JP3865835B2 - Piezoelectric transducer - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電変換器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
最近は、電話の受話器、携帯電話、無線器、ラジオ、テープレコーダ等の発音電子機器の小形化がさらに進み、これに伴って発音電子機器の発音素子として用いられている圧電発音体を構成する圧電変換器の小形化がさらに要求されるようになってきている。一般に、圧電変換器は、圧電振動子が前気室と後気室とを区分けするように、絶縁樹脂製の絶縁ケースの内部に収納されて構成されている。圧電振動子は、板状の金属製振動板に圧電セラミック素子が接合された構成を有している。そして、金属製振動板の周縁部が絶縁ケースの周壁の内壁部に接着剤を用いて接着されて圧電振動子は絶縁ケースに対して固定されると共に前気室と後気室との気密性を保持している。
【0003】
従来は、圧電振動子を次のようにして絶縁ケースに固定する。まず絶縁ケースの内壁部の金属製振動板固定部に接着剤を塗布してから、周縁部が金属製振動板固定部上に位置するように圧電振動子を絶縁ケースの内壁部上に載置する。そして、圧電振動子の金属製振動板を内壁部側に押し付け、自然に接着剤を硬化させる。このようにして金属製振動板の周縁部を絶縁ケースの内壁部の金属製振動板固定部に接合すると、前気室と後気室との気密性を保持した上で圧電振動子を絶縁ケースに固定することができる。いままでに小形の圧電変換器としては、例えば、金属製振動板の直径を15mmにしたものが実際に製造販売されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
この種の圧電変換器では、金属製振動板の金属製振動板固定部に接着剤を介して接合される金属製振動板の周縁部は、実質的に振動しないため、その部分を除いた部分の直径が、金属製振動板の固有共振周波数を実質的に決定する実質直径になる。そのため従来の圧電変換器の構造では、接着剤の量を少なくしなければ、金属製振動板の実質直径を小さくすることはできない。しかしながら、接着剤の量を少なくすることは技術的に非常に難しいという問題がある。そのため、例えば、金属製振動板の直径寸法を更に小さくしようとした場合に、従来の構造を採用すると、金属製振動板の実質直径がさらに小さくなって、固有共振周波数が高くなる問題が発生する。そのため従来の圧電変換器の構造をそのまま採用したのでは、例えば圧電受話器で用いる圧電発音体に要求される特性を満足する圧電変換器を得ることができない問題がある。
【0005】
本発明の目的は、金属製振動板の実質直径が小さくなるのを抑制することができて、小形化を図ることができる圧電変換器を提供することにある。
【0006】
本発明の他の目的は、製造の簡素化を図ることができる圧電変換器を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、絶縁樹脂製の第1のケース半部及び第2のケース半部が組合わされてなる二つ割りの絶縁ケースの内部に、板状の金属製振動板に圧電セラミック素子が接合されてなる圧電振動子が収納されている圧電変換器を対象にする。本発明では、第1のケース半部としては、金属製振動板を露出させる開口部を備えた底壁部とこの底壁部の外周部を囲むようにこの外周部から延びる周壁部とを有するものを用いる。また第2のケース半部としては、板状の底壁部とこの底壁部から延びる周壁部とを有するものを用いる。そして、第1のケース半部の周壁部と第2のケース半部の周壁部とを嵌合させて絶縁ケースを構成する。第1のケース半部及び第2のケース半部のそれぞれの周壁部の内壁部の形状は、第1のケース半部及び第2のケース半部のそれぞれの周壁部が互いに嵌合された状態で、絶縁ケースの内側に開口し且つ絶縁ケースの周壁に沿って延びて金属製振動板の周縁部を受け入れる溝部を形成し、しかも、金属製振動板の実質直径を実質的に減少させないように金属製振動板の周縁部を厚み方向両側から挟むように構成する。
【0008】
より具体的に表現すれば、第1のケース半部及び第2のケース半部のそれぞれの周壁部の内壁部に、第1のケース半部及び第2のケース半部のそれぞれの周壁部が互いに嵌合された状態で、金属製振動板の周縁部を受け入れる溝部を形成する第1及び第2のテーパ部をそれぞれ内壁部に沿って一体に形成する。第1及び第2のテーパ部は、溝部が絶縁ケースの中心部に向かって開口し且つ中心部に向かうに従って広がるように傾斜させ、第1及び第2のテーパ部の傾斜角度は、第1及び第2のテーパ部の間で金属製振動板の周縁部を挟持するように定める。
【0009】
