JP3057451B2 - 圧電ブザー - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、圧電ブザーに関するものである。

［従来の技術及び課題］ 圧電ブザーは、第１図に示すように、圧電振動子１の
両面に電極２を形成し、この電極２に、直接又は金属弾
性体３を介してリード線４を接続したものである。

この圧電ブザーにおける前記電極２は、従来から銀ペ
ーストが用いられ、第９図に示すように、印刷により、
その銀ペーストが圧電振動子１の両面に塗布されて電極
２が形成され、以後、同図に示すフローによって乾燥・
焼付け等が行われて、圧電ブザーが製造される。

しかしながら、銀ペーストは、高価であり、コストに
占める割合も大きく、且つ湿潤雰囲気中で直流電圧を印
加すると、銀マイグレーションを起こし、適正な振動特
性を得られない問題がある。また、圧電振動子１は、振
動特性の面から極力薄いことが望まれるが、薄くする
と、前記焼付け時（約800℃）に電極２において銀マイ
グレーションが生じる恐れがあって、圧電振動子１の薄
膜化を図れない問題もある。

ところで、本発明者等は、銀ペーストと同等な導電
性を有する、スクリーン印刷、凹版印刷、が容易であ
る、絶縁基体上への塗膜の密着性がよい、細線回路
が形成できる、塗膜上への半田付性と半田付強度がす
ぐれている、半田コートの導電回路の導電性が長期に
わたって維持できる銅ペースト（導電性塗料）を得るた
めに、樹脂メーカーから種々のバインダーを提供せし
め、提供されたバインダーをもとに種々の組成物を調整
し、それらの組成物のなかで、より良好な特性を示すも
ののバインダーが、レゾール型フェノール樹脂であり、
それが有する２−１置換体、２、４−２置換体、２、
４、６−３置換体、メチロール基、ジメチレンエーテ
ル、フェニル基の赤外分光法による赤外線透過率をｌ、
ｍ、ｎ、ａ、ｂ、ｃとするとき各透過率の間に、 （イ） l/n＝0.8〜1.2 （ロ） m/n＝0.8〜1.2 （ハ） b/a＝0.8〜1.2 （ニ） c/a＝1.2〜1.5 なる関係が成り立つことを確認し、特願昭63−167229号
によって下記の提案を行った。

記 「金属銅粉A85〜95重量％と、レゾール型フェノール
樹脂B15〜５重量％と、その両者Ａ、Ｂの合計100重量部
に対して、飽和脂肪酸若しくは不飽和脂肪酸又はそれら
の金属塩0.5〜８重量部と、金属キレート形成剤１〜50
重量部とから成り、前記レゾール型フェノール樹脂Ｂ
は、それが有する２−１置換体、２、４−２置換体、
２、４、６−３置換体、メチロール基、ジメチレンエー
テル、フェニル基の赤外分光法による赤外線透過率を
ｌ、ｍ、ｎ、ａ、ｂ、ｃとするとき、各透過率の間に なる関係が成り立つペースト、 ここで、赤外線透過率比とは、レゾール型フェノール
樹脂を、島津フーリエ変換赤外分光光度計（FTIR−410
0）を用い、液膜法による分光分析をおこなった結果得
られたチャートに関して、各置換基に対応する吸収位置
（波数）における透過率の比を検討することによって得
られる。そのレゾール型フェノール樹脂を確定するため
に必要なスペクトルの位置及び置換基の関係は以下の表
の通りである。

