KR20000062580A

KR20000062580A - 전기음향 변환기

Info

Publication number: KR20000062580A
Application number: KR1020000008163A
Authority: KR
Inventors: 기시모토다케시; 다케시마데츠오
Original assignee: 무라타 야스타카; 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 1999-02-22
Filing date: 2000-02-21
Publication date: 2000-10-25
Also published as: EP1032244A2; US6420818B1; CN1170457C; EP1032244A3; KR100355364B1; JP3489509B2; CN1265001A; JP2000312398A

Abstract

본 발명의 전기음향 변환기는, 실질적으로 장방형의 금속판과, 상면 및 하면에 전극이 형성되고, 상기 전극들중의 한 전극이 금속판에 접속되는 실질적으로 장방형의 압전판을 포함한다. 또한 진동판의 단변측의 2변을 지지하는 지지부를 포함하는 지지체가 형성된다. 진동판의 단변측의 2변은 경화후의 영률(Young's Modulus)이 약 4.0×10⁴N/㎡∼약 5.0×10⁶N/㎡인 접착제에 의하여 지지부에 고정된다. 진동판의 장변측의 2변과 지지체 사이의 틈새는 탄성 봉지제에 의하여 봉지된다. 진동판은, 금속판과 압전판의 상면에 형성된 전극의 사이에 소정의 전기 신호를 인가함으로써, 길이 방향 벤딩 모드로 벤딩 진동하도록 배치된다.

Description

전기음향 변환기{Electroacoustic Transducer}

본 발명은 압전 수화기, 압전 사운더, 압전 스피커 및 압전 부저 등의 전기음향 변환기에 관한 것으로, 특히 압전 진동판(piezoelectric diaphragms)의 지지 방법에 관한 것이다.

휴대 전화기 등의 장치에 있어서, 압전 수화기로서 전기음향 변환기가 널리 사용되고 있다. 일반적으로, 이러한 종류의 전기음향 변환기는, 원형의 금속판과, 전극들이 형성되며 상기 전극들중의 한 전극이 상기 금속판에 접착되는 원형의 압전 세라믹판을 갖는 유니모르프형(unimorphic) 진동판을 포함한다. 이 진동판은 그 외주부를 원형의 케이싱내에 지지하고, 외주 영역을 커버로 둘러싼다. 이러한 전기음향 변환기가 예를 들면 일본국 특허공개 평7-107593호 공보 또는 특허공개 평7-203590호 공보에 개시되어 있다.

그러나, 기존의 전기음향 변환기에 적용되는 원형 진동판은 그 전체 외주 주위가 구속되어 있으며, 이에 따라서 최대 편향점 P가 진동판의 중심점에만 배치되어, 변위가 감소한다. 기존의 전기음향 변환기에서는, 이 변위로부터 발생하는 에너지에 의하여 생성되는 음압은 편향을 위해 입력되는 에너지에 비하여 작다고 하는 문제가 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 형태는, 높은 음압을 발생하는 전기음향 변환기를 제공한다.

도 1a는 그 표면의 편향(deflection)을 도 1b의 편향과 비교하는데 사용되는 실질적으로 원형의 진동판을 나타낸 도이다.

도 1b는 그 표면의 편향을 도 1a의 편향과 비교하는데 사용되는 실질적으로 장방형의 진동판을 나타낸 도이다.

도 2는 접착제의 경화후의 영률과 실질적으로 장방형의 진동판의 변위간의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 3은 봉지제의 경화후의 영률과 실질적으로 장방형의 진동판의 변위간의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 4는 본 발명의 제 1 바람직한 실시 형태에 따른 전기음향 변환기를 나타낸 사시도이다.

도 5는 도 4에 나타낸 전기음향 변환기를 나타낸 단면도이다.

도 6은 도 4에 나타낸 전기음향 변환기에 적용되는 진동판의 사시도이다.

도 7은 도 4에 나타낸 전기음향 변환기의 음압 특성을 나타낸 그래프이다.

도 8은 본 발명의 제 2 바람직한 실시 형태에 따른 전기음향 변환기의 사시도이다.

도 9는 도 8에 나타낸 전기음향 변환기의 X-X선 단면도이다.

도 10은 도 8에 나타낸 전기음향 변환기의 Y-Y선 단면도이다.

도 11은 이면측에서 본 캡과 진동판의 분해 사시도이다.

도 12는 이면측에서 본 캡과 진동판의 조립 상태의 사시도이다.

