DE112022003130T5

DE112022003130T5 - Wandler und elektronische vorrichtung

Info

Publication number: DE112022003130T5
Application number: DE112022003130.1T
Authority: DE
Inventors: Takashi Naiki; Noriyuki Shimoji; Tomohiro Date; Kenji GOUDA; Yurina Amamoto
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2021-06-18
Filing date: 2022-06-15
Publication date: 2024-04-11
Also published as: WO2022265050A1; JPWO2022265050A1; CN117501716A; US20240129673A1

Abstract

Ein Wandler weist auf: einen Filmträgerabschnitt; einen Vibrationsfilm, der mit dem Filmträgerabschnitt verbunden ist und in der Lage ist, sich in einer Dickenrichtung zu verschieben; ein Basismaterial, das eine gegenüberliegende Oberfläche aufweist, die dem Vibrationsfilm gegenüberliegt; und ein erstes piezoelektrisches Element, das mit einem Paar von Elektroden und einem zwischen dem Paar von Elektroden eingeklemmten piezoelektrischen Film versehen ist, und auf dem Vibrationsfilm angeordnet ist, wobei der Wandler einen Druck in einem Raum zwischen dem Basismaterial und dem Vibrationsfilm aufrechterhält, um so die Verschiebung des Vibrationsfilms innerhalb eines bestimmten Bereichs zu halten.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Ausführungsform betrifft einen Wandler und eine elektronische Vorrichtung.
STAND DER TECHNIK
Herkömmlicherweise sind Wandler zum Senden oder Empfangen von Schallwellen oder Ultraschallwellen bekannt. Ein Wandler wird, z. B., als Lautsprecher zum Aussenden einer Schallwelle verwendet und an einem Kopfhörer oder einem tragbaren Endgerät angebracht.
In der Patentliteratur 1 wird beispielsweise ein Wandler offenbart, der für einen Kopfhörer geeignet ist. Dieser Wandler ist mit einem unteren Durchgangsloch ausgebildet, das in Richtung der Plattendicke eines unteren Substrats verläuft, und ist durch Abtrennen eines unteren Raumabschnitts mit mindestens einem dem unteren Durchgangsloch gegenüberliegenden Vibrationsfilm versehen, sowie mit einem auf dem Vibrationsfilm angeordneten piezoelektrischen Element.
LISTE DER ANGEFÜHRTEN DOKUMENTE
Patentliteratur
Patentliteratur 1: JP2021-044762A
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
In einem piezoelektrischen Element wird wiederholt eine Ansteuerspannung an ein Paar von Elektroden angelegt und somit werden ein Vibrationsfilm und ein piezoelektrisches Element abwechselnd nach oben und unten verschoben bzw. versetzt. Insbesondere wird das piezoelektrische Element in der Richtung senkrecht zum Vibrationsfilm verschoben. Die Luft um den Vibrationsfilms herum wird durch die Vibration des Vibrationsfilms zum Vibrieren gebracht, und die Vibration der Luft wird als Schallwelle ausgegeben. In einem Raum, in dem der Vibrationsfilm vibriert, nimmt die Verschiebung des Vibrationsfilms zu, wenn in einem unteren Substrat eine untere Durchgangsbohrung vorgesehen ist, um den Luftstrom zu verbessern. Wenn jedoch eine große Ansteuerspannung angelegt wird, um eine große Verschiebung des Vibrationsfilms zu erreichen, kommt es zu einer größeren Verschiebung des Vibrationsfilms, weil der Vibrationsfilm in Resonanz schwingt und mechanisch gegen den Eingang einer Frequenz nahe der Eigenfrequenz des Vibrationsfilms prallt („mechanically bounces against the input of a frequency near the natural frequency of the vibration film“). Infolgedessen wird eine größere mechanische Spannung als angenommen an den Vibrationsfilm angelegt, wodurch eine Verformung der Form des Vibrationsfilms oder ein Bruch des Vibrationsfilms verursacht wird, was die Genauigkeit der Verschiebung des Vibrationsfilms aufgrund der Ansteuerspannung beeinträchtigen kann.
Ein Aspekt der vorliegenden Ausführungsform stellt einen Wandler mit einer guten Genauigkeit für die Verschiebung eines Vibrationsfilms aufgrund einer Ansteuerspannung bereit. Ferner wird eine den Wandler aufweisende elektronische Vorrichtung bereitgestellt.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Die vorliegende Ausführungsform ermöglicht es, einen Luftstrom zu unterdrücken, indem ein Druck in dem Raum zwischen einem Basismaterial und einem Vibrationsfilm aufrechterhalten wird, um die Verschiebung eines Vibrationsfilms innerhalb eines bestimmten Bereichs zu halten, wodurch die Resonanz des Vibrationsfilms gedämpft wird. Ein Aspekt der vorliegenden Ausführungsform ist wie folgt:
Ein Aspekt der vorliegenden Ausführungsform ist ein Wandler, aufweisend: einen Filmträgerabschnitt; einen Vibrationsfilm, der mit dem Filmträgerabschnitt verbunden ist und sich in einer Dickenrichtung verschieben kann; ein Basismaterial, das eine gegenüberliegende Oberfläche aufweist, die dem Vibrationsfilm gegenüberliegt; und ein erstes piezoelektrisches Element, das mit einem Paar von Elektroden und einem zwischen dem Paar von Elektroden eingeschlossenen bzw. sandwichartig angeordneten piezoelektrischen Film versehen ist und auf dem Vibrationsfilm angeordnet ist, wobei der Wandler einen Druck in einem Raum zwischen dem Basismaterial und dem Vibrationsfilm aufrechterhält, um so die Verschiebung des Vibrationsfilms innerhalb eines bestimmten Bereichs zu halten.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Ausführungsform ist eine den oben beschriebenen Wandler aufweisende elektronische Vorrichtung.
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Die vorliegende Ausführungsform ermöglicht es, einen Wandler mit einer guten Genauigkeit für die Verschiebung eines Vibrationsfilms aufgrund einer Ansteuerspannung bereitzustellen. Ferner ist es möglich, eine elektronische Vorrichtung bereitzustellen, die den Wandler aufweist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[1] 1 ist eine Querschnittsansicht eines Wandlers gemäß einer ersten Ausführungsform in X-Richtung.
[2] 2 ist eine Draufsicht auf den Wandler gemäß der ersten Ausführungsform.
[3] 3 ist eine Querschnittsansicht eines Wandlers gemäß einer ersten Modifikation der ersten Ausführungsform in einer X-Richtung.
[4] 4 ist eine Draufsicht auf den Wandler gemäß der ersten Modifikation der ersten Ausführungsform.
[5] 5 ist eine Querschnittsansicht eines Wandlers gemäß einer zweiten Modifikation der ersten Ausführungsform in einer X-Richtung.
[6] 6 ist eine Draufsicht auf den Wandler gemäß der zweiten Modifikation der ersten Ausführungsform.
[7] 7 ist eine Querschnittsansicht eines Wandlers gemäß einer dritten Modifikation der ersten Ausführungsform in einer X-Richtung.
[8] 8 ist eine Querschnittsansicht eines Wandlers gemäß einer vierten Modifikation der ersten Ausführungsform in einer X-Richtung.
[9] 9 ist eine Querschnittsansicht eines Wandlers gemäß einer fünften Modifikation der ersten Ausführungsform in einer X-Richtung.
[10] 10 ist eine Draufsicht auf den Wandler gemäß der fünften Modifikation der ersten Ausführungsform.
[11] 11 ist eine Querschnittsansicht eines Wandlers gemäß einer sechsten Modifikation der ersten Ausführungsform in einer X-Richtung.
[12] 12 ist eine Draufsicht auf den Wandler gemäß der sechsten Modifikation der ersten Ausführungsform.
[13] 13 ist eine Querschnittsansicht eines Wandlers gemäß einer siebten Modifikation der ersten Ausführungsform in einer X-Richtung.
[14] 14 ist eine Draufsicht auf den Wandler gemäß der siebten Modifikation der ersten Ausführungsform.
[15] 15 ist eine Querschnittsansicht eines Wandlers gemäß einer achten Modifikation der ersten Ausführungsform in einer X-Richtung.
[16] 16 ist eine Querschnittsansicht von Schlitzen in einem Filmträgerabschnitt in dem Wandler gemäß der achten Modifikation der ersten Ausführungsform, von der Seite der Lufteinströmung/-ausströmung gesehen.
[17A] 17A ist eine Gesamtansicht eines Kopfhörers, der ein Beispiel für eine elektronische Vorrichtung ist.
[17B] 17B ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Gehäuses des Kopfhörers, der ein Beispiel für eine elektronische Vorrichtung ist.
[18] 18 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Ausgestaltung einer Lautsprechereinheit in einem Montagebeispiel.
[19] 19 ist eine Querschnittsansicht des Kopfhörers in einem Montagebeispiel.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend wird die vorliegende Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den nachstehend beschriebenen Zeichnungen werden gleiche oder ähnliche Teile mit gleichen oder ähnlichen Ziffern bezeichnet. Es ist jedoch zu beachten, dass die Zeichnungen schematisch sind und dass die Beziehungen zwischen der Dicke der einzelnen Komponenten und den ebenen Abmessungen usw. von den tatsächlichen abweichen. Dementsprechend sollten die spezifischen Dicken und Abmessungen unter Berücksichtigung der folgenden Beschreibung bestimmt werden. Es erübrigt sich weiterhin, darauf hinzuweisen, dass in den Zeichnungen Abschnitte enthalten sind, die unterschiedliche dimensionale Beziehungen und Verhältnisse aufweisen.
Darüber hinaus stellen die folgenden Ausführungsformen Vorrichtungen und Verfahren zur Ausführung technischer Ideen dar und legen das Material, die Form, den Aufbau, die Anordnung usw. der einzelnen Komponenten nicht fest. In den Ansprüchen können verschiedene Änderungen an den vorliegenden Ausführungsformen vorgenommen werden. Außerdem stellen die folgenden Ausführungsformen Vorrichtungen und Verfahren zur Umsetzung technischer Ideen dar und legen das Material, die Form, den Aufbau, die Anordnung usw. der einzelnen Komponenten nicht fest. Im Rahmen der Ansprüche können verschiedene Änderungen an der vorliegenden Ausführungsform vorgenommen werden.
