JP2001095094A

JP2001095094A - 圧電型電気音響変換器

Info

Publication number: JP2001095094A
Application number: JP2000207729A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Takeshima; 哲夫竹島; Kenji Kishimoto; 健嗣岸本; Takashi Yamamoto; 隆山本; Kazuro Hamada; 和朗濱田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1999-07-22
Filing date: 2000-07-10
Publication date: 2001-04-06
Anticipated expiration: 2020-07-10
Also published as: JP3714128B2

Abstract

(57)【要約】【課題】主面電極と内部電極との相互接続をなくし、簡
単な接続構造でバイモルフ型振動板を構成できる圧電型
電気音響変換器を得る。【解決手段】２層または３層の圧電セラミックス層３
１，３２を積層して積層体が形成され、この積層体の表
裏面には主面電極３３，３４が形成され、各セラミック
ス層３１，３２の間には内部電極３５が形成される。す
べてのセラミックス層３１，３２は厚み方向において同
一方向に分極されており、主面電極３３，３４と内部電
極３５との間に交番信号を印加することで、積層体は全
体として屈曲振動を生じる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は圧電受話器，圧電サ
ウンダ，圧電スピーカ，圧電ブザーなどの圧電型電気音
響変換器、特にその振動板の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、圧電受話器や圧電ブザーなどに圧
電型電気音響変換器が広く用いられている。この種の圧
電型電気音響変換器は、円形の圧電セラミック板の片面
に円形の金属板を貼り付けてユニモルフ型振動板を構成
し、この振動板の周縁部を円形のケースの中に支持し、
ケースの開口部をカバーで閉鎖した構造のものが一般的
である。しかしながら、ユニモルフ型振動板の場合、電
圧印加によって外径が伸縮するセラミック板を、寸法変
化しない金属板に接着して屈曲振動を得るものであるか
ら、その変位量つまり音圧が小さいという欠点がある。

【０００３】そこで、複数の圧電セラミックス層からな
る積層構造のバイモルフ型振動板が提案されている（特
開昭６１−２０５１００号公報）。この振動板は、複数
のセラミックグリーンシートおよび複数の電極を積層
し、同時に焼成して得られた焼結体を利用したものであ
り、振動板の振動を拘束しない位置に形成されたスルー
ホールにより、電極間を電気的に接続している。そし
て、厚み方向に順に配置された第１および第２の振動領
域が相互に逆方向に振動するように構成することで、ユ
ニモルフ型に比べて大きな変位量つまり大きな音圧を得
ることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記バイモ
ルフ型振動板の場合、例えば３層のセラミックス層から
なる振動板を屈曲振動させようとすると、上記公報の第
１７図に示すように、一方の主面の電極と一方の内部電
極とをスルーホールを介して相互に接続し、他方の主面
電極と他方の内部電極とをスルーホールを介して相互に
接続した上、両者の間に交番電圧を印加する必要があ
る。そのため、主面電極と内部電極との間の複雑な相互
接続が必要となり、コスト高になる可能性があった。

【０００５】また、上記積層体に対して分極処理を行な
う場合も、内部電極と表裏の主面電極との間に電圧を印
加して分極しなければならない。例えば３層構造の振動
板の場合、上記公報の第１４図に示すように、内部電極
と導通する２個のスルーホールを接続用の電極でつな
ぎ、この接続用電極と表裏の主面電極との間に高電圧を
印加して分極している。このように、従来のバイモルフ
型振動板の場合、分極処理のために内部電極をスルーホ
ールを介して外部に引き出す必要があり、接続用の電極
を形成するなど、煩雑な処理を必要とするという欠点が
あった。

【０００６】そこで、本発明の目的は、主面電極と内部
電極との相互接続をなくし、簡単な接続構造でバイモル
フ型振動板を構成できる圧電型電気音響変換器を得るこ
とにある。また、他の目的は、分極処理を簡単に行なう
ことができる圧電型電気音響変換器を得ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明は、２層または３層の圧電セ
ラミックス層を積層して積層体が形成され、この積層体
の表裏主面には主面電極が形成され、各セラミックス層
の間には内部電極が形成され、すべてのセラミックス層
は厚み方向において同一方向に分極されており、上記主
面電極と内部電極との間に交番信号を印加することで、
上記積層体は全体として屈曲振動を生じることを特徴と
する圧電型電気音響変換器を提供する。

