JP2007228539A

JP2007228539A - 振動板及び圧電振動板

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Publication number: JP2007228539A
Application number: JP2006079705A
Authority: JP
Inventors: Taiichi Tokuhisa; 泰一徳久; Hiroaki Uenishi; 広明植西; Yoshiyuki Watabe; 嘉幸渡部
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 2006-02-21
Filing date: 2006-02-21
Publication date: 2007-09-06

Abstract

【課題】振動板の構造の改良により剛性の上昇を抑制しながら圧電素子と振動板との電気的接続を図るとともに、圧電振動板の共振周波数の高周波化及び音圧の低下の防止を図る。
【解決手段】振動板１０は、複数の絶縁体層１２Ａ、１２Ｂを備える積層体１２と、少なくとも一方の主面の円形の圧電素子貼り付け領域１１内の略中央部に設けられた円形の内側接続電極１４Ａと、中心から内側接続電極の最も離れた部分より少なくとも外側に設けられた環状の外側接続電極１７Ａと、絶縁体層の層間に領域１１内と領域１１外とに亘って内側接続電極に接続された内側引き出し電極２４と外側接続電極に接続された外側引き出し電極２７とを有している。従って、絶縁体層の層間の内側引き出し電極２４で領域１１外に引き出すことができるので、圧電素子の端子電極と振動板の接続電極とを密着させた状態で接続させることができ、振動板の剛性の上昇を防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、スピーカやマイクロホン等の電気音響変換器に用いられる振動板及び圧電振動板に関し、更に具体的には、振動板の剛性の上昇を防止して、圧電振動板の共振周波数上昇及び音圧低下の防止に関するものである。

圧電型のスピーカやマイクロホン等の圧電型電気音響変換器は、簡易な電気音響変換手段として広く利用されており、特に近年は、携帯電話や携帯情報端末などの分野でスピーカ等として多用されている。
特許文献１には、図６及び図７に一例が示されるように、複数の圧電セラミック層２０２Ａ，２０２Ｂが内部電極２０４を間にして積層された積層型の圧電素子２００が振動板２１２の一方の主面に固着され、ケース２１８の内周面の段部に前記振動板２１２の縁部が支持され、圧電素子２００の引出電極２０４Ａ，２０７Ａとケース２１８の端子２１６とが導電性接着剤２１４により接続されている電気音響変換器が提案されている。

特開２００５−２６０６２３号公報

しかしながら、上記のような背景技術では、圧電素子２００の引出電極２０４Ａ，２０７Ａを振動板２１２を介して外部に引き出すにあたって、圧電素子２００の厚み寸法を超えて上面から突出する導電性接着剤２１４が必要になる。このため、圧電振動板全体の厚み寸法が大きくなり、剛性が上昇して圧電振動板の共振周波数が上昇するとともに音圧が低下する課題があった。

本発明は、以上の点に着目したもので、その目的は、振動板構造の改良により剛性の上昇を抑制しながら圧電素子と振動板との電気的接続を図ることである。他の目的は、前記振動板を用いて圧電振動板の共振周波数の高周波化、音圧の低下を防止することである。

前記目的を達成するため、本発明の振動板は、（１）複数の絶縁体層を備える積層体と、前記積層体の少なくとも一方の主面の円形の圧電素子貼り付け領域内の略中央部に設けられた内側接続電極と、前記圧電素子貼り付け領域内であって該圧電素子貼り付け領域の中心から前記内側接続電極の最も離れた部分より少なくとも外側に設けられた外側接続電極と、前記積層体の複数の絶縁体層の層間に前記圧電素子貼り付け領域内と該領域外とに亘って設けられ前記内側接続電極に接続された内側引き出し電極とを有することを特徴とする。

本発明の主要な実施形態は、（２）前記内側接続電極と前記外側接続電極とが同心状に配置されていることを特徴とする。

また、本発明の圧電振動板は、（３）前記（１）または（２）の振動板の前記圧電素子貼り付け領域に、圧電体層の少なくとも一方の主面に内側端子電極と環状の外側端子電極とが同心状に設けられた圧電素子が貼り付けられていることを特徴とする。

本発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。

本発明の振動板は、（１）複数の絶縁体層を備える積層体と、前記積層体の少なくとも一方の主面の円形の圧電素子貼り付け領域内の略中央部に設けられた内側接続電極と、前記圧電素子貼り付け領域内であって該圧電素子貼り付け領域の中心から前記内側接続電極の最も離れた部分より少なくとも外側に設けられた外側接続電極と、前記積層体の複数の絶縁体層の層間に前記圧電素子貼り付け領域内と該領域外とに亘って設けられ前記内側接続電極に接続された内側引き出し電極とを有することとした。
このため、積層体の主面の内側接続電極を積層体内部の内側引き出し電極で圧電素子貼り付け領域外に引き出すことができるので、圧電素子の同心状の一対の端子電極と振動板の接続電極とを密着させた状態で接続させることができる。これにより、振動板の剛性の上昇を防止することができる。

また、前記（１）に加えて、（２）前記内側接続電極と前記外側接続電極とが同心状に配置されていることとした。
このため、圧電体層の少なくとも一方の主面に内側端子電極と外側端子電極とが前記圧電体層の中心からの距離が異なる位置に設けられた圧電素子を貼り付ける際に、圧電素子の角度ずれを気にすることなく搭載することができる。

