JP2003125492A

JP2003125492A - 圧電音響装置

Info

Publication number: JP2003125492A
Application number: JP2001318497A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Watabe; 嘉幸渡部; Mitsuo Ueno; 光生上野; Hiroshi Takahashi; 高橋　　宏
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 2001-10-16
Filing date: 2001-10-16
Publication date: 2003-04-25

Abstract

(57)【要約】【課題】薄型化を容易に実現できる圧電音響装置を提
供する。【解決手段】両面に電極膜３１が形成された圧電素子
３０と、この圧電素子３０の一方の電極膜と接合した振
動板２０とを備えた圧電音響装置１において、端部に切
り欠き又は孔が形成され且つ該端部が圧電素子３０の電
極膜３１に接着剤を用いて接着された帯状の引出電極３
２を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子音響機器，通
信機器などに使用される圧電音響装置に関し、特に引出
電極の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の圧電音響装置は、その用途に応
じて圧電スピーカや圧電ブザーなどと呼ばれており、近
年、携帯電話・携帯情報端末・電子計算機などの分野で
多用されている。従来の圧電スピーカについて図１０を
参照して説明する。図１０は従来の圧電スピーカの側面
図である。

【０００３】この圧電スピーカ１００は、円板状の圧電
素子１１０，１２０と、圧電素子１１０，１２０の一方
の表面に貼り合わされた振動板１３０と、振動板１３０
の周縁部を固定する環状のケース（図示省略）とを備え
ている。

【０００４】圧電素子１１０，１２０は、圧電体と内部
電極を積層した構造となっている。圧電素子１１０，１
２０の両面には電極膜（図示省略）が形成されている。
電極膜はスルーホール（図示省略）を介して内部電極と
接続している。

【０００５】圧電素子１１０，１２０の圧電体層の材料
としては、圧電性セラミックス（ジルコン酸チタン酸鉛
（略してＰＺＴ），チタン酸バリウム，ジルコン酸鉛，
チタン酸鉛などを主成分とするセラミックス）が用いら
れる。

【０００６】振動板１３０は、圧電素子１１０，１２０
よりやや径の大きい円板状の金属板からなる。振動板１
３０の材料としては、例えばＦｅ−Ｎｉ系ステンレス、
アルミニウム、銅などの材料が用いられる。この振動板
１３０は、圧電素子１１０，１２０の電極膜と導通接続
している。

【０００７】この圧電スピーカ１００には、リード線１
５０及び１５１が半田付けにより接続されている。リー
ド線１５０は、一方の圧電素子１１０の電極膜に半田付
けされている。また、リード線１５１は、振動板１３０
に半田付けされている。さらに、一方の圧電素子１１０
の電極膜と他方の圧電素子１２０の電極膜は配線１５２
により導通接続されている。

【０００８】このような圧電スピーカ１００では、リー
ド線１５０と１５１との間に駆動信号を印加すると、圧
電素子１１０及び１２０が径方向に伸縮する。ところ
が、圧電素子１１０及び１２０は振動板１３０に固着し
ており、且つ、振動板１３０の周縁部がケースに固定さ
れているため、圧電素子１１０，１２０及び振動板１３
０は上下に振動する。これにより、圧電スピーカ１００
は駆動信号にしたがって発音する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
圧電音響装置については、利用される機器の小型化に伴
い、薄型化の要望が高まっている。そして、この要望を
満たすべく、積層技術の高度化及び圧電材料の最適化な
どにより、圧電素子１１０，１２０及び振動板１３０の
薄型化が進んでいる。具体的には、圧電素子１１０，１
２０の厚さがそれぞれ６０μｍ，振動板１３０の厚さが
３０μｍという圧電スピーカ１００が開発されている。

【００１０】しかし、従来の構造を有する圧電スピーカ
１００では、圧電素子１１０，１２０及び振動板１３０
が薄型化するに伴い、リード線１５０，１５１や配線１
５２の半田フィレット１６０の厚さを無視できないよう
になってきた。具体的には、半田フィレット１６０の厚
みは通常３００μｍ〜５００μｍ程度になる。したがっ
て、従来の構造を有する圧電スピーカ１００では薄型化
に限界があった。

