的周緣。從而，就得到具有突出振動特性的壓電電聲變換器，而不會引起粘附性和導(dǎo)電性的破壞。


以下通過參照附圖詳細(xì)描述優(yōu)選實施例，將使本發(fā)明的其它特點、要素、特性、步驟及優(yōu)點變得愈為清晰。其中圖1是本發(fā)明第一優(yōu)選實施例壓電電聲變換器的分解透視圖；圖2是圖1所示壓電電聲變換器中使用的壓電振動膜片的透視圖；圖3是在圖2的A-A線處的階梯剖面圖；圖4是圖1所示壓電電聲變換器中使用的外殼的主視圖；圖5是沿圖4的X-X線所取的剖面圖；圖6是沿圖4的Y-Y線所取的剖面圖；圖7是表示將振動膜片固定在圖4所示外殼上情況的主視圖(涂敷第二彈性粘合劑之前)；圖8是圖4所示外殼之拐角部分的分解透視圖；圖9是在圖7的B-B線處的分解剖面圖；圖10是在圖7的C-C線處的分解剖面圖；圖11是表示振動膜片位移與第一彈性粘合劑的楊氏模量之間關(guān)系的示意圖；圖12是表示振動膜片位移與第二彈性粘合劑的楊氏模量之間關(guān)系的示意圖；圖13是日本未審專利申請公開No.2003-9286中壓電振動膜片與接線端之間連接部分的剖面圖；圖14是日本未審專利申請公開No.2003-23696中壓電振動膜片與接線端之間連接部分的剖面圖；具體實施方式
圖1示出本發(fā)明第一優(yōu)選實施例壓電電聲變換器的示例。
作為一種優(yōu)選實施例的壓電電聲變換器適用于具有頻率范圍寬的設(shè)備，如壓電接收器，它包括具有層狀結(jié)構(gòu)的壓電振動膜片1、盒子10和蓋板20。所述盒子10和蓋板20限定一個外殼。
如圖2和3所示，最好通過設(shè)置兩個壓電陶瓷層1a和1b形成所述振動膜片1。振動膜片1的主頂部/底部表面設(shè)有主面電極2和3，并且在所述陶瓷層1a和1b之間設(shè)置內(nèi)電極4。如圖中粗線箭號所示，所述兩個陶瓷層1a和1b沿同一厚度方向被極化。頂部主面電極2和底部主平面電極3在長度方面略小于振動膜片1的側(cè)邊長度，并且每個電極2和3的一端與設(shè)在振動膜片1的一個端部表面上的端表面電極5相連。從而，頂部/底部主面電極2和3彼此相連。內(nèi)電極4實際上與兩個主面電極2和3對稱，并且內(nèi)電極4的一端與所述端表面電極5分開，而另一端則與設(shè)在振動膜片1的另一個端部表面上的端表面電極5連接。在振動膜片1的另一端部表面的頂部表面和底部表面上布置輔助電極7，以便與端表面電極6導(dǎo)通。
在振動膜片1的頂部表面和底部表面上布置樹脂層8和9，覆蓋主面電極2和3。
樹脂層8和9是保護層，為防止因跌落沖擊所致振動膜片1的破裂。在振動膜片1的對角線的兩個角附近，所述頂部和底部樹脂層8和9設(shè)有切口8a和9a，其上露出主面電極2和3，還設(shè)有切口8b和9b，其上露出輔助電極7。
雖然可將切口8a、8b、9a和9b排布在頂部表面和底部表面之一上，但按照本優(yōu)選實施例，可以將切口8a、8b、9a和9b排布在頂部表面和底部表面上，而不計方向性。
另外，輔助電極7并不一定是條形電極，而可以只布置在切口8a和9b相應(yīng)的位置處。
按照本優(yōu)選實施例，作為陶瓷層1a和1b最好采用比如尺寸約為10mm×10mm×40μm的PZT陶瓷，而作為樹脂層8和9最好采用比如厚度約為3-10μm的聚酰胺型酰亞胺(polyamidoimide)樹脂。