また、本発明の圧電振動板は、（３）前記（１）または（２）の振動板の前記圧電素子貼り付け領域に、圧電体層の少なくとも一方の主面に内側端子電極と環状の外側端子電極とが同心状に設けられた圧電素子が貼り付けられていることとした。
このため、圧電素子の同心状の一対の端子電極と振動板の接続電極とが密着した状態で接続されている。これにより、共振周波数の高周波化、音圧の低下を防止することができる。

次に、本発明の振動板の実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。図１は本実施形態１の振動板１０の全体を示す外観斜視図であり、図２は前記振動板１０を前記図１に示すＡ−Ａ線に沿って切断した断面図であり、図３は前記振動板１０の内部構造を示す分解斜視図である。

図１〜図３に示すように、本実施形態１の振動板１０は、複数の絶縁体層１２Ａ，１２Ｂが積層された略円板状の積層体１２に外周方向に延出した凸部１２１が設けられており、一方の主面及び他方の主面の円形の圧電素子貼り付け領域１１にはそれぞれ一対の接続電極１４Ａ，１７Ａが設けられており、前記積層体１２の凸部１２１には前記接続電極１４Ａ，１７Ａに接続された引き出し電極の端子部２４Ａ，２７Ａが設けられている。

具体的には、複数の絶縁体層１２Ａ，１２Ｂを備える積層体１２と、前記積層体１２の一方の主面の円形の圧電素子貼り付け領域１１内の略中央部に設けられた内側接続電極１４Ａと、前記圧電素子貼り付け領域１１内であって該領域１１の中心Ｐから前記内側接続電極１４Ａの最も離れた部分（距離Ｌ１）より少なくとも外側（距離Ｌ２）に設けられた外側接続電極１７Ａと、を有する。また、前記積層体１２の複数の絶縁体層１２Ａ，１２Ｂの層間には、前記圧電素子貼り付け領域１１内と該領域１１外とに亘って内側引き出し電極２４と外側引き出し電極２７とが設けられている。
そして、前記絶縁体層１２Ａには、前記内側接続電極１４Ａと前記内側引き出し電極２４とが対向する位置にスルーホール１６Ａ１が設けられ、該スルーホール１６Ａ１内にはスルーホール導体１６Ａが設けられて前記内側接続電極１４Ａと前記内側引き出し電極２４とが導電接続されている。また、前記外側接続電極１７Ａと前記外側引き出し電極２７とが対向する位置にスルーホール１９Ａ１が設けられ、該スルーホール１９Ａ１内にはスルーホール導体１９Ａが設けられて前記外側接続電極１７Ａと前記外側引き出し電極２７とが導電接続されている。
また、前記積層体１２の他方の主面には、円形の圧電素子貼り付け領域１１内の略中央部に設けられた内側接続電極１４Ｂと、前記圧電素子貼り付け領域１１内であって該領域１１の中心Ｐから前記内側接続電極１４Ｂの最も離れた部分（距離Ｌ１）より少なくとも外側（距離Ｌ２）に設けられた外側接続電極１７Ｂとを有し、前記と同様に、前記内側接続電極１４Ｂが前記内側引き出し電極２４に接続され、前記外側接続電極１７Ｂが前記外側引き出し電極２７に接続されている。
そして、上記と同様に、前記絶縁体層１２Ｂには、前記内側接続電極１４Ｂと前記内側引き出し電極２４とが対向する位置にスルーホール１６Ｂ１が設けられ、該スルーホール１６Ｂ１内にはスルーホール導体１６Ｂが設けられて前記内側接続電極１４Ｂと前記内側引き出し電極２４とが導電接続されている。また、前記外側接続電極１７Ｂと前記外側引き出し電極２７とが対向する位置にスルーホール１９Ｂ１が設けられ、該スルーホール１９Ｂ１内にはスルーホール導体１９Ｂが設けられて前記外側接続電極１７Ｂと前記内側引き出し電極２７とが導電接続されている。
また、上記積層体１２の凸部１２１には、絶縁体層１２Ａの凸部１２１Ａに該凸部１２１Ａの先端側から矩形の切欠きが２箇所平行に形成され、前記内側引き出し電極２４の端部２４Ａと前記外側引き出し電極２７の端部２７Ａとが露出されて、駆動回路に接続できるようになっている。

このため、前記積層体１２の一方の主面の内側接続電極１４Ａと前記積層体１２の他方の主面の内側接続電極１４Ｂとを積層体１２の複数の絶縁体層１２Ａ，１２Ｂの層間の内側引き出し電極２４で圧電素子貼り付け領域１１外に引き出すことができるので、圧電素子３０の同心状の一対の端子電極３４，３７と振動板１０の接続電極１４Ａ，１４Ｂ，１７Ａ、１７Ｂとを密着させた状態で接続させることができる。これにより、振動板１０の剛性の上昇を防止することができる。

