JPH01292999A

JPH01292999A - 圧電膜式電気音響インサート

Info

Publication number: JPH01292999A
Application number: JP1081319A
Authority: JP
Inventors: Christian Cognasse; クリスチャン　コニャス; Peter Graham; ピーター　グラハム; Bernard Maury; ベルナール　モーリ; Jean-Claude Walter; ジャン―クロード　ワルタ
Original assignee: HORLOGERIE PHOTOGRAPHIQUE FR SA
Current assignee: HORLOGERIE PHOTOGRAPHIQUE FR SA
Priority date: 1988-04-01
Filing date: 1989-03-31
Publication date: 1989-11-27
Also published as: US4947075A; FR2629660B1; FR2629660A1; EP0336859A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、振動素子が、電極を設けられた圧電層からな
り、周囲がインサートケース内で適所に保持される膜か
ら形成される電気音響変換器からなる。

従来の技術この種のインサートは、古くから公知であり、例えば特
許Ｆ　Ｒ−Ａ　−２５１１５７０，特許ＦＲ−Ａ−２３
３７４８０あるいは特許用細工Ｊ　Ｐ　−５８−２０２
６９９に記載されている。

公知のインサートでは、ケースは、周囲が圧電材料層膜
の周囲の支持面を形成する中央空所が設けられた基体か
らなる。ケースはまた、周囲が基体に接続され少なくと
も１つのオリフィスを通じて外側に連通ずる内部凹所が
設けられたカバーを有する。カバーの周囲は、膜の周囲
を基体の空所の周囲に当てがって保持するよう膜の周囲
に載る環状内部隆起を有する。

基体の中央空所は、圧電性膜とともに内部基部空所を形
成する。カバーの内部凹所は、圧電膜とともに内部カバ
ー空所を形成する。電極をなす２つの導電面を分離する
圧電材料層は、電気キャパシタを形成する。圧電変換器
効果により、電極上に圧電材料層が受ける機械的応力が
引き起こす電荷が生じる。

場合により、膜の基層を形成する金属薄膜と、その上に
固定された少なくとも１つの圧電セラミック層とからな
る圧電膜が用いられる。圧電セラミックの外面には金属
被覆がなされて第１の電極が形成され、また基層が第２
の電極を形成する１゜あるいは、膜が電気絶縁薄膜から
形成され、それに両面に金属被覆が設けられた電極とさ
れた少なくとも１つの圧電セラミック層が固定される場
合もある。

電極は、インサートケースの出力端子に電気接続されね
ばならない。膜が導電性基層を有する場合には、接続の
一方は、ｌｌｉにハンダ付けされた導体によってなすこ
とができる。圧電材料層の外方の金属被１面からなる第
２の′Ｆｉ極は、一端が１）口記金属被覆面にハンダ付
けされる金属導体により接続される。

発明が解決しようとする問題点かかる公知のインサートの製造において、電気接続の形
成が、特に困難で費用がかかる。実際、膜は厚さが非常
に薄く約１００乃至２００ミク［］ンであるためこわれ
やすい素子である。かかる素子をハンダ付けするのは困
難であり、高価な手段を必要とする。さらに、導体がハ
ンダ付けされるべき面は、特に膜が数層の圧電材料層を
有する場合など容易に取り扱えるとは限らない。かかる
２つの圧電材料層を有する膜は例えば西独特許出願ＤＥ
−Ａ−３３０９８５１に記載されており、金属薄膜又は
絶縁薄膜である基層の両面に、両面を金属被覆されて電
極が形成されている圧電セラミック層が設けられる。２
つの圧電素子は並列電気接続される必要がある。かかる
膜構造においては接続の形成は特に困難である。

膜はその周囲に沿って封止を行なう手段により適所に保
持されねばならないことから別の困難が生じる。封止は
、インサートの内部基部空所及び内部カバー空所の正し
い音響動作のために必要である。かかる封止は、電極と
インサートの出力端子との間の電気接続をなすハンダ付
けされた導電体の通路と両立しえない。