【０００８】本発明の積層体の場合、主面電極と内部電
極との間に交番電圧を印加すれば、表側および裏側のセ
ラミックス層に働く電界方向が厚み方向において逆方向
になる。一方、分極方向は全てのセラミックス層が厚み
方向において同一方向に向いている。圧電セラミックス
は、分極方向と電界方向とが同一方向であれば平面方向
に縮む性質を有し、分極方向と電界方向とが逆方向であ
れば平面方向に伸びる性質を有している。したがって、
上記のように交番電圧を印加すれば、表側のセラミック
ス層が延びた時、裏側のセラミックス層が縮み、全体と
して積層体は屈曲振動を生じることになる。この変位量
はユニモルフ型振動板に比べて大きくなるので、音圧も
増大する。

【０００９】本発明では、表裏の主面電極を相互に接続
し、これと内部電極との間に交番電圧を印加すれば、屈
曲振動を発生させることができるので、従来のように主
面電極と内部電極との間の複雑な相互接続が不要とな
り、構造が簡単になり、加工コストを低減できる。

【００１０】請求項２のように、内部電極を積層体の端
面に形成された端面電極と接続し、上記端面電極と２つ
の主面電極との間に交番信号を印加するのが望ましい。
この場合には、スルーホールなどの格別な加工を必要と
しない。

【００１１】請求項３のように、積層体が３層のセラミ
ックス層で構成されている場合、中間のセラミックス層
の厚みを積層体の全体の厚みの５０％〜８０％とするの
が望ましい。音圧を高めるには、積層体の積層数を増や
せばよいが、共振周波数により厚みが固定されている場
合には、積層数も自由に増やすことができない。３層構
造の積層体の場合、２つの内部電極の間には電位差がな
いので、中間層は屈曲振動には寄与せず、表側および裏
側のセラミックス層のみが屈曲振動することになる。セ
ラミックス層はその厚みが薄い程、変位量が大きい。そ
こで、積層体の全体の厚みを一定とし、中間層の厚みを
表裏層の厚みに対して相対的に厚くすると、屈曲振動に
寄与する表側および裏側のセラミックス層の厚みが相対
的に薄くなり、大きな変位量が得られる。なお、中間層
の厚みを大きくし過ぎると、表裏層の厚みが薄くなり過
ぎ、強度が低下して大きな変位が得られない。そこで、
中間層の厚みを全体の５０％〜８０％の範囲とすること
で、大きな音圧を得ることができる。

【００１２】請求項４のように、積層体は電極膜を介し
て２層または３層のセラミックグリーンシートを積層
し、同時に焼成して得られる焼結体よりなり、積層体の
表裏主面に形成された主面電極間に電圧を印加すること
で、すべてのセラミックス層を厚み方向において同一方
向に分極するのが望ましい。すなわち、予め焼成し分極
処理したセラミック板を複数枚積層接着して積層体を得
ることも可能であるが、これでは積層体の厚みを薄くで
きず、音圧が小さい。これに対し、セラミックグリーン
シートを電極膜を間にして積層し、同時焼成すれば、非
常に薄い積層体を得ることができ、高い音圧を得ること
ができる。しかも、積層体の各セラミックス層の分極方
向が同一方向を向いているので、その分極処理は、従来
のように内部電極と主面電極との間に電圧を印加する必
要がなく、表裏の主面電極の間に電圧を印加するだけで
よく、分極処理が非常に簡単になる。

【００１３】上記積層体をハウジング内に収容し、圧電
受話器や圧電サウンダのような発音体として用いる場
合、請求項５〜８に記載のような構造とすることができ
る。すなわち、請求項５，６は受話器としての用途に適
した例であり、広いレンジの周波数に対応するため、共
振領域以外の領域で使用される。そのため、積層体の振
動エネルギーが比較的小さいので、積層体の対向する２
辺だけをケースに支持し、他の２辺は弾性封止体で変位
自在に封止した構造となっている。一方、請求項７，８
は圧電サウンダなどの用途に適した例であり、単一周波
数での大音量に対応するため、共振領域で使用される。
この場合には、積層体の振動エネルギーが非常に大きい
ので、積層体の４辺すべてをケースに支持した構造とな
っている。いずれの構造も、積層体の主面電極と内部電
極とをリード線を使用せずにハウジングの外部に引き出
すことができるので、表面実装部品として構成すること
ができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１，図２は本発明にかかる圧電
型電気音響変換器の第１実施例を示す。この圧電型電気
音響変換器は、円板状の振動板（積層体）１と、この振
動板１を収容した円形のケース１０および裏蓋１１とで
構成されている。ケース１０の上面には放音穴１２が形
成され、下面開口部に裏蓋１１が接着されている。ケー
ス１０の外周部の対称位置には、外部接続用端子１３，
１４がインサート成形などにて固定され、端子１３，１
４の一部はケース１０の内側に露出している。端子１
３，１４の内側露出部に、振動板１の電極が導電性接着
剤１５，１６によって電気的に接続されている。なお、
導電性接着剤１５，１６を塗布した箇所以外の振動板１
の外周部とケース１０との隙間は、シリコーンゴムなど
の弾性封止剤（図示せず）で封止されている。

