JP2001024460A

JP2001024460A - 圧電振動板の製造方法

Info

Publication number: JP2001024460A
Application number: JP19116999A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Nomura; 昭博野村
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1999-07-06
Filing date: 1999-07-06
Publication date: 2001-01-26

Abstract

(57)【要約】【課題】振動特性のばらつきが少ない圧電振動板を破
損することなく作製することができる圧電振動板の製造
方法を得る。【解決手段】金属板１２上に、ディスペンス法によっ
て熱硬化型接着剤を塗布する。この熱硬化型接着剤上
に、圧電体層１６の両面に電極１８，２０を形成した圧
電素子１４を載置する。圧電素子１４の自重で熱硬化型
接着剤を広げるとともに、加熱することにより熱硬化型
接着剤を硬化させて、接着剤層２２を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は圧電振動板の製造
方法に関し、特にたとえば、圧電発音部品として用いら
れる圧電振動板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１は圧電振動板の一例を示す斜視図で
あり、図２はその断面図である。圧電振動板１０は、金
属板１２を含む。金属板１２上には、板状の圧電素子１
４が接着される。圧電素子１４は、たとえば圧電セラミ
ックで形成された圧電体層１６を含み、圧電体層１６の
両面に電極１８，２０が形成される。そして、接着剤層
２２によって、電極２０と金属板１２とが接着される。
このような圧電振動板１０を作製するには、熱硬化型接
着剤がスクリーン印刷によって金属板１２上に塗布され
る。そして、塗布された熱硬化型接着剤上に圧電素子１
４が載置され、加熱することによって熱硬化型接着剤が
硬化させられる。このとき、圧電素子１４の電極２０と
金属板１２との導通を得るために、接着剤の厚みを薄く
する必要があり、そのため圧電素子１４を加圧した状態
で加熱される。

【０００３】この圧電振動板１０では、電極１８，２０
に信号を印加することにより、圧電体層１６が伸縮す
る。しかしながら、金属板１２は伸縮しないため、圧電
振動板全体として屈曲振動する。このような振動によ
り、音波が発生する。この圧電振動板１０は、たとえば
時計やポケットベルなどの発音部品として用いられ、ま
た各種の警報装置に用いられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スクリ
ーン印刷によって金属板上に接着剤を塗布すると、スク
リーンを通過する際に巻き込んだ気泡が接着剤中に残留
する。このように、気泡を含んだ接着剤の上に圧電素子
が載置されるため、硬化して得られた接着剤層中に気泡
が残留する。このような接着剤層中に残った気泡のた
め、圧電素子の振動伝播にばらつきが生じ、振動特性の
ばらつきの原因となる。また、熱硬化型接着剤をスクリ
ーン印刷した状態では、その表面が平滑になっておら
ず、接着剤表面に凹凸が存在する。そのため、接着剤層
を薄くするために圧電素子を加圧しながら加熱すると、
圧電素子に応力が加わり、圧電素子が薄い場合、圧電素
子に割れや欠けが生じる。

【０００５】それゆえに、この発明の主たる目的は、振
動特性のばらつきが少ない圧電振動板を提供し、さら
に、そのような圧電振動板を破損することなく作製する
ことができる圧電振動板の製造方法を提供することであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、金属板を準
備する工程と、板状の圧電素子を準備する工程と、金属
板上にディスペンス法により熱硬化型接着剤を塗布する
工程と、熱硬化型接着剤上に圧電素子を載置する工程
と、加熱することにより熱硬化型接着剤を硬化させる工
程とを含む、圧電振動板の製造方法である。このような
圧電振動板の製造方法において、熱硬化型接着剤を硬化
させる際に、熱硬化型接着剤は圧電素子の自重によって
広げられる。また、熱硬化型接着剤として、粘度が２０
００ｍＰａ・ｓ以下の接着剤が使用されることが好まし
い。さらに、金属板および圧電素子は矩形板状に形成す
ることができ、この場合、熱硬化型接着剤は圧電素子の
２つの対角線に近い形状となるように交差状に塗布され
ることが好ましい。