公知のインサートには、導電体を電極に電気接続するハ
ンダの存在に関連して別の問題がある。

ハンダ付けに必要な加熱が、圧電材料の圧電効果を局部
的に劣化せしめる。またハンダ及び導体により、可動膜
の全質量が増加して効率が相当１０なわれ、音響的共鳴
現象が発生する。

文献ＧＢ−Ａ−２０４６５５４には、圧電膜を有しハン
ダ付けなしに電気接続が設けられる電気音響インサート
が記載されている。Ｇ　Ｂ　−Ａ　−２０４６５５４で
は、膜基層は、半径方向に偏心し当接面と封止どにより
画成される領域から突出する半径方向突出部からなる周
囲領域からなる。絶縁層により絶縁された導電トラック
が半径方向突出部領域を電極へ接続して電気接続をなす
。突出部領域はケース外へ延出して、外部電気接続手段
を直接受容する。ケースを通る通路において基層の半径
方向突出部はケース内に埋め込まれるのでしっかりと保
持される。かかる方法によればハンダは使用せずにすむ
が、幾つかの欠点がある。特に周囲の突出部を壁を通る
通路に埋め込むため、インサートの膜の機械的性質及び
運動が阻害され、膜の伸長の可能性が制限される。また
、外部電気接続手段と半径方向突出部の外端との外部接
続は、半径方向突出部がへの他の部分と同じく非常に薄
いため弱いことにより困難であり、標準的なタグを用い
て外部電気接続をなすことはできない。

本発明の目的は、特に電極の電気接続が大幅に単純化さ
れて、有効膜領域、つまり内部基部空所と内部カバー空
所を振動部分の機械的動作を阻害しない新規の圧電膜イ
ンサート構造を提供することで公知のインサートの欠点
をなくすことにある。

実際、電気接続手段は、ハンダを必要としないが膜の伸
長の可能性を減らさない。

本発明の伯の目的によれば、電極の接続が、部品間の接
触の数を特に少なくしてなされる。接触はインサートケ
ース内部に位置し、外気から保護される。

本発明の他の目的によれば、内部接続は、インサートの
装着中にハンダ付けを要さないようにして行なわれる。

外部接続は、接続素子の損傷の危険なしに標準的なタグ
、例えば１゛フアーストオン」型のタグで行なうことが
できる。その結果組み立てが非常に単純化され、自動化
することもできる。

自動手段は、インサートを構成する素子を積み重ね、同
時に異なる構成要素を位置決めし相互嵌合せしめる単純
な運動により電極を接続するようにすればよい。生産性
の増加は特に大きく、欠陥の危険性は大幅に減る。

本発明の他の目的は、特に平坦なインサート、つまり厚
さが公知のインサートに対し減少したインサートを構成
しうるインサート構造を提供するにある。この利点は、
本発明の電気接続がハンダ付けを要さず、組み立て中挿
入されて電極にハンダ付けされる導電体の通路用に特別
のハウジングを提供する必要がないことによる。

問題点を解決するための手段前記の及びその他の目的を達成するため、本発明のイン
サートは、例えば公知の種類の電極が設けられ周囲が封
止を行なう弾性シールにより適所に保持される圧電膜か
らなる。膜は、膜を保持する周囲シールにより画成され
る領域から突出する少なくとも１つの偏心領域からなり
、偏心膜部分は、周辺電気接触領域を形成する。偏心膜
部分又は半径方向突出部は、ケース部分のそれぞれの突
出部でインサートケース内に収容される。互いに絶縁さ
れそれぞれ対応する電極に接触する導電面素子は、前記
対応する電極と半径方向突出部領域を接続する。弾性導
電体は、インサートケース内で適所に保持され、各々は
ケースから突出してインサートの接続端子をなす外部舌
状体と、内部クリップ形部分とからなり、外部舌状体と
内部部分とは互いに固定されケースの壁を通る部分によ
り互いに接合される。弾性ｉ？導電体、コネクタをなし
、電極と電気接続をなすようそれぞれの導電面素子にそ
れぞれ接触する。弾性導電体のクリップ形部分は、膜の
各側面に当接して保持されて、電極とインサートの出力
端子との間の電気接続をなす。

