JP2007049473A - Piezoelectric vibration device - Google Patents

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Masayuki Fujino
雅幸 藤野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric vibration device which can be downsized, can gain a large amplitude even when the thinning is achieved, is hard to cause deformation when used and dealt with, and is hard to cause sound pressure variations and deterioration in the sound quality. <P>SOLUTION: In the piezoelectric vibration device 1, a piezoelectric diaphragm 3 is laminated against a first surface 2a of a metal plate 2 via adhesive 7, at least one of recesses 2c to 2e is formed on the first surface 2a of the metal plate 2, and materials lower in Young's modulus than the metal plate 2 are replenished in the recesses 2c to 2e. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、圧電ブザーや圧電スピーカーなどに用いられる圧電振動装置に関し、より詳細には、圧電振動板が金属板に貼り合わされている構造を有する圧電振動装置に関する。   The present invention relates to a piezoelectric vibration device used for a piezoelectric buzzer, a piezoelectric speaker, and the like, and more particularly to a piezoelectric vibration device having a structure in which a piezoelectric vibration plate is bonded to a metal plate.

従来、スピーカーやブザーなどに、圧電振動板を金属板に貼り付けてなる圧電振動装置が広く用いられている。また、OA機器や携帯電話機器等に用いるために、この種の圧電振動装置の小型化が強く求められている。そのため、小型でありながら、大きな音圧を得ることができる圧電振動装置が求められている。   Conventionally, a piezoelectric vibration device in which a piezoelectric vibration plate is attached to a metal plate is widely used for a speaker, a buzzer, or the like. In addition, there is a strong demand for miniaturization of this type of piezoelectric vibration device for use in OA equipment, mobile phone equipment, and the like. Therefore, there is a demand for a piezoelectric vibration device that can obtain a large sound pressure while being small.

下記の特許文献1には、図13に略図的正面断面図で示す圧電振動装置が開示されている。圧電振動装置101では、金属板102に、圧電セラミック板の両面に電極が形成されている圧電振動板103が貼り合わされている。金属板102は、その外周縁部分が固定板104,105に挟持され、支持されている。   The following Patent Document 1 discloses a piezoelectric vibration device shown in a schematic front sectional view in FIG. In the piezoelectric vibration device 101, a piezoelectric vibration plate 103 in which electrodes are formed on both surfaces of a piezoelectric ceramic plate is bonded to a metal plate 102. The outer peripheral edge portion of the metal plate 102 is sandwiched and supported by the fixing plates 104 and 105.

金属板102の圧電振動板103と貼り合わされている部分の外側においては、金属板102の表面に凹部102aが、裏面に凹部102bが設けられている。凹部102a,102bを設けることにより、振動し易くなり、低周波化が果たされている。   On the outer side of the portion of the metal plate 102 that is bonded to the piezoelectric vibration plate 103, a recess 102a is provided on the surface of the metal plate 102, and a recess 102b is provided on the back surface. Providing the recesses 102a and 102b facilitates vibration and lowers the frequency.

加えて、圧電振動装置101では、金属板102が圧電振動板103に貼り合わされている部分にも、溝102cが設けられている。この溝102cが設けられている部分では、金属板102は圧電振動板103に接着されていない。すなわち、溝102cよりも内側の中心部102dと、溝102cの外側の外周部102eとにおいて、接着剤により、金属板102が圧電振動板103に接着されている。このような部分接着を利用することにより、圧電振動板103及び金属板102の厚みを薄くし、低周波化を果たした場合であっても、音圧レベルの低下を防止することができるとされている。   In addition, in the piezoelectric vibration device 101, a groove 102 c is also provided in a portion where the metal plate 102 is bonded to the piezoelectric vibration plate 103. In the portion where the groove 102 c is provided, the metal plate 102 is not bonded to the piezoelectric vibration plate 103. That is, the metal plate 102 is bonded to the piezoelectric vibration plate 103 with an adhesive at the center portion 102d inside the groove 102c and the outer peripheral portion 102e outside the groove 102c. By using such partial adhesion, the piezoelectric diaphragm 103 and the metal plate 102 can be reduced in thickness, and even if the frequency is lowered, a decrease in sound pressure level can be prevented. ing.

他方、下記の特許文献2には、図14に略図的分解平面図で示す圧電振動装置111が開示されている。圧電振動装置111では、金属板112に、圧電振動板113が貼り合わされる。金属板112には、打ち抜きにより、金属板112の中心を中心とする複数の同心円を構成するように複数の円弧状の空溝112aが形成されている。空溝112aを形成することにより、低周波における音圧を高くすることができるとされている。   On the other hand, the following Patent Document 2 discloses a piezoelectric vibration device 111 shown in a schematic exploded plan view in FIG. In the piezoelectric vibration device 111, the piezoelectric vibration plate 113 is bonded to the metal plate 112. A plurality of arc-shaped empty grooves 112 a are formed in the metal plate 112 so as to form a plurality of concentric circles centered on the center of the metal plate 112 by punching. It is said that the sound pressure at a low frequency can be increased by forming the air groove 112a.

また、下記の特許文献3には、金属板に圧電振動板を貼り合わせてなる圧電振動装置において、金属板に周方向への伸縮を可能とする溝や長孔を設けた構成が開示されている。ここでも、特許文献1の場合と同様に、溝以外の部分で圧電振動板を接着し、すなわち部分接着を利用することにより、金属板の振動に際しての変位が容易とされている。
特開平2−84900号公報 特開昭63−316999号公報 特開平2−266799号公報
Patent Document 3 listed below discloses a configuration in which a groove and a long hole are provided in a piezoelectric plate in which a piezoelectric plate is bonded to a metal plate that allows the metal plate to expand and contract in the circumferential direction. Yes. Also here, as in the case of Patent Document 1, the piezoelectric vibration plate is bonded at a portion other than the groove, that is, by using partial bonding, the displacement during vibration of the metal plate is facilitated.
JP-A-2-84900 JP 63-316999 A JP-A-2-266799

上記のように、従来、圧電振動板に金属板を貼り合わせてなる圧電振動装置においては、小型化を図った場合であっても、音圧レベルを低下させることなく、低周波化を図るために、金属板に溝、打ち抜きにより形成された貫通孔からなる空溝または長孔などを形成した構造が知られていた。   As described above, in a conventional piezoelectric vibration device in which a metal plate is bonded to a piezoelectric vibration plate, in order to reduce the frequency without lowering the sound pressure level even when the size is reduced. In addition, there has been known a structure in which an empty groove or a long hole made of a through hole formed by a groove or punching is formed on a metal plate.

しかしながら、上記のような圧電振動装置を駆動させた際の変位に基づく応力は、上記金属板の溝等に集中する。そして、溝等に集中した応力が圧電振動板を構成している圧電セラミック板に作用し、圧電セラミック板においてクラックが生じることがあった。特に、小型化及び低周波化を図るために、圧電振動板の厚みを薄くした場合、上記クラックがより一層生じがちであった。   However, the stress based on the displacement when the piezoelectric vibration device as described above is driven concentrates on the groove of the metal plate. In some cases, stress concentrated on the groove or the like acts on the piezoelectric ceramic plate constituting the piezoelectric diaphragm, and cracks are generated in the piezoelectric ceramic plate. In particular, when the thickness of the piezoelectric diaphragm is reduced in order to reduce the size and the frequency, the above-described cracks tend to be further generated.

加えて、小型化を図るために、圧電振動板及び金属板の大きさを小さくしかつ厚みを薄くした場合、金属板に微細な溝を形成し、しかもこの微細な溝を設計通りの形状に保つことは、非常に困難であった。すなわち、薄い金属板に微細な溝を高精度に加工し、かつ組み立ての間及び組み立て後に設計通りの形状を保つことは非常に困難であった。そのため、得られた圧電振動装置において、音圧のばらつきが生じたり、音質が劣化したりするおそれがあった。   In addition, in order to reduce the size, when the size of the piezoelectric diaphragm and the metal plate is reduced and the thickness is reduced, a fine groove is formed in the metal plate, and the fine groove is shaped as designed. It was very difficult to keep. That is, it is very difficult to process a fine groove with high accuracy in a thin metal plate and to keep the shape as designed during and after assembly. For this reason, in the obtained piezoelectric vibration device, there is a possibility that variations in sound pressure occur or sound quality deteriorates.

また、金属板や圧電板が薄くなると、ハンドリング及び加工に際して変形や割れが生じやすくなる。従って、製造工程において、多大の注意をはらわねばならず、生産性が低下しがちであった。   Further, when the metal plate or the piezoelectric plate becomes thin, deformation and cracking are likely to occur during handling and processing. Therefore, great care must be taken in the manufacturing process, and productivity tends to decrease.

