JP5113362B2 - 圧電発音器 - Google Patents

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本発明は、圧電発音器に関するものである。
WO 2006/009279号公報(特許文献1)には、圧電振動体が環状部を有する支持体に支持された圧電発音器が示されている。この圧電発音器では、円環部の周方向の一部に径方向に板状に突出させて出力電極保持部が設けられている。支持部と出力電極保持部とは、ガラス−エポキシ樹脂基板のような電気絶縁材料により一体成形で形成されている。出力電極保持部につながる円環部の内周部には、横断面形状が半円弧状をなす2つの凹部が周方向に間隔をあけて形成されている。出力電極保持部には、これら2つの凹部につながる表面側領域と裏面側領域と凹部の表面とに連続させてそれぞれ第1の端子部材と第2の端子部材とがめっき等の導電性薄膜等により設けられている。
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部を残すようにして第2電極が振動板の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、振動板の裏面の裏面側外周部を残すようにして第2電極が振動板の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構成されている。
圧電振動体の振動板の表面側外周部と支持体の支持部とは、可撓性を有し且つ片面に粘着剤を有する合成樹脂シートからなる連結手段の接合により連結されている。
第1の圧電素子の第1電極と第1の端子部材の表面とは、第1の引出手段の第1の引出用導電部で電気的に接続され、第2の圧電素子の第1電極と第1の端子部材の凹部の表面とは、第2の引出手段の第2の引出用導電部で電気的に接続されて共に第1の端子部材に接続されている。
振動板の外周部は、第2の端子部材の凹部の表面に接続手段で電気的に接続されている。
このような構造の圧電発音器によれば、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部に支持されているので、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。
WO 2006/009279号公報
しかしながら、このような構造の圧電発音器では、支持部に一体に出力電極保持部が設けられ、これらはガラス−エポキシ樹脂基板のような電気絶縁材料により一体成形で形成されているので、この出力電極保持部にはその表面側領域と裏面側領域と支持部内周の凹部の表面とに連続させてそれぞれ第1の端子部材と第2の端子部材とをめっき等の導電性薄膜等により設けなければならず、コスト高になる問題点があった。
また、支持部と出力電極保持部とがガラス−エポキシ樹脂基板のような電気絶縁材料により形成されていたので、コスト高になる問題点があった。
本発明の目的は、第1の端子部材と第2の端子部材とをめっき等によらずに安価に形成できる圧電発音器を提供することにある。
本発明の他の目的は、支持部を安価に、機械的強度をもって形成できる圧電発音器を提供することにある。
本発明の改良の対象としている一つの圧電発音器は、次のような構造の圧電振動体を有する。この圧電振動体は、表面と裏面とを有する金属製の振動板の両面に第1の圧電素子と第2の圧電素子とが接合されている。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、振動板の表面にその表面側外周部を残すようにして第2電極が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、振動板の裏面にその裏面側外周部を残すようにして第2電極が電気的に導通可能に接合されている。また、電気絶縁性を有する環状本体を備えた支持体を有する。振動板の表面側外周部と環状本体とは、電気絶縁材料により形成された連結手段で連結されている。第1の圧電素子の第1電極には、第1の引出用導電部を有する第1の引出手段が電気的に接続されている。第2の圧電素子の第1電極には、第2の引出用導電部を有する第2の引出手段が電気的に接続されている。振動板の表面側外周部または裏面側外周部には、これに電気的に接続された接続用導電部を有する接続手段が設けられている。連結手段は、可撓性を有する合成樹脂絶縁シートにより形成されている。この合成樹脂絶縁シートは、振動板が全体的に振動し得るように振動板の表面側外周部と環状本体とに跨って配置されている。
