KR100451560B1

KR100451560B1 - 압전형 전기음향 변환기 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100451560B1
Application number: KR10-2002-0031926A
Authority: KR
Inventors: 타케시마테츠오; 수미타마나부; 타지마키요타카; 사카이유이치
Original assignee: 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 2001-06-26
Filing date: 2002-06-07
Publication date: 2004-10-08
Also published as: CN1180658C; DE10226384B4; US20020195901A1; JP2003009286A; DE10226384A1; JP3700616B2; KR20030001253A; US6570299B2; CN1394103A

Abstract

압전형 전기음향 변환기는, 전극을 보유하고 있고, 전극들 사이에 교번(交番)신호를 인가함으로써 판두께 방향으로 굴곡진동하는 사각형의 압전진동판; 압전진동판을 지지하기 위해 측벽부의 내측에 설치된 지지부를 보유하는 사각형의 절연케이스; 지지부 근방에 노출된 내부접속부와, 케이스의 외부면에 노출되어 내부접속부에 전기적으로 접속하고 있는 외부접속부를 보유하는 단자전극; 압전진동판의 외주부와 내부접속부 사이에 위치되는, 압전진동판과 내부접속부를 접속하고 있는 최단경로에 도포되어, 압전진동판을 케이스에 고정하는 제1 접착제; 제1의 접착제의 상면을 거쳐서 압전진동판과 내부접속부를 접속하는 최단경로를 우회하여 압전진동판의 전극과 단자전극의 내부접속부 사이에 도포되어, 압전진동판의 전극과 단자전극의 내부접속부를 전기적으로 접속하는 도전성 접착제; 및 압전진동판의 외주부와 케이스의 내주부와의 간극을 밀봉하는 제2 접착제를 포함한다. 경화 후 제1 및 제2의 접착제의 영률은 도전성 접착제의 영률보다 작다.

Description

압전형 전기음향 변환기 및 그 제조방법{PIEZOELECTRIC ELECTROACOUSTIC TRANSDUCER AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 압전형 부저 및 압전형 수화기 등의 압전형 전기음향 변환기 및 그 제조방법에 관한 것이다.

종래로부터, 전자기기, 가전제품, 휴대 전화기 등에 있어서, 압전형 전기음향 변환기가 경보음이나 동작음을 발생하는 압전부저 또는 압전수화기로서 널리 이용되어 왔다. 이러한 압전형 전기음향 변환기의 구조는, 원형의 금속판의 한쪽면에 원형의 압전소자가 부착되어 유니모프형 진동판을 형성하고, 금속판의 주연부가 원형의 케이스의 속에 실리콘고무를 이용하여 지지되는 한편, 케이스의 개구가 커버로 폐쇄되는 것이 일반적이다.

그러나, 원형 진동판을 이용할 때, 생산효율이 낮아지고, 음향변환효율이 낮아지며, 또한 소형화에 어려움이 있다는 문제가 있어 왔다.

따라서, 사각형 진동판을 이용함으로써 생산효율, 음향변환효율을 향상할 수 있고, 소형화 가능한 압전형 전기음향 변환기가 공지되어 있다(일본 특허 공개 2000-310990호). 이 압전형 전기음향 변환기는, 사각형의 압전진동판; 저벽부, 4개의 측벽부 및 서로 대향하는 2개의 측벽부의 내측에 설치되고, 외부접속용 제1 및 제2 도전부가 설치되어 있는 진동판 지지용 지지부를 보유하는 절연케이스; 및 방음(放音)구멍이 형성되어 있는 덮개판을 포함한다. 케이스내에 진동판이 수납되고,진동판의 서로 대향하는 두 측은 접착제 또는 탄성밀봉재에 의해 지지부에 고정되는 한편, 진동판의 나머지의 두 측과 케이스 사이의 간극은 탄성밀봉재로 밀봉되어, 진동판과, 제1 및 제2 도전부가 도전성 접착제에 의해 전기적으로 접속되어, 덮개판이 케이스의 측벽부의 개구단에 접착된다.

최근, 압전형 전기음향 변환기의 진동판 두께는 매우 얇아져, 두께가 대략 수십~100㎛ 인 진동판이 압전형 전기음향 변화기에 사용되고 있다. 이러한 박형 진동판을 이용한 경우, 진동판을 지지하는 구조가 주파수 특성에 주는 영향이 크게된다.

예컨대, 우레탄계 등의 열경화형의 도전성 접착제를 사용하여 진동판을 외부전극에 직접적으로 접속하면, 도전성 접착제의 경화수축에 의해 진동판에 응력이 발생되어 주파수 특성이 변화된다. 또한, 주변 온도가 변화되면, 케이스와 진동판의 열팽창계수의 차이에 의해 특성이 변화되고, 케이스에 외부력이 가해졌을 때에, 이 외부력이 진동판에도 직접적으로 전달되어 특성이 변화할 수도 있다.

