DE3607048C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen piezoelektrischen Schallgeber gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Derartige Schallgeber werden beispielsweise als piezo­ elektrische Summer oder als piezoelektrische Lautsprecher verwendet.

Zur Erläuterung des Standes der Technik soll bereits hier auf Fig. 2 der Zeichnung Bezug genommen werden.

Als Beispiel eines herkömmlichen piezoelektrischen Schall­ gebers ist in Fig. 2 ein piezoelektrischer Summer darge­ stellt, der durch einen auf eine Metallplatte 1 aufge­ klebten mehrschichtigen Schwingungsgeber 2 gebildet wird. Zur Verringerung der Impedanz und zur Erhöhung des Schalldruckes ist der Schwingungsgeber 2 aus drei übereinandergeschichteten Keramikplatten 2a, 2b und 2c aufgebaut.

Bei der Herstellung des piezoelektrischen Summers gemäß Fig. 2 werden die piezoelektrischen Keramikplatten 2a bis 2c zunächst einzeln gebrannt und in den in Fig. 2 durch Pfeile angegebenen Richtungen polarisiert. An­ schließend werden die Keramikplatten mit Elektroden 3a, 3b, 3c und 3d zu einem einheitlichen Block auf der Metall­ platte 1 zusammengefügt. Die Elektroden 3a und 3c und die Elektroden 3b und 3d sind paarweise durch am Umfangs­ rand des Schwingungsgebers angeordnete elektrische Ver­ bindungsteile 4a und 4b miteinander verbunden.

In der nicht vorveröffentlichten JP 61-1 03 397 A wird ein piezoelektrischer Summer beschrieben, der durch die Erfindung weitergebildet wird.

Zur Erläuterung der Problemstellung, die der Erfindung zugrundeliegt, soll dieser nicht vorveröffentlichte Summer unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben werden. Ein monolithischer keramischer Schwingungsgeber 12 ist auf eine Schwingungsplatte 11 aus Metall oder Kunst­ stoff aufgeklebt. Der Schwingungsgeber 12 weist drei Keramikschichten 12a, 12b und 12c auf, die als zunächst ungebrannte Keramikplatten mit einer leitfähigen Paste zur Bildung innerer Elektroden 13b und 13c beschichtet und anschließend übereinandergestapelt und in einem Stück gebrannt wurden. Äußere Elektroden 13a und 13d werden gleichzeitig mit den inneren Elektroden 13b und 13d oder getrennt von diesen nach dem Brennvorgang hergestellt. Die Keramikschichten 12a bis 12c sind in Richtung der in Fig. 3 eingezeichneten Pfeile polarisiert. Die Elektroden 13a und 13c sind durch ein Verbindungsteil 14a miteinander verbunden, das am äußeren Umfang des monolithischen kera­ mischen Blocks 12 angeordnet ist. Die Elektroden 13b und 13d sind durch ein anderes Verbindungsteil 14b mit­ einander verbunden, das ebenfalls am äußeren Umfang des keramischen Blockes 12 angeordnet ist. Bei dem Schallgeber gemäß Fig. 3 ist somit der Schwingungsgeber 12 einstückig ausgebildet, so daß die Keramikschichten 12a bis 12c ver­ hältnismäßig dünn ausgebildet sein können und eine weitere Verringerung der Impedanz im Vergleich zu dem herkömmlichen Schallgeber gemäß Fig. 2 erreicht wird. Auf diese Weise wird ein deutlich höherer Schalldruck erzielbar.

In Fig. 4 ist schematisch ein Schwingungszustand des Schall­ gebers gemäß Fig. 1 oder 2 dargestellt. Ein auf eine Schwingungsplatte 21 aufgeklebter keramischer Schwingungs­ geber 22 führt bei Anlegen einer Spannung Schwingungen zwischen gekrümmten Zuständen aus, die durch gestrichelte Linien A und B in Fig. 4 dargestellt sind, so daß Schall­ wellen entsprechend diesen Schwingungen erzeugt werden.