如圖4-10所示，盒子10最好為基本上呈矩形的樹脂盒形，具有底壁10a和四個側(cè)壁10b-10e。所述樹脂材料最好為耐熱樹脂，如LCP(液晶聚合物)、SPS(間同立構(gòu)聚苯乙烯)、PPS(聚苯硫)及環(huán)氧樹脂。在四個側(cè)壁10b-10e中的兩個相對側(cè)壁10b和10d內(nèi)部，露出接線端11和12的兩叉狀內(nèi)連接部分11a和12a。接線端11和12被模注嵌入到盒子10中。接線端11和12露出在外面的外連接部分11b和12b沿著側(cè)壁10b和10d彎折，延伸到盒子10的底部表面(見圖6)。
在盒子10的四角處，設(shè)有支承部分10f，用以支承振動膜片1的四個角的底部表面。各支承部分10f布置得比接線端11和12的內(nèi)連接部分11a和12a的露出表面低。因此，當(dāng)把振動膜片1放置在各支承部分10f上時，振動膜片1的上表面基本上與接線端11和12的內(nèi)連接部分11a和12a的上表面平齊。
在各支承部分10f附近按照比各支承部分10f低的高度設(shè)置支承墊塊10g，以便與振動膜片1的底部表面具有所需的縫隙D1。這就是說，設(shè)定各支承墊塊10g的上表面與振動膜片1的底部表面(各支承部分10f的上表面)之間的縫隙D1，以便因后面將有敘述的第一彈性粘合劑13的表面張力，而防止該第一彈性粘合劑13流出。涂敷過程中，比如，第一彈性粘合劑13的粘滯系數(shù)約為6Pa·s至10Pa·s，縫隙D1最好約為0.1mm-0.2mm。按照本優(yōu)選實施例，最好將縫隙D1設(shè)定為比如約0.15mm。
底壁10a的周緣中設(shè)有多個凹槽10h，用以填充后面將有敘述的第二彈性粘合劑15。各凹槽15內(nèi)部，按比各支承部分10f低的高度提供防流壁10i。各防流壁10i防止第二彈性粘合劑15向著底壁10a流出，設(shè)定防流壁10i的上表面與振動膜片1的底部表面(各支承部分10f的上表面)之間的縫隙D2，以致因第二彈性粘合劑15表面張力，而防止gai第二彈性粘合劑15流出。當(dāng)涂敷過程中第二彈性粘合劑15的粘滯系數(shù)約為0.5Pa·s至2.0Pa·s時，縫隙D2最好約為0.15mm-0.25mm。按照本優(yōu)選實施例，最好將縫隙D1設(shè)定為比如約0.20mm。
按照本優(yōu)選實施例，將各凹槽10h的底表面置于底壁10a之上表面上方的高度處，并給的深度較淺各凹槽10h快速地填充少量的第二彈性粘合劑15。具體地說，最好將各凹槽10h底表面與振動膜片1的底部表面(各支承部分10f的上表面)之間的高度D3設(shè)定為比如約0.3mm。使各凹槽10h和防流壁10i沿著底壁10a而不是支承墊塊10g的周緣排布。作為選擇，可以經(jīng)由各支承墊塊10g的內(nèi)周緣，在底壁10a的整個周緣連續(xù)設(shè)置各凹槽。
另外，與各支承部分10f和支承墊塊10g接觸布置的各凹槽10h的接線端部分寬度比其余部分的寬度增大。因此，過量的第二彈性粘合劑15被這種寬度增大的部分所吸收，以防止第二彈性粘合劑15溢出到振動膜片1上。
在側(cè)壁10b和10e的內(nèi)表面上，給盒子10提供錐形突起10j，用以導(dǎo)引振動膜片1的四個側(cè)邊。
沿著四個側(cè)壁10b-10e的內(nèi)部上周緣，還給盒子10提供一個凹窩10k，用以防止第二彈性粘合劑15向上爬流。
還在接近側(cè)壁10e的底壁10a上設(shè)置第一放聲開孔10l。