ある実施例では、クリップ形弾性導電体が圧電膜の両側
面に制御された接触圧をかけ、クリップの脚部は、組み
立て中にインサートケースの基体及びカバーにより互い
に圧縮して合わされる。その結果、クリップに存在しう
るプレストレス又は初期変形の望ましくない影響は非常
に大幅に低減される。クリップ脚部の電極への当接圧は
、実際には主としてインサートが完全に形成された際に
ケースにより決定される。

実施例図示される実施例においては、本発明のインサートは圧
電膜１からなる。本発明は、例えば基層に固設される単
一層の圧電材料からなる圧電膜１に適用される。本発明
はまた、二形型斥電膜１、つまり基層が２つの圧電材料
層を支持する圧電膜にも適用される。図示の実施例は、
導電材料製であり、上面と下面にそれぞれ上方圧電セラ
ミック層３と下方圧電セラミック層４とが備えられた中
央基層２からなる工形型膜に関する。上方圧電セラミッ
ク層３の上面５には金属被覆が設けられて第１の電極と
される。下方の圧電セラミック層４の下面６にも金属被
覆が設けられて第２の電極とされる。基層２は２つの圧
電セラミック層に共通の中央電極をなす。

基層２は略円形円盤の形状であり、上方圧電セラミック
層３及び下方圧電セラミック層４も略円形であって、基
層２をなす円盤の半径より小さい半径を有し、基層２に
対し心出しされる、。

膜は、基体７とカバー８の２つの主たる部分からなるケ
ース内に挿入される。基体７は中央空所９を有し、その
周囲は、周囲環状隆起１０の形状であって、基層２の周
囲の支持面をなす。基層２の下縁は、環状周囲隆起１０
に載置される。

カバー８は、図示される如くカバーの壁において均等に
離間されたオリフィス１２等のオリフィスの列を通じて
外部と連通する内部凹所１１を有する。カバー凹所１１
は、内部カバー空所を形成する。基体の中央空所９は基
体空所を形成する。

内部の空所は、圧電膜１により亙いに分離される。

カバー８の周囲は、基層２の周囲に当接する内部環状隆
起１３を有する。図面の実施例では環状隆起１３は、弾
性材製の内部弾性Ｏシールからなる１、カバー８はその
周囲１４が基体７に接続される。カバー８と基体７とは
、インサート組み立て中にハンダ付け、ボンディング、
プレス嵌め等の何らかの手段で固定され合うようにでき
る。

図示の実施例では、下方の周囲環状隆起１０と上方の周
囲環状隆起は、基層２を、下方及び上方の圧電セラミッ
ク層４及び３により占められる領域外で挾持することで
保持する。基層２は、その周囲の一部に、カバー隆起１
３と基体７の環状周囲隆起１０とにより定められる限界
の外側に基層２の取り扱い可能領域をなす半径方向突出
部１５を有する。従って、突出部１５は、基層２との電
気接点が中央膜部分、つまりケースの隆起１ｏ及び１３
により定められる限界内にある部分の礪械的特性を阻害
することなく設けられる領域を形成する。例えば半径方
向突出部１５は、第１図に示される如く内部隆起１３及
び環状隆起１０により定められる円形縁から出る矩形片
をなす。

電気絶縁ワニス１６の細片は、特に半径方向突出部１５
を被覆し、突出部１５０縁１７と上方圧電セラミック層
３の上面５との間に連続的に絶縁領域を形成する。導電
材料製のトラック１８は、ワニス細片１６上に形成され
る。トラック１８は、絶縁ワニス細片１６から突出して
上方圧電セラミック層３の上面５を部分的に被覆するの
で、導電トラック１８は、上方の金属被覆面５からなる
電極に電気接続される。トラック１８は、半径方向突出
部１５の縁１７にできる限り近付くよう延在するが、絶
縁ワニス細片１６により基層２から完全に絶縁される。