【００１５】振動板１は、図３，図４に示すようにＰＺ
Ｔなどからなる２層の圧電セラミックス層２，３を積層
したものであり、振動板１の表裏主面には主面電極４，
５が形成され、セラミックス層２，３の間には内部電極
６が形成されている。２つのセラミックス層２，３は、
図４に太線矢印で示すように厚み方向において同一方向
に分極されている。

【００１６】この実施例では、表側の主面電極４と裏側
の主面電極５は、振動板１の直径よりやや小さい円形に
形成され、その引出電極４ａ，５ａが振動板１の外周縁
まで引き出されている。内部電極６は主面電極４，５と
ほぼ対称形状に形成され、内部電極６の引出電極６ａは
上記引出電極４ａ，５ａとほぼ対称位置へ引き出され、
端面に設けられた端面電極７に接続されている。なお、
端面電極７の一部は振動板１の表裏面まで引き出されて
いる。上記引出電極４ａ，５ａは導電性接着剤１５によ
って端子１３と接続され、端面電極７は導電性接着剤１
６によって端子１４と接続されている。そして、端子１
３，１４の間に所定の交番電圧を印加することで、振動
板１を屈曲振動させることができる。

【００１７】例えば一方の端子１３にマイナスの電圧、
他方の端子１４にプラスの電圧を印加すると、図４の細
線矢印で示す方向の電界が生じる。セラミックス層２，
３は、分極方向と電界方向とが同一方向であれば平面方
向に縮む性質を有し、分極方向と電界方向とが逆方向で
あれば平面方向に伸びる性質を有するので、表側のセラ
ミックス層２は縮み、裏側のセラミックス層３は伸びる
ことになる。そのため、振動板１は中心部が下方へ凸と
なるように屈曲する。端子１３，１４に印加する電圧を
交番電圧とすれば、振動板１は周期的に屈曲振動を生
じ、これによって大きな音圧の音を発生することができ
る。

【００１８】上記構成よりなる振動板１は次のような方
法で製造される。すなわち、マザー基板状態のセラミッ
クグリーンシートの表面に電極膜を印刷などの手法で所
定のパターンに形成し、このセラミックグリーンシート
１枚と、電極膜を形成していないセラミックグリーンシ
ート１枚とを積層して圧着する。次に、この積層体から
振動板１に対応する形状に打ち抜き、あるいはカットす
る。次に、打ち抜きまたはカットされた積層体を同時焼
成して焼結積層体を得る。次に、焼結積層体の表裏主面
に主面電極を形成し、これら主面電極間に分極電圧を印
加することで、積層体を構成する全てのセラミックス層
を厚み方向において同一方向に分極する。その後、端面
電極７などを形成し、振動板１を得る。

【００１９】上記製造方法では、積層されたマザー基板
状態のセラミックグリーンシートを個別形状に打ち抜い
た後、焼成し、その後で分極処理したが、積層されたセ
ラミックグリーンシートを焼成した後、マザー基板状態
で分極処理し、その後で個別形状にカットしてもよい。
この場合には、焼結体をカットするために、レーザー加
工などの公知の方法を用いればよい。

【００２０】図５，図６は本発明にかかる圧電型電気音
響変換器の第２実施例を示す。図１，図２では、ケース
１０に固定された端子１３，１４を用いて振動板１の電
極を外部へ引き出したが、図５，図６ではリード線２
０，２１を用いたものである。この場合には、リード線
２０，２１が振動板１の裏面側の主面電極５と端面電極
７とにそれぞれ半田や導電性接着剤などの接合剤２２，
２３によって接続される。そのため、表裏の主面電極
４，５を導電性接着剤を用いて相互に接続してもよい
し、予め端面電極によって主面電極４，５を接続してお
いてもよい。