本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、小型化を進め、圧電振動板や金属板の厚みを薄くした場合であっても、十分な振幅すなわち音圧を得ることができ、しかも取り扱いに際しての金属板や圧電振動板の変形が生じ難く、駆動時に圧電振動板にクラックが生じ難い、圧電振動装置を提供することにある。   The object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, to promote downsizing, and to obtain sufficient amplitude, that is, sound pressure, even when the thickness of the piezoelectric diaphragm or metal plate is reduced, In addition, an object of the present invention is to provide a piezoelectric vibration device in which the metal plate and the piezoelectric vibration plate are hardly deformed during handling, and the piezoelectric vibration plate is hardly cracked during driving.

本発明に係る圧電振動装置は、対向し合う第1,第2の面を有する金属板と、前記金属板の第1の面に接着剤により貼り合わされており、圧電セラミック板を用いて構成されている圧電振動板とを備え、前記金属板の第1の面において前記圧電振動板が貼り合わされている領域に少なくとも1つの凹部が形成されており、該凹部に金属板よりも低いヤング率の材料が充填されていることを特徴とする。   A piezoelectric vibration device according to the present invention includes a metal plate having first and second surfaces facing each other and an adhesive bonded to the first surface of the metal plate, and is configured using a piezoelectric ceramic plate. At least one recess is formed in a region where the piezoelectric diaphragm is bonded to the first surface of the metal plate, and the recess has a Young's modulus lower than that of the metal plate. It is characterized by being filled with material.

本発明に係る圧電振動装置のある特定の局面においては、前記金属板及び圧電振動板からなる積層体を支持するために前記金属板に固定されているケース材がさらに備えられている。   In a specific aspect of the piezoelectric vibration device according to the present invention, a case material fixed to the metal plate is further provided in order to support a laminate including the metal plate and the piezoelectric vibration plate.

本発明に係る圧電振動装置の他の特定の局面では、前記凹部が、前記圧電振動装置の圧電振動板を振動させた際に変位量等高線に平行な位置に設けられている。   In another specific aspect of the piezoelectric vibration device according to the present invention, the concave portion is provided at a position parallel to the displacement contour when the piezoelectric vibration plate of the piezoelectric vibration device is vibrated.

本発明に係る圧電振動装置のさらに特定の局面では、前記凹部に充填されている材料が接着剤である。   In a more specific aspect of the piezoelectric vibration device according to the present invention, the material filled in the concave portion is an adhesive.

本発明に係る圧電振動装置のさらに他の特定の局面では、前記接着剤が、前記圧電振動板を前記金属板に貼り合わせるのに用いられている接着剤と同じ材料である。   In still another specific aspect of the piezoelectric vibration device according to the present invention, the adhesive is the same material as the adhesive used to bond the piezoelectric vibration plate to the metal plate.

本発明に係る圧電振動装置のさらに別の特定の局面では、前記凹部が、前記金属板の第2の面にも形成されている。   In still another specific aspect of the piezoelectric vibration device according to the present invention, the concave portion is also formed on the second surface of the metal plate.

本発明に係る圧電振動装置においては、上記凹部の形態は種々変形することができるが、本発明のある特定の局面では、上記凹部は溝により構成されている。   In the piezoelectric vibration device according to the present invention, the shape of the concave portion can be variously modified. However, in a specific aspect of the present invention, the concave portion is constituted by a groove.

本発明に係る圧電振動装置の特定の局面では、上記凹部は溝により構成されている。   In a specific aspect of the piezoelectric vibration device according to the present invention, the recess is formed by a groove.

本発明に係る圧電振動装置の他の特定の局面では、前記凹部として、複数のドット状凹部が設けられている。   In another specific aspect of the piezoelectric vibration device according to the present invention, a plurality of dot-shaped recesses are provided as the recesses.

本発明に係る圧電振動装置では、金属板の第1の面に圧電セラミック板を用いて構成されている圧電振動板が接着剤を用いて貼り合わされており、金属板の第1の面において、圧電振動板が貼り合わされている領域に少なくとも1つの凹部が形成されており、該凹部に金属板よりも低いヤング率の材料が充填されている。従って、金属板に凹部が設けられており、該凹部に金属板よりも低ヤング率の材料が充填されているので、金属板に凹部が設けられていない相当の金属板を用いた場合に比べて、金属板が撓みやすくなっている。よって、十分大きな振幅すなわち音圧を得ることができる。   In the piezoelectric vibration device according to the present invention, a piezoelectric vibration plate configured using a piezoelectric ceramic plate is bonded to the first surface of the metal plate using an adhesive, and in the first surface of the metal plate, At least one recess is formed in a region where the piezoelectric vibration plate is bonded, and the recess is filled with a material having a Young's modulus lower than that of the metal plate. Therefore, a recess is provided in the metal plate, and the recess is filled with a material having a lower Young's modulus than the metal plate. Therefore, compared to the case where a corresponding metal plate having no recess is provided in the metal plate. Therefore, the metal plate is easily bent. Therefore, a sufficiently large amplitude, that is, a sound pressure can be obtained.

しかも、小型化及び低周波化を図るために、圧電振動板や金属板の厚みを薄くした場合であっても、金属板の凹部には、上記低ヤング率の材料が充填されているので、凹部に応力が集中したとしても、応力が緩和される。従って、圧電振動板を構成している圧電セラミック板に応力が加わり難く、従って圧電セラミック板のクラックが生じ難い。また、製造工程においても、凹部に低ヤング率の材料が充填されているので、金属板の変形が生じ難く、また低ヤング率の材料を凹部に充填した後においては、金属板の取り扱いにさほど気を払うことなく金属板を取り扱うことができる。従って、生産性を高めることが可能となる。   Moreover, even when the thickness of the piezoelectric vibration plate or the metal plate is reduced in order to reduce the size and the frequency, the concave portion of the metal plate is filled with the material having the low Young's modulus. Even if the stress is concentrated in the recess, the stress is relaxed. Accordingly, it is difficult for stress to be applied to the piezoelectric ceramic plate constituting the piezoelectric diaphragm, and therefore cracks of the piezoelectric ceramic plate are difficult to occur. Also, in the manufacturing process, since the recess is filled with a material having a low Young's modulus, deformation of the metal plate is difficult to occur, and after filling the recess with a material having a low Young's modulus, the metal plate is not easily handled. You can handle metal plates without worrying. Therefore, productivity can be increased.

また、凹部に低ヤング率の材料が充填されていることにより、凹部の変形も生じ難い。従って、音圧のばらつきや音質のばらつきも抑制することができる。   Further, since the recess is filled with a material having a low Young's modulus, the recess is hardly deformed. Therefore, variations in sound pressure and sound quality can be suppressed.

金属板及び圧電振動板からなる積層体を支持するために金属板に固定されているケース材がさらに備えられている場合には、ケース材を用いてOA機器や携帯電話機器などに本発明の圧電振動装置を容易に取り付けることができる。   In the case where a case material fixed to the metal plate is further provided to support the laminate composed of the metal plate and the piezoelectric diaphragm, the case material is used for OA equipment, cellular phone equipment, etc. The piezoelectric vibration device can be easily attached.

また、圧電振動装置の圧電振動板を振動させた場合に変位量等高線に平行な位置に、上記凹部が設けられている場合には、振幅をより一層大きくすることが可能となる。   Further, when the concave portion is provided at a position parallel to the displacement amount contour line when the piezoelectric diaphragm of the piezoelectric vibration device is vibrated, the amplitude can be further increased.

凹部に充填されている材料は、金属板よりも低いヤング率の材料であれば、凹部が設けられている部分における変形を容易とすることができるが、好ましくは、接着剤が充填される。この場合には、接着剤が硬化することにより、凹部においても、圧電振動板に金属板を確実に貼り合わせることができ、接合強度を高めることができる。また、変形に際し、凹部から凹部に充填されている接着剤硬化物が分離し難いため、音圧や音質のばらつきも抑制することができる。   If the material filled in the concave portion is a material having a Young's modulus lower than that of the metal plate, the portion where the concave portion is provided can be easily deformed, but is preferably filled with an adhesive. In this case, when the adhesive is cured, the metal plate can be reliably bonded to the piezoelectric vibration plate even in the recess, and the bonding strength can be increased. Moreover, since it is difficult to separate the cured adhesive filled in the recesses from the recesses during deformation, variations in sound pressure and sound quality can be suppressed.

