JPS62239799A - 圧電式電気音響変換デバイスの製造方法 - 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の製造方法に関する。

（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換デバイスの代表的な溝造例を
第４図に示した。第４図において、圧電板３１の対向す
る両生面に電極３２．３２’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筺体３５に接着固
定する。筺体３５の上部に貫通孔３６を設け、電極３２
．３２’より取り出した電極端子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振動させ発音させる。

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
電屈曲振動子で受け、音圧を電気信号に変換して電極端
子３４．３４’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、圧電板の両生面に金属電
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電気音響変換デバイスの第
１の欠点は、圧電板、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、多大な組み立て工数を必要
とし、また自動組み立て装置を使用したとしてもその為
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り合せる
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、大振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厚みに
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、従来の製造法では圧電板を薄くする場合、加工
の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り
、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
変換デバイスの製造方法を大情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） この発明の要旨とするところはセラミック材料が焼結す
る温度までに加熱によって飛散または消失する材料で空
孔となるべきパターンを形成し、この空孔パターンと電
極を形成したセラミックグリーンシートを含む複数のセ
ラミックグリーンシートを積層・圧着し、焼成すること
により、圧電式電気音響変換デバイスを製造する製造方
法である。

すなわち、空孔パターンと電極を形成したグリーンシー
トを含むセラミックグリーンシートを積尺圧着し、焼成
する製造方法によって発音体と弾性板および夏休を接着
剤などを用いることなく一体化することが可能となり、
しかも発音体、受音部に手を触れることなく製造できる
ため、この部分を非常に薄くすることができる。

空孔を形成するための空孔パターンは加熱することによ
って分解飛散、消失するような材料であればよく例えば
有機高分子材料、グラファイト、カーボンブラックなど
の炭素材料および、有機高分子材料と炭素材料の混合物
などがあげられる。

そしてこれらの材料を空孔形成パターンに加工するには
機械的に加工したり、金型を用いて、打抜いたり、さら
には光リソグラフィーの技術でパターンを形成したり、
場合によっては印刷又は塗布技術を用いて、形成するな
ど種々の方法を適用することができる。

（実施例） 以下本発明の製造方法を実施例を用いて詳細に説明する
。

本発明の製造方法の製造プロセスのフローチャートの一
例を第１図に示す。

圧電セラミック材料としてはＰｂＴｉＯ３−ＰｂＺｒＯ
３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ノジインダー、可塑剤、溶剤
を混合分散して、泥漿を作成する。これをドクターブレ
ード法、キャスティング法などにより、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、シートなどがら剥離し、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埋め
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。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や空孔パタ
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ダ一工程で酸化
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°Ｃ〜６
００°Ｃ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、積層体が破損するため、２５°
Ｃ／時間あるいは、これよりもさらにゆっくりとした温
度上昇スピードで温度を上げ、５００°Ｃ〜６００°Ｃ
に充分長い時間保持することで有機物と完全に消失させ
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
温度まで焼結して、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
材料は化し、空孔パターンを積層した部分はセラミック
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。焼結後のセラミックス
は必要に応じて所定の寸法に切断、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と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。

本発明の製造方法に従って形成した圧電電気音響変換デ
バイスの一例を図を用いて、説明する。

第２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１
２．１２’弾性板１３及び筐体１５は一体化されている
。

そして電極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方向に伸縮しようと
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。

ここに示すデバイスは、本発明の製造方法に従って作成
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３図は本発明の製造方法による第２のデバイスの例を
示す図である。本実施例では圧電板２１が金属電極２２
．２３ではさまれており、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
機械的程度が強いので、発言あるいは受音部の機械的強
度が第１のデバイスの例の場合より強くすることが可能
となる。

（発明の効果） 以上の実施例から明らかな様に本発明の製造方法では圧
電板、弾性板そして筐体が接着剤を用いずに一体化され
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、デバイスとしても従来デ
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図は本発明の製造方法のプロセスフローチャートの
一例を示す図である。 第２図は本発明の製造方法を適用したデバイスの一例を
示す図で、圧電式電気音響変換デバイスの断面を示して
いる。第３図は本発明の製造方法を適用した第２の実施
例の断面を示している。第４図は従来の製造方法による
代表的な圧電式電気音響デバイスの上面及び断面図を示
している。 図において、１１，２１．３１・・・圧電板、１２．１
２’、２２，２３，３２゜３２′・・・°−に極、１３
．３３・・・弾性板、１４．１４’、２４．２４’、３
４．３４’・・・電極端子、１５，２５．３５・・・筐
体、１６，２６．３６・・・筐体上部に設けられた貫通
孔をそれぞれ示している。 代理人ｊｔ：・ｒ・１勾とて　　晋゛ソ第４　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　セラミック材料が焼結する温度までに加熱によって飛
   散、または消失する材料で形成した空孔パターンと電極
   を形成したセラミックグリーンシートを含む複数のセラ
   ミックグリーンシートとを積層する工程を含むことを特
   徴とする圧電式電気音響変換デバイスの製造方法。