CN108140373B - 压电发声部件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有良好的振动特性的压电发声部件。具备：振动板，具有金属板和形成在金属板上的压电体，通过对压电体施加电压，从而进行弯曲振动；壳体，具有底壁及从该底壁的周缘向厚度方向延伸的侧壁、以及在侧壁的内周部对振动板进行支承的支承部；端子，形成在壳体，对振动板施加电压；弹性粘接剂，形成在侧壁，使振动板固定于支承部；导电性粘接剂，形成在弹性粘接剂上，使端子和振动板电连接；框状的密封部，对振动板的外周与侧壁的内周部的间隙进行密封；以及保护部，包含与密封部相同的材料，设置在压电体的表面的至少一部分以使得与密封部内接，对压电体的表面进行保护。
Description
技术领域
本发明涉及压电发声部件及其制造方法。
背景技术
以往，在便携式电话机、家电产品等电子设备中，广泛使用发出警报音、动作音的压电扬声器、压电音响器等压电发声部件。
例如，在专利文献1中，对这样的压电发声部件进行了公开。专利文献1记载的压电发声部件成为由陶瓷等压电元件和金属板构成的压电发声体(振动板)被容纳于壳体内的构造。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-15767号公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1的压电发声部件中，使用聚酰亚胺类树脂、环氧类树脂等涂敷剂对压电元件进行涂敷。另一方面，金属板和壳体通过聚氨酯类、硅酮类等具有弹性的密封剂而被粘接。
但是，在像专利文献1记载的那样对涂敷剂和密封剂使用了不同的材料的情况下，会在振动板的表面形成弹性模量不同的膜。其结果，在振动板中的、涂敷剂与密封剂的边界处产生振动的变形，或者产生涂敷剂与密封剂的界面处的剥离这样的可靠性方面的不良情况。
本发明是鉴于这样的情形而完成的，其目的在于，提供一种具有良好的振动特性和可靠性的压电发声部件。
用于解决课题的技术方案
本发明的一个侧面涉及的压电发声部件具备：振动板，具有金属板和形成在金属板的表面的压电体，通过对压电体施加电压，从而进行弯曲振动；壳体，具有底壁及从该底壁的周缘向厚度方向延伸的侧壁、以及在侧壁的内周部对振动板进行支承的支承部；端子，形成在壳体，对振动板施加电压；弹性粘接剂，形成在侧壁，使振动板固定于支承部；导电性粘接剂，形成在弹性粘接剂上，使端子和振动板电连接；框状的密封部，对振动板的外周与侧壁的内周部的间隙进行密封；以及保护部，包含与密封部相同的材料，设置在压电体的表面的至少一部分以使得与密封部内接，对压电体的表面进行保护。
发明效果
根据本发明，能够提供一种具有良好的振动特性和可靠性的压电发声部件。
附图说明
图1是概略性地示出一个实施方式涉及的压电发声部件的构造的立体图。
图2是概略性地示出一个实施方式涉及的压电发声部件的构造的俯视图。
图3是概略性地示出一个实施方式涉及的压电发声部件的构造的分解立体图。
图4是示出对一个实施方式涉及的压电发声部件的效果进行了验证的结果的图。
图5是示出一个实施方式涉及的压电发声部件的制造方法的工序的图。
图6是示出一个实施方式涉及的压电发声部件中的涂敷部的涂敷方法的一个例子的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是概略性地示出本发明的一个实施方式涉及的压电发声部件1的构造的立体图。此外，图2是压电发声部件1中的安装面侧的俯视图，图3是概略性地示出使压电发声部件1的安装面为上表面的构造的分解立体图。另外，在图1至图3中，虽然提取对压电发声部件1的构造中的特征的至少一部分进行说明所需的结构而进行了记载，但是并不妨碍压电发声部件1具备未图示的结构。
(1.结构)