凹部に充填されている接着剤が、圧電振動板を金属板に貼り合わせるのに用いられている接着剤を同じ材料である場合には、単一の接着剤を用い、金属板を圧電振動板に貼り合わせるとともに、金属板の凹部へ充填される材料を構成することができ、作業工程及び製造コストを低減することができる。   When the adhesive filled in the recess is the same material as the adhesive used to bond the piezoelectric diaphragm to the metal plate, a single adhesive is used and the metal plate is used as the piezoelectric diaphragm. In addition, the material filled in the concave portion of the metal plate can be configured, and the work process and the manufacturing cost can be reduced.

また、凹部に充填されている接着剤による接合強度と、凹部外の金属板と圧電振動板とを接着している部分の接着剤による接合強度とがほぼ等しくなるため、圧電振動板の全領域に渡り、金属板に対し同じ程度の接合強度で均一に接着することができる。   In addition, since the bonding strength by the adhesive filled in the concave portion and the bonding strength by the adhesive at the portion where the metal plate outside the concave portion and the piezoelectric vibration plate are bonded are substantially equal, the entire area of the piezoelectric vibration plate In addition, it can be uniformly bonded to the metal plate with the same degree of bonding strength.

凹部が金属板の第2の面にも形成されている場合には、それによって金属板がより一層変位しやすくなり、より大きな振幅を得ることができる。   In the case where the concave portion is also formed on the second surface of the metal plate, the metal plate is thereby more easily displaced, and a larger amplitude can be obtained.

凹部は溝であってもよく、ドット状の凹部であってもよく、その形状は特に限定されない。もっとも、凹部が溝である場合には、円弧状または直線状の溝とすることにより、円弧状、円形もしくは直線状の凹部を形成することができる。   The recess may be a groove or a dot-like recess, and the shape is not particularly limited. However, when the concave portion is a groove, an arc-shaped, circular, or linear concave portion can be formed by forming an arc-shaped or linear groove.

以下、図面を参照しつつ本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。   Hereinafter, the present invention will be clarified by describing specific embodiments of the present invention with reference to the drawings.

図1(a)は、本発明の第1の実施形態に係る圧電振動装置の要部を示す斜視図であり、(b)はその正面断面図であり、(c)はその主要部分を拡大して示す部分切欠正面断面図である。   FIG. 1A is a perspective view showing a main part of a piezoelectric vibration device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 1B is a front sectional view thereof, and FIG. It is a partial notch front sectional drawing shown.

圧電振動装置1は、金属板2と圧電振動板3とを有する。圧電振動板3は、図1(a)及び(b)では、1枚の板状部材として図示されているが、図1(c)に拡大して示すように、実際には圧電セラミック板4の両主面に電極5,6を積層した構造を有する。圧電セラミック板4は、本実施形態では、厚み方向に分極処理されている。従って、電極5,6間に交流電圧が印加されると、図2に略図的に示すように、一点鎖線Aで示す振動姿態と、Bで示す振動姿態との間で変位するように振動する。この振動に基づく音圧が取り出され、例えば圧電ブザーや圧電スピーカーとして用いられる。   The piezoelectric vibration device 1 includes a metal plate 2 and a piezoelectric vibration plate 3. The piezoelectric diaphragm 3 is illustrated as a single plate-like member in FIGS. 1A and 1B, but as shown in an enlarged view in FIG. The electrodes 5 and 6 are laminated on both main surfaces. In this embodiment, the piezoelectric ceramic plate 4 is polarized in the thickness direction. Therefore, when an AC voltage is applied between the electrodes 5 and 6, as shown schematically in FIG. 2, it vibrates so as to be displaced between the vibration state indicated by the alternate long and short dash line A and the vibration state indicated by B. . The sound pressure based on this vibration is taken out and used, for example, as a piezoelectric buzzer or a piezoelectric speaker.

上記圧電セラミック板4を構成するセラミック材料は特に限定されず、チタン酸鉛系セラミックス、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスなどを挙げることができる。また、金属板2は、圧電振動板3に接着剤7を用いて貼り合わされているが、該金属板2を構成する材料については、Ni、Ni−Fe合金または銅、銅合金などの適宜の金属を用いることができる。   The ceramic material constituting the piezoelectric ceramic plate 4 is not particularly limited, and examples thereof include lead titanate ceramics and lead zirconate titanate ceramics. Further, the metal plate 2 is bonded to the piezoelectric vibration plate 3 by using an adhesive 7, and the material constituting the metal plate 2 may be an appropriate material such as Ni, Ni—Fe alloy, copper, or copper alloy. Metal can be used.

接着剤7は、圧電振動板3を金属板2に接着し得る限り、適宜の接着剤を用いて構成され得る。これらの接着剤として、本実施形態では、エポキシ樹脂系接着剤が用いられているが、シリコン系などの絶縁性接着剤を用いてもよい。   The adhesive 7 can be configured using an appropriate adhesive as long as the piezoelectric diaphragm 3 can be bonded to the metal plate 2. In this embodiment, an epoxy resin adhesive is used as these adhesives, but an insulating adhesive such as a silicon adhesive may be used.

本実施形態では、金属板2がNi合金からなり、圧電セラミック板4は、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスからなる。また、圧電振動板3においては、下面の電極6は設けられずともよく、その場合には接着剤6を導電性接着剤とすることにより、金属板2を下面の電極6の代わりに用いてもよい。   In the present embodiment, the metal plate 2 is made of a Ni alloy, and the piezoelectric ceramic plate 4 is made of a lead zirconate titanate ceramic. In the piezoelectric diaphragm 3, the lower electrode 6 may not be provided. In this case, the metal plate 2 is used in place of the lower electrode 6 by using the adhesive 6 as a conductive adhesive. Also good.

金属板2の第1の面としての上面2aと、金属板2の第1の面2aとは反対側の第2の面である下面2bには、それぞれ、複数本の溝2c〜2e,2g,2hが形成されている。また、下面2bの中心には、円形のドット状凹部2fが形成されている。   A plurality of grooves 2c to 2e, 2g are formed on the upper surface 2a as the first surface of the metal plate 2 and the lower surface 2b, which is the second surface opposite to the first surface 2a of the metal plate 2, respectively. , 2h are formed. A circular dot-shaped recess 2f is formed at the center of the lower surface 2b.

図3は、金属板2の平面図であり、溝2c〜2eが図示されている。溝2c〜2eは、それぞれ、円板状の金属板2において、金属板2と同心となるように配置された円形の溝である。溝2g,2hもまた、金属板2と同心に配置された同心円状の円形の溝である。   FIG. 3 is a plan view of the metal plate 2 and shows the grooves 2c to 2e. The grooves 2c to 2e are circular grooves arranged so as to be concentric with the metal plate 2 in the disk-shaped metal plate 2, respectively. The grooves 2 g and 2 h are also concentric circular grooves arranged concentrically with the metal plate 2.

もっとも、溝2c〜2eと、溝2g,2hとは、金属板2を介して重なり合わないように、すなわちずらされて配置されている。   However, the grooves 2c to 2e and the grooves 2g and 2h are arranged so as not to overlap with each other via the metal plate 2, that is, shifted.

本実施形態では、溝2c〜2e内に、金属板2よりも低ヤング率の材料として、接着剤7と同じエポキシ系接着剤で構成された接着剤8が充填されている。ドット状凹部2f及び溝2g,2h内にも、同じエポキシ系接着剤により構成された接着剤9が充填されている。   In the present embodiment, the grooves 2 c to 2 e are filled with an adhesive 8 made of the same epoxy adhesive as the adhesive 7 as a material having a Young's modulus lower than that of the metal plate 2. The dot-shaped recess 2f and the grooves 2g and 2h are filled with the adhesive 9 made of the same epoxy adhesive.

また、圧電振動装置1は、図4(a)に示すケース材10を有する。ケース材10は、略円筒状の形状を有し、円筒部10aと、円筒部10aの一端に設けられた天板部10bとを有する。天板部10bの中央には、貫通孔10cが設けられている。また、円筒部10aの天板部10bとは反対側には、開口10dが設けられている。円筒部10aの中間高さ位置においては、内周面に段差部10eが設けられている。段差部10eに、接着剤(図示せず)により、圧電振動装置1の金属板2が第2の面2b側から接着剤により固定され、支持されている。ケース材10に支持されている場合、金属板2と圧電振動板3とからなる積層体を積層した場合、振動の変位量等高線は、金属板2及び圧電振動板3の中心と同じ中心を有する同心円状に現れる。   The piezoelectric vibration device 1 has a case material 10 shown in FIG. The case material 10 has a substantially cylindrical shape, and includes a cylindrical portion 10a and a top plate portion 10b provided at one end of the cylindrical portion 10a. A through hole 10c is provided in the center of the top plate portion 10b. An opening 10d is provided on the opposite side of the cylindrical portion 10a from the top plate portion 10b. At an intermediate height position of the cylindrical portion 10a, a step portion 10e is provided on the inner peripheral surface. The metal plate 2 of the piezoelectric vibration device 1 is fixed to and supported by the step portion 10e from the second surface 2b side by an adhesive (not shown). When supported by the case material 10, when a laminate composed of the metal plate 2 and the piezoelectric diaphragm 3 is laminated, the vibration displacement amount contour line has the same center as the centers of the metal plate 2 and the piezoelectric diaphragm 3. Appears concentrically.

