JP4729496B2 - Piezoelectric sounder - Google Patents
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Description
本発明は、圧電発音器に関するものである。 The present invention relates to a piezoelectric sound generator.
特開2003−78995号公報(特許文献1)には、圧電振動体が環状の支持部を有する支持体に支持された薄型の圧電発音器が示されている。圧電振動体は、金属製の振動板の両面に該振動板の周縁部を残すように第1及び第2の圧電素子が接合されて構成されている。そして、振動板の片面の周縁部が環状の支持部に接着剤を用いて接合されている。この圧電発音器では、第1及び第2の圧電素子の表面電極と端子部との間に、振動板と絶縁を図った状態で金属箔を配置し、この金属箔を導電性を有する接着剤により接合している。そして、金属箔及びその周囲の圧電素子の部分の上を合成樹脂製のテープ等の補強部材で覆って、第1及び第2の圧電素子の表面電極と出力電極との間に導電部を有する引出手段を形成している。
前述の薄型の圧電発音器では、振動板が振動する径寸法が小さく、振動板の振幅を大きくできないという問題があった。また、リード線を第1及び第2の圧電素子の表面電極に半田付けをする場合に比べれば、半田の盛り上がりが無い分、第1及び第2の圧電素子の表面電極と端子部との間を接続する導電部の厚み寸法を小さくできる。しかしこの構造では、導電部の厚み寸法を更に小さくすることができない。また、この従来の圧電発音器では、金属箔の接合強度が低いために、金属箔が剥がれないように金属箔の上を更に合成樹脂製のテープ等の補強部材で覆う必要があり、部品点数が多くなるだけでなく、製造工数が増える問題があった。 The above-described thin piezoelectric sounder has a problem that the diameter of the vibration of the diaphragm is small and the amplitude of the diaphragm cannot be increased. Further, as compared with the case where the lead wire is soldered to the surface electrodes of the first and second piezoelectric elements, there is no rise of the solder, so that there is no gap between the surface electrodes of the first and second piezoelectric elements and the terminal portion. It is possible to reduce the thickness dimension of the conductive part connecting the two. However, with this structure, the thickness dimension of the conductive portion cannot be further reduced. Further, in this conventional piezoelectric sound generator, since the bonding strength of the metal foil is low, it is necessary to further cover the metal foil with a reinforcing member such as a synthetic resin tape so that the metal foil is not peeled off. There was a problem that not only increased, but also the number of manufacturing steps increased.
本発明の目的は、圧電振動体の振動板の振幅を大きくできる圧電発音器を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a piezoelectric sounder capable of increasing the amplitude of a diaphragm of a piezoelectric vibrating body.
本発明の他の目的は、従来よりも薄型の圧電発音器を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a piezoelectric sounder that is thinner than before.
本発明の更に他の目的は、従来よりも構造が簡単で、しかも信頼性の高い圧電発音器を提供することにある。 Still another object of the present invention is to provide a piezoelectric sounder having a simpler structure and higher reliability than the conventional one.
本発明の他の目的は、第1及び第2の圧電素子と出力電極との間を接続する第1及び第2の引出手段の厚み寸法を小さくできる圧電発音器を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a piezoelectric sounding device that can reduce the thickness of the first and second lead-out means connecting the first and second piezoelectric elements and the output electrode.
本発明の他の目的は、第1及び第2の引出手段の接合強度を高めることができる圧電発音器を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a piezoelectric sounder capable of increasing the bonding strength of the first and second drawing means.
本発明が改良の対象とする圧電発音器は、環状の外周面部を残すように振動板に圧電素子が接合されてなる圧電振動体と、振動板の外周部を支持する支持体と、振動板の外周部と支持体とを連結する連結手段とを備えている。本発明では、連結手段を可撓性を有する合成樹脂シートにより形成し、振動板が全体的に振動し得るように振動板の外周面部と支持部とに跨って配置する。本発明によれば、振動板の外周部が支持部に接触することなく、可撓性を有する合成樹脂シート(連結手段)を介して振動板が支持体に支持される。そのため、振動板が全体的に振動して、振動板の振幅を大きくできる。その結果、振動板の共振周波数を低くして、音量を大きくすることができる。 The piezoelectric sounder to be improved by the present invention includes a piezoelectric vibrating body in which a piezoelectric element is joined to a diaphragm so as to leave an annular outer peripheral surface, a support that supports the outer peripheral part of the diaphragm, and a diaphragm And a connecting means for connecting the outer peripheral portion and the support. In the present invention, the connecting means is formed of a flexible synthetic resin sheet, and is disposed across the outer peripheral surface portion and the support portion of the diaphragm so that the diaphragm can vibrate as a whole. According to the present invention, the diaphragm is supported on the support via the flexible synthetic resin sheet (connecting means) without the outer peripheral portion of the diaphragm contacting the support. Therefore, the diaphragm can vibrate as a whole and the amplitude of the diaphragm can be increased. As a result, the resonance frequency of the diaphragm can be lowered and the volume can be increased.
圧電素子が表面に第1の電極を有し且つ裏面に第2の電極を有するように構成されている場合、第2の電極を振動板に接合すればよい。この場合、合成樹脂シートには、振動体の外周面部を越えて第1の電極上に延びる延長部を一体に設け、合成樹脂シート上には、第1の電極と接続される第1の配線パターンと、振動板に接続される第2の配線パターンとを設け、第1の配線パターンを合成樹脂シートの延長部上に延ばすのが好ましい。このようにすれば、第1の配線パターンの両端部を半田付け等することにより、第1の配線パターンを用いて圧電素子の第1の電極と出力電極との接続を図ることができ、第2の配線パターンの両端部を半田付け等することにより、第2の配線パターンを用いて圧電素子の振動板と出力電極との接続を図ることができる。そのため、圧電素子と出力電極との接続を容易にして、両者の接続に係る部品点数を減らすことができる。 When the piezoelectric element is configured to have the first electrode on the front surface and the second electrode on the back surface, the second electrode may be bonded to the diaphragm. In this case, the synthetic resin sheet is integrally provided with an extension portion that extends over the first electrode beyond the outer peripheral surface portion of the vibrating body, and the first wiring connected to the first electrode is provided on the synthetic resin sheet. It is preferable to provide a pattern and a second wiring pattern connected to the diaphragm, and extend the first wiring pattern on the extension portion of the synthetic resin sheet. In this way, by soldering the both ends of the first wiring pattern, it is possible to connect the first electrode and the output electrode of the piezoelectric element using the first wiring pattern. By soldering both ends of the second wiring pattern, it is possible to connect the diaphragm of the piezoelectric element and the output electrode using the second wiring pattern. Therefore, the connection between the piezoelectric element and the output electrode can be facilitated, and the number of parts related to the connection between both can be reduced.