【００１１】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは薄型化を容易に実現で
きる圧電音響装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１では、両面に電極膜が形成された圧電素子
と、この圧電素子の一方の電極膜と接合した振動板とを
備えた圧電音響装置において、端部に切り欠き又は孔が
形成され且つ該端部が圧電素子の電極膜に接着剤を用い
て接着された帯状の引出電極を備えたことを特徴とする
ものを提案する。

【００１３】本発明によれば、帯状の引出電極を接着剤
により圧電素子の電極膜に接着しているので、引出電極
と圧電素子との接続部を薄く形成できる。また、本発明
にかかる引出電極の端部には切り欠き又は孔が形成され
ているので、端部における縁部の長さが大きなものとな
る。これにより、接着剤が引出電極の縁部に回り込む量
が増加するので、圧電素子の電極膜と引出電極との接合
強度が増大する。したがって、圧電素子が伸縮しても、
引出電極と圧電素子との導通を維持することができる。
なお、ここで接着剤には、いわゆる粘着剤と呼ばれるも
のも含む。

【００１４】本発明の好適な態様の一例として、請求項
２では、請求項１記載の圧電音響装置において、前記電
極膜の表面には微小な凹凸が形成され、前記引出電極は
該電極膜の凹部に充填した絶縁性の接着剤により接着さ
れ、且つ、電極膜の凸部と当接していることを特徴とす
るものを提案する。

【００１５】また、好適な態様の他の例として、請求項
３では、請求項１記載の圧電音響装置において、前記引
出電極と電極膜は熱圧着により接合したことを特徴とす
るものを提案する。

【００１６】さらに、好適な態様の他の例として、請求
項４では、請求項１記載の圧電音響装置において、前記
引出電極と電極膜は超音波圧着により接合したことを特
徴とするものを提案する。

【００１７】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）本発明の第
１の実施の形態にかかる圧電音響装置について図１乃至
図２を参照して説明する。図１は圧電音響装置の分解斜
視図、図２は引出電極の取付構造を説明する圧電発音体
の拡大平面図、図３は引出電極の取付構造を説明する圧
電発音体の模式断面図である。

【００１８】図１乃至図３に示すように、圧電音響装置
１は、圧電発音体１０をケース５０に収納した構造とな
っている。圧電発音体１０は、円板状の振動板２０と、
振動板２０の両面に貼り付けられた圧電素子３０，４０
とを備えている。

【００１９】振動板２０は、圧電素子３０，４０よりや
や径の大きい円板状の金属板からなる。振動板２０の材
料としては、例えばＦｅ−Ｎｉ系ステンレス、アルミニ
ウム、銅などの材料などが用いられる。この振動板２０
の周縁部には、外側に張り出した端子部２１が形成され
ている。

【００２０】圧電素子３０，４０は、振動板２０よりや
や小さい円板状に形成されている。この圧電素子３０，
４０は、圧電体と内部電極とを積層した構造となってい
る。圧電素子３０、４０の両面には電極膜３１，４１が
形成されている。この電極膜３１，４１は、例えばＡ
ｇ，Ｐｄ，Ａｕなどの貴金属又はこれらの合金若しくは
Ｃｕ，Ｎｉなどの卑金属又はこれらの合金などからなる
金属粒子を含有した導電性ペーストを塗布・焼成するこ
とにより形成されている。本実施の形態ではＡｇ−Ｐｄ
を用いたが、低コスト化の観点からはＡｇも好ましい。