なお、変位量等高線とは、金属板2及び圧電振動板3が振動した際に、振動時の変位量が同じ位置を結んだ際に描かれる線を示す。また、本発明において、変位量等高線に平行とは、変位量等高線が直線状の場合に限定されるものではない。すなわち、変位量等高線が直線である場合には、変位量等高線に平行とは、該変位量等高線上及び該変位量等高線に平行な直線上を広く含むものとする。また、本実施形態のように、変位量等高線は円のように曲線であってもよく、その場合には、変位量等高線に平行とは、変位量等高線と一定の幅を保ちつつ変位量等高線と並進する曲線及び該変位量等高線上の双方を広く含むものとする。すなわち、本発明において、変位量等高線に平行とは、変位量等高線上を含み、さらに変位量等高線と一定の幅を保つ直線または曲線上を広く含むものとする。   Note that the displacement amount contour line indicates a line drawn when the displacement amount during vibration connects the same position when the metal plate 2 and the piezoelectric diaphragm 3 vibrate. In the present invention, the phrase “parallel to the displacement amount contour line” is not limited to the case where the displacement amount contour line is linear. That is, when the displacement amount contour line is a straight line, “parallel to the displacement amount contour line” broadly includes the displacement amount contour line and the straight line parallel to the displacement amount contour line. Further, as in this embodiment, the displacement amount contour line may be a curve like a circle. In this case, the parallel to the displacement amount contour line means that the displacement amount contour line maintains a constant width with the displacement amount contour line. And widely include both the curve that translates and the amount of displacement on the contour line. That is, in the present invention, the phrase “parallel to the displacement amount contour line” includes the displacement amount contour line, and further includes a wide straight line or curved line that maintains a certain width with the displacement amount contour line.

図4(b)に、ケース材10に支持されている金属板2を略図的平面図で示し、該金属板2に現れる振動の変位量等高線の位置を矢印C〜Eで模式的に示す。図4(b)から明らかなように、金属板2には、異なる径の同心円領域に変位量等高線C〜Eが現れることになる。   4B shows a schematic plan view of the metal plate 2 supported by the case material 10, and the positions of the displacement contour lines of vibration appearing on the metal plate 2 are schematically shown by arrows CE. As is apparent from FIG. 4B, the displacement contour lines C to E appear in the concentric regions having different diameters on the metal plate 2.

そして、上記円形の溝2c〜2eは、変位量等高線C〜Eが現れる位置に設けられている。   The circular grooves 2c to 2e are provided at positions where displacement contour lines C to E appear.

本実施形態の圧電振動装置1では、上記のように、金属板2に溝2c〜2eが設けられており、該溝2c〜2eに、金属板2よりも低ヤング率の材料であるエポキシ系接着剤8が充填されているため、駆動に際し、金属板2が設けられていない構造に比べて撓みやすくなっている。そのため、大きな変位を得ることができ、振幅ひいては音圧を高めることができる。   In the piezoelectric vibration device 1 of the present embodiment, as described above, the grooves 2 c to 2 e are provided in the metal plate 2, and an epoxy-based material that is a material having a lower Young's modulus than the metal plate 2 is provided in the grooves 2 c to 2 e. Since the adhesive 8 is filled, it is easier to bend when driving compared to a structure in which the metal plate 2 is not provided. Therefore, a large displacement can be obtained, and the amplitude and thus the sound pressure can be increased.

加えて、上記接着剤8が充填されていることにより、振動に際し、応力が溝2c〜2eが設けられている部分に集中したとしても、該応力が緩和される。従って、圧電振動板3を構成している圧電セラミック板4への応力が伝達され難く、それによって圧電セラミック板4のクラックが生じ難い。   In addition, since the adhesive 8 is filled, even when stress concentrates on the portion where the grooves 2c to 2e are provided during vibration, the stress is relieved. Therefore, it is difficult for stress to be transmitted to the piezoelectric ceramic plate 4 constituting the piezoelectric vibration plate 3, and cracks of the piezoelectric ceramic plate 4 are hardly generated.

また、製造時の取り扱いに際しても、予め、接着剤8が溝2c〜2eに充填され、硬化されている場合、溝2c〜2eに何も充填されない場合に比べ金属板2の変形が生じ難い。また、金属板2に接着剤8を介して圧電振動板3を接着し硬化させた場合であっても、硬化後には、溝2c〜2eの形状が接着剤8の硬化物により維持されることになるため、溝2c〜2eの変形が生じ難い。従って、音圧ばらつきや音質のばらつきが生じ難い。   In addition, when the adhesive is filled in the grooves 2c to 2e and cured in advance, the metal plate 2 is less likely to be deformed than when the grooves 2c to 2e are not filled with anything. Even when the piezoelectric diaphragm 3 is bonded to the metal plate 2 via the adhesive 8 and cured, the shape of the grooves 2c to 2e is maintained by the cured product of the adhesive 8 after curing. Therefore, deformation of the grooves 2c to 2e is difficult to occur. Therefore, variations in sound pressure and sound quality hardly occur.

また、本実施形態では後述の実験例からも明らかなように、変位量等高線C〜Eとなる位置に、溝2c〜2eが位置しているため、言い換えれば、変位量等高線に平行な部分が拘束され難いため、振幅の低下すなわち音圧の低下をより一層抑制することができ、より一層音圧を高くすることが可能となる。   Further, as will be apparent from the experimental examples described later, in this embodiment, since the grooves 2c to 2e are located at positions corresponding to the displacement amount contours C to E, in other words, a portion parallel to the displacement amount contour line is present. Since it is hard to be restrained, the fall of an amplitude, ie, the fall of sound pressure, can be suppressed further, and it becomes possible to make sound pressure still higher.

さらに、本実施形態では、ドット状凹部2f及び溝2g,2hが、金属板2の下面2bに設けられているため、それによっても金属板2が変形しやすくなり、大きな音圧を得ることができる。加えて、ドット状凹部2f及び溝2g,2hにも、接着剤9が充填されていることにより、金属板2の変形が抑制されている。   Furthermore, in the present embodiment, since the dot-like recesses 2f and the grooves 2g and 2h are provided on the lower surface 2b of the metal plate 2, the metal plate 2 is also easily deformed, and a large sound pressure can be obtained. it can. In addition, since the dot-shaped recess 2f and the grooves 2g and 2h are also filled with the adhesive 9, the deformation of the metal plate 2 is suppressed.

また、溝2c〜2eと、ドット状凹部2f及び溝2g,2hとがずらされて配置されているので、溝2c〜2eと、ドット状凹部2f及び溝2g,2hとが重なり合って配置されている構造に比べて、金属板2の所望でない変形を抑制することが可能とされている。   Further, since the grooves 2c to 2e and the dot-shaped concave portions 2f and the grooves 2g and 2h are arranged to be shifted, the grooves 2c to 2e and the dot-shaped concave portions 2f and the grooves 2g and 2h are arranged to overlap each other. Compared to the existing structure, it is possible to suppress undesired deformation of the metal plate 2.

もっとも、本発明においては、第2の面である下面2bにドット状凹部2f及び溝2g,2hを必ずしも設ける必要はない。また、ドット状凹部2f及び溝2g,2hに接着剤9を充填する必要も必ずしもない。   However, in the present invention, it is not always necessary to provide the dot-shaped recess 2f and the grooves 2g and 2h on the lower surface 2b which is the second surface. Further, it is not always necessary to fill the adhesive 9 in the dot-like recesses 2f and the grooves 2g and 2h.

次に、本実施形態では、溝2c〜2eに、接着剤7と同じエポキシ系の接着剤8を充填したが、溝2c〜2eに他の接着剤を用いてもよく、金属板2よりも低ヤング率の接着剤以外の材料を溝2c〜2eに充填してもよい。   Next, in the present embodiment, the grooves 2c to 2e are filled with the same epoxy adhesive 8 as the adhesive 7. However, other adhesives may be used for the grooves 2c to 2e, rather than the metal plate 2. A material other than an adhesive having a low Young's modulus may be filled in the grooves 2c to 2e.