상기한 방법에 의해 탄성지지재로 진동판을 케이스에 고정한 후, 도전성 접착제를 이들에 도포하더라도, 도전성 접착제가 진동판의 대향하는 두 측과 케이스의 지지부, 즉 외부전극에 전기적으로 접속하기 위한 내부접속부 사이를 접속하는 최단경로가 도전성 접착제로 도포되면, 도전성 접착제의 경화수축에 의해서 발생된 응력이 진동판에 가해져서, 주파수특성의 변동 등의 문제가 발생할 수도 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 진동판의 비틀어짐이 방지되도록, 진동판을 케이스에 고정하는 접착제와, 전기적 접속을 위한 도전성 접착제의 도포위치를 발명함으로써, 주파수 특성에 있어서 안정성이 획득될 수 있는 압전형 전기음향 변환기 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 압전형 전기음향 변환기의 조립도;

도 2는 도 1에 나타낸 압전형 전기음향 변환기의 덮개판 및 제2 접착제를 제거한 상태의 평면도;

도 3은 도 2의 A-A 선의 단층 단면도;

도 4는 도 2의 B-B 선에서의 단면도;

도 5는 도 1에 나타낸 압전형 전기음향 변환기에 사용된 압전진동판의 사시도;

도 6은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 압전형 전기음향 변환기의 조립도;

도 7은 도 6에 나타낸 압전형 전기음향 변환기의 덮개판 및 제2 접착제를 제거한 상태의 평면도;

도 8은 도 7의 C-C 선의 단층 단면도;

도 9는 도 7의 D-D 선에서의 단면도;

도 10은 도 6에 나타낸 압전형 전기음향 변환기에 사용된 압전진동판의 사시도;

도 11은 도 10의 E-E 선의 단층 단면도; 및

도 12는 케이스의 변형예의 사시도이다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제1 특성은, 전극을 보유하고 있고, 전극들 사이에 교번(交番)신호를 인가함으로써 판두께 방향으로 굴곡진동하는 사각형의 압전진동판; 압전진동판을 지지하기 위해 측벽부의 내측에 설치된 지지부를 보유하는 사각형의 절연케이스; 지지부 근방에 노출된 내부접속부와, 케이스의 외부면에 노출되어 내부접속부에 전기적으로 접속하고 있는 외부접속부를 보유하는 단자전극; 압전진동판의 외주부와 내부접속부 사이에 위치되는, 압전진동판과 내부접속부를 접속하고 있는 최단경로에 도포되어, 압전진동판을 케이스에 고정하는 제1 접착제; 제1의 접착제의 상면을 거쳐서 압전진동판과 내부접속부를 접속하는 최단경로를 우회하여 압전진동판의 전극과 단자전극의 내부접속부 사이에 도포되어, 압전진동판의 전극과 단자전극의 내부접속부를 전기적으로 접속하는 도전성 접착제; 및 압전진동판의 외주부와 케이스의 내주부와의 간극을 밀봉하는 제2 접착제를 포함하고, 경화 후 제1 및 제2의 접착제의 영률이 도전성 접착제의 영률보다 작은 압전형 전기음향 변환기를 제공한다.

본 발명의 제2 특성에 의하면, 전극들 사이에 교번신호를 인가함으로써 판두께 방향으로 굴곡진동하는 사각형의 압전진동판을 준비하는 단계; 압전진동판을 지지하기 위해 케이스의 측벽부 내부에 설치된 지지부 및, 지지부의 근방에 노출된내부접속부와 케이스의 외부에 노출되어 내부접속부에 전기적으로 접속되는 외부접속부를 갖는 단자전극을 보유하는 사각형의 절연케이스를 준비하는 단계; 압전진동판의 외주부와 내부접속부 사이에 위치되는, 압전진동판과 내부접속부를 접속하고 있는 최단경로에 제1 접착제를 도포하여, 제1 접착제의 경화에 의해 압전진동판을 케이스에 고정하는 단계; 제1의 접착제의 상면을 거쳐서 압전진동판과 내부접속부를 접속하는 최단경로를 우회하여 압전진동판의 전극과 단자전극의 내부접속부 사이에 도전성 접착제를 도포하여, 도전성 접착제의 경화에 의해 압전진동판의 전극을 단자전극의 내부접속부에 전기적으로 접속하는 단계; 및 압전진동판의 외주부와 케이스의 내주부 사이의 간극에 제2의 접착제를 도포하여, 제2 접착제의 경화에 의해, 양자 사이를 밀봉하는 단계를 포함하고, 경화 후 제1 및 제2의 접착제의 영률이 도전성 접착제의 영률보다 작은 압전형 전기음향 변환기의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 의하면, 진동판의 외주부와 단자전극의 내부접속부 사이를 제1 접착제로 고정한 후, 도전성 접착제를 사용하여 압전진동판의 전극과 단자전극의 내부접속부 사이를 전기적으로 접속한다. 이 때, 제1 접착제는 압전진동판의 외주부와 내부접속부 사이에 위치되는, 압전진동판과 내부접속부를 접속하는 최단경로에 도포되어 경화되는 반면, 도전성 접착제는 제1의 접착제의 상면을 거쳐서, 압전진동판과 내부접속부를 접속하는 최단경로를 우회하여 도포되고 경화된다. 경화 후, 제1의 접착제의 영률은 도전성 접착제의 영률보다 작기때문에, 도전성 접착제의 경화수축에 의해 생성된 응력이 제1 접착제에 의해 완화되어, 압전진동판에 응력이직접적으로 가해지지 않는다. 따라서, 압전진동판에 비틀림이 발생하지 않고, 주파수 특성이 변화지 않는다. 또한, 주위의 온도가 변화되거나 케이스에 외부력이 가해졌지더라도, 제1의 접착제에 의해 응력이 완화되기 때문에, 응력은 압전진동판에는 거의 영향을 미치지 않아, 주파수특성이 변화되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 압전형 전기음향 변환기의 제조시에, 압전진동판을 케이스에 수납한 후, 제1의 접착제를 도포하여도 좋고, 또는 압전진동판을 케이스에 수납하기 전에 압전진동판의 외주부 또는 케이스의 지지부 근방에 제1의 접착제를 도포하여도 좋다. 전자의 경우, 디스펜서를 이용하여 제1의 접착제가 도포되는 반면, 후자의 경우, 디스펜서뿐 만 아니라 흙손 등을 이용하여 압전진동판의 단부에 제1 접착제를 도포하여, 이 압전진동판을 케이스에 수납함으로써 압전고정판을 접착고정할 수 있다.

