JP2007104371A - Electrostatic ultrasonic wave transducer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、静電型超音波トランスデューサに関し、特に、振動膜からの電極接点の取出しを、電極接点部分の蒸着膜層(導電層)を破壊する恐れのない、安価で簡単な構成により実現する、静電型超音波トランスデューサに関する。 The present invention relates to an electrostatic ultrasonic transducer, and in particular, the extraction of an electrode contact from a vibrating membrane is realized with an inexpensive and simple configuration without fear of destroying the deposited film layer (conductive layer) of the electrode contact portion. The present invention relates to an electrostatic ultrasonic transducer.
従来より静電方式の超音波トランスデューサは高周波数帯域にわたって高い音圧を発生可能な広帯域発振型超音波トランスデューサとして知られている。図5に広帯域発振型の静電型超音波トランスデューサの構成例を示す。この静電型超音波トランスデューサは、振動膜が固定電極側に引き付けられる方向のみに働くことからプル型(Pull型)と呼ばれている。 Conventionally, an electrostatic ultrasonic transducer is known as a broadband oscillation type ultrasonic transducer capable of generating a high sound pressure over a high frequency band. FIG. 5 shows a configuration example of a broadband oscillation type electrostatic ultrasonic transducer. This electrostatic ultrasonic transducer is called a pull type because it works only in the direction in which the vibrating membrane is attracted to the fixed electrode side.
図5に示す静電型の超音波トランスデューサは、振動体(振動膜)として3〜10μm程度の厚さのPET(ポリエチレンテレフタレート樹脂)等の誘電体131(絶縁体)を用いている。誘電体131に対しては、アルミ等の金属箔として形成される上電極132がその上面部に蒸着等の処理によって一体形成されるとともに、真鍮で形成された下電極133が誘電体131の下面部に接触するように設けられている。この下電極133は、リード152が接続されるとともに、ベークライト等からなるベース板135に固定されている。
The electrostatic ultrasonic transducer shown in FIG. 5 uses a dielectric 131 (insulator) such as PET (polyethylene terephthalate resin) having a thickness of about 3 to 10 μm as a vibrating body (vibrating film). An
また、上電極132は、リード153が接続されており、このリード153は直流バイアス電源150に接続されている。この直流バイアス電源150により上電極132には50〜150V程度の上電極吸着用の直流バイアス電圧が常時印加され、上電極132が下電極133側に吸着されるようになっている。151は信号源である。
The
誘電体131および上電極132ならびにベース板135は、メタルリング136、137、および138、ならびにメッシュ139とともに、ケース130によってかしめられている。
The dielectric 131, the
下電極133の誘電体131側の面には不均一な形状を有する数十〜数百μm程度の微小な溝(凹凸部)が複数形成されている。この微小な溝は、下電極133と誘電体131との間の空隙となるので、上電極132および下電極133間の静電容量の分布が微小に変化する。このランダムな微小な溝は、下電極133の表面を手作業でヤスリにより荒らすことで形成されている。静電方式の超音波トランスデューサでは、このようにして空隙の大きさや深さの異なる無数のコンデンサを形成することによって、周波数特性が広帯域となっている(例えば、特許文献1、2参照)。
On the surface of the
上述したように、図5に示す静電方式の超音波トランスデューサは従来から広周波数帯に渡って比較的高い音圧を発生させることが可能な広帯域超音波トランスデューサ(Pull型)として知られている。 As described above, the electrostatic ultrasonic transducer shown in FIG. 5 is conventionally known as a broadband ultrasonic transducer (Pull type) capable of generating a relatively high sound pressure over a wide frequency band. .
しかしながら、音圧の最大値はやや低く、例えば、120dB以下と音圧が低く、超音波スピーカとして利用するには若干音圧が不足していた。超音波スピーカにおけるパラメトリック効果が十分現れるためには120dB以上の超音波音圧が必要であるが、静電型の超音波トランスデューサ(プル型)ではこの数値を達成することが難しく、もっぱらPZTなどのセラミック圧電素子やPVDFなどの高分子圧電素子が超音波発信体として用いられてきた。しかし、圧電素子はその材質を問わず鋭い共振点を有しており、その共振周波数で駆動して超音波スピーカとして実用化しているため、高い音圧を確保出来る周波数領域が極めて狭い。すなわち狭帯域であるといえる。 However, the maximum value of the sound pressure is slightly low, for example, the sound pressure is as low as 120 dB or less, and the sound pressure is slightly insufficient for use as an ultrasonic speaker. An ultrasonic sound pressure of 120 dB or more is necessary for the parametric effect to sufficiently appear in an ultrasonic speaker. However, it is difficult to achieve this numerical value with an electrostatic ultrasonic transducer (pull type). Polymer piezoelectric elements such as ceramic piezoelectric elements and PVDF have been used as ultrasonic transmitters. However, since the piezoelectric element has a sharp resonance point regardless of the material, and is practically used as an ultrasonic speaker by being driven at the resonance frequency, the frequency region where a high sound pressure can be secured is extremely narrow. That is, it can be said that it is a narrow band.
このような問題を解決するために、図6に示すような、静電型超音波トランスデューサが現在提案されている(特願2004−173946号)。このような構造は一般にプッシュプル(Push−Pull)型と呼ばれており、プル(Pull)型の静電型超音波トランスデューサに比して、広帯域性と高音圧を同時に満たす能力を持っている。 In order to solve such a problem, an electrostatic ultrasonic transducer as shown in FIG. 6 is currently proposed (Japanese Patent Application No. 2004-173946). Such a structure is generally referred to as a push-pull type, and has the ability to satisfy both high bandwidth and high sound pressure at the same time as compared to a pull type electrostatic ultrasonic transducer. .