【００２１】ところで、装置全体の薄型化を図るために
は、この電極膜３１，４１の膜厚が薄いと好ましい。本
実施の形態では、この要望に応えるべく導電性ペースト
の塗布厚をできるだけ薄くした結果、金属粒子の凝集に
より焼成後の電極膜３１，４１の膜厚が不均一となって
いる。詳しくは、電極膜３１，４１は圧電素子３０，４
０の表面上に網状や格子状に形成されている。換言すれ
ば電極膜３１，４１の表面は微小な凹凸が形成されてい
る。この電極膜３１，４１には後述する引出電極３２，
４２を接続するための接続電極３１ａ，４１ａが形成さ
れている。これは、前述のように電極膜３２，４２の膜
厚が不均一であるため引出電極３２，４２との接続を確
実にするためである。したがって、この接続電極３１
ａ，４１ａは電極膜３１，４１よりも金属密度が高く形
成されている。この接続電極３１ａ，４１ａの材質は、
引出電極３２，４２及び電極膜３１，４１との関係で接
続が良好となるようなものを選択すればよい。本実施の
形態では、Ａｇ−Ｐｄを用いた。電極膜３１，４１は、
スルーホール（図示省略）を介して内部電極と接続して
いる。

【００２２】圧電素子３０，４０の圧電体の材料として
は、圧電性セラミックス（ジルコン酸チタン酸鉛（略し
てＰＺＴ），チタン酸バリウム，ジルコン酸鉛，チタン
酸鉛などを主成分とするセラミックス）が用いられる。

【００２３】圧電素子３０の片面は振動板２０の一方の
面に接合されている。一方、圧電素子４０の片面は振動
板２０の他方の面に接合されている。ここで、圧電素子
３０，４０の電極膜３１，４１は、振動板２０と導通接
続するように接合する。本実施の形態では、圧電素子３
０，４０と振動板２０との接合にはアクリル系接着剤を
用いた。このアクリル系接着剤は周知のように絶縁体で
あるが、電極膜３１，４１の表面には凹凸が生じている
ので、凹部に充填された接着剤により接合強度を確保し
つつ、凸部が振動板２０と当接して導通を確保してい
る。このような接合状態を得るためには、接着時に圧電
素子３０，４０と振動板２０との接着面に所定の圧力を
かければよい。

【００２４】圧電素子３０，４０の接続電極３１ａ，４
１ａには帯状の引出電極３２，４２の端部が接合してい
る。図２に示すように、引出電極３２，４２の端部には
切り欠き３２ａが形成されている。この切り欠き３２ａ
により引出電極３２，４２の縁部の長さが大きくなるの
で、引出電極３２，４２と接続電極３１ａ，４１ａを接
合する接着剤３３の回り込み量が増大する（図３参
照）。これにより、接合強度の向上を図っている。引出
電極３２，４２の材料としては、例えばＣｕ，Ａｌ等の
金属が挙げられる。本実施の形態では、厚さ５０μｍの
銅製のテープを用いた。また、接着剤３３は、接続電極
３１ａ，４１ａ及び引出電極３２，４２の材質に応じて
適宜選択すればよい。例えば、接着剤３３としてＡｇな
どの金属粉を含有するペーストを用い、引出電極３２，
４２を接続電極３１ａ，４１ａに加熱しながら圧着する
ことにより金属粉を溶融・硬化させ、さらにこれを焼成
することにより両者を接合している。

【００２５】引出電極３２，４２は、その長手方向が圧
電素子３０，４０の径方向にほぼ等しくなるように配置
されている。引出電極３２，４２は、それぞれ圧電素子
３０，振動板２０，圧電素子４０を介して互いに重なる
ように配置されている。引出電極３２，４２の一方の端
部は接続電極３１ａ，４１ａに接合されており、他方の
端部は、振動板２０の外側において、導通性を有する端
子板２５を介して互いに接続している。これにより、圧
電素子３０の一方の電極膜３１と圧電素子４０の一方の
電極膜４１とが導通する。この端子板２５は、振動板２
０と同じ材料で形成されている。振動板２０には、引出
電極３２，４２と重なる位置に絶縁体２２が設けられて
いる。この絶縁体２２により引出電極３２，４２と振動
板２０との導通を防止している。