もっとも、好ましくは、上記のように、接着剤を溝2c〜2eに充填することにより、接着剤の硬化により、溝2c〜2eの変形を抑制することができる。また、接着剤7と同じ接着剤により接着剤8を構成することにより、接着剤の種類を低減することができ、同じ接着剤を用いることにより、圧電振動板3の全領域に渡り、金属板2に均一な接合強度で圧電振動板3を接合することができる。   However, preferably, as described above, by filling the grooves 2c to 2e with the adhesive, the deformation of the grooves 2c to 2e can be suppressed by curing the adhesive. Further, by forming the adhesive 8 with the same adhesive as the adhesive 7, it is possible to reduce the type of the adhesive, and by using the same adhesive, the metal plate is spread over the entire area of the piezoelectric diaphragm 3. 2 can be bonded to the piezoelectric diaphragm 3 with uniform bonding strength.

図5(a)及び(b)は、本発明の第2の実施形態に係る圧電振動装置の斜視図及び第2の実施形態に用いられている金属板を示す斜視図である。圧電振動装置21は、矩形の金属板22と、圧電振動板23とを有する。金属板22及び圧電振動板23は、それぞれ、平面形状が矩形とされていることを除いては、第1の実施形態の金属板2及び圧電振動板3と同様に構成されている。従って、異なる部分のみを説明することとする。   5A and 5B are a perspective view of a piezoelectric vibration device according to a second embodiment of the present invention and a perspective view showing a metal plate used in the second embodiment. The piezoelectric vibration device 21 includes a rectangular metal plate 22 and a piezoelectric vibration plate 23. The metal plate 22 and the piezoelectric diaphragm 23 are configured similarly to the metal plate 2 and the piezoelectric diaphragm 3 of the first embodiment, respectively, except that the planar shape is rectangular. Therefore, only different parts will be described.

図5(b)に示すように、矩形の金属板22の第1の面としての上面22a上には、複数本の溝22c〜22hが形成されている。また、第2の面としての下面22bには、複数本の溝22i〜22mが形成されている。これらの溝22c〜22h,22i〜22mに、それぞれ、接着剤8,9が充填されている。   As illustrated in FIG. 5B, a plurality of grooves 22 c to 22 h are formed on the upper surface 22 a as the first surface of the rectangular metal plate 22. A plurality of grooves 22i to 22m are formed on the lower surface 22b as the second surface. These grooves 22c to 22h and 22i to 22m are filled with adhesives 8 and 9, respectively.

接着剤8,9は、圧電振動板23を金属板22に接合している接着剤7と同じエポキシ系接着剤により構成されている。   The adhesives 8 and 9 are made of the same epoxy adhesive as the adhesive 7 that joins the piezoelectric diaphragm 23 to the metal plate 22.

図6(a)に示すように、圧電振動装置21は、ケース材30を備えている。このケース材30内に、上記金属板22に圧電振動板23を接合してなる積層体が収納されている。ケース材30は、角筒状の形状を有することを除いては、図4(a)に示したケース材10と同様に構成されている。すなわち、筒状部30aの一端に天板部30bが設けられており、天板部30bの中央に貫通孔30cが設けられている。筒状部30aの天板部30bとは反対側の端部には開口30dが設けられている。また、筒状部30aの内側面には、段差部30eが設けられており、段差部30eにおいて、金属板22が、第2の面22bから接着剤(図示せず)を用いて接合され、支持されている。   As shown in FIG. 6A, the piezoelectric vibration device 21 includes a case material 30. In the case material 30, a laminated body formed by bonding the piezoelectric vibration plate 23 to the metal plate 22 is accommodated. The case material 30 is configured in the same manner as the case material 10 shown in FIG. 4A except that it has a rectangular tube shape. That is, the top plate portion 30b is provided at one end of the cylindrical portion 30a, and the through hole 30c is provided at the center of the top plate portion 30b. An opening 30d is provided at the end of the cylindrical portion 30a opposite to the top plate portion 30b. Further, a stepped portion 30e is provided on the inner side surface of the cylindrical portion 30a, and the metal plate 22 is joined from the second surface 22b using an adhesive (not shown) at the stepped portion 30e, It is supported.

圧電振動装置21において、圧電振動板23の両面に交流電圧を印加すると、ベンディングモードの振動が生じ、その振動の変位量等高線は、支持部分と平行な複数の直線状の領域に現れる。すなわち、図6(b)に底面図で示すように、金属板22は、一対の対向し合っている辺と他の一対の対向し合っている辺とを有する矩形板状の形状を有するが、一対の辺22n,22o側において、ケース材30に固定され、支持されている。そして、駆動時には、この辺22n,22oと平行な複数の領域に振動の変位量等高線が現れることになる。本実施形態では、上記金属板22の第1の面の上面22aに設けられた複数本の溝22c〜22hが、振動の変位量等高線に平行な位置になるように設けられている。   In the piezoelectric vibration device 21, when an AC voltage is applied to both surfaces of the piezoelectric vibration plate 23, bending mode vibration is generated, and displacement contour lines of the vibration appear in a plurality of linear regions parallel to the support portion. That is, as shown in the bottom view of FIG. 6B, the metal plate 22 has a rectangular plate shape having a pair of opposing sides and another pair of opposing sides. The pair of sides 22n and 22o are fixed to and supported by the case material 30. At the time of driving, vibration displacement amount contour lines appear in a plurality of regions parallel to the sides 22n and 22o. In the present embodiment, a plurality of grooves 22c to 22h provided on the upper surface 22a of the first surface of the metal plate 22 are provided so as to be parallel to the vibration displacement contour lines.

また、本実施形態においても、上面に設けられた溝22c〜22hと、下面に設けられた溝22i〜22mとは、金属板22を介して重なり合わない位置に設けられている。従って、金属板22の所望でない変形や歪みを防止することが可能とされている。   Also in this embodiment, the grooves 22 c to 22 h provided on the upper surface and the grooves 22 i to 22 m provided on the lower surface are provided at positions that do not overlap with each other with the metal plate 22 interposed therebetween. Therefore, it is possible to prevent undesired deformation and distortion of the metal plate 22.

本実施形態においても、上記溝22c〜22h内に、接着剤9が充填されているため、また、溝22c〜22hが振動の変位量等高線に平行な位置になるように設けられているので、振動が抑制されず、従って、大きな音圧を得ることができる。従って、接着剤8が充填されていることにより、溝に応力が加わったとしても、圧電セラミック板側への応力集中が緩和され、圧電セラミック板のクラックを抑制することができる。これを、具体的な実験例により明らかにする。   Also in the present embodiment, since the adhesive 9 is filled in the grooves 22c to 22h, the grooves 22c to 22h are provided so as to be parallel to the vibration displacement contour lines. Vibration is not suppressed, and therefore a large sound pressure can be obtained. Therefore, even if stress is applied to the groove by filling the adhesive 8, stress concentration on the piezoelectric ceramic plate side is alleviated and cracks in the piezoelectric ceramic plate can be suppressed. This will be clarified by a specific experimental example.

金属板22として、9.9mm×10mm×厚さ0.05mmの42Ni−Fe合金からなる金属板を用意し、長さ方向10mmとなる一方の辺22n側において、図7に示すように、クランプ装置31,31により挟持した。なお、この金属板22の片面には、圧電振動板23を貼り合わせておいた。この圧電振動板23としては、10mm×8mm×厚さ0.055mmの圧電セラミック板の両主面に電極が形成されているものを用意した。両主面の電極はNi−Cu合金からなり、その厚みは0.2μmである。また、両主面の電極は、圧電セラミック板の全面に形成されている。上記圧電振動板23の10mmの寸法の辺を金属板22の10mmの寸法の辺と対応させるようにして、圧電セラミック板23の中心と金属板22の中心を一致させるようにしてエポキシ系接着剤により貼り合わせた。また、金属板22には、複数本の溝を、それぞれ、幅0.04mm×深さ0.02mmの断面が半円形の溝として形成した。そして、溝内に、ヤング率が1×108Paのエポキシ系接着剤を充填し硬化させておいた。なお、上記42Ni−Fe合金からなる金属板22のヤング率は1×1011Paである。 As the metal plate 22, a metal plate made of 42Ni-Fe alloy of 9.9mm x 10mm x 0.05mm thickness is prepared, and on one side 22n side in the length direction 10mm, as shown in FIG. It was clamped by the devices 31 and 31. A piezoelectric diaphragm 23 was bonded to one side of the metal plate 22. As this piezoelectric diaphragm 23, a piezoelectric ceramic plate having electrodes 10 mm × 8 mm × thickness 0.055 mm on which electrodes are formed is prepared. The electrodes on both main surfaces are made of a Ni—Cu alloy and have a thickness of 0.2 μm. The electrodes on both main surfaces are formed on the entire surface of the piezoelectric ceramic plate. The epoxy adhesive is made such that the side of the piezoelectric plate 23 having the dimension of 10 mm corresponds to the side of the metal plate 22 having the dimension of 10 mm, and the center of the piezoelectric ceramic plate 23 and the center of the metal plate 22 are matched. Was pasted together. The metal plate 22 was formed with a plurality of grooves as grooves each having a width of 0.04 mm and a depth of 0.02 mm and a semicircular cross section. Then, an epoxy adhesive having a Young's modulus of 1 × 10 8 Pa was filled in the groove and cured. The Young's modulus of the metal plate 22 made of the 42Ni—Fe alloy is 1 × 10 11 Pa.