図6において、プッシュプル型の静電型超音波トランスデューサは、電極として機能する導電性材料で形成された導電部材を含む一対の固定電極10、11と、一対の固定電極に挟持され、導電層(蒸着膜層)121を有する振動膜12と、一対の固定電極10、11と振動膜を保持する部材(図示せず)とを有している。
In FIG. 6, the push-pull type electrostatic ultrasonic transducer includes a pair of
振動膜12は、絶縁層120と、導電性材料で形成された導電層121とを有しており、該導電層121には、直流バイアス電源16により単一極性(正極性でも負極性のいずれでもよい)の直流バイアス電圧が印加されるようになってる。
The
また、一対の固定電極10、11は振動膜12を介して対向する位置に同数かつ複数の貫通穴(段付きの貫通穴)14を有しており、一対の固定電極10、11の導電部材間には信号源18A、18Bにより交流信号が印加されるようになっている。固定電極10と導電層121、固定電極11と導電層121には、それぞれコンデンサが形成されている。
In addition, the pair of
上記構成において、超音波トランスデューサは、振動膜12の導電層121に、直流バイアス電源16により単一極性の(本例では正極性の)直流バイアス電圧が印加される。一方、一対の固定電極10、11には、信号源18A、18Bにより交流信号が印加される。この結果、信号源18A、18Bから出力される交流信号の正の半サイクルでは、固定電極10に正の電圧が印加されるために、振動膜12の固定電極で挟持されていない表面部分13Aには、静電反発力が作用し、表面部分13Aは、図6上、下方に引っ張られる。また、このとき、対向する固定電極11には、負の電圧が印加されるために、振動膜12の前記表面部分13Aの裏面側である裏面部分13Bには、静電吸引力が作用し、裏面部分13Bは、図6上、さらに下方に引っ張られる。
In the above configuration, in the ultrasonic transducer, a DC bias voltage having a single polarity (positive polarity in this example) is applied to the conductive layer 121 of the
したがって、振動膜12の一対の固定電極10、11により挟持されていない膜部分は、同方向に静電反発力と静電斥力を受ける。これは、信号源18A、18Bから出力される交流信号の負の半サイクルについても同様に、振動膜12の表面部分13Aには図6上、上方に静電吸引力が、また裏面部分13Bには、図6上、上方に静電反発力が作用し、振動膜12の一対の固定電極10、11により挟持されていない膜部分は、同方向に静電反発力と静電斥力を受ける。このようにして、交流信号の極性の変化に応じて振動膜12が同方向に静電反発力と静電斥力を受けながら、交互に静電力が働く方向が変化するので、大きな膜振動、すなわち、パラメトリックアレイ効果を得るのに十分な音圧レベルの音響信号を発生することができる。
Accordingly, the membrane portion of the
このように超音波トランスデューサは、振動膜12が一対の固定電極10、11から力を受けて振動することからプッシュプル(Push−Pull)型と呼ばれている。プッシュプル型の静電型超音波トランスデューサは、振動膜に静電吸引力のみしか作用しないプル型(Pull)型の静電型超音波トランスデューサに比して、広帯域性と高音圧を同時に満たす能力を持っている。
In this way, the ultrasonic transducer is called a push-pull type because the vibrating
図6に示す静電型超音波トランスデューサにおいて、固定電極10、11は、その材質が導電性であればよく、例えば、SUSや真鍮、鉄、ニッケルの単体構成も可能である。また、軽量化をはかる必要があるため、回路基板などで一般的に用いられるガラスエポシキ基板や紙フェノール基板に所望の穴加工を施した後、ニッケルや金、銀、銅などでメッキ処理をすることなども可能である。またこの場合成型後のソリを防止するために基板へのメッキ加工は両面に施すなどの工夫も有効である。ただし絶縁性を考慮すると、各々の固定電極の振動膜側には何らかの絶縁処理が施される事が望ましい。例えば、液状ソルダーレジスト、感光性フイルム、感光性コート材、非導電性塗料、電着材料などで絶縁された凸部を形成する。
In the electrostatic ultrasonic transducer shown in FIG. 6, the
上述したように、プッシュプル型の静電型超音波トランスデューサにおいては、振動膜には高電圧の直流バイアス電圧が印加され、固定電極には交流電圧が印加されることにより、固定電極−振動膜に働く静電力(引力及び斥力)により膜部分が振動する。この場合、超音波帯の振動を実現する為には振動部分の穴径を数mm以下にする必要があり、多数の振動穴を設けることにより、追従性が高くて出力が大きいトランスデューサを構成する必要がある。 As described above, in the push-pull type electrostatic ultrasonic transducer, a high voltage DC bias voltage is applied to the vibration film, and an AC voltage is applied to the fixed electrode, so that the fixed electrode-vibration film The membrane part vibrates due to the electrostatic force (attraction and repulsive force) acting on. In this case, in order to realize the vibration of the ultrasonic band, it is necessary to reduce the hole diameter of the vibration part to several mm or less, and by providing a large number of vibration holes, a transducer with high followability and high output is configured. There is a need.
ところで、上記プル型の静電型超音波トランスデューサおよびプッシュプル型の静電型超音波トランスデューサにおいては、振動膜に直流バイアス電圧を印加する必要があるが、上記構造における振動膜からの電極接点の取出し容易ではなく、一般的にはフイルムコンデンサなどで採用されているメタリコン(金属溶射)により接触抵抗を軽減する方法が有効である。しかしながら、メタリコン(金属溶射)による製造工程では装置等も大掛かりなものとなってしまうという課題がある。また、金属接点による電極取出しを、金属部材を蒸着層部分(導電層)に圧接した構造により行う方法も考えられるが、この場合は蒸着部分の構造破壊や劣化が生じる可能性が高くなるという課題がある。
上述したように、静電型超音波トランスデューサにおける振動膜からの電極接点の取出しには、メタリコン(金属溶射)により接触抵抗を低減させるか、金属部材を蒸着層部分(導電層)に圧接させるなどの方法が用いられている。しかしながら、それぞれの方法には問題点があり、振動膜からの電極接点の取出しは容易ではなかった。 As described above, in order to take out the electrode contact from the vibration film in the electrostatic ultrasonic transducer, the contact resistance is reduced by metallicon (metal spraying), or the metal member is pressed against the vapor deposition layer portion (conductive layer). The method is used. However, each method has a problem, and it is not easy to take out the electrode contact from the vibrating membrane.