上記絶縁体層１２Ａ，１２Ｂとしては、ＰＥＴ（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅＴｅｒｅｐｈｔａｌａｔｅ）、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂等の可撓性の絶縁フィルムが好ましいが、これに限定するものではなく、その他の種々の絶縁性樹脂シートを用いることができる。
上記実施形態１の振動板１０においては内側引き出し電極２４及び外側引き出し電極２７の両方が前記積層体１２の複数の絶縁体層１２Ａ，１２Ｂの層間に設けられているが、本発明はこれに限定するものではなく、少なくとも内側引き出し電極２４が前記層間に設けられていればよく、外側引き出し電極２７は、前記積層体１２の一方または他方の主面上の外側接続電極１７Ａ，１７Ｂのいずれか一方を延長して引き出し電極とすることができる。
また、前記絶縁体層を３層以上とし、前記内側引き出し電極２４と前記外側引き出し電極２７とを前記複数の絶縁体層の異なる層間に設けてもよく、また、前記内側引き出し電極と前記外側引き出し電極とをそれぞれ複数の層間に設け、前記積層体１２の一方の主面の接続電極と他方の主面の接続電極とをそれぞれ異なる層間の引き出し電極に接続してもよい。

上記接続電極１４Ａ，１４Ｂ、１７Ａ、１７Ｂ、及び引き出し電極２４，２７としては、Ａｇ粉末等を含む導電性樹脂ペーストを前記可撓性絶縁シートの一方の主面にスクリーン印刷等により塗布し、１００℃で乾燥した後、例えば１５０℃で熱硬化することにより形成される。
尚、導電性樹脂ペーストはフィラーとしてＡｇ粉等の導電粉末を多量に含むためにＰＥＴフィルム等に対する密着力が弱いので、予めＰＥＴフィルム等の表面にエポキシ樹脂層等、導電性樹脂ペーストとの密着力の良好な下地層を被覆しておくこと、もしくは、ＰＥＴフィルム等の表面に予めサンドブラスト処理により粗面化しておくことが好ましい。
また、前記各電極の形成方法としては、導電性樹脂ペーストの塗布・硬化は一例であり、スパッタリング法などにより金属その他の薄膜導電体層として設けるようにしてもよい。

上記円形の圧電素子貼り付け領域１１としては、少なくとも円板状の圧電素子の一方の主面全体を重ねることができるように円で囲まれる領域が平面に形成されていればよい。
前記圧電素子貼り付け領域１１内の前記内側接続電極と外側接続電極とは必ずしも同心状に配置される必要はないが、前記内側接続電極と前記外側接続電極とが同心状に配置されていることが好ましい。これによれば、圧電体層の少なくとも一方の主面に内側端子電極と外側端子電極とが前記圧電体層の中心からの距離が異なる位置に設けられた圧電素子を貼り付ける際に、前記振動板と前記圧電素子との角度ずれを気にすることなく搭載することができ、接続の信頼性の向上と振動板の振動の偏りを防止することができる。

上記積層体１２の主面の内側接続電極１４Ａ、１４Ｂと前記積層体１２の前記複数の絶縁体層１２Ａ，１２Ｂの層間の内側引き出し電極２４とは、スルーホール導体１６Ａ，１６Ｂにより接続するのが好ましい。

上記外側引き出し電極２７としては、本実施形態１においては、前記絶縁体層１２Ｂ上の前記外側接続電極１７Ａ，１７Ｂと同じ円環状の領域から前記絶縁体層１２Ｂの凸部１２１Ｂ上に亘って直線状に延出され、先端の端部２７Ａが、前記積層体１２の一方の絶縁体層１２Ａの凸部１２１Ａに形成した切欠きにより露出されているとともに、前記円環状の領域の一部が円環状の内と外とをつなぐように切り開かれ、ここを通って前記内側引き出し電極２４が振動板１０の絶縁体層１２Ｂの凸部１２１Ｂ上に亘って直線状に延出されているが、本発明はこれに限定するものではなく、前記積層体１２の複数の絶縁体層１２Ａ，１２Ｂの層間もしくは前記積層体１２の一方及び／又は他方の主面上に前記圧電素子貼り付け領域１１内と該領域１１外とに亘って設けられ前記接続電極１７Ａ，１７Ｂに接続されていればよい。

上記積層体１２の主面の外側接続電極１７Ａ，１７Ｂと前記積層体１２の複数の絶縁体層１２Ａ，１２Ｂの層間の外側引き出し電極２７との接続は、スルーホール導体１９Ａ，１９Ｂにより接続するのが好ましいが、本発明はこれに限定するものではなく、前記積層体１２の主面の外側接続電極１７Ａ，１７Ｂ及び前記積層体１２の複数の絶縁体層１２Ａ，１２Ｂの層間の外側引き出し電極２７をそれぞれ前記円形の圧電素子貼り付け領域１１内から前記積層体１２の外周側面に至るまで延長するとともに、前記積層体１２の外周側面に接続導体を形成して前記外側接続電極と前記外側引き出し電極とを接続してもよい。

