DE10229667A1

DE10229667A1 - Piezoelektrischer elektroakustischer Wandler und Verfahren zur Herstellung desselben

Info

Publication number: DE10229667A1
Application number: DE10229667A
Authority: DE
Inventors: Kazuaki Hamada; Masayuki Fujino
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-07-11
Filing date: 2002-07-02
Publication date: 2003-03-13
Also published as: KR100533760B1; KR20030007021A; CN1396753A; CN1218550C; US7020295B2; JP3770114B2; US20030021458A1; JP2003023697A

Abstract

Ein piezoelektrischer elektroakustischer Wandler umfaßt eine im wesentlichen rechteckige piezoelektrische Membran, die Elektroden aufweist und in Reaktion auf das Anlegen eines wechselnden Signals zwischen den Elektroden in Biegeschwingung versetzt wird, ein Harzgehäuse mit einem innerhalb von Seitenwänden des Gehäuses angeordneten Tragelement zum Tragen der Membran, Klemmen, die so in das Gehäuse eingeformt sind, daß Innenanschlüsse in dem Tragelement freiliegen und Außenanschlüsse auf der Außenseite des Gehäuses freiliegen, einen leitenden Kleber, um die Elektroden der Membran mit den Innenanschlüssen der Klemmen elektrisch zu verbinden, ein elastisches Dichtungsmittel zum Abdichten einer Lücke zwischen dem Außenumfang der Membran und dem Innenumfang des Gehäuses und eine Deckelplatte zum Verschließen einer Öffnung des Gehäuses. Die Klemmen sind gepreßte Klemmen, die hergestellt werden, indem man eine Metallplatte so stanzt, daß eine gratbildende Oberfläche zu ihrer Unterseite wird und Grate an beiden jeweiligen Seitenrändern der Innenanschlüsse in das Tragelement des Gehäuses eingebettet werden, so daß die Oberseiten der Innenanschlüsse mit der Oberfläche des Tragelements bündig sind, und die Außenanschlüsse der Klemmen werden über die Seitenflächen des Gehäuses zur Bodenfläche desselben gebogen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen oberflächenmontierbaren piezoelektrischen elektroakustischen Wandler und ein Verfahren zur Herstellung desselben, und sie betrifft insbesondere einen Aufbau von Klemmen desselben.

In elektronischen Geräten, elektronischen Haushaltsgeräten, tragbaren Telefonen und anderen derartigen elektronischen Geräten sind piezoelektrische elektroakustische Wandler weitverbreitet als piezoelektrischer Summer oder piezoelektrischer Empfänger, der einen Alarmton oder einen Betriebston erzeugt. Ein piezoelektrischer elektroakustischer Wandler dieses Typs umfaßt im allgemeinen ein kreisrundes piezoelektrisches Element, das auf eine Seite einer kreisrunden Metallplatte aufgeklebt ist, um eine unimorphe Membran zu bilden, und der Umfang der Metallplatte wird unter Verwendung von Siliconkautschuk auf einem kreisrunden Gehäuse befestigt, während eine Öffnung des Gehäuses mit einer Abdeckung verschlossen wird.

Bei Verwendung einer kreisrunden Membran gibt es jedoch das Problem einer niedrigen Produktionsleistung, einer niedrigen Schallumwandlungsleistung und darüber hinaus Schwierigkeiten bei der Miniaturisierung des piezoelektrischen elektroakustischen Wandlers.

Gemäß der Beschreibung der ungeprüften Japanischen Patentanmeldung Nr. 2000-310990 verbessert ein piezoelektrischer elektroakustischer Wandler die Produktionsleistung und die Schallumwandlungsleistung und kann durch Verwendung einer rechteckigen Membran miniaturisiert werden. Der piezoelektrische elektroakustische Wandler umfaßt eine rechteckige piezoelektrische Membran, ein Isoliergehäuse mit einer Bodenwand, vier Seitenwänden und einem Tragelement, das innen zwischen zwei der einander gegenüberliegenden Seitenwände angeordnet ist, um die Membran zu tragen, wobei das Tragelement mit einem ersten und einem zweiten für den Außenanschluß darin ausgebildeten leitenden Element versehen ist, und eine Deckelplatte mit darin ausgebildeten Löchern zur Abgabe von Schall. Die Membran ist in dem Gehäuse untergebracht, wobei zwei gegenüberliegende Seiten der Membran mit einem Kleber oder einem elastischen Dichtungsmittel an dem Tragelement befestigt sind, während Lücken zwischen den beiden anderen Seiten der Membran und dem Gehäuse mit dem elastischen Dichtungsmittel abgedichtet sind, so daß die Membran und das erste und zweite leitende Teil mit Hilfe eines leitenden Klebers elektrisch miteinander verbunden sind, und die Deckelplatte auf das offene Ende der Seitenwände des Gehäuses geklebt ist.