Ein spezifischer Aspekt der vorliegenden Ausführungsform ist wie folgt.
<1>
Ein Wandler weist auf: einen Filmträgerabschnitt; einen Vibrationsfilm, der mit dem Filmträgerabschnitt verbunden ist und sich in einer Dickenrichtung verschieben kann; ein Basismaterial, das eine gegenüberliegende Oberfläche aufweist, die dem Vibrationsfilm gegenüberliegt; und ein erstes piezoelektrisches Element, das mit einem Paar von Elektroden und einem zwischen dem Paar von Elektroden eingeklemmten piezoelektrischen Film versehen ist und auf dem Vibrationsfilm angeordnet ist, wobei der Wandler einen Druck in einem Raum zwischen dem Basismaterial und dem Vibrationsfilm aufrechterhält, um so die Verschiebung des Vibrationsfilms innerhalb eines bestimmten Bereichs zu halten.
<2>
Der Wandler nach Punkt <1>, wobei in der gegenüberliegenden Oberfläche eine erste Gesamtfläche der Öffnungsflächen aller Öffnungen, die das Basismaterial durchdringen und dem Raum zugewandt sind, 5 % oder weniger beträgt als eine zweite Gesamtfläche eines gesamten Bereichs einer Hauptoberfläche des Vibrationsfilms, die dem Raum zugewandt ist.
<3>
Der Wandler nach Punkt <1> oder <2>, wobei in der gegenüberliegenden Oberfläche die erste Gesamtfläche der Öffnungsflächen aller Öffnungen, die das Basismaterial durchdringen und dem Raum zugewandt sind, 0,9 mm² oder weniger beträgt.
<4>
Der Wandler nach einem der Punkte <1> bis <3>, wobei das Basismaterial eine Öffnung aufweist und ferner ein Öffnungselement aufweist, das die Öffnung umgibt, in einer Hauptoberfläche des Basismaterials, die auf der gegenüberliegenden Seite der gegenüberliegenden Oberfläche angeordnet ist.
<5>
Der Wandler nach Punkt <4>, wobei in einer Normalenrichtung der gegenüberliegenden Oberfläche ein Abstand zwischen der gegenüberliegenden Oberfläche und einer Hauptoberfläche des Öffnungselements, das auf der gegenüberliegenden Seite einer Hauptoberfläche in Kontakt mit dem Basismaterial angeordnet ist, länger ist als ein Durchmesser eines Kreises, wenn die erste Gesamtfläche in eine Fläche des Kreises umgerechnet wird.
<6>
Der Wandler nach Punkt <4> oder <5>, wobei sich das Öffnungselement aufgrund einer Änderung des Luftdrucks in dem Raum ausdehnt und zusammenzieht.
<7>
Der Wandler nach einem der Punkte <4> bis <6>, wobei das Öffnungselement aus Harz hergestellt ist.
<8>
Der Wandler nach einem der Punkte <4> bis <7>, wobei das Öffnungselement einstückig mit dem Grundmaterial ausgebildet ist.
<9>
Der Wandler nach einem der Punkte <1> bis <8>, wobei das Basismaterial ferner ein vorsprungartiges Öffnungsventil aufweist, das mit einer Seitenwandfläche der Öffnung in einer Normalenrichtung der gegenüberliegenden Fläche verbunden ist und die erste Gesamtfläche durch das Öffnungsventil verändert wird.
<10>
Der Wandler nach Punkt <9>, der ferner ein zweites piezoelektrisches Element an dem Öffnungsventil aufweist, wobei das zweite piezoelektrische Element eine Funktion hat, die erste Gesamtfläche durch Verformen des Öffnungsventils zu verändern.
<11>
Der Wandler nach einem der Punkte <1> bis <3>, wobei ein gesamter Bereich der gegenüberliegenden Oberfläche den Vibrationsfilm in einer Normalenrichtung der gegenüberliegenden Oberfläche überlappt und ein Volumen des Raums ein Produkt aus dem 1,1-fachen einer projizierten Fläche des Vibrationsfilms und dem 1- bis 100-fachen eines Verschiebungsbetrags ist, um den der Vibrationsfilm in der Filmdickenrichtung verschoben wird.
<12>
Der Wandler nach Punkt <11>, wobei ein Volumen des Raumes durch Verschiebung des Basismaterials verändert wird.
<13>
Der Wandler nach Punkt <11> oder <12>, der ferner ein drittes piezoelektrisches Element auf dem Basismaterial und in dem Raum aufweist, wobei das dritte piezoelektrische Element eine Funktion hat, ein Volumen des Raums durch Verformen des Basismaterials zu verändern.
<14>
Der Wandler nach einem der Punkte <1> bis <13>, wobei sich das Basismaterial aufgrund einer Änderung des Luftdrucks in dem Raum ausdehnt und zusammenzieht.
<15>
Der Wandler gemäß einem der Punkte <1> bis <14>, wobei das Basismaterial aus Harz hergestellt ist.
<16>
Eine elektronische Vorrichtung, die den Wandler nach einem der Punkte <1> bis <15> aufweist.
(Erste Ausführungsform)
<Wandler>
Die Ausgestaltung eines Wandlers 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben. 1 ist eine Querschnittsansicht des Wandlers in X-Richtung. 2 ist eine Draufsicht auf den Wandler 1. Der Wandler 1 besteht hauptsächlich aus einem piezoelektrischen Element 10, einem Filmkörper 15, einem Kontaktelement 18 und einem Basismaterial 19. Insbesondere ist der Filmkörper 15 aus einem Filmträgerabschnitt 17 und einem Vibrationsfilm 16 ausgebildet, der mit dem Filmträgerabschnitt 17 verbunden ist und sich in der Dickenrichtung verschieben kann. Das Basismaterial 19 hat eine gegenüberliegende Oberfläche 19A, die dem Vibrationsfilm 16 gegenüberliegt. Das piezoelektrische Element 10 ist mit einem Paar von Elektroden 11 und 12 und einem zwischen dem Paar von Elektroden 11 und 12 eingeklemmten piezoelektrischen Film 13 versehen. Das piezoelektrische Element 10 ist auf dem Vibrationsfilm 16 angeordnet. Der Wandler 1 hält den Druck in einem Raum 101 zwischen dem Basismaterial 19 und dem Vibrationsfilm 16 aufrecht, um die Verschiebung des Vibrationsfilms 16 in einem bestimmten Bereich zu halten. In der folgenden Beschreibung wird eine Auf- und Abwärtsrichtung (Z-Richtung) mit Bezug auf den in 1 dargestellten Zustand des Wandlers 1 definiert, wobei jedoch die Richtung, in der der Wandler 1 verwendet wird, nicht begrenzt ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Längsrichtung des Basismaterials 19 als die X-Richtung und die kurze Richtung des Basismaterials 19 als die Y-Richtung definiert.
Das Paar von Elektroden 11 und 12 und der piezoelektrische Film 13 haben eine Form, die der später beschriebenen Form des Vibrationsfilms 16 entspricht und sie haben in dem in 1 und 2 dargestellten Beispiel eine quadratische Form.
Die Elektroden 11 und 12 sind jeweils aus einem dünnen Film eines leitfähigen Metalls, wie Platin, Molybdän, Iridium oder Titan, gebildet. Eine Elektrode 11 ist oberhalb der piezoelektrischen Schicht 13 positioniert und ist mit einem Elektrodenpad verbunden, bei dem es sich um ein Schaltungsmuster zum Anlegen einer Ansteuerspannung an die Elektrode 11 handelt. Die andere Elektrode 12 ist unterhalb der piezoelektrischen Schicht 13 positioniert und ist mit einem Elektrodenpad verbunden, bei dem es sich um ein Schaltungsmuster zum Anlegen einer Ansteuerspannung an die Elektrode 12 handelt.
Der piezoelektrische Film 13 ist beispielsweise aus einem Blei-Zirkonat-Titanat (PZT)-Film hergestellt. Die piezoelektrische Schicht 13 kann neben Blei-Zirkonat-Titanat auch aus Aluminiumnitrid (AlN), Zinkoxid (ZnO), Blei-Titanat (PbTiO3) oder dergleichen hergestellt sein.
Ein isolierender Film 20 ist auf einem Teil der oberen Oberfläche des piezoelektrischen Elements 10 vorgesehen, und die Elektrode 11 ist mit der Verdrahtung 21 durch eine in dem isolierenden Film 20 vorgesehene Öffnung verbunden. Auf der Verdrahtung 21 ist ein isolierender Film 22 vorgesehen. Die Verdrahtung 21 ist durch eine Öffnung in dem isolierenden Film 22 mit einem Elektrodenpad (nicht dargestellt) elektrisch verbunden. Das heißt, die Elektrode 11 ist über die Verdrahtung 21 mit dem Elektrodenpad elektrisch verbunden. In der vorliegenden Beschreibung schließt der Begriff „elektrisch verbunden“ eine Verbindung durch „etwas, das eine elektrische Wirkung hat“, ein. Hier ist „etwas, das eine elektrische Wirkung hat“ nicht besonders eingeschränkt, solange es die Übertragung und den Empfang von elektrischen Signalen zwischen den Verbindungsobjekten ermöglicht. „Etwas, das eine elektrische Wirkung hat“ umfasst zum Beispiel Elektroden, Leitungen, Schaltelemente, Widerstandselemente, Induktoren, kapazitive Elemente und andere Elemente mit verschiedenen Funktionen.
Die Verdrahtung 21 wird, z. B., unter Verwendung eines dünnen Films, wie einem Metall, hergestellt. Die isolierenden Filme 20 und 22 können, z. B., aus Aluminiumoxid bestehen.