Der Schwingungsknoten X dieser Schwingungen liegt inner­ halb der Umfangslinie des Schwingungsgebers 22, wie in Fig. 4 zu erkennen ist. Der äußere Umfangsrand des Schwingungsgebers 22 erfährt daher bei den Schwingungen eine beträchtliche Auslenkung. Wenn die elektrischen Verbindungsteile wie beispielsweise die Verbindungsteile 4a, 4b aus Fig. 2 oder die Verbindungsteile 14a und 14b aus Fig. 3 am äußeren Umfang des Schwingungsgebers an­ geordnet sind, so werden durch diese elektrischen Ver­ bindungsteile die Schwingungen gedämpft, so daß der gewünschte Schalldruck bei den gewünschten Resonanz­ frequenzen nicht erreicht wird. Diese Problemstellung ist jedoch nicht auf sogenannte schichtförmige oder unimorphe Schwingungsgeber der in Fig. 2 und 3 gezeigten Art be­ schränkt, sondern betrifft auch piezoelektrische Summer mit einem bimorphen Schwingungsgeber und dergleichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwin­ gungsgeber der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Schwingungen nicht durch elektrische Verbindungs­ teile beeinträchtigt werden und der die zuverlässige Erzeugung von Schallwellen mit dem gewünschten hohen Schalldruck gestattet.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem kennzeichenden Teil des Patentanspruchs 1. Vor­ teilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß ist wenigstens eines der elektrischen Verbindungsteile zur Verbindung der Elektroden als durch ein oder mehrere Keramikschichten verlaufende Öffnung ausgebildet oder in einer solchen Öffnung ange­ ordnet, und die Position dieser Öffnung ist in Bezug auf das bei der gewünschten Resonanzfrequenz auftretende Schwingungsmuster des Schallgebers derart gewählt, daß die Schwingung nicht durch die Auslenkung des Schwingungs­ gebers im Bereich des elektrischen Verbindungsteils be­ einträchtigt wird. Dies wird beispielsweise durch eine Anordnung der Öffnung auf oder in der Nähe einer Schwin­ gungs-Knotenlinie des Schallgebers erreicht.

Die Erfindung ist auf piezoelektrische Summer und allgemein auf piezoelektrische Schallgeber beispielsweise piezo­ elektrische Lautsprecher wie Hochtonlautsprecher und dergleichen anwendbar.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen, die eine Figur zum Stand der Technik enthalten, näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Schallgebers;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines Beispiels eines herkömmlichen piezoelektrischen Summers;

Fig. 3 eine Seitenansicht einer noch nicht veröffentlichten Ausführungsform eines piezoelektrischen Summers, von dem bei der Erfindung ausgegangen wurde;

Fig. 4 eine Seitenansicht zur Veranschaulichung von Schwingungszuständen eines piezo­ elektrischen Summers;

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung der Anordnung von ungebrannten Keramik­ platten und Elektroden bei dem Aus­ führungsbeispiel der Erfindung gemäß Fig. 1;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines gesinterten Körpers, der durch Über­ einanderschichten und gemeinsames Brennen der Keramikplatten gemäß Fig. 5 hergestellt wurde;

Fig. 7 einen Teilschnitt durch den gesinterten Körper gemäß Fig. 6;

Fig. 8 eine Skizze der elektrischen Anschlüsse des Schallgebers aus Fig. 1;

Fig. 9 eine Skizze der elektrischen Anschlüsse zum Betrieb eines Schallgebers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 10 eine perspektivische Darstellung der An­ ordnung von ungebrannten Keramikplatten und Elektroden gemäß dem zweiten Aus­ führungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 11 eine perspektivische Ansicht eines ge­ sinterten Körpers, der durch Überein­ anderschichten und gemeinsames Brennen der Keramikplatten gemäß Fig. 10 her­ gestellt wurde;

Fig. 12 eine perspektivische Darstellung der Anordnung von ungebrannten Keramik­ platten und Elektroden gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung;

Fig. 13 eine perspektivische Ansicht eines gesin­ terten Körpers, der durch Übereinander­ schichten und gemeinsames Brennen der Keramikplatten aus Fig. 12 hergestellt wurde;

Fig. 14 eines Skizze der elektrischen Anschlüsse für die Polarisation bei dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 15 eine perspektivische Ansicht des gesin­ terten Körpers gemäß Fig. 13 mit einem leitfähigen Teil zum Herstellen der elektrischen Verbindung;

Fig. 16 eine perspektivische Ansicht des piezo­ elektrischen Summers gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, der in den in Fig. 12 bis 15 gezeigten Verfahrensschritten hergestellt wurde;

Fig. 17 eine Skizze der elektrischen Anschlüsse bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 16;

Fig. 18 eine perspektivische Darstellung der An­ ordnung von ungebrannten Keramikplatten und Elektroden gemäß einem vierten Aus­ führungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 19 eine perspektivische Ansicht eines gesinterten Körpers, der durch Über­ einanderschichten und gemeinsames Brennen der Keramikplatten gemäß Fig. 18 hergestellt wurde;

Fig. 20 eine Skizze der elektrischen Anschlüsse in dem gesinterten Körper gemäß Fig. 19;

Fig. 21 eine perspektivische Ansicht des vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung nach dem Polarisieren des gesinterten Körpers aus Fig. 19; und

Fig. 22 eine Skizze der elektrischen Anschlüsse für den Betrieb des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 21.