次に、上記本発明の実施形態の振動板１０の製造プロセスについて図３を用いて説明する。まず、絶縁体層としてＰＥＴフィルムを用い、１５０℃で３０分間の加熱によりアニール処理して、２枚の絶縁体層１２Ａ，１２Ｂを準備する。
次に、前記絶縁体層１２Ａの所定の位置に打ち抜きプレス等の公知の穿孔手段によりスルーホール１６Ａ１，１９Ａ１を穿孔するとともに，同様に前記絶縁体層１２Ｂの所定の位置にスルーホール１６Ｂ１，１９Ｂ１を穿孔する。
次に、Ａｇ、カーボン等の導電性の粉末とエポキシ系樹脂等の絶縁性の樹脂と溶剤とを混合して導電性樹脂ペーストを準備し、スクリーン印刷法により前記絶縁体層１２Ａの一方の主面に円形の内側接続電極１４Ａ及び円環状の外側接続電極１７Ａを印刷するとともに、前記スルーホール１６Ａ１，１９Ａ１内に導電性樹脂ペーストを充填してスルーホール導体１６Ａ，１９Ａを形成する。
同様に、前記絶縁体層１２Ｂの一方の主面に内側引き出し電極２４及び外側引き出し電極２７を印刷するとともに、前記スルーホール１６Ｂ１，１９Ｂ１内に導電性樹脂ペーストを充填してスルーホール導体１６Ｂ，１９Ｂを形成する。
さらに、前記絶縁体層１２Ｂの他方の主面に前記絶縁体層１２Ａと同様に円形の内側接続電極１４Ｂ及び円環状の外側接続電極１７Ｂを印刷する。
得られた絶縁体層１２Ａ，１２Ｂを１００℃で乾燥した後、前記絶縁体層１２Ａの他方の主面に前記スルーホール導体１６Ａ，１９Ａ形成箇所を除いて熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂を主成分とする絶縁性接着剤を塗布し、前記絶縁体層１２Ａと絶縁体層１２Ｂとを積層して１５０℃で加熱・硬化もしくは加熱したのち冷却・硬化させて貼り合わせるか、あるいは、前記絶縁体層１２Ａと絶縁体層１２Ｂとを積層して前記絶縁体層１２Ａ，１２Ｂ同士を超音波溶着等により貼り合わせることにより、振動板１０が得られる。

次に、本発明の圧電振動板の実施形態について、図４及び図５を用いて説明する。
図４は、本実施形態２の圧電振動板２０を示す斜視図であり、図４（Ａ）は圧電振動板２０の全体を示す外観斜視図であり、図４（Ｂ）は圧電振動板２０の内部構造を説明するための分解斜視図であり、図５は、本実施形態２の圧電振動板に用いる圧電素子３０の一例を示す内部構造を説明するための分解斜視図である。

図４に示すように、本実施形態２の圧電振動板２０は、前記実施形態１の振動板１０の一方及び他方の主面の前記圧電素子貼り付け領域１１に、圧電体層の少なくとも一方の主面に内側端子電極と環状の外側端子電極とが同心状に設けられた圧電素子３０がそれぞれ接着剤等を用いて貼り付けられている。
このため、圧電素子３０の内側端子電極３４と振動板１０の内側接続電極１４とが間に前記電極間の接続を阻止するためのレジスト層を介在することなく密着した状態で接続されるとともに、前記圧電素子３０の外側端子電極３７と振動板１０の外側接続電極１７とが同様に間に前記電極間の接続を阻止するためのレジスト層を介在することなく密着した状態で接続されているので、前記レジスト層が介在することによる振動板剛性の上昇を避けることができ、共振周波数の高周波化、音圧の低下を防止することができる。

次に、上記圧電振動板２０に貼り付けられる圧電素子３０について図５を用いて説明する。前記圧電素子３０は、積層圧電体３２の積層方向に２つの圧電体層３２Ａ，３２Ｂを備えており、該圧電体層３２Ａの一方の主面、前記圧電体層３２Ｂの他方の主面、及び前記圧電体層３２Ａと前記圧電体層３２Ｂとの層間に、円形と円環状の一対の電極がそれぞれ設けられている。

具体的には、前記積層圧電体３２の表面であって圧電体層３２Ａの一方の主面上に、環状の間隙３１を挟んで円形の第１の電極３４Ａ及び環状の第２の電極３７Ａとが一対の端子電極として同心状に設けられるとともに、前記圧電体層３２Ａの第２の主面上に、前記第１の電極３４Ａと対向する円形の第３の電極３７Ｂ、及び前記第２の電極３７Ａと対向する環状の第４の電極３４Ｂと、を有する。そして、前記第１の電極３４Ａと前記第４の電極３４Ｂとが前記積層圧電体３２の前記第１の主面及び第２の主面のいずれとも異なる面上の接続導体３５Ａ及び該接続導体３５Ａと前記第１の電極３４Ａとを接続するスルーホール導体３６Ａ、及び前記接続導体３５Ａと前記第４の電極３４Ｂとを接続するスルーホール導体３６Ｂを経由して接続されるとともに、前記第２の電極３７Ａと前記第３の電極３７Ｂとが前記積層圧電体３２の前記第１の主面及び第２の主面のいずれとも異なる面上の接続導体３８Ａ及び該接続導体３８Ａと前記第２の電極３７Ａとを接続するスルーホール導体３９Ａ、及び前記接続導体３８Ａと前記第３の電極３７Ｂとを接続するスルーホール導体３９Ｂを経由して接続されている。

