JP4203910B2 - 圧電型電気音響変換器 - Google Patents
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Description
また、使用環境の温度変化に伴い、弾性接着剤や導電性接着剤のヤング率が変化するため、振動板の拘束力も変化し、その結果、温度変化による振動板の共振周波数の変動が大きくなる問題があった。
いずれの場合も、請求項1における作用効果を奏することができる。
なお、端子を筐体の対向位置に配置した場合、請求項2のように導電性接着剤の塗布位置を対向位置とした方が、塗布形状が簡単かつ短くなるので望ましい。
ユニモルフ型圧電振動板の場合、一方の引出電極は圧電体の表面に設けられた電極であり、他方の引出電極は金属板である。
また、積層構造の圧電振動板の場合、一方の引出電極が内部電極と接続され、他方の引出電極は主面電極と接続される。
圧電振動板の外周部と筐体の内周部との隙間はシリコーンゴムなどの弾性封止剤によって封止されるが、その前に圧電振動板を筐体に対して仮止めしておく必要がある。この仮止めを弾性接着剤で行うことにより、圧電振動板と筐体との位置精度を保つことができる。また、導電性接着剤はその硬化時に収縮するため、硬化収縮応力が圧電振動板に作用して共振周波数が変動することがあるが、導電性接着剤の下側に弾性接着剤が塗布されているため、導電性接着剤の硬化収縮応力が弾性接着剤で緩和され、圧電振動板への応力波及を抑制できる。このような弾性接着剤としては例えばウレタン系接着剤などがあり、その硬化後のヤング率は500×106 Pa以下が望ましい。
この電気音響変換器は、大略、圧電振動板1とケース10とカバー20とを備えている。ここでは、ケース10とカバー20とで筐体が構成される。
また、支持部10fおよびウレタン受け段10gと接する溝部10hの終端部(4隅部)は、他の部分に比べて幅広に形成されている。そのため、この幅広部分で余剰の接着剤15を吸収し、接着剤15が振動板1上に溢れるのを防止することができる。
支持部10fより振動板1の中心部寄りで、かつ隣接する2つのコーナ部の2箇所には、振動板1の所定以上の振幅を防止する過振幅防止用受台10pがケース10の底壁部10aから一体に突設されている。
ケース10の側壁部10b〜10eの上縁内面には、弾性封止剤15のはい上がり規制用の凹部10kが形成されている。
また、側壁部10e寄りの底壁部10aには、第1の放音孔10lが形成されている。
ケース10の側壁部10b〜10eのコーナ部頂面には、カバー20の角部を嵌合保持するための略L字形の位置決め凸部10mが形成されている。これら凸部10mの内面には、カバー20をガイドするためのテーパ面10nが形成されている。
まず圧電振動板1は、その金属板2が底壁と対面するようにケース10の中に収納され、その4つのコーナ部が支持部10fで支持される。このとき、ケース10の側壁部10b〜10eの内面に設けられたテーパ状の突起部10jによって、振動板1の周縁部がガイドされるので、振動板1のコーナ部が支持部10f上に正確に載置される。
上記のようにして表面実装型の圧電型電気音響変換器が完成する。
図10は、比較例における圧電型電気音響変換器の導電性接着剤の塗布位置と、振動板の変位状態とを示したものである。
本発明品では導電性接着剤14が振動板1の隣接する2つのコーナ部近傍に塗布されているのに対し、比較例では振動板1の対角線上の2コーナ部近傍に塗布されている。導電性接着剤14の下側には弾性接着剤13が塗布されている。振動板1およびケース10は両者とも同一形状のものを用いた。
これに対し、本発明品のように導電性接着剤14を振動板1の隣接する2つのコーナ部近傍に塗布すると、図9のように振動板1の振動の節Kが外側へシフトし、振動変位がほぼ円形で歪みが少ないことが分かる。そのため、比較例に比べて振動板1の共振周波数を低くすることができる。
本発明品の場合、比較例に比べて音圧レベルのピークが低周波側へシフトしていることがわかる。
比較例の場合、25℃〜−40℃までの温度変化において、周波数変動量が約0.18kHzであるのに対し、本発明品では0.07kHz程度であり、本発明品の温度変化による周波数変動は比較例の半分以下であることがわかる。
この場合は、端子11,12の内側接続部11a,12aがケース10の一辺に沿って露出している場合に適用できる。
この振動板20は、図15に示すように金属板21の1辺に偏った位置に圧電体22を貼り付けたものである。金属板21および圧電体22の材質は第1実施例と同様であるが、金属板21の縦×横×厚みを7.6mm×7.6mm×0.03mm、圧電体22の縦×横×厚みを5.3mm×7.6mm×0.04mmとした。
この実施例の場合も、導電性接着剤14を振動板20の隣接する2つのコーナ部近傍であって、かつ互いに対向する位置に塗布した。
図16から明らかなように、導電性接着剤14が振動板20の隣接する2つのコーナ部近傍に塗布されているため、振動の節Kが外側へシフトし、振動変位がほぼ円形で歪みが少ないことが分かる。そのため、振動板20の共振周波数を低くすることができる。