도 13은 캡과 기판의 분해 사시도이다.

(도면의 주요 부분에 있어서의 부호의 설명)

1: 진동판 2: 압전판

2a: 상면 전극 3: 금속판

4: 접착제 5: 탄성 봉지제

10: 케이싱 12: 지지부

본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면, 실질적으로 장방형의 금속판과, 상면 및 하면에 전극이 형성되며 상기 전극들중의 적어도 한 전극이 실질적으로 장방형의 금속판에 접착되는 실질적으로 장방형의 압전판을 갖는 진동판(diaphragm); 상기 진동판의 단변측의 2변을 지지하는 지지부를 포함하는 지지체; 경화후의 영률(Young's modulus)이 약 4.0×10⁴N/㎡∼약 5.0×10⁶N/㎡이며, 상기 진동판의 단변측의 2변을 상기 지지부에 접속하기 위하여 배치되는 접착제; 및 상기 진동판의 장변측의 2변과 상기 지지체 사이의 틈새를 봉지하기 위하여 배치되는 탄성 봉지제;를 포함하는 전기음향 변환기로서, 상기 진동판은, 상기 금속판과 상기 압전판의 상면에 형성된 전극의 사이에 소정의 전기 신호가 인가되는 경우, 길이 방향 벤딩 모드로 진동하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전기음향 변환기가 제공된다.

본 발명의 바람직한 실시 형태의 상술한 구조 및 배치에 따르면, 실질적으로 장방형의 진동판의 단변측의 2변이 지지체의 지지부에 고정되고, 실질적으로 장방형의 진동판의 장변측의 2변과 지지체간의 틈새가 탄성 봉지제로 봉지된다. 금속판과 압전판의 한 표면에 형성된 대향 전극 사이에 소정의 전기 신호를 입력함으로써, 진동판은 길이 방향 벤딩 모드로 편향된다. 즉, 진동판은 지지체에 고정된 길이 방향 양 단부를 지지점으로 하여 상하로 진동한다. 실질적으로 장방형의 진동판의 장변측의 2변은 탄성 봉지제에 의해 탄성적으로 봉지되어 있으므로, 진동판의 편향을 제한하지 않는다.

원형의 진동판의 편향에 기인하는 변위는, 도 1a에 나타낸 바와 같이, 진동판이 그 외주부에서 지지체에 고정되어 있기 때문에, 최대 편향점 P가 중심점에만 배치되므로 작다. 한편, 실질적으로 장방형의 진동판의 편향에 기인하는 변위는, 도 1b에 나타낸 바와 같이, 최대 편향점 P가 진동판의 길이 방향 양 단부 사이의 중간선을 따라서 배치되기 때문에, 원형의 진동판의 변위에 비하여 크고, 더욱 음압을 높일 수가 있다. 즉, 동일한 음압 레벨을 얻는 경우에는, 실질적으로 장방형의 진동판은 원형의 진동판에 비하여 더욱 용이하게 소형화될 수 있다.

일반적으로 고정용으로 사용되는 에폭시계 접착제의 경우, 경화후의 영률은 약 10⁷∼약 10⁸N/㎡이다. 따라서, 이와 같은 딱딱한 접착제에 의해 진동판의 길이 방향 양 단부를 지지체에 고정하면, 진동판의 길이 방향 양 단부가 지나치게 구속되기 때문에, 진동판의 편향에 의한 변위를 크게 할 수 없다. 한편, 경화후의 영률이 약 4.0×10⁴N/㎡미만인 부드러운 접착제를 도포하면, 진동판 전체가 거의 자유 상태로 진동할 수 있다. 완전한 자유 상태에서는, 진동판은 그 길이 방향 양단으로부터 전체 길이의 대략 1/6의 부위를 노드점으로 하여 진동하므로, 변위를 크게 할 수 없다.

도 2는 접착제의 경화후의 영률과 진동판의 변위간의 관계를 나타낸 그래프이다. 여기서, 진동판의 장변측의 2변은 자유 상태이고, 또한 인가되는 전기 신호는 비공진 영역의 전압 신호이다.

도 2의 그래프로부터, 접착제의 경화후의 영률이 약 4.0×10⁴N/㎡∼약 5.0×10⁶N/㎡이면, 변위가 매우 크지만, 영률이 약 5.0×10⁶N/㎡을 넘으면, 변위가 급격히 감소하는 것을 알 수 있다.

