JP4037413B2 - 圧電サウンダ - Google Patents

Description

本発明は圧電サウンダに関する。

電子レンジ等のいわゆる家電では、その動作状態等を使用者に報知するために、ブザー音等の音声を報知手段として用いている。そして、このような音声を発生させる装置として、例えば特許文献１に示すような圧電素子と振動板とを用いた圧電サウンダ等が開発されている。
特開平８−１５４２９７号公報

従来の圧電サウンダを、例えば電子レンジ本体内部の回路基板上に実装する場合、圧電サウンダの端子部分を当該回路基板上にハンダ付け等により固定される。また、このように実装された圧電サウンダを端子により自立させるため、端子は板材が金型で打ち抜かれて強度を備えるように加工されて構成されていた。しかし、端子による振動板の振動の妨害を避けるようにするために、端子の振動板への接続部分を細く形成する必要があった。そのため、端子の成形には高精度な加工が必要とされ、生産性に優れてはいなかった。

また、この端子には、基板への実装性を増すために予めすずメッキ処理されているが、板材をメッキ処理する場合には、大がかりな設備が必要となる。また、特に近年の鉛フリーハンダを使用した場合には、ハンダの濡れ性が悪いため、端子に厚いメッキをする必要があり、板材では生産性に問題があった。

更に、圧電サウンダを実装した回路基板の本体内部への取り付け位置によっては、回路基板全体を低背としなければならない場合がある。そこで圧電サウンダを端子部分で折り曲げて低背化を図ることが考えられるが、板状の端子を用いた場合には、端子部分で折り曲げることは容易ではなく、低背化の妨げとなっていた。

また、端子は板材を金型で打ち抜いて製造するため、板材に余剰部分が生じ、歩留まりを悪化させるという問題もあった。

そこで、本発明は、実装性能が優れ、かつ歩留まりも良い圧電サウンダを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、第一の発明は、凹部を形成する凹部形成部を備えたケースと、凹部の開口を覆い、凹部形成部内に空室を画成する導電性を備えた圧電振動板と、両面に電極を有すると共に圧電振動板の反空室側面に設けられて一方の電極が圧電振動板に電気的に当接している圧電振動素子と、少なくとも圧電振動板に電気的に接合された第一端子と、少なくとも他方の電極に電気的に接合された第二端子と、を備えた圧電サウンダである。この圧電サウンダの第一端子と第二端子とは線材から構成され、この第一端子と第二端子とはケース外に延出されるとともにケース外に延出された箇所に屈曲部分を有している。ケースは、第一端子を屈曲部分の前後で固定する第一固定部と、第二端子を屈曲部分の前後で固定する第二固定部とを備えている。第一固定部は、第一端子の中間部分を固定する第一中間固定部と第一端子の端部分を固定する第一端部固定部とを備え、第二固定部は、第二端子の中間部分を固定する第二中間固定部と第二端子の端部分を固定する第二端部固定部とを備えている。第一端子の中間部分は、第一端子がケース外に延出される方向と略同じ方向に配置され、第二端子の中間部分は、第二端子がケース外に延出される方向と略同じ方向に配置され、第一端子の端部分は、第一端子がケース外に延出される方向と略直交する方向に配置され、第二端子の端部分は、第二端子がケース外に延出される方向と略直交する方向に配置されている。

このような構成によると、線材のみで端子部分を形成するため、振動板等との接触箇所においても振動板の振動等を過度に阻害せず、好適に振動させることが可能となる。また折り曲げ加工のみにより端子部分を形成することができるため、打ち抜き加工による成型に比べて容易に端子部分を製造することが可能となる。線材であることから端子部分を切断する際に過度の力は必要なくなり、容易に切断することが可能となる。また端子部分を曲げ加工することも容易である。また打ち抜き加工に係る余剰部材が生じなくなるため、製品全体としての歩留まりが良くなる。また圧電サウンダを実装した後に、第一端子及び第二端子において、端子部分とケースとが分離し難くなり、圧電サウンダの耐久性を増すことが可能となる。

第一の発明において、凹部形成部はケースの一端側に設けられ、ケースの他端側には、第一固定部と第二固定部とを備える端子固定部が設けられ、第一端子の屈曲部分と第二端子の屈曲部分とは、端子固定部の反凹部形成部側端部より延出されて形状化されていても良い。

