JPS59174098A - Device for burying piezoelectric diaphragm, method of manufacturing same and electromechahical converter using same device - Google Patents

Device for burying piezoelectric diaphragm, method of manufacturing same and electromechahical converter using same device

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JPS59174098A
JPS59174098A JP4280684A JP4280684A JPS59174098A JP S59174098 A JPS59174098 A JP S59174098A JP 4280684 A JP4280684 A JP 4280684A JP 4280684 A JP4280684 A JP 4280684A JP S59174098 A JPS59174098 A JP S59174098A
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JP
Japan
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diaphragm
implantation
profile
jaws
implantable
Prior art date
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Pending
Application number
JP4280684A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ピエ−ル・ラヴイネ
クリスチヤン・クロ−ドピエ−ル
ドニ・ギユ−
フランソワ・ミシユラン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thales SA
Original Assignee
Thomson CSF SA
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R7/00Diaphragms for electromechanical transducers; Cones
    • H04R7/16Mounting or tensioning of diaphragms or cones
    • H04R7/18Mounting or tensioning of diaphragms or cones at the periphery
    • H04R7/22Clamping rim of diaphragm or cone against seating
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R17/00Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers
    • H04R17/005Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers using a piezoelectric polymer

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本′尾明は、機械的又は音響的伝達機能を発揮するため
の埋め込まれた高分子ダイヤフラムを用いるトランスジ
ユーサ又はセンサ・デバイスに関する。よシ詳しくは、
本発明は電気機械変換器及び加速度計に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to transducer or sensor devices that utilize embedded polymeric diaphragms to perform mechanical or acoustic transmission functions. For more details, please see
The present invention relates to electromechanical transducers and accelerometers.

圧電高分子の最近の発展にょシ、それらを埋め込まれた
ダイヤフラムの形でしばしば使用するデバイスにそれを
応用することが可能になった。
Recent developments in piezoelectric polymers have made it possible to apply them in devices that often use them in the form of embedded diaphragms.

この埋込みは一般に金属ソヨーの間に固定するという形
で行われる。金属ノヨーは他の材料から作ったものに比
べて、優れた機械的性質をもつ埋込みを与え、ダイヤフ
ラムを固定するとき発生する流動応力に耐えられるとい
う利点がある。また、金属ノヨーは、正確さ及び大量生
産の条件も満たす。埋込みに使用するピースをして、ダ
イヤフラムに支持される電極をプレスして電気的な接触
ができるようにする必要がある場合、金属を選択するこ
とは全く当然である。
This embedding is generally done by fixing it between metal plates. Metal composites have the advantage over those made from other materials that they provide implants with superior mechanical properties and can withstand the flow stresses that occur when fixing the diaphragm. Metal noyo also meets the requirements of accuracy and mass production. If the piece used for implantation needs to be pressed to make electrical contact with the electrodes supported by the diaphragm, metal is a perfectly natural choice.

金属と高分子といった異なる材料を組合せるこの種の構
造には、それらの材料の熱膨張係数の差が大きいという
不利が伴なう。実際、熱膨張係数の典型的な値は、金属
では0.5・1o−5乃至210  k  であシ、普
通使用される高分子では0.5 ・10−’乃至5−1
0−’ k−1テ6ル。ソoti果、高分子の方が金属
に比べて温度【よって大きく変形する。温度が変化する
と、ショーとダイヤフラムの膨張に差が生じ、ダイヤフ
ラムの形が変化したシその応力状態が変わったりしてダ
イヤフラムの機械的条件が変化する可能性がある。温度
の変動が小さければ、ダイヤフラムの機械的変化は可逆
的である。大きな温度変動、たとえば軍用標準が課して
いるオーダの温度変動の場合、これはあてはまらない。
This type of structure, which combines different materials such as metals and polymers, has the disadvantage of large differences in the coefficients of thermal expansion of these materials. In fact, typical values for the coefficient of thermal expansion range from 0.5·1o-5 to 210 k for metals, and from 0.5·10-' to 5-1 for commonly used polymers.
0-' k-1te6tle. Compared to metals, polymers deform more greatly due to temperature. Changes in temperature can change the mechanical conditions of the diaphragm by causing differences in the expansion of the diaphragm and by changing the shape of the diaphragm, thereby changing its stress state. Mechanical changes in the diaphragm are reversible if temperature fluctuations are small. For large temperature fluctuations, for example on the order of those imposed by military standards, this is not the case.

この場合、ダイヤフラムは不可逆的な機械的変化を生じ
、その磁気機械的性質も変わってしまう。
In this case, the diaphragm undergoes irreversible mechanical changes and its magneto-mechanical properties also change.

以上の難点を克服するために、本発明は、温度変化によ
るダイヤフラムの埋込み部分に対する相対運動を防止す
る手段の使用を提案する。この手段は、異なる部分間の
摩擦を増大させるか、又はダイヤフラムをショーに対し
てアンカー固定するという仕方で働らく。
In order to overcome the above-mentioned difficulties, the invention proposes the use of means to prevent relative movement of the diaphragm to the embedded part due to temperature changes. This measure works in such a way as to increase the friction between the different parts or to anchor the diaphragm to the show.