Die obengenannten Veröffentlichung offenbart gemäß Fig. 12 bis 15 der Veröffentlichung ein Verfahren zum Befestigen der Klemme an dem Gehäuse in einer Weise, daß die Klemme im voraus entlang der Bodenfläche des Gehäuses eingeformt wird, und dann wird der Endabschnitt der Klemme entlang der Seitenwand der längeren Seite des Gehäuses nach oben gebogen. In diesem Fall kann es wegen der komplexen Form der Klemme schwierig sein, die Klemme einzuformen, und es kann schwierig sein, eine Hohlkehle zum Löten zu bilden, weil ein kleiner Bereich der Klemme auf der Seitenfläche des Gehäuses freiliegt.

Die Klemme wird während des Einformens im wesentlichen gerade ausgebildet, und nach dem Einformen wird ein aus dem Gehäuse ragender Außenanschluß über die Seitenfläche des Gehäuses zur Bodenfläche desselben gebogen, so daß man eine oberflächenmontierbare Klemme bilden kann. Dieser Aufbau hat den Vorteil, daß ohne weiteres eine Hohlkehle zum Löten gebildet wird, weil die Form der Klemme einfach ist und weil ferner der Außenanschluß der Klemme über die Seitenfläche zur Bodenfläche gebogen wird.

Da jedoch bei dem oben beschriebenen Aufbau der Innenanschluß der Klemme in dem Tragelement des Gehäuses freiliegt, während der Außenanschluß aus dem Gehäuse herausragt, breitet sich beim Biegen des Außenanschlusses über die Seitenfläche zur Bodenfläche die Biegespannung auch zu dem Innenanschluß aus, so daß bei dem Innenanschluß ein loses Teil entstehen kann. Beim Anschluß der Membran an den Innenanschluß kann es daher das Problem geben, daß die Membran nicht stabilisiert ist, so daß Schalldruckwerte verschlechtert sind.

Als Klemme wird im allgemeinen eine aus einer Metallplatte ausgestanzte gepreßte Klemme verwendet, wobei unweigerlich ein Grat entsteht, so daß dann, wenn der Grat auf einer Lötfläche des Außenanschlusses freiliegt, bei der Montage ein Fehler wie zum Beispiel ein loses Teil entstehen kann.

Um die oben beschriebenen Probleme zu beheben, stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung einen piezoelektrischen elektroakustischen Wandler und ein Verfahren zur Herstellung desselben bereit, mit dem ein Fehler wie zum Beispiel das Lockerwerden während der Montage ausgeschaltet und gleichzeitig das Lockerwerden bei Innenanschlüssen von Klemmen infolge eines Grates verhindert werden kann.

Eine erste bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt einen piezoelektrischen elektroakustischen Wandler bereit, der folgendes umfaßt: eine im wesentlichen rechteckige piezoelektrische Membran, die Elektroden aufweist und in Reaktion auf das Anlegen eines wechselnden Signals zwischen den Elektroden in Biegeschwingung versetzt wird, ein Harzgehäuse mit einem innerhalb von Seitenwänden des Gehäuses angeordneten Tragelement zum Tragen der piezoelektrischen Membran, Klemmen, die so in das Gehäuse eingeformt sind, daß Innenanschlüsse in dem Tragelement freiliegen und Außenanschlüsse auf der Außenseite des Gehäuses freiliegen, einen leitenden Kleber, um die Elektroden der piezoelektrischen Membran mit den Innenanschlüssen der Klemmen elektrisch zu verbinden, ein elastisches Dichtungsmittel zum Abdichten einer Lücke zwischen dem Außenumfang der piezoelektrischen Membran und dem Innenumfang des Gehäuses, und eine Deckelplatte zum Verschließen einer Öffnung des Gehäuses, wobei die Klemmen gepreßte Klemmen sind, die hergestellt werden, indem man eine Metallplatte so stanzt, daß eine gratbildende Oberfläche zu ihrer Unterseite wird, wobei Grate an beiden jeweiligen Seitenrändern der Innenanschlüsse in dem Tragelement des Gehäuses eingebettet werden, so daß die Oberseiten der Innenanschlüsse mit der Oberfläche des Tragelements bündig sind, und wobei die Außenanschlüsse der Klemmen über die Seitenflächen des Gehäuses zur Bodenfläche desselben gebogen werden.