このような構成によると、振動板が設けられる凹部と端子を固定する端子固定部との位置関係を好適に配置することが可能となり、圧電サウンダ全体としての生産性、及び実装性を良好にすることができる。

また第一の発明において、第一中間固定部の第一端子を固定している箇所の固定長は、第一端部固定部の第一端子を固定している箇所の固定長より長く、第二中間固定部の第二端子を固定している箇所の固定長は、第二端部固定部の第二端子を固定している箇所の固定長より長くてもよい。

また第一の発明において、少なくとも振動板と圧電振動素子と電極と第一端子と第二端子とは、ケースの凹部が穿設される方向において、ケース内に配置されているようにしても良い。

このような構成によると、圧電サウンダを基板等に実装した後にケースを倒して圧電サウンダ全体として低背とした場合においても、圧電サウンダ内の電流が流れる部分はケース内に配置されているため、基板上の電流が流れる箇所と、圧電サウンダ内の電流が流れる箇所とが接触することが抑制され、圧電サウンダ及び圧電サウンダが設けられる回路全体として安全性、耐久性を高めることができる。

本発明の圧電サウンダによれば、基板への取付性が優れ、低背可能となるため実装性が増し、かつ歩留まりも良好にすることができる。

本発明の実施の形態による圧電サウンダについて図１から図６を参照しながら説明する。図１に示す圧電サウンダ１は電子レンジのブザー音を発する為に用いられ、樹脂素材より構成されるケース２と、金属板である振動板３と、振動板３を駆動する圧電素子４と、圧電素子４の電力供給箇所となる電極５と、金属線材である第一端子６及び第二端子７から主に構成されている。

ケース２は、大きさが長辺方向で約２０ｍｍ、幅方向で約１５ｍｍ、厚さ方向で約７〜８ｍｍ程度であり、図２に示すように、長辺方向一端側に、略円形の凹部を画成する凹部形成部２Ａを備えている。この凹部形成部２Ａ内の所定位置には、段部２Ｃが設けられており、凹部形成部２Ａ内径は、段部２Ｃより凹部底面側が、段部２Ｃより開口側に比べて小径になるように形成されている。段部２Ｃから凹部形成部２Ａ端縁までの距離は、少なくとも振動板３、圧電素子４、電極５、後述の図示せぬ電極、及び金属端子７を重ね合わせた厚さより大きく設定されている。

また、ケース２の厚さ方向他面側であって凹部形成部２Ａの底壁には、後述の空室２ａに連なる放音孔２ｂが形成されている。

図１及び図３に示すように、振動板３は、直径が凹部形成部２Ａの段部２Ｃの内周面より若干大径の円板状に形成されている。圧電素子４は、振動板３よりも小径に形成され、この振動板３の一面側に振動板３と略同心になるように設けられている。また圧電素子４の両面には、図示せぬ一方の電極及び他方の電極５が設けられており、図示せぬ電極と振動板３とは電気的に接合されている。電極５は、圧電素子４の直径より小径の円板状に形成され、圧電素子４の両面に、圧電素子４と略同心になるように設けられている。

この圧電素子４及び電極５が設けられた振動板３が、凹部形成部２Ａの開口を覆うように凹部形成部２Ａに設けられた段部２Ｃに、シリコン系接着剤等で接着固定され（図２）、この凹部形成部２Ａと振動板３とにより空室２ａが画成される。

この場合に振動板３は、圧電素子４が振動板３に対して空室２ａの反対側になるように段部２Ｃに取り付けられている。振動板３は導電性を有する金属板であるため、振動板３と電極５との間に電圧を印加することにより、圧電素子４は伸縮し、振動板３を振動させてブザー音が発せられる。

この空室２ａは、振動板３より発せられるブザー音が共鳴して、人間の注意を喚起するような音量、音域になるようにその容積等が設計されている。そして空室２ａ内で共鳴したブザー音は主として放音孔２ｂより外部に伝えられる。

第一端子６は、線径約０．８ｍｍの軟銅線であり、ハンダ付けにより一端が振動板３に電気的に接続されている。第二端子７も第一端子６と同一の軟銅線であり、一端が電極５に電気的に接続されている。これら第一端子６及び第二端子７は、その線径が細いため振動板３の振動を阻害することなく、振動板３から好適なブザー音を発することが可能となる。