如图1至3所示，压电发声部件1具备端子10、壳体20、以及振动板30。此外，压电发声部件1作为粘接材料而具备弹性绝缘粘接剂41和导电性粘接剂42，并具备涂敷部(是由同一材料一体成型的密封部以及保护部的一个例子。)50。具备这些结构的压电发声部件1通过从端子10施加电压，从而振动板30进行弯曲振动并发声。
(1-1.振动板)
振动板30具有矩形平板状的金属板31和形成在该金属板31的表面的平板状的压电体33。
金属板31包含具有良导电性和弹簧弹性(例如，弹性模量为1GPa以上)的材质，具体地，优选包含42合金、SUS(不锈钢)、黄铜、磷青铜等。金属板31例如是一边为14.6mm且厚度为0.08mm程度的正方形的平板。另外，关于金属板31，只要弹性模量为1GPa以上，则也可以是玻璃环氧基板等树脂类材料。此外，金属板31不限于矩形，也可以是圆形、多边形的形状。
压电体33是包含PZT等压电陶瓷的、半径为13.6mm程度、且厚度(Z轴方向)为0.055mm程度的圆板。另外，压电体33的厚度能够根据所希望的特性从20μm以上且几百μm以下程度进行设定。此外，压电体33不限于圆形，也可以是椭圆形、多边形等形状。
在压电体33的表面和背面形成有直径比压电体33的直径小的电极32。对于电极32，可使用厚度为1μm程度的Ag烧附电极、厚度为零点几μm程度的NiCu(镍-铜合金)、Ag(银)溅射电极。
关于振动板30，其周缘部载置于后述的支承部26而容纳在壳体20之中，使得金属板31与后述的壳体20的底壁21对置。另外，在本实施方式中，振动板30是压电体33形成在金属板31的一部分的结构，但是不限定于此。例如，振动板30也可以是压电体33形成在金属板31的全部的结构。
(1-2.壳体)
壳体20形成为包含陶瓷或树脂等绝缘性材料的、具有底壁21和4个侧壁22的大致正方形的箱型。在由树脂形成壳体20的情况下，优选使用LCP(液晶聚合物)、SPS(间同立构聚苯乙烯)、PPS(聚苯硫醚)、PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)等。另外，壳体20不限定于大致正方形的箱型，也可以是圆筒的形状、多棱柱的形状。
底壁21是沿着XY平面设置的平板。在底壁21形成有放声孔24。放声孔24是用于将通过后述的振动板30振动而发出的声音传送到壳体20的外侧的孔。另外，在本实施方式中，在放声孔24的周围形成有厚度为1mm程度的凹陷。
侧壁22从底壁21的周缘部向Z轴方向(即，从底壁21朝向振动板30的方向)延伸，使得包围底壁21的上方的空间。壳体20在与振动板30对置的面，通过底壁21的表面和侧壁22的内表面形成了凹部(空间)。
侧壁22在其开口部具有框23。框23与侧壁22的外侧的面连续地形成，形成在比侧壁22的其他区域更靠外侧。即，侧壁22的内侧的面(内周部)具有如下的构造，即，通过形成框23，从而在开口部近旁的区域中沿着ZY平面相对于壳体20向外侧弯曲之后，再次沿着Z轴方向延伸。由此，侧壁22在其内周部中的向外侧弯曲的区域具有在其全周对振动板30进行支承的支承部26(图3)。支承部26处的振动板30相对于底壁21平行地设置。壳体20能够在比该开口面更靠底壁21侧对振动板30进行支承，因此在振动板30与安装基板之间形成空间。
在框23的至少一边以上的边形成有狭缝状的孔27(图3)。通过在框23形成狭缝状的孔27，从而可降低振动板30与安装基板之间的空间中的空气阻力。
壳体20具备上述的放声孔24和狭缝状的孔27，进而在振动板30与安装基板之间形成了给定的空间，由此压电发声部件1能够作为使特定的频率的声压提高的亥姆霍兹共鸣器而发挥功能。另外，通过调整给定的空间的体积、及狭缝状的孔以及放声孔24的尺寸和孔的数量，从而能够进行频率的调整。
