CN100356817C - 压电电声换能器 - Google Patents
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Abstract
一种压电电声换能器，包括：压电振动片，它包含多个彼此层叠的压电陶瓷层，在多个压电陶瓷层的各层之间插入内电极，并在压电振动片的前侧和后侧主表面上设置主面电极，通过在主面电极与内电极之间加给AC信号，使压电振动片在其厚度方向发生表面弯曲振动；以及盒子，它包含支撑压电振动片后侧外边缘部分的支撑部分，压电振动片具有设在该压电振动片整个前侧和后侧表面上的保护膜，通过加给成薄膜形的糊状树脂并固化该树脂而形成所述保护膜，或通过粘结粘合片并固化该粘合片形成所述保护膜，并通过保护膜的固化收缩应力，压电振动片在其前侧上弯曲并向前侧凸起；其中，后侧表面上的保护膜的厚度大于前侧表面上的保护膜的厚度。
Description
技术领域
本发明涉及一种压电电声换能器，如压电受话器，压电送话器或其他类型的电声换能器。
背景技术
电子装置或电子设备、家用电器、便携式电话机中广泛使用电声换能器，如压电送话器和压电受话器，产生报警声音或操作声音。通常，公知的电声换能器包括粘结至金属板表面的压电板，形成单一形态(unimorph)型振动片，金属板的外边缘部分安装在外壳中，并且用盖板密封外壳的开口。
不过，在单一形态型振动片中，以面积膨胀模式振动的压电板受到面积不可改变的金属板的限制，从而产生表面弯曲模式。因此，声音转换效率低。此外，难以形成小尺寸和具有低共振频率声压特性的电声换能器(比如，参见日本未审专利申请公开No.2001-95094(专利文献1)，日本未审专利申请公开No.2002-10393(专利文献2)和日本未审专利申请公开No.61-30898(专利文献3))。
专利文献1公开了一种具有高声音转换效率的压电振动片。通过层叠两层或三层压电陶瓷形成叠层板，各层之间插入内电极，并在所述叠层板的前、后表面上形成主面电极，构成压电振动片。当在主面电极与内电极之间加给AC信号时，所述叠层板表面弯曲振动，从而，产生声音。
采用具有上述结构的压电振动片，当在主面电极与内电极之间加给AC信号时，在厚度方向连续形成的两个振动区域(陶瓷层)，沿彼此相反的方向振动。因此，与单一形态型振动片相比，这种压电振动片的声音转换效率增高。这种压电振动片可以产生较高的声压，并且，与具有上述结构之振动片并有相同尺寸的单一形态型振动片相比，它可在较低频率下工作。
压电振动片主要由陶瓷制成。因此，压电振动片的跌落冲击(drop-impact)强度较低。于是，根据专利文献2的建议，在压电振动片基本上整个前、后表面上形成树脂制成的保护膜，从而提高跌落冲击强度。采用上述仅由压电陶瓷制成的压电振动片，声音转换效率高，但其厚度非常小。因而，振动片常会扭曲或起波纹。此外，在恒定方向上不发生扭曲。因而，当把这种振动片支撑在一个盒子中时，代表表面弯曲模式波节之圆的直径分散。因此，会使振动片的共振频率明显地改变。
图10表示一种压电电声换能器，其中压电振动片发生偏斜。图10中示出压电振动片A、支撑压电振动片A的外壳B，以及盖板C。图11中的虚线表示振动片A之表面弯曲模式波节N的位置。
如图10中的实线所示，当压电振动片A向上弯曲时，支撑点之间的距离L1增大。另一方面，如图11中的虚线所示，当压电振动片A向下弯曲时，支撑点之间的距离L2减小。支撑点之间的距离L1和L2都等于表示表面弯曲模式之圆的直径。从而，当板向下弯曲时，压电振动片A的共振频率增大，使低频范围内的声压减小，这是不利的。
根据压电振动片A的弯曲方向，表示表面弯曲模式波节之圆的直径增大。结果，振动片的共振频率增大。
发明内容
为了克服上述问题，本发明的优选实施例提供一种压电电声换能器，其中，控制压电振动片的偏斜方向，低频时的声压较高，并且大大减低共振频率的增大。