本発明はまた、ショーの間に圧′電性ダイヤフラムが埋
め込まれジョーがひとつ以上の周縁ゾーンでこのダイヤ
フラムに固定力を及ぼすデ・々イスにおいて、前記デバ
イスにショーに対するダイヤフラムの収縮を生じ得る温
咥変動が加わる可能性があシ、ショーとダイヤフラムが
前記収縮に対抗するひとつ以上の面を有する埋込プロフ
ィールを定めている埋込デバイスに関する。
The invention also provides a device in which a piezoelectric diaphragm is embedded during a show and the jaws exert a fixing force on this diaphragm in one or more peripheral zones, the device being exposed to temperatures that can cause contraction of the diaphragm with respect to the show. The present invention relates to an implantable device in which the membrane and diaphragm define an implantation profile having one or more surfaces that counteract said contraction, subject to the potential for mouth fluctuations.

本発明はまた、このような埋込デノ々イスを作る方法を
提供する。
The present invention also provides a method of making such an implantable device.

本発明はまた、埋込デバイスがショーに対するダイヤフ
ラムの収縮に対抗するプロフィールを有する圧電ダイヤ
フラムを用いる電気機械変換器を提供する。
The present invention also provides an electromechanical transducer in which the implanted device uses a piezoelectric diaphragm having a profile that counteracts contraction of the diaphragm against show.

本発明は以下の説明ならびに添付の図面によってもつと
良く理解され、他の利点も明らかになるであろう。
The invention will be better understood, and other advantages will become apparent, from the following description and accompanying drawings.

第1図は、埋め込まれたグレートの形の振動エレメント
を有するマイクロホン挿入部の基本的構造を示す。挿入
部は4?デー1とカラー2の2つの部分から成るケース
から作られている。圧4注高分子から作られダイヤプラ
ム(振動板)として用いられるグレート3は、ケースの
If−とカラーの間にはさまれる。いろいろな部分が良
く分るように挿入部は一部分切シ取られている。
FIG. 1 shows the basic structure of a microphone insert with a vibrating element in the form of an embedded grate. Is the insertion part 4? The case is made up of two parts: Day 1 and Color 2. A grate 3 made of a pressure 4 injection polymer and used as a diaphragm (diaphragm) is sandwiched between If- of the case and the collar. The insertion section has been partially cut away to better show the various parts.

エレメントl及び2は、一般にアルミニウムから作られ
、埋込み?−スの役割をしでいる。2第2図aから第2
図dまでは、膨張の差によって埋込まれたダイヤフラム
に生ずを変形を示す。
Elements l and 2 are generally made from aluminum and are recessed? - plays the role of 2 Figure 2 a to 2
Figure d shows the deformation that occurs in the embedded diaphragm due to differential expansion.

第2図aは、ダイヤフラム4とその埋込みピ′−ス5及
び6の概略を示す。この図は第1図に示されているタイ
プのマイクロホン挿入部の横断面図で、周囲温度にあっ
て変形していない場合を示す。挿入部の温度が変動する
と、そのコンy4<−ネント・エレメントの膨張又は収
縮が起る。たとえば、周囲温度よシ低い温度では、エレ
メントには径方向の応力Xrが生じ、第2図すに示され
ているように挿入部の外側寸法が減少する。金属部分5
及び6に比べて高分子は漂度による寸法変化が大きいの
で、高分子の方が変形して金属を引っばる傾向がある。
FIG. 2a schematically shows the diaphragm 4 and its embedded pieces 5 and 6. This figure is a cross-sectional view of a microphone insert of the type shown in FIG. 1, shown undeformed at ambient temperature. Fluctuations in the temperature of the insert cause expansion or contraction of its component elements. For example, at temperatures below ambient temperature, the element experiences a radial stress, Xr, which reduces the outer dimensions of the insert, as shown in FIG. metal part 5
Since polymers have a larger dimensional change due to drift than No. 6 and No. 6, polymers tend to deform and pull the metal.

温度変化が小さい間はこの変化は可逆的である。ダイヤ
フラムの機能への影ipはたいていの場合許容できる程
度でちるか、又は他の子役によって補償できる。周囲温
度に対する温度差が大きい場合にはこれは全くあてはま
らない。雪1合によっては上述のような挿入部が40°
Cのオーダの温度差に数百時間、あるいは数千時間も耐
えなければならないということが起る。このような条件
の下では、ダイヤフラムは収縮することによりジョーに
かなりの径方向引張応力を及!!し、その応力が強くて
ショーがダイヤフラムに及f・ヨす恒久的固定力ではダ
イヤフラムが埋込みの中ですべるのを防ぐことができな
くなることがある。第2・7cはこれを示しており、同
図ではダイヤフラム4がピース5及び6より大きく収縮
したことが分る。周囲懸変に戻ると熱膨張が起るが、そ
れによって第2図3に示されている状態には戻らない。
This change is reversible as long as the temperature change is small. The effect on the function of the diaphragm ip is often tolerably low or can be compensated for by other actors. This is simply not the case if the temperature difference with respect to the ambient temperature is large. Depending on the amount of snow, the insertion part as described above may be 40 degrees.
It may be necessary to withstand temperature differences on the order of C for hundreds or even thousands of hours. Under these conditions, the diaphragm exerts significant radial tensile stress on the jaws by contracting! ! However, the stress may be so strong that the force exerted on the diaphragm may be such that a permanent fixing force may not be sufficient to prevent the diaphragm from slipping within the implant. This is shown in Figure 2.7c, where it can be seen that diaphragm 4 has contracted more than pieces 5 and 6. Returning to ambient conditions will result in thermal expansion, but this will not result in a return to the condition shown in FIG. 2.