膜１が単一の圧電セラミック層からのみなる実施例にお
いては、外部金属被覆圧電セラミック面５の接続をなす
のには単一のトラック１８と少なくとも１つの絶縁ワニ
ス細片１６で充分である。

膜１が工形型である実施例では、かかるワニス細片１６
０が膜の下面で用いられ、かかるトラック１８０がワニ
ス細片１６０の下面に用いられる。この場合、上方トラ
ック１８と下方トラック１８０とは、第１図中において
互いに重なり合って見えるようｇｌｌの両側で互いに対
称に配置されるのが好ましい。下記より容易に理解され
る如く膜１と下方トラック１８０及びワニス細片１６０
とは、第１図においてトラック１８及び細片１６と同じ
見え方をする。

基層２の半径方向突出部１５は、対応する基体７の突出
部１つとカバー８の突出部２０の内に収容される。突出
部１９及び２０は、ケース内部であって基体の周囲環状
隆起１０及び内部カバー隆起１３により画成される振動
領域外に周囲区画室２１を画成する。周囲区画室２１は
、インサートの接続端子と膜との電気接続をなす手段を
受容するためのものである。

図示の実施例では、電気接続はクリップの形式の２つの
金属コネクタ２２及び２３によりなされる。コネクタ２
２及び２３は同・−の形状を有する、。

コネクタ２２はケース外へ突出し、周囲区画室２１に収
容される内部部分２５に、ケースの壁を通る部分により
接続されて一体的な外部舌状体２４からなる。図示の如
く、内部部分２５は、３つの突起を有するフォーク状に
切り出されてなり、中央の突起２６は上方にずらされて
上方のクリップ脚部を形成し、２つの側方突起２７及び
２８は下方へずらされて下方クリップ脚部を形成する。

各突起は、接続領域から始まって外部舌状体２４へ、前
記外部舌状体２４が定める平面から離れる部分と、他方
向に湾曲して館記外部舌状体２４が定める平面に近付く
端部分とからなる。各端部分は、表面上の当接点及び前
記表面との電気接触を形成するような形状の部分からな
る。コネクタ２２及び２３は、例えばコネクタ２２の対
応する孔３０に係合するカバーにおけるスタッド２９に
より適所に保持される。コネクタは、基体７とカバー８
とに挟持されることでも適所に保持される。

インサートが組み立てられると、コネクタ２２の中央突
起２６はその当接点において、半径方向突出領域１５に
おける基層２の上面に当接する一方、コネクタ２２の下
方突起２７及び２８はそれらの当接点において、領域１
５における基層の下面に当接する。従ってコネクタ２２
は、外部舌状体２４により、基層２が形成する中央電極
に接続されるインサートの接続端子を形成する。

同様にコネクタ２３の中央突起２６は、その当接点にお
いて上方導電トラック１８の上面に当接する一方、コネ
クタ２３の側方突起は、それらの当接点において膜の下
方導電トラック１８０に当接する。その結果、上方電極
つまり上方金属被覆面５は、膜の下方電極つまり上方金
属被覆面６に、上方導電トラック１８．コネクタ２３の
中央及び側方突起及び下方導電トラック１８０によって
電気的に接続される。またコネクタ２３の外部舌状体は
、膜の上方電極５及び下方電極６に同時に接続される出
力端子を形成する。

コネクタ２２及び２３の脚部２６．２７及び２８は、イ
ンサートの組み立て中に基体７及びカバー８により作動
されるのが好ましい。第３図には、カバーが基体７に嵌
設される以前の装置の形状が破線で示されている。コネ
クタ２４の突起２６．２７及び２８からなるクリップの
脚は、比較的大きく離間しているため膜１の脚間への挿
入が容易となる。かかる挿入後カバーが基体７に嵌設さ
れると、外部基体７は、コネクタ２４及び２３の下方突
起２７及び２８に当接する上面３０からなる一方、カバ
ー８はコネクタの上り突起２６に当接する下面３１から
なる。面３０と３１とを組み合わせる動作により、突起
２６．２７及び２８からなるクリップが締まり、膜１へ
のクリップの把持を制御する。