Ein piezoelektrischer Summer 30 gemäß einem ersten Aus­ führungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt. Der Summer 30 umfaßt eine Schwingungsplatte 31 aus Metall oder Kunststoff und einen auf die Schwingungsplatte 31 aufgeklebten monolithischen keramischen Schwingungsgeber 32. Der Schwingungsgeber 32 wird durch einen gesinterten Körper gebildet, der durch Übereinanderschichten mehrerer ungebrannter Keramikplatten und mehrerer Elektroden und anschließendes Brennen der Anordnung in einem Stück herge­ stellt wurde, wie nachfolgend im einzelnen beschrieben werden soll. Ein Merkmal des Summers 30 besteht darin, daß die elektrische Verbindung zwischen den Elektroden des Schwingungsgebers 32 durch einen Durchbruch oder eine Öffnung 34a gebildet wird, die in der Nähe der Schwingungs- Knotenlinie (gestrichelte Linie X in Fig. 1) des Summers 30 angeordnet ist. Bei der Schwingung des piezoelektrischen Summers 30 bleibt somit die Öffnung 34a im wesentlichen unbewegt, so daß sie die Schwingung des Summers 30 nicht behindert oder unterdrückt. Auf diese Weise wird der gewünschte Schalldruck oder die gewünschte Schallinten­ sität erzielbar.

Nachfolgend soll der Aufbau des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 im einzelnen erläutert werden.

Fig. 5 zeigt die Anordnung der Elektroden des Schwingungs­ gebers 32. Auf die ungebrannten Keramikplatten 35, 36 und 37 sind Schichten 38, 39, 40 und 41 einer leitfähigen Paste aus Platin, Palladium oder Silber-Palladium aufgetragen. Die leitfähige Schicht 41 befindet sich auf der Rückseite, d. h., auf der von der leitfähigen Schicht 40 abgewandten Seite der Keramikplatte 37 und ist in Fig. 5 zur Ver­ deutlichung der Darstellung getrennt von der Keramik­ platte 37 dargestellt. Die Position der Keramikplatte 37 in Bezug auf die Schicht 41 ist in Fig. 5 durch ge­ strichelte Linien angedeutet.

Die Keramikplatte 35 ist mit einer durchgehenden Öffnung 34a versehen, die mit der leitfähigen Schicht 38 verbunden ist und in ihrem Inneren ein leitfähiges Teil aufnimmt. Die Öffnung 34a ist in der Nähe der Schwingungs-Knotenlinie des Schwingungsgebers 32 angeordnet. Die Keramikplatte 36 ist mit einer durchgehenden Öffnung 34b versehen, die nach dem Übereinanderschichten der Keramikplatten mit der Öffnung 34a ausgerichtet ist. Die Öffnung 34b ist innerhalb ihrer Umfangswand ebenfalls mit einem elektrisch leitfähigen Teil versehen. In einem den Rand der Öffnung 34b umgebenden Bereich ist die leitfähige Paste, die die Schicht 39 bildet, entfernt, so daß das leitfähige Teil in der Öff­ nung 34b keinen Kontakt zu der Schicht 39 hat. Durch die Öffnungen 34a und 34b werden die leitfähigen Schichten 38 und 40 miteinander verbunden.

Die Keramikplatte 36 ist in der Nähe der durchgehenden Öff­ nung 34b, jedoch in einer von dieser Öffnung abgerückten Position, die einen Schwingungsknoten des herzustellenden Schwingungsgebers bildet, mit einer weiteren durchgehenden Öffnung 42a versehen, die mit der leitfähigen Schicht 39 in Verbindung steht. Die Keramikplatte 37 ist mit einer durchgehenden Öffnung 42b versehen, die nach dem Überein­ anderschichten der Keramikplatten mit der Öffnung 42a ausgerichtet ist. In der Umgebung des Umfangsrandes der Öffnung 42e ist die Paste der leitfähigen Schicht 40 entfernt, so daß die durchgehende Öffnung 42b nicht elektrisch mit der Schicht 40 verbunden ist. Durch die Öffnungen 42a und 42b wird nach dem Übereinanderschichten der Keramikplatten eine Verbindung zwischen den Schichten 39 und 41 hergestellt.