他方、金属板22の下面側にも、複数本の溝を同様にして形成し、エポキシ系接着剤を充填し、硬化させておいた。   On the other hand, a plurality of grooves were also formed on the lower surface side of the metal plate 22 in the same manner, filled with an epoxy adhesive, and cured.

なお、図8に示すように、上面及び下面の複数本の溝のピッチP1,P2はいずれも0.2mmとし、金属板22の上面には32本の溝、下面には38本の溝を設け、表裏の溝は溝と直交する方向においてD=0.1mmずらして配置した。   As shown in FIG. 8, the pitches P1 and P2 of the plurality of grooves on the upper surface and the lower surface are both 0.2 mm, and 32 grooves are formed on the upper surface of the metal plate 22, and 38 grooves are formed on the lower surface. The grooves on the front and back sides were arranged with a shift of D = 0.1 mm in the direction perpendicular to the grooves.

このようにして用意した圧電振動装置の金属板22及び圧電振動板23からなる積層体を図7に示すようにクランプ31,31で一端側において、1.0mmの長さ部分Sに渡って挟み込み、交流電圧を印加し、振動させた。そして、支持されている側とは反対側の端部が図7に実線及び二点鎖線で示すように、振動した際の振幅Tを測定した。振幅Tとは、実線で示す振動姿態と、二点鎖線で示す振動姿態でかつ最大変位状態における各先端の位置の間の金属板22の第1の面と直交する方向に沿う寸法をいうものとする。駆動電圧は3Vとした。その結果、振幅は1.56mmであり、周波数は630Hzであった。   The laminated body composed of the metal plate 22 and the piezoelectric vibration plate 23 of the piezoelectric vibration device thus prepared is sandwiched over the length portion S of 1.0 mm at one end by the clamps 31 and 31 as shown in FIG. Then, an alternating voltage was applied and vibrated. And the amplitude T at the time of vibrating was measured so that the edge part on the opposite side to the side supported is shown by the continuous line and the dashed-two dotted line in FIG. The amplitude T refers to a dimension along the direction perpendicular to the first surface of the metal plate 22 between the vibration state indicated by the solid line and the vibration state indicated by the two-dot chain line and the position of each tip in the maximum displacement state. And The driving voltage was 3V. As a result, the amplitude was 1.56 mm and the frequency was 630 Hz.

他方、金属板22の下面に溝を設けなかったことを除いては、上記実験例と同様にして、振幅を測定したところ、1.5mmであり、周波数は670Hzであった。   On the other hand, the amplitude was measured in the same manner as in the above experimental example, except that no groove was provided on the lower surface of the metal plate 22, and it was 1.5 mm and the frequency was 670 Hz.

さらに、比較のために、金属板の両面の双方に溝を設けなかったことを除いては上記と同様にして、振幅を測定したところ、振幅は0.65mmに留まり、周波数は630Hzであった。   Further, for comparison, the amplitude was measured in the same manner as described above except that the grooves were not provided on both sides of the metal plate. As a result, the amplitude remained at 0.65 mm and the frequency was 630 Hz. .

従って、上記実験例から明らかなように、第2の実施形態に相当する圧電振動装置では、溝がない比較例に比べ、振幅を0.65mmから1.65mmに大幅に大きくすることができ、よって、音圧を大幅に高め得ることがわかる。   Therefore, as is clear from the above experimental example, in the piezoelectric vibration device corresponding to the second embodiment, the amplitude can be greatly increased from 0.65 mm to 1.65 mm as compared with the comparative example having no groove, Therefore, it can be seen that the sound pressure can be significantly increased.

また、溝が片面に設けられている実験例に比べ、両面に溝を設けることにより、周波数を高めることができ、しかも音圧をより一層高め得ることがわかる。   Further, it can be seen that the frequency can be increased and the sound pressure can be further increased by providing the grooves on both sides as compared with the experimental example in which the grooves are provided on one side.

次に、上記実験例において、溝のピッチを0.2mmから0.4mmとし、金属板22の上面及び下面にそれぞれ19本の溝を形成したことを除いては、上記実験例と同様にして変形例の圧電振動装置を作製した。この変形例の圧電振動装置で、同様にして振幅を測定したところ、1.27mmであった。従って、上記金属板の圧電振動板の貼り合わせる面に設けられる溝の位置を変更することにより、振幅を変化させることができ、上記実験例のように、溝のピッチを狭くし、多くの溝を形成した場合に、金属板の断面積が減少するため、より大きな振幅が得られることがわかる。   Next, in the above experimental example, the groove pitch was changed from 0.2 mm to 0.4 mm, and 19 grooves were formed on the upper surface and the lower surface of the metal plate 22, respectively. A modified piezoelectric vibration device was produced. When the amplitude was measured in the same manner with the piezoelectric vibration device of this modification, it was 1.27 mm. Therefore, the amplitude can be changed by changing the position of the groove provided on the bonding surface of the piezoelectric plate of the metal plate, and the pitch of the groove is reduced as in the above experimental example. It can be seen that a larger amplitude can be obtained because the cross-sectional area of the metal plate is reduced when forming.

もっとも、溝の本数が増加しすぎると、金属板の強度が低下するおそれがある。従って、金属板の強度や、所望でない変形が生じ難い範囲で、上記溝の数を増加させることが望ましい。   However, if the number of grooves increases too much, the strength of the metal plate may be reduced. Therefore, it is desirable to increase the number of the grooves within a range where the strength of the metal plate and undesired deformation hardly occur.

上記第2の実施形態の変形例の実験例から明らかなように、本発明では金属板に設けられる溝の本数及びピッチを変更することにより、振幅を変化させ得ることがわかる。   As is clear from the experimental example of the modification of the second embodiment, it can be seen that the amplitude can be changed by changing the number and pitch of the grooves provided in the metal plate in the present invention.

また、上記金属板の厚みをT1、圧電振動板の厚みをT2としたとき、積層構造の全体の厚みT=T1+T2は、金属板の厚みT1を変化させることにより変化することとなる。これに対して、本発明では、上記圧電振動板の貼り合わされる金属板の第1の面に複数本の溝を設けることにより、金属板の実質的な厚みを薄くすることができ、それによって振幅を大きくし得ることがわかる。   Further, when the thickness of the metal plate is T1 and the thickness of the piezoelectric diaphragm is T2, the total thickness T = T1 + T2 of the laminated structure is changed by changing the thickness T1 of the metal plate. On the other hand, in the present invention, by providing a plurality of grooves on the first surface of the metal plate to which the piezoelectric diaphragm is bonded, the substantial thickness of the metal plate can be reduced. It can be seen that the amplitude can be increased.

この種の圧電振動装置では、圧電セラミック層の数を増加することにより、音圧を高め得ることが知られている。例えば、第1の実施形態や第2の実施形態において、1枚の圧電セラミック板が用いられているが、さらに1枚の圧電セラミック板を積層した場合には、圧電セラミック板1枚を増加させることにより、音圧を6dB程度高めることができる。本発明では、このような圧電セラミック層を増加させた場合ほどは音圧を高めることはできないが、その1/2程度の3dB程度、圧電セラミック層を増加させることなく高めることができる。   In this type of piezoelectric vibration device, it is known that the sound pressure can be increased by increasing the number of piezoelectric ceramic layers. For example, in the first embodiment and the second embodiment, one piezoelectric ceramic plate is used, but when one piezoelectric ceramic plate is further laminated, one piezoelectric ceramic plate is increased. As a result, the sound pressure can be increased by about 6 dB. In the present invention, the sound pressure cannot be increased as much as the case where the piezoelectric ceramic layer is increased, but it can be increased without increasing the piezoelectric ceramic layer by about 3 dB, which is about 1/2 of that.

また、本発明における金属板に設けられる溝部の形状は、第1,第2の実施形態に示した形状に限定されるものではない。例えば、図9に示す矩形の金属板41では、金属板4の周囲四辺が支持固定される場合であって、第1の面41aに、複数の同心円上に配置された径の異なる円形の溝41b〜41dが形成されている。このように、矩形の金属板41に、円形の溝41b〜41dを形成してもよい。   Further, the shape of the groove provided in the metal plate in the present invention is not limited to the shape shown in the first and second embodiments. For example, the rectangular metal plate 41 shown in FIG. 9 is a case where the four sides around the metal plate 4 are supported and fixed, and the first surface 41a has a plurality of concentric circular grooves with different diameters. 41b to 41d are formed. As described above, the circular grooves 41 b to 41 d may be formed in the rectangular metal plate 41.

