JPS62132500A - 圧電式電気音響変換デバイス - Google Patents

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） 本発明は圧電ブザー、圧電スピーカ、圧電マイクロフォ
ン等の電気音響変換デバイスに関する。

（従来の技術） ブザー、スピーカ、マイクロフォン等に用いられている
従来の圧電式電気音響変１％デバイスの代表的なＣ４造
例を第３図（ａ）　、　（ｂｌに示した。第３図（ｂ）
において圧電板３１の対向する両主面に電ｆｆ１３２゜
３２′を設け、これを弾性板３３（一般には金属板）に
貼り合せる。更にこの弾性板３３の周囲をプラスチック
等で構成された筐体３５に接着固定する。

１体３５の上部に貫通孔３６を設け、電極３２゜３２′
よシ取シ出した電極端子３４．３４’の間に交流電気信
号を入力して３１，３２．３２’　、３３で構成された
圧電屈曲振動子を撮動させ発音させる。また受音体に用
いる場合には貫通孔３６を通して入ってきた音波を３１
．３２．３２’　、３３から構成される圧電屈曲撮動子
で受け、音圧を電気信号に変換して電極端子３４　、３
４’から取り出す。

上記のデバイスを作製する場合には通常、次の様な工程
に従う。まず圧電板を作製し、圧電板の両主面に金Ｒ電
極膜をスパッター法、蒸着法あるいは印刷法で設ける。

この様にして得られた圧電板を金属板等の弾性板に接着
剤等を用いて貼り合せる。そして別に準備したプラスチ
ック等で作られた筐体の内部に圧電屈曲振動子の周囲を
接着固定して得られる。

（発明が解決しようとする問題点） 従来技術で作製される圧電式１は気音響変換デバイスの
第１の欠点は、圧電板１弾性板そして筐体を別々に準備
し、これらを最終的に組み立てなければならないことで
ある。工業的に生産する場合、多大な、徂み立て工数を
必要とし、また自動組み立て装置を使用したとしてもそ
のための設備投資が必要となりコストアップの要因とな
る。

第２の欠点は圧電板と弾性板とを接着剤等で貼シ合せる
ために生じる性能劣化、信頼性低下の問題点である。屈
曲振動子が電気信号の入力時、あるいは外部からの音圧
を受けて屈曲変形する場合、接着層の部分に大きな応力
の集中がおこり、大擾巾で長期間駆動すると接着層の破
壊を引き起こす。

また、振動エネルギーがこの部分で吸収されるため効率
が低下する。更には温度特性等がこの接着剤の影響を受
けて劣化する。

第３の欠点は圧電板をある程度以上薄くすることが出来
ないことである。屈曲振動子の共振周波数はその淳みに
比例し、直径の自乗に反比例するので、小型化をはかろ
うとすれば厚みを出来るだけ薄くする事が望まれる。と
ころで、従来の型造法では圧電板を薄くする場合、加工
上厚みが制限されると同時に薄く出来たとしても弾性板
と貼り合せる工程で圧電板が機械的に破壊してしまう。

従っである程度以上の厚みを持った圧電板を使用する場
合と比較して製造歩留りが著るしく低下する。

第４の欠点は圧電板の表面を平に仕上げなければならな
い事である。弾性板と貼り合せる場合、圧電板がそって
いたり、表面に大きな凹凸があると圧電板が破壊したシ
、また弾性板との密着強度が低下する。更には屈曲振動
子のエネルギー変換効率低下の原因ともなる。

本発明は上記欠点を除去し、小型軽量で信頼性が高く、
製造歩留りがよくかつ一定品質の高性能な圧電電気音響
変換デバイスを大量かつ安価に提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明の圧電電気音響変換デバイスは発音受音素子（屈
曲振動子）と筐体とが接着剤を使用することなく一体化
されて形成される事を特徴とする。

（作用） 本発明は上述の構成をとることによシ従来技術の問題点
を解決した。

すなわち、本発明のデバイスは発音あるいは受音部と筐
体とが一体化され、同時に造られる。

従って、各部品を別々に作製し組み立てるという工程が
ないため製造工程が大巾に短かくなる。

また接着剤を一切使用しないので、性能劣化、信頼性低
下の問題点も解決できる。発音あるいは受音部には手を
触れないで製造できるためこの部分を機械的にこわすこ
となく非常に薄く出来るので小型化が可能となる。

（実栴例） 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳卸
１に説明する。

第１図は本発明の第１の実施例を示す図である。

同図において発音あるいは受音用圧電板１１．電極１２
　、１２’　、弾性板１３及び筐体１５は一体化されて
いる。そして１Ｔｆｉを除いた他の部分はすべて圧電セ
ラミックス材料で構成されている。発音時には電極端子
１４．１４’に交流電気信号を入力する。

その結果、電極ではさまれた圧電板１１は圧電効果によ
り横力向に伸縮しようとする。ところが圧電的に不活性
な弾性板１３と片面で接合されているため、１１．１２
．１２’　、１３は一体となって上。

下に屈曲変形する。この様にして入力電気信号は音響エ
ネルギーに変換され、筐体１５の上部に設けられた貫通
孔１６を通して外部に音が伝達される。

本発明デバイスはテープキャスティング法と呼ばれるセ
ラミックスの製造技術により作製されるため、発音ある
いは受音部と筐体とが完全に一体化されており、同時に
製造される。また、ここでは接着剤は一切使用されてい
ない。