바람직하게, 경화전 제1의 접착제의 점도는 제2의 접착제 보다 높아 번지기 어려운 성질을 갖는다.

즉, 제1 접착제가 미경화 상태에서 낮은 점도로 인하여 번지기 쉽다면, 제1 접착제가 압전진동판의 전극과, 단자전극의 내부접속부에 점착하여, 도전성 접착제를 도포할 때에, 압전진동판의 전극과 단자전극의 내부접속부를 전기적으로 접속하는 것이 어렵게 될 수도 있다. 또한, 압전진동판의 외주부와 내부접속부를 접속하는 최단경로에 제1 접착제가 유지되지 않을 수도 있다. 따라서, 번지기 어려운 제1 접착제를 사용함으로써 이러한 문제가 해결될 수 있고, 따라서 압전진동판과 단자전극이 도전성 접착제에 의해, 최단경로를 우회하여 서로 단단하게 접속될 수가 있다.

제1의 접착제는 압전진동판의 4개의 모서리 근방에 부분적으로 도포되는 것이 좋다.

제1의 접착제로서, 가열경화형의 접착제를 사용할 때에, 뒤틀림은 케이스의 4변의 중앙부를 향해 커지고, 압전진동판에 가해지는 응력도 4변의 중앙부에서 크게 작용한다.

반면, 제1 접착제가 압전진동판의 4개의 모서리 근방에 부분적으로 도포되면, 제1의 접착제의 경화시 케이스의 뒤틀림이 작아져서, 압전진동판상의 영향을 제거한다.

도전성 접착제는, 압전진동판의 4개의 각 모서리 중 2개 이상의 근방에 도포되어도 좋다.

상술한 바와 같이, 제1 접착제가 압전진동판의 4개의 모서리 근방에 부분적으로 도포될 때, 압전진동판내의 비틀림이 억제될 수 있고, 또한 도전성 접착제가 4개의 모서리 중 2개 이상의 근방에 도포될 때, 도전성 접착제의 경화수축에 의해 발생하는 응력에 의한 비틀림의 영향을 더욱 감소할 수 있다.

진동판에 있어서, 진동판은 그 지지방법에 대응하여, 길이밴딩모드에서 굴곡진동하는 경우와, 면적굴곡모드에서 굴곡진동하는 경우가 있다. 전자는, 양단부를 지점으로하여 판두께 방향으로 굴곡진동하는 모드이고, 후자는 4개의 변 또는 4개의 모서리를 지점으로하여, 진동판의 주면상의 2개의 대각선내 위치가 최대변위를 갖도록, 즉 대각선의 교점이 최대변위를 갖도록 진동판의 면적전체가 두께 방향으로 굴곡진동하는 모드이다.

본 발명에 의하면, 도전성 접착제로서 우레탄 도전페이스트가 바람직하다. 제1 접착제로서, 경화 후 도전성 접착제의 낮은 영률을 갖는 우레탄 접착제등의 재료가 사용된다. 제2 접착제로서, 실리콘 접착제와 같이, 제1 접착제보다 낮은 영률을 갖고, 경화수축 응력이 낮은 재료가 사용될 수가 있다.