在側(cè)壁10b-10e的各拐角頂面上設(shè)置基本上呈L形的定位突起10m，用以支承蓋板20的各角。在突起10m的內(nèi)表面上設(shè)置呈錐形的突起10n，以導(dǎo)引蓋板20。
把振動膜片1安放在盒子10內(nèi)部，由各支承部分10f支承它的各角。由于振動膜片1的周緣部分受到設(shè)在側(cè)壁10b-10e內(nèi)表面上之錐形突起10j的導(dǎo)引，所以振動膜片1的各拐角剛好內(nèi)放置在各支承部分10f上。特別是，由于設(shè)置各錐形突起10j，所以振動膜片1與盒子10之間的縫隙減小到比振動膜片1的插入精度還小，從而使成品的尺寸減小。另外，由于各突起10j與振動膜片1之間的接觸面積較小，所以振動膜片1的振動實際上不受妨礙。
在把振動膜片1安放在盒子10內(nèi)之后，如圖7所示，通過將第一彈性粘合劑13涂敷于振動膜片1的四個點，而把振動膜片1固定到接線端11和12的內(nèi)連接部分11a和12a上。這就是說，露出于切口8a上的主面電極2與接線端11的一個內(nèi)連接部分11a之間的第一部分，以及露出于切8b上的輔助電極7與接線端12的另一內(nèi)連接部分12a之間的第二部分都被涂敷有第一彈性粘合劑13，其中，所述第二部分與第一部分對角布置。另外，其余兩個對角布置的部分也被涂敷有第一彈性粘合劑13。按照本優(yōu)選實施例，按橢圓形或卵形形狀涂敷第一彈性粘合劑13。但也并不限于橢圓形。第一彈性粘合劑13固化后的楊氏模量最好約為500×106Pa或更小，這是比較小的。有如從表示振動膜片1中心的位移與第一彈性粘合劑13固化后的楊氏模量之間關(guān)系的圖11所能理解的，選擇第一彈性粘合劑的楊氏模量，使振動膜片1的位移實際上不受限制。按照本優(yōu)選實施例，最好使用楊氏模量約為3.7×106Pa的氨基甲酸乙酯粘合劑。涂敷以后，使第一彈性粘合劑13受熱并固化。
當(dāng)涂敷第一彈性粘合劑13時，由于它的粘滯系數(shù)小，所以第一彈性粘合劑13可以通過振動膜片1與接線端11和12之間的縫隙向下流。但如圖9所示，在為使支承墊塊10g與振動膜片1之間縫隙D1較小而涂敷第一彈性粘合劑13的位置附近，在振動膜片1下面設(shè)置支承墊塊10g，以致因支承墊塊10g與振動膜片1之間的表面張力，而防止第一彈性粘合劑13流向底壁10a。此外，由于所述縫隙D1被快速充填，所以在振動膜片1與接線端11和12之間出現(xiàn)過量的第一彈性粘合劑13。由于相應(yīng)于縫隙D1，在支承墊塊10g與振動膜片1之間存在一層第一彈性粘合劑13，所以壓電振動膜片1實際上不會受到妨礙。
在第一彈性粘合劑13固化之后，按橢圓形或者細(xì)長形狀涂敷導(dǎo)電粘合劑14，使之橫貫在第一彈性粘合劑13上。導(dǎo)電粘合劑14并無特別的限制，按照本優(yōu)選實施例，最好采用楊氏模量約為0.3×109Pa的氨基甲酸乙酯導(dǎo)電糊。涂敷導(dǎo)電粘合劑14之后，通過加熱和固化導(dǎo)電粘合劑14，使主面電極2和接線端11的內(nèi)連接部分11a，以及輔助電極7和接線端12的內(nèi)連接部分12a分別連在一起。所述導(dǎo)電粘合劑14并不限于橢圓涂敷形狀，只要能夠經(jīng)由第一彈性粘合劑13的上表面，分別使主面電極2和接線端11的內(nèi)連接部分11a，以及輔助電極7和接線端12的內(nèi)連接部分12a連接在一起即可。由于第一彈性粘合劑13隆起，按照拱形，在第一彈性粘合劑13上提供導(dǎo)電粘合劑14，以便繞行最短的路徑(見圖9)。因此，由固化的導(dǎo)電粘合劑14所引起的收縮應(yīng)力被第一彈性粘合劑13所減輕，從而使在振動膜片1上的任何不利影響都最小。