このため、前記圧電体層３２Ａの一方の主面の第１の電極３４Ａと第２の電極３７Ａとにそれぞれ異なる極性の信号電圧が印加されると、スルーホール導体３６Ａ、前記接続導体３５Ａ，及びスルーホール導体３６Ｂを経由して、前記圧電体層３２Ａを挟んで前記第２の電極３７Ａに対向する第４の電極３４Ｂにも前記第１の電極３４Ａと同じ信号電圧が印加され、同様に、スルーホール導体３９Ａ、前記接続導体３８Ａ，及びスルーホール導体３９Ｂを経由して、前記圧電体層３２Ａを挟んで前記第１の電極３４Ａに対向する第３の電極３７Ｂにも前記第２の電極３７Ａと同じ信号電圧が印加される。これにより、各電極間に挟まれる圧電体層３２Ａが厚み方向／面方向に変位する。

上記圧電素子としては、少なくとも一つの圧電体層３２Ａを備えた積層圧電体３２を有するものであればよいが、本実施形態２の圧電振動板に用いられる一例の圧電素子３０では、もう一つの圧電体層３２Ｂについても上記の圧電体層３２Ａと同様に電極、接続導体、及びスルーホール導体が形成され、接続されている。
すなわち圧電素子３０は、少なくとも一つの圧電体層３２Ｂを備えた積層圧電体３２を有するとともに、前記圧電体層３２Ｂの第１の主面に相当する面上には第１の電極に相当する電極３４Ｂ及び第２の電極に相当する電極３７Ｂが間隙を挟んで設けられており、前記圧電体層３２Ｂの第２の主面に相当する面上には前記第１の電極に相当する電極３４Ｂと対向する第３の電極に相当する電極３７Ｃ及び前記第２の電極に相当する電極３７Ｂと対向する第４の電極に相当する電極３４Ｃが同様に間隙を挟んで設けられている。そして、前記第１の電極に相当する電極３４Ｂと前記第４の電極に相当する電極３４Ｃとが、前記圧電体層３２Ｂの前記第１の主面に相当する面及び第２の主面に相当する面のいずれとも異なる面上の接続導体３５Ｂ、該接続導体３５Ｂと前記第１の電極に相当する電極３４Ｂとを接続するスルーホール導体３６Ｂ、及び前記接続導体３５Ｂと前記第４の電極に相当する電極３４Ｃとを接続するスルーホール導体３６Ｃを経由して接続されるとともに、前記第２の電極に相当する電極３７Ｂと前記第３の電極に相当する電極３７Ｃとが、前記圧電体層３２Ｂの前記第１の主面に相当する面及び第２の主面に相当する面のいずれとも異なる面上の接続導体３８Ｂ、該接続導体３８Ｂと前記第２の電極に相当する電極３７Ｂとを接続するスルーホール導体３９Ｂ、及び前記接続導体３８Ｂと前記第３の電極に相当する電極３７Ｃとを接続するスルーホール導体３９Ｃを経由して接続されている。

このため、前記圧電体層３２Ｂの一方の主面に相当する面の第１の電極に相当する電極３４Ｂと第２の電極に相当する電極３７Ｂとにそれぞれ異なる極性の信号電圧が印加されると、スルーホール導体３６Ｂ、前記接続導体３５Ｂ，及びスルーホール導体３６Ｃを経由して、前記圧電体層３２Ｂを挟んで前記第２の電極に相当する電極３７Ｂに対向する第４の電極に相当する電極３４Ｃにも前記第１の電極に相当する電極３４Ｂと同じ信号電圧が印加され、同様に、スルーホール導体３９Ｂ、前記接続導体３８Ｂ，及びスルーホール導体３９Ｃを経由して、前記圧電体層３２Ｂを挟んで前記第１の電極に相当する電極３４Ｂに対向する第３の電極に相当する電極３７Ｃにも前記第２の電極に相当する電極３７Ｂと同じ信号電圧が印加される。これにより、各電極間に挟まれる圧電体層３２Ｂが厚み方向／面方向に変位する。

このため、本実施例１の圧電素子３０は、積層圧電体３２の表面の前記電極３４Ａ，３７Ａにそれぞれ異なる極性の信号電圧が印加されると、接続導体３５Ａ，３５Ｂ、及びスルーホール導体３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃを経由して，電極３４Ｂ，３４Ｃに前記電極３４Ａと同じ電圧が印加されるとともに、接続導体３８Ａ，３８Ｂ、及びスルーホール導体３９Ａ，３９Ｂ，３９Ｃを経由して、電極３７Ｂ，３７Ｃに前記電極３７Ａと同じ電圧が印加される。
この結果、圧電素子３０は、積層圧電体３２の各圧電体層３２Ａ，３２Ｂが厚み方向／面方向に変位する。

上記圧電素子３０の圧電体層３２Ａ，３２Ｂとしては、セラミックス圧電体、有機圧電体、もしくはこれらの混合物を主成分とするものが好適である。
上記圧電素子３０の電極３４Ａ〜３４Ｃ，３７Ａ〜３７Ｃ、接続導体３５Ａ、３５Ｂ、３８Ａ、３８Ｂ、スルーホール導体３６Ａ〜３６Ｃ，３９Ａ〜３９Ｃとしては、Ａｇ，Ａｇ−Ｐｄ，Ｐｄ等の電極材料、もしくは前記電極材料に少量の前記圧電材料を共生地として混合したものが好適である。上記圧電素子の積層圧電体３２としては、少なくとも一つの圧電体層を備えるものであって、複数の圧電体層を備えるもののほうがより大きな変位を得られるために好適である。また、上記積層体は、上記少なくとも一つの圧電体層と他の絶縁体層とを積層したものであっても良いことは勿論である。

