JP2003158794A - 圧電音響装置 - Google Patents

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、粘着性及
び導電性を有する接着剤により圧電素子３０の電極膜３
１に接着された帯状の引出電極３２を備えた。また、こ
の引出電極３２と圧電素子３０との接合位置が振動板２
０の周縁部に位置するよう圧電素子３０に張出部３０ａ
を形成した。

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８を参
照して説明する。図８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系ステンレス材
料が用いられる。この振動板１３０は、圧電素子１１
０，１２０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、圧電素子の少なくとも一
部を振動板の周縁部に配置するとともに、振動板の周縁
部に位置する圧電素子に形成された電極膜に粘着性及び
導電性を有する接着剤により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、帯状の引出電極を粘着性
及び導電性を有する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、引出電極と圧電素子の接合部が振動
板の周縁部に位置するので、圧電素子の伸縮による応力
の該接合部への集中を緩和できる。これにより、圧電素
子が伸縮しても引出電極との圧電素子との接合が確実な
ものとなる。

【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、略円板
状に形成され且つ周縁部に径方向に張り出した張出部を
備えた圧電素子と該圧電素子より径の大きい略円板状の
振動板とを互いに同心円状に接合するとともに、前記引
出電極を圧電素子の張出部に接合したことを特徴とする
ものを提案する。

【００１５】また、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、略円板状に形成され
た圧電素子と該圧電素子より径の大きい略円板状の振動
板とを偏心した状態で接合することにより圧電素子の一
部を振動板の周縁部に配置したことを特徴とするものを
提案する。

【００１６】さらに他の例として、請求項４では、請求
項１記載の圧電音響装置において、複数の圧電素子を振
動板の片面側に接合することにより圧電素子の一部を振
動板の周縁部に配置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
の模式断面図である。

【００１８】図１及び図２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。また、また、圧電素
子３０，４０は、外側に張り出した張出部３０ａ，４０
ａを備えている。張出部３０ａ，４０ａは、振動板２０
からはみ出さない程度の長さに形成されている。

【００２１】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。電極膜３
１，４１は、圧電素子３０，４０の張出部３０ａ，４０
ａにも形成されている。すなわち、電極膜３１，４１は
圧電素子３０，４０の張出部３０ａ，４０ａに対応した
張出部３１ａ，４１ａを有する。電極膜３１，４１は、
例えばＡｇ，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Ａ
ｇ−Ｐｄを用いたが、低コスト化の観点からはＡｇも好
ましい。

【００２２】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。電極膜３
１，４１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。

【００２３】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。

【００２４】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は表面に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。

【００２５】圧電素子３０，４０の電極膜３１，４１に
は帯状の引出電極３２，４２が付設している。ここで引
出電極３２，４２は、端部が電極膜３１，４１の張出部
３１ａ，４１ａに位置するように形成されている。すな
わち、引出電極３２，４２は振動板２０の周縁部に位置
する箇所において、圧電素子３０，４０と接合してい
る。

【００２６】この引出電極３２，４２の材料としては、
例えばＣｕ，Ａｌ等の金属が挙げられる。引出電極３
２，４２と電極膜３１，４１とは、導電性を有し且つ柔
軟性を有する接着剤（導電性粘着剤）により接合してい
る。本実施の形態では、一方の面に導電性粘着剤が予め
塗布されているカッパーテープ（ＤＩＣ社製：型番Ｅ−
１１００ＣＤ）を用いた。なお、導電性粘着剤は、Ｃ
ｕ，Ｎｉ，Ａｇなどの金属粒子を粘着剤に含有させるこ
とにより導通性を得ている。

【００２７】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
部は圧電素子３０，４０の周縁部よりやや中心側に位置
する。引出電極３２，４２の他方の端部は、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２０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２
２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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】また、この圧電音響装置１では、圧電素子
３０，４０に張出部３０ａ，４０ａが形成されており、
この張出部３０ａ，４０ａの電極膜３１ａ，４１ａに引
出電極３２，４２の端部を接合しているので、圧電素子
３０，４０の伸縮により生じる応力の該接合部への集中
を緩和できる。これにより、圧電素子３０，４０と引出
電極３２，４２との接続を確実に維持することができ
る。

【００３２】なお、本実施の形態では、圧電素子３０，
４０の張出部３０ａ，４０ａをそれぞれ１つ設けたが複
数設けるようにしてもよい。例えば図３に示す圧電発音
体１１では、張出部３０ａ，４０ａを互いに対向する位
置に２つ設けている。なお、この場合には、張出部３０
ａ，４０ａの数に対応させて引出電極３２，４２も複数
設けるようにすればよい。これにより、実装の自由度が
向上する。