【００２６】引出電極３２、４２は、両面側から貼り付
けられた絶縁性の被覆部材２６，２７により被覆されて
いる。被覆部材２６，２７は、少なくとも引出電極３
２，４２と圧電素子３０，４０との接合部を被覆する。
この被覆部材２６，２７により引出電極３２，４２の保
護、及び、引出電極３２，４２と圧電素子３０，４０と
の確実な導通接続を図っている。被覆部材２６，２７の
材質としては、ポリ塩化ビニール、ポリ塩化ビニリデ
ン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレ
フタレート、ポリブチルテレフタレート、ポリイミドな
どが挙げられる。なお、本実施の形態では被覆部材２
６，２７として、透明なポリエチレンテレフタレートを
用いた。

【００２７】ケース５０は、径方向の断面が略Ｌ字状に
なった円環状の部材からなる。ケース５０の内側に形成
されている段差部には、振動板２０の円周部が接着剤を
介して支持されている。また、ケース５０には、振動板
２０の端子部２１及び端子板２５をケース５０の外側に
引き出すための切り欠き５１が形成されている。

【００２８】次に、この圧電音響装置１の製造方法につ
いて説明する。まず、圧電発音体１０について説明す
る。最初に、圧電性セラミックの原材料となるセラミッ
ク粉末にバインダーを添加したセラミックスラリーを作
成する。次に、このセラミックスラリーをドクターブレ
ード法などによりグリーンシートを形成する。次いで、
グリーンシートの必要箇所にスルーホールを形成した後
に、Ａｇ，Ａｇ−Ｐｄなどの金属粉を含有する導電性ペ
ーストをスクリーン印刷法などで印刷する。そして、各
グリーンシートを積層し、この積層体を圧着する。次
に、この積層体を所定形状に裁断した後に、所定の焼成
条件で焼成する。次に、この積層体の両面に電極端子を
接続して直流電圧を印加することで分極させる。以上の
工程により、表面に電極膜３１，４１及び接続電極３１
ａ，４１ａが形成された圧電素子３０，４０が得られ
る。

【００２９】次に、この圧電素子３０，４０と振動板２
０とを接着剤で貼り合わせる。本実施の形態では前述し
たように、接着剤として絶縁性を有するアクリル系のも
のを用いたが、貼り合わせ時に十分な圧力をかけること
により両者間の導通を図っている。

【００３０】次に、圧電素子３０，４０の接続電極３１
ａ，４１ａに、Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｇ，Ａｇ−Ｐｄ等の金属
粉を含有した導電性ペーストをスクリーン印刷法などで
塗布する。ここで用いる金属粉は粒径が小さいものが密
着性の点で好ましい。本実施の形態では、粒径０．４〜
０．６μｍのＡｇ−Ｐｄ粒子を含有した導電性ペースト
を用いた。次に、図４に示すように、ここに引出電極３
２，４２の一方の端部を配置し、ヒータを備えた圧着装
置６０を用いて加熱しながら圧着する。そして、所定温
度で導電性ペーストの金属粉を焼成させることにより、
引出電極３２，４２と圧電素子３０，４０の接続電極３
１ａ，４１ａとを接合する。なお、この熱圧着工程で
は、一対の引出電極３２，４２について一つずつ接合す
るようにしても、両者を同時に圧着するようにしてもよ
い。一対の引出電極３２，４２を一回の熱圧着工程で接
合する場合には、工程数を削減することができるの好適
である。

【００３１】次に、引出電極３２，４２の他方の端部を
端子部２１又は端子板２５に接着する。ここでの接着に
は導電性のアクリル系接着剤を用いたが、他にクリーム
ハンダなどによるスポット加熱でもよい。最後に被覆部
材２６，２７を貼付することにより圧電発音体１０が得
られる。

【００３２】次に、ケース５０の内側に形成されている
段差部にシリコン系接着剤を塗布した後に、圧電発音体
１０を接着する。以上の工程により圧電音響装置１が得
られる。