按照本发明第一优选实施例，一种压电电声换能器，包括：压电振动片，它包含多个彼此层叠的压电陶瓷层，在多个压电陶瓷层的各层之间插入内电极，并在压电振动片的前侧和后侧主表面上设置主面电极，从而通过在主面电极与内电极之间加给AC信号，使压电振动片在其厚度方向上发生表面弯曲振动；以及盒子，它包含支撑压电振动片后侧外边缘部分的支撑部分，所述压电振动片具有设在该压电振动片整个前侧和后侧表面上的保护膜，通过加给成薄膜形的糊状树脂并固化该树脂而形成所述保护膜，或者通过粘结粘合片并固化该粘合片而形成所述保护膜，并且通过保护膜的固化收缩应力，压电振动片在其前侧上弯曲并向前侧凸起；其中，后侧表面上的保护膜的厚度大于前侧表面上的保护膜的厚度。
如上所述，在压电振动片的前侧和后侧的表面上，或者仅在其后侧表面上形成保护膜，以增强跌落冲击强度。通过调节保护膜的厚度，控制振动片的弯曲方向。通过将糊状树脂涂覆成薄膜形状并固化该树脂，或者通过粘结粘合片并固化该粘合片，形成保护膜。例如，对于用作保护膜的热固性树脂，线性膨胀系数相对较大，因此，当树脂在高温下固化，再恢复到室温时，树脂的体积收缩高于用作振动片的压电材料的收缩。从而，在保护膜平面中产生张力。因而，通过调节施加在前侧和后侧表面上保护膜的张力(收缩应力)，使它们互不相同，振动片扭曲，从而振动片在被加有较大张力的一侧凹进。通过上述扭曲振动片在其上侧(前侧)弯曲，使振动片后侧的外边缘部分被支撑于外壳中所设置的支撑部分上。因此，振动片支撑点之间的距离增大。换句话说，表示表面弯曲模式波节的圆的直径(表面弯曲模式期间振动片可以自由移动的区域)增大，并且大体保持恒定。因此，振动片的共振频率减小，低频区域中的声压提高。此外，由于在所有时间内都在恒定方向产生弯曲，所以，共振频率增大，声压大大减小。
对于保护膜而言，除热固性树脂以外，可以采用室温固化树脂和紫外(UV)固化树脂。热固性树脂具有大收缩应力，从而，使压电振动片更有效地弯曲。
最好在压电振动片的前侧表面和后侧表面上都形成保护膜，并使后侧表面上的保护膜厚度比前侧表面上的保护膜厚。
如上所述，最好使前侧与后侧表面上的保护膜厚度彼此不同。与具有较小厚度的保护膜相比，具有更大厚度的保护膜体的积收缩程度较大，从而振动片弯曲成在较厚保护膜一侧凹进。也就是说，通过将后侧保护膜的厚度设定为比前侧保护膜大，后侧保护膜的收缩应力比前侧保护膜大，从而压电振动片在上侧弯曲。
此外，由于压电振动片的前侧和后侧表面上都设置保护膜，所以有利地提高了压电振动片的跌落冲击强度。
可以只在压电振动片的后侧表面上设置保护膜。在这种情形中，在压电振动片的前侧表面上不形成保护膜。因此，即使后侧保护膜的厚度相对较小，收缩应力也会导致压电振动膜在其前侧上弯曲。
另外，在压电振动片的前和后表面上设置厚度基本相同的保护膜的情形中，在前侧和后侧保护膜中可以产生不同收缩应力，使压电振动片在其前侧上弯曲。
所述压电振动片最好基本上为矩形，并且，盒体中的支撑部分设置在盒体内边缘部分的四个位置，以便支撑压电振动片的四角。通常，压电振动片基本上为圆形或矩形。基本上为矩形的振动片比基本上为圆形的振动片具有更大位移量。因此，基本上为矩形的振动片的声压比圆形振动片大。通过四角支撑的基本上为矩形的振动片，发生表面弯曲振动，其中用振动片的外接圆表示波节，这与在中心支撑的基本上为矩形的振动片不同。从而，与在中心支撑的振动片相比，通过四角支撑振动片，共振频率减小，即使这些振动片具有相同尺寸，也是如此。
按照本发明第二优选实施例，按照本发明第二优选实施例，一种压电电声换能器，包括：压电振动片，它包含多个彼此层叠的压电陶瓷层，多个压电陶瓷层中的各层之间插入内电极，并在压电振动片的前侧和后侧主表面上设置主面电极，从而通过在主面电极与内电极之间加给AC信号，压电振动片在其厚度方向上发生表面弯曲振动；以及盒子，它包含用于支撑压电振动片后侧上外边缘部分的支撑部分；其中，所述压电振动片在其前侧弯曲并向前侧凸起；所述压电振动片包含设在该压电振动片整个前侧和后侧表面上的保护膜；后侧表面上的保护膜的厚度大于前侧表面上的保护膜的厚度。在这种情况下，获得与本发明第一优选实施例压电电声换能器相同的优点。