또한, 제1 및 제2의 접착제로서, 상온 경화형 접착제를 사용할 수도 있지만, 디스펜서를 사용하여 도포할 때, 도포의 도중에 경화가 시작하기 때문에, 디스펜서에 막힘이 발생하기 쉽고 작업효율이 떨어진다. 반면, 열경화성 접착제는, 상온에서 일정한 점도를 갖기 때문에, 도포중 점도가 변화되지 않고, 디스펜서에 막힘이 발생하지 않으며 작업효율이 좋다고 하는 이점이 있다.

도 1∼도 5는 본 발명의 제1의 실시형태에 따른 표면설치형의 압전형 전기음향 변환기를 나타낸다.

이 전기음향변환기는, 음향기나 종울림장치와 같이 단일 주파수로 사용되는 용도에 적합하고, 크게 유니모노프형 진동판(1), 케이스(10), 및 덮개판(20)을 포함한다.

진동판(1)은, 도 5에 나타낸 바와 같이, 두께방향으로 분극되어 있고, 그 표리면에 박막 또는 후막의 전극(2a,2b)를 보유하는 4각형의 압전판(2)과, 압전판(2)의 폭과 동일한 폭을 가지고 압전판의 길이보다는 약간 긴 길이를 가지며, 압전판(2)의 이면 전극(2b)에 도전성 접착제 등을 통하여 대면접착된 4각형의 금속판(3)을 포함한다. 또한, 금속판(3)은 압전판(2)의 이면에 도전성 접착제 등을 개재하여 직접접합하여 이면전극(2b)을 제외하여도 좋다. 이 실시형태에 의하면, 압전판(2)이 금속판(3)의 일측으로 길이방향으로 치우친 위치에 접착되어, 금속판(3)의 타측을 향하는 길이방향으로, 금속판(3)이 노출되는 노출부(3a)를 보유한다.

압전판(2)으로서, 예컨대 PZT 등의 압전 세라믹이 이용된다. 금속판(3)의 재료는 고 도전성과 용수철 탄성을 겸비한 재료가 바람직하고, 예컨대 인청동, 42니켈과 같이 영률이 압전판(2)과 가까운 재료가 더욱 바람직하다. 이 실시형태에 의하면, 세라믹(PZT 등)의 열팽창계수와 가까운 열팽창계수를 보유하는, 길이 10mm, 폭 10mm, 두께 0.05mm의 42니켈로 만들어진 사각형 재료가 금속판(3)으로 사용된다. 또한, 압전판(2)용으로, 길이 8mm, 폭 10mm, 두께 0.05mm의 사각 PZT판이 사용된다.

세라믹스 또는 수지등의 절연성재료로 제조된 케이스(10)는 저벽부(10a)와 4개의 측벽부(10b∼10 e)를 보유하는 4각형 상자형태로 형성된다. 수지로 케이스(10)를 구성하는 경우, LCP(액정폴리머), SPS(신디오테틱 폴리스틸렌), PPS(폴리페닐렌 술피드), 및 엑폭시등의 내열수지가 바람직하다. 4개의 측벽부(10b∼10 e)의 내주부에는 단차부(10f)가 환형 배열로 설치된다. 대향하는 2개의 측벽부(10b,10d)의 내측의 단차부(10f)의 위쪽으로, 단자전극인 한 쌍의 단자(11, 12)의 내부접속부(11a,12a)가 노출된다. 단자(11,12)는 케이스(10)에 인서트성형되어 형성되고, 케이스(10)의 외부로 돌출한 외부접속부(11b,12b)가 측벽부(10 b,10d)의 외표면을 따라 케이스(10)의 저부벽(10a)를 향하여 구부려진다. 이 실시예에 의하면, 단자(11,12)의 내부접속부(11a,12a)는 각각이 2-분기로 나뉜다. 이들2-분기의 내부접속부(11a,12a)는 단차부(10f)의 양단 근방에 위치되고, 역삼각형으로 점차 확산하고 있다.

단차부(10f)의 내부에는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 진동판(1)의 둘레부를 지지하기 위한 환형 지지부(10g)가, 단차부(10f)보다 1단 만큼 낮은 위치에 형성되어 있다. 따라서, 지지부(10g)상에 진동판(1)을 배치하는 경우, 진동판(1)의 상면과 단자(11,12)의 내부접속부(11a,12a)의 상면의 높이가 거의 동일하다.

또한, 저벽부(10a)에는 제1의 방음구(10k)가 형성되어 있고, 측벽부(10e)의 상부 가장자리부에는 제2의 방음구로되는 노치(101)가 형성되어 있다(도 1, 도 4 참조).