在本实施方式中，关于壳体20的外形，沿着X轴方向的长度为18mm程度，沿着Y轴方向的长度为18mm程度，沿着Z轴方向的厚度为8mm程度。此外，放声孔24沿着X轴方向的长度为5mm程度，沿着Y轴方向的长度为3.5mm程度，沿着Z轴方向的厚度为3mm程度。
(1-3.端子)
端子10设在框23中的相邻的两个边。端子10从框23的上表面起跨越至内壁(支承部26)而形成，使壳体内部和外部导通连接。端子通过Ni(镍)、Cu(铜)、或Au(金)对铁、黄铜等实施了镀覆等。在本实施方式中，端子10在黄铜(S2680-1/2H)上包含1μm的Ni(镍)基底、0.02μm以上且0.1μm以下程度的Au(金)镀层。另外，端子10不限定于形成在框23中的相邻的两个边的结构，可以是形成在框23的相互对置的两个边的结构，也可以是仅形成在一个边的结构。
(2.粘接构造)
振动板30被支承部26支承，使得相对于底壁21平行。
被支承部26支承的振动板30在至少两处通过弹性绝缘粘接剂41进行粘接固定。在本实施方式中，弹性绝缘粘接剂在与端子10对置的区域以及4个角部从振动板30起跨越至壳体20而形成。弹性绝缘粘接剂41优选与后述的导电性粘接剂42相比为低弹性，其材质例如是弹性模量为3.7MPa程度的聚氨酯类粘接剂等。
进而，通过从振动板30起跨越至壳体20形成导电性粘接剂42，使得横跨弹性绝缘粘接剂41，从而振动板30和端子10被电连接。导电性粘接剂42优选形成在弹性绝缘粘接剂41的中央附近，使得不附着在周边。导电性粘接剂42的材质例如是弹性模量为0.3Gpa程度的聚氨酯类导电性粘接剂等。
此外，壳体20的内周与振动板30的外周的间隙被形成为框状(例如，环状)的涂敷部50所密封。进而，涂敷部50还形成在振动板30的表面，使得具有与涂敷为框状的部分内接的部分。即，涂敷部50包含：密封部，对壳体20的内周和振动板30的外周进行密封；和保护部，具有与该密封部分内接的部分，并对振动板30进行保护。由于振动板30被涂敷部50覆盖，因此即使压电发声部件1是在安装基板侧不具备盖的结构，也能够对压电体33进行保护。由此，能够减少构成压电发声部件1的构件。另外，涂敷部50优选覆盖振动板30的整个面，但是只要是至少覆盖压电体33的结构即可。在该情况下，涂敷部50的保护部优选为与压电体33相似的形状。例如，在图3的例子中，保护部为圆板形状，在直径的延长线上与密封部内接。进而，保护部也可以是其周缘部的全部与密封部内接的结构。
涂敷部50优选为500μm以下的厚度。由此，能够降低阻碍振动板30的振动的情况。此外，涂敷部50例如是硅酮、低弹性的环氧、氟树脂等。另外，在对涂敷部50使用硅酮的情况下，优选低分子硅氧烷的含有率为100ppm以下。由此，能够抑制由于硅氧烷从硅酮脱离而造成的周围的电子部件的绝缘不良。
图4是示出对密封剂和涂敷材料相同且一体形成给声压变化量造成的影响进行了验证的结果的曲线图。在图4中，横轴表示试验时间(压电发声部件1的使用期间)，纵轴表示声压的变化量。此外，用圆圈示出测定点的曲线图表示密封剂和涂敷材料相同且一体形成的本实施方式涉及的压电发声部件1中的验证结果。另一方面，用方形示出测定点的曲线图表示作为比较例对密封剂和涂敷材料使用不同的材料而形成的以往的压电发声部件中的验证结果。根据图4可明确，比较例的压电发声部件随着试验时间变长而声压变化量变大，相对于此，本实施方式涉及的压电发声部件1即使试验时间变长，声压也几乎不变化。
像这样，在本实施方式涉及的压电发声部件1中，通过用相同材料一体进行壳体20和振动板30的密封、以及振动板30的涂敷，从而能够抑制振动板30的振动产生变形，可得到良好的振动特性。此外，通过密封剂和涂敷材料相同且一体形成，从而不会产生它们的界面处的剥离等不良情况，能够抑制由长期使用造成的声压的变化。
(3.制造工艺)
