JPS63123299A - 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構造例を
第５図（ａ）、（ｂ）に示した。第５図（ａ）、（ｂ）
において、圧電板３１の対向する両生面に電極３２．３
２’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。筐体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３
１，３２．３２’。

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しく低下する。

第４の欠点は圧電板の表面を平ら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、圧着板がそっ
ていたり、表面に大きな凹凸があると圧着板が破壊した
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、小型計量で信頼性が高く、
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） この発明の要旨とするところは電極を形成したセラミッ
クグリーンシートを複数枚積層圧着し、−度積層体を形
成し、この積層体とデバイスの筐体部分または周辺部と
なるべきセラミックグリーンシート又はセラミックグリ
ーンシートの積層体とを一体化することによって新らた
な積層体を形成し、焼成することによって電気音響変換
デバイスを製造する製造方法である。

すなわちセラミックグリーンシートの状態で積層圧着し
、焼成する製造方法によって振動体と弾性板および筐体
などを一体化することが可能となり、しかも振動体、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。

振動体の部分はあらかじめ電極を形成したグリーンシー
トを含むグリーンシートを複数枚積層圧着し、均一な積
層体とすることによって、振動体部分を薄膜化しても、
焼結後の変形を小さくすることができる。さらに筐体部
分や周辺部となる部分のグリーンシートはあらかじめ厚
いグリーンシートを用意し、これを機械的に加工したり
、金型を用いて打抜いて形成したり、薄いグリーンシー
トを金型などを用いて打抜いた後、複数枚積層圧着して
形成することも可能である。

さらにこの様にして作成した振動体の積層体と、筐体部
分の積層体を圧着、熱圧着、あるいは有材溶媒を接着す
る面に塗布し接着するなどの方法により接着して、電気
音響変換デバイスのグリーン積層体が形成される。

（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バインダー、可塑剤、用材を
混合分散して、泥漿を作製する。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−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埋め
込むことも行う。

このようにして形成した振動体部分のセラミックグリー
ンシートを積層し、圧着し積層体とする。この場合必要
に応じて１００°Ｃ〜１２０°Ｃの熱を加えることもあ
る。

一方筐体部分や周辺部となる部分のグリーンシートは圧
電グリーンシートを金型によって所定の形状に打抜き、
圧電グリーンシートの厚さによっては複数枚積層する。

これらの振動体部分の積層体と筐体部分の積層体を金型
の中に所定の位置に入れて、積層し、接着する。この場
合、圧力を印加して圧着する方法、熱と圧力を加えて熱
圧着する方法、接合する面にグリーンシートを溶解する
ような溶媒を薄く塗布して接着する方法などいろいろの
接着方法を用いることが可能である。

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、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ー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〜６００°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°ＣＩ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ー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。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、振動体部分と筐
体部分が一体化したセラミックとなる。さらにセラミッ
ク中には電極、配線なども同時に形成され、焼結後のセ
ラミック又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。

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、発音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。

第４図（ａ）、（ｂ）は本発明の製造方法による第３の
デバイスを示す図である。本実施例では筐体部分１５゜
２５がデバイスの周辺部分だけに限定されており、しか
も、振動体部分の電極１２，２２．２３が３層構造とな
っており、圧電板を同一方向に分極し内部の電極（２２
）と上下面の電極（１２，２３）に信号を印加すること
でバイモルフ駆動が可能となる。

従って、第１、第２、第３の例の場合よりもより大きな
発音または受音特性が可能となる。この構造では積層数
を増すことによってさらに大きな発音または受音特性が
実現できる。

（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。

また完成品のデバイスに接着剤が使用されていないため
、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。

また実装時にもチップ部品として使用できるためアセン
ブリの工程が非常に簡単となる。

【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
例の断面図を第４図は本発明の製造方法を適用した第３
の実施例の平面および断面図を示している。第５図（ａ
）、（ｂ）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゜３２ζ・・電極、１３，３３
・・・弾性板、１４，１４’２４．２４’、３４．３４
’・・・電極端子、１５，２５．３５・・・筐体、１６
，２６，３６・・・筐体上部に設は−仄ｑ 升　　２　　図 ７３　口 オ　　４　　ロ ア　５　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　電極が形成されたセラミックグリーンシートを複数枚
   積層圧着し積層体とする工程と、当該積層体とセラミッ
   クグリーンシートまたは複数のセラミックグリーンシー
   トが圧着された積層体とを一体化する工程を含むことを
   特徴とする電気音響変換デバイスの製造方法。