Die oben beschriebenen Keramikplatten 35 bis 37 werden übereinandergeschichtet und gemeinsam in einem Stück ge­ brannt, so daß sie den in Fig. 6 gezeigten gesinterten Körper 43 bilden. In dem gesinterten Körper 43 sind jeweils die miteinander zu verbindenden Elektroden durch die Öffnungen 34a und 34b bzw. 42a und 42b elektrisch mit­ einander verbunden, wie oben beschrieben wurde. Dieser Zustand soll anhand der Fig. 7 näher erläutert werden. In der Herstellungsstufe, in welcher die Keramikplatten den gesinterten Körper 43 bilden, sind die Schichten aus leitfähiger Paste gebrannt, so daß sie als Elektroden dienen, die nachfolgend mit den gleichen Bezugszeichen wie zuvor die leitfähigen Schichten bezeichnet werden sollen. Die Elektroden 38 und 41 können gleichzeitig mit den Elektroden 39 und 40 hergestellt werden. Wahlweise können erstere jedoch auch nach dem Brennen getrennt durch ein Sprüh- oder Dampfniederschlagsverfahren oder dergleichen hergestellt werden.

Die durch die Öffnungen 42a und 42b gebildeten elektrischen Verbindungen sind in Fig. 7 im Schnitt dargestellt. Nach dem Übereinanderschichten der Keramikplatten sind die Öffnungen 42a und 42b miteinander ausgerichtet. Die elek­ trisch mit der Öffnung 42a, d. h., mit der leitfähigen Innenwand dieser Öffnung, verbundene Elektrode 39 steht über die Öffnung 42a mit der leitfähigen Innenwand der Öffnung 42b in Verbindung, die ihrerseits mit der Elektrode 41 verbunden ist. Auf diese Weise wird die elektrische Verbindung zwischen den Elektroden 39 und 41 hergestellt.

Fig. 8 zeigt ein typisches Schaltschema für die Elektroden des oben beschriebenen gesinterten Körpers. Die Bezugs­ zeichen 34 und 42 bezeichnen die elektrischen Verbindungen, die durch die Öffnungen 34a, 34b, 42a und 42b hergestellt werden. Indem die Elektrode 38 auf ein Plus-Potential und die Elektrode 41 auf ein Minus-Potential gelegt wird, werden die Keramikschichten 35, 36 und 37 in der in Fig. 8 gezeigten Weise polarisiert.

Der in dieser Weise polarisierte gesinterte Körper 43 wird zur Fertigstellung des piezoelektrischen Summers 30 gemäß Fig. 1 auf die Schwingungsplatte 31 aufgeklebt. Zum Betrieb des Summers wird, Polarisation der Platten und elektrische Verbindungen nach Fig. 8 vorausgesetzt, ein Plus-Potential an die Elektrode 38 und ein Minus-Potential an die Elektrode 41 angelegt, so daß die Keramikschichten 35, 36 und 37 sich jeweils in der durch Doppelpfeile in Fig. 8 angegebenen Richtung ausdehnen. Wenn die Potentiale umgekehrt werden, so ziehen sich die Keramikschichten 35, 36 und 37 zusammen. Durch abwechselndes Umschalten der Potentiale wird daher ähnlich wie bei einem herkömmlichen unimorphen keramischen Schwingungsgeber ein abwechselndes Ausdehnen und Zusammen­ ziehen des piezoelektrischen Summers 30 bewirkt, so daß entsprechende Schallwellen erzeugt werden.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind ferner die durch die Öffnungen 34a, 34b, 42a und 42b gebildeten elektrischen Verbindungen in der Nähe der Schwingungs-Knotenlinie angeordnet. Somit befinden sich die elektrischen Verbindungen 34 und 42 in Positionen, die bei der Schwingung des piezoelektrischen Summers 30 kaum ausgelenkt werden. Durch die Teile, die die elektrische Verbindung herstellen, wird daher die Schwingung nicht beeinträchtigt, so daß der gewünschte Schalldruck erreicht wird.