진동판(1)은 금속판(3)이 케이스(10)의 저벽부(10a)를 대면하도록 케이스(10)에 수납되고, 진동판(1)의 4변은 케이스(10)의 지지부(10g)상에 배치된다. 그리고, 진동판(1)의 4개의 모서리 근방이 탄성지지재(제1의 접착제: 13)에 의해 접착 고정된다. 즉, 노출부(3a)의 양단부 근방과 단자(11)의 내부접속부(11a)의 사이, 즉 노출부(3a)와 내부접속부(11a) 사이를 접속하는 최단경로가 탄성지지재(13)에 의해서 접착고정되며, 대면하는 변의 양단부 근방과 단자(12)의 내부접속부(12a) 사이의 부분은 탄성지지재(13)에 의해서 접착고정된다. 이 실시예에 의하면, 진동판(1)의 대각으로 마주하는 한쌍의 모서리에 도포되는 탄성지지재(13)는 진동판(1)의 측변방향으로 길게 정렬된 타원형 또는 난형이며, 다른 쌍의 모서리에 도포되는 탄성지지재(13)는 원형의 점적형상이지만, 이에 한정되지는 않는다. 경화후 영계수가 3.7 ×10⁶Pa인 우테탄 접착제는 예컨대 탄성지지재로서 사용될 수 있다. 이 탄성지지재(13)의 경화전 점성은 후술하는 탄성밀봉재(15)의 점성보다 높기 때문에(예컨대 50∼120 dPa·s) 번지기가 어렵고, 탄성지지재(13)를 도포했을 때, 탄성지지재(13)가 벨모양으로 일어난다. 탄성지지재(13)를 도포한 후 가열경화된다.

또, 진동판(1)의 고정하는 방법으로서, 진동판(1)을 케이스(10)에 수납한 후에 디스펜서 등으로 탄성지지재(13)를 도포하여도 좋지만, 또한 진동판(1)에 미리 탄성지지재(13)를 도포한 상태로 진동판(1)을 케이스(10)에 수용하여도 좋다.

탄성지지재(13)에 의해 케이스(10)에 고정된 진동판(1)과, 단자(11,12)의 내부접속부(11a,12a)는 도전성 접착제(14)에 의해서 전기적으로 접속한다. 즉, 도전성 접착제(14)는 진동판(1)의 대각으로 대면하는 한쌍의 모서리에 타원형 또는 난형으로 도포된 탄성지지재(13)상에 타원형으로 도포되어 탄성지지재(13)와 교차한다. 탄성지지재(13)는 벨형으로 일어나기 때문에, 도전성 접착제(14)는 진동판(1)과 내부접속부(11a,12a)를 접속하는 최단경로를 우회하여 도포된다. 이 때, 도전성 접착제(14)가, 탄성지지재(13)가 도포되지 않는 진동판(1)과 내부접속부(11a,12a) 사이의 간극에 부착하지 않도록 주의할 필요가 있다.

경화 후 영률이 0.3 ×10⁹Pa인 우레탄 도전 페이스트가 도전성 접착제(14)로서 사용된다. 도전성 접착제(14)가 도포된 후 가열경화된다.

진동판(1)의 전체 둘레부와 케이스(10)의 내주부 사이는 탄성밀봉재(제2의접착제: 15)로 밀봉되어, 진동판(1)의 상면과 배면 사이의 공기누설이 방지된다. 탄성밀봉재(15)가 환혀배열로 도포된 후 가열경화된다. 이 실시예에 의하면, 예컨대 경화 후 영률이 3.0 ×10⁵Pa인 실리콘 접착제가 탄성밀봉재(15)로서 사용된다.

상술한 바와 같이 진동판(1)을 케이스(10)에 고정한 후, 덮개판(20)이 접착제(21)에 의해서 케이스(10)의 상부 개구에 접착된다. 덮개판(20)은 케이스(10)와 동일한 재료로 형성된다. 덮개판(20)을 접착함으로써, 덮개판(20)과 진동판(1) 사이에 음향공간이 형성된다.

상술한 방법으로 표면설치형의 압전형 전기음향 변환기가 완성된다.

케이스(10)에 설치된 단자(11,12) 사이에 소정의 교번신호(교류신호 또는 사각파 신호)를 인가한 경우, 진동판(1)의 4변이 케이스(10)의 지지부(10g)에 고정되어 있기 때문에, 진동판(1)은 면적굴곡모드에서 진동하여, 소정의 소리를 발생할 수가 있다. 발생한 소리는, 덮개판(20)과 케이스(10)의 노치부(101) 사이에서 형성된 방음구를 통해 외부로 방출된다.

상술한 설명에서, 진동판(1)은 금속판(3)이 케이스(10)의 저벽부(10a)를 대면하도록 고정되었지만, 압전판(2)을 케이스(10)의 저벽부(10a)에 대면하여 고정되어도 좋다. 금속판(3)을 저벽부(10a)에 대면하여 고정한 경우, 압전판(2)의 표면전극(2a)와 금속판(3)의 노출부(3a)가 상측으로 노출되기 때문에, 노출부(3a)와 단자(11) 사이의 접속, 및 표면전극(2a)와 단자(12) 사이의 접속을 도전성 접착제(14)를 사용하여 간단하게 수행될 수 있다. 또한, 표면전극(2a)과 단자(12)를 접속하는 경우에, 도전성 접착제(14)가 금속판(3)에 부착되면 접속불량이 발생하지만, 도전성 접착제(14)가 금속판(3)에 부착되는 것을 저지하는 역할을 하도록 탄성지지재(13)가 진동판(1)과 케이스(10) 사이의 간극에 들어가 접속불량을 확실히 방지할 수 있다.