本発明によれば、圧電振動子の金属製振動板の周縁部を厚み方向両側から挟んむ二つ割りの絶縁ケース内に圧電振動子を収納するので、接着剤を用いることなく、絶縁ケースの内部に圧電振動子を確実に固定できる。なお、金属製振動板の周縁部は、二つ割りの絶縁ケースに挟まれた状態で絶縁ケースの内部と接触しているため、接着剤を用いることなく、前気室と後気室との気密を保持することができる。また、第1のケース半部及び第2のケース半部のそれぞれの周壁部の内壁部の形状は、絶縁ケースの内側に開口する溝部を形成するように構成されており、この溝部に金属製振動板が受け入れられるので、金属製振動板はその角部(表面及び裏面の端部)が第1のケース半部及び第2のケース半部のそれぞれの周壁部の内壁部(第1及び第2のテーパ部)に接触した状態で絶縁ケース内に収納できる。このように本発明では、接着剤を用いる必要がない上、金属製振動板は角部が絶縁ケースと接触するので、金属製振動板の実質直径を小さくせずに、圧電変換器の小形化を図ることができる。また接着剤を用いないことにより、製造の簡素化を図ることができる。
【0010】
溝部の形状は適宜に定めればよく、横断面形状がV字形、U字型等を採用することができる。
【0011】
第1のケース半部及び第2のケース半部のそれぞれの周壁部の内壁部の形状は、金属製振動板の表面及び裏面の最も外周側に位置する部分とこれら表面及び裏面をつなぐ外周面の少なくとも一部とに跨がって接触するように構成することができる。言い換えるならば、第1及び第2のテーパ部の傾斜角度は、金属製振動板の表面及び裏面の最も外周側に位置する部分とこれら表面及び裏面をつなぐ外周面の少なくとも一部とに跨がって第1及び第2のテーパ部が接触するように定めることができる。
【0012】
金属製振動板の周縁部と隣接する第1のケース半部の内壁部の少なくとも一部が絶縁樹脂を溶かす溶剤によって溶かされ且つ溶剤が除かれて形成された絶縁樹脂溶融硬化部によって、金属製振動板の表面側に位置する空間と裏面側に位置する空間との連通を阻止する気密シール部を形成すると、前気室と後気室との気密をより確実に保持することができる。溶剤としては、例えば、絶縁ケースをPPO樹脂(ノリル樹脂)により形成した場合には、PPO樹脂を溶かすトルエン、ジクロロメタン等を溶剤として用いることができる。
【0013】
また、気密シール部は、接着剤を用いて形成することもできる。接着剤を用いる場合は、金属製振動板の実質直径を実質的に減少させることなく、気密シール部としての役割だけを果たせばよいので、シール部により金属製振動板と第1のケース半部の内壁部との機械的結合を維持する必要はない。そのため、シール部は、該シール部だけでは金属製振動板と第1のケース半部の内壁部との機械的結合を維持できない程度の厚みを有しているもので構わない。このことは、シール部だけでは金属製振動板と第1のケース半部の内壁部との機械的結合を維持できない程度に接着剤の濃度を定めればよい。接着剤としては、ゴム系接着剤を用いることができる。その場合、濃度[溶剤(トルエン,キシレン)に対する接着成分(固形成分)の重量%]は5〜10重量%にすればよい。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の一例を図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明の実施の形態の一例の圧電変換器(圧電発音体または圧電スピーカ)を内部に配置した携帯電話の受話器の概略部分断面図であり、図2は図1で用いる本発明の実施の形態の一例の圧電変換器の概略断面図である。なお図2においては、理解を容易にするため、各部の厚みを誇張して描いている。
【0015】
この電話の受話器は、図1に示すようにハウジング1に圧電変換器2が取付けられた構造を有している。ハウジング1はハウジング本体3の内壁部に圧電変換器取付用の嵌合部(突出部)4を一体に有している。この突出部4は円筒状をなしており、圧電変換器2の位置決め用突起半部7fが嵌合される切欠凹部4aを有している。また、ハウジング本体3には、突出部4によって囲まれた内側部分に1ヶ以上の放音孔3a…が形成されている。突出部4の内周にはリング状スペーサ5が配置されている。突出部4には、位置決め用突起半部7fと切欠凹部4aとが嵌合された状態でリング状スペーサ5を介して圧電変換器2の表側ケース6の端部が嵌合されている。具体的には、表側ケース6の開口部6cがハウジング本体3に形成した放音孔3a…と対向するように即ち開口部6cがハウジング本体3の壁部によって覆われるように、圧電変換器2は突出部4に嵌合されている。この状態でハウジング本体3の壁部と圧電変換器2の圧電振動子8との間に前気室R1 が構成される。
【0016】
圧電変換器2は、図2に詳細に示すように、第1のケース半部を構成する表側ケース6に第2のケース半部を構成する裏側ケース7が嵌合されて構成される二つ割りの収納ケース(絶縁ケース)を有しており、この収納ケースの内部には、電気信号に応じて振動する圧電振動子8が収納されている。なお本実施例では、表側ケース6と裏側ケース7の嵌め合わせ部からの空気漏れを防ぐために、嵌め合わせ部を溶着等により接合している。表側ケース6は、図2及び図3(A)〜(C)に詳細に示すように、環状の底壁部6aとこの底壁部6aの外周部を囲むようにこの外周部から延びる周壁部6bとを有しており、PPO樹脂からなる絶縁樹脂材料により一体成形されている。なお図3(A)〜(C)は、表側ケース6の平面図、断面図及び裏面図である。底壁部6aには、圧電振動子8の金属製振動板8aを露出させる開口部6cが形成されている。また底壁部6aの外周部には、直方体の形状を有する位置決め用突起半部6dが一体に設けられている。周壁部6bは、切欠部6eを有するほぼ円筒形状を有している。切欠部6eは、位置決め用突起半部6dと対応する位置に形成されている。切欠部6eは、表側ケース6に裏側ケース7が嵌合された状態で、リード線10a,10bを導出する隙間を形成するためのものであり、最終的にはその内部は封止剤11により封止される。周壁部6bの内壁には、開口部6c寄りの位置に周方向に連続して延びる環状のリブ6fが一体に形成されている。このリブ6fの内壁部の外面には傾斜面即ち第1のテーパー部6gが形成されている。この第1のテーパ部6gは開口部6cから離れるに従って径方向外側に向かって広がる(即ち拡径する)向きに形成されている。