Fig. 9 zeigt ein Schaltschema der Elektroden gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen unimorphen Schwingungsgeber, der im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel eine gerade Anzahl von Keramik­ schichten aufweist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind vier Keramikschichten 51, 52, 53 und 54 schichtförmig über Elektroden 55, 56, 57, 58 und 59 miteinander verbunden, und die benachbarten Keramikschichten sind jeweils in entgegengesetzten Richtungen polarisiert. Die Elektroden 55 bis 59 sind abwechselnd elektrisch miteinander verbun­ den. Die elektrischen Verbindungen 60 und 61 werden durch durchgehende Öffnungen in den Keramikplatten gebildet. Nachdem die Keramikschichten 51 bis 54 in der durch Pfeile in Fig. 9 angegebenen Weise polarisiert wurden, wird ein Plus-Potential an die Elektrode 55 angelegt, während an die durch die Öffnung 60 miteinander verbundenen Elektroden 56 und 58 ein Minus-Potential angelegt wird, so daß die Keramikschichten 51 bis 54 sich in der durch Doppelpfeile in Fig. 9 angegebenen Weise ausdehnen und nach der Umkehr der Potentiale zusammenziehen. Auf diese Weise werden durch den piezoelektrischen Summer ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 Schall­ wellen erzeugt. Der Aufbau des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 9 soll nunmehr unter Bezugnahme auf Fig. 10 und 11 näher erläutert werden. Gemäß Fig. 10 sind ungebrannte Keramikplatten 51 bis 54, die später die Keramikschichten 51 bis 54 bilden, mit Schichten 55 bis 59 aus leitfähiger Paste versehen. Die leitfähige Schicht 59 ist auf der von der Schicht 58 abgewandten Rückseite der Keramikplatte 54 angeordnet.

Die Keramikplatte 51 ist in der Nähe eines Punktes auf der Schwingungs-Knotenlinie des späteren Schwingungs­ gebers mit durchgehenden Öffnungen 60a und 61a versehen. Die leitfähige Paste der Schicht 55 ist in der Umgebung des Umfangsrandes der Öffnung 60a entfernt, so daß die Öffnung 60a von der Schicht 55 isoliert ist. Die Öffnung 61a ist elektrisch mit der Schicht 55 verbunden. In ähn­ licher Weise sind durchgehende Öffnungen 60b und 60c und durchgehende Öffnungen 61b, 61c bzw. 61d in den Keramikplatten 52, 53 und 54 ausgebildet. Nach dem Übereinanderschichten der Keramikplatten 51 bis 54 ist die Öffnung 60a mit den Öffnungen 60b und 60c ausgerichtet, während die Öffnung 61a mit den Öffnungen 61b, 61c und 61d ausgerichtet ist. Längs des Umfangs der Öffnung 60a ist auf der Ober­ fläche der Keramikplatte 51 ein leitfähiges Teil mit einer vorgegebenen Grundfläche für die elektrische Ver­ bindung des piezoelektrischen Summers 30 mit einer externen Einrichtung ausgebildet.

Zur Herstellung eines in Fig. 11 gezeigten gesinterten Körpers 62 werden die Keramikplatten 51 bis 54 übereinan­ dergeschichtet und in einem Stück gebrannt. Durch das Brennen werden aus den Schichten 55 bis 59 aus leit­ fähiger Paste die Elektroden des gesinterten Körpers 62.

Die Elektroden 55 und 59 und das elektrische Anschluß­ stück 60 können auch getrennt von den Elektroden 56 bis 58 durch Brennen, Aufsprühen oder in einem Dampfnieder­ schlagsverfahren oder dergleichen hergestellt werden. In dem gesinterten Körper 62 wird durch die Öffnungen 60a, 60b und 60c eine elektrische Verbindung 60 und durch die Öffnungen 61a, 61b, 61c und 61d eine elektrische Ver­ bindung 61 gebildet, so daß sich das in Fig. 9 gezeigte Muster der elektrischen Verbindungen ergibt. Die kerami­ schen Schichten 51 bis 54 werden polarisiert, indem ein Plus-Potential an die Elektrode 55 und an die mit dieser verbundenen Elektroden 57 und 59 und ein Minus- Potential an die miteinander verbundenen Elektroden 56 und 58 angelegt wird. Der gesinterte Körper 62 wird auf eine Schwingungsplatte aufgeklebt und über die Elektrode 50 und die Öffnung 60a mit Betriebsspannung versorgt.

Nachfolgend soll die Anwendung der Erfindung auf Schwin­ gungsgeber in bimorpher Bauweise erläutert werden. Bei einem bimorphen Spannungsgeber sind erste und zweite Schwingungszonen, die sich im Gegentakt ausdehnen und zusammenziehen, schichtförmig übereinander angeordnet.