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的は、静電型超音波トランスデューサにおいて、振動膜からの電極接点の取出しを、電極接点部分の導電層(蒸着膜層)を破壊する恐れのない、安価で簡単な構成で実現することができる、超音波トランスデューサを提供することにある。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to extract an electrode contact from a vibration film in an electrostatic ultrasonic transducer, and to conduct a conductive layer (deposition film layer) of the electrode contact portion. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic transducer that can be realized with an inexpensive and simple configuration without fear of destroying the antenna.
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の超音波トランスデューサは、複数の穴が形成された第1の固定電極と、前記第1の固定電極と対をなす複数の穴が形成された第2の固定電極と、前記一対の固定電極に挟持され導電層を有し、該導電層に直流バイアス電圧が印加される振動膜と、前記一対の固定電極と前記振動膜を保持する保持部材とを有し、前記一対の固定電極間には交流信号が印加される静電型超音波トランスデューサであって、前記振動膜が膜枠材に載置され、前記振動膜の前記導電層における電極取り出し部に導電性ゴムで形成された押圧部材が載置され、電極配線の一端が接続された導電性材料で形成された固定部材により、前記押圧部材が前記電極取り出し部に圧接され、固定されたことを特徴とする。
このような構成により、電極取り出し部を設けた振動膜を、接着などの方法により、膜枠材の上に配置し固定する。そして、振動膜が膜枠材に配置された状態で、電極取り出し部の上に導電性ゴムなどの押圧部材を配置する。それから、電極配線が接続された導電性材料の固定部材により、押圧部材を電極取り出し部に圧接し固定する。この押圧部材の電極取り出し部への圧接固定は、例えば、押圧部材および電極取り出し部を間に挟み、固定部材と膜枠材とをネジ止め固定することにより行う。
これにより、電極取り出し部にメタリコン(金属溶射)などを施す加工装置は必要ではなくなり、製造工程の設備コストを低減できる。また、導電層を破壊及び劣化させることなく電極接点を構成できるとともに、電極取り出し部と電極(導電性ゴム)との密着性を確保できるために、接触抵抗を低くすることが可能となる。
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an ultrasonic transducer according to the present invention includes a first fixed electrode having a plurality of holes and a plurality of pairs that are paired with the first fixed electrode. A second fixed electrode in which a hole is formed; a vibration film that is sandwiched between the pair of fixed electrodes and has a conductive layer to which a DC bias voltage is applied; and the pair of fixed electrode and the vibration film An electrostatic ultrasonic transducer in which an AC signal is applied between the pair of fixed electrodes, wherein the vibration film is placed on a film frame member, and the vibration film A pressing member formed of conductive rubber is placed on the electrode extraction portion of the conductive layer, and the pressing member is attached to the electrode extraction portion by a fixing member formed of a conductive material to which one end of the electrode wiring is connected. Characterized by being pressed and fixed To.
With such a configuration, the vibration film provided with the electrode take-out portion is arranged and fixed on the film frame member by a method such as adhesion. Then, a pressing member such as conductive rubber is disposed on the electrode extraction portion in a state where the vibration film is disposed on the film frame member. Then, the pressing member is pressed against and fixed to the electrode take-out portion by a conductive material fixing member to which the electrode wiring is connected. The pressing contact fixing of the pressing member to the electrode extraction portion is performed, for example, by sandwiching the pressing member and the electrode extraction portion and fixing the fixing member and the film frame member with screws.
This eliminates the need for a processing apparatus that applies metallicon (metal spraying) or the like to the electrode lead-out portion, thereby reducing the equipment cost of the manufacturing process. In addition, the electrode contact can be configured without destroying and deteriorating the conductive layer, and the adhesion between the electrode take-out portion and the electrode (conductive rubber) can be secured, so that the contact resistance can be lowered.