最好使所述压电振动片基本上只在后侧的整个表面上具有保护膜，或者基本上在所述压电振动片的整个前侧表面和后侧表面上都有保护膜。
由于设置向上弯曲的振动片，极大地提高了电声换能器在低频范围内的声压，并且其特性的发散更小。
附图说明
从以下参照附图对最优选实施例的详细说明，将使本发明的其他特征、要素、性质、步骤和优点变得愈为清晰。其中：
图1是本发明第一优选实施例压电电声换能器中所用压电振动片的分解透视图；
图2是图1的压电电声换能器中所用压电振动片的透视图；
图3是沿图2中A-A线所取压电电声换能器的截面图；
图4是表示压电电声换能器弯曲的截面图；
图5是外壳中支撑的振动片在涂覆第二弹性粘合剂之前情况下的平面图；
图6是外壳拐角部分的放大透视图；
图7是沿图5中B-B线所取外壳中支撑的振动片的放大截面图；
图8是沿图5中C-C线所取外壳中支撑的振动片的放大截面图；
图9是表示使用向上弯曲的压电振动片和使用向下弯曲的压电振动片之压电电声换能器的声压-频率特性曲线；
图10表示使用弯曲压电振动片之压电电声换能器的结构；
图11表示振动片表面弯曲模式的波节位置。
具体实施方式
图1表示本发明第一优选实施例表面安装的压电电声换能器。
本优选实施例的电声换能器适用于工作频率范围较宽的压电受话器。这种电声换能器具有层叠结构的压电振动片1、盒体10和盖板20。盒体10和盖板20限定一个盒子。
如图2和3所示，最好通过将两个压电陶瓷层1a与1b彼此重叠而制成振动片1。振动片1的前侧和后侧主表面上，分别设置主面电极2和3。陶瓷层1a与1b之间设置内电极4。如图2中的粗线所示，两个陶瓷层1a与1b沿板1的同一厚度方向被极化。设在前侧的主面电极2的边长和设在后侧的主面电极3的边长分别稍小于振动片1的边长，主面电极2和3一侧的末端与设在振动片1一侧端面上的端面电极5相连。从而，使主面电极2和3彼此连接。将内电极4设置成使主面电极2与3实质上关于所述内电极4为对称的。内电极4的一端与端面电极5分隔开。内电极4的另一端与设在振动片1另一端面上的端面电极6相连。此外，在振动片1前侧和后侧另一端部分上设置辅助电极7，与端面电极6相连。
上述振动片1实际上为正方形，各陶瓷层1a和1b的一个边长最好为比如大约10mm，并且层厚最好为例如大约20μm(总共约为40μm)，并由PZT型陶瓷制成。
在振动片1的前侧和后侧表面上设置保护膜8和9，以便基本复盖整个相应的主面电极2和3。保护膜8和9用于防止跌落时振动片1发生破裂。通过涂覆聚酰胺酰亚胺型糊状树脂，形成薄膜，并且热固化该树脂，形成保护膜8和9。最好使覆盖振动片1后侧主表面上主面电极3的保护膜9具有比覆盖前侧主面电极2的保护膜8更厚。从而，如图4中所示，由于热固化时产生的前侧与后侧表面上保护膜8和9的收缩应力差，使振动片1弯曲，沿向上方向凸起，即向上弯曲。例如，对于其中前侧保护膜8厚度大约7μm、后侧保护膜9厚度大约15μ、一边长度约为10mm的振动片1，弯曲量ΔC约为0.1mm。
作为保护膜8和9，也可以使用公知的热固化型粘合片或粘合膜。
前侧和后侧表面上的保护膜8和9最好具有断口8a和9a及8b和9b，并且断口处于振动片1沿对角线方向的中心附近。通过断口8a和9a使主面电极2和3露出。通过断口8b和9b使辅助电极7露出。断口8a，8b，9a和9b设置在振动片1的前侧和后侧其中之一上。在本例中，在振动片1的前侧和后侧形成断口8a，8b，9a和9b，从而振动片1的前侧和后侧表现出相同的性质。