Gemäß Fig. 12 ist eine ungerade Anzahl von ungebrannten Keramikplatten 71, 72 und 73 vorgesehen, die mit Schich­ ten 74, 75, 76 und 77 aus leitfähiger Paste versehen sind. Die Keramikplatte 71 ist in Positionen in der Nähe einer Schwingungs-Knotenlinie mit durchgehenden Öffnungen 78a und 79a versehen. In der Umgebung des Umfangsrandes dieser Öffnungen ist die Paste der Schicht 74 entfernt, so daß die Öffnungen 78a und 79a nicht elektrisch mit der leit­ fähigen Schicht 74 verbunden sind. Auf der mit der Schicht 74 versehenen Seite der Keramikplatte sind an den Umfangs­ rändern der Öffnungen 78a und 78b elektrisch leitfähige Teile 80 und 81 vorgesehen. Die leitfähigen Teile 80 und 81 weisen eine vorgegebene Grundfläche auf und dienen zum elektrischen Anschluß einer externen Einrichtung.

Die Keramikplatte 72 ist ebenfalls mit zwei durchgehenden Öffnungen 78b und 82b in der Nähe der Schwingungs-Knoten­ linie versehen. Die Öffnung 78b ist mit der darüberlie­ genden Öffnung 78a ausgerichtet. Die Öffnung 82b ist dagegen in einer solchen Position angeordnet, in der sie nach dem Übereinanderschichten der Keramikplatten weder mit der Öffnung 79a noch mit der Öffnung 78a in Verbindung steht. Die Paste der leitfähigen Schicht 75 ist in der Umgebung des Umfangs der Öffnung 78b ent­ fernt, so daß diese Öffnung von der Schicht 75 isoliert ist.

Die Keramikplatte 73 ist mit einer mit der Öffnung 78b vergleichbaren Öffnung 82c versehen, die mit der Öffnung 82b ausgerichtet ist. Auf der mit der leitfähigen Schicht 77 versehenen Rückseite der Keramikplatte 73 ist die Öffnung 82c mit einem leitfähigen Teil 83 versehen, das nach dem Zusammenfügen der Keramikplatten mit den Öffnungen 82b und 82c verbindbar ist. In der Umgebung des leitfähigen Teils 83 ist die die Schicht 77 bildende Paste entfernt.

Die in Fig. 12 gezeigten ungebrannten Keramikplatten 71 bis 73 werden übereinandergeschichtet und gemeinsam gebrannt, so daß sich ein gesinterter Körper 84 gemäß Fig. 13 ergibt, dessen Elektroden durch die gebrannten Schichten 74 bis 77 aus leitfähiger Paste gebildet werden. Wahlweise können die Elektroden 74 und 77 und die leitfähigen Teile 80, 81 und 83 auch getrennt von den übrigen Elektroden durch Aufbrennen, Aufsprühen oder in einem Dampfniederschlagsverfahren oder dergleichen hergestellt werden.

Zum Polarisieren des Keramikmaterials werden die an der oberen Oberfläche des gesinterten Körpers 84 gebildeten leitfähigen Teile 80 und 81 elektrisch miteinander ver­ bunden. Dies geschieht beispielsweise durch Auftragen einer leitfähigen Paste, die anschließend gebrannt wird, so daß sie ein leitfähiges Teil 85 bildet (Fig. 15). Auf diese Weise ergibt sich das in Fig. 14 gezeigte Schema der elektrischen Verbindungen. Die Elektroden 75 und 76 werden durch das leitfähige Teil 85 zur Herstellung des elektrischen Anschlusses zur Oberfläche des gesinterten Körpers verlängert. Wenn ein Plus-Poten­ tial an das leitfähige Teil 85 angelegt wird, während Minus-Potentiale an die Elektroden 74 und 77 angelegt werden, so werden die Keramikschichten 71 und 73 in der durch die Pfeile in Fig. 14 angegebenen Weise polarisiert, während die Keramikschicht 72 unpolarisiert bleibt.