実際、ダイヤフラムの膨張によって生ずる応力は、ダイ
ヤフラムを元の埋込み位置に再び挿入するのでなく、ダ
イヤフラムのパンクリング(座屈)をひき起す。第2図
dに示されているように、ダイヤフラムはジョーの中で
引き出された位置にとどまり、パンクリングはその中央
部分で最大になる。
In fact, the stress caused by the expansion of the diaphragm causes the diaphragm to puncture (buckling) rather than reinserting the diaphragm into its original implanted position. As shown in Figure 2d, the diaphragm remains in the extended position within the jaws and the puncture ring is greatest in its central portion.

このようにかなシ大きな温度サイクルの結果、挿入部の
特性の不可逆的変化が起る。とくに、コ/fライアンス
や共振モードの周波数などの・ぞラメータの値が変化す
る。その結果、動作が劣化したり、損傷したり、受信又
は送信する・ぐワーの再現性が低下したシする。
As a result of such extensive temperature cycling, irreversible changes in the properties of the insert occur. In particular, the values of parameters such as co/f and the resonance mode frequency change. This may result in degraded operation, damage, or reduced reproducibility of received or transmitted signals.

実例として、第1図に示されているタイプの挿入部に温
度変化が及ぼす影響を詳しく調べよう。
As an illustration, let us examine in detail the effect of temperature changes on an insert of the type shown in FIG.

使用される材料の特性は次のとおりである二秦 圧電性
ダイヤフラム3は、ポリフッ化ビニリデン(PPVDF
)から作られる。その厚さは200ミクロン、埋込みの
直径は14朋、PVDFO線膨張係数α=100・10
  k  である。
The properties of the materials used are as follows: The piezoelectric diaphragm 3 is made of polyvinylidene fluoride (PPVDF).
) is made from. Its thickness is 200 microns, the embedded diameter is 14 mm, and the linear expansion coefficient α of PVDFO is 100.10.
It is k.

※ ショー1及び2は、線膨張係数α′=22・10−
6に−1のアルミニウムから作られる。
*Shows 1 and 2 are linear expansion coefficient α'=22・10-
Made from 6-1 aluminum.

温度差ΔTで、径方向の応力Xrは、関係式Xr=’E
(α−α′)・ΔT、によって推定される、ここでEは
PVDFのヤング率(31ONm  )である。周囲温
度から一40°0という温度に移ると、埋込みの周縁に
わたって径方向に分布する約14ONの力に相当する径
方向の応力が生ずる。
At a temperature difference ΔT, the radial stress Xr is expressed by the relational expression Xr='E
(α−α′)·ΔT, where E is the Young's modulus of PVDF (31ONm). Moving from ambient temperature to a temperature of -40°0 results in a radial stress corresponding to a force of approximately 14 ON distributed radially across the periphery of the implant.

ダイヤフラムに与えられる形が温度差に関する挙動に影
響を及ぼすというととが見出されている。
It has been found that the shape given to the diaphragm influences its behavior with respect to temperature differences.

とくに、わずかに凸のドーム型のダイヤフラムで、それ
の埋込み部分が円錐台の形をしたものは、温度差の作用
に対して比較的良い応答を示す。このタイプの挿入部の
原理は、1981年8月11日出願したフランス出願第
81.15506号のフランス特許出願に説明されてい
る。第3図は、圧′醒1生グレートを有するこの種のマ
イクロホン挿入部のたて断面図である。ケースは金属か
ら作られた上方部分16を含み、それが絶縁結合端子1
4を有するケース底部11にはまる。圧電性グレート1
7は、金属皮膜15.18が施され、ケースの上方部分
16のエツゾと台形断面の金属リング8との間に埋め込
まれる。す/グ8は、ケースの上方部分16の円形スリ
ットに貫入している弾力的なロッキング・ピース10に
のっている絶縁ワッシャ9によってグレート17に押し
つけられている。吸音材のクッション12がケースの上
方部分16の中央の凹みに収められている。このクンジ
ョンは・e−ン9とインピーダンス整合電気回路の電気
部品が配置されている印刷回路グレート13との間につ
めこまれている。グレート17と埋込みピースに用いら
れる材料は、前記の場合と同一と仮定される。プレート
17の寸法も同様でおる。この図で、プレート17の少
し凸なドーム形とその円錐台の形の埋込み部分が見られ
るが、円錐台の頂角は非常に開いている(この例で74
166という値)。
In particular, a slightly convex dome-shaped diaphragm whose embedded part is shaped like a truncated cone exhibits a relatively good response to the effects of temperature differences. The principle of this type of insert is explained in the French patent application no. 81.15506, filed August 11, 1981. FIG. 3 is a vertical sectional view of this type of microphone insert having a pressure relief grate. The case includes an upper part 16 made of metal, which includes an insulated coupling terminal 1
4 fits into the case bottom 11. Piezoelectric grate 1
7 is provided with a metal coating 15, 18 and is embedded between the edge of the upper part 16 of the case and the metal ring 8 of trapezoidal cross section. The plate 8 is pressed against the grate 17 by means of an insulating washer 9 which rests on a resilient locking piece 10 which passes through a circular slit in the upper part 16 of the case. A cushion 12 of sound absorbing material is housed in a central recess in the upper part 16 of the case. This tunnel is packed between the electron 9 and the printed circuit grate 13 in which the electrical components of the impedance matching electrical circuit are arranged. The materials used for the grates 17 and the embedded pieces are assumed to be the same as in the previous case. The dimensions of the plate 17 are also similar. In this figure, you can see the slightly convex dome shape of the plate 17 and its embedded part in the shape of a truncated cone, but the apex angle of the truncated cone is very open (74 in this example).
166).