従って従来技術で製造されるデバイスの上記欠点はすべ
て取り除かれる。

第２図は本発明の第２の実施例を示す図である。

本実施例では圧電板２１が金属電極２２．２３ではさま
れておシ、電極２３は弾性板をかねている。

通常圧電セラミックスより金属の方が曲げに対する機械
的強度が強いので、発音あるいは受音部の機械的強度が
実施例１の場合より強くすることが可能となる。

本発明デバイスの製造プロセスについて説明する。本発
明デバイスの製造プロセスフローチャートを第４図に示
す。

圧電セラミック材料としてはＰｂＴｔＯ，−ＰｂＺｒＯ
＠系圧電セラミック材料を用い、圧電セラミック粉末に
一般的な方法によって有機バインダー、可塑を 剤、溶剤を混合分散して、泥漿〆作成する。これをドク
ターブレード法、キャスティング法などによシ、プラス
チックフィルム、ガラス板、金属シートなどの上にコー
ティングし、乾燥することにより圧電セラミック材料の
グリーンシートを作成する。

このようにして得られたグリーンシートは乾燥後、形成
したフィルムや板、シートなどから剥離し所定の寸法に
打抜いたり、切断したりする。この後必要に応じてパン
チングなどによりスルーホールを形成したり、表面に駆
動電極のための電極や、配線のための導体を形成すべく
、電極ペーストをスクリーン印刷法などにより印刷する
。なお層間の電気的な接続が必要な場合には、スルーホ
ール中に電極ペーストを址め込むことも行う。

次に空孔を形成するための空孔パターンはグリーンシー
ト化した圧電セラミック材料の焼結反応が起るまでの温
度で完全に飛散、消失するような材料で形成する。すな
わち、アクリル系のプラスチックフィルムを金型を用い
て空孔部分に相当するような所定の形状に打抜く。

所定の形状に打抜いた空孔パターンをセラミックグリー
ンシートとともに所定の位置に空孔が形成されるように
金型の中に入れて積層し、圧力を加えて一体化する。こ
の工程では必要な場合には圧力とともに熱も加える。

またセラミックグリーンシートとしては必要な部分に、
スルーホール電極、配線などのパターンが形成されてい
るものも所定の層にその他のグリーンシート中空孔パタ
ーンとともに積層する。

このようにして作成した積層体は必要に応じて所定の寸
法に切断した後、まず空孔パターンやセラミックグリー
ンシート中に存在する有機を脱バイング一工程で酸化雰
囲気中でゆっくりと加熱し。

分解することによって飛散、消失させる。通常これらの
有機物は５００℃〜６００℃までには完全に分解、酸化
するが急激に温度を分解温度まで上げると積層体が破摺
するため、２５Ｃ／時間あるいはとれよりもさらＫゆっ
くシとした温度上昇スピードで温度を上げ、５００℃〜
６００℃に充分長い時間保を 持することで有機物〆完全に消失させる。

このように脱バインダ一工程を終った後の積層体の中に
は有機物は残留していないため、空孔パターンの部分は
空孔として積層体中に残っている。

この積層体を所定の温度で焼結して磁器化する。

このようにして焼結することによって、圧電セラミック
材料は微密化し、空孔パターンを積層した部分にセラミ
ックス中に空孔が形成され、さらにセラミックス中には
電極、配線なども同時に形成される。焼結後のセラミツ
２クスは必要に応じて所定の寸法を切断、加工し、圧電
式電気音響変換デバイスとなる。

本実施例では空孔パターンをアクリル系プラスチックフ
ィルムを金型で打抜いたものを使用したが、分解性の良
いプラスチックフィルムの他にもカーボンなどの酸化分
解する粉末を含有するようなグリーンシートを打抜いて
空孔パターンを形成する方法、カーボン、有機物粉末を
含有するペーストをセラミックグリーンシート上に印刷
することによって、空孔パターンを形成する方法、有機
物フィルムを光リソグラフィーの技術を用いて空孔パタ
ーンを形成する方法などの方法を用いて空孔パターンを
形成しても本発明のデバイスを実現することができる。

（発明の効果） 以上の実施例から明らかな様に圧電板１弾性板そして筐
体が接着剤を用いずに一体化されているため、組み立て
工程が不要となる。従って生産工程が短縮されコストダ
ウンに有利である。

また接着剤を使用しないため、従来デバイスの持つ接着
剤に起因した性能低下や信頼性低下の心配がない製造工
程で発音あるいは受音部に一切手を触れないで製造でき
るため、この部分を極限まで薄くする事が可能である。

従って同一共振周波数の従来デバイスより横方向寸法も
小さく出来るので小型化がはかれる。

更に、発音あるいは受音部を平面に仕上げる必要もない
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す図。第２図は本発
明の第２の実施例の断面を示す図。第３図（ａ）　、　
（ｂ）は従来の代表的な圧電式電気音響デバイスの上面
及び断面図。第４図は本発明のデバイスの製造工程を示
す図。 図において、１１，２１．３１・・・圧電板、１２．１
２’。 ２２．２３．３２．３２’・・・電極、１３．３３−・
・弾性板、１４．１４’　、２４．２４’　、３４．３
４’−一電極端子、１５゜２５　、３５・・・筐体、１
６　、２６　、３６・・・筐体上部に設は多　　　３　
　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　筐体と発音受音素子とが同一素材により一体化されて
   形成される事を特徴とした圧電式電気音響変換デバイス
   。