JP6411958B2 - 音響発生器およびこれを備えた音響発生装置、電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、音響発生器およびこれを備えた音響発生装置、電子機器に関するものである。

励振器として圧電素子を用いた小型、低電圧駆動の音響発生器が知られている。かかる音響発生器は、例えばモバイルコンピューティング機器等の小型の電子機器に組み込んで使用することができる。

このような音響発生器として、具体的には、振動板と、振動板上に取り付けられた圧電素子と、圧電素子に駆動電圧を印加するために接続された配線部材とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

ＷＯ２０１０／０８７４７０号公報

上記の音響発生器においては、例えば連続駆動時に、配線部材で生じた熱が圧電素子に伝わって圧電素子の温度が上がり、圧電特性が変動して音質が変動しやすいという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、音質変動の少ない音響発生器およびこれを備えた音響発生装置、電子機器を提供することを目的とする。

本発明の音響発生器は、表面電極を有する圧電素子と、該圧電素子が取り付けられた振動体と、該振動体を支持する枠体と、一端部が前記表面電極に接続されるとともに他端部が前記枠体に固定された配線部材とを備え、前記配線部材の前記他端部は他の部位よりも
幅が広くなっていて、前記他端部は他の部位よりも幅方向の両側に突出しており、一方側の突出距離と他方側の突出距離とは異なっていることを特徴とする。

また、本発明の音響発生装置は、上記構成の音響発生器と、該音響発生器を収容する筐体とを備えることを特徴とする。

また、本発明の電子機器は、上記構成の音響発生器と、該音響発生器に接続された電子回路と、該電子回路および前記音響発生器を収容する筐体とを備えることを特徴とする。

本発明の音響発生器によれば、音質の変動を少なくすることができる。また、本発明の音響発生装置および電子機器によれば、音質の変動が少なく、優れた音質の音響発生装置および電子機器を実現することができる。

（ａ）は本実施形態の音響発生器の一例を示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）に示す領域Ａの概略断面図である。 図１に示す圧電素子の概略断面図である。 本実施形態の音響発生器の他の例を示す概略平面図である。 本実施形態の音響発生器の他の例を示す概略平面図である。 本実施形態の音響発生器の他の例を示す概略平面図である。 本実施形態の音響発生装置の一例を示すブロック図である。 本実施形態の電子機器の一例を示すブロック図である。

以下、添付図面を参照して、本実施形態の音響発生器の一例について詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１（ａ）は本実施形態の音響発生器の一例を示す概略平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す領域Ａの概略断面図である。

図１に示す本実施形態の音響発生器１０は、表面電極１１ａ、１１ｂを有する圧電素子１と、圧電素子１が取り付けられた振動体２と、振動体２を支持する枠体３と、一端部が表面電極１１ａまたは表面電極１１ｂに接続されるとともに他端部が枠体３に固定された配線部材４ａ、４ｂとを備え、配線部材４ａ、４ｂの他端部は他の部位よりも幅が広くなっている。

音響発生器１０を構成する励振器としての圧電素子１は、例えば板状のものが用いられる。この圧電素子１は、振動板２の主面に貼り付けられるなどして取り付けられ、電圧の印加を受けて振動することによって振動板２を励振させる。

圧電素子１は、例えば図２に示すように、４層の圧電体層１１ｃと、３層の内部電極層１１ｄが交互に積層された積層体と、かかる積層体の一方主面（上面）および他方主面（下面）に形成された表面電極１１ａ、１１ｂと、内部電極層１１ｄが導出された側面に形成された外部電極１１ｅとを備える。

圧電素子１を構成する圧電体層１１ｃは圧電特性を有するセラミックスで形成されたもので、このようなセラミックスとして、チタン酸ジルコン酸鉛、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、Ｂｉ層状化合物、タングステンブロンズ構造化合物等の非鉛系圧電体材料等、従来から用いられている圧電セラミックスを用いることができる。圧電体層１１ｃの１層の厚みは、低電圧で駆動させるために、例えば０．０１〜０．１ｍｍに設定することが好ましい。また、大きな屈曲振動を得るために、２００ｐｍ／Ｖ以上の圧電定数ｄ３１を有することが好ましい。