【０００７】金属板上にディスペンス法によって熱硬化
型接着剤を塗布することにより、気泡を巻き込むことな
く接着剤を塗布することができる。さらに、圧電素子の
自重を利用して熱硬化型接着剤を広げることにより、無
理な力が圧電素子に加わらず、圧電素子の割れや欠けを
防ぐことができる。このように、圧電素子の自重で熱硬
化型接着剤を広げるためには、熱硬化型接着剤の粘度は
２０００ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。また、
金属板および圧電素子が矩形板状である場合、圧電素子
の２つの対角線に近い形状となるように交差状に熱硬化
型接着剤を塗布することにより、圧電素子の自重で広げ
られたときに、圧電素子のほぼ全面に接着剤が行き渡る
ような広がり方をさせることができる。このような製造
方法によって形成された圧電振動板は、硬化して得られ
た接着剤層中に気泡が含まれておらず、均一な厚みを有
する接着剤層で圧電素子が金属板に接着されたものとな
る。

【０００８】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明の実施
の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。

【０００９】

【発明の実施の形態】この発明の方法で作製された圧電
振動板１０は、図１および図２に示すような構造を有す
る。ここで、金属板１２としては、たとえばニッケルと
鉄の合金を厚さ３０〜６０μｍとしたものが用いられ
る。また、圧電素子１４としては、たとえば圧電セラミ
ックで形成された圧電体層１６の両面に、銀と銅の合金
で形成された電極１８，２０を形成し、厚さ５０〜１０
０μｍとしたものが用いられる。ここで、電極１８，２
０の厚さは、たとえば０．１〜０．３μｍとなるように
形成される。さらに、接着剤層２２は、たとえばエポキ
シ樹脂を主成分とし、変性アミンが主成分である硬化剤
を一定比で混合した熱硬化型接着剤を加熱し、硬化させ
ることによって形成される。

【００１０】このような圧電振動板１０を作製するに
は、金属板１２上に熱硬化型接着剤をディスペンス法で
塗布し、塗布した接着剤上に圧電素子１４が載置され
る。そして、圧電素子１４の自重によって接着剤を接着
面全面に広げ、加熱することにより接着剤が硬化させら
れる。このとき、圧電素子１４の自重により接着剤を広
げるためには、接着剤の粘度が２０００ｍＰａ・ｓ以下
であることが好ましい。また、接着剤の塗布形状を適当
なものに選択することにより、圧電素子１４の全面に接
着剤を広げることができる。たとえば、圧電素子１４が
矩形板状である場合、その２つの対角線に近い形状とな
るように交差状に接着剤を塗布することにより、圧電素
子１４の全面に接着剤を広げることができる。

【００１１】このような方法で作製した圧電振動板１０
では、ディスペンス法で熱硬化型接着剤を金属板１２上
に塗布することにより、スクリーン印刷を行った場合の
ように、気泡を巻き込んだりしない。そのため、硬化し
て得られた接着剤層２２中に気泡が残留せず、気泡によ
る圧電振動板１０の振動特性の劣化を防ぐことができ
る。また、圧電素子１４の自重により接着剤を広げるこ
とにより、圧電素子に加圧した場合のように無理な応力
が加わらず、圧電素子に割れや欠けなどが発生しにく
い。

【００１２】

【実施例】（実施例１）エポキシ樹脂が主成分の接着剤
主剤と、変性アミンを主成分とする硬化剤とを一定比で
混合して、熱硬化型接着剤を得た。熱硬化型接着剤の粘
度は、１８００ｍＰａ・ｓである。この熱硬化型接着剤
を脱泡後、シリンジに詰めた。次に、長さ３５ｍｍ、幅
２５ｍｍ、厚さ０．０３ｍｍの金属板を治具に固定し、
その上にディスペンサで熱硬化型接着剤を６〜８ｍｇ塗
布した。熱硬化型接着剤の塗布形状としては、図３に示
すように、１０．５×２１．０ｍｍの範囲で交差状とな
るように塗布した。そして、接着剤上に、長さ３３ｍ
ｍ、幅２３ｍｍ、厚さ０．０５ｍｍの圧電素子を載置し
た。この状態で、圧電素子１４の自重で熱硬化型接着剤
を広げながら、熱風循環式の加熱オーブンにおいて、１
１０℃で９０分加熱し、熱硬化型接着剤を硬化させた。

【００１３】（実施例２）熱硬化型接着剤の粘度を２７
００ｍＰａ・ｓとし、その他の条件は実施例１と同様に
して、圧電素子を金属板に接着した。

【００１４】（実施例３）熱硬化型接着剤の粘度を１８
００ｍＰａ・ｓとし、熱硬化型接着剤の塗布形状を図４
（Ａ）に示す一直線状または図４（Ｂ）に示す十字状と
して、実施例１と同様の方法で、圧電素子を金属板に接
着した。