Eine zweite bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen elektroakustischen Wandlers bereit, das die folgenden Schritte umfaßt: Es wird eine im wesentlichen rechteckige piezoelektrische Membran hergestellt, die Elektroden aufweist und in Reaktion auf das Anlegen eines wechselnden Signals zwischen den Elektroden in Biegeschwingung versetzt wird; es wird ein Harzgehäuse hergestellt, das ein innerhalb von Seitenwänden des Gehäuses angeordnetes Tragelement zum Tragen der piezoelektrischen Membran und Klemmen aufweist, die so in das Gehäuse eingeformt sind, daß Innenanschlüsse in dem Tragelement freiliegen und Außenanschlüsse auf der Außenseite des Gehäuses freiliegen; zwei gegenüberliegende Seiten der piezoelektrischen Membran werden auf dem Tragelement gelagert, indem man die piezoelektrische Membran in dem Gehäuse unterbringt; die Elektroden der piezoelektrischen Membran werden mit Hilfe eines leitenden Klebers mit den Innenanschlüssen der Klemmen elektrisch verbunden; eine Lücke zwischen dem Außenumfang der piezoelektrischen Membran und dem Innenumfang des Gehäuses wird mit einem elastischen Dichtungsmittel abgedichtet; und eine Öffnung des Gehäuses wird mit einer Deckelplatte verschlossen, wobei die Klemmen gepreßte Klemmen sind, die hergestellt werden, indem man eine Metallplatte so stanzt, daß eine gratbildende Oberfläche zu ihrer Unterseite wird, wobei Grate an beiden jeweiligen Seitenrändern der Innenanschlüsse in dem Tragelement des Gehäuses eingebettet werden, so daß die Oberseiten der Innenanschlüsse mit der Oberfläche des Tragelements bündig sind, und wobei die Außenanschlüsse der Klemmen während des Einformens im wesentlichen gerade seitlich aus dem Gehäuse herausragen und nach dem Einformen über die Seitenflächen des Gehäuses zur Bodenfläche desselben gebogen werden.

Zunächst werden die im wesentlichen rechteckige piezoelektrische Membran und das Harzgehäuse mit den darin eingeformten Klemmen hergestellt. Die piezoelektrische Membran wird so in dem Gehäuse untergebracht, daß sie auf dem Tragelement des Gehäuses gelagert ist, und die Elektroden der piezoelektrischen Membran und die Innenanschlüsse der Klemmen werden über den elastischen Kleber elektrisch miteinander verbunden. Nach dem Abdichten der Lücke zwischen dem Außenumfang der piezoelektrischen Membran und dem Innenumfang des Gehäuses mit dem elastischen Dichtungsmittel wird die Öffnung des Gehäuses verschlossen. Beim Einformen der Klemmen in das Gehäuse werden die Klemmen so ausgerichtet, daß ihre gratbildende Oberfläche zu ihrer Unterseite wird und die Grate an beiden jeweiligen Seitenrändern der Innenanschlüsse in das Tragelement des Gehäuses eingebettet werden, so daß die Oberseiten der Innenanschlüsse der Klemmen mit der Oberfläche des Tragelements des Gehäuses bündig sind. Dann werden die Außenanschlüsse der Klemmen, die während des Einformens im wesentlichen gerade seitlich aus dem Gehäuse ragen, nach dem Einformen über die Seitenflächen des Gehäuses zur Bodenfläche desselben gebogen.

Bei einer solchen Konfiguration breitet sich die durch das Biegen der Außenanschlüsse erzeugte Spannung auch auf die Innenanschlüsse aus. Da jedoch die Grate der Innenanschlüsse in das Tragelement des Gehäuses eingebettet sind, wird das Lockerwerden der Innenanschlüsse zuverlässig verhindert, so daß die Schalldruckwerte beim Anschließen der piezoelektrischen Membran nicht schlechter werden können. Da der Grat bei den Innenanschlüssen nicht freiliegt, wird die Zuverlässigkeit der Verbindung mit der piezoelektrischen Membran ebenfalls stark erhöht.

Die Außenanschlüsse der Klemmen werden dagegen so gebogen, daß die Grate nach innen weisen, so daß der Grat auf einer Lötfläche der Außenanschlüsse nicht freiliegt, wodurch ein Fehler wie zum Beispiel das Lockerwerden während der Montage verhindert wird. Da die Außenanschlüsse über die Seitenflächen des Gehäuses zur Bodenfläche desselben gebogen werden, kann leicht eine Hohlkehle zum Löten gebildet werden, während die Klemme leicht mit einer Lötspitze zu erwärmen ist.

Gemäß bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die piezoelektrische Membran direkt mit den Innenanschlüssen der Klemmen in Kontakt gebracht werden, oder die beiden können etwas voneinander getrennt werden, um mit Hilfe des leitenden Klebers miteinander verbunden zu werden.

Die piezoelektrische Membran kann auch mit einem anderen als dem leitenden Kleber und dem elastischen Dichtungsmittel mechanisch an dem Tragelement des Gehäuses befestigt werden.