本発明の圧電発音器は、圧電素子が振動板の一方の面にのみ接合するユニモルフタイプのものにも適用できるし、圧電素子が振動板の両方にそれぞれ接合するバイモルフタイプのものにも適用できる。 The piezoelectric sounder of the present invention can be applied to a unimorph type in which the piezoelectric element is bonded to only one surface of the diaphragm, and can also be applied to a bimorph type in which the piezoelectric element is bonded to both of the diaphragms. .
本発明の具体的な圧電発音器は、圧電振動体と環状の支持部を有する支持体と連結手段と引出手段と接続手段とを具備している。圧電振動体は、表面と裏面とを有する金属製の振動板と、表面に第1電極を有し且つ裏面に第2電極を有し、振動板の表面の表面側外周面部を残すようにして第2の電極が振動板の表面に電気的に導通可能に接合されている。連結手段は、電気的絶縁材料により形成され且つ振動板の表面側外周面部と支持部とを連結している。引出手段は、圧電素子の第1の電極に電気的に接続された引出用導電部を有している。接続手段は、圧電素子の振動板と電気的に接続された接続用導電部を有している。そして、連結手段を可撓性を有する合成樹脂シートにより形成し、振動板が全体的に振動し得るように振動板の外周面部と支持部とに跨って配置する。また、引出手段は、圧電素子の第1の電極、表面側外周面部及び連結手段に跨るようにして厚膜または薄膜により形成された電気的絶縁層を有している。引出用導電部は、その先端部が第1の圧電素子の第1の電極に接続され残部の少なくとも一部が電気的絶縁層の上に位置するように厚膜または薄膜により形成された導電層により構成されている。 A specific piezoelectric sounding device of the present invention includes a piezoelectric vibrator, a support having an annular support, a connecting means, a drawing means, and a connecting means. The piezoelectric vibrator has a metal diaphragm having a front surface and a back surface, a first electrode on the front surface and a second electrode on the back surface, and leaves a front surface side outer peripheral surface portion of the surface of the vibration plate. The second electrode is joined to the surface of the diaphragm so as to be electrically conductive. The connecting means is formed of an electrically insulating material and connects the outer peripheral surface portion of the surface side of the diaphragm and the support portion. The lead-out means has a lead-out conductive portion electrically connected to the first electrode of the piezoelectric element. The connection means has a conductive part for connection electrically connected to the diaphragm of the piezoelectric element. And a connection means is formed with the synthetic resin sheet which has flexibility, and it arrange | positions ranging over the outer peripheral surface part and support part of a diaphragm so that a diaphragm can vibrate entirely. The lead-out means has an electrically insulating layer formed of a thick film or a thin film so as to straddle the first electrode of the piezoelectric element, the outer peripheral surface portion on the surface side, and the connecting means. The lead conductive part is a conductive layer formed of a thick film or a thin film so that the tip part is connected to the first electrode of the first piezoelectric element and at least a part of the remaining part is located on the electrically insulating layer. It is comprised by.
このようにすれば、引出手段の電気的絶縁層及び引出用導電部を厚膜または薄膜により形成するので、圧電素子の第1の電極から引き出される引出手段の厚み寸法を従来に比べて小さくできる。また、引出手段の接合強度を従来に比べて高くできるので、従来のように補強部材を用いることなく、信頼性の高い圧電発音器を提供することができる。 In this case, since the electrically insulating layer and the lead conductive portion of the lead means are formed by a thick film or a thin film, the thickness dimension of the lead means drawn from the first electrode of the piezoelectric element can be reduced as compared with the conventional case. . Moreover, since the joining strength of the drawing means can be increased as compared with the prior art, a highly reliable piezoelectric sounder can be provided without using a reinforcing member as in the prior art.
バイモルフタイプの圧電素子を採用する場合は、圧電素子を振動板の両面にそれぞれ接合された第1の圧電素子と第2の圧電素子から構成する。第1の圧電素子は、表面に第1電極を有し且つ裏面に第2電極を有し、振動板の表面の表面側外周面部を残すようにして第2の電極が振動板の表面に電気的に導通可能に接合されている。第2の圧電素子は、表面に第1電極を有し且つ裏面に第2電極を有し、振動板の裏面の裏面側外周面部を残すようにして第2の電極が振動板の裏面に電気的に導通可能に接合されている。この場合、第1の圧電素子の第1の電極に電気的に接続された第1の引出用導電部を有する第1の引出手段と第2の圧電素子の第1の電極に電気的に接続された第2の引出用導電部を有する第2の引出手段とを用いる。 When a bimorph type piezoelectric element is employed, the piezoelectric element is composed of a first piezoelectric element and a second piezoelectric element that are respectively bonded to both surfaces of the diaphragm. The first piezoelectric element has a first electrode on the front surface and a second electrode on the back surface, and the second electrode is electrically connected to the surface of the diaphragm so as to leave the outer peripheral surface portion of the surface of the diaphragm. It is joined so that electrical conduction is possible. The second piezoelectric element has a first electrode on the front surface and a second electrode on the back surface, and the second electrode is electrically connected to the back surface of the diaphragm so as to leave a back surface outer peripheral surface portion of the back surface of the vibration plate. It is joined so that electrical conduction is possible. In this case, the first lead means having the first lead conductive portion electrically connected to the first electrode of the first piezoelectric element and the first electrode of the second piezoelectric element are electrically connected. The second lead means having the second lead conductive portion is used.