このように、各置換基の吸収に対して、透過率をｌ、
ｍ、ｎ、ａ、ｂ、ｃと表し、透過率（Ｔ）は、各吸収ピ
ークのバックグラウンドにベースラインを引き、そこか
ら求められる入射光の強度（I₀）透過光の強度（Ｉ）の
比とすると、一般に、〔Ｔ＝I/I₀×100〕で表される。
これらから、各置換基に対して規定した波長において、
透過率が得られ、この透過率の大小関係を検討すること
により、前記の通り、レゾール型フェノール樹脂の内で
も、ジメチレンエーテル結合が多く、なおかつ、３置換
体の多いタイプを確定することができる。」 ここで、使用するレゾール型フェノール樹脂につい
て、その化学量、２−１置換体量をλ、２、４−２置換
体量をμ、２、４、６−３置換体量をν、メチローール
基量をα、ジメチレンエーテル量をβ、フェニル基量を
γとすると、前記構成のl/n、m/nが大きいということ
は、λ／ν、μ／νが小さいということになる。すなわ
ち、２−１置換体量λ、２、４−２置換体量μ、に比し
て、２、４、６−３置換体量をνが多いということを意
味する。

また、前記構成のb/a、c/aが大きいということは、β
／α、γ／αが小さいということになる。すなわち、ジ
メチレンエーテル量β、フェニル基量γに比して、メチ
ロール基量αが多いということを意味する。

一般に、２、４、６−３置換体量νが大きくなると、
レゾール型フェノール樹脂の架橋密度が大きくなるた
め、前記λ／ν、μ／νが小さい方が、すなわち、l/
n、m/nが大きい方が塗膜の導電性は良くなる。しかし、
逆に塗膜が硬く脆くなる傾向を示し、物理的特性が悪く
なる。また、β／αが小さいと塗膜の半田付性が悪くな
り、γ／αが大きいと塗膜の導電性が悪くなる。

従って、得られる導電塗料において、塗膜の硬さを適
切にし、良好な導電性と半田付性とを兼備するレゾール
型フェノール樹脂としては、前記構成に示すl/n、m/n、
b/aがそれぞれ0.8〜1.2、c/aが1.2〜1.5とするのが適し
ている。

しかしながら、この提案においても、上記の問題点
〜を十分に解決したものとは言えない。

ここで本発明者等は、導電ペーストの特性を改良する
ために、ペーストの組成である銅粉に着目し次のような
観点で、銅紛メーカーから種々の銅紛の提供を求めた。

即ち、銅紛を上記バインダーで十分バインドするには
銅紛を樹枝状とする。銅紛を極端な樹枝状とすると嵩密
度に対する比表面積が大きくなって酸化し易くなり、得
られる導電ペーストの導電性が低下する。

従って、上記観点に立って銅紛メーカーから種々の銅
紛を提供せしめ、その銅紛をもとに種々のペーストを試
作し、その特性を試験したところ良好な特性を有するも
のが存在していることを確認し、そのペーストに採用し
た銅紛を特定する手段として銅紛の「形状」、「平均粒
子径」、「かさ密度」、「比表面積と水素還元減量との
比」を規定することにした。

ここで、比表面積は、サブシーブサイザー法で測定
し、水素還元減量はつぎの要領で得る。すなわち、試料
約5gを0.1gの桁まで計りとり、石英又は磁製還元ボート
（以下、ボートという）に3mm以下の厚さに均一に入
れ、更に0.1gの桁まで計りとる。これを化学分析用石英
又は磁製還元管（以下、還元管という）の中に入れて電
気炉内に置き、還元管内の空気を水素ガスで十分置換し
たのち昇温する。この場合の水素ガスの純度は、露点−
40℃以下、酸素含有量は黄りん試験によって白煙発生が
ない程度のものでなければならない。次に、水素ガスの
流量を約100ml/minに調整し、375±15℃で30分間保持す
る。この後、電気炉から還元管を取り出し、室温まで冷
却したのち、水素を止め、ボートを取り出して0.001gの
桁まで計り、次式により還元減量の百分率を小数第２位
まで算出し、JIS Ｚ 8401によって小数第１位に丸め
る。還元減量（％）＝（Ａ−Ｂ）/C×100、ここに、A:
ボート及び試料の還元前の質量（ｇ）、B:ボート及び試
料の還元後の質量（ｇ）、C:試料の計りとり量（ｇ）。

上記銅紛を採用した銅ペーストを前記圧電ブザーの電
極２として使用すれば、圧電振動子１にはポリマー接着
し得るため、前記銀ペーストのように焼成する必要はな
く、マイグレーションの恐れはなく、圧電振動子１の薄
膜化を図ることができる。