また、圧電素子１を構成する内部電極層１１ｄは、圧電体層を形成するセラミックスと同時焼成により形成されたもので、第１の内部電極層および第２の内部電極層からなる。内部電極層１１ｄは、圧電体層１１ｃと交互に積層されて圧電体層１１ｃを上下から挟んでおり、積層順に第１の内部電極層および第２の内部電極層が配置されることにより、表面電極１１ａおよび内部電極層１１ｄの間に挟まれた圧電体層１１ｃに駆動電圧を印加するものである。内部電極層１１ｄを形成する材料としては、種々の金属材料を用いることができる。例えば、低温焼成に適した銀や銀−パラジウムを主成分とする導体、あるいは銅、白金などを含む導体を用いることができるが、これらにセラミック成分やガラス成分を含有させてもよい。なお、銀とパラジウムとからなる金属成分と、圧電体層１１ｃを構成するセラミック成分とを含有した材料で内部電極層１１ｄを構成した場合、圧電体層１１ｃと内部電極層１１ｄとの焼成収縮差による応力を低減することができるので、積層不良のない圧電素子１を得ることができる。

励振器としては、例えば上面側および下面側の主面が長方形状または正方形状といった
多角形の形状、あるいは円形または楕円形といった形状をなしている板状体からなる圧電素子１が好ましく、このような圧電素子１および後述の振動板２と枠体３を用いることにより、音響発生器１０を薄型にすることができる。

圧電素子１としてはユニモルフ構造であっても構わないが、図２に示すようなバイモルフ構造とするのが好ましい。すなわち、ある瞬間に加えられる電界の向きに対する分極の向きが厚み方向における一方側と他方側とで逆転するように分極されているのが好ましい。それにより、薄型化に貢献するとともに、少ないエネルギーで効率よく振動板２を振動させることができる。また、圧電素子１自体が屈曲振動することにより、振動板２との接合面での機械的損失を低減でき、音圧の向上に寄与することができる。

音響発生器１０を構成する振動板２は、樹脂、布や金属等の種々の材料を用いて形成することができる。例えば、厚さ１０〜２００μｍのポリエチレン、ポリイミド等の樹脂フィルムやコート布等の繊維系材料で振動板２を構成することができる。

この振動板２には、圧電素子１が取り付けられている。具体的には、圧電素子１の主面がエポキシ系樹脂等の接着剤により振動板２の主面に接合されている。

そして、圧電素子１の振動によって、振動板２は圧電素子１とともに振動するようになっている。例えば、圧電素子１がバイモルフ構造の圧電素子である場合において、外部電極に後述する配線部材４ａ、４ｂが接続され、この配線部材４ａ、４ｂを介して圧電素子１に電気信号が入力され電圧が印加されると、ある瞬間において振動板２に接着された側（圧電素子１の下面側）の圧電体層は積層方向に垂直な面内方向に縮み、反対側（圧電素子１の上面側）の圧電体層は積層方向に垂直な面内方向に延びるように変形し、圧電素子１は屈曲する。したがって、圧電素子１に交流信号を与えることにより、圧電素子１が屈曲振動し、振動板２に屈曲振動を与えることができる。

また、振動板２の外周部を支持するように枠体３が設けられている。枠体３としては、例えば内周形状および外周形状が矩形である枠部材を用いることができる。図１（ｂ）に示すように、本例では、枠体３は、振動板２の一方主面側に設けられた一方主面側枠部材３１と、振動板２の他方主面側に設けられた他方主面側枠部材３２とからなり、一方主面側枠部材３１および他方主面側枠部材３２とで振動板２の外周部を挟み込んで振動板２を支持している。言い換えると、振動板２の外周部が枠体３を構成する一方主面側枠部材３１と他方主面側枠部材３２とに挟まれて固定されている。このようにして、振動板２は枠体３の枠内に張った状態で枠体３に支持されている。なお、振動板２のうち枠体３を構成する一方主面側枠部材３１と他方主面側枠部材３２とに挟まれていない内側の部分は、自由に振動することができるようになっている。

枠体３を構成する一方主面側枠部材３１、他方主面側枠部材３２の厚さとしては、例えば０．１〜５ｍｍのものを採用することができる。また、枠体３を構成する一方主面側枠部材３１、他方主面側枠部材３２の材質としては、例えばガラスや金属や樹脂など種々の材料を用いることができる。ガラスの場合は、機械的強度が高いため、一方主面側枠部材３１、他方主面側枠部材３２の変形が小さく、音質が安定する。金属の場合は、ガラスよりも剛性が小さくなり、共振ピークとディップとの差が更に分散され、周波数特性を平坦化することができる。よって、音圧の平坦化による音質の向上を図ることができる。樹脂の場合は、金属よりも更に剛性が小さくなり、共振ピークとディップとの差が分散され、周波数特性を平坦化することができる。よって、音圧の平坦化による音質の向上を図ることができる。

また、枠体３（一方主面側枠部材３１および他方主面側枠部材３２）は、周方向におい
て複数個の部材が配置されて組み立てられてなり、これらが互いに接合されたものであってもよい。