在涂敷導(dǎo)電粘合劑14之后，給振動膜片1的整個周緣與盒子10的內(nèi)周緣之間的縫隙都涂敷第二彈性粘合劑15，以便防止空氣通過振動膜片1的頂部表面和底部表面泄漏。在以環(huán)形方式涂敷第二彈性粘合劑15之后，使它受熱并固化。作為第二彈性粘合劑15，采用熱固化粘合劑，其固化后的楊氏模量約為30×106Pa或更小，并且固化前的粘滯系數(shù)約為0.5Pa·s至2Pa·s。有如從表示振動膜片1中心的位移與第二彈性粘合劑15固化后的楊氏模量之間關(guān)系的圖12所能夠理解的，選擇這個范圍，使第二彈性粘合劑15不致對振動膜片1的位移有不利的影響。按照本優(yōu)選實施例，最好使用楊氏模量約為3.0×105Pa的硅氧烷粘合劑。
當(dāng)涂敷第二彈性粘合劑15時，由于它的粘滯系數(shù)小，所以第二彈性粘合劑15可以通過振動膜片1與盒子10之間的縫隙向下流向底壁10a。然而，如圖10所示，在盒子10的內(nèi)周緣中設(shè)置用以填充第二彈性粘合劑15的凹槽10h，以及設(shè)在凹槽10h內(nèi)的防流壁10i，以使第二彈性粘合劑15進入凹槽10h，從而遍及所述周緣。由于振動膜片1與防流壁10i之間設(shè)有縫隙D2，就因振動膜片1與防流壁10i之間的表面張力，而防止第二彈性粘合劑15向下流向底壁10a。由于相應(yīng)于縫隙D2，在防流壁10i與振動膜片1之間存在一層第二彈性粘合劑15，所以避免了壓電振動膜片1受到妨礙。
按照本優(yōu)選實施例，所述縫隙D2略大于縫隙D1(D1＝約0.15mm，D2＝約0.20mm)。這當(dāng)中的理由在于，在第一彈性粘合劑13被部分地涂敷在振動膜片1與接線端11和12之間彼此相對部分的同時，基本上圍繞振動膜片1的整個周緣涂敷第二彈性粘合劑15，為的是使因第二彈性粘合劑15所致對振動膜片1約束力最小，從而在避免第二彈性粘合劑15流出的范圍之內(nèi)，盡可能地增大縫隙D2。另一方面，由于第一彈性粘合劑13的涂敷部分被限制在縫隙D1內(nèi)，所以即使減小縫隙D1，約束力的影響也是較小的，從而把縫隙D1設(shè)定為在振動膜片1與接線端11和12之間盡可能少量地出現(xiàn)第一彈性粘合劑13。
在涂布第二彈性粘合劑15時，部分第二彈性粘合劑15爬上盒子10的側(cè)壁10b-10e，以致可能粘附在這些側(cè)壁的頂部表面上。在第二彈性粘合劑15是脫模劑密封膠，如硅氧烷粘合劑的情況下，可使蓋板20與側(cè)壁10b-10e的頂部表面之間的粘結(jié)強度減小。但在10b-10e的內(nèi)部上周緣內(nèi)設(shè)有凹窩10k，用以限制第二彈性粘合劑15的上爬，從而防止第二彈性粘合劑15粘附到所述各側(cè)壁的頂部表面上。
在如上述那樣把振動膜片裝到盒子10中之后，以粘合劑21將蓋板20固定到各側(cè)壁的頂部表面上。粘合劑21可為公知的粘合劑，如環(huán)氧型的。但在第二彈性粘合劑15為硅氧烷粘合劑的情況下，有可能由硅氧烷氣體形成的膜粘附在所述側(cè)壁的頂部表面上，以致可以將硅氧烷粘合劑用作粘合劑21。蓋板20為與盒子10同樣材料制成的平板。蓋板20的周緣處于與突出于盒子10各側(cè)壁的頂部表面之定位突起10m的呈錐形突起10n耦合，并剛好被放好。通過把蓋板20與盒子10結(jié)合，在蓋板20與振動膜片1之間提供一個音響空間。給蓋板20中設(shè)置第二放聲開孔22。