Die piezoelektrische Membran ist nicht auf die unimorphe Membran beschränkt, bei der die piezoelektrische Keramikplatte auf eine Oberfläche der Metallplatte geklebt ist. Alternativ kann eine bimorphe Membran verwendet werden, bei der mehrere piezoelektrische Keramikschichten aufgebracht sind.

Weitere Merkmale, Elemente, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen derselben anhand der beigefügten Zeichnungen offensichtlich.
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines piezoelektrischen elektroakustischen Wandlers gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine Schnittansicht längs der Linie A-A von Fig. 1;
Fig. 3 ist eine auseinandergezogene Ansicht des in Fig. 1 gezeigten piezoelektrischen elektroakustischen Wandlers;
Fig. 4 ist eine Seitenansicht in Richtung des Pfeils B von Fig. 3;
Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht einer piezoelektrischen Membran zur Verwendung bei dem in Fig. 1 gezeigten piezoelektrischen elektroakustischen Wandler;
Fig. 6A und 6B sind Draufsichten, die eine erste Hälfte eines Verfahrens zur Herstellung eines Gehäuses zeigen; und
Fig. 7A bis 7C sind Schnittansichten, die eine zweite Hälfte eines Verfahrens zur Herstellung des Gehäuses zeigen.
In Fig. 1 bis 4 ist ein oberflächenmontierbarer Schallgeber dargestellt, der ein Beispiel für einen piezoelektrischen elektroakustischen Wandler gemäß bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist.
Der piezoelektrische elektroakustische Wandler umfaßt vorzugsweise eine unimorphe piezoelektrische Membran 1, ein Gehäuse 10 und eine Deckelplatte 20.
Die in Fig. 5 gezeigte Membran 1 umfaßt eine im wesentlichen rechteckige piezoelektrische Platte 2, die in Dickenrichtung polarisiert ist und Dünnschicht- oder Dickschichtelektroden 2a bzw. 2b aufweist, die auf ihrer Ober- und Unterseite angeordnet sind, und eine im wesentlichen rechteckige Metallplatte 3 mit im wesentlichen derselben Breite wie die piezoelektrische Platte 2 und mit einer etwas größeren Länge als diese, wobei die Metallplatte über einen leitenden Kleber oder ein anderes geeignetes Material auf die Elektrode 2b auf der Unterseite der piezoelektrischen Platte 2 aufgebracht und aufgeklebt ist. Außerdem kann die Metallplatte 3 über den leitenden Kleber direkt mit der Unterseite der piezoelektrischen Platte 2 verbunden werden, so daß die Elektrode 2b auf der Unterseite weggelassen werden kann. Gemäß der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform ist die piezoelektrische Platte 2 in einer Stellung auf die Metallplatte 3 aufgeklebt, die nach einer Seite der Metallplatte 3 in Längsrichtung hängt, so daß in Längsrichtung zur anderen Seite der Metallplatte 3 ein Kontaktabschnitt 3a entsteht, in dem die Metallplatte 3 freiliegt.
Als piezoelektrische Platte 2 kann zum Beispiel eine Platte aus einer PZT-Keramik mit den ungefähren Maßen 10 mm × 8 mm × 50 µm verwendet werden. Ein Material für die Metallplatte 3 hat vorzugsweise eine hohe Leitfähigkeit und auch eine hohe Federelastizität, so daß zum Beispiel eine Metallplatte aus Phosphorbronze und 42Ni mit den ungefähren Maßen 10 mm × 10 mm × 50 µm dafür verwendet werden kann.
Das Gehäuse 10, das aus einem hitzebeständigen Harz wie zum Beispiel einem LCP (Flüssigkristallpolymer), SPS (syndiotaktisches Polystyrol), PPS (Polyphenylensulfid) und einem Epoxidharz besteht, ist einstückig zu einer im wesentlichen rechteckigen Kastenform ausgebildet mit einer Bodenwand 10a und vier Seitenwänden 10b bis 10e. Im Innenumfang der vier Seitenwände 10b bis 10e sind Stufen 10f ringförmig angeordnet. Im Innenumfang der Stufen 10f ist ein ringförmiges Tragelement 10g in der um eine Stufe niedrigeren Position angeordnet. Über den Stufen 10f innerhalb der beiden einander gegenüberliegenden Seitenwände 10b und 10d liegen Innenanschlüsse 11a und 12a von zwei Klemmen 11 und 12 frei. Die Klemmen 11 und 12 sind durch Einformen in dem Gehäuse 10 ausgebildet, wobei die aus dem Gehäuse 10 herausragenden Außenanschlüsse 11b und 12b entlang der Außenseiten der Seitenwände 10b und 10d zur Bodenwand 10a des Gehäuses 10 gebogen sind. Die Klemmen 11 und 12 sind gepreßte Klemmen, die hergestellt werden, indem man eine Metallplatte so stanzt, daß eine gratbildende Oberfläche zu ihrer Unterseite wird, wie nachfolgend beschrieben wird, und jeder der in Fig. 4 gezeigten Innenanschlüsse 11a und 12a einen im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt hat. Wenn daher die Klemmen 11 und 12 eingeformt sind, so daß die Oberseiten der Innenanschlüsse 11a und 12a mit der Oberseite des Tragelements 10g bündig