しかしながら、上記銅ペーストの圧電振動子１へのキ
ャパシィティ（Capacity、共振特性）は銀ペーストに比
べて低く、銀ペーストを100とすると、60程度である。
このため十分な音圧を得ることができない。

そこで、本発明は、上記銅ペースト（塗料）におい
て、圧電振動子とのキャパシィティを向上させることを
課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、本発明にあっては、ま
ず、上記銅ペーストにカーボンブラック所要重量部を混
入したものとしたのである。このカーボンブラックの重
量部、粒径は、実験等により適宜に決定すればよいが、
例えば、前記従来の銅ペースト100重量部に対し、0.5〜
20重量部、好ましくは１〜10重量部とし、その粒径は、
例えば15（10^-3μｍ）nm〜１μｍ好ましくは15nm〜50nm
とする。

なお、ここでカーボンブラックの粒径が大きくなると
キャパシィティが低下することが第４図から理解でき
る。

また、上記銅ペーストの銅紛の粒径を0.5〜20μｍと
して電極を形成することができ、好ましくは10μｍ以下
とする。この範囲の銅紛粒径としてさらにカーボンブラ
ックを加えてもよい。

上記金属銅紛Ａは、形状が樹枝状、かさ密度が1.5〜
3.5g/cc、比表面積と水素還元減量との比が11000以上で
あるもの（三井金属鉱業株式会社製、品名Ｔ−22）とす
ることができる。

なお、銅ペーストには、粘度調節をするために、通常
の有機溶剤を適宜使用することができる。例えば、ブチ
ルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、ブチ
ルセロソルブ、メチルイソブチルケトン、トルエン、キ
シレンなどの公知の溶剤である。

〔実施例〕

表１に示す配合比でもって、実施例１は、銅紛粒径:
0.8μｍ、1.0μｍ、1.3μｍ、3.0μｍ、5.0μｍ、15μ
ｍ、20μｍの７種類をそれぞれ20分間三軸ロールで混練
して銅ペーストを調整した。実施例２は、銅紛径:5.0μ
ｍ、カーボンブラック粒径:40nm、25nm、16nmで、銅紛
に対する重量比:1％、2.5％、４％、５％、６％、7.5
％、９％のうち適宜なものを選んで、同じくそれぞれ20
分間三軸ロールで混練して銅ペーストを調整した。な
お、レゾール型フェノール樹脂は、その赤外線透過率比
が、 このように調整した実施例１、２の銅ペーストを第２
図に示すように、スクリーン印刷法により、圧電振動子
１の疑似基板両面に塗布して電極２を形成し、そのもの
のキャパシィティを測定した。その実施例１の結果を第
３図に、実施例２の結果を第４図に示す。

この結果から、金属銅紛径が小さくなれば、キャパシ
ィティが大きくなり、カーボンブラックの含有量（添加
量）が増せば、同じくキャパシィティが大きくなり、カ
ーボンブラックの粒径が大きくなるとキャパシィティが
低下することがわかる。銀ペーストのキャパシィティを
100とした場合、実施例で高いものにおいては約90程度
となった。

なお、特願昭63−167229号等と同様にして導電性、密
着性、半田付性、半田付強度、印刷性を検査したとこ
ろ、銅紛径:0.5μｍ以下では十分な導電性を得ることが
できず、また、同1.0μｍ以下では半田付性が悪くなっ
たが、他の点では満足できるものであった。このように
金属銅紛は粒径が小さくなれば、キャパシィティが良く
なる反面、導電性、半田付性に問題が生じる。これは、
疑似基板（板電圧振動子１）の面に粒径が小さくなれば
なるほど入り込み易く、接合度合が向上するためと考え
る。このため、ペーストを複数塗りして電極２を複数層
として、圧電振動子１側を小径粒、リード線４側を大径
粒とするとよいことがわかる。