以這種方式，完成一個表面安裝的壓電電聲變換器。
在本實施例的壓電電聲變換器中，在接線端11和12之間加給一定的交流電壓(AC信號或矩形波信號)，所述振動膜片1以表面彎曲的方式振動。極化方向與電場方向相同的壓電陶瓷層在水平方向上收縮，而極化方向與電場方向相反的壓電陶瓷層在水平方向上膨脹，從而使壓電陶瓷層整個沿厚度方向變形。
按照本優(yōu)選實施例，由于振動膜片1為疊層結(jié)構(gòu)，比如雙壓電晶片結(jié)構(gòu)，其中有兩個振動區(qū)域(陶瓷層)沿著厚度方向接續(xù)布置，沿相反方向交互振動，與單一形態(tài)型振動膜片相比，可以得到較大的位移，也就是較大的聲壓。
本發(fā)明并不限于上述各優(yōu)選實施例，在本發(fā)明范圍內(nèi)可做多種改型。
用第二彈性粘合劑涂敷的區(qū)域并不像上述各優(yōu)選實施例那樣僅限于振動膜片1的整個周緣，而是可將第二彈性粘合劑涂敷于適宜于密封振動膜片1與盒子10之間縫隙的區(qū)域。
首選是將上述各優(yōu)選實施例的振動膜片1做成包含兩個壓電陶瓷層。作為選擇，所述振動膜片也可包含三層或者更多層。
所述壓電振動膜片并不限于疊層壓電陶瓷結(jié)構(gòu)，可以采用公知的單一形態(tài)振動膜片或者雙壓電晶片振動膜片，其中將壓電板粘結(jié)在金屬板的一個表面上或者兩個表面上。
本發(fā)明的外殼也不限于各優(yōu)選實施例那種的結(jié)構(gòu)，即包含外凸的盒子10和要被粘結(jié)于盒子10上部開口上的蓋板20，比如，所述外殼的結(jié)構(gòu)可以包含帽形的盒子，它具有形成在底部表面上的開口和連接在所述底部表面上的底板。
本發(fā)明并不限于上述各優(yōu)選實施例，而可以在所附各權(quán)利要求的范圍內(nèi)改型。另外，可按照需要將上述各優(yōu)選實施例所揭示的技術(shù)教導(dǎo)用來組合。
權(quán)利要求
1.一種壓電電聲變換器，包括實際為矩形的壓電振動膜片，它響應(yīng)加給安裝與其上的各電極之間的交流信號，沿膜片的厚度方向按表面彎曲模式振動；外殼，具有在其內(nèi)部周緣中設(shè)置的支承單元，用以支持壓電振動膜片的四角；接線端，固定在外殼上，使接線端的內(nèi)連接部分露出于支承單元附近；第一彈性粘合劑，用以將壓電振動膜片固定到外殼上，它被安排在壓電振動膜片的外周緣與所述內(nèi)連接部分之間；導(dǎo)電粘合劑，用以使壓電振動膜片的電極與接線端的內(nèi)連接部分電連接，它經(jīng)由第一彈性粘合劑的上表面，被安排在壓電振動膜片的電極與接線端的內(nèi)連接部分之間；以及第二彈性粘合劑，用以在壓電振動膜片的外周緣與外殼的內(nèi)周緣之間密封；其中，所述外殼的內(nèi)周緣中并在壓電振動膜片之下，涂敷有第一彈性粘合劑的部分附近設(shè)置支承墊塊，用以形成間隙，防止第一彈性粘合劑流動，所述支承墊塊位于低于支承單元的位置處并在支承墊塊的上表面與壓電振動膜片的下表面之間。
2.如權(quán)利要求1所述的變換器，其中，所述外殼的內(nèi)周緣中設(shè)置凹槽，用以容納第二彈性粘合劑，并在凹槽內(nèi)周緣中比所述支承單元低的位置處設(shè)置防流壁，用以限制第二彈性粘合劑流向外殼的底壁。
3.如權(quán)利要求1所述的變換器，其中，所述第一彈性粘合劑固化后的楊氏模量約為500×106Pa或更小，而第二彈性粘合劑固化后的楊氏模量約為30×106Pa或更小。