なお、図１に示す例に限られず、枠体３としては振動板２の一方主面側のみに設けられた一方主面側枠部材３１からなり、これに振動板２の外周部が貼り付けられて音響発生器が構成されてもよい。

また、図１には、枠体３が長方形状であり、その内側の領域の形状が長方形状である例を示しているが、縦横比が１よりも大きいことで、共振の分散に寄与し、ピーク／ディップの平坦化に寄与することができる。ただし、正方形、平行四辺形、台形および正ｎ角形といった多角形であってもよく、円形や楕円形であってもよい。

また、図１では圧電素子１が１個の場合を例示しているが、圧電素子１の個数を限定するものではない。また、図１では振動板２の一方の主面に圧電素子１を設けた場合を示しているが、振動板２の両面に圧電素子１が設けられてもよい。

図示しないが、一方主面側枠部材３１の内側に圧電素子１および振動板２を覆うように設けられた被覆層をさらに含んでいてもよい。

そして、音響発生器１０は、一端部が表面電極１１ａまたは表面電極１１ｂに接続されるとともに、他端部が枠体３（一方主面側枠部材３１）に固定された配線部材４ａ、４ｂを備えている。

配線部材４ａ、４ｂは、平たく一方方向に延びた形状をしている。配線部材４ａ、４ｂは、例えば銅またはアルミニウムなどの金属箔を樹脂フィルムで挟んだフレキシブル基板（ＦＰＣ）、金属板等が用いられる。金属板の場合は、例えば銅、リン青銅、ステンレス鋼、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金、ニッケル、あるいはこれらの材料にＮｉめっきなどの表面処理を施したものを採用することができる。配線部材４ａ、４ｂは、例えば幅０．５〜５．０ｍｍ、厚み０．０１〜０．５ｍｍの長尺薄板状に形成されたもので、プラス側とマイナス側とで一対設けられている。これらの配線部材４ａ、４ｂの一方方向（長手方向）の一端部が、圧電素子１の表面電極１１ａ、１１ｂに、はんだ、導電性樹脂ペースト、異方性導電ペースト、異方性導電シートなどの導電性接合材を介して接合されている。また、これらの配線部材４ａ、４ｂの他端部が、枠体３（一方主面側枠部材３１）の主面上（図１（ｂ）に示す上面）に、例えば接着剤や熱圧着シートなどを介して固定されている。この配線部材４ａ、４ｂの他端部に外部回路へと通じるリード６ａ、６ｂが別途接続されて給電される。

なお、枠体３（一方主面側枠部材３１）が金属などの導体からなる場合には、短絡しないようにするために、枠体３と配線部材４ａ、４ｂの他端部との間に絶縁材料からなる中間層５ａ、５ｂが介在されていてもよい。また、枠体３の主面上には、外部回路からの接続点、いわゆる電極夕一ミナルとしての端子が設けられていてもよい。

そして、図に示すように、配線部材４ａ、４ｂの他端部は他の部位よりも幅が広くなっている。

このような構成とすることで、駆動中に配線部材４ａ、４ｂで発生する熱を効率よく枠体４へ逃がすことができるため、配線部材４ａ、４ｂの一端部に接続された圧電素子１への熱の伝達量が低減されて圧電素子１の温度が上がりにくくなり、温度変化に伴う特性変化も起こりにくく、音質の変動を小さく抑えることができる。

配線部材４ａ、４ｂの他端部の幅が他の部位の幅よりも広くなっている構成は、主な振動モードである厚み方向の振動に対して、影響を及ぼしにくい点で好ましい構成でもある。また、配線部材４ａ、４ｂの厚みが他端部に向かって徐々に厚くなる構成の場合は、配線部材４ａ、４ｂの曲げ剛性が高くなり、振動板２の振動に影響を与えるおそれがあり、また配線部材４ａ、４ｂの他端部のみを厚くした場合は、厚みが急激に変化するところに曲げ変形の応力集中が発生し、耐久性が損なわれるおそれがあるが、配線部材４ａ、４ｂの他端部が他の部位よりも幅が広くなっている構成となっているので、これらの問題が生じるおそれもない。

配線部材４ａ、４ｂの他端部の幅としては、より放熱効果を得られるとともに不要振動源となってしまうのを抑制する観点から、配線部材４ａ、４ｂの表面電極１１ａ、１１ｂに接続された一端部の幅に対して１．１倍から６倍の範囲の幅であることが好ましい。

なお、音響発生器の音質（音圧特性）は、例えば音響発生器とマイクとを無響室に配置し、音響スイーパーで生成された正弦波の電気信号をアンプを介して増幅させ、電圧信号として音響発生器に入力して、音波信号を発生させる。そして、音波信号の音圧をマイクを介して電気信号に変換し、周波数特性測定器により測定することで、確認することができる。