도 6∼도 11은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 압전형 전기음향 변환기를 나타낸다.

이 실시형태의 전기음향 변환기는, 압전수화기와 같이 넓은 광대역 주파수에 사용하기 위해 채용되었다.

전기음향변환기는, 대략, 적층구조의 진동판(30), 케이스(10), 및 덮개판(20)으로 구성되어 있다. 케이스(10)와 진동판(30)을 제외한 그 외의 구성은 도 1∼도 5에 나타낸 제1 실시형태와 동일함에 따라 동일부분에는 동일부호를 붙여 중복설명을 생략한다.

케이스(10)가 제1의 실시형태에서의 케이스(10)와 다른 점은, 도 8에 나타낸 바와 같이, 지지부(10g)가 대향하는 2개의 측벽(10b,10d)의 내부에만 형성되어 있고, 도 9에 나타낸 바와 같이, 다른 2개의 측벽부(10c,10e) 내부의 지지부(10g) 보다 낮은 위치에 탄성밀봉재의 이동금지용 홈부(10h)가 형성되어 있으며, 덮개판(20)에는 방음구(23)가 형성되어 있다.

진동판(30)은, 도 10 및 도 11에 나타낸 바와 같이, 2개의 압전 세라믹스층(31,32)을 적층하여 형성되어, 진동판(30)의 상하 표리 주면에는 주면 전극(33,34)이 형성되고 있고, 세라믹스층(31,32)의 사이에는 내부전극(35)이 형성되어 있다. 2개의 세라믹스층(31,32)은, 도 11에 두꺼운 선 화살표로 나타낸 바와 같이, 한쪽의 두께 방향으로 분극되어 있다. 표면측의 주면전극(33)과 이면측의 주면전극(34)은, 진동판(30)의 측길이보다 약간 짧게 형성되고, 그 일단은 진동판(30)측의 끝면에 형성된 끝면전극(36)에 접속되어 있다. 따라서, 표리의 주면전극(33,34)은 서로 접속되어 있다. 내부전극(35)은 주면전극(33,34)과 거의 대칭으로 형성되고, 내부전극(35)의 일단은 끝면전극(36)으로부터 분리된 반면, 타단은 진동판(30)의 다른쪽 끝면에 형성된 끝면전극(37)에 접속되어 있다. 또한, 진동판(30)의 타단에서의 표리면에는, 끝면전극(37)과 전기적으로 접속하기 위한 보조전극(38)이 형성되어 있다.

진동판(30)의 표리면에는, 주면전극(33,34)을 덮는 수지층(39)이 형성되어 있다. 이 수지층(39)은, 진동판(30)이 세라믹재료만으로 구성되어 있기 때문에, 낙하강도를 높이기 위해 설치되어 있다. 그리고, 표리의 수지층(39), 진동판(30)의 대각으로 서로 마주하는 모서리의 근방에, 주면전극(33,34)을 노출하는 절삭부(39a), 및 보조전극(38)을 노출하는 절삭부(39b)가 형성되어 있다.

또, 절삭부(39a,39b)는 표리면의 한쪽에만 설치되어도 좋지만, 표리의 방향성을 제거하기 위해서, 이 예에서는 표리면 양쪽에 형성된다.

보조전극(38)은, 소정 폭의 밴드전극일 필요는 없고, 절삭부(39b)에 대응하는 위치에만 설치되어도 좋다.

본 실시예에 따르면, 10 mm ×10 mm × 20㎛ 크기의 PZT 세라믹이 세라믹스층(31,32)으로 사용되고, 두께가 5∼10㎛ 인 폴리아미드이미드 수지가 수지층(39)으로 사용된다.

진동판(30)이 케이스(10)에 수납되어 4개의 탄성지지재(13)에 의해 케이스(10)의 지지부(10g)에 고정된다. 탄성지지재(13)는, 절삭부(39a)로부터 노출된 주면전극(33)과 단자(11)의 내부접속부(11a)의 사이에, 절삭부(39a)에 대각으로 대향하는 절삭부(39b)로 부터 노출된 보조전극(38)과 단자(12)의 내부접속부(12a) 사이에 옆쪽으로 긴 타원형으로 도포된다. 또한, 나머지의 2개소에서도, 탄성지지재(13)가 옆쪽으로 긴 타원형으로 도포된다. 도포 후, 탄성지지재(13)는 가열경화된다.

게다가, 진동판(30)의 고정방법으로서, 진동판(30)을 케이스(10)에 수납한 후에 디스펜서 등으로 탄성지지재(13)를 도포하여도 좋지만, 또한 진동판(30)에 미리 탄성지지재(13)를 도포한 상태로 진동판(30)을 케이스(10)에 수용하여도 좋다.