따라서, 본 발명에 따르면, 진동판의 길이 방향 양 단부를 지지체에 고정하기 위하여 사용하는 접착제는, 경화후의 영률이 약 4.0×10⁴∼약 5.0×10⁶N/㎡이다. 길이 방향 양 단부를 지지점으로 하여 길이 방향 벤딩 모드로 진동하는 진동판은, 경화후의 영률이 약 4.0×10⁴N/㎡∼약 5.0×10⁶N/㎡인 접착제를 도포하는 경우, 양 단부를 구속하는 경우 또는 양 단부를 자유 상태로 하는 경우에 비하여 변위를 더욱 크게 할 수 있다. 이렇게 배치된 진동판은 높은 음압을 생성할 수 있다.

도 3은 탄성 봉지제의 경화후의 영률과 진동판의 변위간의 관계를 나타낸 그래프이다. 그래프는 2가지 경우를 보여주는데, 즉 진동판의 단변측의 2변에, 경화후의 영률이 약 4×10⁵N/㎡인 접착제를 도포하는 경우와, 진동판의 단변측의 2변에, 경화후의 영률이 약 4×10⁹N/㎡인 접착제를 도포하는 경우이다. 또한, 인가되는 전기 신호는 비공진 영역의 전압 신호이다.

도 3의 그래프로부터, 봉지제의 경화후의 영률이 약 5.0×10⁶N/㎡이하이면, 변위가 매우 크지만, 봉지제의 경화후의 영률이 약 5.0×10⁶N/㎡을 넘으면, 변위가 급격히 감소하는 것을 알 수 있다. 봉지제의 경화후의 영률이 약 4×10⁵N/㎡보다도 작은 범위에서는, 변위가 변화하지 않는다.

따라서, 진동판의 폭방향 양 단부와 지지체간의 틈새를 봉지하는 탄성 봉지제의 경화후의 영률이 약 5.0×10⁶N/㎡이하인 것이 바람직하다. 즉 탄성 봉지제는 단지 공기가 진동판을 통과하는 것을 방지하기 위하여 적용된 것이며, 따라서, 진동판의 길이 방향 벤딩 모드에서의 편향을 가능한 가장 적게 구속하도록, 탄성 봉지제의 영률을 가능한 작게 설정한 것이다.

접착체의 영률을 탄성 봉지제의 영률보다 크게 하는 편이, 진동판을 길이 방향 벤딩 모드로 벤딩 진동시키는 경우에, 바람직한 특성이 얻어진다.

본 발명의 다른 특징, 구성요소 및 이점에 대해서는, 본 발명의 바람직한 실시형태 및 첨부된 도면을 참조하여 이하에 상세히 설명하겠다.

(발명의 실시 형태)

도 4 및 도 5는 본 발명의 제 1 바람직한 실시 형태에 따른, 압전 수화기에 적용된 전기음향 변환기를 나타낸다.

압전 수화기는 바람직하게는 유니모르프형의 진동판(1) 및 지지체로서의 케이싱(10)을 포함한다. 진동판은 케이싱(10) 및 진동판(10)상측의 커버(도시하지 않음)에 의하여 둘러싸여있어도 된다.

진동판(1)은 도 6에 나타낸 바와 같이, 상면 및 하면에 박막 또는 후막의 전극(2a, 2b)이 형성되며 또한 두께 방향으로 분극된 실질적으로 장방형의 압전판(2)과, 압전판(2)과 실질적으로 동등한 폭 및 압전판(2)보다 약간 긴 길이를 갖는 실질적으로 장방형의 금속판(3)을 포함한다. 금속판(3)은 전기전도성 접착제 또는 다른 유사한 재료에 의하여 압전판(2)의 하면 전극(2b)에 접착된다. 하면 전극(2b)을 생략하면서, 금속판(3)을 전기전도성 접착제에 의하여 압전판(2)의 하면에 접속하여도 된다. 본 바람직한 실시 형태에 따르면, 압전판(2)이 바람직하게는 금속판(3)의 단변중의 한 단변에 가까이 위치한 위치에 접착되어 있으며, 금속판(3)의 다른 단변에는 금속판(3)의 노출부(3a)가 형성된다.