ここで、図３に示すように、配線部材４ａまたは４ｂの他端部が、他の部位よりも幅方向の両側に突出しており、一方側の突出距離と他方側の突出距離とは異なっているのがよい。図３に示す例では、配線部材４ａの他端部に幅方向の両側に突出した突出部４ａ１、４ａ２を有し、配線部材４ｂの他端部に幅方向の両側に突出した突出部４ｂ１、４ｂ２を有していて、突出部４ａ１の突出距離と突出部４ａ２の突出距離とが異なっているとともに、突出部４ｂ１の突出距離と突出部４ｂ２の突出距離とが異なっている。

このような構成とすることで、配線部材４ａ、４ｂが圧電素子１の振動に伴って上下に揺れたとき、配線部材４ａ、４ｂの他端部が幅方向で左右非対称のためにねじり振動が発生し、複数の振動モードにエネルギーが分散されるため、音響発生器全体の振動への影響が小さくなり、不要振動が少なく良好な音質を得ることができる。

なお、一方（突出部４ａ２、４ｂ２）の突出距離が０．０５〜３μｍで、他方（突出部４ａ１、４ｂ１）の突出距離が一方の突出距離に対し１．１〜４倍の突出距離であるのがねじり振動の発生効率の点で好ましい。また、図３に示す形態では、配線部材４ａと配線部材４ｂの両方において、他端部に設けられた幅方向の両側に突出した突出部の突出距離が異なる構成となっているが、いずれか一方の配線部材（配線部材４ａまたは配線部材４ｂ）でこのような構成になっているものでもよい。また、図３に示す形態では、配線部材４ａ、４ｂの他端部以外の領域において、他端部に近づくにしたがって徐々に幅が広くなっているが、このような形態に限られず、他端部以外の領域では一定の幅となっている形態であってもよい。

また、図４に示すように、配線部材４ａ、４ｂを２本備え、当該２本の配線部材４ａ、４ｂが並んで配置されており、それぞれの配線部材４ａ、４ｂの他端部の互いに向かい合う側の突出距離よりも反対側の突出距離のほうが長いことがより好ましい。具体的には、配線部材４ａおよび配線部材４ｂがそれぞれの他端部が枠体３の同じ辺に接続されるように並んで配置され、配線部材４ａおよび配線部材４ｂのそれぞれの他端部における互いに向かい合う側に設けられた突出部４ａ２と突出部４ｂ１の突出距離よりも、反対側の突出部４ａ１と突出部４ｂ２の突出距離のほうが長いことが好ましい。

このような構成とすることで、配線部材４ａ、４ｂから離れた方向に対しての放熱性が
優れており、発熱による特性変動が起こりにくくなることから、より音質の変動を小さく抑えることができる。

また、図５に示すように、配線部材４ａ、４ｂは、一端部から他端部までの間の両側部にスリット４１、４２が設けられていることがより好ましい。このような構成とすることで、配線部材４ａ、４ｂの柔軟性が高くなるため、枠体３から配線部材４ａ、４ｂを経由して圧電素子１に伝わろうとする外部振動を減衰させることができ、外部振動の影響を受けにくく良好な音質を得ることができる。

ここで、図に示す配線部材４ａ、４ｂは、圧電素子１から延出する方向に長く延びる長尺形状であって、圧電素子１の表面電極１１ａ、１１ｂに接続された一端部から他端部にかけて延びている。したがって、一端部から他端部までの間の両側部にスリット４１、４２が設けられているとは、一端部と他端部とを結ぶ方向に対して垂直な幅方向の両側面（一方の側面および他方の側面）から、内側に向かって、好ましくは幅方向に向かってスリット４１、４２が形成されていることを意味している。

図５に示す例では、両側部にスリット４１、４２を有しており、一方の側部にある（一方の側面から延びる）スリット４１と他方の側部にある（他方の側面から延びる）スリット４２とは、長手方向の位置に関して異なる位置になっている。また、一方側の側面から延びるスリット４１と他方の側面から延びるスリット４２とは、同じ長さになっている。

配線部材４ａ、４ｂに形成されているスリット４１、４２の長さは、例えば０．２５〜４．５ｍｍに形成される。なお、配線部材４ａ、４ｂの幅に対して５０％以上９５％以下の長さとするのがよい。すなわち、配線部材４ａ、４ｂの一端部と他端部とを結ぶ方向（長手方向）から見て複数のスリット４１、４２の先端同士が重なり合うようにスリット４１、４２が設けられるのがよい。これにより、配線部材４ａ、４ｂの形状変化をより顕著にさせることができ、より良好な音質とすることができる。