Anschließend wird das leitfähige Teil 85 teilweise ent­ fernt, so daß zwei getrennte leitfähige Teile 85a und 85a für den elektrischen Anschluß der Elektroden entstehen, wie in Fig. 16 gezeigt ist. Hierdurch wird die elek­ trische Verbindung zwischen den Öffnungen 79 und 78 un­ terbrochen. Das leitfähige Teil 85a für den Anschluß der Öffnung 78 wird durch ein leitfähiges Teil 86 elek­ trisch mit der Elektrode 74 verbunden. Die in Fig. 16 nicht erkennbare untere Elektrode 77 wird elektrisch mit dem leitfähigen Teil 83 verbunden, beispielsweise durch Auftragen und Brennen einer leitfähigen Paste. Auf diese Weise ergibt sich das in Fig. 17 gezeigte Muster der elektrischen Verbindungen. Ein Plus-Potential wird an das abgetrennte leitfähige Teil 85b angelegt, während ein Minus-Potential an die Elektrode 74 angelegt wird (und umgekehrt). Die Keramikschichten 71 und 73 bilden erste und zweite Schwingungszonen, die sich im Gegentakt aus­ dehnen und zusammenziehen, wie durch Doppelpfeile in Fig. 17 angedeutet wird. Hierdurch wird der Schwingungs­ geber in unterschiedliche Krümmungszustände überführt. Durch periodisches Umpolen der Potentiale wird der gesinterte Körper in Schwingungen versetzt, so daß er als piezoelektrischer Summer verwendet werden kann.

Auch bei dieser Ausführungsform befinden sich die elek­ trischen Verbindungen 78, 79 und 82, die durch Öffnungen in den Keramikplatten gebildet werden, in der Nähe der Schwingungs-Knotenlinie, so daß keine Dämpfung der Schwingungen des piezoelektrischen Summers eintritt.

Fig. 18 zeigt die Anordnung von Keramikplatten 91, 92, 93 und 94 und Elektroden 95, 96, 97, 98 und 99 für einen Schwingungsgeber mit einer geraden Anzahl von Keramik­ platten. Die Keramikplatten 91 bis 94 sind in der Nähe einer Schwingungs-Knotenlinie mit durchgehenden Öffnungen zur Bildung elektrischer Verbindungen versehen. Die Keramikplatte 91 weist Öffnungen 101a, 102a und 103a auf. In der Umgebung der Öffnungen 101a und 102a ist die leitfähige Paste der Elektrodenschicht 95 entfernt, während die Öffnung 3a elektrisch mit der Elektrodenschicht 95 verbunden ist.

Am Umfang der Öffnungen 101a und 102a sind elektrisch leit­ fähige Teile 104 und 105 für den elektrischen Anschluß der Öffnungen vorgesehen.

In ähnlicher Weise sind die Keramikplatten 92 und 93 mit durchgehenden Öffnungen 102b und 102c versehen, die nach dem Zusammenfügen der Keramikplatten mit der Öffnung 102a ausgerichtet sind. Die Keramikplatten 92 bis 94 sind fer­ ner mit durchgehenden Öffnungen 103b, 103c und 103d versehen, die mit der Öffnung 103a ausgerichtet sind. Von den Öff­ nungen 103b bis 103d ist jedoch nur die Öffnung 103c mit der auf der oberen Oberfläche der Keramikplatte 93 gebildeten Elektrode 97 verbunden, während die Öffnungen 103b und 103d elektrisch von der jeweiligen Elektroden­ schicht 96 bzw. 98 isoliert sind.

Durch Übereinanderschichten und Brennen der ungebrannten Keramikplatten 91 bis 94 wird ein gesinterter Körper 106 gebildet, der in Fig. 19 dargestellt ist. Die Elektroden 95 und 99 können wahlweise zusammen mit den übrigen Elektroden durch Brennen der leitfähigen Paste oder getrennt von diesen Elektroden durch Brennen einer Paste, Aufsprühen oder in einem Dampfniederschlagsverfahren oder dergleichen hergestellt werden.

Fig. 20 zeigt das Schema der elektrischen Verbindungen in dem gesinterten Körper 106 zum Zwecke der Polarisation der Platten 91 bis 94. Das leitfähige Teil 104 und die Elektrode 96 sind elektrisch durch ein Verbindungsteil 101 miteinander verbunden, das durch die Öffnung 101a gebildet wird. Das leitfähige Teil 105 ist über ein durch die Öffnungen 102a bis 102c gebildetes Ver­ bindungsteil 102 mit der Elektrode 98 verbunden. In ähnlicher Weise ist die Elektrode 95 über ein durch die Öffnungen 103a bis 103d gebildetes Verbindungsteil 103 mit den Elektroden 97 und 99 verbunden. Wenn an das leitfähige Teil 104, die Elektrode 95 und das leitfähige Teil 105 Spannungen V₁, V₂ bzw. V₃ angelegt werden, für die die Beziehung gilt V₂-V₁=V₃-V₂, so werden die Keramikschichten 91 bis 94 polarisiert, wie durch die Pfeile in Fig. 20 angegeben ist.