また、金属銅紛径:5.0μｍ、カーボンブラック径:37n
mのものにおいて、金属銅（Cu）とレゾール型フェノー
ル樹脂（Re）の配合比（重量比）86:14、88:12、90:1
0、92:08、93:07、94:06とした銅ペーストを構成し、そ
れによって前述と同様に電極２を形成し、そのカーボン
ブラックの充填量を変化させ、その充填量とキャパシィ
ティとの関係を第５図に示す。第６図には、金属銅紛
（粒径:5μｍ）の充填量（樹脂との重量比、例えば図中
88は銅紛：樹脂＝88:12）を変化させた銅ペースト電極
によるキャパシィティとその充填量との関係を示す。

第７図には、金属銅紛（径５μｍ）とカーボンブラッ
ク（径、40nm、25nm、16nm）の配合割合を変化させた銅
ペースト電極による比抵抗の変化度合を示す。なお、こ
の場合、金属銅紛：樹脂は92:8（重量％）であった。さ
らに、第８図には比抵抗とtanδの関係を示す。これか
ら、２〜３×10^-2（Ω・cm）あたりで変曲点が存在する
ことを確認できる。

〔発明の効果〕

本発明は、以上のように、構成したので、銀ペースト
に近いキャパシィティを得る電極とすることができる。
このため、音圧の低下を招くことなく、コストダウンを
図ることができるうえに、焼付けを必要としないため、
製作性が向上し、かつその焼付けによるマイグレーショ
ンの恐れもないため、圧電振動子の薄膜化を図り得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る圧電ブザーの一例の概略図、第
２図は同実施例の製作説明図、第３図は金属銅紛径とキ
ャパシィティの関係図、第４図はカーボンブラック添加
量とキャパシィティの関係図、第５図はカーボンブラッ
ク添加量とキャパシィティの関係図、第６図は金属銅紛
充填量とキャパシィティの関係図、第７図はカーボンブ
ラック含有量と比抵抗の関係図、第８図は比抵抗とtan
δの関係図、第９図は従来例の製作説明図である。 １……圧電振動子、２……電極、３……金属弾性体、４
……リード線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺田 恒彦 大阪府東大阪市岩田町２丁目３番１号 タツタ電線株式会社内 (72)発明者 森元 昌平 大阪府東大阪市岩田町２丁目３番１号 タツタ電線株式会社内 (72)発明者 杉本 健一朗 大阪府東大阪市岩田町２丁目３番１号 タツタ電線株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−16172（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−74500（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−236785（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−78462（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−145417（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−101608（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−112786（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−6254（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−273048（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−296098（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−296578（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−11798（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G10K 9/122 C09D 5/24 C09D 161/04 H01L 41/09 H04R 17/10

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧電振動子の両面に、下記のペーストから
   なる電極を形成し、この電極に、直接又は金属弾性体を
   介してリード線を接続してなる圧電ブザー。 記 金属銅粉A85〜96重量％と、レゾール型フェノール樹脂B
   15〜４重量％と、その両者Ａ、Ｂの合計100重量部に対
   して、飽和脂肪酸若しくは不飽和脂肪酸又はそれらの金
   属塩0.5〜重量部と、金属キレート形成剤１〜50重量部
   と、粒径15nm〜１μｍのカーボンブラック0.5〜20重量
   部とからなり、前記レゾール型フェノール樹脂Ｂは、そ
   れが有する２−１置換体、２、４−２置換体、２、４、
   ６−３置換体メチロール基、ジメチレンエーテル、フェ
   ニル基の赤外分光法による赤外線透過率をｌ、ｍ、ｎ、
   ａ、ｂ、ｃとするとき、各透過率の間に なる関係が成り立つペースト。
2. 【請求項２】請求項（１）記載の圧電フザーにおいて、
   金属銅粉Ａの粒径を0.5〜20μｍとしたことを特徴とす
   る圧電ブザー。
3. 【請求項３】上記金属銅粉Ａを、形状が樹枝状、かさ密
   度が1.5〜3.5g/cc、比表面積と水素還元減量との比が11
   000以上であるものとしたことを特徴とする請求項
   （１）または（２）に記載の圧電ブザー。