この幾何学的形状は寒冷時の挙動という点ではかな勺良
く、ダイヤフラムの収、略はまずドームがつぶれるとい
う形で現れ、径方向の応力はほとんど現れない。この構
造は、室1′晶から出発して一10°Cの温度までは、
径方向の応力を埋込みピースに及:・1さないと考えら
れる。−40℃で、グレートが及ぼす径方向応力は70
ニユートンのオーダーである。そうなると、埋込まれて
いるダイヤフラムの収縮の影響が現れ、ダイヤフラムの
第一共振モードの周波数f、及び1 kH2でこのマイ
クロホン挿入部の感度Sに実質的な影響を及ぼす。これ
らの影響を下の表に示す: =40°0で数時間おいて周囲温度に戻した後、周波数
fo及び感度Sは、値が実質的に変化することが分る。
This geometry is very favorable in terms of cold behavior, with the diaphragm collapsing, essentially collapsing the dome, and exhibiting almost no radial stress. This structure starts from the chamber 1' crystal and up to a temperature of -10°C,
It is considered that no radial stress is applied to the embedded piece. At -40°C, the radial stress exerted by the grate is 70
This is Newton's order. The effect of the shrinkage of the embedded diaphragm then appears and has a substantial effect on the frequency f of the first resonant mode of the diaphragm and on the sensitivity S of this microphone insert at 1 kHz. These effects are shown in the table below: =40° After several hours at 0 and returning to ambient temperature, it can be seen that the frequency fo and the sensitivity S change substantially in value.

この場合圧電グレートに与えられる幾何形状では、大き
な温度変化による影響は補償されない。
The geometry given to the piezoelectric grating in this case does not compensate for the effects of large temperature changes.

選ばれる方式は、単軸的に引き出されてその膨張係数α
1.とα22の比が約4もあるPVDF グレートが使
用されることもあるという事実を考慮に入れることが必
要になるだろう。一般に、本発明の分野のように、ダイ
ヤフラムと埋込みピースの間に、そのピースが金属であ
ると否とにかかわシなく、熱膨張係数の大きな差がある
場合が考えられる。
The method chosen is uniaxially drawn and its expansion coefficient α
1. It will be necessary to take into account the fact that PVDF grades with a ratio of α22 of approximately 4 are sometimes used. Generally, as in the field of the present invention, there may be cases where there is a large difference in coefficient of thermal expansion between the diaphragm and the potted piece, whether or not that piece is metal.

本発明で用いられる手段の目的は、応力Xrに対してす
べるのを防止するような対応をすることである。
The purpose of the means used in the invention is to respond to stress Xr in such a way as to prevent slippage.

高分子ダイヤフラムに関しては、固定力を大きくすると
いう解決方法は選ばれない。何故なら、高分子には流動
性があるので、ある程度時間がたつと加えられた圧縮力
が緩和するからである。この効果は、挿入部が冷°却サ
イクルの前に加熱サイクルを経過する場合にとくに著し
い。
For polymeric diaphragms, the solution of increasing the fixing force is not chosen. This is because, since polymers have fluidity, the compressive force applied to them will be relaxed after a certain amount of time. This effect is particularly pronounced when the insert undergoes a heating cycle before a cooling cycle.

ダイヤフラムの形が鋳型成形によって得られる場合、そ
め周縁に円環ビーズを設けて、それが第4図に示されて
いるように埋込みピースの外側側面に突き当るようにす
ることができる。この方式で埋め込まれた部分の収縮を
防ぐことができる。
If the shape of the diaphragm is obtained by molding, an annular bead can be provided around the rim so that it abuts the outer side of the potting piece as shown in FIG. This method can prevent shrinkage of the implanted part.