4.如權(quán)利要求1所述的變換器，其中，所述第一彈性粘合劑是氨基甲酸乙酯粘合劑，而第二彈性粘合劑是硅氧烷粘合劑。
5.如權(quán)利要求1所述的變換器，其中，所述支承墊塊的上表面與壓電振動膜片的下表面之間的縫隙尺寸使得因支承墊塊與振動膜片下表面之間的第一彈性粘合劑的表面張力而防止第一彈性粘合劑流動。
6.如權(quán)利要求2所述的變換器，其中，所述防流壁的上表面與壓電振動膜片的下表面之間的縫隙尺寸使得因防流壁與振動膜片下表面之間的第二彈性粘合劑的表面張力而防止第二彈性粘合劑流動。
7.一種制作壓電電聲變換器的方法，包括如下步驟準(zhǔn)備一矩形的壓電振動膜片，該膜片響應(yīng)加給安裝于其上的各電極之間的交流信號，沿膜片的厚度方向按表面彎曲模式振動；準(zhǔn)備一外殼，具有設(shè)置在該外殼內(nèi)部周緣中的支承單元，用以支持壓電振動膜片的四角；在支承單元附近并在低于支承單元的位置處設(shè)置支承墊塊，用以阻止第一彈性粘合劑流動；把接線端固定在外殼上，使接線端的內(nèi)連接部分露出于支承單元附近；通過在壓電振動膜片與所述內(nèi)連接部分之間涂敷第一彈性粘合劑，使之固化，將被安置在所述內(nèi)連接部分的外周緣之間的壓電振動膜片固定到外殼上；通過經(jīng)由第一彈性粘合劑的上表面，在壓電振動膜片的電極與接線端的內(nèi)連接部分之間涂敷導(dǎo)電粘合劑，使之固化，將壓電振動膜片的各電極與接線端的內(nèi)連接部分電連接；通過在壓電振動膜片的外周緣與外殼的內(nèi)周緣之間涂敷第二彈性粘合劑，使之固化，密封壓電振動膜片的外周緣與外殼的內(nèi)周緣。
8.如權(quán)利要求7所述的制作壓電電聲變換器的方法，其中，所述外殼的內(nèi)周緣中設(shè)置凹槽，用以容納第二彈性粘合劑，并在凹槽內(nèi)周緣中比所述支承單元低的位置處設(shè)置防流壁，用以限制第二彈性粘合劑流向外殼的底壁。
9.如權(quán)利要求7所述的制作壓電電聲變換器的方法，其中，所述第一彈性粘合劑固化后的楊氏模量約為500×106Pa或更小，而第二彈性粘合劑固化后的楊氏模量約為30×106Pa或更小。
10.如權(quán)利要求7所述的制作壓電電聲變換器的方法，其中，所述第一彈性粘合劑是氨基甲酸乙酯粘合劑，而第二彈性粘合劑是硅氧烷粘合劑。
全文摘要
一種壓電電聲變換器包括矩形的壓電振動膜片；外殼，具有支承單元，以支持壓電振動膜片的四角；接線端，固定在外殼上，它的內(nèi)連接部分露出于支承單元附近；第一彈性粘合劑，涂敷在壓電振動膜片的外周緣與接線端的內(nèi)連接部分之間；導(dǎo)電粘合劑，經(jīng)由第一彈性粘合劑的上表面，涂敷在壓電振動膜片的電極與接線端的內(nèi)連接部分之間；第二彈性粘合劑，密封壓電振動膜片的外周緣與外殼的內(nèi)周緣；設(shè)在外殼內(nèi)周緣中并在壓電振動膜片之下，涂有第一彈性粘合劑部分附近的支承墊塊，用以形成間隙，防止第一彈性粘合劑流動，支承墊塊位于低于支承單元的位置處并在支承墊塊的上表面與壓電振動膜片的下表面之間。
文檔編號H01L41/00GK1536931SQ20041000780
公開日2004年10月13日 申請日期2004年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月7日
發(fā)明者石正光則, 上慶一, 竹島哲夫, 橫井雄行, 夫, 行 申請人:株式會社村田制作所