【0017】
第2のケース半部を構成する裏側ケース7は、図2及び図4(A)〜(C)に詳細に示すように、円板状の底壁部7aとこの底壁部7aの縁部7a1 を残すように底壁部7aから立ち上がって延びる周壁部7bとを有しており、表側ケース6と同様にPPO樹脂からなる絶縁樹脂によって一体成形されている。なお図4(A)〜(C)は、裏側ケース7の平面図、断面図及び裏面図である。底壁部7aには、漏洩孔7cが形成されている。この漏洩孔7cは底壁部7aの中心部に形成されており、漏洩孔7cの裏側ケース7の内側に位置する一端の開口部には、漏洩孔7cを覆うように制動布9が接合または貼り付けられている(図2)。また底壁部7aの表側ケース6に対向する内面には、補強用リブ7dが形成されている。この補強用リブ7dは格子状に形成されており、裏側ケース7の強度を高められるような形状及び寸法を有している。また底壁部7aの外周には、位置決め用突起半部7fが形成されている。この位置決め用突起半部7fは、2つの直方体の突出片7f1 ,7f2 と、底壁部7aに連続する板状部7f3 とから構成されている。表側ケース6に裏側ケース7が嵌合された状態で表側ケース6の位置決め用突起半部6dは、突出片7f1 ,7f2 に挟まれた状態で位置決め用突起半部7fに嵌合される。なお、表側ケース6に裏側ケース7が嵌合された状態でリード線10a,10bが圧電変換器2から外部に導出する隙間が位置決め用突起半部6dと板状部7f3 との間に形成される。また板状部7f3 には、リード線10a,10bの導出と封止剤の注入とが容易に行え、且つ突出片7f1 ,7f2 の底壁部7aへの取付強度を高められるような半円弧状の切り込み7f4 が形成されている。
【0018】
また周壁部7bは、切欠部7gを有するほぼ円筒状を有している。この切欠部7gは、位置決め用突起半部7fと対応する位置に形成されている。切欠部7gは、表側ケース6に裏側ケース7が嵌合された状態で、リード線10a,10bを導出する隙間を形成し、その内部には、シリコンゴム系の接着剤からなる封止剤11が充填される。周壁部7bの内壁部の外面には傾斜面即ち第2のテーパ部7hが形成されている。この第2のテーパ部7hは、表側ケース6の第1のテーパ部6eと同様に、底壁部7aから離れるに従って径方向外側に向かって広がる(即ち拡径する)向きに形成されている。
【0019】
絶縁ケースは、図2に示すように、周壁部6bの端面6b1 が裏側ケース7の縁部7a1 と接触するように表側ケース6及び裏側ケース7のそれぞれの周壁部6b,7bが嵌合されて構成されている。このように、周壁部6b,7bが互いに嵌合された状態で、絶縁ケースの周壁の内壁部には溝Gが形成される。この溝Gは、絶縁ケースの内側に(中心部に向かって)開口し、即ち中心部に向かうに従って広がり且つ絶縁ケースの周壁に沿って延びて圧電振動子8の金属製振動板8aの周縁部を受け入れる横断面形状がほぼV字形の溝部である。周壁部6b,7bの内壁部の形状(または第1及び第2のテーパ部の形状)は、このような溝部Gを形成するようそれぞれ構成されている。
【0020】
圧電振動子8は板状の金属製振動板8aとこの金属製振動板8aの外周部に第1の電極部8a1 を残すように金属製振動板8aの上に設けられた圧電セラミック8bと、圧電セラミック8bの両面にそれぞれ設けられた接合電極層8c及び非接合電極層8dとから構成されている。接合電極層8cは金属製振動板8aと電気的に接続されるように接合している。第1の電極部8a1 及び非接合電極層8dには、それぞれリード線10a,10bが半田付けにより接続されており、圧電振動子8は第1の電極部8a1 及び非接合電極層8d間に与えられる電気信号に応じて振動する。この圧電振動子8は、非接合電極層8dが収納ケースの内側(裏側ケース7側)に向くように第1及び第2のテーパ部(溝部Gを囲む壁部)6g,7hに対して固定されている。
【0021】
上記の構成で組み立てた場合、金属製振動板8aの周縁部と第1及び第2のテーパ部6g,7hとの接触状態は図5及び図6に示した2つの状態のいずれかまたは両者が混在した状態になっている。これは絶縁ケース及び金属製振動板の加工精度と材料の膨脹、収縮等によって発生する寸法誤差に基づくものである。設計上は図6の状態になるように各部の寸法を決定している。
【0022】