有効であるためには、この突き当るところに遊びがあっ
てはならない。それには、ダイヤフラム2゜のビーズ2
1の内径が埋込みピース22及び23の外径と非常に正
確にフィフトすることが前提条件となる。この方式は、
圧電性高分子のダイヤフラムを有するデバイスの大部分
で見られるように、大きな寸法のシートからダイヤフラ
ムが単純に型で打ち抜いて得られる場合には適用できな
い。
To be effective, there must be no play at this end. For that, diaphragm 2° bead 2
It is a prerequisite that the inner diameter of 1 matches the outer diameter of the implant pieces 22 and 23 very precisely. This method is
This is not applicable when the diaphragm is simply stamped out of a sheet of large dimensions, as is the case with most devices having piezoelectric polymer diaphragms.

引張シ応力Xrに対抗するには、ダイヤフラムを粗い面
の間に固定する方が有効である。その場合、ダイヤフラ
ムと接触する埋込みピースの表面状)四がダイヤフラム
の収縮を防ぐのに役立つ。実際には、埋め込まれたPV
DFダイヤフラムの動きに対して有効に作用するために
は、この粗さの振幅はダイヤフラムの厚さのサイズのオ
ーダでなければならない。
To counter the tensile stress Xr, it is more effective to fix the diaphragm between rough surfaces. In that case, the surface of the implanted piece in contact with the diaphragm serves to prevent contraction of the diaphragm. Actually, the embedded PV
In order to effectively affect the movement of the DF diaphragm, the amplitude of this roughness must be on the order of the size of the diaphragm thickness.

収縮に対抗する有効な方法は、埋込みピースに接触する
ダイヤフラムの面全体に波型を作り、その波型の振幅及
びその平均ピッチをダイヤフラムの厚さの数分の1とい
うオーダにすることである。
An effective method of combating shrinkage is to create a corrugation over the entire surface of the diaphragm that contacts the potting piece, with the amplitude of the corrugation and its average pitch being on the order of a fraction of the thickness of the diaphragm. .

この方式は、ダイヤフラムに位置決め部分がないために
、埋込みの作業を行うスピードに影響するという欠点が
ある。もうひとつの難点は、第2図aに25で示した異
なる・や−ンの内側接触ゾーンで起る。実際、波型のプ
ロフィールによるが、境界での状態(もつと具体的には
元のスロープ)が、組立精度によって左右されるかもし
れない。
This method has the disadvantage that the diaphragm does not have a positioning part, which affects the speed at which the implantation process is performed. Another difficulty arises in the inner contact zone of the different yarns, shown at 25 in Figure 2a. Indeed, depending on the corrugation profile, the condition at the boundary (and specifically the original slope) may depend on the assembly accuracy.

最良の解決方法は、別々の役割を果す2つの同心領域か
ら成る埋込プロフィールを用いるものである:すなわち
、ひとつの領域は埋込ピースの内側エツジに隣接し、も
うひとつの領域は外側エツジに隣接している。第5図は
、本発明に従って作られた埋込プロフィールの1例を示
す。高分子プレート31はピース32及び33の間に固
定される。内側エツジに隣接する領域34は最適埋込み
条件に適したプロフィールを有する:すなわち、ジョー
32と33の面の平行性が非常によく、表面がなめらか
でちる。これはリングの形鷺していて、その幅はダイヤ
フラムの厚さよりもずっと大きく蝶番作用が防止される
。このプロフィールけまた、ショーとダイヤスラムにつ
けられ光電極上の電気的接触を形成するにも非常に適し
ている。
The best solution is to use an embedding profile consisting of two concentric regions that serve separate roles: one region adjacent to the inner edge of the embedding piece and another region adjacent to the outer edge. Adjacent. FIG. 5 shows an example of an embedding profile made in accordance with the present invention. Polymer plate 31 is fixed between pieces 32 and 33. The area 34 adjacent to the inner edge has a profile suitable for optimal implantation conditions: the planes of the jaws 32 and 33 are very parallel and the surface is smooth and fine. This is in the form of a ring, the width of which is much greater than the thickness of the diaphragm to prevent hinge action. This profile sill is also very suitable for forming electrical contacts on photoelectrodes attached to the show and diaphragms.

埋込みピースの外側エツジに隣接する領域35け、畠分
子グレートの収縮にょる応力に対して優れた抵抗となる
。ピース32及び33に与えられたL字型ノロフィール
は、全く平らなグレートに比べて周縁でのアンカーとな
ってすべらせるカに強く対抗する。
The area 35 adjacent the outer edge of the potting piece provides excellent resistance to stress due to shrinkage of the grain. The L-shaped groove provided on the pieces 32 and 33 acts as an anchor at the periphery and resists sliding force more strongly than a completely flat grate.

アンカー機能はいろいろなノロフィールによって与える
ことができる。それらのプロフィールの形は、その複雑
さと有効さが増す順に、L、S。
Anchor functions can be provided by a variety of norofeels. Their profile shapes, in order of increasing complexity and effectiveness, are L, S.