압전판(2)은 바람직하게는 PZT 등의 압전 세라믹으로 이루어진다. 또한 금속판(3)은 전기전도성 및 탄성을 갖는 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 금속판(3)을 형성하는데 사용되는 재료는, 압전판(2)의 영률과 가까운 영률을 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 인청동, 42Ni 합금 또는 다른 유사한 재료들을 사용할 수 있다. 상기 재료에 42Ni 합금을 적용하는 경우, 상기 합금이 PZT 등의 세라믹의 열팽창계수에 가까운 열팽창계수를 가지므로, 더욱 신뢰성이 높은 금속판이 얻어질 수 있다.

진동판(1)은 다음과 같은 공정으로 제조할 수가 있다. 먼저, 세라믹 그린 시트로부터 블랭킹 금형에 의하여 실질적으로 장방형의 모기판을 펀칭한다. 이 모기판에 전극을 형성하고, 분극 작업을 행한다. 그 후, 모기판을 금속 모판에 전기전도성 접착제 또는 유사한 재료에 의해 접착한다. 그리고, 접착된 모기판과 금속 모판을 다이서 등의 툴을 사용하여 길이 및 폭을 따른 선을 따라서 실질적으로 장방형의 형상으로 절단하여, 진동판을 얻는다. 이와 같이, 진동판(1)을 실질적으로 장방형의 형상으로 함으로써, 재료 효율 및 생산 효율이 높고, 설비 비용을 삭감할 수 있다는 이점이 있다.

도 5를 참조하면, 진동판(1)은 그 외주부가 케이싱(10)에 지지되어 있다. 케이싱(10)은 세라믹 또는 수지 등의 절연성 재료로 이루어지며, 저벽부(11)와 4개의 측벽부(12, 13)를 포함하는 실질적으로 장방형의 박스 형상을 갖는다. 케이싱(10)을 형성하기 위하여 수지를 사용하는 경우에는, LCP(액정 폴리머), SPS(신디오택틱 폴리스틸렌), PPS(폴리페닐렌 술파이드) 또는 에폭시 수지 등의 내열 수지가 바람직하게 사용된다. 저벽부(11)의 대략 중앙부에는 방음(放音) 구멍(14)이 형성된다.

진동판(1)은 금속판(3)이 저벽부(11)와 대향하도록 배치된다. 진동판(1)의 단변측의 2변은 케이싱(10)의 단변측의 측벽부(지지부)(12)에 접착제(4)에 의해 고정된다. 접착제(4)는 우레탄계 또는 실리콘계 등의 경화 상태에서 탄성을 갖는 접착제를 포함하며, 이 접착제(4)의 경화후의 영률이, 약 4.0×10⁴N/㎡∼약 5.0×10⁶N/㎡이다. 진동판(1)의 단변측의 2변을 케이싱(10)의 지지부(12)에 고정한 경우, 진동판(1)의 장변측의 2변과 케이싱(10)의 측벽부(13) 사이에 틈새 δ가 형성된다. 틈새 δ를 봉지하기 위하여 탄성 봉지제(5)가 제공된다. 탄성 봉지제(5)는 실리콘 고무 또는 다른 적절한 재료 등의 탄성 재료로 이루어지며, 경화후의 영률이 약 5.0×10⁶N/㎡이하이다. 상술한 바와 같이, 케이싱(10)과 케이싱(10)상에 배치된 진동판(1)에 의하여 공명실(6)이 형성된다.

금속판(3)과 압전판(2)의 상면 전극(2a)에는 리드선(7, 8)이 접속되며, 이들 리드선(7, 8)은 케이싱(10)의 외부에 도출되어, 실질적으로 장방형파 신호 또는 정현파(sine wave) 신호를 출력하는 전원(9)과 접속된다. 리드선(7, 8) 사이에 실질적으로 장방형파 신호 또는 정현파 신호를 인가함으로써, 진동판(1)은 그 길이 방향 양 단부(단변측의 2변)를 지지점으로 하여 길이 방향 벤딩 모드로 진동한다. 그리고 공명실(6)에서의 공명에 의하여 발생한 음은, 방음 구멍(14)을 통하여 방출된다.

금속판(3)과 압전판(2)의 상면 전극(2a)은 케이싱(10)에 형성된 2개의 도전부에 의하여 외부에 접속되어도 되며, 이 도전부는 전기전도성 페이스트를 사용하여 금속판(3)과 상면 전극(2a)에 접속된다. 특히, 본 바람직한 실시예에 따른 진동판(1)은, 진동판(1)의 길이 방향 한 단부에 금속판(3)의 노출부(3a)를 형성하고, 금속판(3)을 케이싱(10)의 저벽부(11)측을 향하여 고정한 경우에는, 상면 전극(2a)과 노출부(3a)가 상측에 노출되므로, 금속판(3)의 노출부(3a)와 케이싱(10)의 도전부간의 접속, 및 압전판(2)의 상면 전극(2a)과 케이싱(10)의 다른 도전부간의 접속을 도전성 페이스트에 의하여 간단히 행할 수 있다는 이점이 있다.