【００２１】図７，図８は本発明にかかる圧電型電気音
響変換器の第３実施例を示す。この圧電型電気音響変換
器は、長方形の振動板（積層体）３０と、この振動板３
０を収容した角形のケース４０および裏蓋４１とで構成
されている。ケース４０の上面には放音穴４２が形成さ
れ、下面開口部に裏蓋４１が接着されている。ケース４
０の対向する２辺の内側面には段差状の支持部４２ａ，
４２ｂが形成され、これら支持部４２ａ，４２ｂ上に振
動板３０の短辺側の２辺が接着剤などの支持剤４３ａ，
４３ｂによって支持されている。ケース４０の支持部４
２ａ，４２ｂを設けた側面とは異なる側面には、制動孔
４８が形成されている。また、振動板３０の長辺側の２
辺とケース４０との隙間はシリコーンゴムなどの弾性封
止剤４４ａ，４４ｂによって封止されている。裏蓋４１
の両端部表裏面には外部接続用電極４５ａ，４５ｂが形
成されており、表裏の電極４５ａ，４５ｂは裏蓋４１の
両端部側縁に形成されたスルーホール溝４６ａ，４６ｂ
の内面を介して相互に導通している。

【００２２】裏蓋４１をケース４０の下面開口部に接着
した後、図８に示すようにスルーホール溝４６ａ，４６
ｂから導電性接着剤４７ａ，４７ｂを流し込むことで、
外部接続用電極４５ａ，４５ｂと振動板３０の電極とが
相互に接続されるとともに、スルーホール溝４６ａ，４
６ｂが閉じられる。これにより、圧電型電気音響変換器
が完成する。

【００２３】この実施例の振動板３０は、図９，図１０
に示すように、２層の圧電セラミックス層３１，３２を
積層したものであり、振動板３０の表裏主面には主面電
極３３，３４が形成され、セラミックス層３１，３２の
間には内部電極３５が形成されている。２つのセラミッ
クス層３１，３２は、図１０に太線矢印で示すように厚
み方向において同一方向に分極されている。

【００２４】この実施例では、表側の主面電極３３と裏
側の主面電極３４は、振動板３０の短辺と同幅でかつ長
辺よりやや短く形成され、その一端は振動板３０の一方
の短辺側端面に形成された端面電極３６に接続されてい
る。そのため、表裏の主面電極３３，３４は相互に接続
されている。内部電極３５は主面電極３３，３４とほぼ
対称形状に形成され、内部電極３５の一端は上記端面電
極３６と離れており、他端は振動板３０の他方の短辺側
端面に形成された端面電極３７に接続されている。な
お、振動板３０の他方の短辺側端部の上下面には、端面
電極３７と導通する細幅な補助電極３８が形成されてい
る。

【００２５】上記端面電極３６または裏側の主面電極３
４は、図８のように導電性接着剤４７ａによって外部接
続用電極４５ａと接続され、端面電極３７は導電性接着
剤４７ｂによって外部接続用電極４５ｂと接続されてい
る。そして、外部接続用電極４５ａ，４５ｂの間に所定
の交番電圧を印加することで、振動板３０を長さベンデ
ィングモードで屈曲振動させることができる。すなわ
ち、振動板３０の短辺側両端部を支点とし、長手方向の
中央部を最大振幅点として屈曲振動させることができ
る。

【００２６】第１実施例のような円形振動板１の場合に
は、中心部のみが最大振幅点となるため、変位体積が小
さく、音響変換効率が比較的低い。また、振動板１の周
囲が拘束されるので、周波数が高くなり、低い周波数の
圧電振動板を得ようとすれば、半径寸法が大きくなる。
これに対し、第３実施例のような矩形振動板３０の場合
には、最大振幅点が長さ方向の中心線にそって存在する
ので、変位体積が大きく、高い音響変換効率を得ること
ができる。また、振動板３０はその長さ方向両端部が固
定されるが、その間の部分は弾性封止剤４４ａ，４４ｂ
によって自由に変位できるので、円形の振動板に比べて
低い周波数を得ることができる。逆に、同じ周波数を得
るのであれば、寸法を小型化できる。

【００２７】図１１は、図１０の変形例である、振動板
の第４実施例を示す。図１０では内部電極３５が部分電
極である例を示したが、図１１では全面電極としたもの
である。この場合には、内部電極３５が端面電極３６側
まで延びているので、内部電極３５と端面電極３６とが
導通してしまう恐れがある。そこで、振動板３０’の端
面にまず絶縁層３９を形成し、その上に表裏の主面電極
３３，３４を導通させる端面電極３６を形成したもので
ある。これにより、内部電極３５を全面電極とした場合
でも、内部電極３５と主面電極３３，３４とを確実に絶
縁できる。

【００２８】図１２は振動板の第５実施例を示す。この
実施例の振動板５０は、３層の圧電セラミックス層５１
〜５３を積層したものであり、振動板５０の表裏面には
主面電極５４，５５が形成され、各セラミックス層５１
〜５３の間には内部電極５６，５７が形成されている。
３つのセラミックス層５１〜５３は太線矢印で示すよう
に厚み方向において同一方向に分極されている。