図5に示す接触状態では、表側ケース6の第1のテーパ部6gの拡径した端部6g1 と裏側ケース7の第2のテーパ部7hの拡径した端部7h1 とは金属製振動板8aの厚み分だけ離れている。端部6g1 と端部7h1 との間には、周壁部6bの第1のテーパ部6gに連続する接触内壁部6hが露出している。金属製振動板8aの周縁部は、第1のケース半部6及び第2のケース半部7のそれぞれの第1及び第2のテーパ部6g,7hによって厚み方向両側から挟まれた状態で溝部Gに受け入れらている。具体的には、表側ケース6の第1のテーパ部6gの端部6g1 と金属製振動板8aの表面の最も外周側に位置する表面部分8a1 とが接触し、裏側ケース7の第2のテーパ部7hの端部7h1 と金属製振動板8aの裏面の最も外周側に位置する表面部分8a2 とが接触し、周壁部6bの接触内壁部6hと金属製振動板8aの表面及び裏面をつなぐ外周面8a3 とが接触している。また図6は金属製振動板8aの周縁部と第1及び第2のテーパ部6g,17hとの別の接触状態の拡大図である。この例では表側ケース6の第1のテーパ部6gの拡径した端部6g1 と裏側ケース17の第2のテーパ部17hの拡径した端部17h1 とが接触している。そして、表側ケース6の第1のテーパ部6gと金属製振動板8aの表面部分8a1 とが接触し、裏側ケース17の第2のテーパ部17hと金属製振動板8aの表面部分8a2 とが接触している。実際には、金属製振動板8aは金属であり、テーパ部は樹脂により形成されているため、金属製振動板8aの角部はテーパ部に食い込んだ状態になっている。図5及び図6の状態においては、周壁部6b,7bは、金属製振動板8aの表面部分8a1 ,8a2 と外周面8a3 とに跨がって接触するように構成されている。言い換えるならば、第1及び第2のテーパ部6g,7hの傾斜角度は、金属製振動板8aの表面部分8a1 ,8a2 と外周面8a3 とに跨がって第1及び第2のテーパ部6g,7hが接触するように定められている。本実施例では、圧電変換器2の小形化の要求により厚みが0.03mmで直径が14mmの金属製振動板8aを用いたため、第1のテーパ部6gと金属製振動板8aとの角度及び第2のテーパ部7hと金属製振動板8aとの角度はいずれもほぼ40〜50度とし、溝部Gの底部を構成する円(第1及び第2のテーパ部が突き合わせ部によって形成される円)の直径も14mmとした。但しこれらの寸法にはバラツキがあるため図5及び図6の接触状態が発生する。
【0023】
金属製振動板8aの周縁部と第1のケース半部6の内壁部6gと間には、金属製振動板の表面側に位置する空間(前気室R1 )と裏面側に位置する空間(後気室R2 )との連通を阻止する気密シール部(絶縁樹脂溶融硬化部)Kが形成されている。気密シール部Kは、第1のテーパ部6gのPPO樹脂を溶かす溶剤(例えばジクロロメタン)によって第1のテーパ部6gの壁部を溶かした後に、溶剤が気化して無くなることによって形成される。溶剤の塗布または滴下は、例えばノズルを有する注液器具を用いて行う。その場合には、金属製振動板8aが水平状態になるように位置決めしておき、金属製振動板8aの周縁部に沿って注液器具のノズルを移動させながら第1のテーパ部6gに絶縁樹脂を溶かす溶剤を塗布または滴下する。溶剤は、金属製振動板8aの周囲部分の第1のテーパ部6gを溶かす。溶けた絶縁樹脂は、金属製振動板8aの周縁部と第1のテーパ部6gとの間に出てくる。その後溶剤が気化して無くなると(除去されると)、溶け出た絶縁樹脂は硬化して気密シール部Kとなる。この気密シール部Kは、厚みが薄く、金属製振動板8aの周縁部の表面に形成される部分などは膜のような状態になっている。そのためこの例によれば、気密シール部Kと金属製振動板8aとの結合部分の距離を短くできる上、仮に気密シール部Kが金属製振動板8aの周縁部の表面に広がっても、その厚みは非常に薄いために、金属製振動板の実質直径を実質的に小さくすることはない。
【0024】
なお、気密シール部は、濃度の薄い接着剤を用いて形成することもできる。このような接着剤としては、トルエン,キシレンからなる溶剤と、クロロプレンゴムからなる接着成分とを含むゴム系接着剤等を用いることができる。接着剤を用いて形成する気密シール部は、金属製振動板の実質直径を実質的に減少させることなく、気密シール部としての役割だけを果たせばよいので、シール部だけでは金属製振動板と第1のケース半部の内壁部との機械的結合を維持できない程度に接着剤の濃度を定めればよい。その場合、濃度(溶剤に対する接着成分の重量%)は5〜10重量%にすればよい。
【0025】
表側ケース6に裏側ケース7が嵌合された状態で、絶縁ケース内に圧電振動子8が固定されることによって、圧電振動子8と裏側ケース7とにより囲まれた後気室R2 が形成される(図2)。
【0026】
本実施例では、次のようにして圧電変換器2を作った。
【0027】
まず、圧電振動子8の金属製振動板8aを表側ケース6の第1のテーパ部6gの端部6g1 に載置する。次に表側ケース6と裏側ケース7とを嵌合させながら溶着して両ケースを結合する。そして切欠部6e,7g内並びに突出片7f1 ,7f2 と板状部7f3 との間に封止剤を兼ねる接着剤を充填する。なおこの封止剤の充填は溶剤の塗布の後でもよい。この状態で、金属製振動板8aの周縁部は絶縁ケースの溝部G内に収納された状態になっている。次に、裏側ケース7を下にして金属製振動板8aを水平にした状態で、表側ケース6の開口部6cから金属製振動板8aの周縁部にジクロロメタンを滴下する。このように滴下すると、毛細管現象によって、金属製振動板8aの周縁部の全周と第1のテーパ部6gとの間にジクロロメタンが入り込む。なお、遠心力を利用すれば、金属製振動板8aの周縁部の回りと第1のテーパ部6gとの間にジクロロメタンを確実且つ均等に入り込ませることができる。即ち金属製振動板8aの表面のほぼ中央部に所定量のジクロロメタンを滴下し、絶縁ケースを遠心力が金属製振動板8aの周縁部に向かって働くように回転させると、その遠心力でジクロロメタンが金属製振動板8aの周縁部の回りと第1のテーパ部6gとの間に広がるのである。次に第1のテーパ部6gが部分的に溶ける。これを自然乾燥すると、ジクロロメタンが揮発して金属製振動板8aの周縁部と第1のテーパ部6gとの間に気密シール部Kが形成される。