此外，并非必须把辅助电极7设计成具有相同宽度的条带形图样，并且可以分别仅设在与断口8b和9b相应的部位。
盒体10最好为基本上呈矩形的盒形，并包含由树脂材料制成的底壁10a和四个侧壁10b至10e，如图5至8中所示。作为树脂材料，优选使用诸如LCP(液晶聚合物)、SPS(间同立构聚苯乙烯)、PPS(聚苯硫-polyphenylenesulfide)、环氧树脂等耐热树脂，或者其他适宜的树脂材料。在四个侧壁10b至10e的两个相对侧壁10b和10d的内侧，分别形成接线端11的分叉内连接部分11a和11a，以及接线端12的分叉内连接部分12a和12a。通过插入模注，在盒体10中形成接线端11和12。接线端11和12的外连接部分11b和12b露出于盒体10的外面，沿着侧壁10b和10d的外表面上延伸，并分别弯曲到盒体10的底面上。
盒体10内侧的四个拐角设置支撑部分10f，用借助支撑振动片1下表面的各拐角部来支撑振动片1。将支撑部分10f设置成各自都比接线端11和12的内连接部分11a和12a的露出的表面低。从而，当振动片1放置于支撑部分11f上时，使振动片1的上表面分别稍低于接线端11和12的内连接部分11a和12a的上表面。
在支撑部分10f附近设置平台10g。平台10g比支撑部分10f的上表面低，从而分别在平台的上表面与振动片1的下表面之间形成所需的间隙D1。具体地说，把每个平台10g的上表面与振动片1的下表面(即各支撑部分10f的上表面)之间的间隙D1的尺寸设定为，因下面将要述及之第一弹性粘合剂的表面张力作用，而能防止第一弹性粘合剂13通过该间隙流出。本优选实施例中，最好将间隙D1比如设定为约0.15mm。
此外，在盒体10的底壁10a周围形成凹槽10h，凹槽10h中填充有第二弹性粘合剂15。沿着凹槽10h，在其内侧形成阻流壁10i。阻流壁10i防止第二弹性粘合剂15流到底面10a上。设定每个阻流壁10i之上表面与振动片1之下表面(支撑部分10f的上表面)之间的间隙D2的尺寸，使得因第二弹性粘合剂15的表面张力，而可防止第二弹性粘合剂15流出。本优选实施例中，比如将间隙D2设定为约0.20mm。
在本优选实施例中，各凹槽10h的底面低于底壁10a的上表面。凹槽10h的深度足够小，可以用比较少量的第二弹性粘合剂15填充凹槽10h，并且可使树脂15快速扩展到振动片1的外围。具体而言，从凹槽10h的底面到振动片1的下表面(即支撑部分10f的上表面)的高度D3为比如大约0.30mm。所述凹槽10h和壁10i被设在底壁10a中除平台10g以外的外边缘部分中。最好在底壁10a的整个外边缘部分中连续形成所述凹槽10h和壁10i，并在内侧上沿平台10g的外围延伸。
在盒体10的侧壁10b至10e的内表面上形成多个锥形突起10j。这些突起10j导引压电振动片1的四个侧边。为每个侧壁10b至10e设置两个突起10j。
在盒体10的侧壁10b至10e的内表面的上边缘中，形成凹进部分10k。凹进部分10k防止第二弹性粘合剂沿壁表面爬升。
此外，最好在底壁10a中靠近侧壁10e的位置处形成第一发声孔101。
在盒体10的侧壁10b至10e的拐角的顶部表面上设置基本呈L型的定位凸起10m。这些凸起10m与盖板20的拐角部分配合，固定盖板20。在各凸起10m的内表面上分别形成锥形表面10n，用以导引盖板20。
把振动片1放入盒体10中，并由支撑部分10f支撑振动片1的拐角部分。如上所述，振动片1沿向上的方向弯曲成突起。因此，当把振动片1放在支撑部分10f上时，振动片1各拐角部分的外边缘与支撑部分10f接触。从而，支撑点之间的距离增大。表示表面弯曲模式波节的圆的直径增大。从而，使共振频率减小，极大提高了低频范围内的声压。