상술한 바와 같이 배치된 압전 수화기의 동작을 이하에 설명한다.

리드선(7, 8) 사이에 인가되는 주파수 신호의 주파수를 변화시킴에 따라서, 도 7에 나타낸 바와 같이, 음압이 변화한다. 그리고 진동판(1)의 공진 주파수 f₁이 되면, 음압 피크 P₁이 나타나고, 이 음압 피크 P₁보다 저주파측에, 공명실(6)에서의 공명에 의한 음압 피크 P₂가 나타난다.

압전 수화기를 진동판(1)의 공진 주파수 영역 이외의 비공진 주파수 영역에서 사용하는 경우, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 접착제(4) 및 탄성 봉지제(5)의 영률에 따라서 진동판(1)의 변위가 변화한다. 접착제(4)의 경화후의 영률을 약 4.0×10⁴N/㎡∼약 5.0×10⁶N/㎡으로 하고, 탄성 봉지제(5)의 경화후의 영률을 약 5.0×10⁶N/㎡이하로 함으로써, 최대의 음압을 생성하는 가장 큰 변위를 얻을 수가 있다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 공진 주파수의 저주파측에 있어서 공명실(6)에서의 공명에 의하여 얻어진 음압 피크 P₂에 의하여, 전체적으로 높은 음압을 넓은 주파수 영역에서 얻을 수가 있으며, 이에 따라서 우수한 특성을 갖는 압전 수화기를 제공할 수 있다.

도 8∼도 13은 본 발명의 제 2바람직한 실시 형태에 따른, 압전 부저에 적용된 전기음향 변환기를 나타낸다.

압전 부저는 바람직하게는 유니모르프형의 진동판(1)과 캡(20) 및 기판(30)을 포함한다. 진동판(1)은 도 6에 나타낸 것과 동일한 구조를 가지며, 동일한 구성요소에는 동일 부호를 붙여서 그 설명을 생략한다.

진동판(1)은 상측을 아래로 한 캡(20)의 내측에 배치된다. 캡(20)은 바람직하게는 실질적으로 박스 형상의 구조로 되어 있으며, 세라믹 또는 수지 등의 절연성 재료로 이루어지는 상벽부(20a)와 4개의 측벽부(20b)를 포함한다. 진동판(1)의 양 단부를 지지하기 위하여, 단차 형상의 노치부로 구성된 지지부(20c)가 배치되며, 이 지지부(20c)는 대향하는 2개의 측벽부(20b)의 내측에 일체로 형성된다. 지지부(20c)의 지지면이 작아짐에 따라서, 음압이 더욱 증가되고, 공진 주파수가 더욱 감소한다. 캡(20)을 형성하는데 수지를 사용하는 경우에는, LCP, SPS, PPS, 에폭시 수지 또는 다른 유사한 재료 등의 내열 수지가 바람직하다. 상벽부(20a)의 중앙부에는 방음 구멍(20d)이 형성된다. 대향하는 한 쌍의 측벽부(20b)의 개구 단부에는 노치부(20e)가 형성된다. 나머지 측벽중의 한 측벽부(20b)의 개구 단부에는 제동 구멍(20f)이 형성된다.

진동판(1)은 금속판(3)이 상벽부(20a)와 대향하도록, 캡(20)의 내부에 수납된다. 진동판(1)의 단변측의 2변이 지지부(20c)에 배치되며, 접착제(21)로 고정된다. 접착제(21)에는 에폭시계, 우레탄계, 실리콘계, 또는 다른 유사한 재료등의 공지의 절연성 접착제를 사용할 수 있다. 경화후의 접착제의 영률은 약 4.0×10⁴N/㎡∼약 5.0×10⁶N/㎡이 되도록 조정된다. 진동판(1)의 단변측의 2변을 캡(20)의 지지부(20c)에 고정한 경우, 진동판(1)의 장변측의 2변과 캡(20)의 내면 사이에 약간의 틈새가 형성되며, 이 틈새는 탄성 봉지제(22)로 봉지된다. 탄성 봉지제(22)는 경화후의 영률이 약 5.0×10⁶N/㎡이하이며, 특히 실리콘 고무 등의 탄성 재료가 사용된다. 따라서, 진동판(1)과 캡(20)의 상벽부(20a)에 의하여 음향 공간(23)이 형성된다.