【0028】
なお、本実施例では、溶剤または接着剤を用いて気密シール部Kを形成したが、気密シール部は必ずしも形成しなくてもよい。
【0029】
【発明の効果】
本発明によれば、圧電振動子の金属製振動板の周縁部を厚み方向両側から挟んむ二つ割りの絶縁ケース内に圧電振動子を収納するので、接着剤を用いることなく、絶縁ケースの内部に圧電振動子を確実に固定できる。また、金属製振動板の実質直径を小さくせずに、圧電変換器の小形化を図ることができる。
【0030】
また、金属製振動板の周縁部と隣接する第1のケース半部の内壁部の少なくとも一部が絶縁樹脂を溶かす溶剤によって溶かされ且つ溶剤が除かれて形成された絶縁樹脂溶融硬化部によって、金属製振動板の表面側に位置する空間と裏面側に位置する空間との連通を阻止する気密シール部を形成すると、前気室と後気室との気密をより確実に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態の一例の圧電変換器を内部に配置した携帯電話の受話器の概略部分断面図である。
【図2】 本発明の実施の形態の一例の圧電変換器の概略断面図である。
【図3】 (A)〜(C)は、本発明の実施の形態の一例の圧電変換器に用いる表側ケースの平面図、断面図及び裏面図である。
【図4】 (A)〜(C)は、本発明の実施の形態の一例の圧電変換器に用いる裏側ケースの平面図、断面図及び裏面図である。
【図5】 本発明の実施の形態の一例の圧電変換器の圧電振動子と第1及び第2のテーパ部との固定部分の拡大図である。
【図6】 本発明の実施の形態の一例の圧電変換器の圧電振動子と第1及び第2のテーパ部との別の固定部分の拡大図である。
【符号の説明】
2 圧電変換器
6 表側ケース(第1のケース半部)
6a 底壁部
6b 周壁部
6c 開口部
6g 第1のテーパー部
7 裏側ケース(第2のケース半部)
7a 底壁部
7b 周壁部
7h 第2のテーパ部
8 圧電振動子
8a 金属製振動板
G 溝部
K 気密シール部(絶縁樹脂溶融硬化部)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a piezoelectric transducer.
[0002]
[Prior art]
Recently, electronic electronic devices such as telephone receivers, mobile phones, wireless devices, radios, tape recorders and the like have been further miniaturized, and accordingly, piezoelectric sounding bodies used as sounding elements of sounding electronic devices are formed. There is a further demand for miniaturization of piezoelectric transducers. In general, the piezoelectric transducer is configured to be housed in an insulating case made of an insulating resin so that the piezoelectric vibrator separates the front air chamber and the rear air chamber. The piezoelectric vibrator has a configuration in which a piezoelectric ceramic element is bonded to a plate-shaped metal diaphragm. The peripheral portion of the metal diaphragm is bonded to the inner wall portion of the peripheral wall of the insulating case using an adhesive, and the piezoelectric vibrator is fixed to the insulating case, and the airtightness between the front air chamber and the rear air chamber Holding.