図18に示すように、振動板20の振動の節Kが導電性接着剤14を設けた対角線上の2コーナ部では内側寄りとなり、振動変位が楕円状に歪んでいることがわかる。その結果、振動板20の共振周波数が高くなる。
第1実施例および第3実施例から明らかなように、振動板1,20の形状に関係なく、導電性接着剤の塗布位置を振動板の隣接する2つのコーナ部近傍に塗布することにより、振動の節Kが外側へシフトし、共振周波数を低くできることがわかる。
この振動板30は、例えば特開2001−95094号公報に記載のものである。振動板30は、2層の圧電セラミックス層31,32を積層したものであり、振動板30の表裏主面には主面電極33,34が形成され、セラミックス層31,32の間には内部電極35が形成されている。2つのセラミックス層31,32は、厚み方向において同一方向に分極されている。表側の主面電極33と裏側の主面電極34は、振動板30の辺長よりやや短く形成され、その一端は振動板30の一方の端面に形成された端面電極36に接続されている。そのため、表裏の主面電極33,34は相互に接続されている。内部電極35は主面電極33,34とほぼ対称形状に形成され、内部電極35の一端は上記端面電極36と離れており、他端は振動板30の他端面に形成された端面電極37に接続されている。なお、振動板30の他端部の表裏面には、端面電極37と導通する補助電極38が形成されている。
なお、切欠部39a,39bは表裏一方にのみ設けてもよいが、表裏の方向性をなくすため、この例では表裏面に設けてある。
また、補助電極38は、一定幅の帯状電極とする必要はなく、切欠部39bに対応する箇所のみ設けてもよい。
その後、第1実施例と同様に、導電性接着剤14が弾性接着剤13の上を跨ぐように塗布、硬化される。さらに、振動板30の外周部とケース10の内周部との隙間に弾性封止剤15が塗布され、封止される。
この実施例の場合も、導電性接着剤14の塗布位置が振動板30の隣合うコーナ部近傍であるため、対角線上の2つのコーナ部近傍に塗布する場合に比べて、振動板30の拘束力が低く、振動の節を外側へシフトでき、低周波化できる。
上記実施例では、圧電体3は単板であったが、これに代えて実施例3の圧電振動板30から樹脂層39を除いたものを金属板に貼り付けた振動板でもよい。
また、振動板がほぼ正方形状の例を示したが、長方形状であってもよい。この場合、導電性接着剤の塗布位置は1つの短辺の両端のコーナ部の近傍に設けるのが望ましい。
振動板がユニモルフ構造の場合、図1に示すように金属板の1つのコーナ部に圧電体を片寄せて接着したものの他、金属板の中央部に圧電体を接着したものでもよいし、金属板の一辺に片寄せて圧電体を接着したものであってもよい。このように、本発明で使用される圧電振動板は、四角形状であれば、その形状や構成は任意である。
Claims (6)
- 引出電極間に交番信号を印加することにより板厚方向に屈曲振動する四角形の圧電振動板と、
内周部に上記圧電振動板の外周部を支持する支持部を持つ筐体と、
上記筐体の内周部に内部接続部が露出するように筐体に固定された第1,第2の端子と、
上記圧電振動板の引出電極と第1,第2の端子の内部接続部との間にそれぞれ塗布・硬化され、上記引出電極と第1,第2の端子の内部接続部とを電気的に接続する導電性接着剤とを備えた圧電型電気音響変換器において、
上記一方の導電性接着剤は、上記圧電振動板の1つのコーナ部近傍における一方の引出電極と第1の端子の内部接続部との間に塗布・硬化され、
上記他方の導電性接着剤は、上記コーナ部と隣接する1つのコーナ部近傍における他方の引出電極と第2の端子の内部接続部との間に塗布・硬化されていることを特徴とする圧電型電気音響変換器。 - 上記一方の導電性接着剤の塗布位置と他方の導電性接着剤の塗布位置は、上記圧電振動板を間にして対向していることを特徴とする請求項1に記載の圧電型電気音響変換器。
- 上記一方の導電性接着剤の塗布位置と上記他方の導電性接着剤の塗布位置は、上記圧電振動板の1辺上であって、その両端のコーナ部近傍であることを特徴とする請求項1に記載の圧電型電気音響変換器。
- 上記圧電振動板は、四角形の金属板に四角形の圧電体を貼り付けたものであり、
一方の引出電極は圧電体の表面に設けられた電極であり、他方の引出電極は金属板であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の圧電型電気音響変換器。 - 上記圧電振動板は、複数の圧電セラミックス層を内部電極を間にして積層し、表裏主面に主面電極を設けた積層体で構成され、
一方の引出電極は内部電極と接続され、他方の引出電極は主面電極と接続されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の圧電型電気音響変換器。 - 上記圧電振動板と端子との間には弾性接着剤が塗布され、
上記導電性接着剤は上記弾性接着剤の上側を跨ぐように塗布されていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の圧電型電気音響変換器。
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