JP2002112391A

JP2002112391A - 圧電振動装置

Info

Publication number: JP2002112391A
Application number: JP2000298574A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Uenishi; 広明植西; Hidenori Oikawa; 秀紀及川; Yukihiro Matsui; 幸弘松井; Kenji Takahashi; 憲司高橋; Daisuke Kaino; 大助戒能
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2002-04-12

Abstract

(57)【要約】【課題】比較的高い音圧を安定して得ることができる
とともに、小型化にも好適な圧電振動装置を得る。【解決手段】並列バイモルフ素子１０を構成する圧電
体１２，１４が直接接しているため、高い音圧を安定し
て得ることができる。また、並列バイモルフ素子１０を
支持体２２に取り付けており、この支持体２２をケース
２６に取り付けている。このため、並列バイモルフ素子
１０の振動に対する支持部の影響が低減され、安定した
振動を得ることが可能となる。また、並列バイモルフ素
子１０の強度が向上し、小型化にも好適となる。更に、
外部からの衝撃も支持体２２で吸収され、直接並列バイ
モルフ素子１０に伝わらないため、耐衝撃性も向上す
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、バイモルフ素子や
マルチモルフ圧電素子を利用した圧電振動装置に関し、
更に具体的には圧電素子の支持構造の改良に関するもの
である。

【０００２】

【背景技術】従来のバイモルフ素子の支持構造として
は、例えば図６に示すものがある。まず、図６（Ａ）の
例は、円板状の圧電体１００及び１０２が金属製振動板
１０４を挟んで対向配置された構造となっている。金属
製振動板１０４の周囲は、接着剤１０６によってケース
１０８に支持されている。なお、ケース１０８の中央に
は、放音用の開口１０９が設けられている。この例は、
比較的大型のものを得るのに好都合で、圧電体１００，
１０２が金属製振動板１０４を挟んでバイモルフ素子を
構成している。

【０００３】図６（Ｂ）の例は、圧電体１１０及び１１
２を直接貼り合わせた並列バイモルフ素子１１４の周囲
が、接着剤１０６によってケース１０８に固定されてい
る。この例は、比較的小型のものを得るのに好都合で、
並列バイモルフ素子１１４がケース１０８に直接取り付
けられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような背景技術には次のような不都合がある。まず、図
６（Ａ）に示した従来例では、金属製振動板１０４を圧
電体１００，１０２が挟む構造のため、どうしても音圧
が低くなってしまう。また、金属製振動板１０４の厚み
を大きくすると、共振周波数が高くなってしまう，ケー
ス内側の圧電体１０２が金属製振動板１０４によって外
部から閉ざされているため、引出用電極の外部への取り
出しに工夫が必要である，などの不都合もある。

【０００５】次に、図６（Ｂ）に示した従来例では、並
列バイモルフ素子１１４が直接ケース１０８に取り付け
られているため、比較的高い音圧を得ることができる半
面、圧電素子の耐衝撃性が十分でなく、また、振動特性
が接着部位の影響を受けやすいという不都合がある。

【０００６】本発明は、以上の点に着目したもので、比
較的高い音圧を安定して得ることができるとともに、小
型化にも好適な圧電振動装置を得ることを、その目的と
するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、バイモルフ型もしくはマルチモルフ型の
圧電素子を、ケースに振動可能に支持した圧電振動装置
であって、前記圧電素子の一つの主面よりも大きな外径
を有する支持体を備えており、この支持体の略中央に前
記圧電素子を貼り合わせ、この支持体の周辺を前記ケー
スに支持したことを特徴とする。

【０００８】主要な形態の一つは、前記支持体のヤング
率×厚みの値を０．２以下としたことを特徴とする。他
の形態は、前記支持体が、前記圧電素子の前記主面の全
体を覆っていることを特徴とする。更に他の形態は、前
記支持体が、前記圧電素子の前記主面の一部を覆ってい
ることを特徴とする。更に他の形態は、前記圧電素子
が、所定電極パターンを形成した圧電シートを積層して
一体に焼結した積層焼結体であることを特徴とする。更
に他の形態は、前記支持体に外部接続用の引出手段を設
けたことを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，特
徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭に
なろう。

【０００９】

【発明の実施の形態】＜実施形態１＞……以下、本発明
の実施の形態について詳細に説明する。最初に、図１
（Ａ）及び図２を参照しながら実施形態１について説明
する。図１（Ａ）は図２の＃１−＃１線に沿って矢印方
向に見た断面であり、図２は各部を分解した様子を示す
斜視図である。これらの図において、並列バイモルフ素
子１０は、円板状の圧電体１２，１４を並列に重ねて貼
り合せた構成となっている。そして、並列バイモルフ素
子１０の一方の主面には電極１６が形成されており、圧
電体１２，１４の接合部には電極１８が形成されてお
り、並列バイモルフ素子１０の他方の主面には電極２０
が形成されている。並列バイモルフ素子１０を、電極１
６〜２０を形成した圧電体１２，１４に相当する圧電シ
ートを積層して一体に焼結した積層焼結体とすること
で、安定した振動特性が得られる。