【００２９】この実施例の主面電極５４，５５は、図１
０と同様に振動板５０の短辺と同幅でかつ長辺よりやや
短く形成され、その一端は振動板５０の一方の短辺側端
面に形成された端面電極５８に接続されている。そのた
め、表裏の主面電極５４，５５は相互に接続されてい
る。内部電極５６，５７の一端は端面電極５８と離れて
おり、他端は振動板５０の他方の短辺側端面に形成され
た端面電極５９に接続されている。したがって、内部電
極５６，５７も相互に接続されている。なお、振動板５
０の他方の短辺側端部の上下面には、端面電極５９と導
通する細幅な補助電極５９ａが形成されている。

【００３０】例えば、端面電極５８にマイナスの電圧、
端面電極５９にプラスの電圧を印加すると、図１２の細
線矢印で示す方向の電界が生じる。この時、中間層であ
るセラミックス層５２の両側に位置する内部電極５６，
５７は同一電位であるため、電界が生じない。表側のセ
ラミックス層５１は分極方向と電界方向とが同一方向で
あるため平面方向に縮み、裏側のセラミックス層５２は
分極方向と電界方向とが逆方向であるため平面方向に伸
びる。そして、中間層５２は伸び縮みしない。そのた
め、振動板５０は下方へ凸となるように屈曲する。端面
電極５８，５９間に交番電圧を印加すれば、振動板５０
は周期的に屈曲振動を生じ、これによって大きな音圧の
音を発生することができる。なお、図１２では、内部電
極５６，５７を部分電極としたが、図１１のように全面
電極としてもよい。

【００３１】上記のような３層構造の振動板５０の製造
方法も、図４に示した２層構造の振動板１の製造方法と
同様である。すなわち、マザー基板状態のセラミックグ
リーンシートの表面に電極膜を印刷などの手法で所定の
パターンに形成し、このセラミックグリーンシートを３
枚積層して圧着する。この積層体から振動板５０に対応
する形状に打ち抜きまたはカットし、この打ち抜きまた
はカットされた積層体を同時焼成して焼結積層体を得
る。次に、焼結積層体の表裏面に主面電極５４，５５を
形成し、これら主面電極間に分極電圧を印加すること
で、積層体を構成する全てのセラミックス層５１〜５３
を厚み方向において同一方向に分極する。その後、端面
電極５８，５９などを形成することで、振動板５０を得
る。この場合も、分極に際し、内部電極５６，５７と主
面電極５４，５５とを相互に接続する必要がなく、表裏
の主面電極５４，５５間に電圧を印加するだけでよいの
で、分極処理が簡単である。

【００３２】図１３は振動板の第６実施例を示す。図１
２の実施例では３層のセラミックス層５１〜５３がほぼ
同一厚みである例を示したが、図１３では中間のセラミ
ックス層５２を表裏のセラミックス層５１，５３に比べ
て厚くしたものである。特に、中間のセラミックス層５
２の厚みは、振動板５０’の全体の厚みの５０％〜８０
％とするのが望ましい。なお、他の構造は図１２と同様
であるため、重複説明を省略する。

【００３３】図１４は中間セラミックス層５２の厚みの
割合を変化させた時の音圧の変化を示す。縦軸は２層構
造の振動板（図１０参照）の音圧を１とした時の音圧の
比率であり、横軸は振動板５０’の全体の厚みに対する
中間セラミックス層５２の厚みの割合を表す。なお、音
圧は、振動板５０’の全体の厚みが一定で、かつ印加電
圧が一定である条件で測定した。

【００３４】図１４から明らかなように、２層に比べて
３層の場合には音圧が上昇することが分かる。また、３
層すべてが同一厚みである場合（３３％）に比べて、中
間層の厚みを全体の５０％〜８０％とした場合には、さ
らに音圧が上昇する。特に、中間層の厚みを全体の６０
％〜７０％とした場合に最大の音圧（２層に比べて１．
６倍）を得ることができる。したがって、積層数に制約
がある場合に、中間層の厚みを大きくすることで、積層
数を少なく（３層）しながら、音圧を最大限まで上げる
ことができる。