상술한 바와 같이 진동판(1)을 캡(20)에 고정하고, 캡(20)을 기판(30)에 접착한다. 기판(30)은 바람직하게는 세라믹 또는 수지 등의 절연성 재료를 포함하며, 실질적으로 장방형의 판형상으로 형성된다. 기판(30)을 형성하는데 수지를 사용하는 경우, LCP, SPS, PPS, 에폭시 수지(에폭시 강화 유리를 포함) 또는 다른 유사한 재료 등의 내열 수지가 사용된다. 기판(30)의 길이 방향의 양 단부에는, 관통 구멍 홈(31, 32)을 통하여 상면으로부터 하면으로 연장되는 전극(33, 34)이 형성된다. 도 11 및 도 12에 나타낸 바와 같이, 캡(20)의 대향하는 한 쌍의 노치부(20e), 예를 들면 진동판(1)의 양단에 형성되는 금속판(3)의 노출부(3a)와 압전판(2)의 상면 전극(2a) 상에는 도전성 페이스트(35, 36)가 제공된다. 도전성 페이스트(35, 36)와 대향하는 기판(30)의 전극부(33, 34)상에 도전성 페이스트(37, 38)가 제공된다. 캡(30)의 개구 단부에는 기판(30)이 접착된다. 캡(20)의 개구 단부 또는 기판(30)의 캡 접착부에는, 도 10에 나타낸 절연성 접착제(39)를 스크린 인쇄 또는 다른 유사한 방법에 의하여 제공한다. 도전성 페이스트(35, 37)에 의하여 금속판(3)의 노출부(3a)와 기판(30)의 전극(33)이 접속되며, 도전성 페이스트(36, 38)에 의하여 압전판(2)의 상면 전극(2a)과 기판(30)의 전극(34)이 접속된다. 상술한 바와 같이 배치된 도전 페이스트(35∼38) 및 절연성 접착제(39)를 가열 경화 또는 자연 경화시킴으로써, 표면 실장형의 압전 음향 장치가 완성된다.

상기 기판(30)에 형성된 전극부(33, 34) 사이에 소정의 주파수 신호(교류 신호 또는 장방형파 신호)를 인가함으로써, 진동판(1)의 길이 방향 양 단부가 캡(20)의 지지부(20c)에 고정되며, 진동판(1)의 폭방향 양 단부가 탄성 봉지제(22)에 의해 탄성 편향 자유로운 상태로 지지되어 있으므로, 진동판(1)은 길이 방향 양 단부를 지지점으로 하여 길이 벤딩 모드로 진동한다. 따라서, 소정의 부저음을 발생할 수 있으며, 부저음은 방음구멍(20d)을 통하여 방출된다.

상술한 바람직한 실시 형태에서는, 진동판(1)의 금속판(3)을 캡(20)의 상벽부(20a)를 향하여 고정하고 있다. 그 이유는 압전판(2)의 상면 전극(2a)과 금속판(3)의 노출부(3a)가 기판(30)에 대향하므로, 상면 전극(2a)과 전극(34)의 접속, 및 노출부(3a)와 전극(33)의 접속을 도전성 페이스트(35∼38)를 사용하여 간단히 행할 수 있기 때문이다.

상술한 바람직한 실시 형태에 따르면, 접속을 확실히 행하기 위하여, 캡(20) 및 기판(30)에 도전성 페이스트(35∼38)를 도포하였으나, 캡(20) 및 기판(30)의 어느 한쪽에 도전성 페이스트를 도포하여도 된다.

또한, 본 바람직한 실시 형태에서는, 도 11에 나타낸 바와 같이, 탄성 봉지제(22)를 진동판(1)의 장변측의 2변뿐만 아니라, 바람직하게는 단변측의 2변에도 도포하고 있다. 그 제 1 이유는, 압전판(2)의 상면 전극(2a)과 기판(30)의 전극(34)을 도전성 페이스트(36, 38)에 의해 접속할 때, 페이스트(36)가 금속판(3)에 부착되어 단락되는 것을 방지하기 위함이다. 이러한 단락의 위험성은, 금속판(3)의 외주에 탄성 봉지제(22) 절연막을 도포함으로써 회피된다. 또한, 제 2 이유는, 진동판(1)의 전체 외주를 봉지함으로써, 진동판(1)을 통하여 공기가 누설되는 것을 방지하기 위함이다.