また、スリット４１、４２の幅を広く、隣り合うスリット４１、４２間の間隔（ピッチ）を狭くするのが、配線部材４ａ、４ｂをより顕著に形状変化させることができ、より良好な音質とすることができる点で好ましい。ただし、スリット４１、４２間の間隔を配線部材４ａ、４ｂの厚みよりも狭くする場合には、音響発生時の振動振幅により破断する不具合や、流れる電流に伴う発熱により溶断する不具合が生じるおそれを考慮する必要がある。これらのことから、スリット４１、４２の幅は例えば０．０５〜１．０ｍｍであるのがよく、隣り合うスリット４１、４２の間隔は例えば０．０５〜１．０ｍｍであるのがよい。

また、配線部材４ａ、４ｂのスリット４１、４２は、一端部が接合される圧電素子１と他端部が接合される枠体３との間にあるのがよく、例えば圧電素子１の角部に当たらない位置にあるのが、配線部材４ａ、４ｂの耐久性の点で好ましい。

また、スリット４１、４２の先端は平坦であってもよく丸みを帯びていてもよい。また、スリット４１、４２の先端が他の部位の幅よりも幅広に形成されていてもよく、スリット４１、４２の先端に向かって幅が次第に狭くなるテーパー状であってもよく、スリット４１の先端に向かって幅が次第に広くなるテーパー状であってもよい。

ここで、配線部材４ａ、４ｂを２本備え、当該２本の配線部材４ａ、４ｂが並んで配置されており、それぞれの配線部材４ａ、４ｂの一端部から他端部までの間の両側部にスリット４１、４２が同じパターンで設けられているのがよい。このような構成とすることで、２本の配線部材４ａ、４ｂが対称に振動するモードが励振されにくいため、２本の配線
部材４ａ、４ｂの振動が相殺されやすく振幅が小さくなり、圧電素子１や振動体２の振動を阻害しにくく、より不要振動が少なく良好な音質を得ることができる。

なお、スリットの数は、図５の構成に限定されるものではなく、その構造により、柔軟性を付与しうるものであればよい。例えば、配線部材４ａ、４ｂの両側部に開いているもの以外に開いていないものを含んでいてもよい。また、一方の側面から幅方向に向かって設けられたスリット４１のみからなる形態であってもよく、この場合、スリット４１の数は一個でも複数個であってもよい。

次に、本実施の形態の音響発生器１０の製造方法について説明する。

まず、圧電素子１となるセラミックグリーンシートを作製する。具体的には、圧電セラミックスの仮焼粉末と、アクリル系，ブチラール系等の有機高分子からなるバインダーと、可塑剤とを混合してセラミックスラリーを作製する。そして、ドクターブレード法、カレンダーロール法等のテープ成型法を用いることにより、このセラミックスラリーを用いてセラミックグリーンシートを作製する。圧電セラミックスとしては圧電特性を有するものであればよく、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ_３−ＰｂＴｉＯ_３）からなるペロブスカイト型酸化物等を用いることができる。また、可塑剤としては、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ），フタル酸ジオクチル（ＤＯＰ）等を用いることができる。

次に、セラミックグリーンシート上に、内部電極層１１ｄとなる導電性ペーストを例えばスクリーン印刷等の印刷法によって内部電極層１１ｄのパターン形状に塗布する。導電性ペーストは、銀−パラジウムの金属粉末にバインダーおよび可塑剤を添加混合することによって作製する。この導電性ペーストが印刷されたセラミックグリーンシートを複数枚積層して生の積層体を作製する。生の積層体を所定の温度で加熱して脱バインダー処理を行なった後、酸化アルミニウムや酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム等を主成分とする焼成鉢中で９００℃〜１２００℃の温度で焼成することによって、複数の圧電体層１１ｃと複数の内部電極層１１ｄとが積層された、焼結体である積層体を作製する。積層体は、例えば平面研削盤等を用いて研削処理を施すなどして所定の形状に整えてもよい。

積層体の主面および側面に、表面電極１１ａ、１１ｂおよび外部電極１１ｅとなる導電性ペーストを例えばスクリーン印刷等の印刷法によって表面電極１１ａ、１１ｂおよび外部電極１１ｅのパターン形状で印刷して乾燥させた後、６５０〜７５０℃の温度で焼き付け処理を行ない、表面電極１１ａ、１１ｂおよび外部電極１１ｅを形成する。表面電極１１ａ、１１ｂおよび外部電極１１ｅとなる導電性ペーストは、銀を主成分とする導電性粒子とガラスとを混合したものに、バインダー，可塑剤および溶剤を加えて作製した銀ガラス含有導電性ペーストである。