【００３５】図１５〜図１７は本発明にかかる圧電型電
気音響変換器の第７実施例であり、表面実装型の圧電受
話器として構成した例を示す。この圧電受話器は、大
略、長方形の振動板（積層体）３０と、この振動板３０
を収容した角形のケース６０と、放音孔６９を有する上
蓋６８とで構成されている。振動板３０は図９，図１０
に示されたものと同様であるため、同一符号を付してあ
る。ケース６０は、例えばＬＣＰ（液晶ポリマー），Ｓ
ＰＳ（シンジオタクチックポリスチレン），ＰＰＳ（ポ
リフェニレンサルファイド），エポキシなどの耐熱性樹
脂で形成され、上蓋６８も液晶ポリマーまたはガラスエ
ポキシなどの耐熱性材料あるいはセラミックスで形成さ
れている。ケース６０の上面には開口部６１が形成さ
れ、この上面開口部６１に上蓋６８が接着されている。
ケース６０の対向する２辺の内側面には段差状の支持部
６２ａ，６２ｂが形成され、これら支持部６２ａ，６２
ｂの上面とケース６０の外側面とに露出するように、外
部接続用電極６３ａ，６３ｂがインサート成形されてい
る。この外部接続用電極６３ａ，６３ｂとしては、例え
ばＡｕ，Ｓｎメッキを施したＣｕ合金、Ｆｅなどからな
る金属端子で構成される。ケース６０の支持部６２ａ，
６２ｂを設けた側面とは異なる側面には、制動孔６４が
形成されている。

【００３６】振動板３０の短辺側の２辺は、支持部６２
ａ，６２ｂ上に接着剤などの支持剤６５ａ，６５ｂによ
って支持されている。また、振動板３０の長辺側の２辺
とケース６０との隙間はシリコーンゴムなどの弾性封止
剤６６ａ，６６ｂによって封止されている。そして、振
動板３０の短辺側の２辺に設けられた端面電極３６，３
７は、導電ペースト６７ａ，６７ｂによって支持部６２
ａ，６２ｂの上面に露出した外部接続用電極６３ａ，６
３ｂとそれぞれ電気的に接続されている。なお、支持剤
６５ａ，６５ｂおよび弾性封止剤６６ａ，６６ｂの塗布
は、導電ペースト６７ａ，６７ｂによって振動板３０と
外部接続用電極６３ａ，６３ｂとを接着した後で行う方
がよい。そして、導電ペースト６７ａ，６７ｂ、支持剤
６５ａ，６５ｂおよび弾性封止剤６６ａ，６６ｂの加熱
硬化は、同時に行ってもよい。

【００３７】図１８は本発明にかかる圧電型電気音響変
換器の第８実施例であり、図１５〜図１７に示された例
の変形例である。この実施例では、外部接続用電極６３
ａ，６３ｂが、ケース６０にインサートされたものでは
なく、別体に形成された金属端子をケース６０の孔６０
ａに挿入し、接着したものである。その他の構造は図１
５〜図１７と同様であるから、同一部品には同一符号を
付して説明を省略する。

【００３８】図１９〜図２１は本発明にかかる圧電型電
気音響変換器の第９実施例であり、表面実装型部品とし
て構成した例を示す。この実施例では、図１５〜図１７
におけるインサート端子よりなる外部接続用電極６３
ａ，６３ｂに代えて、無電解湿式めっき法あるいはスパ
ッタなどの乾式めっき法により形成した電極膜６３ｃ，
６３ｄとしたものである。この例では、電極膜６３ｃ，
６３ｄがケース６０の支持部６２ａ，６２ｂを設けた側
部の外面から支持部６２ａ，６２ｂの上面にかけて連続
的に形成されている。その他の構成は図１５〜図１７の
ものと同様であるから、同一部品には同一符号を付して
説明を省略する。

【００３９】なお、図１５〜図２１に示す実施例におい
て、振動板としては、図９，図１０に示された振動板３
０に限らず、図１１，図１２，図１３に示された振動板
３０’，５０，５０’を用いることも可能である。

【００４０】図２２は本発明にかかる圧電型電気音響変
換器の第１０実施例である。この実施例は、図７に示す
実施例の変形例であり、図７と同一部分には同一符号を
付して説明を省略する。図２２は裏側から見た斜視図で
あり、ケース４０’の内側面全周に段差状の支持部４２
が形成されている。これら支持部４２の頂面は同一高さ
に形成されており、支持部４２上に振動板３０の４辺全
周が接着剤などの支持剤４３によって支持されている。
この実施例は、例えば圧電サウンダなどの単一周波数で
の発音器として用いられるものであり、振動板３０の全
周が支持剤４３によって拘束されるが、振動板３０を共
振領域で使用することにより、強く励振させることがで
き、大音量を得ることができる。

【００４１】図２３は本発明にかかる圧電型電気音響変
換器の第１１実施例である。この実施例は、図１５〜図
１７に示す実施例とほぼ同様な構造を有し、図１５〜図
１７と共通部分には同一符号を付して説明を省略する。
この実施例では、角形のケース６０の内側面全周に段差
状の支持部６２が形成され、振動板３０の４辺すべてが
支持部６２に対して接着剤などの支持剤６５によって支
持されている。この実施例も、圧電サウンダなどの単一
周波数での発音器として用いられる例であり、振動板３
０は共振領域で使用される。