【００３３】このような圧電音響装置１によれば、帯状
の引出電極３２，４２を導電性粘着剤により圧電素子３
０，４０の電極膜３１，４１に接着しているので、従来
のようにリード線を半田付けする方法と比較して、圧電
素子３０，４０の引出部における厚みを薄く形成でき
る。これにより、圧電音響装置全体の薄型化が可能とな
る。具体的な一例としては、振動板２０の厚みが３０μ
ｍ、圧電素子３０，４０の厚みがそれぞれ６０μｍ、引
出電極３２，４２の厚みがそれぞれ５０μｍ、被覆部材
２６，２７の厚みがそれぞれ２０μｍのものを用いるこ
とにより、圧電発音体１０の厚みを３００μｍ程度にす
ることができる。

【００３４】また、この圧電音響装置１では、引出電極
３２，４２の端部に切り欠き３２ａ，４２ａが形成され
ているので、引出電極３２，４２の縁部の長さが大きく
なる。これにより、引出電極３２，４２と接続電極３１
ａ，４１ａを接合する接着剤３３の回り込み量が増大す
るので、両者の接合強度が向上する。したがって、圧電
素子３０，４０が伸縮して引出電極３２，４２と圧電素
子３０，４０との接合部に応力が集中しても、両者の導
通接続を確実に維持することができる。

【００３５】なお、本実施の形態では、引出電極３２，
４２と接続電極３１ａ，４１ａとの接着剤３３として導
電性ペーストを用い、両者を熱圧着を行っているが、他
の方法であってもよい。例えば、圧着装置６０のヒータ
による加熱だけでなくレーザ照射することにより加熱を
補助するようにしてもよい。

【００３６】また、例えば、図５に示すように、接続電
極３１ａ，４１ａにバンプ３４を設け、圧着装置６０を
用いて加熱しながら圧着するようにしてもよい。この場
合には、引出電極３２，４２にはバンプ３４に適合した
メッキ処理を予め施しておくと好適である。例えば、バ
ンプ３４として半田を用いた場合にはＳｎメッキを、Ａ
ｕを用いた場合にはＡｕメッキをしておけばよい。ま
た、バンプ３４を用いた接着の場合にはヒータを用いず
超音波圧着でもよい。

【００３７】（第２の実施の形態）本発明の第２の実施
の形態にかかる圧電音響装置について図６を参照して説
明する。図６は引出電極の接合構造を説明する圧電発音
体の模式断面図である。

【００３８】本実施の形態にかかる圧音響装置が第１の
実施形態と異なる点は、圧電素子の電極膜に接続電極を
設けることなく、引出電極を直接電極膜に接着している
点にある。その他の構成要素については第１の実施の形
態と同様である。

【００３９】圧電素子の電極膜と引出電極とを接着する
接着剤は、導電性であっても絶縁性でもあってもよい。
本実施の形態では、圧電素子と振動板を接着する接着剤
と同じ絶縁性の接着剤を用いた。具体的にはアクリル系
接着剤を用いた。このアクリル系接着剤は周知のように
絶縁体であるが、図６に示すように、電極膜３１，４１
の表面には凹凸が生じているので、凹部に充填された接
着剤３５により電極膜３１と引出電極３２との接合強度
を確保しつつ、凸部が引出電極３２と当接して導通を確
保している。このような接合状態を得るためには、接着
時に圧電素子３０，４０と引出電極３２との接着面に所
定の圧力をかければよい。

【００４０】この圧電音響装置によれば、第１の実施の
形態にかかる圧電音響装置と同様の効果を得ることがで
きる。さらに、この圧電音響装置では、圧電素子と引出
電極との接着方法として、圧電素子と振動板との接着方
法と同じ方法を用いているので、これらの接着を一の工
程で実施できる。

【００４１】以上本発明の実施形態について説明したが
本発明はこれに限定されるものではない。本発明の範囲
は特許請求の範囲によって示されており、全ての変形例
は本発明に含まれるものである。

【００４２】例えば、上記各実施の形態では、図２に示
すように引出電極３２の端部に切り欠き３２ａを形成す
ることにより接着剤の回り込み量を増大させているが、
本発明はこれに限定されない。例えば図７に示すよう
に、引出電極３２の側片に切り欠き３２ｂを形成するよ
うにしてもよい。また、図８に示すように、引出電極３
２の端部に孔３２ｃを形成するようにしてもよい。その
他、例えば引出電極３２の端部を蛇行状に形成する方法
なども考えられる。