コネクタ２３及び２４の上方突起２６及び下方突起２７
及び２８の形状は、カバー８を基体７に嵌合してケース
を閉鎖するとクリップから膜の上面と下面とにかかる力
がつりあうようにされるのが好ましい。従ってコネクタ
２３及び２４があるために膜１の機械的及び音響的動作
が阻害されるということはない。

導電トラック１８及び１８０は、導電性材料ペース］−
のシルクスクリーン印刷で形成することができるが、公
知の他の任意の手段で形成されてもよい。

あるいはまた、圧電セラミック層３及び４自体が、基層
２の領域１５に金属被覆突出部を有するようにすること
もできる。その場合コネクタ２３と電極５及び６との間
に直接電気接続がなされる。

図示の実施例では、接続の組み立ては単・−の周囲半径
方向突出部１５においてなされる。別の好ましい実施例
としては、接続が２つ以上の別々の周囲半径方向突出部
領域において形成されてもよい。

第１図乃至第３図に示される実施例においては、コネク
タ２２及び２３は、膜の半径方向突出部１５の延長上半
径方向に配置される。この実施例には、２つのコネクタ
２２及び２３を、例えば図示の如くインサートの対称軸
の両側で２つの並列した方向に沿って膜の平面上に位置
決めするという利点がある。かかる実施例は、プラグイ
ンインサートを得ようとする場合に好ましい。その場合
コネクタ２２及び２３は、軸方向の並進移動により外部
メスコネクタに係合される。

第４図に示される実施例では、コネクタ２２及び２３は
、半径方向突出部１５の進展の半径方向に対し垂直であ
る。第４図においては、コネクタ２２及び２３は逆方向
にあり、コネクタ２２は突出部１５の半径方向に対し垂
直な第１の方向に進展するが、コネクタ２３は逆方向に
進む。２つのコネクタはやはり膜の平面上にある。第４
図のコネクタ２２及び２３は、第１図のコネクタ２２及
び２３と路間−の構成を有する。しかし、第４図では」
ネクタ２２及び２３が接線方向に配置されているためイ
ンサートの接続手段に必要な半径方向スペースが減少す
る。コネクタの寸法は接線方向に広がるのでインサート
の全体的寸法を増大させることなくコネクタの長さ、特
に各コネクタの突起の長さを増大させることが可能であ
る。第４図には示されていないが突起の長さが増大する
と、インサート突出部の半径方向寸法Ｅを増大させるこ
となくコネクタの弾性部分の長さを増大せしめうるが、
これは膜へのコネクタの電気接触の正確な制御と信頼性
のため好ましい。

膜が工形型である実施例では、図示の如くコネクタの上
方脚部と下方脚部とは同じ長さを有するのが有利である
。これに対し、基層上の単一圧電材料層からなる膜の場
合、上方脚部と下方脚部の長さが異なるコネクタを用い
、長い方の脚部は圧電材料との接触用とし、短い方の脚
部はＭＦｒとの接触用とすることができる。