特に本発明の圧電発音器の支持体には、金属製の第1及び第2の端子部材が支持されている。第1及び第2の端子部材は、圧電振動体の振動板の外周部に沿って配置される第1の端子部と励振用信号が入力される第2の端子部とをそれぞれ備えている。第1の端子部材の第1の端子部は、表面及び裏面の少なくとも一部がそれぞれ露出している。第1の端子部材の第2の端子部並びに第2の端子部材の第1及び第2の端子部は、表面及び裏面の少なくとも一方の少なくとも一部が露出している。第1の端子部材の第1の端子部の表面の露出面には、第1の引出用導電部が電気的に接続されている。第1の端子部材の第1の端子部の裏面の露出面には、第2の引出用導電部が電気的に接続されている。第2の端子部材の第1の端子部の露出面には、接続用導電部が電気的に接続されている。
このような構造の圧電発音器では、第1の端子部材と第2の端子部材とが金属で形成されているので、第1の端子部材と第2の端子部材とをめっき等によらず、金属板の打ち抜き等により安価に所要の機械的強度をもって形成することができる。これら第1の端子部材と第2の端子部材とは支持体に接続されているので、圧電振動体に対する電気的接続を支持体を介して安定して容易に行うことができる。第1の端子部材の第1の端子部の表面の露出面に第1の引出用導電部が電気的に接続され、第1の端子部材の第1の端子部の裏面の露出面に第2の引出用導電部が電気的に接続されているので、第1の端子部材に対する第1の圧電素子の第1電極と第2の圧電素子の第1電極との電気的接続を容易に行うことができる。また、第2の端子部材の第1の端子部の露出面に接続用導電部が電気的に接続されているので、第2の端子部材に対する振動板の電気的接続を容易に行うことができる。
支持体に、第1及び第2の端子部材をインサートしてインサート成形すると、これら第1及び第2の端子部材を支持体の所要の位置に位置決めして支持体の成形を行うことができる。
支持体の環状本体が、第1及び第2の端子部材が埋設された端子保持部と、両端が端子保持部に一体につながった円弧状のフレーム部とからなっていると、端子保持部で第1及び第2の端子部材を支持でき、円弧状のフレーム部で圧電振動体を支持できる。フレーム部内に補強用の金属製インサートが埋設されていると、圧電振動体を支持するフレーム部の機械的強度を向上させることができる。
連結手段を構成する合成樹脂絶縁シートが、支持体をそれぞれ構成しているフレーム部と端子保持部とに沿う環状部分と端子保持部上に延びる延長部分とを備えていて、粘着剤により支持体に接合されていると、フレーム部と端子保持部とに沿う環状部分と端子保持部上に延びる延長部分とに合成樹脂絶縁シートを一体に接着することができる。
連結手段の延長部分には、第1の端子部材の第1の端子部の表面の一部と第2の端子部材の第1の端子部の表面の一部を露出させる2つの窓部が形成されていると、連結手段の延長部分で表面が覆われていても、これらの窓部を通して第1及び第2の引出用導電部で電気的接続を行うことができる。
第1の引出手段が、第1電極と第1の端子部材の第1の端子部の表面の窓部から露出した露出面との間の領域上に絶縁性厚膜または絶縁性薄膜により形成された第1の絶縁層を有し、第1の絶縁層の上に導電性厚膜または導電性薄膜により第1の引出用導電部が形成されており、第2の引出手段が、第1電極と第1の端子部材の第1の端子部の裏面の露出面との間の領域上に絶縁性厚膜または絶縁性薄膜により形成された第2の絶縁層を有し、第2の絶縁層の上に導電性厚膜または導電性薄膜により第2の引出用導電部が形成されていると、第1及び第2の引出用導電部を、その中間の部分を電気絶縁して、それぞれの両端の部分でそれぞれの接続相手に電気的に接続することができる。
また、接続手段の接続用導電部が、第2の端子部材の第1の端子部の窓部から露出する露出面と振動板の表面側外周部または裏面側外周部とを電気的に接続するように導電性厚膜または導電性薄膜により形成されていると、この接続用導電部を、その中間の部分を合成樹脂絶縁シートで電気絶縁して、両端の部分でそれぞれの接続相手に電気的に接続することができる。