Der Filmkörper 15 weist einen Vibrationsfilm 16 und einen Filmträgerabschnitt 17 auf. Der Filmkörper 15 besteht zum Beispiel aus Silizium (Si). Der Vibrationsfilm 16 und der Filmträgerabschnitt 17 können durch Ätzen der Rückflächenseite des Filmkörpers 15 (der Seite, auf der sich das Basismaterial 19 befindet) einstückig gebildet werden, um den Vibrationsfilm 16 zu bilden.
Der Vibrationsfilm 16 besteht aus einem dünnen Film und ist so ausgestaltet, dass er in Richtung der Filmdicke verschiebbar ist, d. h., in der Richtung senkrecht zum Vibrationsfilm 16 (die Auf- und Abwärtsrichtung im Seitenraum von 1: Z-Richtung, und die Richtung senkrecht zur Ebene von 2: Z-Richtung). Der Vibrationsfilm 16 hat eine Hauptoberfläche 16A, die dem Raum 101 zugewandt ist, der später beschrieben wird. Der Vibrationsfilm 16 hat eine im Wesentlichen quadratische Form, wenn man ihn aus der Normalenrichtung einer zum Vibrationsfilm 16 parallelen Ebene betrachtet.
Der Filmträgerabschnitt 17 hat eine rechteckige zylindrische innere Umfangsfläche, die den Raum (Hohlraum) 101 bildet. Der Vibrationsfilm 16 ist auf einer Seite der inneren Umfangsfläche des Filmträgerabschnitts 17 einbeschrieben, und somit wird der Vibrationsfilm 16 von dem Filmträgerabschnitt 17 getragen. Der Vibrationsfilm 16 ist mit der oberen Endseite des Filmträgerabschnitts 17 verbunden.
Der Filmträgerabschnitt 17 weist einen Bereich auf, der das Ende des piezoelektrischen Elements 10 überlappt, und der Vibrationsfilm 16 hat eine aus dem Filmträgerabschnitt 17 herausragende Kragträgerform. Das distale Ende des Vibrationsfilms 16 ist an einem freien Ende ausgebildet.
Das Basismaterial 19 hat die gegenüberliegende Oberfläche 19A, die dem Vibrationsfilm 16 gegenüberliegt, eine auf der gegenüberliegenden Seite der gegenüberliegenden Oberfläche 19A angeordnete Hauptoberfläche 19B und eine Seitenwandfläche 19C zwischen der gegenüberliegenden Oberfläche 19A und der Hauptoberfläche 19B. Das Basismaterial 19 steht auch mit dem Filmträgerabschnitt 17 in der gegenüberliegenden Fläche 19A in Kontakt. Die gegenüberliegende Oberfläche 19A ist mit einer Öffnung 19a versehen, die das Basismaterial 19 durchdringt und dem Raum 101 zugewandt ist. Die gegenüberliegende Oberfläche 19A weist ferner eine Öffnungsfläche 19D der Öffnung 19a auf, die dem Raum 101 zugewandt ist. In dem Raum 101, der von dem Vibrationsfilm 16, dem Filmträgerabschnitt 17 und dem Basismaterial 19 umgeben ist, vibriert die Luft aufgrund der Verschiebung des Vibrationsfilms 16, und die Luft strömt durch die Öffnung 19a zur Außenseite des Wandlers 1. Wie in 2 dargestellt, ist es bevorzugt, dass die Öffnung 19a abgerundete Enden hat. Da die Öffnung 19a solche abgerundeten Enden hat, kann die Konzentration von Spannungen an den Enden gemildert werden. Das Basismaterial 19 besteht, z. B., aus Silizium (Si) und einer gedruckten Platte, wie einer Leiterplatte (PWB) und einer gedruckten Schaltung (PCB).
Wenn in der gegenüberliegenden Oberfläche 19A die Gesamtfläche der Öffnungsfläche 19D der dem Raum 101 zugewandten Öffnung 19a 5 % oder weniger, besonders bevorzugt 4 % oder weniger und ganz besonders bevorzugt 3 % oder weniger als die Gesamtfläche des gesamten Bereichs der Hauptoberfläche 16A des Vibrationsfilms 16, der dem Raum 101 zugewandt ist, beträgt (mit anderen Worten, die Gesamtfläche der gegenüberliegenden Oberfläche 19A des Basismaterials 19, mit Ausnahme der Öffnungsfläche 19D, 95 % oder mehr, besonders bevorzugt 96 % oder mehr und ganz besonders bevorzugt 97 % oder mehr als die Gesamtfläche des gesamten Bereichs der Hauptoberfläche 16A des Vibrationsfilms 16, der dem Raum 101 zugewandt ist, beträgt), wird der Druck in dem Raum 101 innerhalb eines bestimmten Bereichs aufrechterhalten, wodurch ein angemessener Luftstrom gewährleistet werden kann. Insbesondere dann, wenn der Vibrationsfilm 16 abwechselnd die Verschiebung des Vibrationsfilms 16 zur oberen Seite des Raums 100 und die Verschiebung des Vibrationsfilms 16 zur unteren Seite des Raums 101 wiederholt, steigt der Druck im Raum 101 allmählich an, und die Resonanz des Vibrationsfilms 16 kann durch einen Anstieg des Drucks im Raum 101 gedämpft werden, und der Luftstrom im Raum 101 wird ebenfalls angepasst. Da die Luft in dem Raum 101 von der Öffnung 19a nach außen strömt, hat der Druck in dem Raum 101 einen Maximalwert, und der Maximalwert wird durch den Verschiebungsbetrag und die Form des Vibrationsfilms 16, das Volumen des Raums 101 oder Ähnliches angemessen eingestellt. Aus diesem Grund kann die Verschiebung des Vibrationsfilms 16 innerhalb eines bestimmten Bereichs gehalten werden.
Wenn ferner die Gesamtfläche der Öffnungsfläche 19D der Öffnung 19a, die dem Raum 101 zugewandt ist, 0,9 mm² oder weniger, besonders bevorzugt 0,7 mm² oder weniger und ganz besonders bevorzugt 0,5 mm² oder weniger beträgt, wird der Druck in dem Raum 101 innerhalb eines bestimmten Bereichs gehalten, wodurch ermöglicht wird, einen angemessenen Luftstrom zu gewährleisten. Insbesondere dann, wenn der Vibrationsfilm 16 abwechselnd die Verschiebung des Vibrationsfilms 16 zur oberen Seite des Raums 100 und die Verschiebung des Vibrationsfilms 16 zur unteren Seite des Raums 101 wiederholt, steigt der Druck im Raum 101 allmählich an, und die Resonanz des Vibrationsfilms 16 kann durch einen Anstieg des Drucks im Raum 101 gedämpft werden, und der Luftstrom im Raum 101 wird ebenfalls angepasst. Daher kann die Verschiebung des Vibrationsfilms 16 innerhalb eines bestimmten Bereichs gehalten werden.
Das Kontaktelement 18 ist auf dem isolierenden Film 22 und auf dem Filmträgerabschnitt 17 ausgebildet. Das Kontaktelement 18 ist so angeordnet, dass es dem Vibrationsfilm 16 gegenüberliegt. Das Kontaktelement 18 hat eine Funktion, die Verschiebung des Vibrationsfilms 16 zu steuern. Das heißt, wenn der Vibrationsfilm 16 in Richtung des Raums 100 verschoben wird, steuert das Kontaktelement 18 die Verschiebung des Vibrationsfilms 16, indem der Vibrationsfilm 16 oder das auf dem Vibrationsfilm 16 angeordnete piezoelektrische Element 10 in Kontakt mit dem Kontaktelement 18 kommt.
Der Abstand zwischen einer Kontaktfläche 18A des Kontaktelements 18, mit der der Vibrationsfilm 16 in Kontakt kommt, und dem Vibrationsfilm 16 wird basierend auf der Verschiebung des Vibrationsfilms 16 eingestellt, die beim Anlegen einer Nennspannung („rated voltage“) an das piezoelektrische Element 10 erreicht wird (im Folgenden als „maximale Verschiebung“ bezeichnet). Das heißt, die Kontaktfläche 18A des Kontaktelements 18 wird derart eingestellt, dass der Vibrationsfilm 16 oder das piezoelektrische Element 10 (ein Stapel dieser Elemente wird auch als Vibrationskörper bezeichnet) mit der Kontaktfläche 18A in Kontakt kommt, wenn die Verschiebung größer als die maximale Verschiebung ist. Somit kommt der Vibrationsfilm 16 oder das piezoelektrische Element 10 in Kontakt mit der Kontaktfläche 18A, wenn eine große Verschiebung, die die maximale Verschiebung übersteigt, in dem Vibrationskörper aufgrund eines Aufpralls („impact“) oder dergleichen auftritt, ohne die normale Verschiebung des Vibrationsfilms 16 zu verhindern, die durch das piezoelektrische Element 10 verursacht wird.
Die Form der Kontaktfläche 18A wird basierend auf der Verschiebungsform gebildet, wenn der Vibrationsfilm 16 verschoben wird. Wenn also der Vibrationsfilm 16 mit der Kontaktfläche 18A in Kontakt kommt, kommt die Kontaktfläche 18A mit der Oberfläche mit dem Vibrationsfilm 16 in Kontakt. Beispielsweise kann die Kontaktfläche 18A des im Raum 100 angeordneten Kontaktelements 18 eine halbkugelförmige Form haben, die nach oben gekrümmt ist. Das Kontaktelement 18 besteht, z. B., aus Silizium (Si).
In der Mitte des Kontaktelements 18 ist eine Öffnung 18a ausgebildet. In dem Raum 100 zwischen dem Vibrationsfilm 16 und dem Kontaktelement 18 vibriert Luft aufgrund der Verschiebung des Vibrationsfilms 16, und die Luft strömt durch die Öffnung 18a zur Außenseite des Wandlers 1. Wenn die Luft in dem Raum 100 strömt, kann der Abstand (das Spiel) zwischen dem Vibrationsfilm 16 und der Kontaktfläche 18A des Kontaktelements 18 so lang sein, wie der Vibrationsfilm 16 nach oben und unten verschoben werden kann, und ist bevorzugt klein. Zum Beispiel beträgt das Spiel 5 bis 30 um. Durch die Verringerung des Spiels kann ein Luftaustritt unterdrückt werden, so dass die Luft effizient in Vibration versetzt werden kann. Wie in 2 dargestellt, ist es bevorzugt, dass die Öffnung 18a abgerundete Enden hat. Da die Öffnung 18a abgerundete Enden hat, kann die Konzentration von Spannungen an den Enden gemildert werden.