【００４３】さらに、上記各実施の形態では、圧電発音
体をケースに収納した圧電音響装置について説明した
が、本発明ではケースの有無は不問である。したがっ
て、図９に示すような圧電音響装置であってもよい。以
下この圧電音響装置について説明する。

【００４４】図９に示すように、この圧電音響装置７０
は、上記各実施の形態で説明した圧電発音体１０と、こ
の圧電発音体１０を両面から覆う一対の柔軟性シート７
１と、柔軟性シート７１を両面から挟持する一対の支持
枠７２とを備えている。この圧電発音体１０では、振動
板２０の端子部２１及び端子板２５を支持枠７２の外側
まで延長している。このような圧電音響装置７０では、
振動板２０とともに柔軟性シート７１が振動するので、
特に低音域の再現性に優れたスピーカとして機能する。

【００４５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
帯状の引出電極を接着剤により圧電素子の電極膜に接着
しているので、引出電極と圧電素子との接続部を薄く形
成できる。また、本発明にかかる引出電極の端部には切
り欠き又は孔が形成されているので、端部における縁部
の長さが大きなものとなる。これにより、接着剤が引出
電極の縁部に回り込む量が増加するので、圧電素子の電
極膜と引出電極との接合強度が増大する。したがって、
圧電素子が伸縮しても、引出電極と圧電素子との導通を
維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態にかかる圧電音響装置の分解斜
視図

【図２】第１の実施形態にかかる引出電極の取付構造を
説明する圧電発音体の拡大平面図

【図３】第１の実施形態にかかる引出電極の取付構造を
説明する圧電発音体の模式断面図

【図４】第１の実施形態にかかる引出電極の取付工程を
説明する図

【図５】第１の実施形態の他の例にかかる引出電極の取
付工程を説明する図

【図６】第２の実施形態にかかる引出電極の取付構造を
説明する圧電発音体の模式断面図

【図７】本発明の他の例にかかる引出電極の拡大平面図

【図８】本発明の他の例にかかる引出電極の拡大平面図

【図９】本発明の他の例にかかる圧電音響装置の平面図

【図１０】従来の圧電音響装置の側面図

【符号の説明】

１，７０…圧電音響装置、１０…圧電発音体、２０…振
動板、２１…端子部、２２…絶縁体、２５…端子板、２
６，２７…被覆部材、３０，４０…圧電素子、３１，４
１…電極膜、３１ａ，４１ａ…接続電極、３２，４２…
引出電極、３３…接着剤、３４…バンプ、３５…接着
剤、５０…ケース、７１…柔軟性シート、７２…支持枠

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 41/18 １０１Ｄ (72)発明者高橋宏東京都台東区上野６丁目16番20号太陽誘電株式会社内Ｆターム(参考） 5D004 BB01 CC01 DD01 FF01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】両面に電極膜が形成された圧電素子と、
この圧電素子の一方の電極膜と接合した振動板とを備え
た圧電音響装置において、端部に切り欠き又は孔が形成され且つ該端部が圧電素子
の電極膜に接着剤を用いて接着された帯状の引出電極を
備えたことを特徴とする圧電音響装置。
【請求項２】前記電極膜の表面には微小な凹凸が形成
され、前記引出電極は該電極膜の凹部に充填した絶縁性
の接着剤により接着され、且つ、電極膜の凸部と当接し
ていることを特徴とする請求項１記載の圧電音響装置。
【請求項３】前記引出電極と電極膜は熱圧着により接
合したことを特徴とする請求項１記載の圧電音響装置。
【請求項４】前記引出電極と電極膜は超音波圧着によ
り接合したことを特徴とする請求項１記載の圧電音響装
置。
【請求項５】振動板の両面に圧電素子を備えるととも
に、各圧電素子に接着された引出電極を互いに導通接続
したことを特徴とする請求項１乃至４何れか１項記載の
圧電音響装置。