【００１０】更に本実施形態では、並列バイモルフ素子
１０の他方の主面側，すなわち電極２０側に、円板状の
支持体２２が設けられている。この支持体２２は、並列
バイモルフ素子１０の振動を妨げることなく、かつ、外
部からの衝撃を並列バイモルフ素子１０に伝えにくい材
料が好適である。本発明に関連して試作した装置によれ
ば、支持体２２のヤング率×厚みが０．２以下となるよ
うにすることで、良好な結果が得られている。支持体２
２の具体例としては、ＰＥＴフィルムやシリコンゴムが
好適である。この支持体２２の外径は、並列バイモルフ
素子１０の主面の外径よりも若干大きく設定されてお
り、その略中央に接着剤などによって並列バイモルフ素
子１０が取り付けられている。接着剤としては、例えば
エポキシ樹脂系やシリコーン樹脂系のものが好適であ
る。

【００１１】支持体２２の周囲もしくは周辺は、接着剤
２４あるいは両面接着テープなどによってケース２６に
支持されている。すなわち、ケース２６は、前記支持体
２２よりも直径の大きな基板２８の周辺にリング状の突
起２９が形成されており、該基板２８には放音用の開口
３０が形成されている。開口３０には、所定の空気抵抗
を付与するためのダンパ３１が必要に応じて設けられて
いる。このようなケース２６には、並列バイモルフ素子
１０を覆うように、円筒状のカバー３２が被せられる。
カバー３２には、通気のための開口３４が設けられてお
り、例えば接着剤などによってケース２６に固定され
る。ケース２６やカバー３２としては、例えば樹脂材や
金属材が好適である。

【００１２】次に、本実施形態の作用を説明する。並列
バイモルフ素子１０は、一般的な圧電バイモルフとして
作用して振動する。すなわち、圧電体１２，１４の分極
方向及び中央の電極１８に対する外面の電極１６，２０
の電圧の関係により、一方の圧電体が半径方向に伸びる
と他方の圧電体が半径方向に縮むことで、図１（Ａ）の
上下方向に屈曲変位する。

【００１３】この場合において、本実施形態では、並列
バイモルフ素子１０を構成する圧電体１２，１４が直接
接しているため、高い音圧を安定して得ることができ
る。また、並列バイモルフ素子１０を支持体２２に取り
付けており、この支持体２２をケース２６に取り付けて
いる。このため、並列バイモルフ素子１０の振動に対す
る支持部の影響が低減され、安定した振動を得ることが
可能となる。また、並列バイモルフ素子１０の強度が向
上し、小型化にも好適となる。更に、外部からの衝撃
も、支持体２２で吸収され、直接並列バイモルフ素子１
０に伝わらないため、耐衝撃性も向上する。

【００１４】図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の変形例であ
る。図１（Ａ）では並列バイモルフ素子１０がカバー３
２側となっているが、図１（Ｂ）では並列バイモルフ素
子１０がケース２６側となっている。いずれの配置とし
ても同様の効果を得ることができる。

【００１５】＜実施形態２＞……次に、図３及び図４を
参照しながら、電極引出構造の実施形態について説明す
る。まず、図３の例から説明すると、同図（Ａ）は並列
バイモルフ素子１０の裏面側の電極パターンであり、同
図（Ｂ）は主要断面である。また、同図（Ｃ）は支持体
２２の平面図である。これらの図に示すように、並列バ
イモルフ素子１０の中央の電極１８は、スルーホール導
体１８Ａを通じて裏面側の接続ランド１８Ｂに接続して
いる。

【００１６】一方、支持体２２には、側部に引出部２２
Ａが設けられている。そして、この引出部２２Ａに、並
列バイモルフ素子１０の表面側の電極１６に接続するた
めのランドパターン２２Ｐ，前記接続ランド１８Ｂに接
続するためのランドパターン２２Ｑ，並列バイモルフ素
子１０の裏面側の電極２０に接続するためのランドパタ
ーン２２Ｒがそれぞれ設けられている。なお、電極１６
は、図示しないリード線などによってランドパターン２
２Ｐに接続されるが、図３（Ｄ）に示すように、表面側
の電極１６と裏面側の電極２０とを、スルーホール導体
１６Ａにより並列バイモルフ素子内部で接続してもよ
い。この場合には、図３（Ｅ）に示すように、ランドパ
ターン２２Ｐは不要である。また、ランドパターン２２
Ｑは、電極２０と接触しない構成となっている。

【００１７】次に、本実施形態の作用を説明すると、カ
バー３２には、支持体２２の前記引出部２２Ａに相当す
る部位に切除部（図示せず）が設けられている。このた
め、カバー３２をケース２６に被せた状態では、引出部
２２Ａがカバー３２の側面から露出するようになる。こ
のため、外部との接続は、引出部２２Ａのランドパター
ン２２Ｐ〜２２Ｒを利用して簡単に行うことができる。