なお、表面電極１１ａ、１１ｂと内部電極層１１ｄとの電気的な接続は、外部電極１１ｅにかえて、圧電体層１１ｃを貫通する貫通導体によって接続してもよく、この場合は、例えば、表面電極１１ａ、１１ｂとなる導電性ペーストの印刷の前に、金型による打ち抜き加工やレーザー加工による穴あけ加工によってセラミックグリーンシートに貫通孔を形成し、この貫通孔に貫通導体となる導電性ペーストを印刷法によって充填しておけばよい。貫通導体となる導電性ペーストは、表面電極１１ａ、１１ｂおよび外部電極１１ｅとなる導電性ペーストと同様のものを、バインダーや溶剤の量を調整することによって粘度を調整したものを用いればよい。

圧電素子１に分極処理を施して圧電活性を付与することで、電圧の印加により屈曲振動する振動発生体となる。分極処理には直流電源装置を用いて、例えば２ｋＶ／ｍｍ〜３ｋＶ／ｍｍの電位差を、１５℃〜３５℃の雰囲気温度にて、印加時間として数秒印加すれば
よい。なお圧電材料の性質により電圧、雰囲気温度、印加時間は好適に選定される。

次に、圧電素子１の他方主面に接合材を用いて振動板２を接合固定する。接合材として、例えば嫌気性樹脂接着剤を用いる場合は、振動板２の一方主面側の所定の位置に嫌気性接着剤用ペーストをスクリーン印刷等の手法を用いて塗布形成する。その後、圧電素子１を当接させた状態で圧力を印加し嫌気性接着剤用ペーストを硬化させることにより、圧電素子１を振動板２に接合固定する。なお、嫌気性接着剤用ペーストは、圧電素子１側に塗布形成しておいてもよい。その他の接合材としては、例えば、加熱硬化型のエポキシ系接着剤等の接着剤を用いることができる。

振動板２の主面の外周部に枠体３（一方主面側枠部材３１および他方主面側枠部材３２）を接合する場合は、例えばステンレス等の金属やガラス、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂等の材料を用いて所望の形状に加工された枠体３を、接合材を介して接合する。

そして、圧電素子１には、当該圧電素子１に電圧を印加するための配線部材４ａ、４ｂの一方端部を接続する。用いられる配線部材４ａ、４ｂとしては、例えば平板状の金属部材（金属板）を用いることができ、プレスやエッチングにより所望の形状に加工すればよい。

ここで、例えば導電性接着剤を用いて、配線部材４ａ、４ｂを圧電素子１に接続固定（接合）する。例えば、圧電素子１の所定の位置に導電性接着剤用ペーストをスクリーン印刷等の手法を用いて塗布形成する。その後、配線部材４ａ、４ｂを当接させた状態で導電性接着剤用ペーストを硬化させることにより、配線部材４ａ、４ｂを圧電素子１に接続固定する。なお、導電性接着剤用ペーストは、配線部材４ａ、４ｂ側に塗布形成しておいてもよい。配線部材４ａ、４ｂの圧電素子１への接続は、圧電素子１と振動板２との接合前であってもよいし、接合後でもよい。

また、配線部材４ａ、４ｂの他方端部を枠体３（一方主面側枠部材３１）に接着剤や熱圧着シートを介して固定する。ここで、枠体３（一方主面側枠部材３１）が導電性材料からなる場合は、プラス側とマイナス側の両極の短絡を防止するために、必要により枠体３（一方主面側枠部材３１）の主面（図の上面）に絶縁材料からなる中間層５ａ、５ｂを形成したうえで、配線部材４ａ、４ｂの他方端部を固定してもよい。枠体３（一方主面側枠部材３１）が導電性材料でない場合は、この限りではない。

なお、圧電素子１を覆うように樹脂層を設ける場合は、枠体３を接合した後に樹脂を塗布するようにすればよい。

以上の製法により、本実施形態の音響発生器１０が得られる。

次に、本発明の音響発生装置の実施の形態の一例について説明する。

音響発生装置２０は、いわゆるスピーカーのような発音装置であり、図６に示すように、たとえば、音響発生器１０と、音響発生器１０を収容する筐体３０を備える。筐体３０は、音響発生器１０の発する音響を内部で共鳴させるとともに、筐体３０に形成された図示せぬ開口から音響を外部へ放射する。この筐体３０は、例えば、アルミニウムやマグネシウム合金などの金属、ポリカーボネートなどの樹脂、木材など、種々の材料を用いて形成することができる。このような筐体３０を有することにより、たとえば低周波数帯域における音圧を高めることができる。