また、本発明の静電型超音波トランスデューサは、複数の穴が形成された第1の固定電極と、前記第1の固定電極と対をなす複数の穴が形成された第2の固定電極と、前記一対の固定電極に挟持され導電層を有し、該導電層に直流バイアス電圧が印加される振動膜と、前記一対の固定電極と前記振動膜を保持する保持部材とを有し、前記一対の固定電極間には交流信号が印加される静電型超音波トランスデューサであって、前記振動膜が載置される膜枠材の外周部に溝部が形成されており、前記振動膜には前記溝部を覆うような形状で導電層が露出した電極取り出し部が形成されており、前記溝部を前記振動膜の電極取り出し部で覆うように前記膜枠材に前記振動膜が載置され、前記電極取り出し部が前記溝部を覆った状態で、導電性ゴムで形成された押圧部材が前記電極取り出し部の上面から前記溝部に嵌挿され、電極配線の一端が接続された導電性材料で形成された固定部材により、前記押圧部材が前記溝部に圧接され、固定されたことを特徴とする。
このような構成により、プッシュプル型の静電型超音波トランスデューサにおいて、振動膜を固定するための膜枠材の周辺部に溝部を設け、また、振動膜には膜枠材の溝部を覆うような形状で電極取り出し部を設ける。そして、振動膜の電極取り出し部が膜枠材の溝部を覆うようして、振動膜を膜枠材の上に配置し、導電性ゴムによる押圧部材により、振動膜の電極取り出し部を膜枠材の溝部に押し込む。それから、電極配線が接続された導電性材料で形成された固定部材により、押圧部材を膜枠材の溝部に圧接し、電極取り出し部を膜枠材に圧接固定する。この押圧部材の溝部への圧接固定は、例えば、押圧部材と電極取り出し部とを間に挟み、固定部材と膜枠材とをネジ止め固定することにより行う。
これにより、電極取り出し部にメタリコン(金属溶射)などを施す加工装置は必要ではなくなり、製造工程の設備コストを低減できる。また、導電層を破壊及び劣化させることなく電極接点を構成できるとともに、電極取り出し部と電極との密着性を確保できるために、接触抵抗を低くすることが可能となる。また、振動膜を膜枠材に接着する必要がなく、その分の工程を削減でき、製造コストを下げることが可能となる。
The electrostatic ultrasonic transducer according to the present invention includes a first fixed electrode having a plurality of holes formed therein, and a second fixed electrode having a plurality of holes formed in pairs with the first fixed electrodes. A vibration film sandwiched between the pair of fixed electrodes, having a conductive layer to which a DC bias voltage is applied to the conductive layer, and a holding member that holds the pair of fixed electrodes and the vibration film, An electrostatic ultrasonic transducer in which an AC signal is applied between a pair of fixed electrodes, and a groove is formed in an outer peripheral portion of the film frame material on which the vibration film is placed. An electrode extraction part is formed in which the conductive layer is exposed in a shape covering the groove part, and the vibration film is placed on the film frame member so as to cover the groove part with the electrode extraction part of the vibration film, With the electrode extraction part covering the groove part, with conductive rubber The formed pressing member is inserted into the groove portion from the upper surface of the electrode extraction portion, and the pressing member is pressed against the groove portion and fixed by a fixing member formed of a conductive material to which one end of the electrode wiring is connected. It is characterized by that.
With such a configuration, in the push-pull type electrostatic ultrasonic transducer, a groove is provided in the periphery of the membrane frame material for fixing the vibrating membrane, and the vibrating membrane is covered with the groove portion of the membrane frame material. An electrode lead-out portion is provided in a simple shape. Then, the vibrating membrane is disposed on the membrane frame material so that the electrode extraction portion of the diaphragm covers the groove portion of the membrane frame material, and the electrode extraction portion of the diaphragm is made of the membrane frame material by a pressing member made of conductive rubber. Push it into the groove. Then, the pressing member is pressed against the groove portion of the film frame member and the electrode take-out portion is pressed and fixed to the film frame member by a fixing member formed of a conductive material to which the electrode wiring is connected. The pressing contact fixing of the pressing member to the groove portion is performed, for example, by sandwiching the pressing member and the electrode extraction portion and fixing the fixing member and the film frame member with screws.
This eliminates the need for a processing apparatus that applies metallicon (metal spraying) or the like to the electrode lead-out portion, thereby reducing the equipment cost of the manufacturing process. In addition, the electrode contact can be configured without destroying and deteriorating the conductive layer, and the adhesion between the electrode take-out portion and the electrode can be secured, so that the contact resistance can be lowered. In addition, it is not necessary to bond the vibration film to the film frame material, so that the number of processes can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced.
また、本発明の静電型超音波トランスデューサは、表面に凹凸部を有する固定電極と、導電層を有し前記固定電極の表面に設置される振動膜と、前記固定電極と振動膜とを保持する部材とを有し、前記振動膜の導電層と固定電極との間に交流信号を印加することにより駆動する静電型超音波トランスデューサであって、前記振動膜が膜枠材に載置され、前記振動膜の前記導電層における電極取り出し部に導電性ゴムで形成された押圧部材が載置され、電極配線の一端が接続された導電性材料で形成された固定部材により、前記押圧部材が前記電極取り出し部に圧接され、固定されたことを特徴とする。
このような構成により、プル型の静電型超音波トランスデューサにおいて、電極取り出し部を設けた振動膜を、接着などの方法により、膜枠材の上に配置し固定する。そして、振動膜が膜枠材に配置された状態で、電極取り出し部の上に導電性ゴムなどの押圧部材を配置する。それから、電極配線が接続された導電性材料の固定部材により、押圧部材を電極取り出し部に圧接し固定する。この押圧部材の電極取り出し部への圧接固定は、例えば、押圧部材および電極取り出し部を間に挟み、固定部材と膜枠材とをネジ止め固定することにより行う。
これにより、電極取り出し部にメタリコン(金属溶射)などを施す加工装置は必要ではなくなり、製造工程の設備コストを低減できる。また、導電層を破壊及び劣化させることなく電極接点を構成できるとともに、電極取り出し部と電極(導電性ゴム)との密着性を確保できるために、接触抵抗を低くすることが可能となる。
The electrostatic ultrasonic transducer according to the present invention includes a fixed electrode having a concavo-convex portion on a surface, a vibration film having a conductive layer and disposed on the surface of the fixed electrode, and holding the fixed electrode and the vibration film. An electrostatic ultrasonic transducer that is driven by applying an AC signal between a conductive layer of the vibrating membrane and a fixed electrode, and the vibrating membrane is placed on the membrane frame member A pressing member made of conductive rubber is placed on the electrode extraction portion of the conductive layer of the vibrating membrane, and the pressing member is formed by a fixing member formed of a conductive material to which one end of the electrode wiring is connected. The electrode take-out portion is pressed and fixed.