次に、圧電体層としてセラミック圧電体を用いた積層型の圧電素子３０について、製造プロセスの一例としてシート積層法を用いた場合について説明する。
まず、ＰＺＴ系の圧電性セラミック材料粉末を準備し、バインダー、溶剤とともに混合してセラミックススラリーを作成し、得られたスラリーを用いて、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等からなるキャリアフィルム上にドクターブレード法、グラビア印刷法等公知の手段により塗工し、乾燥して厚さ１０〜１００μｍの長尺の圧電体材料を主成分とするセラミックグリーンシートを形成した後、所定の寸法にカットし、複数枚のセラミックグリーンシートを作成する。次に得られたセラミックグリーンシートの所定の位置に打ち抜きプレス等によりスルーホールを穿孔する。次に、Ａｇ，Ａｇ−Ｐｄ，Ｐｄ等の導電粉末を準備し、バインダーと溶剤とともに混合して電極材料ペーストを作成し、得られた電極材料ペーストを用いて、上記セラミックグリーンシート上に所定のパターンで電極、接続導体を印刷するとともに、前記スルーホールにスルーホール導体を充填する。上記で得られたセラミックグリーンシートを前記電極及び前記接続導体と前記スルーホール導体とが接するように所定の順序で積層・圧着してセラミック積層体を作成し、４００〜８００℃で脱バインダー処理した後、８５０℃〜１１００℃で１〜３時間焼成して積層体からなる圧電素子を得る。以上がシート積層法を用いた製造プロセスの概要であるが、本発明の圧電素子を得るための製造プロセスは上記のシート積層法に限定するものではなく、公知のスラリービルド法のほか、有機圧電体材料を用いてプリント配線基板と同様のプロセスを用いて形成することもできる。

次に、上記実施形態の圧電振動板２０に用いられる圧電素子３０の一例について、シート積層法を例にして製造プロセスを説明する。
まず、公知のＰＺＴ系セラミック圧電体材料の粉末を準備し、バインダー、溶剤とともに混合してセラミックスラリーを作成し、得られたスラリーを用いて、ＰＥＴフィルム上にドクターブレード法により厚さ３０μｍの長尺のセラミックグリーンシートを作成する。得られたセラミックグリーンシートを所定の寸法に切断して複数枚のセラミックグリーンシート３２Ａ１，３２Ａ２，３２Ｂ１，３２Ｂ２を作成する。尚、説明の都合上、圧電素子１個分について図示する（以下同様）。
次に、上記で得られたセラミックグリーンシート３２Ａ１の所定の位置にスルーホール３６Ａ１，３９Ａ１を、セラミックグリーンシート３２Ａ２の所定の位置にスルーホール３６Ｂ１，３９Ｂ１を、セラミックグリーンシート３２Ｂ１の所定の位置にスルーホール３６Ｂ２，３９Ｂ２を、セラミックグリーンシート３２Ｂ２の所定の位置にスルーホール３６Ｃ１，３９Ｃ１を、打ち抜きプレスによりそれぞれ穿孔する。
次に、Ｐｄ電極材料粉末とバインダーと溶剤とを混合した電極材料ペーストを準備し、スクリーン印刷法によりそれぞれのグリーンシートの所定の位置に電極、接続導体の印刷を行うとともに、スルーホール導体の充填を行う。まず、前記セラミックグリーンシート３２Ａ２の一方の主面に一対の接続導体３５Ａ，３８Ａを印刷するとともに前記スルーホール３６Ｂ１，３９Ｂ１にスルーホール導体を充填する。同様に、セラミックグリーンシート３２Ｂ２の一方の主面に一対の接続導体３５Ｂ，３８Ｂを印刷するとともに前記スルーホール３６Ｃ１，３９Ｃ１にスルーホール導体を充填する。また、前記セラミックグリーンシート３２Ａ１の一方の主面に一対の電極３４Ａ，３７Ａを印刷するとともに前記スルーホール３６Ａ１，３９Ａ１にスルーホール導体を充填する。同様に、前記セラミックグリーンシート３２Ｂ１の一方の主面に一対の電極３４Ｂ，３７Ｂを印刷するとともに前記スルーホール３６Ｂ２，３９Ｂ２にスルーホール導体を充填する。また、前記セラミックグリーンシート３２Ｂ２の他方の主面に一対の電極３４Ｃ、３７Ｃを印刷する。前記電極と前記スルーホール導体、及び前記接続導体と前記スルーホール導体がそれぞれ接するように上記で得られたセラミックグリーンシート３２Ａ１，３２Ａ２，３２Ｂ１，３２Ｂ２を順次積層・圧着し、所定の温度で脱バインダー処理した後、所定の温度で３時間焼成して積層圧電体３２を得る。