かかる音響発生装置２０は、スピーカーとして単独で用いることができる他、後述するように、携帯端末や薄型テレビ、あるいはタブレット端末などへ好適に組み込むことが可能である。また、冷蔵庫、電子レンジ、掃除機、洗濯機などのように、従来、音質については重視されなかった家電製品に組み込むこともできる。

本例の音響発生装置２０によれば、音質の変動の少ない音響発生器１０を用いて構成されていることから、音質の優れた音響発生装置を実現することができる。

次に、音響発生器を搭載した電子機器について、図７を用いて説明する。図７は、実施形態に係る電子機器５０の構成を示す図である。なお、図には、説明に必要となる構成要素のみを示しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。

図７に示すように、本例の電子機器５０は、音響発生器１０と、音響発生器１０に接続された電子回路６０と、電子回路６０および音響発生器１０を収容する筐体４０とを備える。図７に示す例では、電子機器５０が、携帯電話やタブレット端末のような携帯端末装置であるものとする。

図７に示すように、電子機器５０は、電子回路６０を備える。電子回路６０は、たとえば、コントローラ５０ａと、送受信部５０ｂと、キー入力部５０ｃと、マイク入力部５０ｄとから構成される。電子回路６０は、音響発生器１に接続されており、音響発生器１へ音声信号を出力する機能を有している。音響発生器１は電子回路６０から入力された音声信号に基づいて音響を発生させる。

また、電子機器５０は、表示部５０ｅと、アンテナ５０ｆと、音響発生器１とを備え、これら各デバイスを収容する筐体４０を備える。なお、図７では、１つの筐体４０にコントローラ５０ａをはじめとする各デバイスがすべて収容されている状態をあらわしているが、各デバイスの収容形態を限定するものではない。本実施形態では、少なくとも電子回路６０と音響発生器１とが、１つの筐体４０に収容されていればよい。

ここで、音響発生器１は、例えば筐体４０の内壁に接合されるなどして筐体４０に収容される。このとき、音響発生器１を接合するための接合部材としては、少なくとも一部に粘弾性体を含む接合部材である。この接合部材は粘弾性体のみからなる単一のものであっても、粘弾性体を含むいくつかの部材からなる複合体であっても構わない。このような接合部材としては、例えば不織布等からなる基材層の両面に粘着剤が付着された両面テープ等を好適に用いることができる。接合部材の厚みは、例えば０．１ｍｍ〜０．６ｍｍに設定される。

電子回路６０としては、例えば、ディスプレイに表示させる画像情報や携帯端末によって伝達する音声情報を処理する回路や、通信回路等が例示できる。これらの回路の少なくとも１つであってもよいし、全ての回路が含まれていても構わない。また、他の機能を有する回路であってもよい。さらに、複数の電子回路を有していても構わない。なお、電子回路６０と音響発生器１とは接続用配線で接続されている。

コントローラ５０ａは、電子機器５０の制御部である。送受信部５０ｂは、コントローラ５０ａの制御に基づき、アンテナ５０ｆを介してデータの送受信などを行う。キー入力部５０ｃは、電子機器５０の入力デバイスであり、操作者によるキー入力操作を受け付ける。マイク入力部５０ｄは、同じく電子機器５０の入力デバイスであり、操作者による音声入力操作などを受け付ける。表示部５０ｅは、電子機器５０の表示出力デバイスであり、コントローラ５０ａの制御に基づき、表示情報の出力を行う。例えば、液晶ディスプレイおよび有機ＥＬディスプレイ等の既知のディスプレイを好適に用いることができる。な
お、ディスプレイは、タッチパネルのような入力装置を有するものであっても良い。ここで、筐体４０の一部がディスプレイであってもよく、筐体４０の一部がディスプレイのカバーとなってその内側にディスプレイが配置されたものであってもよい。

そして、音響発生器１は、電子機器５０における音響出力デバイスとして動作する。なお、音響発生器１は、電子回路６０のコントローラ５０ａに接続されており、コントローラ５０ａによって制御された電圧の印加を受けて音響を発することとなる。

なお、図７では、電子機器５０として、アンテナなどを介してデータの送受信などを行う通信手段（通信部）を有する携帯端末について説明を行ったが、電子機器５０の種別を問うものではなく、音響を発する機能を有する様々な民生機器に適用されてよい。たとえば、薄型テレビやカーオーディオ機器は無論のこと、音響を発する機能を有する製品、例を挙げれば、掃除機や洗濯機、冷蔵庫、電子レンジなどといった種々の製品に用いられてよい。