在把振动片1放入盒体10中之后，在图5中所示的四个位置处涂覆第一弹性粘合剂13。于是，就使振动片1被固定于接线端11的内连接部分11a和接线端12的内连接部分12a上。具体来说，第一弹性粘合剂13涂覆在通过断口8a露出于外的主面电极2与接线端11的一个内连接部分11a之间，以及通过断口8b露出于外的辅助电极7与接线端12的一个内连接部分12a之间的位置处，其中断口8a和8b处于振动片1的一条对角线上。同样，在另一条对角线方向中的其余两个相对位置处，也涂覆第一弹性粘合剂13。在这种情况下，第一弹性粘合剂13被涂覆成分别沿盒体10的侧面10b和10d延伸的椭圆形图样。不过，所述涂层的图样并不限于上述椭圆形。对于第一弹性粘合剂13而言，比如，可以使用固化后杨氏模量(Young′s modu1us)较低小粘合剂，比如杨氏模量约为3.7×106Pa的氨基甲酸乙酯类粘合剂。涂覆之后，对第一弹性粘合剂13加热，使之固化。
在第一弹性粘合剂13固化之后，在第一弹性粘合剂13上，把导电粘合剂14涂覆成椭圆形图案或者细长图样，分别与第一弹性粘合剂的图样交叉。对导电粘合剂14的类型并无特别的限制。在本优选实施例中，首优使用固化后杨氏模量约为0.3×109Pa的氨基甲酸乙酯类导电糊。涂覆之后，加热导电粘合剂14，使之固化。从而，主面电极2与接线端11的内连接部分11a相连，辅助电极7与接线端12的内连接电极12a相连。导电粘合剂14的涂层图样不限于上述椭圆形。涂层图案可以具有任何适当分布，只要该图案可以通过第一粘合剂13的上表面将主面电极2与内连接部分11a相连，并且也通过第一弹性粘合剂13的上表面将辅助电极7与内连接部分12a相连即可。第一弹性粘合剂形成拱形图样。从而，导电粘合剂14呈拱形。因此，导电粘合剂4避免主面电极2与内连接部分11a之间的路径过短(参见图7)。因此，由于存在第一弹性粘合剂13，使导电粘合剂14固化时所产生的收缩应力得到缓和。从而，减小了收缩应力对压电振动片1的影响。
在涂覆导电粘合剂14并固化之后，涂覆第二弹性粘合剂15，以填充振动片1的外边缘与盒体10内边缘之间的缝隙，以便防止空气从振动片1的前侧泄漏到其后侧，或者相反。把第二弹性粘合剂15涂覆成环形图样，并且加热使之固化。优选使用固化后杨氏模量较小(比如约为3.0×105Pa)的热固性粘合剂作为第二弹性粘合剂15。本优选实施例中，最好使用硅树脂类粘合剂。
在涂覆第二弹性粘合剂15时，一部分粘合剂可以沿外壳19的侧壁10b至10e向上爬升，粘结侧壁的顶部表面。在第二弹性粘合剂15是具有脱模(releasing)性质的密封剂，如硅树脂类粘合剂的情况下，则在随后步骤中把盖板20粘结到所述顶部表面上时盖板20与侧壁10b至10e的顶部表面之间产生的粘结强度降低。不过，在本优选实施例中，在侧壁10b至10c的内表面上边缘上设置防止第二弹性粘合剂15向上爬升的凹进部分10k。因此，防止第二弹性粘合剂15粘结侧壁10b至10e的顶部表面。
如上所述，在把振动片1固定到盒体10上之后，通过粘合剂21将盖板20粘结到盒体10侧壁的顶部表面。盖板20实际上为平板形，并且由与盒体10相同的材料制成。盖板20的外边缘与设置在盒体10侧壁顶部表面上的定位凸起10m的锥形内表面10n啮合。因此，盖板20被准确地定位。通过粘结盖板20与盒体10，在盖板20与振动片1之间形成声音空间。在盖板20中形成第二发声孔22。
于是，制得表面安装的压电电声换能器。
本优选实施例的电声换能器，在接线端11与12之间加给交变电压(AC信号或矩形波信号)，使振动片1发生表面弯曲振动。极化方向与电场方向相同的压电陶瓷层在平面方向上收缩。极化方向与电场方向彼此相反的压电陶瓷层在平面方向上膨胀。总之，振动片1沿厚度方向弯曲。
本优选实施例中，振动片1是陶瓷制成的层叠结构。沿厚度方向连续设置的两种模式区域(陶瓷层)沿相反方向振动。因此，与单压电晶片型振动片相比，位移增大，也就是声压增大。