[0003]
Conventionally, a piezoelectric vibrator is fixed to an insulating case as follows. First, apply adhesive to the metal diaphragm fixing part on the inner wall of the insulating case, and then place the piezoelectric vibrator on the inner wall part of the insulating case so that the peripheral edge is located on the metal diaphragm fixing part. To do. Then, the metal diaphragm of the piezoelectric vibrator is pressed against the inner wall side, and the adhesive is naturally cured. In this way, when the peripheral part of the metal diaphragm is joined to the metal diaphragm fixing part on the inner wall part of the insulating case, the piezoelectric vibrator is insulated from the insulating case while maintaining the airtightness between the front air chamber and the rear air chamber. Can be fixed to. To date, as a small piezoelectric transducer, for example, a metal diaphragm having a diameter of 15 mm is actually manufactured and sold.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In this type of piezoelectric transducer, the peripheral portion of the metal diaphragm that is joined to the metal diaphragm fixing portion of the metal diaphragm via an adhesive does not substantially vibrate, so the portion other than that portion is excluded. Is a substantial diameter that substantially determines the natural resonant frequency of the metallic diaphragm. Therefore, in the structure of the conventional piezoelectric transducer, the substantial diameter of the metal diaphragm cannot be reduced unless the amount of the adhesive is reduced. However, there is a problem that it is technically difficult to reduce the amount of the adhesive. Therefore, for example, when trying to further reduce the diameter of the metal diaphragm, adopting the conventional structure causes a problem that the substantial diameter of the metal diaphragm is further reduced and the natural resonance frequency is increased. . Therefore, if the structure of the conventional piezoelectric transducer is adopted as it is, there is a problem that it is impossible to obtain a piezoelectric transducer that satisfies the characteristics required for a piezoelectric sounding body used in a piezoelectric receiver, for example.
[0005]
An object of the present invention is to provide a piezoelectric transducer that can suppress a substantial diameter of a metal diaphragm and can be reduced in size.
[0006]
Another object of the present invention is to provide a piezoelectric transducer capable of simplifying manufacture.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, a piezoelectric ceramic element is joined to a plate-shaped metal diaphragm inside a two-part insulating case formed by combining a first case half and a second case half made of insulating resin. The target is a piezoelectric transducer in which a piezoelectric vibrator is housed. In the present invention, the first case half has a bottom wall portion having an opening for exposing the metal diaphragm and a peripheral wall portion extending from the outer peripheral portion so as to surround the outer peripheral portion of the bottom wall portion. Use things. As the second case half, one having a plate-like bottom wall and a peripheral wall extending from the bottom wall is used. Then, the insulating case is configured by fitting the peripheral wall portion of the first case half and the peripheral wall portion of the second case half. The shape of the inner wall portion of each peripheral wall portion of the first case half portion and the second case half portion is such that the respective peripheral wall portions of the first case half portion and the second case half portion are fitted to each other. And forming a groove that opens inside the insulating case and extends along the peripheral wall of the insulating case to receive the peripheral edge of the metal diaphragm, and does not substantially reduce the substantial diameter of the metal diaphragm. The peripheral part of the metal diaphragm is configured to be sandwiched from both sides in the thickness direction.
[0008]
More specifically, the respective peripheral wall portions of the first case half portion and the second case half portion are provided on the inner wall portions of the respective peripheral wall portions of the first case half portion and the second case half portion. In a state of being fitted to each other, first and second taper portions that form a groove portion that receives the peripheral portion of the metal diaphragm are integrally formed along the inner wall portion. The first and second tapered portions are inclined so that the groove portion opens toward the central portion of the insulating case and expands toward the central portion, and the inclination angles of the first and second tapered portions are the first and second tapered portions, respectively. The peripheral portion of the metal diaphragm is determined to be sandwiched between the second tapered portions.
[0009]
According to the present invention, since the piezoelectric vibrator is housed in the split insulating case that sandwiches the peripheral portion of the metal diaphragm of the piezoelectric vibrator from both sides in the thickness direction, the adhesive case is used without using an adhesive. The piezoelectric vibrator can be securely fixed. Note that the peripheral edge of the metal diaphragm is in contact with the inside of the insulating case while being sandwiched between the two insulating cases, so that the front air chamber and the rear air chamber can be sealed without using an adhesive. Can be held. Moreover, the shape of the inner wall part of each surrounding wall part of the 1st case half part and the 2nd case half part is comprised so that the groove part opened inside an insulating case may be formed, and metal is formed in this groove part. Since the diaphragm is received, the metal diaphragm has corner portions (front and back end portions) of the inner wall portions (first and second) of the peripheral wall portions of the first case half portion and the second case half portion. 2 taper portion) and can be stored in the insulating case. Thus, in the present invention, it is not necessary to use an adhesive, and the corners of the metal diaphragm are in contact with the insulating case. Therefore, the piezoelectric transducer can be reduced in size without reducing the actual diameter of the metal diaphragm. Can be achieved. Further, by not using an adhesive, manufacturing can be simplified.
[0010]
The shape of the groove may be determined as appropriate, and a V-shaped, U-shaped or the like can be adopted as the cross-sectional shape.
[0011]
The shape of the inner wall part of each peripheral wall part of the first case half part and the second case half part is the outermost surface connecting the front and back surfaces of the metal diaphragm and the front and back surfaces thereof. It can comprise so that it may straddle over at least one part. In other words, the inclination angle of the first and second taper portions spans the portion located on the outermost peripheral side of the front and back surfaces of the metal diaphragm and at least a part of the outer peripheral surface connecting these front and back surfaces. Thus, the first and second taper portions can be determined to contact each other.