すなわち、溝や後述のドット状凹部などの本発明における凹部の形状は、圧電振動装置を駆動した際の振動のノード位置や形状等に応じて適宜変更することができる。また、振動のノード位置は圧電振動板及び金属板からなる積層体を支持した際の支持構造によっても変化し、変位量等高線の位置も変化する。従って、金属板の特定の位置に現れる変位量等高線に平行に凹部を設けることが望ましい。この場合、複数の凹部の内少なくとも一部の凹部が変位量等高線に平行に設けられていてもよく、その場合には、本発明に従って、より一層効果的に振幅を高めることができる。もっとも好ましくは、全ての凹部が変位量等高線に平行に配置されていることが望ましい。   That is, the shape of the recesses in the present invention, such as the grooves and the dot-like recesses described later, can be appropriately changed according to the node position and shape of vibration when the piezoelectric vibration device is driven. In addition, the vibration node position also changes depending on the support structure when the laminated body including the piezoelectric vibration plate and the metal plate is supported, and the position of the displacement contour line also changes. Therefore, it is desirable to provide a recess in parallel to the displacement contour line appearing at a specific position on the metal plate. In this case, at least some of the plurality of recesses may be provided in parallel to the displacement amount contour line, and in that case, the amplitude can be increased more effectively according to the present invention. Most preferably, it is desirable that all the concave portions are arranged in parallel to the displacement amount contour lines.

また、図10(a)及び(b)に示す変形例では、矩形の金属板42の第1の面42a上に、互いに平行に複数本の溝42c〜42kが形成されている。他方、下面42bにも、複数本の直線状の溝42l〜42tが形成されている。もっとも、42c〜42kと、下面の溝42l〜42tとは、互いに直交する方向に延ばされている。すなわち、第1の面に形成された溝42c〜42kと、第2の面に形成された溝42l〜42tは、交差するように配置されていてもよい。   In the modification shown in FIGS. 10A and 10B, a plurality of grooves 42c to 42k are formed on the first surface 42a of the rectangular metal plate 42 in parallel with each other. On the other hand, a plurality of linear grooves 42l to 42t are also formed on the lower surface 42b. But 42c-42k and the groove | channels 42l-42t of a lower surface are extended in the direction orthogonal to each other. That is, the grooves 42c to 42k formed on the first surface and the grooves 42l to 42t formed on the second surface may be arranged to intersect each other.

図10(a)及び(b)では、上記溝42c〜42kに接着剤8が充填されており、溝42l〜42tには接着剤9が充填されている状態が示されている。   10A and 10B show a state in which the groove 42c to 42k is filled with the adhesive 8, and the grooves 42l to 42t are filled with the adhesive 9.

図11(a)及び(b)に示す金属板43では、上面43aに、格子状の溝43cが設けられており、下面43bには溝は設けられていない。このように、第1の面43aに設けられている溝は、格子状の溝43cであってもよい。   In the metal plate 43 shown in FIGS. 11A and 11B, a lattice-shaped groove 43c is provided on the upper surface 43a, and no groove is provided on the lower surface 43b. As described above, the grooves provided on the first surface 43a may be lattice-shaped grooves 43c.

図12(a)及び(b)に示す金属板44では、第1の面44a上に、複数のドット状凹部44c、複数の第2のドット状凹部44d及び複数の第3のドット状凹部44eが形成されている。複数の第1のドット状凹部44cは、円を構成するように円周方向に沿って配置されている。また、複数の第2のドット状凹部44dもまた、円を形作るように円周方向に配置されている。複数の第3のドット状凹部44eもまた、同様に、1つの円を形作るように円周方向に配置されている。そして、これらで構成される複数の円は、径の異なる同心円とされている。このように、本発明では、凹部は、溝である必要はなく、複数のドット状凹部であってもよい。なお、金属板44では、下面44bにも、複数のドット状凹部44fが設けられている。   In the metal plate 44 shown in FIGS. 12A and 12B, a plurality of dot-like recesses 44c, a plurality of second dot-like recesses 44d, and a plurality of third dot-like recesses 44e on the first surface 44a. Is formed. The plurality of first dot-shaped recesses 44c are arranged along the circumferential direction so as to form a circle. The plurality of second dot-shaped recesses 44d are also arranged in the circumferential direction so as to form a circle. Similarly, the plurality of third dot-shaped recesses 44e are also arranged in the circumferential direction so as to form one circle. A plurality of circles composed of these are concentric circles having different diameters. Thus, in this invention, a recessed part does not need to be a groove | channel and may be a some dot-shaped recessed part. In the metal plate 44, a plurality of dot-shaped recesses 44f are also provided on the lower surface 44b.

(a)は本発明の第1の実施形態に係る圧電振動装置の主要部分示す斜視図、(b)はその正面断面図、(c)は第1の実施形態の圧電振動装置の主要部分を拡大して示す部分切欠正面断面図。(A) is a perspective view which shows the principal part of the piezoelectric vibration apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention, (b) is the front sectional drawing, (c) is the principal part of the piezoelectric vibration apparatus of 1st Embodiment. The partial notch front sectional drawing which expands and shows. 図1に示した圧電振動装置の振動姿態を説明するための模式的正面図。The typical front view for demonstrating the vibration mode of the piezoelectric vibration apparatus shown in FIG. 第1の実施形態で用いられている金属板の平面図。The top view of the metal plate used in 1st Embodiment. (a)はケース材が備えられている第1の実施形態の圧電振動装置の正面断面図、(b)は金属板における変位量等高線を示す模式的平面図。(A) is front sectional drawing of the piezoelectric vibration apparatus of 1st Embodiment with which the case material is provided, (b) is a typical top view which shows the displacement amount contour line in a metal plate. (a)は第2の圧電振動装置の主要部分を示す斜視図であり、(b)は第2の実施形態で用いられている金属板を示す斜視図。(A) is a perspective view which shows the principal part of a 2nd piezoelectric vibration apparatus, (b) is a perspective view which shows the metal plate used in 2nd Embodiment. (a)は第2の実施形態の圧電振動装置の正面断面図であり、(b)は底面図。(A) is front sectional drawing of the piezoelectric vibration apparatus of 2nd Embodiment, (b) is a bottom view. 第2の実施形態の圧電振動装置において、振幅を測定する方法を説明するための模式的正面図。The typical front view for demonstrating the method to measure an amplitude in the piezoelectric vibration apparatus of 2nd Embodiment. 第2の実施形態の圧電振動装置における溝のピッチ配置を説明するための部分切欠正面断面図。The partial notch front sectional drawing for demonstrating pitch arrangement | positioning of the groove | channel in the piezoelectric vibration apparatus of 2nd Embodiment. 本発明の変形例に係る圧電振動装置の金属板の模式的平面図。The typical top view of the metal plate of the piezoelectric vibration apparatus which concerns on the modification of this invention. (a)及び(b)は、本発明の他の変形例に係る圧電振動装置に用いられる金属板を示す平面図及び(a)におけるX−X線に沿う断面図。(A) And (b) is a top view which shows the metal plate used for the piezoelectric vibration apparatus which concerns on the other modification of this invention, and sectional drawing which follows the XX line in (a). (a)及び(b)は、本発明のさらに他の変形例に係る圧電振動装置で用いられている金属板の平面図、及び(a)におけるY−Y線に沿う断面図。(A) And (b) is a top view of the metal plate used with the piezoelectric vibration apparatus which concerns on the further another modification of this invention, and sectional drawing which follows the YY line in (a). (a)及び(b)は、本発明のさらに別の変形例に係る圧電振動装置に用いられる金属板の平面図及び正面断面図。(A) And (b) is the top view and front sectional drawing of a metal plate which are used for the piezoelectric vibration apparatus which concerns on another modification of this invention. 従来の圧電振動装置の一例を説明するための模式的正面断面図。The typical front sectional view for explaining an example of the conventional piezoelectric vibration device. 従来の圧電振動装置の他の例を説明するための分解平面図。The exploded plan view for demonstrating the other example of the conventional piezoelectric vibration apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1…圧電振動装置
2…金属板
2a…上面(第1の面)
2b…下面(第2の面)
2c〜2e…溝
2f〜2h…溝
3…圧電振動板
4…圧電セラミック板
5,6…電極
7…接着剤
8…接着剤
9…接着剤
10…ケース材
10a…円筒部
10b…天板部
10c…貫通孔
10d…開口
10e…段差部
21…圧電振動装置
22…金属板
22a…上面(第1の面)
22b…下面(第2の面)
22c〜22h…溝
22i〜22m…溝
23…圧電振動板
30…ケース材
30a…筒状部
30b…天板部
30c…貫通孔
30d…開口
30e…段差部
31…クランプ装置
41…金属板
41a…第1の面
41b〜41d…溝
42…金属板
42a…第1の面
42b…第2の面
42c〜42k…溝
42l〜42t…溝
43…金属板
43a…第1の面
43b…第2の面
43c…溝
44…金属板
44a…第1の面
44b…第2の面
44c〜44e…ドット状凹部
44f…ドット状凹部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Piezoelectric vibration apparatus 2 ... Metal plate 2a ... Upper surface (1st surface)
2b ... lower surface (second surface)
2c to 2e ... groove 2f to 2h ... groove 3 ... piezoelectric diaphragm 4 ... piezoelectric ceramic plate 5,6 ... electrode 7 ... adhesive 8 ... adhesive 9 ... adhesive 10 ... case material 10a ... cylindrical part 10b ... top plate part DESCRIPTION OF SYMBOLS 10c ... Through-hole 10d ... Opening 10e ... Step part 21 ... Piezoelectric vibration device 22 ... Metal plate 22a ... Upper surface (1st surface)
22b ... lower surface (second surface)
22c-22h ... groove 22i-22m ... groove 23 ... piezoelectric diaphragm 30 ... case material 30a ... cylindrical portion 30b ... top plate portion 30c ... through hole 30d ... opening 30e ... stepped portion 31 ... clamp device 41 ... metal plate 41a ... 1st surface 41b-41d ... groove | channel 42 ... metal plate 42a ... 1st surface 42b ... 2nd surface 42c-42k ... groove | channel 42l-42t ... groove | channel 43 ... metal plate 43a ... 1st surface 43b ... 2nd surface Surface 43c ... Groove 44 ... Metal plate 44a ... First surface 44b ... Second surface 44c-44e ... Dot-shaped recess 44f ... Dot-shaped recess