以上を要約するに、基層（２）と、外面が電極（５，６
）を形成するよう金属被覆を設けられた２つの圧電材料
層（３，４）とから形成される膜（１）からなる圧電イ
ンサートが提供される。膜は、上面及び下面がコネクタ
（２２，２３）のクリップ形脚部間に挟持される半径方
向突出部（１５）を有する。従って電極の電気接続には
ハンダ付けが不要である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のインサートの第１実施例をカバーをは
ずして示す平面図、第２図は第１図の工−Ｉ線に沿う断
面図、第３図は第２図の接点クリップの領域の部分を示
す拡大図、第４図は本発明のインサートの第２実施例を
カバーをはずして示す平面図である。１・・・圧電膜、２・・・基層、３．４・・・圧電セラ
ミック層、７・・・基体、８・・・カバー、９・・・空
所、１０゜１３・・・隆起、１１・・・凹所、１２・・
・オリフィス、１４・・・カバーの周囲、１５・・・基
層の突出部、１６゜１６０・・・ワニス細片、１７・・
・突出部の縁、１８゜１８０・・・トラック、１９・・
・基体の突出部、２０・・・カバーの突出部、２１・・
・区画室、２２．２３・・・コネクタ、２４・・・舌状
体、２５・・・内部部分、２６゜２７．２８・・・突起
、２９・・・スタッド、３０．３１・・・面。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）インサートケース内で周囲を適所に保持された電
極（５，２）を有する圧電材料層（３）が設けられた膜
（１）からなる振動素子を有し、ケースは、周囲（１０
）が膜（１）の周囲に対する当接面をなす中央空所（９
）が設けられた基体（７）と、基体（７）に周囲（１４
）が接続され少なくとも１つのオリフィス（１２）を通
じて外側と連通する内部凹所（１１）からなるカバー（
８）とからなり、カバー（８）の周囲は、膜の周囲に当
接して基体（７）の空所の周囲（１０）に当てがって保
持する内部環状隆起（１３）からなり、ケースはさらに
膜（１）の電極（２，５）とインサートの出力端子との
間を電気接続する導電体を有し、膜（１）は、半径方向
偏心しインサートケース内で膜の当接面（１０，１３）
により画成される領域から突出する少なくとも１つの周
辺半径方向突出部領域（１５）と、互いに絶縁され対応
する電極（５，２）と該半径方向突出部（１５）とを接
続するよう対応する電極と接触する導電面素子（１８，
１８０）とからなる圧電膜（１）式電気音響インサート
であって、半径方向突出部（１５）はケース部分のそれ
ぞれの突出部（１９，２０）においてケース内に収容さ
れ、それぞれ少なくとも１つの上方脚部と少なくとも１
つの下方脚部とからなる少なくとも２つのクリップ形コ
ネクタ（２２，２３）が、膜の半径方向突出部領域（１
５）において上方脚部で膜（１）の上面に弾性的に当接
し下方脚部で膜（１）の下面に弾性的に当接し、コネク
タ（２２，２３）はそれぞれ電極（２，５）の電気接続
を行なうそれぞれの導電面素子の対応する端部に接触し
、コネクタ（２２，２３）はケース内で適所に保持され
、各々インサートの接続をなす端子を形成する外部舌状
体（２４）と、クリップ形状の内部部分とからなること
を特徴とする圧電膜式電気音響インサート。
（２）コネクタ（２２，２３）のクリップはインサート
ケースにより付勢され、インサートの組み立て中ケース
本体（７）及びカバー（８）は、クリップ脚部を互いに
接近せしめることを特徴とする請求項１記載の圧電膜式
電気音響インサート。
（３）導電面素子（１８，１８０）は、導電材料ペース
トのシルクスクリーン印刷により形成されることを特徴
とする請求項２記載の圧電膜式電気音響インサート。
（４）圧電セラミック層（３，４）自体が突出部を有し
、膜の半径方向突出部領域（１５）で金属被覆を設けら
れ、接続クリップ（２３）は電極の半径方向突出部に直
接当接することを特徴とする請求項１又は２記載の圧電
膜式電気音響インサート。
（５）全ての電気接触が膜の単一の半径方向突出部（１
５）にまとめられることを特徴とする請求項１乃至４の
いずれか一項記載の圧電膜式電気音響インサート。
（６）膜は二形型であり、第１のコネクタ（２２）は基
層（２）との電気接続をなし、第２のコネクタ（２３）
は上方膜電極（５）と下方膜電極（６）と同時の電気接
続をなすことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一
項記載の圧電膜式電気音響インサート。
（７）ケースが閉鎖されるとコネクタ（２２，２３）の
クリップは膜の平面の両側でつりあった当接圧を有する
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項記載の
圧電膜式電気音響インサート。
（８）各コネクタクリップは３つの突起からなり、第１
の突起（２６）はクリップ脚部の１つを形成し、他の突
起（２７，２８）は第２のクリップ脚部を形成すること
を特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項記載の圧電
膜式音響インサート。