接着，参照图5对压电发声部件1的制造工艺进行说明。图5是示出本实施方式涉及的压电发声部件1的工艺流程的图。
首先，振动板30被容纳到壳体20中使得其金属板31与底壁21对置，其周缘部被支承部26支承(图5(A))。接着，如图5(B)所示，通过将弹性绝缘粘接剂41涂敷到振动板30的角部近旁和与端子10对置的区域，从而将振动板30固定于壳体20。
在通过加热等使弹性绝缘粘接剂41固化之后，涂敷导电性粘接剂42，使得横跨弹性绝缘粘接剂41的上方，并通过加热等使其固化(图5(C))。接着，沿着振动板30的外周与壳体20的内周的间隙涂敷弹性材料(是密封剂的一个例子。)。进而，涂敷与上述的间隙所涂敷的弹性材料相同的弹性材料(是保护剂的一个例子。)，使得与涂敷在该间隙的弹性材料内接，且使得覆盖振动板30的表面(至少压电体33的表面)。进而，通过加热等使弹性材料固化，从而形成涂敷部50(图5(D))。另外，成为涂敷部50的材料的弹性材料的涂敷的顺序并不限定于此。例如，也可以是在间隙的一部分涂敷了弹性材料之后在振动板30的一部分进行涂敷并再次在间隙的一部分进行涂敷的结构。
图6是示意性地示出对振动板30进行涂敷时的涂敷部50的涂敷方法的图。图6的实线表示对涂敷部50进行涂敷的喷嘴的轨迹。在图6所示的涂敷的方法中，喷嘴在描绘了沿着X轴方向的轨迹之后，最后描绘沿着Y轴方向的轨迹。由此，能够在短时间覆盖整体，进而，能够无间隙地进行涂敷。
像这样，在本实施方式涉及的压电发声部件1中，涂敷部50兼作振动板30和壳体20的密封部、以及振动板30的保护部。因此，能够减少基于加热等的固化的工艺。
以上，对本发明的例示性的实施方式进行了说明。
本发明的一个实施方式涉及的压电发声部件1具备：振动板30，具有金属板31和形成在金属板31上的压电体33，通过对压电体33施加电压，从而进行弯曲振动；壳体20，具有底壁21及从该底壁21的周缘向厚度方向延伸的侧壁22、以及在侧壁22的内周部对振动板30进行支承的支承部26；端子10，形成在壳体20，对振动板30施加电压；弹性绝缘粘接剂41，形成在侧壁22，使振动板30固定于支承部26；导电性粘接剂42，形成在弹性绝缘粘接剂41上，使端子10和振动板30电连接；框状的密封部50，对振动板30的外周与侧壁22的内周部的间隙进行密封；以及保护部50，包含与密封部50相同的材料，设置在压电体33的表面的至少一部分以使得与密封部50内接，对压电体33的表面进行保护。本实施方式涉及的压电发声部件1，通过密封部50和保护部50包含相同的材料，从而能够抑制由于密封部50以及保护部50而振动板30的振动产生变形，可得到良好的振动特性。此外，通过密封材和涂敷材料相同且为一体，从而不会产生它们的界面处的剥离等不良情况，还能够抑制由于长期使用而造成的声压的变化。
此外，保护部50优选设置在压电体33的整个表面。此外，在振动板30中，优选的是，压电体33形成为覆盖金属板31的一部分，保护部50设置为覆盖振动板30的整个表面。根据该优选的方式，能够抑制由于密封部50以及保护部50而振动板30的振动产生变形，可得到良好的振动特性。此外，通过密封材和涂敷材料相同且为一体，从而不会产生它们的界面处的剥离等不良情况，还能够抑制由于长期使用而造成的声压的变化。
此外，壳体20优选在与底壁21对置的面具有开口。根据该优选的方式，由于振动板30被涂敷部50覆盖，因此即使压电发声部件1是在安装基板侧不具备盖的结构，也能够对压电体33进行保护。由此，能够减少构成压电发声部件1的构件。