With such a configuration, in the pull-type electrostatic ultrasonic transducer, the vibration film provided with the electrode take-out portion is arranged and fixed on the film frame member by a method such as adhesion. Then, a pressing member such as conductive rubber is disposed on the electrode extraction portion in a state where the vibration film is disposed on the film frame member. Then, the pressing member is pressed against and fixed to the electrode take-out portion by a conductive material fixing member to which the electrode wiring is connected. The pressing contact fixing of the pressing member to the electrode extraction portion is performed, for example, by sandwiching the pressing member and the electrode extraction portion and fixing the fixing member and the film frame member with screws.
This eliminates the need for a processing apparatus that applies metallicon (metal spraying) or the like to the electrode lead-out portion, thereby reducing the equipment cost of the manufacturing process. In addition, the electrode contact can be configured without destroying and deteriorating the conductive layer, and the adhesion between the electrode take-out portion and the electrode (conductive rubber) can be secured, so that the contact resistance can be lowered.
また、本発明の静電型超音波トランスデューサは、表面に凹凸部を有する固定電極と、導電層を有し前記固定電極の表面に設置される振動膜と、前記固定電極と振動膜とを保持する部材とを有し、前記振動膜の導電層と固定電極との間に交流信号を印加することにより駆動する静電型超音波トランスデューサであって、前記振動膜が載置される膜枠材の外周部に溝部が形成されており、前記振動膜には前記溝部を覆うような形状で導電層が露出した電極取り出し部が形成されており、前記溝部を前記振動膜の電極取り出し部で覆うように前記膜枠材に前記振動膜が載置され、前記電極取り出し部が前記溝部を覆った状態で、導電性ゴムで形成された押圧部材が前記電極取り出し部の上面から前記溝部に嵌挿され、電極配線の一端が接続された導電性材料で形成された固定部材により、前記押圧部材が前記溝部に圧接され、固定されたことを特徴とする。
このような構成により、プル型の静電型超音波トランスデューサにおいて、振動膜を固定するための膜枠材の周辺部に溝部を設け、また、振動膜には膜枠材の溝部を覆うような形状で電極取り出し部を設ける。そして、振動膜の電極取り出し部が膜枠材の溝部を覆うようして、振動膜を膜枠材の上に配置し、導電性ゴムによる押圧部材により、振動膜の電極取り出し部を膜枠材の溝部に押し込む。それから、電極配線が接続された導電性材料で形成された固定部材により、押圧部材を膜枠材の溝部に圧接し、電極取り出し部を膜枠材に圧接固定する。この押圧部材の溝部への圧接固定は、例えば、押圧部材と電極取り出し部とを間に挟み、固定部材と膜枠材とをネジ止め固定することにより行う。
これにより、電極取り出し部にメタリコン(金属溶射)などを施す加工装置は必要ではなくなり、製造工程の設備コストを低減できる。また、導電層を破壊及び劣化させることなく電極接点を構成できるとともに、電極取り出し部と電極との密着性を確保できるために、接触抵抗を低くすることが可能となる。また、振動膜を膜枠材に接着する必要がなく、その分の工程を削減でき、製造コストを下げることが可能となる。
The electrostatic ultrasonic transducer according to the present invention includes a fixed electrode having a concavo-convex portion on a surface, a vibration film having a conductive layer and disposed on the surface of the fixed electrode, and holding the fixed electrode and the vibration film. An electrostatic ultrasonic transducer that is driven by applying an AC signal between a conductive layer of the vibrating membrane and a fixed electrode, and a film frame member on which the vibrating membrane is placed A groove is formed on the outer periphery of the electrode, and the diaphragm is formed with an electrode take-out part with a conductive layer exposed in a shape covering the groove, and the groove is covered with the electrode take-out part of the diaphragm In this way, the vibration film is placed on the film frame member, and the pressing member formed of conductive rubber is inserted into the groove portion from the upper surface of the electrode extraction portion with the electrode extraction portion covering the groove portion. And one end of the electrode wiring was connected The fixing member formed of a conductive material, wherein the pressing member is pressed against the groove, and wherein the fixed.
With such a configuration, in the pull-type electrostatic ultrasonic transducer, a groove is provided in the peripheral portion of the film frame material for fixing the vibration film, and the vibration film covers the groove of the film frame material. An electrode extraction part is provided in the shape. Then, the vibrating membrane is disposed on the membrane frame material so that the electrode extraction portion of the diaphragm covers the groove portion of the membrane frame material, and the electrode extraction portion of the diaphragm is made of the membrane frame material by a pressing member made of conductive rubber. Push it into the groove. Then, the pressing member is pressed against the groove portion of the film frame member and the electrode take-out portion is pressed and fixed to the film frame member by a fixing member formed of a conductive material to which the electrode wiring is connected. The pressing contact fixing of the pressing member to the groove portion is performed, for example, by sandwiching the pressing member and the electrode extraction portion and fixing the fixing member and the film frame member with screws.
This eliminates the need for a processing apparatus that applies metallicon (metal spraying) or the like to the electrode lead-out portion, thereby reducing the equipment cost of the manufacturing process. In addition, the electrode contact can be configured without destroying and deteriorating the conductive layer, and the adhesion between the electrode take-out portion and the electrode can be secured, so that the contact resistance can be lowered. In addition, it is not necessary to bond the vibration film to the film frame material, so that the number of processes can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced.
[本発明の対象となる静電型超音波トランスデューサの説明]
本発明は、静電型超音波トランスデューサにおいて、振動膜に信号を与えるための電極の構成方法に特徴がある。そして、本発明の対象となる静電型超音波トランスデューサとしては、プッシュプル型の静電型超音波トランスデューサと、プル型の静電型超音波トランスデューサとがある。
[Description of Electrostatic Ultrasonic Transducer Subject of the Present Invention]
The present invention is characterized in a method of forming an electrode for giving a signal to a vibrating membrane in an electrostatic ultrasonic transducer. The electrostatic ultrasonic transducer that is the subject of the present invention includes a push-pull type electrostatic ultrasonic transducer and a pull type electrostatic ultrasonic transducer.