In dem Wandler 1 mit einer solchen Ausgestaltung ist das piezoelektrische Element 10 auf dem Vibrationsfilm 16 des Filmkörpers 15 vorgesehen. Das heißt, die untere Elektrode 12, der piezoelektrische Film 13 und die obere Elektrode 11 sind in dieser Reihenfolge auf dem Vibrationsfilm 16 gestapelt. Wenn eine Ansteuerspannung an das Paar von Elektroden 11 und 12 angelegt wird, wird eine Potenzialdifferenz zwischen dem Paar von Elektroden 11 und 12 erzeugt. Der Vibrationsfilm 16 wird durch diese Potenzialdifferenz verschoben. Insbesondere wird die distale Endseite des Vibrationsfilms 16 so verschoben, dass er sich verzieht.
Durch wiederholtes Anlegen einer Ansteuerspannung an das Paar von Elektroden 11 und 12 wiederholt der Vibrationsfilm 16 abwechselnd die Verschiebung zur Seite des Raums 100 und zur Seite des Raums 101. Die Luft um den Vibrationsfilm 16 wird durch die Vibration des Vibrationsfilms 16 in Vibration versetzt, und die Vibration der Luft wird als Schallwelle ausgegeben.
In der vorliegenden Ausführungsform hält der Wandler 1 den Druck in dem Raum 101 zwischen dem Basismaterial 19 und dem Vibrationsfilm 16 aufrecht, um die Verschiebung des Vibrationsfilms 16 innerhalb eines bestimmten Bereichs zu halten. Insbesondere ist es möglich, den Druck in dem Raum 101 zwischen dem Basismaterial 19 und dem Vibrationsfilm 16 aufrechtzuerhalten, wodurch die Verschiebung des Vibrationsfilms 16 innerhalb eines bestimmten Bereichs gehalten wird, indem mindestens eine der folgenden Bedingungen erfüllt wird: die Gesamtfläche der Öffnungsfläche 19D der Öffnung 19a, die dem Raum 101 zugewandt ist, beträgt 5 % oder weniger als die Gesamtfläche des gesamten Bereichs der Hauptoberfläche 16A des Vibrationsfilms 16, die dem Raum 101 zugewandt ist, oder die Gesamtfläche der Öffnungsfläche 19D der Öffnung 19a, die dem Raum 101 zugewandt ist, beträgt 0,9 mm² oder weniger.
Mit einer solchen Ausgestaltung ist es möglich, einen Wandler mit einer guten Genauigkeit für die Verschiebung eines Vibrationsfilms aufgrund einer Ansteuerspannung bereitzustellen.
Der Wandler gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist nicht auf die oben beschriebene Ausgestaltung beschränkt und kann auf verschiedene Weise verändert werden. Einige Modifikationen des Wandlers gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden nachfolgend beschrieben.
<Erste Modifikation>
Die Ausgestaltung eines Wandlers 1A gemäß der ersten Modifikation wird mit Bezug auf die 3 und 4 beschrieben. 3 ist eine Querschnittsansicht des Wandlers 1A in X-Richtung. 4 ist eine Draufsicht auf den Wandler 1A. Der Wandler 1A gemäß der ersten Modifikation unterscheidet sich von dem in 1 und 2 dargestellten Wandler 1 dadurch, dass ein die Öffnung 19a umgebendes Öffnungselement 29 neu vorgesehen ist. In der ersten Modifikation sind die Punkte, die denen des in den 1 und 2 dargestellten Wandlers 1 gemein sind, durch die vorgenannte Beschreibung abgedeckt, und die Punkte, die sich von denen des Wandlers 1 unterscheiden, werden nachfolgend ausführlich beschrieben.
Das Öffnungselement 29 hat eine zylindrische Form und umgibt die Öffnung 19a in der Hauptoberfläche 19B des Basismaterials 19, die auf der gegenüberliegenden Seite der gegenüberliegenden Oberfläche 19A angeordnet ist. In der Normalenrichtung der gegenüberliegenden Oberfläche 19A (Z-Richtung) ist der Abstand D zwischen der gegenüberliegenden Oberfläche 19A und einer Hauptoberfläche 29A des Öffnungselements 29, das auf der gegenüberliegenden Seite der Hauptoberfläche in Kontakt mit dem Basismaterial 19 angeordnet ist, bevorzugt größer als der Durchmesser des Kreises, wenn die Gesamtfläche der Öffnungsfläche 19D der Öffnung 19a, die dem Raum 101 zugewandt ist, in die Fläche des Kreises umgerechnet wird. Durch eine solche Ausgestaltung vergrößert sich der Abstand D um die Länge des Öffnungselements 29 in Z-Richtung, und der in der Öffnung 19a und dem zylindrischen Öffnungselement 29 strömende Luftstrom kann reduziert werden. Dementsprechend ist es möglich, den Druck in dem Raum 101 aufrechtzuerhalten, wodurch die Verschiebung des Vibrationsfilms 16 innerhalb eines bestimmten Bereichs gehalten wird.
Das Öffnungselement 29 kann aus einem weichen Material, wie, z. B., Harz, hergestellt sein, und durch Verwenden eines solchen Materials dehnt sich das Öffnungselement 29 aufgrund einer Änderung des Luftdrucks im Raum 101 aus und zieht sich zusammen, und somit können das Volumen des Raums 101 und der Luftstrom im Raum 101 dynamisch geändert werden. Dementsprechend ist es möglich, das Volumen des Raums 101 und den Luftstrom im Raum 101 angemessen einzustellen, wodurch der Vibrationsfilm 16 verschoben wird.
Das Öffnungselement 29 kann einstückig mit dem Basismaterial 19 ausgebildet sein. Es ist bevorzugt, dass das Öffnungselement 29 und das Basismaterial 19 einstückig aus einem weichen Material oder dergleichen ausgebildet sind, da der Prozess der Ausbildung des Wandlers reduziert werden kann.
Gemäß der ersten Modifikation ist es möglich, einen Wandler mit einer besseren Genauigkeit für die Verschiebung eines Vibrationsfilms aufgrund einer Ansteuerspannung bereitzustellen.
<Zweite Modifikation>
Die Ausgestaltung eines Wandlers 1B gemäß der zweiten Modifikation wird unter Bezugnahme auf die 5 und 6 beschrieben. 5 ist eine Querschnittsansicht des Wandlers 1B in X-Richtung. 6 ist eine Draufsicht auf den Wandler 1B. Der Wandler 1B gemäß der zweiten Modifikation unterscheidet sich von dem in 1 und 2 dargestellten Wandler 1 dadurch, dass anstelle des Basismaterials 19 ein Basismaterial 39 ohne Öffnung verwendet wird. In der zweiten Modifikation sind die Punkte, die denen des in den 1 und 2 dargestellten Wandlers 1 gemein sind, durch die vorstehende Beschreibung abgedeckt, und die Punkte, die sich von denen des Wandlers 1 unterscheiden, werden nachfolgend ausführlich beschrieben.
Das Basismaterial 39 ist das gleiche wie das Basismaterial 19, mit Ausnahme der Beschreibung der in 1 dargestellten Öffnung 19a des Basismaterials 19. Das Basismaterial 39 hat eine gegenüberliegende Oberfläche 39A, die dem Vibrationsfilm 16 gegenüberliegt. Das Basismaterial 39 steht ferner mit dem Filmträgerabschnitt 17 in der gegenüberliegenden Oberfläche 39A in Kontakt. In dem Raum 101, der von dem Vibrationsfilm 16, dem Filmträgerabschnitt 17 und dem Basismaterial 39 umgeben ist, vibriert die Luft aufgrund der Verschiebung des Vibrationsfilms 16, und die Luft strömt durch den Raum 100 zur Außenseite des Wandlers 1B. Das Basismaterial 39 besteht beispielsweise aus Silizium (Si) und einer gedruckten Platte, wie einer Leiterplatte (PWB) und einer gedruckten Schaltung (PCB).
In der Normalenrichtung der gegenüberliegenden Oberfläche 39A (Z-Richtung) überlappt der gesamte Bereich der gegenüberliegenden Oberfläche 39A den Vibrationsfilm 16. Bevorzugt ist das Volumen des Raums 101 das Produkt aus dem 1,1-fachen der projizierten Fläche des Vibrationsfilms 16 und dem 1- bis 100-fachen des Verschiebungsbetrags des Vibrationsfilms 16, um den der Vibrationsfilm 16 in Richtung der Filmdicke verschoben wird, da der Druck in dem Raum 101 innerhalb eines bestimmten Bereichs aufrechterhalten wird, wodurch ermöglicht wird, einen angemessenen Luftstrom zu gewährleisten.
Außerdem kann das Basismaterial 39 aus einem weichen Material, wie, z. B., Harz, hergestellt sein, und durch Verwenden eines solchen Materials dehnt sich das Basismaterial 39 aufgrund einer Änderung des Luftdrucks im Raum 101 aus und zieht sich zusammen, und somit können das Volumen des Raums 101 und der Luftstrom im Raum 101 dynamisch verändert werden. Dementsprechend ist es möglich, das Volumen des Raums 101 und den Luftstrom im Raum 101 angemessen einzustellen, wodurch der Vibrationsfilm 16 verschoben wird.
Gemäß der zweiten Modifikation ist es möglich, einen Wandler mit einer besseren Genauigkeit für die Verschiebung eines Vibrationsfilms aufgrund einer Ansteuerspannung bereitzustellen.