如上所述，由于前侧与后侧表面上的保护膜8和9，振动片1相对支撑部分20f向上弯曲。因而，振动片1的外边缘与支撑部分20f接触。从而，在表面弯曲模式期间，振动片1自由移动的面积(表示表面弯曲模式波节的圆的直径)保持不变。此外，支撑点之间的距离保持相对较大。从而，共振频率减小，极大增大了低频范围内的声压。因此，可大大减小声压特性的发散。
出于进行比较，图9表示使用向上弯曲之压电振动片和向下弯曲之压电振动片的电声换能器的声压特性。
有如图9所看出的，与产生向下弯曲的情况相比，在产生向上弯曲的情况下，在大约100Hz至大约1000Hz的低频范围内的声压特性得到提高。
本发明不限于上述优选实施例。在不偏离本发明精神和范围的条件下，可以对其进行多种改变和变型。
在上述优选实施例中，在振动片1的前侧和后侧表面上设置保护膜8和9，并且后侧保护膜9的厚度大于前侧保护膜8的厚度。因此，振动片1产生向上弯曲。可以只设置后侧表面的保护膜9，而不包括前侧表面的保护膜8。
此外，可将保护膜8和9设在振动片1的前侧和后侧表面上，其中后侧保护膜9的固化收缩应力大于前侧保护膜8的固化收缩应力。从而，振动片1产生向上弯曲。例如，可以使用彼此不同的材料作为前侧和后侧表面上的保护膜8和9。也就是说，可以使用线胀系数约为1.0×10-5[1/K]的材料作为前侧保护膜8，使用线性膨胀系数为大约1.0×10-4[1/K]的材料作为后侧保护膜9。此外，比如前侧保护膜8的固化温度可为大约60℃，后侧保护膜9的固化温度为大约110℃。
通过层叠两个压电陶瓷层形成上述优选实施例的压电振动片1。可以层叠三层以上压电陶瓷层形成振动片1。
本发明的盒体不限于包括具有凹进横截面的盒体10，以及粘结到盒体10盖板20用来覆盖盒体10上表面上开口的这样一种盒体。本发明优选实施例的盒体可以包括在底面上具有开口的呈帽盖形外壳和粘结到外壳下表面的底板。振动片1设置在所述外壳内部。
本发明不限于上述优选实施例，而是可在所附权利要求范围内变型。另外，如果需要，可以结合使用上述优选实施例中公开的技术。
Claims (8)
1.一种压电电声换能器，包括：
压电振动片，它包含多个彼此层叠的压电陶瓷层，在多个压电陶瓷层的各层之间插入内电极，并在压电振动片的前侧和后侧主表面上设置主面电极，从而通过在主面电极与内电极之间加给AC信号，使压电振动片在其厚度方向上发生表面弯曲振动；以及
盒子，它包含支撑压电振动片后侧外边缘部分的支撑部分，所述压电振动片具有设在该压电振动片整个前侧和后侧表面上的保护膜，通过加给成薄膜形的糊状树脂并固化该树脂而形成所述保护膜，或者通过粘结粘合片并固化该粘合片而形成所述保护膜，并且通过保护膜的固化收缩应力，压电振动片在其前侧上弯曲并向前侧凸起；
其中，后侧表面上的保护膜的厚度大于前侧表面上的保护膜的厚度。
2.根据权利要求1所述的压电电声换能器，其中，所述压电振动片为矩形，并且在盒子内边缘部分中的四个位置处设置盒子的支撑部分，以便支撑压电振动片的四个拐角部分。
3.根据权利要求1所述的压电电声换能器，其中，还包括设在所述压电振动片端面上的端面电极；所述内电极与所述端面电极之一电连接。
4.根据权利要求1所述的压电电声换能器，其中，所述压电振动片为正方形，并且在盒子内边缘部分中的四个位置处设置盒子的支撑部分，以便支撑该压电振动片的四个拐角部分。
5.根据权利要求1所述的压电电声换能器，其中，所述保护膜在压电振动片的拐角部分具有断口，露出主面电极。
6.根据权利要求1所述的压电电声换能器，其中，所述盒子包含设在支撑部分附近的平台，将所述平台设置成低于支撑部分的上表面，使平台上表面与压电振动片的后侧表面之间形成间隙。
7.根据权利要求6所述的压电电声换能器，其中，在所述平台与压电振动片的后侧表面之间提供弹性粘合剂。
8.根据权利要求1所述的压电电声换能器，其中，在所述盒子的底壁周围形成凹槽，并在凹槽中提供第二粘合剂。