このようにすれば、第1の引出手段及び第2の引出手段のそれぞれの電気的絶縁層及び引出用導電部を厚膜または薄膜により形成するので、第1及び第2の圧電素子のそれぞれの第1の電極から引き出される第1の引出手段及び第2の引出手段の厚み寸法を従来に比べて小さくできる。また、第1の引出手段及び第2の引出手段の接合強度を従来に比べて高くできるので、従来のように補強部材を用いることなく、信頼性の高い圧電発音器を提供することができる。 According to this configuration, since the respective electrically insulating layers and the drawing conductive portions of the first drawing means and the second drawing means are formed of a thick film or a thin film, each of the first and second piezoelectric elements is formed. The thickness dimensions of the first extraction means and the second extraction means extracted from the first electrode can be reduced as compared with the conventional case. Further, since the bonding strength of the first drawing means and the second drawing means can be increased as compared with the conventional case, a highly reliable piezoelectric sounder can be provided without using a reinforcing member as in the conventional case.
連結手段を振動板の表面側外周面部を覆うように配置すると、表面側外周面部が露出しない状態になるため、第1の引出手段の電気的絶縁層を形成する領域に段差が形成されることがなくなって、電気的絶縁層を簡単にフラットに形成することができる。このようにした場合には、第1の圧電素子の第1の電極及び連結手段に跨るように電気的絶縁層を形成すればよい。 If the connecting means is arranged so as to cover the outer peripheral surface portion of the front surface side of the diaphragm, the outer peripheral surface portion of the front surface side is not exposed, so that a step is formed in the region where the electrically insulating layer of the first extraction means is formed. Thus, the electrical insulating layer can be easily formed flat. In such a case, an electrical insulating layer may be formed so as to straddle the first electrode of the first piezoelectric element and the connecting means.
支持体の構成は任意であるが、第1及び第2の引出用導電部が電気的に接続される第1の出力電極と振動板が電気的に接続される第2の出力電極とを備えた出力電極保持部を支持部と一体に有するように支持体を構成してもよい。この場合には、振動板の表面側外周面部または裏面側外周面部と第2の出力電極とを接続用導電部を有する接続手段によって電気的に接続する。この接続手段は、電気的絶縁層と接続用導電部とから構成される。電気的絶縁層は、振動板の表面側外周面部または裏面側外周面部及び連結手段に跨るようにして厚膜または薄膜により形成することができる。そして接続用導電部は、その先端部が表面側外周面部または裏面側外周面部に接続され、後端部が第2の出力電極に接続され、残部が電気的絶縁層の上に位置するように厚膜または薄膜により形成された導電層により構成することができる。このように接続手段の電気的絶縁層及び接続用導電部を厚膜または薄膜により形成すれば、振動板と第2の出力電極との間の接続手段の厚み寸法を従来に比べて小さくできる。また、振動板と接続手段との間の接合強度を従来に比べて高くできる。 The structure of the support is arbitrary, and includes a first output electrode to which the first and second lead conductive portions are electrically connected and a second output electrode to which the diaphragm is electrically connected. The support body may be configured to have the output electrode holding portion integrally with the support portion. In this case, the outer peripheral surface portion on the front surface side or the outer peripheral surface portion on the back surface side of the diaphragm and the second output electrode are electrically connected by a connecting means having a conductive portion for connection. This connecting means is composed of an electrically insulating layer and a connecting conductive portion. The electrical insulating layer can be formed of a thick film or a thin film so as to straddle the outer peripheral surface portion or the rear outer peripheral surface portion of the diaphragm and the connecting means. The conductive portion for connection is connected such that the front end portion is connected to the outer peripheral surface portion or the outer peripheral surface portion on the front surface side, the rear end portion is connected to the second output electrode, and the remaining portion is positioned on the electrical insulating layer. A conductive layer formed of a thick film or a thin film can be used. If the electrically insulating layer and the connecting conductive portion of the connecting means are formed of a thick film or a thin film in this way, the thickness dimension of the connecting means between the diaphragm and the second output electrode can be reduced as compared with the conventional case. Further, the bonding strength between the diaphragm and the connecting means can be increased as compared with the conventional case.
第1の出力電極は、支持部の連結手段が連結される表面部分に隣接して形成され且つ表面部分及び支持部の内周面部分まで延びる出力電極延長部を備えるように構成し、第2の引出用導電部を構成する導電層を出力電極延長部に電気的に接続するのが好ましい。このようにすれば、支持部の内周面部分に延びる出力電極延長部を利用することで、第1の引出用導電部と第2の引出用導電部と第1の出力電極とを簡単な構造により電気的に接続することができる。 The first output electrode is configured to include an output electrode extension formed adjacent to the surface portion to which the connecting means of the support portion is connected and extending to the surface portion and the inner peripheral surface portion of the support portion, It is preferable to electrically connect the conductive layer constituting the lead conductive portion to the output electrode extension. In this way, by using the output electrode extension that extends to the inner peripheral surface portion of the support portion, the first lead conductive portion, the second lead conductive portion, and the first output electrode can be simply connected. It can be electrically connected by the structure.
出力電極延長部を、支持部の表面部分と厚み方向に対向する裏面部分まで延ばすように構成し、第2の出力電極を少なくとも支持部の表面部分、内周面部分及び裏面部分に跨るように形成するのが好ましい。このようにすれば、支持部の表面部分及び裏面部分の両方に第1及び第2の出力電極を存在させることができるので、圧電発音器の回路基板への実装が容易になる利点が得られる。 The output electrode extension is configured to extend to the back surface portion that opposes the surface portion of the support portion in the thickness direction, and the second output electrode extends over at least the surface portion, the inner peripheral surface portion, and the back surface portion of the support portion. Preferably formed. In this way, since the first and second output electrodes can be present on both the front surface portion and the back surface portion of the support portion, there is an advantage that the piezoelectric sound generator can be easily mounted on the circuit board. .