【００１５】（従来例）熱硬化型接着剤の粘度を１８０
０ｍＰａ・ｓとし、金属板の全面にスクリーン印刷で熱
硬化型接着剤を塗布した。そして、塗布した熱硬化型接
着剤上に、圧電素子を載置し、圧電素子を上から加圧し
ながら、実施例１と同じ温度条件で接着剤を硬化させ
て、圧電素子を金属板に接着した。

【００１６】これらの実施例１〜実施例３および従来例
の方法で作製した圧電振動板について、接着剤層中の残
留気泡、圧電素子の割れや欠け、および接着剤の広がり
について調査し、その結果を表１に示した。

【００１７】

【表１】

【００１８】表１からわかるように、実施例１〜実施例
３では、熱硬化型接着剤の塗布時に空気を巻き込まず、
接着剤層中に気泡が認められなかった。また、圧電素子
の自重によって接着剤を広げることにより、圧電素子に
無理な応力がかからず、圧電素子に割れや欠けが発生し
なかった。しかしながら、実施例２では、接着剤の粘度
が大きいため、圧電素子の自重によっては接着剤の広が
りが少なく、良好な広がり状態を得ることができなかっ
た。また、実施例３では、接着剤の塗布形状からの広が
り状態が図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示すようにな
り、圧電素子の全面に接着剤が広がらず、良好な広がり
状態を得ることができなかった。それに対して、実施例
１では、熱硬化型接着剤の粘度および塗布形状が適当な
ものであったため、圧電素子の自重で圧電素子全面に接
着剤を広げることができた。

【００１９】さらに、従来例の方法では、スクリーン印
刷時に接着剤に空気が入り込み、接着剤層中に気泡が残
留した。また、塗布した接着剤の表面が平滑とならず、
凹凸があることにより、圧電素子を加圧しながら加熱す
るときに圧電素子に応力がかかり、圧電素子に割れや欠
けが発生した。

【００２０】このように、熱硬化型接着剤をディスペン
ス法で塗布することにより、接着剤中に空気を取り込ま
ず、硬化した接着剤層中に気泡のない圧電振動板を得る
ことができる。そのため、気泡による振動特性のばらつ
きがなく、良好な特性を有する圧電振動板とすることが
できる。さらに、熱硬化型接着剤の粘度および塗布形状
を適当なものに選択することにより、圧電素子の自重に
より、無理な応力が圧電素子に加わることなく、圧電素
子全面に接着剤を広げることができ、圧電素子の破損を
防ぐことができる。

【００２１】

【発明の効果】この発明によれば、接着剤層中に気泡が
なく、良好な振動特性を有する圧電振動板を得ることが
できる。また、圧電素子に割れや欠けなどの破損のない
圧電振動板を得ることができる。したがって、この方法
で作製した圧電振動板は、良好な特性を有する圧電発音
部品などとして使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】圧電振動板の一例を示す斜視図である。

【図２】図１に示す圧電振動板の断面図である。

【図３】図１に示す圧電振動板を作製するために、金属
板上に塗布される熱硬化型接着剤の塗布形状を示す図解
図である。

【図４】金属板上に塗布される熱硬化型接着剤の塗布形
状の他の例を示す図解図である。

【符号の説明】

１０圧電振動板１２金属板１４圧電素子１６圧電体層１８，２０電極２２接着剤層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属板を準備する工程、板状の圧電素子を準備する工程、前記金属板上にディスペンス法により熱硬化型接着剤を
塗布する工程、前記熱硬化型接着剤上に前記圧電素子を載置する工程、
および加熱することにより前記熱硬化型接着剤を硬化さ
せる工程を含む、圧電振動板の製造方法。
【請求項２】前記熱硬化型接着剤を硬化させる工程に
おいて、前記熱硬化型接着剤は前記圧電素子の自重によ
り広げられることを特徴とする、請求項１に記載の圧電
振動板の製造方法。
【請求項３】前記熱硬化型接着剤として、粘度が２０
００ｍＰａ・ｓ以下の接着剤が使用される、請求項１ま
たは請求項２に記載の圧電振動板の製造方法。
【請求項４】前記金属板および前記圧電素子は矩形板
状に形成され、前記熱硬化型接着剤は前記圧電素子の２
つの対角線に近い形状となるように交差状に塗布され
る、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の圧電振
動板の製造方法。