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| KR100795192B1 (ko) | 2006-02-15 | 2008-01-17 | 충주대학교 산학협력단 | Ｏ-3형 압전 복합체를 이용한 적층 압전 복합체 필름스피커 및 그 제조 방법 |
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| JP2008243902A (ja) * | 2007-03-26 | 2008-10-09 | Mitsumi Electric Co Ltd | 積層圧電素子の接着方法 |
| CN101946403B (zh) * | 2008-02-16 | 2014-12-10 | 精工电子水晶科技股份有限公司 | 压电振动器、压电振动器的制造方法、振荡器、电子设备及电波钟 |
| KR100984333B1 (ko) * | 2008-07-18 | 2010-09-30 | 국방과학연구소 | 전기 기계 변환기 및 그 제작방법 |
| JP5595196B2 (ja) * | 2010-09-16 | 2014-09-24 | 日本電波工業株式会社 | 圧電デバイス |
| TW201318441A (zh) * | 2011-10-24 | 2013-05-01 | Chief Land Electronic Co Ltd | 能量轉換模組 |
| US9154885B2 (en) * | 2012-08-10 | 2015-10-06 | Kyocera Corporation | Sound generator, sound generation device, and electronic apparatus |
| US9860620B2 (en) * | 2014-06-17 | 2018-01-02 | Dell Products L.P. | Method for forming a layered structural member |
| JP6337685B2 (ja) * | 2014-08-21 | 2018-06-06 | 株式会社村田製作所 | 触覚提示装置 |
| JP5798699B1 (ja) * | 2014-10-24 | 2015-10-21 | 太陽誘電株式会社 | 電気音響変換装置 |
| JP5885825B1 (ja) * | 2014-12-25 | 2016-03-16 | エスアイアイ・クリスタルテクノロジー株式会社 | 圧電振動子および圧電振動子の製造方法 |
| US10324173B2 (en) * | 2015-02-13 | 2019-06-18 | Airmar Technology Corporation | Acoustic transducer element |
| CN105170437A (zh) * | 2015-09-25 | 2015-12-23 | 无锡市博阳超声电器有限公司 | 一种抗压抗震型超声波换能器 |
| CN105355775A (zh) * | 2015-11-27 | 2016-02-24 | 国医华科（苏州）医疗科技发展有限公司 | 一种压电陶瓷换能器 |
| JP6937981B2 (ja) * | 2017-02-02 | 2021-09-22 | 太陽誘電株式会社 | 積層セラミック電子部品包装体、及び積層セラミック電子部品の収容方法 |
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| US20210214211A1 (en) * | 2020-01-15 | 2021-07-15 | Stmicroelectronics Pte Ltd | Mems thin membrane with stress structure |