第2の引出用導電部を振動板の裏面側に配置し、第2の引出用導電部の導電層を第1の出力電極の支持部の内周面部分上に形成された電極部分に電気的に接続すれば、第2の引出用導電部と第1の出力電極との電気的な接続を容易に行うことができる。 The second lead conductive portion is disposed on the back side of the diaphragm, and the conductive layer of the second lead conductive portion is electrically connected to the electrode portion formed on the inner peripheral surface portion of the support portion of the first output electrode. Therefore, the electrical connection between the second lead conductive portion and the first output electrode can be easily performed.
支持体は、電気絶縁材料によって形成された厚みが実質的に等しい基板によって構成することができる。このように基板を用いて支持体を構成すれば、基板に打ち抜き加工を施すことにより、支持体を量産できる上、第1及び第2の出力電極を周知の回路パターン形成技術を利用して簡単に形成することができるので、支持体の価格を従来よりも下げることができる。 The support can be constituted by a substrate formed of an electrically insulating material and having a substantially equal thickness. If the support is configured using the substrate in this manner, the support can be mass-produced by punching the substrate, and the first and second output electrodes can be easily formed using a known circuit pattern forming technique. Therefore, the cost of the support can be reduced as compared with the prior art.
連結手段は支持体の支持部の表面に接着層を介して接合される環状部分を備えた可撓性を有する合成樹脂シートから構成するのが好ましい。この場合、圧電振動体は振動板が支持部の内周面と接触せず且つ振動板及び第2の圧電素子が支持部の内部に収納されるように、連結手段によって支持部に対して支持するのが好ましい。このようにすれば、振動板の外周部の動きが実質的に拘束されることがなくなるので、振動板の振幅を最も大きくすることができる。 The connecting means is preferably composed of a flexible synthetic resin sheet having an annular portion joined to the surface of the support portion of the support via an adhesive layer. In this case, the piezoelectric vibrating body is supported with respect to the support portion by the connecting means so that the vibration plate does not contact the inner peripheral surface of the support portion and the vibration plate and the second piezoelectric element are accommodated inside the support portion. It is preferable to do this. By doing so, the movement of the outer peripheral portion of the diaphragm is not substantially restrained, so that the amplitude of the diaphragm can be maximized.
なお連結手段を合成樹脂シートにより構成する場合には、合成樹脂シートを支持部との間に挟むように合成樹脂シートの上に固定された環状の保護層を更に設けるのが好ましい。このようにすれば、保護層により合成樹脂シートが支持部から剥がれるのを防ぐことができる。またこの場合には、保護層の厚み寸法を、保護層によって囲まれた空間の内部に圧電振動体の第1の圧電素子及び第1の引出用導電部が完全に収納できるように定めるのが好ましい。このようにすれば、搬送する際や、自動実装機で回路基板等の上に自動実装する際に、保護層の存在によって圧電振動体の第1の圧電素子及び第1の引出用導電部に他の部品が接触するのを防ぐことができるので、圧電発音器を利用する製品の不良率を下げることができる。この保護層は、例えば、接着層を介して合成樹脂シートの上に貼られた別の合成樹脂シートから構成することができる。このようにすれば、保護層を簡単に配置することができる。 In addition, when comprising a connection means with a synthetic resin sheet, it is preferable to provide further the cyclic | annular protective layer fixed on the synthetic resin sheet so that a synthetic resin sheet may be pinched | interposed between support parts. If it does in this way, it can prevent that a synthetic resin sheet peels from a support part by a protective layer. In this case, the thickness dimension of the protective layer is determined so that the first piezoelectric element of the piezoelectric vibrating body and the first lead conductive portion can be completely accommodated in the space surrounded by the protective layer. preferable. In this way, when transported or automatically mounted on a circuit board or the like by an automatic mounting machine, the presence of the protective layer causes the first piezoelectric element and the first lead conductive portion of the piezoelectric vibrating body to exist. Since it can prevent that other parts contact, the defect rate of the product using a piezoelectric sounder can be reduced. This protective layer can be comprised from another synthetic resin sheet affixed on the synthetic resin sheet through the contact bonding layer, for example. If it does in this way, a protective layer can be arrange | positioned easily.
第1及び第2の引出手段を構成するために用いる電気的絶縁層を、絶縁樹脂ペーストを塗布して形成する厚膜により形成し、導電層を導電性樹脂ペーストを塗布して形成する厚膜により形成してもよい。このようにすれば、電気的絶縁層及び導電層を、印刷技術を用いて簡単且つ安価に形成することができる。 The electrically insulating layer used for constituting the first and second extraction means is formed by a thick film formed by applying an insulating resin paste, and the conductive layer is formed by applying a conductive resin paste. May be formed. In this way, the electrically insulating layer and the conductive layer can be easily and inexpensively formed using the printing technique.