[0012]
At least a part of the inner wall portion of the first case half adjacent to the peripheral edge of the metal diaphragm is melted by a solvent that dissolves the insulating resin, and the insulating resin melt-cured portion formed by removing the solvent is used to form the metal. By forming an airtight seal portion that prevents communication between the space located on the front surface side and the space located on the back surface side of the diaphragm, the airtightness between the front air chamber and the rear air chamber can be more reliably maintained. As the solvent, for example, when the insulating case is formed of a PPO resin (noryl resin), toluene, dichloromethane or the like that dissolves the PPO resin can be used as the solvent.
[0013]
The hermetic seal portion can also be formed using an adhesive. In the case of using an adhesive, it is only necessary to serve as an airtight seal part without substantially reducing the substantial diameter of the metal diaphragm, so that the metal diaphragm and the first case half are sealed by the seal part. It is not necessary to maintain the mechanical connection with the inner wall portion. Therefore, the seal portion may have a thickness such that the mechanical connection between the metal diaphragm and the inner wall portion of the first case half cannot be maintained by the seal portion alone. This means that the concentration of the adhesive may be determined to such an extent that the mechanical connection between the metal diaphragm and the inner wall portion of the first case half cannot be maintained with the seal portion alone. A rubber-based adhesive can be used as the adhesive. In that case, the concentration [weight% of the adhesive component (solid component) with respect to the solvent (toluene, xylene)] may be 5 to 10% by weight.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional view of a handset of a mobile phone in which a piezoelectric transducer (piezoelectric sounding body or piezoelectric speaker) of an example of an embodiment of the present invention is disposed, and FIG. 2 is a diagram of the present invention used in FIG. It is a schematic sectional drawing of the piezoelectric transducer of an example of embodiment. In FIG. 2, the thickness of each part is exaggerated for easy understanding.
[0015]
This telephone handset has a structure in which a
[0016]
As shown in detail in FIG. 2, the
[0017]
As shown in detail in FIG. 2 and FIGS. 4 (A) to (C), the
[0018]
The peripheral wall portion 7b has a substantially cylindrical shape having a
[0019]
As shown in FIG. 2, the insulating case is fitted with the
[0020]
The
[0021]
When assembled in the above-described configuration, the contact state between the peripheral portion of the
[0022]
In the contact state shown in FIG. 5, the enlarged end portion 6g1 of the first tapered
[0023]
Between the peripheral part of the
[0024]
The hermetic seal portion can also be formed using an adhesive having a low concentration. As such an adhesive, a rubber-based adhesive containing a solvent composed of toluene and xylene and an adhesive component composed of chloroprene rubber can be used. Since the hermetic seal portion formed using the adhesive only has to serve as the hermetic seal portion without substantially reducing the substantial diameter of the metal diaphragm, the seal portion alone can be used as a metal diaphragm. What is necessary is just to determine the density | concentration of an adhesive agent to such an extent that a mechanical coupling | bonding with the inner wall part of a 1st case half cannot be maintained. In this case, the concentration (weight% of the adhesive component with respect to the solvent) may be 5 to 10% by weight.
[0025]
The rear air chamber R2 surrounded by the
[0026]
In this example, the
[0027]
First, the
[0028]
In this embodiment, the hermetic seal portion K is formed using a solvent or an adhesive, but the hermetic seal portion is not necessarily formed.
[0029]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the piezoelectric vibrator is housed in the split insulating case that sandwiches the peripheral portion of the metal diaphragm of the piezoelectric vibrator from both sides in the thickness direction, the adhesive case is used without using an adhesive. The piezoelectric vibrator can be securely fixed. In addition, the piezoelectric transducer can be reduced in size without reducing the substantial diameter of the metal diaphragm.
[0030]
In addition, by the insulating resin melting and hardening portion formed by dissolving at least a part of the inner wall portion of the first case half adjacent to the peripheral edge portion of the metal diaphragm and removing the solvent, By forming an airtight seal portion that prevents communication between the space located on the front surface side and the space located on the back surface side of the metal diaphragm, the airtightness between the front air chamber and the rear air chamber can be more reliably maintained. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic partial sectional view of a handset of a mobile phone in which a piezoelectric transducer according to an example of an embodiment of the present invention is disposed.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an example of a piezoelectric transducer according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 3A to 3C are a plan view, a cross-sectional view, and a back view of a front case used in a piezoelectric transducer as an example of an embodiment of the present invention.