本例の電子機器５０によれば、音質の変動の少ない音響発生器１０を用いて構成されていることから、音質の優れた電子機器を得ることができる。

次に、本発明の音響発生器の実施例について説明する。

圧電素子は、縦２０ｍｍ、横４５ｍｍ、厚みが３０μｍの圧電体層と内部電極とが交互に積層された構造とし、圧電体層の総数は８層とした。圧電体層は、チタン酸ジルコン酸鉛で形成した。内部電極は、銀パラジウムの合金を用いた。

枠体は、上下一対の枠部材で振動板を挟むような構成であり、内周が縦４０ｍｍ、横７０ｍｍ、平面視による幅が２．０ｍｍのステンレス製のものを用いた。

また、配線部材は、リン青銅合金からなる板状の部材を用いて、圧電素子上の表面電極に接続される一端部から枠体までの長さが６．０ｍｍ、幅が１．０ｍｍで一定幅であり、厚みが０．１ｍｍで、幅方向の両側部に交互に２本ずつ合計４本のスリットを設けた構成とした。また、スリットの長さは０．６５ｍｍ、スリットの幅は０．２ｍｍで、スリットのピッチは０．５ｍｍとした。また、枠体上には、配線部材の他端部として、長さ２．０ｍｍ、幅３．２ｍｍの領域を設けた。配線部材の幅１．０ｍｍに対して、幅方向の一方に１．５ｍｍ、他方に０．７ｍｍ突出した突出部を設けた形状とし。これを実施例とした。

一方、本発明の範囲外である比較例の配線部材として、長さが８．０ｍｍ、幅が１．０ｍｍで一定幅であり、厚みが０．１ｍｍで、長さ８．０ｍｍのうち２．０ｍｍが枠体上に搭載された形状のものを用意した。

そして、これらについて、以下のように特性の比較を行った。

実施例の配線部材を用いた音響発生器について、圧電素子に１ｋＨｚの周波数で実効値±７Ｖｒｍｓとなる電圧で、ホワイトノイズ信号による連続駆動を２０分間継続した前後に直ちに２００Ｈｚから２０ｋＨｚまでの周波数掃引試験を行って最低共振周波数の変動を確認したところ、連続駆動前後で４０８Ｈｚから４０５Ｈｚに変動することが確認された。これに対し、比較例の配線部材を用いた音響発生器について、上記と同条件の試験を行ったところ、最低共振周波数は４１０Ｈｚから３９７Ｈｚまで低下した。

以上の結果により、本実施形態の音響発生器を用いることで、音質の変動が小さく抑え
られることが確認できた。

１ 圧電素子
１１ａ、１１ｂ 表面電極
１１ｃ 圧電体層
１１ｄ 内部電極層
１１ｅ 外部電極
２ 振動体
３ 枠体
４ａ、４ｂ 配線部材
５ａ、５ｂ 中間層
６ａ、６ｂ リード
４ａ１、４ａ２、４ｂ１、４ｂ２ 突出部
４１、４２ スリット
１０ 音響発生器
２０ 音響発生装置
３０、４０ 筐体
５０ 電子機器
５０ａ コントローラ
５０ｂ 送受信部
５０ｃ キー入力部
５０ｄ マイク入力部
５０ｅ 表示部
５０ｆ アンテナ
６０ 電子回路

Claims (6)

1. 表面電極を有する圧電素子と、該圧電素子が取り付けられた振動体と、該振動体を支持する枠体と、一端部が前記表面電極に接続されるとともに他端部が前記枠体に固定された配線部材とを備え、前記配線部材の前記他端部は他の部位よりも幅が広くなっていて、前記他端部は他の部位よりも幅方向の両側に突出しており、一方側の突出距離と他方側の突出距離とは異なっていることを特徴とする音響発生器。
2. 前記配線部材を２本備え、当該２本の配線部材が並んで配置されており、それぞれの前記配線部材の前記他端部の互いに向かい合う側の突出距離よりも反対側の突出距離のほうが長いことを特徴とする請求項１に記載の音響発生器。
3. 前記配線部材は、前記一端部から前記他端部までの間の両側部にスリットが設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の音響発生器。
4. 前記配線部材を２本備え、当該２本の配線部材が並んで配置されており、それぞれの前記配線部材の前記一端部から前記他端部までの間の両側部にスリットが同じパターンで設けられていることを特徴とする請求項３に記載の音響発生器。
5. 請求項１乃至請求項４のうちのいずれかに記載の音響発生器と、該音響発生器を収容する筐体とを備えることを特徴とする音響発生装置。
6. 請求項１乃至請求項４のうちのいずれかに記載の音響発生器と、該音響発生器に接続された電子回路と、該電子回路および前記音響発生器を収容する筐体とを備えることを特徴とする電子機器。