【００１８】次に、図４の実施形態について説明する。
並列バイモルフ素子１０は、圧電体１２，１４の分極方
向によっては、表裏の電極１６，２０に同一の電圧を印
加して駆動することができる。本例は、このような場合
の例である。図４中、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は
主要断面図である。これらの図に示すように、並列バイ
モルフ素子１０の中央の電極１８は、スルーホール導体
１８Ｐを通じて一方の主面側の接続ランド１８Ｑに接続
している。また、他方の主面側の電極２０は、スルーホ
ール導体２０Ｐを通じて一方の主面側の電極１６に接続
している。この例によれば、並列バイモルフ素子１０の
一方の主面側から、電極１６〜２０について引き出すこ
とが可能となる。もちろん、前記図３（Ｃ）と同様に、
支持体２２に引出部を設け、これにランドパターンを設
けるようにしてもよい。

【００１９】＜実施形態３＞……次に、図５を参照しな
がら実施形態３について説明する。この実施形態は、支
持体の各種の例を示すものである。上述した実施形態で
は、図５（Ａ）に示すように、並列バイモルフ素子１０
の一方の主面の全体を支持体２２が覆っている。これに
対し、同図（Ｂ）〜（Ｄ）の例は、支持体２２に各種形
状の穴５０〜５４が円中心に対して点対称に形成されて
おり、並列バイモルフ素子１０の一方の主面の一部を支
持体２２が覆う構成となっている。同図（Ｅ）の例は、
支持体２２の中央に開口５６が形成されている。この例
では、並列バイモルフ素子１０の一方の主面の周囲を支
持体２２が覆う構成となっている。このような構成とす
ることで、支持体２２がより変形しやすくなり、並列バ
イモルフ素子１０の振動阻害要因が低減されるようにな
る。

【００２０】本発明には数多くの実施形態があり、以上
の開示に基づいて多様に改変することが可能である。例
えば、次のようなものも含まれる。（１）前記実施形態では、いずれも並列バイモルフ素子
を用いたが、たわみ振動するマルチモルフ素子に対して
も、同様に適用可能である。（２）前記実施形態に示した各部の材料は一例であり、
同様の作用を奏する各種の公知の材料を用いてよい。（３）本発明にかかる振動装置は、携帯電話のスピーカ
など、比較的小型の発音体が好適な適用対象であるが、
各種のものに適用してよい。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
バイモルフ型もしくはマルチモルフ型の圧電素子の主面
の一方に支持体を設け、この支持体の周辺をケースに支
持することとしたので、比較的高い音圧を安定して得る
ことができるとともに、電極の外部への引出しも容易と
なり、更には圧電振動装置の小型化も図ることができる
という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１を示す主要断面図である。

【図２】前記実施形態１を分解して示す斜視図である。

【図３】本発明の実施形態２を示す図である。

【図４】本発明の実施形態２を示す図である。

【図５】本発明の実施形態３を示す図である。

【図６】従来技術を示す図である。

【符号の説明】

１０…並列バイモルフ素子１２，１４…圧電体１６〜２０…電極１６Ａ，１８Ａ，１８Ｐ，２０Ｐ…スルーホール導体１８Ｂ，１８Ｑ…接続ランド２２…支持体２２Ａ…引出部２２Ｐ〜２２Ｒ…ランドパターン２４…接着剤２６…ケース２８…基板２９…突起３０…開口３１…ダンパ３２…カバー３４…開口５０〜５４…各種形状の穴５６…開口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松井幸弘東京都台東区上野６丁目16番20号太陽誘電株式会社内 (72)発明者高橋憲司東京都台東区上野６丁目16番20号太陽誘電株式会社内 (72)発明者戒能大助東京都台東区上野６丁目16番20号太陽誘電株式会社内Ｆターム(参考） 5D019 BB02 BB13 BB25 BB28 EE01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バイモルフ型もしくはマルチモルフ型の圧
電素子を、ケースに振動可能に支持した圧電振動装置で
あって、前記圧電素子の一つの主面よりも大きな外径を有する支
持体を備えており、この支持体の略中央に前記圧電素子を貼り合わせ、この支持体の周辺を前記ケースに支持した、ことを特徴
とする圧電振動装置。
【請求項２】前記支持体のヤング率×厚みの値を０．２
以下としたことを特徴とする請求項１記載の圧電振動装
置。
【請求項３】前記支持体が、前記圧電素子の前記主面の
全体を覆っていることを特徴とする請求項１又は２記載
の圧電振動装置。
【請求項４】前記支持体が、前記圧電素子の前記主面の
一部を覆っていることを特徴とする請求項１又は２記載
の圧電振動装置。
【請求項５】前記圧電素子が、所定電極パターンを形成
した圧電シートを積層して一体に焼結した積層焼結体で
あることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の
圧電振動装置。
【請求項６】前記支持体に外部接続用の引出手段を設け
たことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の圧
電振動装置。