以下、図面を参照して本発明の圧電発音器の実施の形態を詳細に説明する。図1及び図2(A)は、本発明の第1の実施の形態の圧電発音器の平面図及び底面図であり、図3は、図1のIII-III線断面図であり、図4は図1のIV-IV線断面図であり、図5は、本実施の形態の圧電発音器の配線を示す図である。なお、理解を容易にするため、図3及び図4では、一部の部分の厚み寸法を誇張して描いている。各図に示すように、本実施の形態の圧電発音器は、支持体1と、該支持体1に支持される圧電振動体3とを有している。支持体1は、支持部5と出力電極保持部7とを一体に有しており、ガラス−エポキシ樹脂基板のように電気絶縁材料によって形成された厚みが実質的に等しい基板を打ち抜き成形することにより形成されている。支持部5は、円環状の形状を有しており、図2(B)に示すように、出力電極保持部7とつながる部分の内周部には横断面形状が半円弧形状をなす2つの凹部5a及び5bが形成されている。そして出力電極保持部7には、この2つの凹部5a及び5bにつながる表面側領域5c及び5dと裏面側領域5e及び5fに連続する電極部が構成されている。表面側領域5c及び5dと裏面側領域5e及び5fには、第1及び第2の出力電極構成部13及び15の一部を構成する金めっきが施された銅箔からなる第1及び第2の出力電極13a及び15aと第1及び第2の裏面側電極13b及び15bとが形成されている。図3及び図4に示すように、2つの凹部5a及び5bの内面上には、めっき等の導電性薄膜等により導電接続部13c及び15cが形成されている。この支持部5は、圧電振動体3の後述する振動板17、第2の圧電素子21及び第2の引出用導電部29が完全に収納される厚み寸法を有している。
Hereinafter, embodiments of the piezoelectric sounder of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1A and 1B are a plan view and a bottom view of the piezoelectric sounding device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 1, and FIG. 5 is a diagram showing wiring of the piezoelectric sounder of the present embodiment. In addition, in order to make an understanding easy, in FIG.3 and FIG.4, the thickness dimension of the one part part was exaggerated and drawn. As shown in the drawings, the piezoelectric sounding device of the present embodiment has a
また、支持部5の表面5gには、図示しない接着層を介して連結手段を構成する合成樹脂シート9が接合されている。合成樹脂シート9は可撓性を有し且つ片面に粘着剤を有する環状形状のポリエステルテープからなる。この合成樹脂シート9は支持部5に接合される環状部分9aと、環状部分9aの内周側に位置して圧電振動体3が接合される振動体接合部分9bとを有している。支持部5の表面5gには、合成樹脂シート9の環状部分9aを支持部5との間に挟むように保護層11が図示しない接着層を介して固定されている。保護層11は、片面に粘着剤を有するポリエステルからなる環状形状を有しており、図1に示すように、後述する第1の引出用導電部23の上に跨るように配置される。この保護層11は圧電振動体3の後述する第1の圧電素子19及び第1の引出用導電部23が完全に収納される厚み寸法を有している。
Further, a
出力電極保持部7は、直方体に近い形状を有しており、支持部5から径方向外側に延びるように形成されている。前述のように、出力電極保持部7には、前述した第1の出力電極構成部13と第2の出力電極構成部15とが並んで形成されている。第1の出力電極構成部13は、支持部5の合成樹脂シート(連結手段)9が連結される表面部分に隣接して形成される第1の出力電極13aと、支持部5の内周面部分(溝5a)まで延びる出力電極延長部(導電接続部13cと第1の裏面側電極13b)を備えている。出力電極延長部は、支持部5の表面部分と厚み方向に対向する裏面部分まで延びている。第2の出力電極構成部15も、第1の出力電極構成部13と同様に、支持部5の合成樹脂シート(連結手段)9が連結される表面部分に隣接して形成される第2の出力電極15aと、この表面部分及び支持部5の内周面部分まで延びる出力電極延長部(導電接続部15cと第2の裏面側電極15b)を備えている。即ち、第1の出力電極構成部13及び第2の出力電極構成部15は、いずれも支持部5の表面部分、内周面部分(溝5a,5b)及び裏面部分に跨るように形成されている。
The output
圧電振動体3は、振動板17と第1の圧電素子19と第2の圧電素子21とを有している。即ち、本例では、振動板17の両方にそれぞれ圧電素子19,21を接合するバイモルフタイプの圧電素子を採用している。振動板17は、表面17aと裏面17bとを有する円板形状を有しており、鉄−ニッケル合金からなる金属板により形成されている。第1の圧電素子19は、表面に第1電極19aを有し、裏面に第2電極19bを有するように複数の圧電セラミックス層と電極層が交互に積層された構造を有する積層圧電素子である。第1の圧電素子19は、振動板17の表面17aの表面側外周面部17cを残すようにして第2の電極19bが振動板17の表面17aに電気的に導通可能に接合されている。第2の圧電素子21も第1の圧電素子19と同様に、表面に第1電極21aを有し、裏面に第2電極21bを有するように複数の圧電セラミックス層と電極層が交互に積層された構造を有する積層圧電素子である。第2の圧電素子21では、振動板17の裏面17bの裏面側外周面部17dを残すようにして第2の電極21bが振動板17の裏面17bに電気的に導通可能に接合されている。そして、振動板17の表面17aの円環状の表面側外周面部17cは、前述した合成樹脂シート(連結手段)9の振動体接合部分9bの支持部5に隣接する面に接合されている。これにより、振動板17の表面側外周面部17cと支持体1とは、合成樹脂シート9により連結され、圧電振動体3は、振動板17の表面17a及び裏面17bが支持部5と接触することなく合成樹脂シート9により支持部5に対して支持される。言い換えるならば、合成樹脂シート(連結手段)9は、振動板17が全体的に振動し得るように振動板17の表面側外周面部17cと支持部5とに跨って配置される。そして、振動板17及び第2の圧電素子21は、支持部5の内部に収納される。
The piezoelectric vibrating
第1の圧電素子19の第1の電極19aと第1の出力電極13とは、第1の引出手段23によって電気的に接続されている。第1の引出手段23は、電気的絶縁層25と電気的絶縁層25上に形成された第1の引出用導電部27とを有している。図3に示すように、電気的絶縁層25は、アクリルウレタン樹脂からなる絶縁樹脂ペーストを塗布して形成される厚膜の絶縁膜である。電気的絶縁層25は、第1の圧電素子19の第1の電極19a、振動板17の表面側外周面部17c及び合成樹脂シート9に跨るようにして、第1の電極19aの中心近傍と第1の出力電極13aとの間を延びている。第1の引出用導電部27は、レジン−銀ペースト等からなる導電性樹脂ペーストを塗布して形成された厚膜の導電膜である。第1の引出用導電部27は、その先端部27aが第1の電極19aの中心近傍において第1の圧電素子19の第1の電極19aに接続され、後端部27bが第1の出力電極13aに接続されている。そして、残部が電気的絶縁層25の上に位置している。
The