U、の形、又はもっと一般的にn個の屈曲っまシカーブ
を有する。屈曲の数が多いほど、火なるパーツのすべり
に対する抵抗が大きくなる。全ての場合に、このアンカ
ー機能の効果を決める2つの主要な幾何学的・やラメー
タは、高分子グレートの平均面に対して定められる深さ
p及び屈曲の丸い部分の半径rである。半径rは常に、
少くともダイヤフラムの厚さと同程度の値に選ばなけれ
ばならず、その何分の1というオーダに選ぶことが好ま
しい。最も好ましい状況は、ダイヤフラムの屈曲つまシ
カープがジョーの鋭角プロフィールによって決まるとい
う場合で、これはアンダーカンティングで作る場合に可
能である。これらの・ぐ−ノを作る他の方法(スタンピ
ング、押出し、鋳造)ではこのようなプロフィールは容
易にイ<+られない。
U, or, more generally, has n bent cycarbs. The greater the number of bends, the greater the resistance to sliding of the fire part. In all cases, the two main geometrical parameters that determine the effectiveness of this anchoring function are the depth p defined with respect to the average plane of the polymeric grating and the radius r of the rounded portion of the bend. The radius r is always
It must be selected to a value that is at least comparable to the thickness of the diaphragm, and preferably on the order of a fraction thereof. The most favorable situation is when the flexural tab of the diaphragm is determined by the acute profile of the jaws, which is possible when made with undercanting. Other methods of making these guns (stamping, extrusion, casting) do not easily produce such profiles.

そのような場合、屈曲の摩擦抵抗か弱す分、深さpを大
きくするか、又は屈曲の数を増やして補わなければなら
ない。深さpfd、少くともダイヤフラムの厚さの10
分の2乃至3にするのが良い。
In such a case, the depth p must be increased or the number of bends must be increased to compensate for the weakening of the frictional resistance of the bends. depth pfd, at least 10 diaphragm thickness
It is best to reduce the amount by two to three times.

第6図から第8図までは、本発明による埋込み形の変型
を示す。第6図で(d、プレート40がショー41及び
42の間でつかまれていてS字型のプロフィールになっ
ている。第7図では、ショー46と47がプレート45
にU字型の埋込みプロフィールを課してbる。第8図で
は、ジョー51と52の形が、グレート5oを埋め込む
ために3つの屈曲のあるノロフィールを定めている。
6 to 8 show implantable variants according to the invention. In FIG. 6(d) plate 40 is gripped between shows 41 and 42 in an S-shaped profile. In FIG.
A U-shaped embedded profile is imposed on the user. In FIG. 8, the shape of jaws 51 and 52 defines a three-curved groove for embedding grating 5o.

一方のジョーの波形プロフィールは、実質的に他方のシ
ョーの波形プロフィールと平行している。
The waveform profile of one jaw is substantially parallel to the waveform profile of the other show.

その寸法は、固定した後に、ダイヤスラムと直角方向で
の2つの波形の間隔がその厚さよりも少しく約5俤)大
きくなるようになっていなければならない。この許容幅
をもつ寸法で、波形の内側に物質がつまることが避けら
れ、もっと詳しくは、固定力が必要とされるところ、す
なわち埋込みリングにかかることになる。
Its dimensions must be such that, after fixing, the distance between the two corrugations perpendicular to the diamond slum is slightly greater than its thickness (approximately 5 centimeters). With dimensions with this tolerance width, it is avoided that material gets stuck inside the corrugation, and more particularly the fixing force is placed where it is needed, ie on the embedding ring.

ショーの間にダイヤフラムを組入れる方法r(関しては
2つの可能性が考えられる。波形のショーをダイヤスラ
ムの成形手段として用いることができる。この場合、ダ
イヤスラムは平らな円板の形でアセンブリに挿入され、
ショーを締付けることによりそれに波形のプロフィール
を与える。その場合、この組立作業の後で十分な温度で
熱処理して高分子を軟化させダイヤフラムをノロフィー
ルのカーブとびったシ接触するようにしてその成形を完
成させることが好ましい。必要な締付力が大きすぎてジ
ョーに加えられない、又はデバイス全体が熱処理に耐え
られない場合、この方法が使用できないということが起
シ得る。そのような場合、ダイヤフラムをショーと同−
又は同様のプロフィールに従って前もって熱成形するこ
とができる。
Regarding the method of incorporating the diaphragm during the show (two possibilities are conceivable), the corrugated show can be used as a means of forming the diaphragm. In this case, the diaphragm is assembled in the form of a flat disc. inserted into
Tightening the show gives it a wavy profile. In that case, it is preferable to complete the molding by subjecting the diaphragm to a heat treatment at a sufficient temperature after the assembly process to soften the polymer and bring the diaphragm into contact with the curved edges of the norofeel. This method may not be usable if the required clamping force is too great to be applied to the jaws or if the entire device cannot withstand heat treatment. In such cases, the diaphragm should be
Or it can be pre-thermoformed according to a similar profile.

混成方法として、ショーを高幅で締付けるという方法が
あシ、その場合はショーが熱成形用の鋳型の役割をする
A hybrid method is to tighten the show with a high width, in which case the show acts as a mold for thermoforming.