次に、上記積層圧電体３２の表面の前記電極３４Ａ，３７Ａにそれぞれ異なる極性の分極電圧が印加されると、接続導体３５Ａ，３５Ｂ、及びスルーホール導体３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃを経由して、電極３４Ｂ，３４Ｃに前記電極３４Ａと同じ電圧が印加されるとともに、接続導体３８Ａ，３８Ｂ、及びスルーホール導体３９Ａ，３９Ｂ，３９Ｃを経由して、電極３７Ｂ，３７Ｃに前記電極３７Ａと同じ電圧が印加される。この結果、圧電素子３０は、積層圧電体３２の各圧電体層３２Ａ，３２Ｂが厚み方向に分極される。

上記の圧電素子３０は、少なくとも一つの圧電体層３２Ａを備えた積層圧電体３２を有するとともに、前記圧電体層３２Ａの第１の主面上には第１の電極３４Ａ及び第２の電極３７Ａが間隙３１を挟んで設けられており、前記圧電体層３２Ａの第２の主面上には前記第１の電極３４Ａと対向する第３の電極３７Ｂ及び前記第２の電極３７Ａと対向する第４の電極３４Ｂが同様に間隙を挟んで設けられている。そして、前記第１の電極３４Ａと前記第４の電極３４Ｂとが前記積層圧電体３２の前記第１の主面及び第２の主面のいずれとも異なる面上の接続導体３５Ａを経由して接続されるとともに、前記第２の電極３７Ａと前記第３の電極３７Ｂとが、前記積層圧電体３２の前記第１の主面及び第２の主面のいずれとも異なる面上の接続導体３８Ａを経由して接続されている。
このため、前記圧電体層の第１の主面の第１の電極３４Ａ及び第２の電極３７Ａ、前記第２の主面の第３の電極３７Ｂ及び第４の電極３４Ｂを、それぞれ前記電極間の間隙３１を越えてはみ出すような延長部分を設けることなく導電接続できるので、圧電体層３２Ａを挟んで対向する電極３４Ａ及び３７Ｂ，電極３７Ａ及び３４Ｂの対向面積を減少させることがない。このため、同じ音圧を得るために必要な圧電素子３０の面積寸法を削減して、小型化を実現することができる。

また、上記の実施形態２の圧電振動板２０に用いられる圧電素子３０は、前記第１の電極３４Ａと前記第４の電極３４Ｂ、前記第２の電極３７Ａと前記第３の電極３７Ｂのうち、少なくともと一方が、前記積層圧電体３２の内部の第３の面上の接続導体３５Ａ，３８Ａと、前記圧電体層３２Ａに設けたスルーホール導体３６Ａ，３６Ｂ，３９Ａ，３９Ｂとを経由して接続されているので、前記圧電体層３２Ａの第１及び第２の主面上の電極間隙の限られた領域内にスルーホール接続部を設ける必要がないので、スルーホール形成位置を任意に選択することができ、スルーホール部への応力の集中を防止できるとともに、層間で面方向に多少の位置ずれが生じた場合であっても電極間のショートや接続部の接続不良等が生じにくい。
以上本実施形態２の圧電振動板２０に用いられる圧電素子３０の少なくとも一つの圧電体層について着目してその作用・効果を記載したが、もう一つの圧電体層３２Ｂについても同様の作用・効果を奏する。

次に、本実施形態２の圧電振動板２０の製造プロセスの一例について図４を用いて説明する。
上記実施形態１の振動板１０の一方の主面の接続電極１４Ａ，１７Ａ上にエポキシ系の絶縁性接着剤を薄く塗布した後、前記圧電素子３０の前記端子電極３４Ｃと前記振動板１０の接続電極１４Ａが、また、前記圧電素子３０の端子電極３７Ｃと前記振動板１０の接続電極１７Ａが、それぞれ接するように、前記圧電素子３０を重ね、前記積層圧電体３２が割れない程度の圧力で圧着し、加熱硬化する。これにより、前記圧電素子３０の端子電極３４Ｃ，３７Ｃの表面の微細な凹凸と前記振動板１０の接続電極１４Ａ，１７Ａの表面の微細な凹凸とが接触して、前記振動板１０の一方の接続電極１４Ａと前記圧電素子３０の主面の接続電極３４Ｃとが導電接続されるとともに、前記振動板１０の他方の端子電極１７Ａと前記圧電素子３０の主面の電極層３７Ｃとが導電接続される。
同様に、振動板１０の他方の主面の接続電極１４Ｂ，１７Ｂ上にエポキシ系の絶縁性接着剤を薄く塗布した後、前記圧電素子３０と内部構造が同じで分極方向のみが逆向きの圧電素子３０’の前記端子電極３４Ａ’と前記振動板１０の接続電極１４Ｂが、また、前記圧電素子３０’の端子電極３７Ａ’と前記振動板１０の接続電極１７Ｂが、それぞれ接するように、前記圧電素子３０’を重ね、前記積層圧電体３２’が割れない程度の圧力で圧着し、加熱硬化する。これにより、前記圧電素子３０’の端子電極３４Ａ’，３７Ａ’の表面の微細な凹凸と前記振動板１０の接続電極１４Ｂ，１７Ｂの表面の微細な凹凸とが接触して、前記振動板１０の一方の接続電極１４Ｂと前記圧電素子３０’の主面の接続電極３４Ａ’とが導電接続されるとともに、前記振動板１０の他方の端子電極１７Ｂと前記圧電素子３０’の主面の電極層３７Ａ’とが導電接続され、圧電振動板２０が得られる。