Wie in Fig. 21 gezeigt wird, werden anschließend die leitfähigen Teile 104 und 105 durch ein weiteres leit­ fähiges Teil 107 miteinander verbunden. Fig. 22 zeigt das in diesem Zustand bestehende Schema der elektrischen Verbindungen. Zum Betrieb des durch den gesinterten Körper 106 gebildeten Schwingungsgebers wird ein Plus- Potential an die Elektrode 95 und ein Minus-Potential an das leitfähige Teil 107 angelegt, wie in Fig. 22 zu erkennen ist. Die Keramikschichten 91 und 92 bilden eine erste Schwingungszone, die sich infolge dieser Potentiale in Richtung ihrer Dicke ausdehnt, und die Keramikschichten 93 und 94 bilden eine zweite Schwingungs­ zone, die sich bei diesen Potentialverhältnissen in Richtung ihrer Dicke zusammenzieht, wie durch Doppel­ pfeile in Fig. 22 angedeutet wird. Auf diese Weise wird der gesinterte Körper 106 insgesamt abwärts gebogen. In ähnlicher Weise wie bei den zuvor beschriebenen piezo­ elektrischen Summern wird durch periodisches Umpolen der Potentiale ein Schalldruck erzeugt. Die elektrischen Verbindungsteile 101, 102 und 103 zur Verbindung der Elektroden sind auch bei dieser Ausführungsform in der Nähe der Schwingungs-Knotenlinie angeordnet, so daß keine Dämpfung der Schwingung des gesinterten Körpers 106 eintritt und Schallwellen mit dem gewünschten Schall­ druck und in der gewünschten Abstimmung erzeugt werden.

Claims (6)

1. Piezoelektrischer Schallgeber mit einem monolithischen gesinterten Körper, der durch Übereinanderschichten mehrerer ungebrannter Keramikplatten und Elektroden und anschließen­ des Brennen hergestellt ist, und mit wenigstens einem elek­ trischen Verbindungsteil, das die Elektroden miteinander ver­ bindet, dadurch gekennzeichnet, daß das elek­ trische Verbindungsteil durch eine Öffnung (34, 42; 60, 61; 78, 79, 82; 101, 102, 103) gebildet wird, die in einer solchen Position angeordnet ist, daß sie die Schwingung des Schallgebers nicht behindert.

2. Schallgeber nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Öffnung auf einer Schwingungs- Knotenlinie (X in Fig. 1 und 4) des Schallgebers oder in der Nähe der­ selben angeordnet ist.

3. Schallgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schallgeber als unimorpher piezo­ elektrischer Schwingungsgeber (43; 62) ausgebildet ist, dessen Keramikschichten (35, 36, 37; 51, 52, 53, 54) in Rich­ tung ihrer Dicke abwechselnd in entgegengesetzte Rich­ tungen polarisiert sind und dessen Elektroden (38, 39, 40, 41; 55, 56, 57, 58, 59) durch die elektrischen Verbindungs­ teile (34, 42; 60, 61) abwechselnd miteinander verbunden sind (Fig. 5 bis 8; Fig. 9 bis 11).

4. Schallgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schallgeber als bimorpher piezo­ elektrischer Schwingungsgeber (84; 106) ausgebildet ist, der in Richtung der Dicke des Schwingungsgebers aufein­ anderfolgend angeordnete erste und zweite Schwingungs­ zonen (71 und 73; 91, 92 und 93, 94) aufweist, die im Gegentakt zueinander schwingen (Fig. 12 bis 17; Fig. 18 bis 22).

5. Schallgeber nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anzahl der Keramikschichten ungerade ist und daß die Keramikschichten (71, 73), die die ersten und zweiten Schwingungszonen bilden, zu beiden Seiten einer unpolarisierten mittleren Keramikschicht (72) angeordnet und nach einem in Bezug auf die mittlere Keramikschicht symmetrischen Muster polarisiert sind und daß die Elektroden (74, 75, 76, 77) durch die Verbindungs­ teile (78, 82) abwechselnd miteinander verbunden sind (Fig. 12 bis 17).

6. Schallgeber nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anzahl der Keramikschichten gerade ist, daß die einander entsprechenden Keramik­ schichten (91 und 93 bzw. 92 und 94) der ersten und zweiten Schwingungszonen entgegengesetzt zueinander polarisiert sind, während die aneinandergrenzenden Keramikschichten (92 und 93) der beiden Schwingungs­ zonen gleichsinnig in Richtung ihrer Dicke polarisiert sind, und daß die Elektroden (95, 96, 97, 98, 99) durch die Verbindungseinrichtungen (102, 103) abwechselnd mitein­ ander verbunden sind (Fig. 18 bis 22).