JPS631200A

JPS631200A - 圧電型振動素子

Info

Publication number: JPS631200A
Application number: JP14463086A
Authority: JP
Inventors: Toshihide Inoue; 井上　利秀
Original assignee: Onkyo Corp
Current assignee: Onkyo Corp
Priority date: 1986-06-19
Filing date: 1986-06-19
Publication date: 1988-01-06

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］この発明は電気音響変換器用の圧電型振動素子の改良に
関する。

［従来の技術］電気音響変換器に使用される圧電型振動素子は第３図に
示すようには円板状金属基体０１に円板状セラミック圧
電体０２を接着した構成のものが多用されている。

そして圧電体の材料としてはチタン・ジルコンＭ鉛を主
成分とする磁器材料が多用されている。

［発明が解決しようとする問題点］上記圧電材料を使用した圧電型振動素子は製造技術上の
制約から厚さの小さいものが得られにくかった。

たとえば、厚さの薄いものでもせいぜい１００即程度が
限度であった。

また、基体となっている金属板もその厚さが１００μｓ
程度のアルミニウム、真鍮板が使用される。

従って、従来圧電型振動素子は極めて高剛性、高Ａ７ン
グ率のため音速（Ｊ　Ｅ／ρ）が大きいので最低共振周
波数が高く、超音波領域又は可聴周波数領域においては
高音領域での使用は有利であるが中低音領域では使用が
困難であり、奈音占生用では高音再生用スピーカ（ツイ
ータ）に使用されるのみでめった。

［問題を解決するための手段］この発明は第１電極部となるアルミニウム、アルミニウ
ム合金、チタン、チタン合金、真鍮等の金属箔又は表面
に導電層を形成したポリイミド、ポリアミド、ポリエー
テル・エーテル・ケトン等の１５０’Ｃ以上の耐熱性を
有する合成樹脂等の基体に形成されたエツジ部分と、当
該エツジ部分を含み基体中央部に成層した圧電材層と、
当該圧電材層の表面に形成した導電層よりなる第２電極
部を有し、前記圧電材層の厚さを前記基体の厚さの５％
〜５０％にした圧電型振動素子である。

［作用］基体および圧電材層を薄く形成し、基体にヤング率の小
ざい材料を採用することにより振動素子の剛性およびヤ
ング率を低下せしめることにより最低共振周波数を低く
することができた。

［実施例］（実施例１）第１図に示すようにアルミニウム板）よりなり第１電極
部となる基体１（厚さ２５１ｉＩＩＩ）に円環状の単ロ
ールエツジ１ａを形成した後、当該エツジ１ａを含み環
状ロールエツジ１ａの内方、すなわち基体の中央部１ｂ
に気相法により圧電材料２．２（酸化亜鉛を主成分とす
る磁器材料）を基体１の両面にそれぞれ厚さ５即に成層
する。

そして、当該圧電材層２．２の表面に導電材を蒸着し、
それぞれ厚さ０．０５ＩＪｎの第２電極部３．３を形成
する。

（実施例２）第２図に示すようにポリエーテル・エーテル・ケトン樹
脂フィルム１１（厚ざ１００Ｍ＞に円環状の単ロールエ
ツジ１ａを形成した後、当該フィルム１１の両面全面に
導電材を蒸着しそれぞれ厚８０．０５柳の第１電極部１
２．１２を形成して基体１とする。

そして、当該第１電極部１２．１２表面において前記エ
ツジ１ａを含み当該環状エツジ１ａの内方、ずなわち基
体の中央部１ｂに気相法により圧電材２．２（酸化亜鉛
を主成分とする磁器材料）を基体１の両面にそれぞれ厚
さ５１ＩＩｒ１に成層する。

更に、当該圧電材層２．２の表面に導電材を蒸着し、そ
れぞれ厚さ０．０５／７１＃Ｉの第２電極部３．３を形
成する。

［発明の効果１一般に円形圧電型振動素子の最低共振周波数ｆ。

は但し　ρ１、ρ２：圧電体、基体の密度ｈ＋　、ｈ２　
：圧電体、基体の厚さＤ＋　、Ｄ２　：圧電体、基体の曲げ強さα１ｏ：定数ａ　　　　：基体の半径また圧電体および基体のヤング率をＥｌおよびＥ２とす
ると、Ｄｌ−に＋　Ｅ＋　、Ｄ２　＝に２　Ｅ２（ｋ＋
　１．に２は比例定数）となるので、最低共振周波数ｆ
ｏは基体側においてはｈ２およびＡ／Ｅ２／万（音速）
を小さくする必要がある。