図1(A)は、本発明の対象となるプッシュプル型の静電型超音波トランスデューサの構成例を示す図である。この静電型超音波トランスデューサは、振動膜12を一対の固定電極10、11で挟持し、振動膜12の導電層121に、直流バイアス電源16により直流バイアス電圧を印加し、一対の固定電極10、11には、信号源18A、18Bにより交流信号を印加する構成のものである。基本的な構成と動作は、先に説明した図6に示すプッシュプル型の静電型超音波トランスデューサと同じものである。
FIG. 1A is a diagram illustrating a configuration example of a push-pull electrostatic ultrasonic transducer that is an object of the present invention. In this electrostatic ultrasonic transducer, the vibrating
また、図1(B)は、本発明の対象となるプル型の静電型超音波トランスデューサの構成例を示す図である。この静電型超音波トランスデューサは、振動膜12を凹凸部15A、15Bを有する固定電極11Aの上に配置し、振動膜12の導電層121に直流バイアス電源16により直流バイアス電圧を印加し、固定電極、11Aには、信号源18Bにより交流信号を印加する構成のものである。基本的な構成と動作は、先に説明した図5に示すプル型の静電型超音波トランスデューサと同じものである。
FIG. 1B is a diagram illustrating a configuration example of a pull-type electrostatic ultrasonic transducer that is an object of the present invention. In this electrostatic ultrasonic transducer, the vibrating
図1(C)は、振動膜12の部分拡大図であり、振動膜の導電層の電極取り出し部を示す図である。図1(C)に示すように、振動膜12は、導電層(蒸着膜層)121を絶縁層120で挟み込むように構成されており、電極取出し部分(電極接点部)122のみ、片側の絶縁層120が形成されていない構造となっている。この電極取り出し部122を通して振動膜12に直流バイアス電圧を印加する。
FIG. 1C is a partially enlarged view of the vibrating
[振動膜の電極部の第1の構成例の説明]
図2は、本発明の静電型超音波トランスデューサにおける、振動膜の電極部の第1の構成例を示す図である。図2(A)は振動膜の組み立て手順を示し、図2(B)は、組み立てられた状態を示している。
[Description of First Configuration Example of Electrode Portion of Vibration Membrane]
FIG. 2 is a diagram showing a first configuration example of the electrode portion of the vibrating membrane in the electrostatic ultrasonic transducer of the present invention. FIG. 2A shows the assembly procedure of the diaphragm, and FIG. 2B shows the assembled state.
図2(A)に示すように、振動膜12を組み立てるために、振動膜12を接着固定する膜枠材123と、高導電率を有する導電性ゴム127と、導電性ゴム127を電極取り出し部122に圧接して取り付けるための金属部材124を用意する。なお、金属部材124は半田付け等により電極配線126を引き出す構成となっている。また、導電性ゴム127の性能としては、体積固有抵抗が1×10−1Ωcm程度の高導電タイプのものが望ましい。また、図2示す例では、振動膜12と膜枠材123が円盤状の形状のものを示しているが、振動膜12と膜枠材123は任意の形状のものであってもよい。
As shown in FIG. 2A, in order to assemble the
そして、この振動膜12の組み立ては、次の手順により行われる。
最初に、膜枠材123の外周部に接着材にて振動膜12の周辺部を接着する(ステップS1)。次に、電極取出し部122の形状に合わせた導電性ゴム127を電極取り出し部122の膜表面に圧接し(ステップS2)、その上から金属部材124にてネジ押さえによる圧接を行う。また、金属部材124から半田付け等により電極配線126を引き出す(ステップS3)。
And the assembly of this
First, the peripheral part of the
そして、振動膜が組み立てられると、図2(B)に示すように、膜枠材123の上に、振動膜12の周辺部が接着固定され、振動膜12の電極取り出し部122の上に導電性ゴム127が配置され、導電性ゴム127が金属部材124により電極取り出し部122に圧接固定された状態となる。なお、図2(B)では、図面の見易さのために、ネジ穴125およびネジは省略している。
When the vibrating membrane is assembled, as shown in FIG. 2B, the periphery of the vibrating
以上説明したような構成により、振動膜12の電極取り出し部122にメタリコン(金属溶射)などを施す加工装置は必要がなくなり、製造工程の設備コストを低減できる。また、電極取り出し部122の導電層を破壊及び劣化させることなく電極接点を構成できるとともに、電極取り出し部122と電極(導電性ゴム127および金属部材124)との密着性を確保できるために、接触抵抗を低くすることが可能となる。
With the configuration described above, there is no need for a processing apparatus that applies metallicon (metal spray) or the like to the electrode extraction portion 122 of the
なお、図2に示した振動膜の電極部の構成例は、図1(A)に示すプッシュプル型の静電型超音波トランスデューサの振動膜、および図1(B)に示すプル型の静電型超音波トランスデューサの振動膜の両方に適用できるものである。 Note that the configuration example of the electrode portion of the vibration membrane shown in FIG. 2 includes the vibration membrane of the push-pull type electrostatic ultrasonic transducer shown in FIG. 1A and the pull-type static electricity shown in FIG. The present invention can be applied to both vibration membranes of electric ultrasonic transducers.
[振動膜の電極部の第2の構成例の説明]
図3は、本発明の静電型超音波トランスデューサにおける、振動膜の電極部の第2の構成例を示す図である。図3(A)は振動膜の組み立て手順を示し、図3(B)は、組み立てられた状態を示している。
[Description of Second Configuration Example of Electrode Portion of Vibration Membrane]
FIG. 3 is a diagram showing a second configuration example of the electrode portion of the vibrating membrane in the electrostatic ultrasonic transducer of the present invention. FIG. 3A shows the procedure for assembling the diaphragm, and FIG. 3B shows the assembled state.