sind, werden die Grate 11a₁ und 12a₁ (11a₁ ist nicht dargestellt) der beiden jeweiligen Seiten der Innenanschlüsse 11a und 12a in das Tragelement 10g eingebettet, und das Lockerwerden der Innenanschlüsse 11a und 12a wird aufgrund ihrer Ankerwirkung zuverlässig verhindert. Die Bodenfläche des Gehäuses 10 ist mit Nuten 10h versehen, in die die Außenanschlüsse 11b und 12b der Klemmen 11 und 12 eingepaßt sind. Die Bodenfläche des Gehäuses 10 ist daher im wesentlichen bündig mit den Unterseiten der Außenanschlüsse 11b und 12b, die Lötflächen sind. Da ferner die gratbildenden Oberflächen der Klemmen 11 und 12 so angeordnet sind, daß sie innen liegen, wenn sie zusammengeklappt werden, kann der Grat an den Lötflächen der Außenanschlüsse 11b und 12b nicht freiliegen.
Außerdem ist die Bodenwand 10a des Gehäuses 10 mit einer darin ausgebildeten Dämpfungsöffnung 10i versehen, und am oberen Rand der Seitenwand 10e ist vorzugsweise ein Ausschnitt 10j ausgebildet, der eine zweite Schallabgabeöffnung darstellt (siehe Fig. 3).
Die Membran 1 wird so in dem Gehäuse 10 untergebracht, daß die piezoelektrische Platte 2 zur Bodenwand 10a des Gehäuses 10 weist, und ihre beiden kürzeren Seiten werden auf das Tragelement 10g gelegt, auf dem die Klemmen 11 und 12 freiliegen. Die Oberflächen der Innenanschlüsse 11a und 12a der Klemmen 11 und 12 werden zuvor mit leitenden Klebern 13 und 14 beschichtet, so daß die Innenanschlüsse 11a und 12a der Klemmen 11 und 12 mit der Oberflächenelektrode 2a der piezoelektrischen Platte 2 bzw. dem Kontaktabschnitt 3a der Metallplatte 3 verbunden und daran befestigt werden. Als leitende Kleber 13 und 14 kann eine bekannte leitende Paste wie zum Beispiel eine Paste aus Epoxidharz und Urethan verwendet werden.
Gemäß der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform wird die Membran 1 außerdem vorzugsweise so angeordnet, daß die piezoelektrische Platte 2 zur Bodenwand 10a des Gehäuses 10 weist. Die Membran kann jedoch auch so angeordnet werden, daß die Metallplatte 3 zur Bodenwand 10a des Gehäuses 10 weist. In diesem Fall können nach dem Auflegen der Membran 1 auf das Tragelement 10g die leitenden Kleber 13 und 14 aufgebracht werden.
Die Lücke zwischen dem Außenumfang der Membran 1 und dem Innenumfang des Gehäuses 10 wird mit einem elastischen Dichtungsmittel 15 abgedichtet, so daß zwischen der Ober- und Unterseite der Membran 1 keine Luft mehr entweichen kann. Als elastisches Dichtungsmittel 15 kann vorzugsweise ein Material verwendet werden, das nach dem Aushärten einen niedrigen Elastizitätsmodul hat, wie zum Beispiel ein Siliconkleber, um die Biegeschwingung der Membran 1 nicht zu behindern. Wenn die Membran 1 abgedichtet und an dem Gehäuse 10 befestigt ist, wird die Deckelplatte 20 mit einem Kleber 21 auf die obere Öffnung des Gehäuses 10 geklebt. Die Deckelplatte 20 besteht vorzugsweise aus demselben Material wie das Gehäuse 10. Durch Ankleben der Deckelplatte 20 wird zwischen der Deckelplatte 20 und der Membran 1 ein Resonanzraum 22 gebildet (siehe Fig. 2).
Der piezoelektrische elektroakustische Wandler wird in der oben beschriebenen Weise fertiggestellt.
Der piezoelektrische elektroakustische Wandler mit dem oben beschriebenen Aufbau wird auf der Oberfläche einer Leiterplatte etc. montiert. Wenn ein vorbestimmtes wechselndes Signal (Wechselstromsignal oder Rechteckwellensignal) zwischen den in dem Gehäuse 10 vorgesehenen Klemmen 11 und 12 angelegt wird, wird das Signal zu dem Bereich zwischen den Oberflächenelektroden 2a und 2b der piezoelektrischen Platte 2 der Membran 1 geschickt, was dazu führt, daß sich die piezoelektrische Platte 2 in Richtung der Ebene ausdehnt und zusammenzieht, so daß die Membran 1 entsprechend dem wechselnden Signal in Biegeschwingung versetzt wird, um eine Schallwelle zu erzeugen. Die erzeugte Schallwelle wird in dem Resonanzraum 22 verstärkt und über die zwischen der Deckelplatte 20 und dem Ausschnitt 10j des Gehäuses 10 gebildete Schallabgabeöffnung nach außen abgegeben.
Anhand von Fig. 6A bis 7 wird nun ein Verfahren zur Herstellung des Gehäuses 10 gemäß der oben erläuterten bevorzugten Ausführungsform beschrieben.
Fig. 6A zeigt einen aus einer Metallplatte unter Verwendung eines Preßwerkzeugs ausgestanzten Leiterrahmen 30. Mit Bezug auf die Zeichnung stellen die Bezugszeichen 31, 32 und 33 einen Träger, einen Verbindungssteg und ein Leitloch dar, und die Elemente 11 und 12 der Klemmen, die innen aus den Trägern 31 ragen, sind einstückig damit ausgebildet. Der Leiterrahmen 30 wird so gepreßt, daß eine gratbildende Oberfläche zu seiner Unterseite wird.