도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 박스 형상의 케이싱의 측벽부의 상면에 진동판을 고정하였으나, 진동판을 다른 구조의 기판에 다른 방법으로 고정하여도 되며, 예를 들면 진동판을 평판 형상의 기판에 고정하여도 된다.

또한, 케이싱을 복수의 파티션으로 분할하고, 이렇게 분할된 각 섹션에 진동판을 부착하여도 된다.

진동판으로서 길이 방향의 한 단부측에 금속판이 노출된 부분을 갖는 예를 나타내었으나, 예를 들면 금속판의 전면에 압전판이 접착된 구조의 진동판(도 1b 참조)이어도 된다.

상술한 바람직한 실시 형태에서는, 금속판의 한면에 압전 세라믹판이 접착된 유니모르프형 진동판에 대하여 설명하였으나, 금속판의 양면에 압전 세라믹판이 부착된 바이모르프형 진동판을 사용하여도 된다.

본 발명의 바람직한 실시 형태에 따른 진동판은, 공진 영역에 있어서도 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같은 진동판과 동일한 특성을 얻을 수가 있으므로, 압전 수화기, 압전 사운더 및 압전 스피커 등의 비공진 영역에서 사용되는 전기음향 변환기에 적용할 수 있으며, 또한 압전 부저 등의 공진 영역에서 사용되는 전기음향 변환기에도 적용할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면, 상술한 바와 같이, 실질적으로 장방형의 진동판의 단변측의 2변을 지지부에 대하여 접착부로 고정하고, 실질적으로 장방형의 진동판의 장변측의 2변과 기판 사이의 틈새를 탄성 봉지제로 봉지하고, 또한 진동판을 그 단변측의 2변을 지지점으로 하여 길이 방향 벤딩 모드로 벤딩 진동시키도록 하였으므로, 공지의 원형 진동판에 비하여 진동판의 변위를 크게 할 수 있다. 진동판의 단변측의 2변을 고정하기 위하여 경화후의 영률이 약 4.0×10⁴N/㎡∼5.0×10⁶N/㎡인 접착제가 사용되는 경우, 더욱 큰 변위를 얻을 수가 있으며, 높은 음압의 전기음향 변환기를 얻을 수가 있다. 또한, 실질적으로 장방형의 진동판에서는, 동일한 레벨의 음압을 발생하면서도, 원형 진동판에 비하여 매우 소형화할 수 있다.

탄성 봉지제의 경화후의 영률이 약 5.0×10⁶N/㎡이하이고, 접착제의 경화후의 영률이 약 4.0×10⁴N/㎡∼약 5.0×10⁶N/㎡인 경우, 진동판의 편향에 의한 최대의 변위를 얻을 수가 있으며, 이에 따라서 음향변환 효율이 높은 전기음향 변환기를 얻을 수가 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 형태를 참조하여 상세히 설명하였으나, 본 기술 분야에 있어서의 전문가라면, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 한 상기 변형 및 다른 변형이 가능하다는 것을 알 것이다.

Claims

실질적으로 장방형의 금속판과, 상면 및 하면에 전극들이 형성되며 상기 전극들중의 적어도 한 전극이 상기 실질적으로 장방형의 금속판의 한 표면에 접착되는 실질적으로 장방형의 압전판을 갖는 진동판(diaphragm);

상기 진동판의 단변측의 2변을 지지하는 지지부를 포함하는 지지체를 갖는 케이싱;

경화후의 영률(Young's Modulus)이 약 4.0×10⁴N/㎡∼약 5.0×10⁶N/㎡이며, 상기 진동판의 단변측의 2변을 상기 지지부에 고정하기 위하여 배치되는 접착제; 및