第2の圧電素子21の第1電極21aと第1の出力電極13とは、第2の引出手段29によって電気的に接続されている。第2の引出手段29は、電気的絶縁層31と電気的絶縁層31上に形成された第2の引出用導電部33とを有している。電気的絶縁層31は、アクリルウレタン樹脂からなる絶縁樹脂ペーストが塗布された厚膜により形成されている。電気的絶縁層31は、第2の圧電素子21の第1の電極21a、振動板17の裏面側外周面部17d及び合成樹脂シート9に跨るようにして、第2の電極21aの中心近傍と導電接続部13cとの間を延びている。第2の引出用導電部33は、レジン−銀ペースト等からなる導電性樹脂ペーストを塗布して形成された厚膜の導電膜である。第2の引出用導電部33は、その先端部33aが第2の電極21aの中心近傍において第2の圧電素子21の第1の電極21aに接続され、後端部33bが溝5a上において、第1の出力電極構成部13の出力電極延長部の導電接続部13cに接続されている。そして、残部が電気的絶縁層31の上に位置している。これにより、図5に示すように、第1の引出用導電部27、第2の引出用導電部33及び第1の出力電極13は、電気的に接続されることになる。
The
振動板17と第2の出力電極15とは、接続手段35によって電気的に接続されている。接続手段35は、電気的絶縁層37と電気的絶縁層上に形成された接続用導電部39とを有している。電気的絶縁層37は、アクリルウレタン樹脂からなる絶縁樹脂ペーストが塗布された厚膜により形成されている。電気的絶縁層37は、振動板17の裏面側外周面部17d及び合成樹脂シート9に跨るように形成されている。接続用導電部39は、レジン−銀ペースト等からなる導電性樹脂ペーストを塗布して形成された厚膜の導電膜である。接続用導電部39は、その先端部39aが裏面側外周面部17dに接続され、後端部39bが溝5b上において、第2の出力電極構成部15の出力電極延長部の導電接続部15cに接続されている。そして、残部が電気的絶縁層37の上に位置している。
The
図6(A)は、本例の圧電発音器の振動板17が振動している様子を示す概略図であり、図6(B)は、支持部R5の表面に接着剤を介して振動板R17を接続した比較例(例えば、特開2003−78995)の圧電発音器の振動板R17が振動している様子を示す概略図である。両図より、図6(A)に示す本例の圧電発音器の振幅f1は、図6(B)に示す比較例の圧電発音器の振幅f2に比べて大きくなるのが分かる。これは、本例の圧電発音器では、圧電振動体3の振動板17の表面17a及び裏面17bは、支持部5と接触せずに連結手段9を介して支持部5に支持されているためである。FIG. 6A is a schematic view showing a state in which the
また、本例の圧電発音器では、第1の引出手段23の電気的絶縁層25及び第1の引出用導電部27並びに第2の引出手段29の電気的絶縁層31及び第2の引出用導電部33を厚膜により形成しているため、第1及び第2の圧電素子19,21の第1電極19a,21aと第1の出力電極13との間の導電部(第1の引出手段23及び第2の引出手段29)の厚み寸法を従来に比べて小さくできる。また、第1及び第2の圧電素子19,21の第1電極19a,21aと導電部(第1の引出手段23及び第2の引出手段29)との接合強度を従来に比べて高くできる。
In the piezoelectric sounder of this example, the
図7は、本発明の他の実施の形態(第2の実施の形態)の圧電発音器の断面図である。本例の圧電発音器は、振動板117の一方の面117aにのみ圧電素子119を接合するユニモルフタイプの圧電素子を用いている。また、連結手段として、図8に示すように、合成樹脂シート109上に第1の配線パターン151と第2の配線パターン153とが設けられたものを用いている。合成樹脂シート109は、フレキシブル基板等に用いられるポリイミドからなり、円環状部109aと電極形成部109bと延長部109cとを有している。電極形成部109bは、ほぼ矩形を呈しており、円環状部109aから径方向外側に延びるように形成されている。延長部109cは、円環状部109aを介して電極形成部109bの一部と対向する位置に形成されており、円環状部109aの内側に延びている。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a piezoelectric sounding device according to another embodiment (second embodiment) of the present invention. The piezoelectric sounder of this example uses a unimorph type piezoelectric element in which the
第1の配線パターン151は、銅箔からなり、電極形成部109b上と円環状部109a上と延長部109c上とに亘って延びている。そして、第1の配線パターン151の先端部151aは、導電ペーストを用いて形成された厚膜部155を介して圧電素子119の第1の電極119aに電気的に接合されている。第1の配線パターン151の後端部151bは、導電ペーストを用いて形成された厚膜部157を介して第1の出力電極113aに電気的に接合されている。
The
第2の配線パターン153は、銅箔からなり、電極形成部109b上と円環状部109a上とに亘って第1の配線パターン151と平行に延びている。そして、第2の配線パターン153の先端部153aは、導電ペーストを用いて形成された厚膜部を介して圧電素子119の振動板117の表面117aに電気的に接合されている。第2の配線パターン153の後端部153bは、導電ペーストを用いて形成された厚膜部を介して第2の出力電極に電気的に接合されている。
The
本例の圧電発音器では、第1の配線パターン151を用いて圧電素子119の第1の電極119aと第1の出力電極113aとの接続を図ることができ、第2の配線パターン153を用いて圧電素子119の振動板117と第2の出力電極との接続を図ることができる。そのため、圧電素子119と各出力電極との接続を容易にして、両者の接続に係る部品点数を減らすことができる。
In the piezoelectric sounder of this example, the
なお、上記の実施の形態では、第1及び第2の配線パターン151,153と各部との接続を導電ペーストを用いて形成された厚膜部により行ったが、半田付け等により各部の接続を行っても構わない。また、合成樹脂シート109の第1の配線パターン151または第2の配線パターン153が位置する部分にスルーホールを形成し、該スルーホール内に導電ペースト等を用いてスルーホール導電部を形成して、第1の配線パターン151または第2の配線パターン153と所定部の接続を図ることもできる。
In the above embodiment, the connection between the first and
また、上記の各実施の形態では、電気的絶縁層、引出用導電部及び接続用導電部を厚膜により形成したが、スパッタ、蒸着等の技術を用いて電気的絶縁層、引出用導電部及び接続用導電部を薄膜により形成してもよいのは勿論である。また、銅箔等の金属箔で形成することもできる。 In each of the above embodiments, the electrical insulating layer, the lead conductive portion, and the connection conductive portion are formed of a thick film. However, the electrical insulating layer and the lead conductive portion are formed using a technique such as sputtering or vapor deposition. Of course, the connecting conductive portion may be formed of a thin film. Moreover, it can also form with metal foil, such as copper foil.