第1の端子部材及び第2の端子部材と金属製インサートとが、厚みが実質的に等しい金属板の打ち抜きにより形成されていると、これらの部材を必要に応じて金属板の打ち抜きにより容易に一緒に形成することができる。
本発明の圧電発音器は、圧電振動体の圧電素子が1つで、他は前述したものと同様な構造にして形成することもできる。
本発明に係る圧電発音器では、第1の端子部材と第2の端子部材とが金属で形成されているので、第1の端子部材と第2の端子部材とをめっき等によらず、金属板の打ち抜き等により安価に所要の機械的強度をもって形成することができる。これら第1の端子部材と第2の端子部材とは支持体に接続されているので、圧電振動体に対する電気的接続を支持体を介して安定して容易に行うことができる。第1の端子部材の第1の端子部の表面の露出面に第1の引出用導電部が電気的に接続され、第1の端子部材の第1の端子部の裏面の露出面に第2の引出用導電部が電気的に接続されているので、第1の端子部材に対する第1の圧電素子の第1電極と第2の圧電素子の第1電極との電気的接続を容易に行うことができる。また、第2の端子部材の第1の端子部の露出面に接続用導電部が電気的に接続されているので、第2の端子部材に対する振動板の電気的接続を容易に行うことができる。
以下、本発明に係る圧電発音器を実施するための最良の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図1乃至図6(A)〜(F)は本発明に係る圧電発音器の一例を示したもので、図1はこの圧電発音器の平面図、図2はこの圧電発音器の底面図、図3は図1のIII−III線端面面図、図4は図1のIV−IV線端面図、図5は図1のV−V線端面図、図6(A)〜(F)は本例の圧電発音器の製造工程順の組立図である。
本例の圧電発音器は、図1乃至図5に示すような圧電振動体1を有する。この圧電振動体1は、金属製の振動板3の表面3aと裏面3bとに第1の圧電素子5と第2の圧電素子7とが接合されたバイモルフタイプとなっている。振動板3は、鉄−ニッケル合金等で円板状に形成されている。第1の圧電素子5は、円板状をしていて、表面に第1電極5aを有し且つ裏面に第2電極5bを有し、振動板3の表面3aにその表面側外周部3cを残すようにして第2電極5bが電気的に導通可能に接合されている。第2の圧電素子7は、円板状をしていて、表面に第1電極7aを有し且つ裏面に第2電極7bを有し、振動板3の裏面3bにその裏面側外周部3dを残すようにして第2電極7bが電気的に導通可能に接合されている。
また本例の圧電発音器では、図6(A)に示すように、補強用の金属インサート9と、第1の端子部材13と、第2の端子部材15とを備えて、これらは図示のように配置されている。
金属インサート9は、自己の形状を維持できる厚みを有する金属板で、C字状をなす円弧状に形成されている。このような金属インサート9は、例えば厚みが0.2mmの黄銅で形成されている。円弧状の金属インサート9の内径は、振動板3の外径より若干大きく形成されている。円弧状の金属インサート9の切り離し端部9a,9bの先端部9as,9bsは、外向きに相互に平行に突出されている。円弧状の金属インサート9の切り離し端部9a,9bの外周には、先端部9as,9bsに対して直交する向きに張り出し部9c,9dが一体に設けられている。
第1の端子部材13と第2の端子部材15とは、自己の形状を維持できる厚みを有する金属板でほぼU字状に形成されている。このような第1の端子部材13と第2の端子部材15とは、例えば厚みが0.2mmの黄銅でそれぞれ形成されている。これらU字状の第1の端子部材13と第2の端子部材15は、円弧状の金属インサート9の切り離し端部9a,9bの外周に設けられている先端部9as,9bsに、ほぼU字状の凹部を嵌めて配置されている。即ち、ほぼU字状の第1の端子部材13と第2の端子部材15は、圧電振動体1の振動板3の外周部に沿って配置される第1の端子部13a,15aと励振用信号が入力される第2の端子部13b,15bとをそれぞれ備えてU字状に形成されている。第1の端子部13a,15aは第2の端子部13b,15bより長く形成され、これら長い方の第1の端子部13a,15aが円弧状の金属インサート9の切り離し端部9a,9b間に配置され、第2の端子部13b,15bは円弧状の金属インサート9の切り離し端部9a,9bの外で張り出し部9c,9dに対向して配置されている。換言すれば、第1の端子部材13と第2の端子部材15は、長い方の第1の端子部13a,15aを円弧状の金属インサート9の切り離し端部9a,9b間に入れて外向きに配置されている。第1の端子部材13と第2の端子部材15とは、図6(A)に示すように、これら端子部材13,15の相互間と金属製インサート9の切り離し端部9a,9bとに対して絶縁間隔をあけて配置されている。