すなわち、基体は薄く、音速も小さいほうがＪ。

を小さくすることができる。

同様に圧電材料層においてもｈｌおよびＪＥ＋扁　（音
速）が小さいことが必要とされるので圧電材料層は薄く
、音速が小さいほうがｆｏを小さくできる。

ところでこの発明では圧電材料層は気相法により充分に
薄く形成することができるのでｆｏを小ざくすることが
できる。

特に基体に合成樹脂フィルムを採用した振動素子は基体
のヤング率が金属基体のものに比して極めて小さいので
音速が充分に小ざくなりｆｏを低くすることができた。

前記実施例１および２の圧電振動素子のｆｏを測定した
ところ実施例１では４９０）１ｚ、実施例２では２６０
Ｈ２であった。

また、圧電材料層の厚さは前述の通り小ざいほうがｆｏ
を低くすることができるが、電気機械結合係数、すなわ
ち音響輻射効率から考えると、基体がアルミニウム、ア
ルミニウム合金、チタン、チタン合金、真鍮等の金属で
ある場合は圧電材料層厚さが基板厚さの１０％〜４０％
が好ましく、基体にポリイミド、ポリアミド、ポリエー
テル・エーテル・ケトン等の合成樹脂を使用した場合５
％〜１０％が好ましい。

更にこの発明はエツジ部も圧電材料層を形成したがこの
構成により輻射効率を更に改良することができた。

すなわち、第３図は従来の圧電型１辰動素子の支持構造
であり金属基体０１の周縁部を固定した構造である。

この構成においては周知のように剛性が極めて高いため
に第５ａ図のように１辰幅は極めて小さく比較的高い周
波数領域でしか動作しない。

第４図は基体０１をエツジ部０３を介して固定した構成
であるが当該構成では第５ｂ図に示すように振動素子の
振幅はエツジ部の逆方向の］騒動により振幅が小さくな
り全帯域にわたり充分な振幅がとれない欠点がある。

ところがこの発明実施例によれば第５Ｃ図に示すように
エツジ部も中央部と同方向に振動し、さらにエツジ部に
より振動方向に大ぎなコンプライアンスが付与されてい
るので大きな振幅が得られ低周波数領域においても充分
な音圧が得られた。

なお基体としてアルミニウム合金、チタン、チタン合金
、真鍮等の金属等が、また導電層を形成したポリイミド
、ポリアミド等の１５０’Ｃ以上の耐熱性を有する合成
樹脂が採用できる。

ざらに、圧電材料層は基体の一面のみであっても同様に
この発明の効果を現出できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明実施例の圧電型振動素子の断面図、第
２図はこの発明の他の実施例の圧電型１辰動素子の断面
図、第３図は従来の圧電型振動素子の断面図、第４図は
他の従来の圧電型（騒動素子の断面図、第５ａ図は第３
図に示す従来の振動素子の振動モード図、第５ｂ図は第
４図にし示す従来の振動素子の１辰動モ一ド図、第５Ｃ
図はこの発明実施例の圧電型振動素子の断面図である。１は第１電極部を構成する基体、１ａはエツジ、１ｂは
基体中央部、２は圧電材層、３は＠２電極部である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）第１電極部を構成する基体（１）に形成されたエ
ッジ部分（１ａ）と、当該エッジ（１ａ）部分を含み基
体中央部（１ｂ）に成層した圧電材層（２）と、当該圧
電材層（２）の表面に形成した導電層よりなる第２電極
部（３）を有し、前記圧電材層（２）の厚さは前記基体
（１）の厚さの５％〜５０％であることを特徴とする圧
電型振動素子。
（２）基体（１）がアルミニウム、アルミニウム合金、
チタン、チタン合金、真鍮等の金属箔であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の圧電型振動素子。
（３）基体（１）が表面に導電層（１２）を形成したポ
リイミド、ポリアミド、ポリエーテル・エーテル・ケト
ン等の１５０℃以上の耐熱性を有する合成樹脂（１１）
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の圧
電型振動素子。