<Dritte Modifikation>
Die Ausgestaltung eines Wandlers 1C gemäß der dritten Modifikation wird unter Bezugnahme auf 7 beschrieben. 7 ist eine Querschnittsansicht des Wandlers 1C in X-Richtung. Der Wandler 1C gemäß der dritten Modifikation unterscheidet sich von dem in den 1 und 2 dargestellten Wandler 1 dadurch, dass ein Basismaterial 49 anstelle des Basismaterials 19 verwendet wird. Eine gegenüberliegende Oberfläche 49A, die dem Vibrationsfilm 16 des Basismaterials 49 gegenüberliegt, ist mit einer Öffnung 49a versehen, die das Basismaterial 49 durchdringt und dem Raum 101 zugewandt ist. Mit einer Seitenwandfläche 49C des Basismaterials 49 ist ein vorsprungartiges Öffnungsventil 49b verbunden. In der dritten Modifikation sind die Punkte, die denen des in den 1 und 2 dargestellten Wandlers 1 gemein sind, durch die vorstehende Beschreibung abgedeckt, und die Punkte, die sich von denen des Wandlers 1 unterscheiden, werden nachfolgend ausführlich beschrieben.
Das Basismaterial 49 ist das gleiche wie das Basismaterial 19 oder das Basismaterial 39, mit Ausnahme der Beschreibung des vorsprungartigen Öffnungsventils 49b, das später beschrieben wird. Das Basismaterial 49 hat die dem Vibrationsfilm 16 gegenüberliegende Oberfläche 49A, eine auf der gegenüberliegenden Seite der gegenüberliegenden Oberfläche 49A angeordnete Hauptoberfläche 49B und die Seitenwandfläche 49C zwischen der gegenüberliegenden Oberfläche 49A und der Hauptoberfläche 49B. Das Basismaterial 49 steht auch mit dem Filmträgerabschnitt 17 in der gegenüberliegenden Oberfläche 49A in Kontakt. Die gegenüberliegende Oberfläche 49A ist mit einer Öffnung 49a versehen, die das Basismaterial 49 durchdringt und dem Raum 101 zugewandt ist. Die gegenüberliegende Oberfläche 49A weist ferner eine Öffnungsfläche 49D der Öffnung 49a auf, die dem Raum 101 zugewandt ist.
Weiterhin hat das Basismaterial 49 das vorsprungartige Öffnungsventil 49b, das in Normalenrichtung der gegenüberliegenden Oberfläche 49A (Z-Richtung) mit der Seitenwandfläche 49C der Öffnung 49a verbunden ist. Das Öffnungsventil 49b hat eine zylindrische Form, die die Öffnung 49a umgibt, ist aber nicht darauf beschränkt.
Ferner ist ein piezoelektrisches Element 40 an dem Öffnungsventil 49b vorgesehen. Das piezoelektrische Element 40 hat eine Funktion, die Fläche der Öffnungsfläche 49D der Öffnung 49a durch Verformen des Öffnungsventils 49b zu verändern. Insbesondere wird durch Anlegen einer Ansteuerspannung an ein Paar von Elektroden, das in dem piezoelektrischen Element 40 enthalten ist, das Öffnungsventil 49b zusammen mit dem piezoelektrischen Element 40 nach oben oder unten verschoben, und die Fläche der Öffnungsfläche 49D der Öffnung 49a ändert sich aufgrund der Verschiebung. Das piezoelektrische Element 40 kann zum Beispiel eine ähnliche Ausgestaltung wie das oben beschriebene piezoelektrische Element 10 haben. Durch Verwenden des Basismaterials 49 mit dem Öffnungsventil 49b und dem piezoelektrischen Element 40 kann die Fläche der Öffnungsfläche 49D verändert werden, um das Volumen des Raums 101 und den Luftstrom im Raum 101 dynamisch zu verändern. Dementsprechend ist es möglich, das Volumen des Raums 101 und den Luftstrom im Raum 101 angemessen einzustellen, wodurch der Vibrationsfilm 16 verschoben wird.
Gemäß der dritten Modifikation ist es möglich, einen Wandler mit einer besseren Genauigkeit für die Verschiebung eines Vibrationsfilms aufgrund einer Ansteuerspannung bereitzustellen.
<Vierte Modifikation>
Die Ausgestaltung eines Wandlers 1D gemäß der vierten Modifikation wird unter Bezugnahme auf 8 beschrieben. 8 ist eine Querschnittsansicht des Wandlers 1D in X-Richtung. Der Wandler 1D gemäß der vierten Modifikation unterscheidet sich von dem in den 1 und 2 dargestellten Wandler 1 dadurch, dass anstelle des Basismaterials 19 ein Basismaterial 59 mit einer Ausnehmung 59a verwendet wird. In der vierten Modifikation sind die Punkte, die denen des in den 1 und 2 dargestellten Wandlers 1 gemein sind, durch die vorgenannte Beschreibung abgedeckt, und die Punkte, die sich von denen des Wandlers 1 unterscheiden, werden nachfolgend ausführlich beschrieben.
Das Basismaterial 59 ist das gleiche wie das Basismaterial 19 oder das Basismaterial 39, mit Ausnahme der Beschreibung der Ausnehmung 59a, die später beschrieben wird. Das Basismaterial 59 hat eine gegenüberliegende Oberfläche 59A, die dem Vibrationsfilm 16 gegenüberliegt, und eine Hauptoberfläche 59B, die auf der gegenüberliegenden Seite der gegenüberliegenden Oberfläche 59A angeordnet ist. Das Basismaterial 59 steht auch mit dem Filmträgerabschnitt 17 in der gegenüberliegenden Oberfläche 59A in Kontakt. Das Basismaterial 59 hat auf der Seite der Hauptoberfläche 59B die Ausnehmung 59a. Ein piezoelektrisches Element 60 ist ferner auf der gegenüberliegenden Oberfläche 59A vorgesehen, die die Ausnehmung 59a überlappt. Das piezoelektrische Element 60 hat eine Funktion, das Volumen des Raums 101 durch Verformen des Basismaterials 59 (genauer gesagt des Bereichs, in dem die Ausnehmung 59a angeordnet ist) zu verändern. Insbesondere wird durch Anlegen einer Ansteuerspannung an ein Paar von Elektroden, das in dem piezoelektrischen Element 60 enthalten ist, das Basismaterial 59 (genauer gesagt der Bereich, in dem der ausgesparte Abschnitt 59a positioniert ist) zusammen mit dem piezoelektrischen Element 60 nach oben oder unten verschoben, und das Volumen des Raums 101 ändert sich aufgrund der Verschiebung. Das piezoelektrische Element 60 kann zum Beispiel eine ähnliche Konfiguration wie das oben beschriebene piezoelektrische Element 10 haben. Durch Verwenden des Basismaterials 59 mit der Ausnehmung 59a und dem piezoelektrischen Element 60 kann das Basismaterial 59 (genauer gesagt der Bereich, in dem die Ausnehmung 59a positioniert ist) verformt werden, um das Volumen des Raums 101 und den Luftstrom in dem Raum 101 dynamisch zu verändern. Dementsprechend ist es möglich, das Volumen des Raums 101 und den Luftstrom in dem Raum 101 angemessen zu verändern, wodurch der Vibrationsfilm 16 verschoben wird.
Gemäß der vierten Modifikation ist es möglich, einen Wandler mit einer besseren Genauigkeit für die Verschiebung eines Vibrationsfilms aufgrund einer Ansteuerspannung bereitzustellen.
<Fünfte Modifikation>
Die Ausgestaltung eines Wandlers 1E gemäß der fünften Modifikation wird unter Bezugnahme auf die 9 und 10 beschrieben. 9 ist eine Querschnittsansicht des Wandlers 1E in X-Richtung. 10 ist eine Draufsicht auf den Wandler 1E. Der Wandler 1E gemäß der fünften Modifikation unterscheidet sich von dem in den 1 und 2 dargestellten Wandler 1 dadurch, dass ein Kontaktelement 28 anstelle des Kontaktelements 18 verwendet wird. In der fünften Modifikation sind die Punkte, die denen des in den 1 und 2 dargestellten Wandlers 1 gemein sind, durch die vorgenannte Beschreibung abgedeckt, und die Punkte, die sich von denen des Wandlers 1 unterscheiden, werden nachfolgend ausführlich beschrieben.
Das Kontaktelement 28 ist auf dem isolierenden Film 22 und auf dem Filmträgerabschnitt 17 ausgebildet. Das Kontaktelement 28 ist so angeordnet, dass es dem Vibrationsfilm 16 gegenüberliegt. Das Kontaktelement 28 hat die gleiche Funktion wie das oben beschriebene Basismaterial 19. Insbesondere kann die Resonanz des Vibrationsfilms 16 durch Einstellen der Gesamtfläche einer Öffnungsfläche 28D der Öffnung 28a des Kontaktelements 28, die dem Raum 100 zugewandt ist, gedämpft werden. Das heißt, das Kontaktelement 28 hat eine Funktion, die Verschiebung des Vibrationsfilms 16 zu steuern. Ferner, wenn der Vibrationsfilm 16 in Richtung der Seite des Raums 100 verschoben wird, steuert das Kontaktelement 28 die Verschiebung des Vibrationsfilms 16, indem der Vibrationsfilm 16 oder das auf dem Vibrationsfilm 16 angeordnete piezoelektrische Element 10 mit dem Kontaktelement 28 in Kontakt kommt.
Der Abstand zwischen einer Kontaktfläche 28A des Kontaktelements 28, mit der der Vibrationsfilm 16 in Kontakt kommt, und dem Vibrationsfilm 16 wird basierend auf der Verschiebung des Vibrationsfilms 16 eingestellt, die beim Anlegen einer Nennspannung an das piezoelektrische Element 10 erreicht wird (im Folgenden als „maximale Verschiebung“ bezeichnet). Das heißt, die Kontaktfläche 28A des Kontaktelements 28 wird so eingestellt, dass der Vibrationsfilm 16 oder das piezoelektrische Element 10 (ein Stapel dieser Elemente wird auch als Vibrationskörper bezeichnet) mit der Kontaktfläche 28A in Kontakt kommt, wenn die Verschiebung größer als die maximale Verschiebung ist. Somit kommt der Vibrationsfilm 16 oder das piezoelektrische Element 10 mit der Kontaktfläche 28A in Kontakt, wenn eine große Verschiebung, die die maximale Verschiebung übersteigt, in dem Vibrationskörper aufgrund eines Aufpralls oder dergleichen auftritt, ohne die normale Verschiebung des Vibrationsfilms 16 zu verhindern, die durch das piezoelektrische Element 10 verursacht wird.