| CN111048660B (zh) * | 2020-03-12 | 2020-07-28 | 共达电声股份有限公司 | 压电换能器、制备压电换能器的方法及电子设备 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5632841A (en) * | 1995-04-04 | 1997-05-27 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Thin layer composite unimorph ferroelectric driver and sensor |
| JP2001008291A (ja) * | 1999-06-22 | 2001-01-12 | Taiyo Yuden Co Ltd | 圧電発音体 |
| JP2001169391A (ja) * | 1999-12-07 | 2001-06-22 | Erumekku Denshi Kogyo Kk | 圧電素子を使用した薄型マイク |
| CN1394103A (zh) * | 2001-06-26 | 2003-01-29 | 株式会社村田制作所 | 压电电声换能器及其制造方法 |
| CN1396752A (zh) * | 2001-07-09 | 2003-02-12 | 株式会社村田制作所 | 压电电声换能器 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1760407U (de) | 1954-02-11 | 1958-01-23 | Electroacustic Gmbh | Elektromechanischer oder elektroakustischer wandler. |
| JPS6130898A (ja) | 1984-07-24 | 1986-02-13 | Nec Corp | 圧電スピ−カ |
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| JP3669431B2 (ja) * | 2001-08-20 | 2005-07-06 | 株式会社村田製作所 | 圧電型電気音響変換器 |
| 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 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5632841A (en) * | 1995-04-04 | 1997-05-27 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Thin layer composite unimorph ferroelectric driver and sensor |
| JP2001008291A (ja) * | 1999-06-22 | 2001-01-12 | Taiyo Yuden Co Ltd | 圧電発音体 |
| JP2001169391A (ja) * | 1999-12-07 | 2001-06-22 | Erumekku Denshi Kogyo Kk | 圧電素子を使用した薄型マイク |
| CN1394103A (zh) * | 2001-06-26 | 2003-01-29 | 株式会社村田制作所 | 压电电声换能器及其制造方法 |
| CN1396752A (zh) * | 2001-07-09 | 2003-02-12 | 株式会社村田制作所 | 压电电声换能器 |
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