Fig. 6B zeigt einen Zustand, in dem das Gehäuse 10 in den Leiterrahmen 30 eingeformt ist. Die Innenanschlüsse 11a und 12a der Klemmen 11 und 12 sind so ausgebildet, daß sie in dem Tragelement 10g des Gehäuses 10 freiliegen, und Grate an beiden Seitenrändern der Innenanschlüsse 11a und 12a sind in das Tragelement 10g eingebettet.
Fig. 7A zeigt einen Zustand, in dem die Klemmen 11 und 12 von dem Träger 31 des Leiterrahmens 30 getrennt sind, wobei die Klemmen 11 und 12 sich horizontal nach beiden Seiten des Gehäuses 10 erstrecken. Dabei weisen die gratbildenden Oberflächen der Klemmen 11 und 12 nach unten.
Fig. 7B zeigt einen nach unten gebogenen Zustand des aus dem Gehäuse 10 ragenden Abschnitts der Klemmen 11 und 12, was vom Mittelpunkt bis zu den Enden der Spitzen jeweils die Hälfte ist. Zu diesem Zeitpunkt kann der Biegewinkel vorzugsweise etwas größer sein als 90°.
Gemäß Fig. 7C werden die aus dem Gehäuse 10 ragenden Abschnitte der Klemmen 11 und 12 an ihren Fußpunkten gebogen, und dann werden die Innenseiten der Klemmen 11 und 12 an den Seitenflächen des Gehäuses 10 entlanggeführt. In diesem Zustand werden die in Fig. 7B gezeigten gebogenen Abschnitte in die auf der Bodenfläche des Gehäuses 10 ausgebildeten Nuten 10h eingepaßt, wobei durch Biegen in einem Winkel von etwas mehr als etwa 90° gemäß Fig. 7B verhindert wird, daß sich die Enden der Klemmen 11 und 12 lockern. Da außerdem die gratbildenden Oberflächen der Klemmen 11 und 12 zur Bodenfläche des Gehäuses 10 weisen, kann der Grat nicht auf einer Lötfläche freiliegen.
Das Verfahren zur Herstellung des singulären Gehäuses 10 wurde anhand von Fig. 6A bis 7C beschrieben. Vorzugsweise sollte jedoch bei einem praktischen Herstellungsverfahren die Montage der piezoelektrischen Membran 1, das Aufbringen des elastischen Dichtungsmittels 15 und das Aufkleben der Deckelplatte 20 auf das Gehäuse 10 so erfolgen, daß dieses mit dem Leiterrahmen 30 verbunden bleibt, und dann sollten die Klemmen 11 und 12 von dem Leiterrahmen 30 getrennt werden, um die Klemmen 11 und 12 zu biegen. Da in diesem Fall das Gehäuse 10 mit Hilfe des Leitlochs 33 des Leiterrahmens 30 genau positioniert wird, kann das Verfahren zur Herstellung des Gehäuses 10 vom Einformen bis zum Aufkleben der Deckelplatte 20 effizient durchgeführt werden.
Gemäß der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform wird die unimorphe Membran 1 veranschaulicht, bei der die piezoelektrische Platte auf eine Oberfläche der Metallplatte aufgeklebt ist. Die Membran ist jedoch nicht darauf beschränkt, und wie zum Beispiel in der ungeprüften Japanischen Patentanmeldung Nr. 2001-95094 offenbart ist, kann die Membran hergestellt werden durch Aufbringen von zwei oder drei piezoelektrischen Keramikschichten, so daß man eine Schichtstruktur erhält, bei der Außenelektroden auf beiden Seiten der Schichtstruktur angeordnet sind und eine Innenelektrode zwischen Keramikschichten angeordnet ist. In diesem Fall ist die Keramikschicht in ihrer Dickenrichtung in dieselbe Richtung polarisiert, und durch Anlegen eines wechselnden Signals an den Bereich zwischen den Außen- und Innenelektroden kann die Schichtstruktur in Biegeschwingung versetzt werden.
In diesem Fall hat die Membran eine keramische Schichtstruktur ohne Metallplatte, und zwei nacheinander in Dickenrichtung angeordnete Schwingbereiche schwingen in einander entgegengesetzte Richtungen, so daß eine größere Verschiebung, d. h. ein höherer Schalldruck erreicht werden kann als bei der unimorphen Membran.
Die Form der Klemmen 11 und 12 ist nicht auf eine Platte mit einer vorbestimmten Breite wie bei der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform begrenzt, und der Innenanschluß kann zum Beispiel zweizinkig sein, oder in einem mittleren Abschnitt der in das Gehäuse eingebetteten Klemme kann eine Öffnung ausgebildet sein, um eine durch das Gehäuse ausgeübte, die Klemme haltende Kraft zu erhöhen.
Gemäß der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform liegen die Innenanschlüsse der Klemmen auf dem Tragelement des Gehäuses frei, und die Membran wird dort aufgelegt und daran befestigt. Alternativ ragt innen aus dem Tragelement ein Teil zum Tragen der Membran, so daß die Membran daraufgelegt und im Abstand von den Innenanschlüssen gehalten wird.
Vorstehend wurden zwar bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, doch versteht es sich, daß Variationen und Modifikationen für den Fachmann offensichtlich sind, ohne vom Umfang und vom Geist der Erfindung abzuweichen. Der Umfang der Erfindung wird daher allein durch die nun folgenden Ansprüche bestimmt.