組立方法が何であれ、この埋込ダイヤフラム構造のもう
ひとつの利点は、波形ノロフィールを互にフィツトさせ
ることによってジョーが自動的に位置合せできるという
ことである。一般的なデバイスの構造では、この機能は
普通、別のガイド・ピースによって、あるいは正確な整
列を行う組立工具によって、行われる。本発明による埋
込みグロフイールを用いるとこの機能の重要性は減じ、
アセンブリのうち1つのピースを省くことさえできる。
Regardless of the method of assembly, another advantage of this recessed diaphragm construction is that the jaws can be automatically aligned by fitting the corrugated grooves together. In typical device construction, this function is usually performed by a separate guide piece or by an assembly tool that provides precise alignment. With embedded glofiles according to the present invention, the importance of this function is reduced;
One piece of the assembly may even be omitted.

実際の例として、埋込部分が鋭角のS字型プロフィール
を有し、その深さpがダイヤフラムの厚さに等しいマイ
クロホン部入部について広汎なテストが行われた。締付
けは、ダイヤフラムを前もって熱成形せずに行われ、そ
の後90°Cで1時間再加熱された。−40°Cで数千
時間貯蔵した後で、周囲詰1度に戻した後のマイクロホ
ン感度の相対変化は十又は−0,5dBをこえなかった
。このテストは、約20個のマイクロホンについて行わ
れた。
As a practical example, extensive tests have been carried out on a microphone entry where the recess has an acute S-shaped profile and whose depth p is equal to the thickness of the diaphragm. Tightening was done without prior thermoforming of the diaphragm and then reheated at 90°C for 1 hour. After several thousand hours of storage at -40°C, the relative change in microphone sensitivity after returning to 1 degree ambient packing did not exceed 10 or -0.5 dB. This test was performed on approximately 20 microphones.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、埋込まれたグレートの形の振動エレメントを
有するマイクロホン挿入部の基本的構造を示し、 第2図aから第2図dまでは、温度の変化による作用を
説明する説明図、 ° 第3図は、マイクロホン挿入部のたて断面図、第4
図は、本発明による円環ビーズ埋込ノロフイールを示し
、 第5図から第8図までは、本発明の埋込プロフィールの
変型を示す。 3・・グレート、4・・・ダイヤフラム、5.6・・・
埋込みピース、17・・・ダイヤフラム、22,23゜
32.33,41,42,46,47,51゜52・・
・ノヨー、21,31,40,45.50グイヤフラム
、20・・・円環ビーズ。 代理人弁以上今  村   元
FIG. 1 shows the basic structure of a microphone insert having a vibrating element in the form of an embedded grate; FIGS. ° Figure 3 is a vertical sectional view of the microphone insertion part,
The figures show annular bead-embedded norofils according to the invention, and FIGS. 5 to 8 show variations of the embedding profile according to the invention. 3... Great, 4... Diaphragm, 5.6...
Embedded piece, 17...Diaphragm, 22, 23゜32.33, 41, 42, 46, 47, 51゜52...
・Noyo, 21, 31, 40, 45.50 Guyafram, 20... circular beads. Hajime Imamura, more than agent