図6(B)に示すように、金属製インサート9と第1の端子部材13と第2の端子部材15とは、電気絶縁性の樹脂体により形成された支持体11により一体化されている。樹脂体としては、例えばポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂が用いられている。支持体11は、この電気絶縁性の樹脂体により形成された環状本体17を備えている。環状本体17は、第1の端子部材13と第2の端子部材15とをインサートしてインサート成形された端子保持部17aと、両端が端子保持部17aに一体につながった円弧状のフレーム部17bとからなっている。円弧状のフレーム部17b内に円弧状の金属インサート9が埋設されている。即ち、金属製インサート9の表面と裏面と外周面と、それぞれ金属製の第1の端子部材13と第2の端子部材15の中間部の表面と裏面と、金属製インサート9の切り離し端部9a,9bと第1の端子部材13と第2の端子部材15との相互間の隙間が、樹脂体の被覆・充填により一体化されている。第1の端子部材13の第1の端子部13aは、表面及び裏面の少なくとも一部がそれぞれ露出され、第1の端子部材13の第2の端子部13b並びに第2の端子部材15の第1及び第2の端子部15a,15bは表面及び裏面の少なくとも一方の少なくとも一部が露出されている。本例では、第1の端子部材13と第2の端子部材15とは、表面側では、第1の端子部13a,15aの少なくとも一部がそれぞれ露出され、第2の端子部13b,15bはそれぞれ露出されている。また、第1の端子部材13と第2の端子部材15とは、裏面側では、第1の端子部13a,15aと第2の端子部13b,15bとがそれぞれ露出されている。
図6(C)に示すように、支持体11の環状本体17がなす円弧状のフレーム部17bの内側に圧電振動体1が嵌め合わされている。
図1、図3〜図5及び図6(C)に示すように、支持体11のフレーム部17bの表面に対して圧電振動体1の振動板3の表面3aの高さが一致するように、図示しない支持手段で圧電振動体1を支えておいて、図6(D)に示すように、振動板3の表面側外周部3cとフレーム部17bの表面とは、電気絶縁材料により形成された連結手段19で連結されている。連結手段19は、可撓性を有する合成樹脂絶縁シート21により形成されていて、振動板3が全体的に振動し得るように振動板3の表面側外周部3cとフレーム部17bの表面とに跨って接合されている。合成樹脂絶縁シート21は、フレーム部17bと端子保持部17aとに沿う環状部分21aと、端子保持部17a上に延びる延長部分21bとを備えていて、粘着剤によりフレーム部17bと端子保持部17aとに接合されている。連結手段19の延長部分21bには、第1の端子部材13の第1の端子部13aの表面の一部と第2の端子部材15の第1の端子部15aの表面の一部を露出させる2つの窓部18,20が形成されている。合成樹脂絶縁シート21としては、片面に粘着剤を有する環状のポリエステルテープ等で形成されている。
第1の圧電素子5の第1電極5aには、図6(F)に示すように、第1の引出用導電部23を有する第1の引出手段25が電気的に接続されている。第1の引出用導電部23は、図6(E)及び(F)に示すように、第1の圧電素子5における第1電極5a、振動板3の表面側外周部3c及び第1の端子部材13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絶縁層27の表面に設けられている。即ち、この第1の引出用導電部23により、第1の圧電素子5の第1電極5aと金属製の第1の端子部材13の内向き端部である第1の端子部13aとが窓部18,20を通して厚膜または薄膜の導体膜で相互に電気的に接続されている。