【００４２】本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能
である。上記実施例では、振動板の端面に内部電極と導
通する端面電極を形成し、この端面電極を介して外部へ
引き出すようにしたが、これに限るものではない。すな
わち、特開昭６１−２０５１００号公報のようにスルー
ホールを介して内部電極を外部へ引き出してもよいし、
スリット状の溝あるいは穴を介して外部へ引き出しても
よい。上記実施例の振動板１，３０，３０’，５０，５
０’の製造方法は、セラミックグリーンシートを電極膜
を介して２枚または３枚積層し、この積層体を同時焼成
して焼結積層体を得た後、この焼結積層体を分極処理す
るものであるが、この方法に代えて、予め焼成し分極処
理した２枚または３枚の圧電セラミックス板を積層接着
してもよい。ただし、積層後に焼成する前者の製造方法
は、予め焼成したものを積層する後者の方法に比べて、
振動板の厚みを格段に薄くでき、音圧を大きくできるの
で、前者の製造方法の方が音響変換効率に優れた振動板
を得ることが可能である。本発明の振動板は、圧電セラ
ミックス層のみで構成されたものに限らず、積層体の片
面に金属フィルムや樹脂シートなどの補強シートを貼り
付けてもよい。但し、この補強シートはユニモルフ型振
動板の金属板とは異なり、積層体の割れなどを防止する
ためのものであり、積層体の屈曲振動を阻害しないもの
が望ましい。

【００４３】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
に記載の発明によれば、２層または３層の圧電セラミッ
クス層からなる積層体の表裏面に主面電極を形成し、各
セラミックス層の間に内部電極を形成し、すべてのセラ
ミックス層を厚み方向において同一方向に分極したの
で、主面電極と内部電極との間に交番信号を印加すれ
ば、表側と裏側のセラミックス層が逆方向に伸縮し、全
体として積層体が屈曲振動を生じることになる。この変
位量はユニモルフ型振動板に比べて大きくなるので、音
圧も増大する。また、すべてのセラミックス層が厚み方
向において同一方向に分極されているので、従来のよう
な主面電極と内部電極との間の複雑な相互接続が不要で
あり、主面電極と内部電極との間に交番信号を印加する
だけでよく、構造が簡単で、製造コストを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる圧電型電気音響変換器の第１実
施例の外観斜視図である。

【図２】図１に示す圧電型電気音響変換器の縦断面図で
ある。

【図３】図１の圧電型電気音響変換器に用いられる振動
板の斜視図である。

【図４】図３に示す振動板の縦断面図である。

【図５】本発明にかかる圧電型電気音響変換器の第２実
施例の外観斜視図である。

【図６】図５に示す圧電型電気音響変換器の縦断面図で
ある。

【図７】本発明にかかる圧電型電気音響変換器の第３実
施例を裏側から見た分解斜視図である。

【図８】図７の圧電型電気音響変換器の断面図である。

【図９】図７の圧電型電気音響変換器に用いられる振動
板の斜視図である。

【図１０】図９の振動板の断面図である。

【図１１】本発明にかかる振動板の第４実施例の断面図
である。

【図１２】本発明にかかる振動板の第５実施例の断面図
である。

【図１３】本発明にかかる振動板の第６実施例の断面図
である。

【図１４】図１３に示す振動板を用いた圧電型電気音響
変換器の中間層の厚みと音圧との関係を示す特性図であ
る。

【図１５】本発明にかかる圧電型電気音響変換器の第７
実施例の斜視図である。

【図１６】図１５に示す圧電型電気音響変換器の分解斜
視図である。

【図１７】図１５のＡ−Ａ線断面図である。

【図１８】本発明にかかる圧電型電気音響変換器の第８
実施例の分解斜視図である。

【図１９】本発明にかかる圧電型電気音響変換器の第９
実施例の斜視図である。

【図２０】図１９に示す圧電型電気音響変換器の分解斜
視図である。

【図２１】図１９のＢ−Ｂ線断面図である。

【図２２】本発明にかかる圧電型電気音響変換器の第１
０実施例の分解斜視図である。

【図２３】本発明にかかる圧電型電気音響変換器の第１
１実施例の分解斜視図である。

【符号の説明】

１，３０，３０’，５０，５０’ 振動板２，３，３１，３２，５１〜５３セラミックス層４，５，３３，３４，５４，５５主面電極６，３５，５６，５７内部電極１０，６０ケース１１裏蓋６２ａ，６２ｂ支持部６３ａ，６３ｂ外部接続用電極６５ａ，６５ｂ支持剤６６ａ，６６ｂ弾性封止剤６７ａ，６７ｂ導電ペースト６８上蓋６９放音穴