【００３３】さらに、本実施の形態では、圧電素子３
０，４０の張出部３０ａ，４０ａを振動板２０から突出
しないように形成したが、図４に示す圧電発音体１２の
ように、振動板２０にも張出部２０ａを設け、該張出部
２０ａまで圧電素子３０，４０を張り出させるようにし
てもよい。この場合には、特に圧電素子３０，４０と引
出電極３２，４２との接合位置が振動板２０の外周部よ
りも外側に位置するように、換言すれば該接合位置が振
動板２０の張出部２０ａに位置するようにすると好適で
ある。これは振動板２０の外周部がケース５０により固
定されるので、その外側では圧電素子３０，４０の伸縮
による振動が少ないためである。

【００３４】（第２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５及び図６を参
照して説明する。図５及び図６は圧電発音体の平面図で
ある。なお、図中、第１の実施形態と同様の構成につい
ては同一の符号を付した。

【００３５】本実施の形態にかかる圧電音響装置が第１
の実施の形態と異なる点は、１）圧電素子の張出部を設
けていない、２）圧電素子の一部が振動板の周縁部に位
置するように中心位置が偏心した状態した状態で両者を
接合している点にある。

【００３６】すなわち、図５に示す圧電音響装置の圧電
発音体６０では、圧電素子３０，４０の中心Ｏが振動板
２０の中心Ｐよりもややずれた位置で両者を接合してい
る。これにより、圧電素子３０，４０の一部を振動板２
０の周縁部に位置するようにしている。そして、この周
縁部に位置する圧電素子３０，４０に引出電極３２，４
２を接合している。すなわち、圧電素子３０，４０と引
出電極３２，４２との接合位置が振動板２０の周縁部に
位置する。これにより、第１の実施の形態と同様に、圧
電素子３０，４０の伸縮により生じる応力の接合部への
集中を緩和できるので、圧電素子３０，４０と引出電極
３２，４２との接続を確実に維持することができる。

【００３７】また、図６に示す圧電発音体６１では、複
数の円板状の圧電素子３０，４０を振動板２０に接合し
ている。したがって、各圧電素子３０，４０の中心Ｏは
振動板２０の中心Ｐに対してずれた位置となる。また、
各圧電素子３０，４０の一部は振動板２０の周縁部に位
置する。そして、各圧電素子３０，４０に引出電極３
２，４２を接合している。このような構成により、第１
の実施の形態と同様に、圧電素子３０，４０の伸縮によ
り生じる応力の接合部への集中を緩和できるので、圧電
素子３０，４０と引出電極３２，４２との接続を確実に
維持することができる。

【００３８】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。

【００３９】例えば、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７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。

【００４０】図７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。

【００４１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
帯状の引出電極を粘着性及び導電性を有する接着剤によ
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、引出電極と
圧電素子の接合部が振動板の周縁部に位置するので、圧
電素子の伸縮による応力の該接合部への集中を緩和でき
る。これにより、圧電素子が伸縮しても引出電極との圧
電素子との接合が確実なものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態にかかる圧電音響装置の分解
斜視図

【図２】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３】第１の実施の形態の他の例にかかる圧電発音体
の斜視図

【図４】第１の実施の形態の他の例にかかる圧電発音体
の斜視図

【図５】第２の実施の形態にかかる圧電発音体の平面図

【図６】第２の実施の形態の他の例にかかる圧電発音体
の平面図

【図７】本発明の他の例にかかる圧電音響装置の平面図

【図８】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、２０ａ…張出部、２１…端子部、２２…絶縁体、
２５…端子板、２６，２７…被覆部材、３０，４０…圧
電素子、３０ａ，４０ａ…張出部、３１，４１…電極
膜、３２，４２…引出電極、５０…ケース、７１…柔軟
性シート、７２…支持枠、

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【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、 圧電素子の少なくとも一部を振動板の周縁部に配置する
   とともに、 振動板の周縁部に位置する圧電素子に形成された電極膜
   に粘着性及び導電性を有する接着剤により接着された帯
   状の引出電極を備えたことを特徴とする圧電音響装置。
2. 【請求項２】 略円板状に形成され且つ周縁部に径方向
   に張り出した張出部を備えた圧電素子と該圧電素子より
   径の大きい略円板状の振動板とを互いに同心円状に接合
   するとともに、前記引出電極を圧電素子の張出部に接合
   したことを特徴とする請求項１記載の圧電音響装置。
3. 【請求項３】 略円板状に形成された圧電素子と該圧電
   素子より径の大きい略円板状の振動板とを偏心した状態
   で接合することにより圧電素子の一部を振動板の周縁部
   に配置したことを特徴とする請求項１記載の圧電音響装
   置。
4. 【請求項４】 複数の圧電素子を振動板の片面側に接合
   することにより圧電素子の一部を振動板の周縁部に配置
   したことを特徴とする請求項１記載の圧電音響装置。
5. 【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。