この第2の構成例では、図3(A)に示すように電極取り出し部122Aを振動膜12Aの外周部の全体に渡って設け、この電極取り出し部122Aを通して振動膜12Aに直流バイアス電圧を印加する。
In the second configuration example, as shown in FIG. 3A, an electrode extraction portion 122A is provided over the entire outer periphery of the vibrating
この振動膜12Aの組み立てを行うために、振動膜12Aを固定する膜枠材123Aと、リング形状の高導電率を有する導電性ゴム127Aと、導電性ゴム127Aを電極取り出し部122Aに圧接して取り付けるための金属部材124Aを用意する。金属部材124Aは半田付け等により電極配線126を引き出す構成となっている。
In order to assemble the vibrating
また、膜枠材123Aには、溝128が環状に設けられている。図4(A)、図4(B)に示すように、この溝128の上に振動膜12Aの電極取り出し部122Aを配置し、この電極取り出し部122Aを、導電性ゴム127Aにより、溝128内に押し込むようにして固定する。
The film frame member 123A is provided with a groove 128 in an annular shape. As shown in FIGS. 4A and 4B, an electrode extraction portion 122A of the vibrating
なお、導電性ゴム127Aの性能としては、体積固有抵抗が1×10−1Ωcm程度の高導電タイプのものが望ましい。また、図3示す例では、振動膜12Aと膜枠材123Aが円盤状の形状のものを示しているが、振動膜12Aと膜枠材123Aは任意の形状のものであってもよい。
The performance of the
そして、この振動膜12Aの組み立ては、次の手順により行う。
図3(A)を参照して、最初に、振動膜12Aの電極取り出し部122Aが膜枠材123Aの溝128を覆うようにして、振動膜12Aを膜枠材123Aの上に重ねて配置し(ステップS11)、その上から導電性ゴム127Aを溝128に押し込み(ステップS12)、振動膜12Aの電極取り出し部122Aを膜枠材123Aに固定する。それから、金属部材124Aを導電性ゴム127Aの上部に配置し、金属部材124Aと膜枠材123Aとをネジ固定することにより、導電性ゴム127Aと電極取り出し部122Aとをネジ押さえにより溝128に圧接する。また、金属部材124Aから半田付け等により電極配線126Aを引き出す(ステップS13)。
The assembly of the vibrating
Referring to FIG. 3A, first, the vibrating
そして、振動膜が組み立てられると、図3(B)に示すように、膜枠材123Aの上に、振動膜12Aが導電性ゴム127Aにより固定され、導電性ゴム127Aが金属部材124により圧接固定された状態となる。なお、図3(B)では、図面の見易さのために、ネジ穴125Aおよびネジは省略している。
When the vibrating membrane is assembled, as shown in FIG. 3B, the vibrating
以上説明したような構成により、電極取り出し部122Aにメタリコン(金属溶射)などを施す加工装置は必要がなくなり、製造工程の設備コストを低減できる。また、電極取り出し部122Aの導電層(蒸着膜層)を破壊及び劣化させることなく電極接点を構成できるとともに、電極取り出し部122Aと電極(導電性ゴム127Aおよび金属部材124A)との密着性を確保できるために、接触抵抗を低くすることが可能となる。また、振動膜12Aを膜枠材123Aに接着する必要がなく、その分の工程を削減でき、製造コストを下げることが可能となる。
With the configuration described above, there is no need for a processing apparatus that applies metallicon (metal spraying) or the like to the electrode lead-out portion 122A, and equipment costs in the manufacturing process can be reduced. In addition, an electrode contact can be formed without destroying and deteriorating the conductive layer (deposited film layer) of the electrode lead-out portion 122A, and the adhesion between the electrode lead-out portion 122A and the electrodes (the
なお、図3に示した振動膜の電極部の構成例は、図1(A)に示すプッシュプル型の静電型超音波トランスデューサの振動膜、および図1(B)に示すプル型の静電型超音波トランスデューサの振動膜の両方に適用できるものである。 Note that the configuration example of the electrode portion of the vibration membrane shown in FIG. 3 includes the vibration membrane of the push-pull type electrostatic ultrasonic transducer shown in FIG. 1A and the pull-type static electricity shown in FIG. The present invention can be applied to both vibration membranes of electric ultrasonic transducers.
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の静電型超音波トランスデューサ、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the electrostatic ultrasonic transducer of the present invention and the above-described illustrated examples, and various modifications are made without departing from the scope of the present invention. Of course you get.
10、11 固定電極、12、12A 振動膜、13A 表面部分、13B 裏面部分
14 貫通穴(段付き貫通穴)、15A凸部、15B 凹部、16 直流バイアス電源、
18A、18B 信号源、120 絶縁層、121 導電層(蒸着膜層)、
122、122A 電極取り出し部、123、123A 膜枠材、
124、124A 金属部材、125、125A ネジ穴、
126、126A 電極配線、127、127A 導電性ゴム
10, 11 Fixed electrode, 12, 12A Vibration membrane, 13A Surface portion, 13B
18A, 18B signal source, 120 insulating layer, 121 conductive layer (deposited film layer),
122, 122A electrode extraction part, 123, 123A film frame material,
124, 124A metal member, 125, 125A screw hole,
126, 126A Electrode wiring, 127, 127A Conductive rubber
Claims (4)
前記振動膜が膜枠材に載置され、
前記振動膜の前記導電層における電極取り出し部に導電性ゴムで形成された押圧部材が載置され、
電極配線の一端が接続された導電性材料で形成された固定部材により、前記押圧部材が前記電極取り出し部に圧接され、固定されたこと
を特徴とする静電型超音波トランスデューサ。 A first fixed electrode formed with a plurality of holes, a second fixed electrode formed with a plurality of holes paired with the first fixed electrode, and a conductive layer sandwiched between the pair of fixed electrodes. And a vibration film to which a DC bias voltage is applied to the conductive layer, the pair of fixed electrodes, and a holding member for holding the vibration film, and an AC signal is applied between the pair of fixed electrodes. An electrostatic ultrasonic transducer,
The vibrating membrane is placed on a membrane frame member,
A pressing member formed of conductive rubber is placed on the electrode extraction portion in the conductive layer of the vibration membrane,
An electrostatic ultrasonic transducer, wherein the pressing member is pressed against and fixed to the electrode take-out portion by a fixing member formed of a conductive material to which one end of an electrode wiring is connected.