【手続補正書】

【提出日】平成１２年７月１８日（２０００．７．１
８）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】上記積層体をハウジング内に収容し、圧電
受話器や圧電サウンダのような発音体として用いる場
合、請求項５〜８に記載のような構造とすることができ
る。すなわち、請求項５，６は受話器としての用途に適
した例であり、広いレンジの周波数に対応するため、共
振領域以外の領域も使用される。そのため、積層体の振
動エネルギーが比較的小さくても変位できるように、積
層体の対向する２辺だけをケースに支持し、他の２辺は
弾性封止体で変位自在に封止した構造となっている。一
方、請求項７，８は圧電サウンダなどの用途に適した例
であり、単一周波数での大音量に対応するため、共振領
域で使用される。この場合には、積層体の振動エネルギ
ーを大きくするため、積層体の４辺すべてをケースに支
持した構造となっている。いずれの構造も、積層体の主
面電極と内部電極とをリード線を使用せずにハウジング
の外部に引き出すことができるので、表面実装部品とし
て構成することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山本隆京都府長岡京市天神２丁目26番10号株式会社村田製作所内 (72)発明者濱田和朗京都府長岡京市天神２丁目26番10号株式会社村田製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２層または３層の圧電セラミックス層を積
層して積層体が形成され、この積層体の表裏主面には主
面電極が形成され、各セラミックス層の間には内部電極
が形成され、すべてのセラミックス層は厚み方向におい
て同一方向に分極されており、上記主面電極と内部電極
との間に交番信号を印加することで、上記積層体は全体
として屈曲振動を生じることを特徴とする圧電型電気音
響変換器。
【請求項２】上記内部電極は積層体の端面に形成された
端面電極と接続され、上記端面電極と２つの主面電極と
の間に交番信号が印加されることを特徴とする請求項１
に記載の圧電型電気音響変換器。
【請求項３】上記積層体は３層のセラミックス層で構成
され、中間のセラミックス層の厚みは、積層体の全体の
厚みの５０％〜８０％であることを特徴とする請求項１
または２に記載の圧電型電気音響変換器。
【請求項４】上記積層体は電極膜を介して２層または３
層のセラミックグリーンシートを積層し、同時に焼成し
て得られる焼結体よりなり、上記積層体の表裏主面に形
成された主面電極間に電圧を印加することで、すべての
セラミックス層を厚み方向において同一方向に分極して
なることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記
載の圧電型電気音響変換器。
【請求項５】上記積層体は矩形板状に形成され、上記積
層体が、下面に開口部を有し上面に放音穴を有するケー
スに収容され、上記積層体の対向する２辺が、上記ケー
スの内側面対向部に形成された支持部に支持剤により支
持され、上記積層体の他の２辺と上記ケースの内側面と
の間の隙間が弾性封止剤により封止され、上記ケースの
下面開口部が、上記積層体の主面電極と内部電極とに接
続される外部接続用電極を有する裏蓋で閉じられている
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の
圧電型電気音響変換器。
【請求項６】上記積層体は矩形板状に形成され、上記積
層体が、上面に開口部を有し、上記積層体の主面電極と
内部電極とに接続される外部接続用電極を有するケース
に収容され、上記積層体の対向する２辺が、上記ケース
の内側面対向部に形成された支持部に支持剤により固定
され、上記積層体の他の２辺と上記ケースの内面との間
の隙間が弾性封止剤により封止され、上記ケースの上面
開口部が、放音穴を有する上蓋で閉じられていることを
特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の圧電型
電気音響変換器。
【請求項７】上記積層体は矩形板状に形成され、上記積
層体が、下面に開口部を有し上面に放音穴を有するケー
スに収容され、上記積層体の４辺が、上記ケースの内側
面に形成された支持部に支持剤により固定され、上記ケ
ースの下面開口部が、上記積層体の主面電極と内部電極
とに接続される外部接続用電極を有する裏蓋で閉じられ
ていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに
記載の圧電型電気音響変換器。
【請求項８】上記積層体は矩形板状に形成され、上記積
層体が、上面に開口部を有し、上記積層体の主面電極と
内部電極とに接続される外部接続用電極を有するケース
に収容され、上記積層体の４辺が、上記ケースの内側面
に形成された支持部に支持剤により固定され、上記ケー
スの上面開口部が、放音穴を有する上蓋で閉じられてい
ることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載
の圧電型電気音響変換器。