第2の圧電素子7の第1電極7aには、図6(E)に示すように、第2の引出用導電部29を有する第2の引出手段31が電気的に接続されている。第2の引出用導電部29は、図6(E)及び(F)に示すように、第2の圧電素子7における第1電極7a、振動板3の裏面側外周部3d及び第1の端子部材13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絶縁層33の表面に設けられている。即ち、この第2の引出用導電部29により、第2の圧電素子7の第1電極7aと金属製の第1の端子部材15の内向き端部である第1の端子部15aとが相互に電気的に接続されている。
振動板3の外周部には、接続用導電部35を有する接続手段37が電気的に接続されている。接続用導電部35は、振動板3の表面側外周部3c及び第2の端子部材15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絶縁層39の表面に設けられている。即ち、この接続用導電部35により、振動板3の表面側外周部3cと第2の端子部材15の内向き端部である第1の端子部15aとが相互に電気的に接続されている。
ここで、第1の引出用導電部23、第2の引出用導電部29及び接続用導電部35は、本例ではレジン−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体膜で形成されている。
また、電気絶縁層27,33,39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た厚膜の絶縁膜で形成されている。
このような構造の圧電発音器では、第1の端子部材13と第2の端子部材15とが金属で形成されているので、第1の端子部材13と第2の端子部材15とをめっき等によらず、金属板の打ち抜き等により安価に所要の機械的強度をもって形成することができる。これら第1の端子部材13と第2の端子部材15とは支持体11に接続されているので、圧電振動体1に対する電気的接続を支持体11を介して安定して容易に行うことができる。第1の端子部材13の第1の端子部13aの表面の露出面に第1の引出用導電部23が電気的に接続され、第1の端子部材13の第1の端子部13aの裏面の露出面に第2の引出用導電部29が電気的に接続されているので、第1の端子部材13に対する第1の圧電素子5の第1電極5aと第2の圧電素子7の第1電極7aとの電気的接続を容易に行うことができる。また、第2の端子部材15の第1の端子部15aの露出面に接続用導電部35が電気的に接続されているので、第2の端子部材15に対する振動板3の電気的接続を容易に行うことができる。
図7は本発明に係る圧電発音器の他の例で、前述した図3に相当する縦断端面図である。
本例の圧電発音器では、振動板3の一方の面である表面3aにのみ第1の圧電素子5の第2電極5bを接合したユニモルフタイプになっている。その他の構成は、前述した例と同様になっている。ただし、この例では第の圧電素子7が省略されているので、これに伴い第2の引出手段31が省略されている。その他の構成は、前述した例と同様に構成されている。
なお、上記例ではフレーム部17bに金属製インサート9を補強材として入れたが、場合によっては金属製インサート9を省略してもよい。
本発明に係る圧電発音器の一例を示した平面図である。 本例の圧電発音器の底面図である。 図1のIII−III線端面図である。 図1のIV−IV線端面図である。 図1のV−V線端面図である。 (A)〜(F)は本例の圧電発音器の製造工程順の組立図である。 本発明に係る圧電発音器の他の例を示した縦断端面図である。
1 圧電振動体
3 振動板
3a 表面
3b 裏面
3c 表面外周部
3d 裏面外周部
5 第1の圧電素子
5a 第1電極
5b 第2電極
7 第2の圧電素子
7a 第1電極
7b 第2電極
9 金属製インサート
9a,9b 切り離し
9c,9d 張り出し
11 支持体
13 第1の端子部材
15 第2の端子部材
13a,15a 第1の端子部
13b,15b 第2の端子部
17 環状本体
17a 端子保持部
17b フレーム部
18 窓部
19 連結手段
20 窓部
21 合成樹脂絶縁シート
21a 環状部分
21b 延長部分
23 第1の引出用導電部
25 第1の引出手段
27 電気絶縁層
29 第2の引出用導電部
31 第2の引出手段
33 電気絶縁層