また、上記の第1の実施形態では、バイモルフタイプの圧電素子を採用し、第2の実施形態では、ユニモルフタイプの圧電素子を採用したが、本発明は、いずれのタイプの圧電素子を採用できるものであり、第1の実施形態において、ユニモルフタイプの圧電素子を採用し、第2の実施形態では、バイモルフタイプの圧電素子を採用しても構わない。 In the first embodiment, a bimorph type piezoelectric element is employed. In the second embodiment, a unimorph type piezoelectric element is employed. However, the present invention can employ any type of piezoelectric element. In the first embodiment, a unimorph type piezoelectric element may be employed, and in the second embodiment, a bimorph type piezoelectric element may be employed.
また、上記の各実施の形態では、支持体1として、ガラス−エポキシ樹脂からなる絶縁材料を用いて形成したが、支持体を金属等の導電材料を用いて形成しても構わない。この場合、導電材料の表面に絶縁層を形成し、この絶縁層上に出力電極を形成すればよい。
In each of the above embodiments, the
本発明によれば、振動板は、その外周部が支持部に接触することなく、連結手段を介して支持体に支持される。そのため、振動板が全体的に振動して、振動板の振幅を大きくできる。その結果、振動板の共振周波数を低くして、音量を大きくすることができる。 According to the present invention, the diaphragm is supported by the support via the connecting means without the outer peripheral portion contacting the support. Therefore, the diaphragm can vibrate as a whole and the amplitude of the diaphragm can be increased. As a result, the resonance frequency of the diaphragm can be lowered and the volume can be increased.
また、引出手段の電気的絶縁層及び引出用導電部を厚膜または薄膜により形成するので、圧電素子の第1の電極から引き出される引出手段の厚み寸法を従来に比べて小さくできる。また、引出手段の接合強度を従来に比べて高くできるので、従来のように補強部材を用いることなく、信頼性の高い圧電発音器を提供することができる。
In addition, since the electrically insulating layer and the lead conductive portion of the lead-out means are formed of a thick film or a thin film, the thickness dimension of the lead-out means drawn out from the first electrode of the piezoelectric element can be reduced as compared with the prior art. Moreover, since the joining strength of the drawing means can be increased as compared with the prior art, a highly reliable piezoelectric sounder can be provided without using a reinforcing member as in the prior art.
Claims (8)
表面に第1電極を有し且つ裏面に第2電極を有し、前記振動板の前記表面の表面側外周面部を残すようにして前記第2の電極が前記振動板の前記表面に電気的に導通可能に接合された第1の圧電素子と、
表面に第1電極を有し且つ裏面に第2電極を有し、前記振動板の前記裏面の裏面側外周面部を残すようにして前記第2の電極が前記振動板の前記裏面に電気的に導通可能に接合された第2の圧電素子とを備えてなる圧電振動体と;
環状の支持部を有する支持体と;
電気的絶縁材料により形成され且つ前記振動板の前記表面側外周面部と前記支持部とを連結する連結手段と;
前記第1の圧電素子の前記第1の電極に電気的に接続された第1の引出用導電部を有する第1の引出手段と;
前記第2の圧電素子の前記第1の電極に電気的に接続された第2の引出用導電部を有する第2の引出手段とを具備した圧電発音器であって、
前記連結手段は、可撓性を有する合成樹脂シートにより形成され、前記振動板が全体的に振動し得るように前記振動板の前記外周面部と前記支持部とに跨って配置されており、
前記第1の引出手段は、前記第1の圧電素子の前記第1の電極、前記表面側外周面部及び前記連結手段に跨るようにして厚膜または薄膜により形成された電気的絶縁層を有し、前記第1の引出用導電部は、その先端部が前記第1の圧電素子の前記第1の電極に接続され残部の少なくとも一部が前記電気的絶縁層の上に位置するように厚膜または薄膜により形成された導電層により構成され、
前記第2の引出手段は、前記第2の圧電素子の前記第1の電極及び前記裏面側外周面部に跨るようにして厚膜または薄膜により形成された電気的絶縁層を有し、前記第2の引出用導電部は、その先端部が前記第2の圧電素子の前記第1の電極に接続され残部の少なくとも一部が前記電気的絶縁層の上に位置するように厚膜または薄膜により形成された導電層により構成され、
前記支持体は、前記第1及び第2の引出用導電部が電気的に接続される第1の出力電極と前記振動板が電気的に接続される第2の出力電極とを備えた出力電極保持部を前記支持部と一体に有しており、
前記振動板の前記表面側外周面部または前記裏面側外周面部と前記第2の出力電極とが接続用導電部を有する接続手段によって電気的に接続されており、
前記接続手段は、前記振動板の前記表面側外周面部または前記裏面側外周面部及び前記連結手段に跨るようにして厚膜または薄膜により形成された電気的絶縁層を有し、前記接続用導電部は、その先端部が前記表面側外周面部または前記裏面側外周面部に接続され、後端部が前記第2の出力電極に接続され、残部が前記電気的絶縁層の上に位置するように厚膜または薄膜により形成された導電層により構成され、
前記第1の出力電極は、前記支持部の前記連結手段が連結される表面部分に隣接して形成され且つ前記表面部分及び前記支持部の内周面部分まで延びる出力電極延長部を備えており、
前記第2の引出用導電部を構成する前記導電層が前記出力電極延長部に電気的に接続されており、
前記出力電極延長部は、前記支持部の前記表面部分と厚み方向に対向する裏面部分まで延びており、
前記第2の出力電極は、少なくとも前記支持部の前記表面部分、前記内周面部分及び前記裏面部分に跨るように形成されていることを特徴とする圧電発音器。A metal diaphragm having a front surface and a back surface;
A first electrode is provided on the front surface and a second electrode is provided on the back surface, and the second electrode is electrically connected to the front surface of the diaphragm so as to leave the outer peripheral surface portion of the front surface of the diaphragm. A first piezoelectric element joined in a conductive manner;
A first electrode is provided on the front surface and a second electrode is provided on the rear surface, and the second electrode is electrically connected to the rear surface of the diaphragm so as to leave a rear surface side outer peripheral surface portion of the rear surface of the diaphragm. A piezoelectric vibrator comprising a second piezoelectric element joined so as to be conductive;
A support having an annular support;
A connecting means that is formed of an electrically insulating material and connects the outer peripheral surface portion of the vibration plate and the support portion;
First extraction means having a first extraction conductive portion electrically connected to the first electrode of the first piezoelectric element;
A piezoelectric sounder comprising: a second lead means having a second lead conductive portion electrically connected to the first electrode of the second piezoelectric element;
The connecting means is formed of a flexible synthetic resin sheet, and is disposed across the outer peripheral surface portion and the support portion of the diaphragm so that the diaphragm can vibrate as a whole.