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)  ジョーの間にダイヤフラムが埋め込まれショ
ーがその周縁のひとつ以上のゾーンで前記ダイヤフラム
に固定力を及ぼすデバイスにおいて、前記デバイスにジ
ョーに対するダイヤフラムの収縮をひき起すような温度
変動が加わる可能性があり、前記ジョーと前記ダイヤフ
ラムが前記収縮に対抗する少くともひとつの表面を有す
る埋込みグロフイールを定めている埋込デバイス。 (2)前記ダイヤフラムが圧電的性質を有する、特許請
求の範囲第1項に記載の埋込デバイス。 (3)前記ダイヤフラムが高分子物質から作られる、特
許請求の範囲第1項に記載の埋込デバイス。 (4)前記ダイヤフラムが高分子合金から作られる、特
許請求の範囲第1項に記載の埋込デバイス。 (5)前記ダイヤフラムの主な面が電極で被われている
、特許請求の範囲第1項に記載の埋込デバイス。 (6)前記高分子物質がポリフッ化ビニリゾ/又はその
共重合体から作られる、特許請求の範囲第3項に記載の
埋込デバイス。 (7)前記ショーが導電性ジョーである、特許請求の範
囲第1項に記載の埋込デバイス。 (8)前記ジョーがアルミニウムから作られる、特許請
求の範囲第7項に記載の埋込デバイス。 (9)前記ダイヤフラムの活動部分が凸の形である、特
許請求の範囲第1項に記載の埋込デバイス。 (to)  前記埋め込みが、ダイヤフラムの!8縁リ
ングに沿って行われる、特許請求の範囲第1項に記載の
埋込デバイス。 σ力 前記収縮に対する対抗がダイヤフラムの周縁にあ
シジョーの外面に引っかかる円環ビーズによって行われ
る、特許請求の範囲第1項に記載の埋込デバイス。 α埠 前記埋込プロフィールがL形をしている、特許請
求の範囲第1項に記載の埋込デバイス。 U→ 前記埋込プロフィールがS形をしている、特許請
求の範囲第1項に記載の埋込デバイス。 Q→ 前記埋込プロフィールがU形をしている、特許請
求の範囲第1項に記載の埋込デバイス。 (1υ 前記埋込プロフィールが波形である、特許請求
の範囲第1項に記載の埋込デバイス。 uQ  埋込みプロフィールの深さpが少くともダイヤ
フラムの厚さの10分の2乃至3に等しい、特許請求の
範囲第1項に記載の埋込デバイス。 Cl力  ダイヤフラムに前記プロフィールを与えるカ
ーブの丸い部分の半径rの値が高々ダイヤスラムの厚さ
に等しい、特許請求の範囲第1項に記載の埋込デバイス
。 C1l  埋込プロフィールが鋭角を有する、特許請求
の範囲第1項に記載の埋込デバイス。 (6)前記収縮に対抗する部分でジョーの間隔がダイヤ
フラムの厚さより約5%大きい、特許請求の範囲第1項
に記載の埋込デバイス。 に) ダイヤフラムが最初平らであり、埋込ゾロフィー
ルがジョーをプレスすることによって与えられる、特許
請求の範囲第を項に記載の埋込デバイスを成形する方法
。 I2!リ 前記プレスが高温で行われる、特許請求の範
囲第20項に記載の埋込デバイスを成形する方法。 に)前記プレスの後で熱処理を行ってその成形を完成さ
せる、特許請求の範囲第20項に記載の埋込デバイスを
成形する方法。 に)前記ダイヤフラムがプレスする前に熱成形される、
特許請求の範囲第20項に記載の埋込デバイスを成形す
る方法。 (ハ)特許請求の範囲第1項に記載された埋込デバイス
を含む、ノヨーの間に圧電性ダイヤフラムを保持する電
気機械変換器。 (ハ) マイクロホン挿入部として用いられる、特許請
求の範囲第24項に記載の電気機4戒変換器。
Claims: (1) A device in which a diaphragm is embedded between the jaws and the show exerts a fixing force on the diaphragm in one or more zones of its periphery, the device having a diaphragm that causes contraction of the diaphragm relative to the jaws. An implantable device that is subject to temperature fluctuations and wherein said jaws and said diaphragm define an implantable groin having at least one surface that resists said contraction. (2) The implantable device of claim 1, wherein the diaphragm has piezoelectric properties. (3) The implantable device of claim 1, wherein the diaphragm is made of a polymeric material. (4) The implantable device of claim 1, wherein the diaphragm is made from a polymeric alloy. (5) The implantable device according to claim 1, wherein the main surface of the diaphragm is covered with an electrode. (6) The implantable device according to claim 3, wherein the polymeric material is made from polyvinylisofluoride/or a copolymer thereof. (7) The implantable device of claim 1, wherein the show is a conductive jaw. (8) The implantation device of claim 7, wherein the jaws are made from aluminum. 9. The implantable device of claim 1, wherein the active portion of the diaphragm is convex in shape. (to) The embedded part is of the diaphragm! Implantation device according to claim 1, which is carried out along an eight-edge ring. σ force. Implantation device according to claim 1, wherein said contraction is countered by an annular bead that hooks on the outer surface of the jaw on the periphery of the diaphragm. The implantation device of claim 1, wherein the implantation profile is L-shaped. U→ Implantation device according to claim 1, wherein the implantation profile is S-shaped. Q→ Implantation device according to claim 1, wherein the implantation profile is U-shaped. (1υ An implantation device according to claim 1, wherein the implantation profile is corrugated. uQ An implantation device according to claim 1, in which the depth p of the implantation profile is at least equal to two-tenths to three-tenths of the thickness of the diaphragm. Implant device according to claim 1. Cl force according to claim 1, wherein the value of the radius r of the rounded part of the curve giving the diaphragm the profile is at most equal to the thickness of the diaphragm. Implantation device. C1l The implantation device of claim 1, wherein the implantation profile has an acute angle. (6) the spacing of the jaws in the contraction opposing portion is about 5% greater than the thickness of the diaphragm. An implantation device according to claim 1. An implantation device according to claim 1, wherein the diaphragm is initially flat and the implantation Zorofil is applied by pressing the jaws. How to mold. I2! 21. The method of forming an implantable device according to claim 20, wherein the pressing is performed at a high temperature. 21. The method of molding an implanted device according to claim 20, further comprising: performing a heat treatment after said pressing to complete the molding. ) the diaphragm is thermoformed before pressing;
A method of forming an implantable device according to claim 20. (c) An electromechanical transducer that holds a piezoelectric diaphragm between the nozzles and includes an implanted device according to claim 1. (c) The electric machine four precepts converter according to claim 24, which is used as a microphone insertion section.
JP4280684A 1983-03-07 1984-03-06 Device for burying piezoelectric diaphragm, method of manufacturing same and electromechahical converter using same device Pending JPS59174098A (en)

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FR8303696A FR2542553A1 (en) 1983-03-07 1983-03-07 DEVICE FOR RECOVERING A PIEZOELECTRIC DIAPHRAGM, ITS PRODUCTION METHOD AND ELECTROMECHANICAL TRANSDUCER USING SUCH A DEVICE

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