Claims

1. Piezoelektrischer elektroakustischer Wandler, der folgendes umfaßt:
eine im wesentlichen rechteckige piezoelektrische Membran, die Elektroden aufweist und in Reaktion auf das Anlegen eines wechselnden Signals zwischen den Elektroden in Biegeschwingung versetzt wird;
ein Gehäuse mit einem Tragelement, das innerhalb von Seitenwänden des Gehäuses angeordnet ist, um die piezoelektrische Membran zu tragen;
Klemmen, die so in das Gehäuse eingeformt sind, daß Innenanschlüsse in dem Tragelement freiliegen und Außenanschlüsse auf der Außenseite des Gehäuses freiliegen;
einen leitenden Kleber, um die Elektroden der piezoelektrischen Membran mit den Innenanschlüssen der Klemmen elektrisch zu verbinden;
ein elastisches Dichtungsmittel zum Abdichten einer Lücke zwischen dem Außenumfang der piezoelektrischen Membran und dem Innenumfang des Gehäuses; und
eine Deckelplatte zum Verschließen einer Öffnung des Gehäuses; wobei die Klemmen gepreßte Klemmen sind, die aus einer gestanzten Metallplatte hergestellt sind, so daß eine gratbildende Oberfläche zu ihrer Unterseite wird, Grate an beiden jeweiligen Seitenrändern der Innenanschlüsse in das Tragelement des Gehäuses eingebettet sind, so daß die Oberseiten der Innenanschlüsse mit der Oberfläche des Tragelements bündig sind, und die Außenanschlüsse der Klemmen über die Seitenflächen des Gehäuses zur Bodenfläche desselben gebogen sind.

2. Piezoelektrischer Wandler nach Anspruch 1, bei dem das Gehäuse aus Harz besteht.

3. Piezoelektrischer Wandler nach Anspruch 1, bei dem die piezoelektrische Membran eine unimorphe piezoelektrische Membran ist.

4. Piezoelektrischer Wandler nach Anspruch 1, bei dem die piezoelektrische Membran mindestens zwei im wesentlichen rechteckige piezoelektrische Platten umfaßt.

5. Piezoelektrischer Wandler nach Anspruch 4, bei dem eine der mindestens zwei im wesentlichen rechteckigen piezoelektrischen Platten länger ist als die andere der mindestens zwei im wesentlichen rechteckigen piezoelektrischen Platten.