図１から図３に示すように、ケース２の長辺方向他端側には、端子固定部２Ｂが設けられている。端子固定部２Ｂは第一端子６を固定する第一固定部８と、第二端子７を固定する第二固定部９と備えている。

図３に示すように、第一固定部８は、第一端子６の先端部分を固定する端部固定部８Ａと、第一端子６の中間部分を固定する中間固定部８Ｂとから構成されている。同様に第二固定部９も第二端子７の先端部分と中間部分とをそれぞれ固定する端部固定部９Ａと中間固定部９Ｂとから構成されている。

具体的には第一端子６の中間部分は中間固定部８Ｂにより、第一端子６がケース２の長さ方向と略平行に配線された状態で固定されている。第一端子６の中間固定部８Ｂにより固定された箇所から先の先端方向箇所は、ケース２の長さ方向と略平行に端子固定部２Ｂの反凹部形成部２Ａ側よりケース２外部に向けて延出されている。ケース２の外部において第一端子６は屈曲部６Ａを有するように略Ｕ字形状に曲げ加工されている。この屈曲部６Ａから先の先端方向箇所は、ケース２の長さ方向と略平行にケース２内部に向けて延出されている。そして第一端子６の先端部分は、折り曲げられてケース２の幅方向に配線された状態で、端部固定部８Ａによりケース２に固定されている。尚、中間固定部８Ｂの第一端子６を固定する箇所の固定長は、端部固定部８Ａの第一端子６を固定する箇所の固定長より長尺に構成されている。また、図２に示すように、第一端子６は、ケース２の厚さ方向で、ケース２内に収まるように配線されている。第二端子７も第一端子６と同様な構成で、端部固定部８Ａ及び中間固定部８Ｂと同様の構成の端部固定部９Ａ及び中間固定部９Ｂとで固定されている。

一般に圧電サウンダ１が基板等に実装された状態で圧電サウンダ１にかかる力は、ケース２の長さ方向にかかる引張力として負担されることが多い。この引張力に対する反力は第一端子６及び第二端子７が主に負担する。しかし、端部固定部８Ａ、９Ａは、図３に示すように、長さ方向と略直交する幅方向に第一端子６、第二端子７を配線して固定しているため、第一端子６、第二端子７にかかる長さ方向の張力に対して強く、第一端子６、第二端子７の先端が端部固定部８Ａ、９Ａから抜けるのを抑制する。また中間固定部８Ｂは、固定長を長く設定されているため、長さ方向の引張力に屈して第一端子６の中間部分が抜けるのを抑制できる。

このように構成された圧電サウンダ１は、先ず第一端子６及び第二端子７が、溶融されたハンダが貯留してある図示せぬハンダ槽内に浸漬されて表面にハンダが付着される。ここで第一端子６及び第二端子７は、その線径が細いため熱伝導が良好で表面積も小さいため、ハンダ濡れ性が良く、ハンダ槽への浸漬時間が短くてもその表面に好適にハンダを付着させることが可能である。

次に、図４に示すように、第一端子６及び第二端子７がテーピング台紙１１上に貼付テープ１２により固定され、圧電サウンダ１は、このテーピング台紙１１ごと図示せぬ自動実装機に取り付けられ、図４に示す線分Ａ−Ａ’の位置で第一端子６及び第二端子７が切断される。

テーピング台紙１１より切り離された圧電サウンダ１は、図５に示すように、基板２０上に実装される。一般に圧電サウンダ１を基板２０上に実装する際には、図５に示すように、基板２０の平面に対して圧電サウンダ１の長さ方向が直交するように配置される。しかし、電子レンジ本体が小型の場合など、基板２０を装着する空間が制限される場合には、図６に示すように、第一端子６及び第二端子７を折り曲げて圧電サウンダ１の長さ方向を基板２０の平面と略平行になるようにしても良い。圧電サウンダ１はその長さが約２０ｍｍ程度であるのに対し、その厚さが７〜８ｍｍ程度であるため、図６に示す形状に折り曲げることにより基板２０表面よりの上背を約１／３程度の低背とすることが可能となる。また、曲げられる部分は線材であるため、容易に曲げることができる。