Die Form der Kontaktfläche 28A wird basierend auf der Form der Verschiebung gebildet, wenn der Vibrationsfilm 16 verschoben wird. Wenn also der Vibrationsfilm 16 mit der Kontaktfläche 28A in Kontakt kommt, kommt die Kontaktfläche 28A mit dem Vibrationsfilm 16 mit der Oberfläche in Kontakt. Die Kontaktfläche 28A des im Raum 100 angeordneten Kontaktelements 28 kann beispielsweise eine nach oben gewölbte, halbkugelförmige Form aufweisen. Das Kontaktelement 28 besteht, z. B., aus Silizium (Si).
Die Kontaktfläche 28A ist mit einer Öffnung 28a versehen, die das Kontaktelement 28 durchdringt und dem Raum 100 zugewandt ist. Die Kontaktfläche 28A weist ferner die Öffnungsfläche 28D der Öffnung 28a auf, die dem Raum 100 zugewandt ist. In dem Raum 100 zwischen dem Vibrationsfilm 16 und dem Kontaktelement 28 vibriert Luft aufgrund der Verschiebung des Vibrationsfilms 16, und Luft strömt durch die Öffnung 28a zur Außenseite des Wandlers 1E. Wenn Luft in den Raum 100 strömt, kann der Abstand (Spiel) zwischen dem Vibrationsfilm 16 und der Kontaktfläche 28A des Kontaktelements 28 so groß sein, wie der Vibrationsfilm 16 nach oben und unten verschoben werden kann, und ist bevorzugt klein. Zum Beispiel beträgt der Abstand 5 bis 30 um. Durch Reduzieren des Abstands kann ein Luftaustritt unterdrückt werden, und somit kann die Luft effizient in Schwingung versetzt werden. Wie in 10 dargestellt, ist es bevorzugt, dass die Öffnung 28a abgerundete Enden hat. Da die Öffnung 28a abgerundete Enden hat, kann die Konzentration von Spannungen an den Enden gemildert werden.
Wenn, in der Kontaktfläche 28A, die Gesamtfläche der Öffnungsfläche 28D der Öffnung 28a, die dem Raum 100 zugewandt ist, 5 % oder weniger, besonders bevorzugt 4 % oder weniger und ganz besonders bevorzugt 3 % oder weniger beträgt als die Gesamtfläche des gesamten Bereichs der Hauptoberfläche 16B des Vibrationsfilms 16, der dem Raum 100 zugewandt ist (mit anderen Worten, die Gesamtfläche der Kontaktfläche 28A des Kontaktelements 28, mit Ausnahme der Öffnungsfläche 28D, 95 % oder mehr, besonders bevorzugt 96 % oder mehr und ganz besonders bevorzugt 97 % oder mehr als die Gesamtfläche des gesamten Bereichs der Hauptoberfläche 16B des Vibrationsfilms 16, der dem Raum 100 zugewandt ist, beträgt), wird der Druck in dem Raum 100 innerhalb eines bestimmten Bereichs aufrechterhalten, wodurch ein angemessener Luftstrom gewährleistet werden kann. Insbesondere dann, wenn der Vibrationsfilm 16 abwechselnd die Verschiebung des Vibrationsfilms 16 zur oberen Seite des Raums 100 und die Verschiebung des Vibrationsfilms 16 zur unteren Seite des Raums 101 wiederholt, steigt der Druck im Raum 100 allmählich an, und die Resonanz des Vibrationsfilms 16 kann durch einen Anstieg des Drucks im Raum 100 gedämpft werden, und der Luftstrom im Raum 100 wird ebenfalls angepasst. Da die Luft in dem Raum 100 durch die Öffnung 28a nach außen strömt, hat der Druck in dem Raum 100 einen Maximalwert, und der Maximalwert wird durch den Verschiebungsbetrag und die Form des Vibrationsfilms 16, das Volumen des Raums 100 oder dergleichen angemessen eingestellt. Aus diesem Grund kann die Verschiebung des Vibrationsfilms 16 innerhalb eines bestimmten Bereichs gehalten werden.
Ferner, wenn die Gesamtfläche der Öffnungsfläche 28D der Öffnung 28a, die dem Raum 100 zugewandt ist, 0,9 mm² oder weniger, besonders bevorzugt 0,7 mm² oder weniger und ganz besonders bevorzugt 0,5 mm² oder weniger beträgt, wird der Druck im Raum 100 innerhalb eines bestimmten Bereichs aufrechterhalten, wodurch ermöglicht wird, einen angemessenen Luftstrom zu gewährleisten. Insbesondere dann, wenn der Vibrationsfilm 16 abwechselnd die Verschiebung des Vibrationsfilms 16 zur oberen Seite des Raums 100 und die Verschiebung des Vibrationsfilms 16 zur unteren Seite des Raums 101 wiederholt, steigt der Druck im Raum 100 allmählich an, und die Resonanz des Vibrationsfilms 16 kann durch einen Anstieg des Drucks im Raum 100 gedämpft werden, und der Luftstrom im Raum 100 wird ebenfalls angepasst. Daher kann die Verschiebung des Vibrationsfilms 16 innerhalb eines bestimmten Bereichs gehalten werden.
Gemäß der fünften Modifikation ist es möglich, einen Wandler mit einer besseren Genauigkeit für die Verschiebung eines Vibrationsfilms aufgrund einer Ansteuerspannung bereitzustellen.
<Sechste Modifikation>
Die Ausgestaltung eines Wandlers 1F gemäß der sechsten Modifikation wird unter Bezugnahme auf die 11 und 12 beschrieben. 11 ist eine Querschnittsansicht des Wandlers 1F in X-Richtung. 12 ist eine Draufsicht auf den Wandler 1F. Der Wandler 1F gemäß der sechsten Modifikation unterscheidet sich von dem in 3 und 4 dargestellten Wandler 1A dadurch, dass das Kontaktelement 28 anstelle des Kontaktelements 18 verwendet wird. In der sechsten Modifikation sind die Punkte, die denen des in den 3 und 4 dargestellten Wandlers 1A gemein sind, durch die vorgenannte Beschreibung abgedeckt, und die Punkte, die sich von denen des Wandlers 1 unterscheiden, werden nachfolgend ausführlich beschrieben.
Ähnlich wie der Wandler 1E in der fünften Modifikation hält der Wandler 1F den Druck in dem Raum 100 zwischen dem Kontaktelement 28 und dem Vibrationsfilm 16 aufrecht, um die Verschiebung des Vibrationsfilms 16 innerhalb eines bestimmten Bereichs zu halten. Insbesondere ist es möglich, den Druck in dem Raum 100 zwischen dem Öffnungselement 28 und dem Vibrationsfilm 16 aufrechtzuerhalten, wodurch die Verschiebung des Vibrationsfilms 16 innerhalb eines bestimmten Bereichs gehalten wird, indem mindestens eine der folgenden Bedingungen erfüllt wird: die Gesamtfläche der Öffnungsfläche 28D der Öffnung 28a, die dem Raum 100 zugewandt ist, beträgt 5% oder weniger als die Gesamtfläche des gesamten Bereichs der Hauptoberfläche 16B des Vibrationsfilms 16, der dem Raum 100 zugewandt ist, oder die Gesamtfläche der Öffnungsfläche 28D der Öffnung 28a, die dem Raum 100 zugewandt ist, beträgt 0,9 mm² oder weniger.
Gemäß der sechsten Modifikation ist es möglich, einen Wandler mit einer besseren Genauigkeit für die Verschiebung eines Vibrationsfilms aufgrund einer Ansteuerspannung bereitzustellen.
<Siebte Modifikation>
Die Ausgestaltung eines Wandlers 1G gemäß der siebten Modifikation wird unter Bezugnahme auf die 13 und 14 beschrieben. 13 ist eine Querschnittsansicht des Wandlers 1G in X-Richtung. 14 ist eine Draufsicht auf den Wandler 1G. Der Wandler 1G gemäß der siebten Modifikation unterscheidet sich von dem in den 1 und 2 dargestellten Wandler 1 dadurch, dass anstelle des Basismaterials 19 ein Basismaterial 69 mit einer Mehrzahl von Öffnungen 69a verwendet wird. In der siebten Modifikation sind die Punkte, die denen des in den 1 und 2 dargestellten Wandlers 1 gemein sind, durch die vorgenannte Beschreibung abgedeckt, und die Punkte, die sich von denen des Wandlers 1 unterscheiden, werden nachfolgend ausführlich beschrieben.
Das Basismaterial 69 ist das gleiche wie das Basismaterial 19 oder das Basismaterial 39, mit Ausnahme der Beschreibung einer Mehrzahl von Öffnungen 69a, die später beschrieben werden. Das Basismaterial 69 hat die gegenüberliegende Oberfläche 69A, die dem Vibrationsfilm 16 gegenüberliegt, und die Hauptoberfläche 69B, die auf der gegenüberliegenden Seite der gegenüberliegenden Oberfläche 69A angeordnet ist. Das Basismaterial 69 steht auch mit dem Filmträgerabschnitt 17 in der gegenüberliegenden Oberfläche 69A in Kontakt. Die gegenüberliegende Oberfläche 69A ist mit einer Mehrzahl von Öffnungen 69a versehen, die das Basismaterial 69 durchdringen und dem Raum 101 zugewandt sind. Die gegenüberliegende Oberfläche 69A weist ferner eine Mehrzahl von Öffnungsflächen 69D der Öffnungen 69a auf, die dem Raum 101 zugewandt sind.