6. Piezoelektrischer Wandler nach Anspruch 4, der ferner eine Metallplatte umfaßt, die in der piezoelektrischen Membran vorgesehen und so angeordnet ist, daß eine der mindestens zwei im wesentlichen rechteckigen piezoelektrischen Platten in einer Stellung, die nach einer Seite der Metallplatte in Längsrichtung hängt, auf die Metallplatte aufgeklebt wird, so daß man einen freiliegenden Abschnitt der Metallplatte erhält.

7. Piezoelektrischer Wandler nach Anspruch 6, bei dem die eine der mindestens zwei im wesentlichen rechteckigen piezoelektrischen Platten eine Platte aus einer PZT-Keramik ist und die Metallplatte aus Phosphorbronze oder 42Ni besteht.

8. Piezoelektrischer Wandler nach Anspruch 1, bei dem im Innenumfang der Seitenwände des Gehäuses Stufen ringförmig angeordnet sind.

9. Piezoelektrischer Wandler nach Anspruch 1, bei dem das Tragelement im Innenumfang der Stufen in einer Position angeordnet ist, die um eine Stufe niedriger ist.

10. Piezoelektrischer Wandler nach Anspruch 1, bei dem eine Bodenfläche des Gehäuses Nuten aufweist, in die die Außenanschlüsse der Klemmen eingepaßt sind.

11. Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen elektroakustischen Wandlers, das die folgenden Schritte umfaßt:
es wird eine im wesentlichen rechteckige piezoelektrische Membran hergestellt, die Elektroden aufweist und in Reaktion auf das Anlegen eines wechselnden Signals zwischen den Elektroden in Biegeschwingung versetzt wird;
es wird ein Gehäuse hergestellt, das ein innerhalb von Seitenwänden des Gehäuses angeordnetes Tragelement zum Tragen der piezoelektrischen Membran und Klemmen aufweist, die so in das Gehäuse eingeformt sind, daß Innenanschlüsse in dem Tragelement freiliegen und Außenanschlüsse auf der Außenseite des Gehäuses freiliegen;
zwei gegenüberliegende Seiten der piezoelektrischen Membran werden auf dem Tragelement gelagert, indem man die piezoelektrische Membran in dem Gehäuse unterbringt;
die Elektroden der piezoelektrischen Membran werden mit Hilfe eines leitenden Klebers mit den Innenanschlüssen der Klemmen elektrisch verbunden;
eine Lücke zwischen dem Außenumfang der piezoelektrischen Membran und dem Innenumfang des Gehäuses wird mit einem elastischen Dichtungsmittel abgedichtet; und
eine Öffnung des Gehäuses wird mit einer Deckelplatte verschlossen; wobei
die Klemmen gepreßte Klemmen sind, die hergestellt werden, indem man eine Metallplatte so stanzt, daß eine gratbildende Oberfläche zu ihrer Unterseite wird,
wobei Grate an beiden jeweiligen Seitenrändern der Innenanschlüsse in dem Tragelement des Gehäuses eingebettet werden, so daß die Oberseiten der Innenanschlüsse mit der Oberfläche des Tragelements bündig sind, und wobei die Außenanschlüsse der Klemmen während des Einformens im wesentlichen gerade seitlich aus dem Gehäuse herausragen und nach dem Einformen über die Seitenflächen des Gehäuses zur Bodenfläche desselben gebogen werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das Gehäuse aus Harz besteht.

13. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die piezoelektrische Membran eine unimorphe piezoelektrische Membran ist.

14. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die piezoelektrische Membran mindestens zwei im wesentlichen rechteckige piezoelektrische Platten umfaßt.

15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem eine der mindestens zwei im wesentlichen rechteckigen piezoelektrischen Platten länger ist als die andere der mindestens zwei im wesentlichen rechteckigen piezoelektrischen Platten.

16. Verfahren nach Anspruch 14, das ferner eine Metallplatte umfaßt, die in der piezoelektrischen Membran vorgesehen und so angeordnet ist, daß eine der mindestens zwei im wesentlichen rechteckigen piezoelektrischen Platten in einer Position auf die Metallplatte aufgeklebt wird, die nach einer Seite der Metallplatte in Längsrichtung hängt, so daß man einen freiliegenden Abschnitt der Metallplatte erhält.

17. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem die eine der mindestens zwei im wesentlichen rechteckigen piezoelektrischen Platten eine Platte aus einer PZT- Keramik ist und die Metallplatte aus Phosphorbronze oder 42Ni besteht.

18. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem im Innenumfang der Seitenwände des Gehäuses Stufen ringförmig angeordnet sind.

19. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das Tragelement im Innenumfang der Stufen in einer Position angeordnet ist, die um eine Stufe niedriger ist.

20. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem eine Bodenfläche des Gehäuses Nuten aufweist, in die die Außenanschlüsse der Klemmen eingepaßt sind.