此外，本实施方式涉及的压电发声部件制造方法包括：准备振动板30的工序，振动板30具有金属板31和形成在金属板31的表面的压电体33，通过从端子10向压电体33施加电压，从而进行弯曲振动；准备壳体20的工序，壳体20形成有端子10，具有底壁21及从该底壁21的周缘向厚度方向延伸的侧壁22、以及在侧壁22的内周部对振动板30进行支承的支承部26；将振动板30容纳到壳体20的工序；从振动板30的周缘部起跨越至壳体20中的至少形成了端子10的区域来涂敷弹性绝缘粘接剂41的工序；使弹性绝缘粘接剂41固化的工序；横跨弹性绝缘粘接剂41并从振动板30的周缘部起跨越至端子10来涂敷导电性粘接剂42的工序；使导电性粘接剂42固化的工序；沿着振动板30的外周与侧壁22的内周部的间隙呈框状涂敷弹性材料的工序；涂敷弹性材料以使得与涂敷在间隙的弹性材料内接且使得覆盖压电体33的表面的工序；以及使弹性材料固化的工序。在本实施方式涉及的压电发声部件的制造方法中，使弹性材料固化后的涂敷部50兼作振动板30和壳体20的密封部、以及振动板30的保护部。因此，能够减少基于加热等的固化的工艺。
另外，以上说明过的各实施方式用于使本发明容易理解，并不用于对本发明进行限定解释。本发明能够在不脱离其主旨的情况下进行变更/改良，并且本发明还包括其等价物。即，只要具备本发明的特征，本领域技术人员对各实施方式适当施加了设计变更的实施方式也包含于本发明的范围。例如，各实施方式具备的各要素及其配置、材料、条件、形状、尺寸等并非限定于例示的内容，能够适当地进行变更。此外，各实施方式是例示，能够实现在不同的实施方式中示出的结构的部分置换或组合，这是不言而喻的，它们只要包含本发明的特征，也包含于本发明的范围。
附图标记说明
1：压电发声部件；
10：端子；
20：壳体；
30：振动板；
41：弹性绝缘粘接剂；
42：导电性粘接剂；
50：涂敷部。
Claims (5)
1.一种压电发声部件，具备：
振动板，具有金属板和形成在所述金属板上的压电体，通过对所述压电体施加电压，从而进行弯曲振动；
壳体，具有底壁及从该底壁的周缘向厚度方向延伸的侧壁、以及在所述侧壁的内周部对所述振动板进行支承的支承部；
端子，形成在所述壳体，对所述振动板施加电压；
弹性粘接剂，形成在所述侧壁，使所述振动板固定于所述支承部；
导电性粘接剂，形成在所述弹性粘接剂上，使所述端子和所述振动板电连接；
框状的密封部，对所述振动板的外周与所述侧壁的内周部的间隙进行密封；以及
保护部，包含与所述密封部相同的材料，设置在所述压电体的表面的至少一部分以使得与该密封部内接，对所述压电体的表面进行保护。
2.根据权利要求1所述的压电发声部件，其中，
所述保护部设置为覆盖所述压电体的整个表面。
3.根据权利要求1所述的压电发声部件，其中，
在所述振动板中，
所述压电体形成为覆盖所述金属板的一部分，
所述保护部设置为覆盖所述振动板的整个表面。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的压电发声部件，其中，
所述壳体在与所述底壁对置的面具有开口。
5.一种压电发声部件制造方法，包括：
准备振动板的工序，所述振动板具有金属板和形成在所述金属板上的压电体，通过对所述压电体施加电压，从而进行弯曲振动；
准备壳体的工序，所述壳体形成有对所述压电体施加电压的端子，并具有底壁及从该底壁的周缘向厚度方向延伸的侧壁、以及在所述侧壁的内周部对所述振动板进行支承的支承部；
将所述振动板容纳到所述壳体的工序；
从所述振动板的周缘部起跨越至所述壳体中的至少形成了所述端子的区域来涂敷弹性粘接剂的工序；
使所述弹性粘接剂固化的工序；
横跨所述弹性粘接剂并从所述振动板的周缘部起跨越至所述端子来涂敷导电性粘接剂的工序；
使所述导电性粘接剂固化的工序；
沿着所述振动板的外周与所述侧壁的内周部的间隙呈框状涂敷密封剂的工序；
涂敷包含与所述密封剂相同的材料的保护剂以使得与涂敷在所述间隙的所述密封剂内接且使得覆盖所述压电体的表面的工序；以及
使所述密封剂以及保护剂固化的工序。
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