JP5456611B2 - 圧電型電気音響変換器およびその製造方法 - Google Patents

圧電型電気音響変換器およびその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、圧電型電気音響変換器であって、配線用のカシメ金具を圧電フィルムに折り曲げて固定する場合でも、圧電フィルムの変形を抑え、電気的接続を安定して維持し、出力信号へのノイズの混入や不導通を効果的に防止できるものに関する。
咽喉マイクロホン等に用いられる圧電型電気音響変換器は、加えられた力を電圧に変換する、あるいは電圧を力に変換する、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の圧電素子（ピエゾ素子）のフィルム（以下「圧電フィルム」という。）を備えている（特許文献１参照）。この圧電フィルムの表面には、シルク印刷による銀ペイントや金属を蒸着する等の方法で、薄層状の電極（以下「薄層電極」という。）が形成されている。この薄層電極は、リード線との接続に用いられる。
薄層電極とリード線との接続は、金属製の接続部材であるカシメ金具を介して行われる。カシメ金具はＵ字形の止めくぎであり、薄層電極と圧電フィルムとを貫通した状態で端部が圧電フィルムを押圧するように折り曲げられることで、薄層電極および圧電フィルムと一体的に固定される。そして、半田付けや導電性接着剤等によりリード線がカシメ金具に接続されることで、カシメ金具を介した薄層電極とリード線との電気的接続が確立される。
上述した従来の圧電型電気音響変換器の製造は、図２に示すようにして行われる。まず、図２（ａ）に示すように、圧電フィルム１２の表面に薄層電極１３が形成される。
次に、図２（ｂ）および図２（ｃ）に示すように、Ｕ字形のカシメ金具１４の両端の脚部１４ａが、薄層電極１３側から圧電フィルム１２および薄層電極１３を貫通させられる。このとき、カシメ金具１４の脚部１４ａは、圧電フィルム１２および薄層電極１３を貫通して、圧電フィルム１２の裏面から突出する。
次に、図２（ｄ）に示すように、圧電フィルム１２から突出したカシメ金具１４の両端の脚部１４ａが、圧電フィルム１２を押圧するように折り曲げられる。こうしてカシメ金具１４が圧電フィルム１２および薄層電極１３に固定され、圧電型電気音響変換器１０が完成する。
特開２００８−２５１６６９号公報
ところで、圧電型電気音響変換器１０に用いられている圧電フィルム１２は、カシメ金具１４に比べて機械的強度が弱い。そのため、カシメ金具１４を介した薄層電極１３と図示せぬリード線との接続では、図３に示すように、外部からカシメ金具１４を経て圧電フィルム１２に加わる応力により圧電フィルム１２が変形することがある。
そして、圧電フィルム１２の変形に伴い薄層電極１３も変形することで、カシメ金具１４と薄層電極１３との間に隙間が生じる恐れがある。また、変形した箇所の薄層電極１３が剥離してしまう恐れがある。図３において、符号１３ａは薄層電極１３から剥離した剥離片を示している。
圧電フィルム１２および薄層電極１３の変形や、薄層電極１３の剥離は、薄層電極１３とカシメ金具１４との電気的接続の不安定さを招き、出力信号への雑音の混入や不導通を生じる恐れがある。
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであって、薄層電極とリード線との接続をカシメ金具を介して行う場合でも、圧電フィルムの変形を抑え、薄層電極とカシメ金具との電気的接続を安定して維持し、出力信号へのノイズの混入や不導通を効果的に防止することができる圧電型電気音響変換器を提供することを目的とする。
本発明は、フィルム状の圧電素子と、前記圧電素子の表面に形成された薄層電極と、前記圧電素子と前記薄層電極とを貫通して固定される金属製の接続部材と、を備えた圧電型電気音響変換器であって、前記薄層電極に載置された導電性の弾性部材を更に備え、前記接続部材は、前記薄層電極との間に前記弾性部材を挟み込んだ状態で前記薄層電極と前記圧電素子とを貫通し、前記圧電素子の裏面に突出した脚部が折り曲げられることで、前記弾性部材が前記薄層電極に押圧された状態で固定されることを最も主要な特徴とする。
また、本発明にかかる圧電型電気音響変換器は、前記圧電素子がポリフッ化ビニリデンであることを特徴とする。
また、本発明にかかる圧電型電気音響変換器は、前記弾性部材が導電布であることを特徴とする。
本発明はまた、フィルム状の圧電素子の表面に薄層電極が形成されている圧電型電気音響変換器の製造方法であって、前記薄層電極上に導電性の弾性部材を載置する工程と、前記薄層電極と前記圧電素子とを金属製の接続部材により貫通し、前記薄層電極と前記接続部材との間に前記弾性部材を挟み込んだ状態にする工程と、前記圧電素子から突出した前記接続部材の脚部を折り曲げることで、前記弾性部材を前記薄層電極に押圧した状態で固定する工程と、を備えたことを特徴とする。
本発明に係る圧電型電気音響変換器の製造方法の実施例を示す断面図である。 従来の圧電型電気音響変換器の製造方法を示す断面図である。 従来の圧電型電気音響変換器の薄層電極が剥離する様子を示す断面図である。
以下、本発明に係る圧電型電気音響変換器およびその製造方法の実施例について、図１を用いて説明する。
本実施例に係る圧電型電気音響変換器１は、図１（ｄ）に示すように、圧電フィルム２、薄層電極３、カシメ金具４および導電布５を備えている。圧電フィルム２、薄層電極３、カシメ金具４については、上述した従来の圧電型電気音響変換器と同様に構成されている。
導電布５は、導電性の繊維を編んだ弾力性を有する布である。なお、本発明においては導電性の弾性部材であればよく、導電性の繊維を編んだ導電布の他、導電性の不織布や、導電性樹脂のフィルム等も好適に用いることができる。
本実施例に係る圧電型電気音響変換器を製造する場合、まず、図１（ａ）に示すように、圧電フィルム２の表面に薄層電極３が形成される。薄層電極３は、上述した従来の圧電型電気音響変換器の薄層電極と同様に形成される。
次に、図１（ｂ）および図１（ｃ）に示すように、薄層電極３の上に導電布５が載置されるとともに、Ｕ字形のカシメ金具４が、その両端部の脚部４ａで上記導電布５を跨いで配置され、さらに、カシメ金具４の両端の脚部４ａが薄層電極３および圧電フィルム２を貫通して取り付けられる。これにより、導電布５は、カシメ金具４と薄層電極３とにより挟み込まれた状態となる。カシメ金具４の脚部４ａは、圧電フィルム２の、薄層電極３が形成されている面とは反対側の面から突出している。
次に、図１（ｄ）に示すように、圧電フィルム２から突出したカシメ金具４の両端の脚部４ａが折り曲げられる。こうして、カシメ金具４が薄層電極３および圧電フィルム２と一体的に固定されることで、圧電型電気音響変換器１が完成する。
上述した製造方法により製造された圧電型電気音響変換器１は、フィルム状の圧電素子である圧電フィルム２と、圧電フィルム２の表面に形成された薄層電極３と、薄層電極３の表面に載置された導電性の弾性部材である導電布５と、を備えている。更に、この圧電型電気音響変換器１は、薄層電極３との間に導電布５を挟み込んだ状態で圧電フィルム２と薄層電極３とを貫通して固定される金属製の接続部材であるカシメ金具４を備えている。圧電フィルム２の裏面に突出したカシメ金具４の脚部４ａが折り曲げられることで、導電布５が薄層電極３に押圧した状態で固定されている。
カシメ金具４に外部からの応力が加わると、その応力が圧電フィルム２に伝わる。しかし、本実施例に係る圧電型電気音響変換器１では、導電布５が弾性変形することができるため、圧電フィルム２に伝わった応力が導電布５に吸収され、圧電フィルム２の変形を抑えることができる。
そして、圧電フィルム２の変形を抑えることでその表面に形成されている薄層電極３の変形も抑えることができるため、薄層電極３とカシメ金具４との間における隙間の発生や、薄層電極３の剥離も効果的に防止することができる。
さらに、導電布５はその弾性力により、隙間を生じることなく薄層電極３およびカシメ金具４と広い面積において接触することができるため、これらの部材との電気的接続を確実に行うことができる。
このように、本実施例に係る圧電型電気音響変換器１によると、薄層電極３とカシメ金具４との電気的接続を安定して維持することができ、圧電型電気音響変換器１からの出力信号にノイズが混入することや、不導通の発生を効果的に防止することができる。
なお、上述した実施例においては圧電フィルム２の材料である圧電素子としてＰＶＤＦが用いられているが、本発明においてはこれに限らず、ジルコン酸チタン酸鉛やチタン酸バリウム等の圧電素子を用いてもよい。
本発明に係る圧電型電気音響変換器は、咽喉マイクロホンの他、携帯電話機用の受話器、イヤホン、圧電スピーカ等に利用することができる。
１ 圧電型電気音響変換器
２ 圧電フィルム
３ 薄層電極
４ カシメ金具
４ａ 脚部
５ 導電布
１０ 圧電型電気音響変換器
１２ 圧電フィルム
１３ 薄層電極
１３ａ 剥離片
１４ カシメ金具
１４ａ 脚部