35 接続用導電部
37 接続手段
39 電気絶縁層

Claims (2)

  1. 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、前記振動板の前記表面にその表面側外周部を残すようにして前記第2電極が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にその裏面側外周部を残すようにして前記第2電極が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、
    電気絶縁性を有する環状本体を備えた支持体と、
    電気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部と前記環状本体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、
    前記振動板の前記表面側外周部または前記裏面側外周部に電気的に接続された接続用導電部を有する接続手段とを具備し、
    前記連結手段は、可撓性を有する合成樹脂絶縁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表面側外周部と前記環状本体とに跨って配置されている圧電発音器であって、
    前記支持体には、金属製の第1及び第2の端子部材が支持されており、
    前記第1及び第2の端子部材は、前記圧電振動体の前記振動板の外周部に沿って配置される第1の端子部と励振用信号が入力される第2の端子部とをそれぞれ備えており、
    前記第1の端子部材の前記第1の端子部は表面及び裏面の少なくとも一部がそれぞれ露出し、前記第1の端子部材の前記第2の端子部並びに前記第2の端子部材の前記第1及び第2の端子部は表面及び裏面の少なくとも一方の少なくとも一部が露出しており、
    前記第1の端子部材の前記第1の端子部の前記表面の露出面に前記第1の引出用導電部が電気的に接続され、前記第1の端子部材の前記第1の端子部の前記裏面の露出面に前記第2の引出用導電部が電気的に接続され、
    前記第2の端子部材の前記第1の端子部の露出面に前記接続用導電部が電気的に接続されており、
    前記支持体は、前記第1及び第2の端子部材をインサートしてインサート成形されており、
    前記支持体の前記環状本体は、前記第1及び第2の端子部材が埋設された端子保持部と、両端が前記端子保持部に一体につながった円弧状のフレーム部とからなり、
    前記フレーム部内には補強用の金属製インサートが埋設されており、
    前記連結手段を構成する前記合成樹脂絶縁シートは、前記フレーム部と前記端子保持部とに沿う環状部分と前記端子保持部上に延びる延長部分とを備えていて、粘着剤により前記支持体に接合されており、
    前記連結手段の前記延長部分には、前記第1の端子部材の前記第1の端子部の前記表面の一部と前記第2の端子部材の前記第1の端子部の前記表面の一部を露出させる2つの窓部が形成されており、
    前記第1の引出手段は、前記第1電極と前記第1の端子部材の前記第1の端子部の前記表面の前記窓部から露出した前記露出面との間の領域上に絶縁性厚膜または絶縁性薄膜
    により形成された第1の絶縁層を有し、前記第1の絶縁層の上に導電性厚膜または導電性薄膜により前記第1の引出用導電部が形成されており、
    前記第2の引出手段は、前記第1電極と前記第1の端子部材の前記第1の端子部の前記裏面の前記露出面との間の領域上に絶縁性厚膜または絶縁性薄膜により形成された第2の絶縁層を有し、前記第2の絶縁層の上に導電性厚膜または導電性薄膜により前記第2の引出用導電部が形成され、
    前記接続手段の前記接続用導電部は、前記第2の端子部材の前記第1の端子部の前記窓部から露出する前記露出面と前記振動板の前記表面側外周部または前記裏面側外周部とを電気的に接続するように導電性厚膜または導電性薄膜により形成されていることを特徴とする圧電発音器。
  2. 前記第1の端子部材及び前記第2の端子部材と金属製インサートとは、厚みが実質的に等しい金属板の打ち抜きにより形成されていることを特徴とする請求項に記載の圧電発音器
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