上記振動板１０の端子部２４Ａ，２７Ａは図示省略した電源に接続され、例えば、一方の端子部２４Ａにはプラス，他方の端子部２７Ａにはマイナスという具合に異なる極性の信号電圧が交互に印加される。

上記本発明の実施形態１の振動板１０を用いた実施形態２の圧電振動板２０は、一対の接続電極１４Ａ，１７Ａを備えた振動板１０に前記圧電素子３０を固着したので、端子電極３４，３７の引出しを全て振動板１０から行うことができ、圧電振動板２０の薄型化を図ることができる。また、第１の主面の端子電極３４Ａ，３７Ａと第２の主面の電極３４Ｂ，３７Ｂとをそれぞれ接続するために前記電極３４Ａ，３４Ｂ，３７Ａ，３７Ｂの対向面積を減少させることがないので、大きな変位を得ることが可能となり、圧電振動板２０の音圧を向上させることができる。

上記実施形態２の圧電振動板２０では、振動板１０の両主面にそれぞれ接続電極１４Ａ，１７Ａ，１４Ｂ，１７Ｂを形成し、それぞれの主面に独立して圧電素子３０を固着してバイモルフ構造を示したが、本発明はこれに限定するものではなく、振動板１０の一方の主面のみに端子電極１４Ａ，１７Ａを形成して１つの圧電素子３０を固着したユニモルフ構造にすることもできる。
また、上記第１の実施形態では、圧電素子及び振動板の全体形状を円形及び略円形としたが、本発明はこれに限定するものではなく、振動板を矩形やその他の異形状にしてもよく、また、振動板の一方の主面に複数の圧電素子を互いに離間して貼り合わせてもよい。また、上記実施形態では、振動板１０と圧電素子３０との貼り合わせに絶縁性の接着剤を用いたが、本発明はこれに限定するものではなく、振動板１０の接続電極と圧電素子３０の主面の端子電極とが対向する領域に導電性接着剤を塗布して貼り合わせてもよい。

本発明の振動板および圧電振動板の好適な応用例としては，携帯電話，携帯情報端末（ＰＤＡ），ボイスレコーダ，ＰＣ（パソコン）などの各種電子機器のスピーカが挙げられるが、他の公知の各種の電子機器に適用することを妨げるものではない。

本発明によれば、薄型化が要求される発音体用の圧電振動板及びそれを利用した電子機器の用途に好適である。

本発明の振動板の実施形態１の外観を示す斜視図である。前記実施形態１の上記図１のＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。前記実施形態１の振動板の内部構造を示す分解斜視図である。前記実施形態１の振動板を用いた実施形態２の圧電振動板を示す斜視図であり、図４（Ａ）は圧電振動板の全体を示す外観斜視図、図４（Ｂ）は前記圧電振動板の内部構造を説明するための分解斜視図である。本発明の実施形態２の圧電振動板に用いられる圧電素子の内部構造を示す分解斜視図である。背景技術の一例を示す斜視図である。上記背景技術を示す断面図である。

符号の説明

１０：振動板
１１：圧電素子貼り付け領域
１２：積層体
１２１：凸部
１２Ａ，１２Ｂ：絶縁体層
１２１Ａ，１２１Ｂ：凸部
１４Ａ，１４Ｂ：接続電極
１６Ａ，１６Ｂ：スルーホール導体
１７Ａ，１７Ｂ：接続電極
１９Ａ，１９Ｂ：スルーホール導体
２０：圧電振動板
２４：引き出し電極
２４Ａ：端部
２７：引き出し電極
２７Ａ：端部
３０：圧電素子
３０’：圧電素子
３１：間隙
３２：積層圧電体
３２’：積層圧電体
３２Ａ、３２Ｂ：圧電体層
３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ：電極
３４Ａ’：電極
３５Ａ、３５Ｂ：接続導体
３６Ａ，３６Ｂ、３６Ｃ：スルーホール導体
３７Ａ、３７Ｂ，３７Ｃ：電極
３７Ａ’：電極
３８Ａ、３８Ｂ：接続導体
３９Ａ，３９Ｂ、３９Ｃ：スルーホール導体
Ｐ：中心

Claims

複数の絶縁体層を備える積層体と、前記積層体の少なくとも一方の主面の円形の圧電素子貼り付け領域内の略中央部に設けられた内側接続電極と、前記圧電素子貼り付け領域内であって該圧電素子貼り付け領域の中心から前記内側接続電極の最も離れた部分より少なくとも外側に設けられた外側接続電極と、前記積層体の複数の絶縁体層の層間に前記圧電素子貼り付け領域内と該領域外とに亘って設けられ前記内側接続電極に接続された内側引き出し電極とを有することを特徴とする振動板。
前記内側接続電極と前記外側接続電極とが同心状に配置されていることを特徴とする請求項１記載の振動板。
前記請求項１または２に記載の振動板の前記圧電素子貼り付け領域に、圧電体層の少なくとも一方の主面に内側端子電極と環状の外側端子電極とが同心状に設けられた圧電素子が貼り付けられていることを特徴とする圧電振動板。