Wenn in der gegenüberliegenden Oberfläche 69A die Gesamtfläche der Mehrzahl von Öffnungsflächen 69D, die dem Raum 101 zugewandt sind, 5 % oder weniger, besonders bevorzugt 4 % oder weniger und ganz besonders bevorzugt 3 % oder weniger als die Gesamtfläche des gesamten Bereichs der Hauptoberfläche 16A des Vibrationsfilms 16, der dem Raum 101 zugewandt ist, beträgt (mit anderen Worten, die Gesamtfläche der gegenüberliegenden Oberfläche 69A des Basismaterials 69, mit Ausnahme der Öffnungsflächen 69D, 95 % oder mehr, besonders bevorzugt 96 % oder mehr und ganz besonders bevorzugt 97 % oder mehr als die Gesamtfläche des gesamten Bereichs der Hauptoberfläche 16A des Vibrationsfilms 16, der dem Raum 101 zugewandt ist, beträgt), wird der Druck in dem Raum 101 innerhalb eines bestimmten Bereichs aufrechterhalten, wodurch ermöglicht wird, einen angemessenen Luftstrom zu gewährleisten. Insbesondere dann, wenn der Vibrationsfilm 16 abwechselnd die Verschiebung des Vibrationsfilms 16 zur oberen Seite des Raums 100 und die Verschiebung des Vibrationsfilms 16 zur unteren Seite des Raums 101 wiederholt, steigt der Druck im Raum 101 allmählich an, und die Resonanz des Vibrationsfilms 16 kann durch einen Anstieg des Drucks im Raum 101 gedämpft werden, und der Luftstrom im Raum 101 wird ebenfalls angepasst. Da die Luft in dem Raum 101 durch die Öffnungen 69a nach außen strömt, hat der Druck in dem Raum 101 einen Maximalwert, und der Maximalwert wird angemessen durch den Verschiebungsbetrag und die Form des Vibrationsfilms 16, das Volumen des Raums 101 oder dergleichen eingestellt. Aus diesem Grund kann die Verschiebung des Vibrationsfilms 16 innerhalb eines bestimmten Bereichs gehalten werden.
Ferner, wenn die Gesamtfläche der Mehrzahl von Öffnungsflächen 69D, die dem Raum 101 zugewandt sind, 0,9 mm² oder weniger, besonders bevorzugt 0,7 mm² oder weniger und ganz besonders bevorzugt 0,5 mm² oder weniger beträgt, wird der Druck in dem Raum 101 innerhalb eines bestimmten Bereichs aufrechterhalten, wodurch ermöglicht wird, einen angemessenen Luftstrom zu gewährleisten. Insbesondere dann, wenn der Vibrationsfilm 16 abwechselnd die Verschiebung des Vibrationsfilms 16 zur oberen Seite des Raums 100 und die Verschiebung des Vibrationsfilms 16 zur unteren Seite des Raums 101 wiederholt, steigt der Druck im Raum 101 allmählich an, und die Resonanz des Vibrationsfilms 16 kann durch einen Anstieg des Drucks im Raum 101 gedämpft werden, und der Luftstrom im Raum 101 wird ebenfalls angepasst. Daher kann die Verschiebung des Vibrationsfilms 16 innerhalb eines bestimmten Bereichs gehalten werden.
Gemäß der siebten Modifikation ist es möglich, einen Wandler mit einer besseren Genauigkeit für die Verschiebung eines Vibrationsfilms aufgrund einer Ansteuerspannung bereitzustellen.
<Achte Modifikation>
Die Ausgestaltung eines Wandlers 1H gemäß der achten Modifikation wird unter Bezugnahme auf die 15 und 16 beschrieben. 15 ist eine Querschnittsansicht des Wandlers 1H in X-Richtung. 16 ist eine Querschnittsansicht der Schlitze 33 eines Filmträgerabschnitts 27 in einem Bereich 31 des Wandlers 1H, betrachtet von der Seite des Lufteintritts/-austritts. Der Wandler 1H gemäß der achten Modifikation unterscheidet sich von dem in den 1 und 2 dargestellten Wandler 1 dadurch, dass anstelle des Basismaterials 19 ein Basismaterial 39 ohne Öffnung und der Filmträgerabschnitt 27 mit den Schlitzen 33 verwendet wird. In der achten Modifikation sind die Punkte, die denen des in den 1 und 2 dargestellten Wandlers 1 gemein sind, durch die vorgenannte Beschreibung abgedeckt, und die Punkte, die sich von denen des Wandlers 1 unterscheiden, werden nachfolgend ausführlich beschrieben.
Das Basismaterial 39 ist das gleiche wie das Basismaterial 19, mit Ausnahme der Beschreibung der in 1 dargestellten Öffnung 19a des Basismaterials 19. Das Basismaterial 39 hat die gegenüberliegende Oberfläche 39A, die dem Vibrationsfilm 16 gegenüberliegt. Das Basismaterial 39 steht auch mit dem Filmträgerabschnitt 27 in der gegenüberliegenden Oberfläche 39A in Kontakt.
Für den Filmträgerabschnitt 27 kann das gleiche Material wie das des Filmträgerabschnitts 17 verwendet werden. Das heißt, ein Filmkörper 25 weist den Vibrationsfilm 16 und den Filmträgerabschnitt 27 auf. Dementsprechend werden der Vibrationsfilm 16 und der Filmträgerabschnitt 27 durch Ätzen der Rückflächenseite des Filmkörpers 25 einstückig ausgebildet. In der achten Modifikation wird die Rückflächenseite des Filmkörpers 25 geätzt, um eine Nut zu bilden, die als Raum 101 dient, und danach wird ein Abschnitt der Innenfläche der Nut geätzt, um die Schlitze 33 zu bilden, wodurch der Filmträgerabschnitt 27 gebildet wird. Mit anderen Worten, der Schritt des Ätzens der Rückflächenseite des Filmkörpers 25 zur Bildung der Nut, die als Raum 101 dient, und der Schritt des Ätzens der Rückflächenseite des Filmkörpers 25 zur Bildung der Schlitze 33 werden in getrennten Schritten durchgeführt, wobei aber die vorliegende Modifikation nicht darauf beschränkt ist. Beispielsweise können die Schlitze 33 gleichzeitig mit dem Schritt des Ätzens der Rückflächenseite des Filmkörpers 25 gebildet werden, um die Nut zu bilden, die als Raum 101 dient. Zu diesem Zeitpunkt hat die Nut, die als Raum 101 dient, die gleiche Höhe wie die Schlitze 33. Unter dem Gesichtspunkt der Anzahl der Schritte und der Kosten wird bevorzugt, dass die als Raum 101 dienende Nut und die Schlitze 33 gleichzeitig unter Verwendung einer Fotomaske ausgebildet werden.
Wie in 16 dargestellt, weisen die im Filmträgerabschnitt 27 vorgesehenen Schlitze 33 eine kammartige Struktur auf. Eine solche Struktur kann verhindern, dass Fremdkörper (Staub oder Flüssigkeit) von außen in den Innenraum 101 eindringen. Die Schlitze 33 müssen nicht notwendigerweise eine kammartige Struktur haben, sondern können beispielsweise eine Gitterstruktur haben, solange sie eine Struktur haben, die das Eindringen von Fremdkörpern in den Innenraum 101 von außen verhindern kann. In Richtung der Filmdicke (Z-Richtung) sollten sich die Position der Schlitze 33 und die Position der Öffnung des isolierenden Films 22, mit dem die Verdrahtung 21 und das Elektrodenpad verbunden sind, bevorzugt nicht überlappen. Denn wenn die Verdrahtung 21 und das Elektrodenpad durch Die-Bonden unter Verwendung von Ultraschallwellen elektrisch verbunden werden und die Schlitze 33 als Hohlräume unterhalb des Verbindungspunktes zwischen der Verdrahtung 21 und dem Elektrodenpad vorhanden sind, funktionieren die Ultraschallwellen möglicherweise nicht gut, und somit kann es schwierig sein, die Drahtkugel mit dem Pad zu verbinden.
Die Schlitze 33 haben die gleiche Funktion wie die oben beschriebene Öffnung 19a. Insbesondere wird der Druck in dem Raum 101 durch die Schlitze 33 aufrechterhalten, um die Verschiebung des Vibrationsfilms 16 in einem bestimmten Bereich zu halten, wodurch es möglich ist, die Verschiebung des Vibrationsfilms 16 in einem bestimmten Bereich zu halten. Ferner kann der Wandler sowohl das Basismaterial 19 mit der Öffnung 19a als auch den Filmträgerabschnitt 27 mit den Schlitzen 33 umfassen. Außerdem kann die Öffnung 18a auch nicht im Öffnungselement 18 vorgesehen sein, und die Schlitze können anstelle der Öffnung 18a an der Seitenfläche des Öffnungselements 18 vorgesehen sein.
Gemäß der achten Modifikation ist es möglich, einen Wandler mit einer besseren Genauigkeit für die Verschiebung eines Vibrationsfilms aufgrund einer Ansteuerspannung bereitzustellen.
<Elektronische Vorrichtung>
Eine elektronische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird nachfolgend beschrieben. Die elektronische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist eine Lautsprechereinheit und ein Gehäuse zur Aufnahme der Lautsprechereinheit auf. Ein Beispiel für eine elektronische Vorrichtung ist ein Kopfhörer. Ein in 17A dargestellter Kopfhörer 50 hat eine Hörkapsel bzw. Ohrstück („earpiece“) 51 und ein Gehäuse 52.
17B ist ein Diagramm, in dem die Hörkapsel 51 vom Kopfhörer 50 abgenommen ist, und ist ein Diagramm zur Erläuterung der Form des Gehäuses 52. Das Gehäuse 52 hat eine mit einem Boden versehene zylindrische Form und weist einen zylindrischen Abschnitt 52a und einen in Kontakt mit dem zylindrischen Abschnitt 52a stehenden Bodenabschnitt 52b auf. Die Lautsprechereinheit ist in einem Abschnitt des zylindrischen Abschnitts 52a und einem Abschnitt des Bodenabschnitts 52b angeordnet. Die Anordnung des Gehäuses 52 und der Lautsprechereinheit (Montage der Lautsprechereinheit) wird nachfolgend beschrieben.