Claims (8)

対向し合う第1,第2の面を有する金属板と、
前記金属板の第1の面に接着剤により貼り合わされており、圧電セラミック板を用いて構成されている圧電振動板とを備え、
前記金属板の第1の面において前記圧電振動板が貼り合わされている領域に少なくとも1つの凹部が形成されており、該凹部に金属板よりも低いヤング率の材料が充填されていることを特徴とする、圧電振動装置。
A metal plate having first and second surfaces facing each other;
A piezoelectric diaphragm that is bonded to the first surface of the metal plate with an adhesive and is configured using a piezoelectric ceramic plate;
In the first surface of the metal plate, at least one recess is formed in a region where the piezoelectric vibration plate is bonded, and the recess is filled with a material having a Young's modulus lower than that of the metal plate. A piezoelectric vibration device.
前記金属板及び圧電振動板からなる積層体を支持するために前記金属板に固定されているケース材をさらに備える、請求項1に記載の圧電振動装置。   The piezoelectric vibration device according to claim 1, further comprising a case member fixed to the metal plate in order to support a laminate including the metal plate and the piezoelectric vibration plate. 前記凹部が、前記圧電振動装置の圧電振動板を振動させた際に変位量等高線に平行な位置に設けられている、請求項1または2に記載の圧電振動装置。   The piezoelectric vibration device according to claim 1, wherein the concave portion is provided at a position parallel to a displacement amount contour line when the piezoelectric vibration plate of the piezoelectric vibration device is vibrated. 前記凹部に充填されている材料が接着剤である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の圧電振動装置。   The piezoelectric vibration device according to any one of claims 1 to 3, wherein the material filled in the recess is an adhesive. 前記接着剤が、前記圧電振動板を前記金属板に貼り合わせるのに用いられている接着剤と同じ材料である、請求項4に記載の圧電振動装置。   The piezoelectric vibration device according to claim 4, wherein the adhesive is made of the same material as the adhesive used to bond the piezoelectric vibration plate to the metal plate. 前記凹部が、前記金属板の第2の面にも形成されている、請求項1〜5のいずれか1項に記載の圧電振動装置。   The piezoelectric vibration device according to claim 1, wherein the concave portion is also formed on the second surface of the metal plate. 前記凹部が溝である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の圧電振動装置。   The piezoelectric vibration device according to claim 1, wherein the recess is a groove. 前記凹部として、複数のドット状凹部が設けられている、請求項1〜6のいずれか1項に記載の圧電振動装置。
The piezoelectric vibration device according to claim 1, wherein a plurality of dot-like recesses are provided as the recesses.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102271302A (en) * 2011-06-30 2011-12-07 国光电器股份有限公司 Piezoelectric loudspeaker
JP2012060513A (en) * 2010-09-10 2012-03-22 Murata Mfg Co Ltd Vibration device
KR101401247B1 (en) 2011-06-01 2014-05-28 인피니언 테크놀로지스 아게 Plate, transducer and methods for making and operating a transducer
JP2016024796A (en) * 2014-07-24 2016-02-08 新コスモス電機株式会社 Portable gas detector
CN108017036A (en) * 2016-10-31 2018-05-11 意法半导体股份有限公司 With the piezoelectric mems sensor for improving sensitivity, such as power, pressure, deformation-sensor or microphone
KR102138465B1 (en) * 2019-04-02 2020-07-27 한국세라믹기술원 Speaker using piezoelectric device comprising line typed prominence and depression
EP3696807A1 (en) * 2019-02-18 2020-08-19 Hosiden Corporation Sound producing device and method of manufacturing sound producing device
WO2022166367A1 (en) * 2021-02-08 2022-08-11 歌尔股份有限公司 Vibration plate, processing method therefor, loudspeaker structure and electronic device
CN114919247A (en) * 2022-05-10 2022-08-19 浙江师范大学 Layered composite film and preparation method and application thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5326874U (en) * 1976-08-16 1978-03-07
JPS58139799U (en) * 1982-03-16 1983-09-20 有限会社泰成電機工業 resonance plate
JPH0177099U (en) * 1987-11-10 1989-05-24
JPH0884396A (en) * 1994-09-14 1996-03-26 Nec Home Electron Ltd Piezoelectric speaker
JP2006033005A (en) * 2004-07-12 2006-02-02 Citizen Electronics Co Ltd Piezoelectric exciter

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5326874U (en) * 1976-08-16 1978-03-07
JPS58139799U (en) * 1982-03-16 1983-09-20 有限会社泰成電機工業 resonance plate
JPH0177099U (en) * 1987-11-10 1989-05-24
JPH0884396A (en) * 1994-09-14 1996-03-26 Nec Home Electron Ltd Piezoelectric speaker
JP2006033005A (en) * 2004-07-12 2006-02-02 Citizen Electronics Co Ltd Piezoelectric exciter

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012060513A (en) * 2010-09-10 2012-03-22 Murata Mfg Co Ltd Vibration device
US10263542B2 (en) 2011-06-01 2019-04-16 Infineon Technologies Ag Plate, transducer and methods for making and operating a transducer
KR101401247B1 (en) 2011-06-01 2014-05-28 인피니언 테크놀로지스 아게 Plate, transducer and methods for making and operating a transducer
US9362853B2 (en) 2011-06-01 2016-06-07 Infineon Technologies Ag Plate, transducer and methods for making and operating a transducer
US9876446B2 (en) 2011-06-01 2018-01-23 Infineon Technologies Ag Plate, transducer and methods for making and operating a transducer
CN102271302A (en) * 2011-06-30 2011-12-07 国光电器股份有限公司 Piezoelectric loudspeaker
JP2016024796A (en) * 2014-07-24 2016-02-08 新コスモス電機株式会社 Portable gas detector
CN108017036A (en) * 2016-10-31 2018-05-11 意法半导体股份有限公司 With the piezoelectric mems sensor for improving sensitivity, such as power, pressure, deformation-sensor or microphone
CN108017036B (en) * 2016-10-31 2023-04-11 意法半导体股份有限公司 Piezoelectric MEMS sensor with improved sensitivity, such as a force, pressure, deformation sensor or microphone
EP3696807A1 (en) * 2019-02-18 2020-08-19 Hosiden Corporation Sound producing device and method of manufacturing sound producing device
KR102138465B1 (en) * 2019-04-02 2020-07-27 한국세라믹기술원 Speaker using piezoelectric device comprising line typed prominence and depression
WO2022166367A1 (en) * 2021-02-08 2022-08-11 歌尔股份有限公司 Vibration plate, processing method therefor, loudspeaker structure and electronic device
CN114919247A (en) * 2022-05-10 2022-08-19 浙江师范大学 Layered composite film and preparation method and application thereof

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