前記振動膜が載置される膜枠材の外周部に溝部が形成されており、
前記振動膜には前記溝部を覆うような形状で導電層が露出した電極取り出し部が形成されており、
前記溝部を前記振動膜の電極取り出し部で覆うように前記膜枠材に前記振動膜が載置され、
前記電極取り出し部が前記溝部を覆った状態で、導電性ゴムで形成された押圧部材が前記電極取り出し部の上面から前記溝部に嵌挿され、
電極配線の一端が接続された導電性材料で形成された固定部材により、前記押圧部材が前記溝部に圧接され、固定されたこと
を特徴とする静電型超音波トランスデューサ。 A first fixed electrode formed with a plurality of holes, a second fixed electrode formed with a plurality of holes paired with the first fixed electrode, and a conductive layer sandwiched between the pair of fixed electrodes. And a vibration film to which a DC bias voltage is applied to the conductive layer, the pair of fixed electrodes, and a holding member for holding the vibration film, and an AC signal is applied between the pair of fixed electrodes. An electrostatic ultrasonic transducer,
Grooves are formed on the outer periphery of the film frame material on which the vibration film is placed,
The vibration film is formed with an electrode extraction part in which the conductive layer is exposed in a shape covering the groove part,
The vibrating membrane is placed on the membrane frame material so as to cover the groove portion with the electrode extraction portion of the vibrating membrane,
With the electrode extraction part covering the groove part, a pressing member formed of conductive rubber is inserted into the groove part from the upper surface of the electrode extraction part,
An electrostatic ultrasonic transducer characterized in that the pressing member is pressed against and fixed to the groove portion by a fixing member formed of a conductive material to which one end of an electrode wiring is connected.
前記振動膜が膜枠材に載置され、
前記振動膜の前記導電層における電極取り出し部に導電性ゴムで形成された押圧部材が載置され、
電極配線の一端が接続された導電性材料で形成された固定部材により、前記押圧部材が前記電極取り出し部に圧接され、固定されたこと
を特徴とする静電型超音波トランスデューサ。 A fixed electrode having a concavo-convex portion on a surface; a vibration film having a conductive layer and disposed on a surface of the fixed electrode; and a member for holding the fixed electrode and the vibration film, the conductive layer of the vibration film An electrostatic ultrasonic transducer that is driven by applying an AC signal between a fixed electrode and a fixed electrode,
The vibrating membrane is placed on a membrane frame member,
A pressing member formed of conductive rubber is placed on the electrode extraction portion in the conductive layer of the vibration membrane,
An electrostatic ultrasonic transducer, wherein the pressing member is pressed against and fixed to the electrode take-out portion by a fixing member formed of a conductive material to which one end of an electrode wiring is connected.
前記振動膜が載置される膜枠材の外周部に溝部が形成されており、
前記振動膜には前記溝部を覆うような形状で導電層が露出した電極取り出し部が形成されており、
前記溝部を前記振動膜の電極取り出し部で覆うように前記膜枠材に前記振動膜が載置され、
前記電極取り出し部が前記溝部を覆った状態で、導電性ゴムで形成された押圧部材が前記電極取り出し部の上面から前記溝部に嵌挿され、
電極配線の一端が接続された導電性材料で形成された固定部材により、前記押圧部材が前記溝部に圧接され、固定されたこと
を特徴とする静電型超音波トランスデューサ。
A fixed electrode having a concavo-convex portion on a surface; a vibration film having a conductive layer and disposed on a surface of the fixed electrode; and a member for holding the fixed electrode and the vibration film, the conductive layer of the vibration film An electrostatic ultrasonic transducer that is driven by applying an AC signal between a fixed electrode and a fixed electrode,
Grooves are formed on the outer periphery of the film frame material on which the vibration film is placed,
The vibration film is formed with an electrode extraction part in which the conductive layer is exposed in a shape covering the groove part,
The vibrating membrane is placed on the membrane frame material so as to cover the groove portion with the electrode extraction portion of the vibrating membrane,
With the electrode extraction part covering the groove part, a pressing member formed of conductive rubber is inserted into the groove part from the upper surface of the electrode extraction part,
An electrostatic ultrasonic transducer characterized in that the pressing member is pressed against and fixed to the groove portion by a fixing member formed of a conductive material to which one end of an electrode wiring is connected.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005292128A JP2007104371A (en) | 2005-10-05 | 2005-10-05 | Electrostatic ultrasonic wave transducer |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP3209031A4 (en) * | 2014-10-16 | 2018-05-30 | Yamaha Corporation | Fixed pole and electroacoustic transducer |
JP2018514980A (en) * | 2015-03-16 | 2018-06-07 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフ | Ultrasonic microphone and ultrasonic acoustic radio |
-
2005
- 2005-10-05 JP JP2005292128A patent/JP2007104371A/en not_active Withdrawn
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