(Montagebeispiel)
Wie in 18 dargestellt, weist die Lautsprechereinheit (Wandler 1) eine Struktur auf, bei der der Filmkörper 15 und das Kontaktelement 18 auf dem Basismaterial 19 vorgesehen sind. Die Entlüftungsöffnungen (insbesondere die in den 18 und 19 dargestellten Öffnungen 18a und 19a) sind in Richtung der Filmdicke (in der durch den Pfeil in der Figur angegebenen Richtung) des Wandlers 1 (Basismaterial 19, Filmkörper 15 und Kontaktelement 18) vorgesehen.
19 ist eine Querschnittsansicht des Kopfhörers, bei dem der Wandler 1 in dem Gehäuse 52 montiert ist. Das Basismaterial 19 ist in einem Abschnitt des zylindrischen Abschnitts 52a und einem Abschnitt des Bodenabschnitts 52b angeordnet, und der Filmkörper 15 und das Kontaktelement 18 sind auf dem Basismaterial 19 vorgesehen. Das Basismaterial 19 hat die Öffnung 19a und das Kontaktelement 18 hat die Öffnung 18a. Der Filmkörper 15 weist den Vibrationsfilm 16 und den Filmträgerabschnitt 17 auf. Der Bodenabschnitt 52b ist von dem zylindrischen Abschnitt 52a mit dem dazwischenliegenden Wandler 1 getrennt, und der Raum des Bodenabschnitts 52b steht durch die Öffnungen 18a und 19a mit der Außenseite des Gehäuses 52 in Verbindung. Der Wandler 1 gemäß dem vorliegenden Montagebeispiel kann beispielsweise der Wandler 1 gemäß der in den 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform sein, und der Raum des Bodenabschnitts 52b steht mit der Außenseite des Gehäuses 52 durch die Öffnung 18a, den Raum 100, den Raum 101 und die Öffnung 19a in Verbindung.
Der Luftstrom zwischen dem zylindrischen Abschnitt 52a und dem Bodenabschnitt 52b wird durch die Struktur, die den zylindrischen Abschnitt 52a und den Bodenabschnitt 52b durch den Wandler 1 trennt, blockiert. Infolgedessen kann das Gehäuse 52 als Raum für die Montage anderer Vorrichtungen, Batterien und dergleichen genutzt werden, wodurch ermöglich wird, die Größe des Gehäuses 52 zu verringern.
(Andere Ausführungsformen)
Obwohl, wie oben beschrieben, einige Ausführungsformen beschrieben wurden, sind die Aussagen und Zeichnungen, die Teil der Offenbarung bilden, beispielhaft und sollten nicht als einschränkend verstanden werden. Eine Vielzahl von alternativen Ausführungsformen, Beispielen und Betriebstechniken werden für den Fachmann aus dieser Offenbarung ersichtlich.
Zum Beispiel kann der Wandler, zusätzlich zum Senden von Schallwellen, in einer Anwendung zum Empfangen von Schallwellen eingesetzt werden. Der Wandler ist nicht auf eine Anwendung für Schallwellen beschränkt und kann für eine Anwendung zum Senden oder Empfangen von Ultraschallwellen verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft den Gegenstand der japanischen Patentanmeldung Nr. 2021-101437 , die am 18. Juni 2021 eingereicht wurde und deren gesamte Offenbarung hierin durch Bezugnahme mit aufgenommen ist.
(LISTE DER BEZUGSZIFFERN)

1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, 1G, 1H: Wandler
10, 40, 60: Piezoelektrisches Element
11, 12: Elektrode
13: Piezoelektrischer Film
15, 25: Filmkörper
16: Vibrationsfilm
16A, 16B, 19B, 29A, 49B, 59B, 69B: Hauptoberfläche
17, 27: Filmträgerabschnitt
18, 28: Kontaktelement
18a, 19a, 28a, 49a, 69a: Öffnung
18A, 28A: Kontaktfläche
19, 39, 49, 59, 69: Basismaterial
19A, 39A, 49A, 59A, 69A: Gegenüberliegende Oberfläche
19C, 49C: Seitenwandfläche
19D, 28D, 49D: Öffnungsfläche
20, 22: Isolierender Film
21: Verdrahtung
29: Öffnungselement
33: Schlitz
49b: Öffnungsventil
50: Kopfhörer
51: Hörkapsel
52: Gehäuse
52a: Zylindrischer Abschnitt
52b: Bodenabschnitt
59a: Ausnehmung
100, 101: Raum

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2021044762 A [0004]
JP 2021101437 [0099]

Claims

Wandler (1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, 1G, 1H), umfassend: einen Filmträgerabschnitt (17, 27); einen Vibrationsfilm (16), der mit dem Filmträgerabschnitt (17, 27) verbunden ist und in der Lage ist, sich in einer Dickenrichtung zu verschieben bzw. in einer Dickenrichtung versetzt zu werden; ein Basismaterial (19, 39, 49, 59, 69), das eine gegenüberliegende Oberfläche (19A, 39A, 49A, 59A, 69A) aufweist, die dem Vibrationsfilm (16) gegenüberliegt; und ein erstes piezoelektrisches Element (10, 40, 60), das mit einem Paar von Elektroden (11, 12) und einem zwischen dem Paar von Elektroden (11, 12) sandwichartig angeordneten piezoelektrischen Film (13) versehen ist, und das auf dem Vibrationsfilm (16) angeordnet ist, wobei der Wandler (1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, 1G, 1H) einen Druck in einem Raum (101) zwischen dem Basismaterial (19, 39, 49, 59, 69) und dem Vibrationsfilm (16) aufrechterhält, um so eine Verschiebung des Vibrationsfilms (16) innerhalb eines bestimmten Bereichs zu halten.
Wandler (1, 1A, 1C, 1E, 1F, 1G) nach Anspruch 1, wobei in der gegenüberliegenden Oberfläche (19A, 49A, 69A) eine erste Gesamtfläche von Öffnungsflächen aller Öffnungen (19a, 49a, 69a), die das Basismaterial (19, 49, 69) durchdringen und dem Raum (101) zugewandt sind, 5 % oder weniger beträgt als eine zweite Gesamtfläche eines gesamten Bereichs einer Hauptoberfläche des Vibrationsfilms (16), die dem Raum (101) zugewandt ist.
Wandler (1, 1A, 1C, 1E, 1F, 1G) nach Anspruch 1 oder 2, wobei in der gegenüberliegenden Oberfläche (19A, 49A, 69A) die erste Gesamtfläche der Öffnungsflächen aller Öffnungen (19a, 49a, 69a), die das Basismaterial (19, 49, 69) durchdringen und dem Raum (101) zugewandt sind, 0,9 mm² oder weniger beträgt.
Wandler (1A, 1F) nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Basismaterial (19) eine Öffnung aufweist und ferner ein Öffnungselement (29) aufweist, das die Öffnung (19a) umgibt, und zwar an bzw. in einer Hauptoberfläche des Basismaterials (19), die auf der gegenüberliegenden Seite der gegenüberliegenden Oberfläche (19A) angeordnet ist.
Wandler (1A, 1F) nach Anspruch 4, wobei in einer Normalenrichtung der gegenüberliegenden Oberfläche (19A) ein Abstand zwischen der gegenüberliegenden Oberfläche (19A) und einer Hauptoberfläche des Öffnungselements (29), das auf der gegenüberliegenden Seite einer Hauptoberfläche in Kontakt mit dem Basismaterial (19) angeordnet ist, länger ist als ein Durchmesser eines Kreises, wenn die erste Gesamtfläche in eine Fläche des Kreises umgerechnet wird.
Wandler (1A, 1F) nach Anspruch 4 oder 5, wobei sich das Öffnungselement (29) aufgrund einer Änderung des Luftdrucks in dem Raum (101) ausdehnt und zusammenzieht.
Wandler (1A, 1F) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei das Öffnungselement (29) aus Harz hergestellt ist.
Wandler (1A, 1F) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei das Öffnungselement (29) einstückig mit dem Basismaterial (19) ausgebildet ist.
Wandler (1C) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei das Basismaterial (49) ferner ein vorsprungartiges Öffnungsventil (49b) aufweist, das mit einer Seitenwandfläche (49C) der Öffnung (49a) in einer Normalenrichtung der gegenüberliegenden Oberfläche (49A) verbunden ist und die erste Gesamtfläche durch das Öffnungsventil (49b) verändert wird.
Wandler (1C) nach Anspruch 9, der ferner ein zweites piezoelektrisches Element (40) an dem Öffnungsventil (49b) aufweist, wobei das zweite piezoelektrische Element (40) eine Funktion hat, die erste Gesamtfläche durch Verformen des Öffnungsventils (49b) zu verändern.
Wandler (1D) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein gesamter Bereich der gegenüberliegenden Oberfläche (39A, 59A) den Vibrationsfilm (16) in einer Normalenrichtung der gegenüberliegenden Oberfläche (39A, 59A) überlappt, und ein Volumen des Raums (101) ein Produkt aus dem 1,1-fachen einer projizierten Fläche des Vibrationsfilms (16) und dem 1- bis 100-fachen eines Verschiebungsbetrags ist, um den der Vibrationsfilm (16) in der Filmdickenrichtung verschoben wird.
Wandler (1D) nach Anspruch 11, wobei ein Volumen des Raumes (101) durch Verschiebung des Basismaterials verändert wird.
Wandler (1D) nach Anspruch 11 oder 12, der ferner ein drittes piezoelektrisches Element (60) auf dem Basismaterial (59) und in dem Raum (101) aufweist, wobei das dritte piezoelektrische Element (60) eine Funktion hat, ein Volumen des Raums (101) durch Verformen des Basismaterials (59) zu verändern.
Wandler (1B) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei sich das Basismaterial (39) aufgrund einer Änderung des Luftdrucks in dem Raum (101) ausdehnt und zusammenzieht.
Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das Basismaterial (19, 39, 49, 59, 69) aus Harz hergestellt ist.
Elektronische Vorrichtung (50), die den Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 15 umfasst.