The first extraction means has an electrically insulating layer formed of a thick film or a thin film so as to straddle the first electrode of the first piezoelectric element, the outer peripheral surface portion of the surface side, and the connection means. The first lead conductive portion is thick so that its tip is connected to the first electrode of the first piezoelectric element and at least a portion of the remaining portion is located on the electrically insulating layer. Or a conductive layer formed of a thin film,
The second extraction means has an electrical insulating layer formed of a thick film or a thin film so as to straddle the first electrode of the second piezoelectric element and the outer peripheral surface portion on the back surface side. The leading conductive portion is formed of a thick film or a thin film so that the tip portion is connected to the first electrode of the second piezoelectric element and the remaining portion is located on the electrically insulating layer. Composed of a conductive layer formed ,
The support includes an output electrode having a first output electrode to which the first and second lead conductive portions are electrically connected and a second output electrode to which the diaphragm is electrically connected. It has a holding part integrally with the support part,
The front-surface-side outer peripheral surface portion or the rear-surface-side outer peripheral surface portion of the diaphragm and the second output electrode are electrically connected by a connection means having a connection conductive portion,
The connection means includes an electrically insulating layer formed of a thick film or a thin film so as to straddle the front-side outer peripheral surface portion or the rear-surface-side outer peripheral surface portion of the diaphragm and the coupling means, and the connection conductive portion The front end is connected to the front outer peripheral surface or the rear outer peripheral surface, the rear end is connected to the second output electrode, and the remaining portion is positioned on the electrical insulating layer. Consists of a conductive layer formed by a film or thin film,
The first output electrode includes an output electrode extension formed adjacent to a surface portion to which the connecting means of the support portion is connected and extending to the surface portion and an inner peripheral surface portion of the support portion. ,
The conductive layer constituting the second lead conductive portion is electrically connected to the output electrode extension;
The output electrode extension extends to the back surface portion facing the surface portion of the support portion in the thickness direction,
The piezoelectric output device, wherein the second output electrode is formed so as to straddle at least the surface portion, the inner peripheral surface portion, and the back surface portion of the support portion .
前記連結手段は前記支持体の前記支持部の表面に接着層を介して接合される環状部分を備えた可撓性を有する合成樹脂シートから構成され、
前記圧電振動体は前記振動板が前記支持部の前記内周面と接触せず且つ前記振動板及び前記第2の圧電素子が前記支持部の内部に収納されるように、前記連結手段により前記支持部に対して支持されている請求項1に記載の圧電発音器。The support is constituted by a substrate formed of an electrically insulating material and having a substantially equal thickness;
The connecting means is composed of a flexible synthetic resin sheet having an annular portion bonded to the surface of the support portion of the support through an adhesive layer,
The piezoelectric vibrating body is formed by the connecting means so that the diaphragm does not contact the inner peripheral surface of the support portion and the diaphragm and the second piezoelectric element are accommodated in the support portion. The piezoelectric sounding device according to claim 1, wherein the piezoelectric sounding device is supported with respect to the support portion.
前記保護層は内部に前記圧電振動体の前記第1の圧電素子及び前記第1の引出用導電部が完全に収納される厚み寸法を有している請求項1に記載の圧電発音器。It further comprises an annular protective layer fixed on the synthetic resin sheet so as to sandwich the synthetic resin sheet with the support part,
2. The piezoelectric sounder according to claim 1, wherein the protective layer has a thickness dimension in which the first piezoelectric element and the first lead conductive portion of the piezoelectric vibrating body are completely accommodated.
前記振動板の外周部を支持する支持体と、
前記振動板の前記外周部と前記支持体とを連結する連結手段とを備えた圧電発音器であって、
前記連結手段は、可撓性を有する合成樹脂シートにより形成され、前記振動板が全体的に振動し得るように前記振動板の前記外周面部と前記支持部とに跨って配置されており、 前記圧電素子は表面に第1の電極を有し且つ裏面に第2の電極を有し、
前記第2の電極が前記振動板に接合され、
前記合成樹脂シートには、前記振動体の前記外周面部を越えて前記第1の電極上に延びる延長部が一体に設けられており、
前記合成樹脂シート上には、前記第1の電極と接続される第1の配線パターンと、前記前記振動板に接続される第2の配線パターンとが設けられており、
前記第1の配線パターンが前記合成樹脂シートの前記延長部上を延びていることを特徴とする圧電発音器。A piezoelectric vibrating body in which a piezoelectric element is bonded to a diaphragm so as to leave an annular outer peripheral surface portion;
A support that supports the outer periphery of the diaphragm;
A piezoelectric sounder comprising a connecting means for connecting the outer peripheral portion of the diaphragm and the support,
Said connecting means are formed by a synthetic resin sheet having flexibility, the diaphragm is disposed across the outer peripheral surface of said diaphragm so as to entirely vibrate with said supporting portion, said The piezoelectric element has a first electrode on the front surface and a second electrode on the back surface,
The second electrode is bonded to the diaphragm;
The synthetic resin sheet is integrally provided with an extension that extends over the first electrode beyond the outer peripheral surface portion of the vibrator,
On the synthetic resin sheet, a first wiring pattern connected to the first electrode and a second wiring pattern connected to the diaphragm are provided,
The piezoelectric sound generator, wherein the first wiring pattern extends on the extension portion of the synthetic resin sheet .
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