상기 진동판의 장변측의 2변과 상기 지지체 사이의 틈새를 봉지하기 위하여 배치되는 탄성 봉지제;를 포함하는 전기음향 변환기로서,

상기 진동판은, 상기 금속판과 상기 압전판의 상면에 형성된 전극의 사이에 소정의 전기 신호가 인가되는 경우, 길이 방향 벤딩 모드로 진동하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전기음향 변환기.
제 1항에 있어서, 상기 탄성 봉지제는 경화후의 영률이 약 5.0×10⁶N/㎡이하인 것을 특징으로 하는 전기음향 변환기.
제 1항에 있어서, 상기 전극은 박막 전극과 후막 전극 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기음향 변환기.
제 1항에 있어서, 상기 금속판은 상기 압전판과 실질적으로 동일한 영률의 탄성을 갖는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기음향 변환기.
제 1항에 있어서, 상기 실질적으로 장방형의 금속판은 상기 압전판보다 긴 길이와 상기 압전판과 실질적으로 동등한 폭을 가지며, 상기 압전판은 상기 금속판의 길이의 일부가 노출되도록 하여 상기 금속판과 접착되는 것을 특징으로 하는 전기음향 변환기.
제 1항에 있어서, 상기 케이싱은 4개의 측벽부와, 1개의 저벽부, 및 상기 저벽부의 대략 중심부에 위치하는 1개의 방음(放音) 구멍을 더 포함하며, 상기 금속판은 상기 저벽부에 대향하고, 상기 지지부는 상기 케이싱의 단변측의 2개의 측벽부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기음향 변환기.
제 1항에 있어서, 상기 케이싱은 세라믹 및 수지 중의 적어도 하나를 포함하는 절연 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기음향 변환기.
제 1항에 있어서, 상기 금속판은 인청동 및 42Ni합금중의 적어도 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기음향 변환기.
제 1항에 있어서, 상기 금속판, 및 상기 압전판의 상면에 배치되는 전극들 중의 한 전극에 접속되는 리드선들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기음향 변환기.
제 1항에 있어서, 상기 진동판을 피복하도록 상기 케이싱상에 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기음향 변환기.
제 1항에 있어서, 상기 케이싱상에 배치된 진동판에 의하여 구성되는 공명실을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기음향 변환기.
제 1항에 있어서, 상기 압전판은 그 두께 방향으로 분극되는 것을 특징으로 하는 전기음향 변환기.
적어도 하나의 실질적으로 장방형의 금속판; 및

상면 및 하면에 전극들이 형성된 실질적으로 장방형의 압전판으로서, 상기 압전판의 폭이 상기 실질적으로 장방형의 금속판의 폭과 실질적으로 동등하며, 상기 압전판의 길이가 상기 금속판의 길이보다 짧고, 상기 금속판의 길이의 일부가 노출되도록 하여 상기 금속판의 한 표면에 상기 전극들중의 한 전극이 접착되는 압전판;을 포함하는 진동판으로서, 전기음향 변환기에 사용되는 진동판.
제 12항에 있어서, 상기 전극은 박막 전극과 후막 전극 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동판.
제 12항에 있어서, 상기 금속판은 상기 압전판과 실질적으로 동일한 영률의 탄성을 갖는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 진동판.
제 12항에 있어서, 상기 금속판은 인청동 및 42Ni합금 중의 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 진동판.
제 12항에 있어서, 상기 상면 및 하면 전극은 실질적으로 장방형의 금속판에 접착되는 것을 특징으로 하는 진동판.
복수의 진동판으로서, 각 진동판이, 실질적으로 장방형의 금속판과, 상면 및 하면에 전극들이 형성되며 상기 전극들중의 적어도 한 전극이 상기 실질적으로 장방형의 금속판의 한 표면에 접착되는 실질적으로 장방형의 압전판을 갖는 복수의 진동판(diaphragm);

복수의 파티션을 갖는 케이싱으로서, 상기 각 파티션은 상기 진동판의 단변측의 2변을 지지하는 지지부를 포함하는 지지체를 갖는 케이싱;

경화후의 영률(Young's modulus)이 약 4.0×10⁴N/㎡∼약 5.0×10⁶N/㎡이며, 상기 진동판의 단변측의 2변을 상기 지지부에 고정하기 위하여 배치되는 접착제; 및

상기 진동판의 장변측의 2변과 상기 지지체 사이의 틈새를 봉지하기 위하여 배치되는 탄성 봉지제;를 포함하는 전기음향 장치로서,

상기 진동판은, 상기 각 진동판의 상기 금속판과 상기 압전판의 상면에 형성된 전극의 사이에 소정의 전기 신호가 인가되는 경우, 길이 방향 벤딩 모드로 진동하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전기음향 장치.
제 18항에 있어서, 상기 압전판은 두께 방향으로 분극되는 것을 특징으로 하는 전기음향 장치.
제 18항에 있어서, 상기 탄성 봉지제는 경화후의 영률이 약 5.0×10⁶N/㎡이하인 것을 특징으로 하는 전기음향 장치.