Claims (4)

  1. フィルム状の圧電素子と、
    前記圧電素子の表面に形成された薄層電極と、
    前記圧電素子と前記薄層電極とを貫通して固定される金属製の接続部材と、
    を備えた圧電型電気音響変換器であって、
    前記薄層電極に載置された導電性の弾性部材を更に備え、
    前記接続部材は、前記薄層電極との間に前記弾性部材を挟み込んだ状態で前記薄層電極と前記圧電素子とを貫通し、前記圧電素子の裏面に突出した脚部が折り曲げられることで、前記弾性部材が前記薄層電極に押圧された状態で固定される圧電型電気音響変換器。
  2. 前記圧電素子がポリフッ化ビニリデンである請求項１記載の圧電型電気音響変換器。
  3. 前記弾性部材が導電布である請求項１または２記載の圧電型電気音響変換器。
  4. フィルム状の圧電素子の表面に薄層電極が形成されている圧電型電気音響変換器の製造方法であって、
    前記薄層電極上に導電性の弾性部材を載置する工程と、
    前記薄層電極と前記圧電素子とを金属製の接続部材により貫通し、前記薄層電極と前記接続部材との間に前記弾性部材を挟み込んだ状態にする工程と、
    前記圧電素子から突出した前記接続部材の脚部を折り曲げることで、前記弾性部材を前記薄層電極に押圧した状態で固定する工程と、
    を備えた圧電型電気音響変換器の製造方法。
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