탄성지지재(13)를 경화시킨 후, 도전성 접착제(14)가 타원모양으로 도포된 탄성지지재(13)와 교차하도록 탄성지지재(13)상에 타원모양으로 도포되어, 주면전극(33)과 단자(11)의 내부접속부(11a)가 서로 접속되고, 보조전극(38)과 단자(12)의 내부접속부(12a)도 접속된다. 즉, 도전성 접착제(14)가 진동판(30)과 내부접속부(11a,12a) 사이를 접속하는 최단경로를 우회하여 도포된다. 도전성 접착제(14)가 도포된 후 가열경화된다.

도전성 접착제(14)가 도포 및 경화된 후, 탄성밀봉재(15)가 진동판(30)과 케이스(10)의 내주부 사이의 간극에 도포되어, 간극이 밀봉된다. 이 때, 도 9에 나타낸 바와 같이, 2개의 측벽부(10c,10e)의 내부에 형성된 홈부(10h)에 의해 탄성밀봉재(15)가 수용되어, 탄성밀봉재(15)가 저벽부(10a)를 향해 흘러 내리지 않는다. 따라서, 진동판(30)과 케이스(10)가 서로 확실하게 밀봉된다.

이 실시형태에 따른 전기음향변환기에 있어서, 단자(11,12) 사이에 소정 교반 전압을 인가함으로써, 진동판(30)이 굴곡진동할 수 있다. 전계방향과 동일한 방향으로 분극된 압전 세라믹스층은 평면방향으로 수축되는 반면, 전계방향과 역방향으로 분극된 압전 세라믹스층은 평면방향으로 신장하여, 전체구조는 두께 방향으로 굴곡한다.

이 실시형태에 의하면, 진동판(30)은 금속판을 보유하지 않는 세라믹스의 적층구조체이며, 두께 방향으로 규칙적으로 배치된 2개의 진동영역이 서로 역방향으로 진동하기 때문에, 유니모프형 진동판에 비교하여 큰 변위량, 즉 큰 소리압을 얻을 수 있다.

제2의 실시형태에 의하면, 지지부는 케이스 2변에 전체 길이를 따라 형성되었지만, 도 12에 나타낸 케이스(10)와 같이, 지지부는 4개의 모서리에 형성될 수도 있다. 이 경우에는, 진동판(30)의 4개의 코너부는 탄성지지재(13)에 의해 지지부(10i)에 고정된다. 이와 같은 방법으로 진동판(30)의 코너부만을 지지하는 것에 의해, 공진주파수가 감소될 수 있고, 따라서 저주파 영역의 소리압을 증가시킬 수 있다.

또한, 도 6, 및 도 12에 있어서, 측벽부(10c,10e)의 내부에 형성된 홈부(10h: 도 9참조)와 소폭의 단차(10f)는 도면에서 생략되었다.

본 발명은 상술한 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 요지내에서 변경할수 있다.

예컨대, 진동판(30)은 2개의 압전 세라믹스층을 적층하여 만들어질 수 있지만, 3개 이상의 압전 세라믹스층을 적층하여 이루어질 수도 있다.

또한, 진동판(1,30)은 정방형 및 직사각형중 어느 하나일 수도 있다.

제1의 실시형태에 따르면, 금속판의 한쪽면에 압전판이 부착되는 유니모프형진동판이 예시되었지만, 금속판의 양면에 압전판이 부착된 바이모프형 진동판이 사용될 수도 있다.

이 실시형태에 의하면, 케이스의 지지부는 단자전극의 내부접속부보다 1층 낮게 형성되어, 케이스의 지지부에 의해 지지된 진동판과 내부접속부는 대략 동일한 높이이지만, 케이스의 지지부와 내부접속부를 동일 높이로 하여, 그 위에 진동판을 고정하여도 좋다.

본 발명에 따른 단자전극은, 실시형태와 같이 인서트 몰드된 단자에 제한되지 않고, 예컨대 케이스의 지지부의 상면으로부터 외부를 향한 박막 또는 후막일 수도 있다.

이 실시형태에 의하면, 제1 접착제(탄성지지재)로서, 제2의 접착제보다 번지기 어려운 재료가 사용되지만, 동일한 재료가 사용되어도 좋다.

제1 접착제의 도포위치는, 접착제가 부분적으로 도포되는, 진동판의 4개의 코너부 근방에 제한되지 않고, 진동판의 대향하는 2변에 전체길이를 따라 연속적으로 도포될 수도 있다.

도전성 접착제의 도포위치는, 진동판의 대각으로 서로 대향하는 2개의 코너부에 한정되지 않고, 진동판의 전극을 외부로 확장하는 한, 임의의 위치에 도전성 접착제가 도포될 수도 있다.

본 발명에 따른 케이스는, 실시예에서와 같이 오목부와 그 상면에 접착되는 덮개판을 보유하는 케이스에 한정되지 않는다.