圧電サウンダ１が基板２０に対して垂直方向（図５）または水平方向（図６）のいずれかで実装された場合であっても、圧電サウンダは、第一端子６及び第二端子７の計４本の線材により実装されるため、ケース２が振動した場合であっても、圧電サウンダ１が基板２０より外れることがなく、基板２０上に圧電サウンダ１を好適に保持することが可能となる。

また、圧電サウンダ１が、ケース２の振動板３等が設けられている面と基板２０表面とが対抗するように折り曲げられた場合であっても、振動板３等の電流が流れる部分は全てケース２内部に配置されているため、振動板３等の電流が流れる部分は基板２０上に配置されている他の電子部品等と接触し難く、ショート等が発生することを抑制している。

本発明による圧電サウンダは、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、上述した圧電サウンダ１の寸法に限らず、更に小さい圧電サウンダであってもよい。

本発明の実施の形態に係る圧電サウンダの斜視図。 本発明の実施の形態に係る圧電サウンダの断面図。 本発明の実施の形態に係る圧電サウンダの平面図。 本発明の実施の形態に係る圧電サウンダの出荷時の平面図。 本発明の実施の形態に係る圧電サウンダの実装状態（垂直実装）を表す図。 本発明の実施の形態に係る圧電サウンダの実装状態（水平実装）を表す図。

符号の説明

１・・圧電サウンダ ２・・ケース ２Ａ・・凹部形成部 ２Ｂ・・端子固定部
２ａ・・空室 ２ｂ・・放音孔 ３・・振動板 ４・・圧電素子 ５・・電極
６・・第一端子 ６・・第一端子 ７・・第二端子 ８・・第一固定部
８Ａ・・端部固定部 ８Ｂ・・中間固定部 ９・・第二固定部 ９Ａ・・端部固定部
９Ｂ・・中間固定部 １１・・テーピング台紙 １２・・張り付けテープ ２０・・基板

Claims (4)

1. 凹部を形成する凹部形成部を備えたケースと、
   該凹部の開口を覆い、該凹部形成部内に空室を画成する導電性を備えた圧電振動板と、
   両面に電極を有すると共に該圧電振動板の反空室側面に設けられて一方の該電極が該圧電振動板に電気的に当接している圧電振動素子と、
   少なくとも該圧電振動板に電気的に接合された第一端子と、
   少なくとも他方の該電極に電気的に接合された第二端子と、を備えた圧電サウンダであって、
   該第一端子と該第二端子とは、線材から構成され、
   該第一端子と該第二端子とは、該ケース外に延出されるとともに該ケース外に延出された箇所に屈曲部分を有し、
   該ケースは、該第一端子を屈曲部分の前後で固定する第一固定部と、該第二端子を屈曲部分の前後で固定する第二固定部と、を備え、
   該第一固定部は、該第一端子の中間部分を固定する第一中間固定部と該第一端子の端部分を固定する第一端部固定部とを備え、
   該第二固定部は、該第二端子の中間部分を固定する第二中間固定部と該第二端子の端部分を固定する第二端部固定部とを備え、
   該第一端子の中間部分は、該第一端子が該ケース外に延出される方向と略同じ方向に配置され、
   該第二端子の中間部分は、該第二端子が該ケース外に延出される方向と略同じ方向に配置され、
   該第一端子の端部分は、該第一端子が該ケース外に延出される方向と略直交する方向に配置され、
   該第二端子の端部分は、該第二端子が該ケース外に延出される方向と略直交する方向に配置されることを特徴とする圧電サウンダ。
2. 該凹部形成部は該ケースの一端側に設けられ、
   該ケースの他端側には該第一固定部と該第二固定部とを備える端子固定部が設けられ、
   該第一端子の屈曲部分と該第二端子の屈曲部分とは、該端子固定部の反凹部形成部側端部より延出されて形状化されることを特徴とする請求項１に記載の圧電サウンダ。
3. 該第一中間固定部の該第一端子を固定している箇所の固定長は、該第一端部固定部の該第一端子を固定している箇所の固定長より長く、
   該第二中間固定部の該第二端子を固定している箇所の固定長は、該第二端部固定部の該第二端子を固定している箇所の固定長より長いことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の圧電サウンダ。
4. 少なくとも該振動板と該圧電振動素子と該電極と該第一端子と該第二端子とは、該ケースの該凹部が穿設される方向において、該ケース内に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一に記載の圧電サウンダ。

Images