FIGS. 4A to 4C are a plan view, a cross-sectional view, and a back view of a back side case used in a piezoelectric transducer as an example of an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an enlarged view of a fixed portion between a piezoelectric vibrator and first and second taper portions of an example of a piezoelectric transducer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an enlarged view of another fixed portion between the piezoelectric vibrator and the first and second tapered portions of the piezoelectric transducer according to the example of the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
2
6a
7a Bottom wall part 7b
Claims (4)
前記第1のケース半部は、前記金属製振動板を露出させる開口部を備えた底壁部と該底壁部の外周部を囲むように該外周部から延びる周壁部とを有しており、
前記第2のケース半部は、板状の底壁部と該底壁部から延びる周壁部とを有しており、 前記第1のケース半部の前記周壁部と前記第2のケース半部の前記周壁部とが嵌合されて前記絶縁ケースが構成され、
前記第1のケース半部及び前記第2のケース半部のそれぞれの前記周壁部の前記内壁部には、前記第1のケース半部及び前記第2のケース半部のそれぞれの前記周壁部が互いに嵌合された状態で、前記金属製振動板の周縁部を受け入れる溝部を形成する第1及び第2のテーパ部がそれぞれ前記内壁部に沿って一体に形成され、
前記第1及び第2のテーパ部は、前記溝部が前記絶縁ケースの中心部に向かって開口し且つ前記中心部に向かうに従って広がるように傾斜しており、
前記第1及び第2のテーパ部の傾斜角度は、前記第1及び第2のテーパ部の間で前記金属製振動板の周縁部を挟持するように定められている圧電変換器。A piezoelectric vibrator in which a piezoelectric ceramic element is bonded to a plate-shaped metal diaphragm is formed in a two-part insulating case formed by combining a first case half and a second case half made of insulating resin. A piezoelectric transducer housed therein,
The first case half has a bottom wall portion having an opening for exposing the metal diaphragm and a peripheral wall portion extending from the outer peripheral portion so as to surround the outer peripheral portion of the bottom wall portion. ,
The second case half includes a plate-shaped bottom wall and a peripheral wall extending from the bottom wall, and the peripheral wall of the first case half and the second case half And the insulating case is configured by being fitted with the peripheral wall portion of
The inner wall portions of the peripheral wall portions of the first case half portion and the second case half portion are respectively provided with the peripheral wall portions of the first case half portion and the second case half portion. First and second taper portions that form a groove portion that receives a peripheral edge portion of the metal diaphragm in a state of being fitted to each other, are integrally formed along the inner wall portion, respectively.
The first and second tapered portions are inclined such that the groove portion opens toward the center portion of the insulating case and expands toward the center portion,
The inclination angle of the 1st and 2nd taper part is a piezoelectric transducer set so that the peripheral part of the metal diaphragm may be pinched between the 1st and 2nd taper parts .
前記第1のケース半部は、前記金属製振動板を露出させる開口部を備えた底壁部と該底壁部の外周部を囲むように該外周部から延びる周壁部とを有しており、
前記第2のケース半部は、板状の底壁部と該底壁部から延びる周壁部とを有しており、 前記第1のケース半部の前記周壁部と前記第2のケース半部の前記周壁部とが嵌合されて前記絶縁ケースが構成され、
前記第1のケース半部及び前記第2のケース半部のそれぞれの前記周壁部の前記内壁部には、前記第1のケース半部及び前記第2のケース半部のそれぞれの前記周壁部が互いに嵌合された状態で、前記金属製振動板の周縁部を受け入れる溝部を形成する第1及び第2のテーパ部がそれぞれ前記内壁部に沿って一体に形成され、
前記第1及び第2のテーパ部は、前記溝部が前記絶縁ケースの中心部に向かって開口し且つ前記中心部に向かうに従って広がるように傾斜しており、
前記第1及び第2のテーパ部の傾斜角度は、前記金属製振動板の表面及び裏面の最も外周側に位置する部分とこれら表面及び裏面をつなぐ外周面の少なくとも一部とに跨がって前記第1及び第2のテーパ部が接触するように定められている圧電変換器。A piezoelectric vibrator in which a piezoelectric ceramic element is bonded to a plate-shaped metal diaphragm is formed in a two-part insulating case formed by combining a first case half and a second case half made of insulating resin. A piezoelectric transducer housed therein,
The first case half has a bottom wall portion having an opening for exposing the metal diaphragm and a peripheral wall portion extending from the outer peripheral portion so as to surround the outer peripheral portion of the bottom wall portion. ,
The second case half includes a plate-shaped bottom wall and a peripheral wall extending from the bottom wall, and the peripheral wall of the first case half and the second case half And the insulating case is configured by being fitted with the peripheral wall portion of
The inner wall portions of the peripheral wall portions of the first case half portion and the second case half portion are respectively provided with the peripheral wall portions of the first case half portion and the second case half portion. First and second taper portions that form a groove portion that receives a peripheral edge portion of the metal diaphragm in a state of being fitted to each other, are integrally formed along the inner wall portion, respectively.
The first and second tapered portions are inclined such that the groove portion opens toward the center portion of the insulating case and expands toward the center portion,
The inclination angle of the first and second taper portions extends over a portion located on the outermost peripheral side of the front and back surfaces of the metal diaphragm and at least a part of the outer peripheral surface connecting the front and back surfaces. A piezoelectric transducer defined so that the first and second taper portions are in contact with each other .
前記シール部は、該シール部だけでは前記金属製振動板と前記第1のケース半部の前記内壁部との機械的結合を維持できない程度の厚みを有している請求項1または2に記載の圧電変換器。Adhesive is applied across the inner wall of the first case half and the metal diaphragm adjacent to the peripheral edge of the metal diaphragm, and is applied to the surface side of the metal diaphragm. An airtight seal portion is formed to prevent communication between the space located and the space located on the back side,
The sealing portion, only the seal portion according to claim 1 or 2 has a thickness that can not be maintained mechanical coupling between the inner wall portion of the said metallic diaphragm first casing half Piezoelectric transducer.
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