이상의 설명에서 알수 있듯이, 청구항1에 기재의 발명에 의하면, 진동판의 외주부와 케이스의 지지부 근방 사이를 제1의 접착제로 고정한 후, 도전성 접착제에 의해서 압전진동판의 전극과 단자전극의 내부접속부 사이를 전기적으로 접속할 때, 도전성 접착제는 제1의 접착제의 표면을 거쳐서, 또한 압전진동판과 내부접속부를 접속하는 최단경로를 우회하여 도포 및 경화되기 때문에, 도전성 접착제의 경화수축 응력은 제1의 접착제에 의해서 완화되어, 압전진동판에 직접적으로 작용하지 않는다. 따라서, 박형인 압전진동판에서도 비틀림이 발생하지 않고, 주파수특성이 열화되지 않는다. 또한, 주위의 온도가 변화되었을 때나 케이스에 외부력이 가해졌을 때에도, 제1의 접착제가 응력을 완화하기 때문에, 압전진동판에는 거의 응력이 파급하지 않고, 주파수특성이 변화되는 것을 방지할 수 있다.

Claims

전극을 보유하고 있고, 전극들 사이에 교번신호를 인가함으로써 판두께 방향으로 굴곡진동하는 사각형 압전진동판;

압전진동판을 지지하기 위해 케이스의 측벽부의 내측에 배치된 지지부를 보유하는 사각형의 절연케이스;

지지부 근방에 노출된 내부접속부, 및 케이스의 외표면에 노출되어 내부접속부에 전기적으로 접속하고 있는 외부접속부를 보유하고 있는 단자전극;

압전진동판의 외주부와 내부접속부 사이에 위치되어 있고, 압전진동판과 내부접속부를 접속하고 있는 최단경로에 도포되어, 압전진동판을 케이스에 고정하는 제1 접착제;

압전진동판과 내부접속부를 접속하는 최단경로를 우회하여, 제1 접착제의 상면을 거쳐서, 압전진동판의 전극과 단자전극의 내부접속부 사이에 도포되어, 압전진동판의 전극과 단자전극의 내부접속부를 전기적으로 접속하는 도전성 접착제;및

압전진동판의 외주부와 케이스의 내주부와의 간극을 밀봉하는 제2 접착제를 포함하고,

경화 후 제1 및 제2 접착제의 영률이 도전성 접착제의 영률보다 작은 것을 특징으로 하는 압전형 전기음향 변환기.
제 1항에 있어서, 경화전 제1 접착제의 점도가 제2 접착제의 점도보다 높아서 번지기 어려운 성질을 갖는 것을 특징으로 하는 압전형 전기음향 변환기.
제 1항에 있어서, 제1 접착제는, 압전진동판의 4개의 코너부 근방에 부분적으로 도포되는 것을 특징으로 하는 압전형 전기음향 변환기.
제 3항에 있어서, 도전성 접착제는, 압전진동판의 4개의 코너부 중 2개 이상의 코너부 근방에 도포되는 것을 특징으로 하는 압전형 전기음향 변환기.
전극들 사이에 교번신호를 인가함으로써 판두께 방향으로 굴곡진동하는 사각형의 압전진동판을 준비하는 단계;

압전진동판을 지지하기 위해 케이스의 측벽부 내측에 설치된 지지부, 및 지지부의 근방에 노출된 내부접속부와 케이스의 외부에 노출되어 내부접속부에 전기적으로 접속되어 있는 외부접속부가 형성된 단자전극을 보유하는 사각형의 절연케이스를 준비하는 단계;

압전진동판의 외주부와 내부접속부 사이에 위치되어 있고, 압전진동판과 내부접속부를 접속하고 있는 최단경로에 제1 접착제를 도포하여, 제1 접착제의 경화에 의해 압전진동판을 케이스에 고정하는 단계;

압전진동판과 내부접속부를 접속하는 최단경로를 우회하여, 제1의 접착제의 상면을 거쳐서, 압전진동판의 전극과 단자전극의 내부접속부 사이에 도전성 접착제를 도포하여, 도전성 접착제의 경화에 의해 압전진동판의 전극을 단자전극의 내부접속부에 전기적으로 접속하는 단계; 및

압전진동판의 외주부와 케이스의 내주부 사이의 간극에 제2의 접착제를 도포하여, 제2 접착제의 경화에 의해, 양자 사이를 밀봉하는 단계를 포함하고,

경화 후 제1 및 제2 접착제의 영률이 도전성 접착제의 영률보다 작은 것을 특징으로 하는 압전형 전기음향 변환기의 제조방법.
제 5항에 있어서, 경화전 제1 접착제의 점도가 제2 접착제의 점도보다 높아서 번지기 어려운 성질을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
제 5항에 있어서, 제1 접착제는, 압전진동판의 4개의 코너부 근방에 부분적으로 도포되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 7항에 있어서, 도전성 접착제는, 압전진동판의 4개의 코너부 중 2개 이상의 코너부 근방에 도포되는 것을 특징으로 하는 방법.