KR20030007002A - 압전형 전기 음향 변환기 - Google Patents
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Abstract
압전형 전기 음향 변환기는 소형화되며 감소된 주파수를 가지며, 진동판이 휘어지거나 굴곡될 때 조차도 공진 주파수는 안정화된다. 상기 압전형 전기 변환기는 전극 사이의 교류 신호 인가에 따라 두께 방향으로 굴곡 진동하는 사각의 압전 진동판과, 상기 압전 진동판을 수납하는 케이싱을 포함하되, 상기 케이싱에는 상기 압전 진동판의 네 모서리를 지지하는 지지부재가 마련되어 있다.
Description
본 발명은 압전 부저 및 압전 수화기 등의 압전형 전기 음향 변환기에 관한 것이다.
전자 장치, 전자 홈 기기, 휴대 폰 및 다른 전자 장치에 있어서, 경보 음 또는 작동 음을 발생하는 압전 부저 또는 압전 수화기로서 압전형 전기 음향 변환기가 널리 사용되고 있다. 이 타입의 압전형 전기 음향 변환기는, 통상 원형 금속 판의 한면에 결합되어 유니몰프(unimorph) 타입 진동판을 형성하는 원형 압전 소자를 포함하고, 상기 금속판의 외주부는 실리콘 고무를 사용하여 원형 케이스상에 장착되는 한편, 상기 케이스의 개구는 커버에 의해 덮힌다.
그러나, 원형 진동판을 사용할 때는 저 생산 효율, 저 음향 변환 효율, 및 압전형 전기 음향 변환기의 소형화의 어려움 등의 문제점이 있다.
일본 특개 2000-310990호에는 생산 효율 및 음향 변환 효율을 향상시키며, 사각 진동판을 사용하여 소형화될 수 있는 압전형 전기 음향 변환기가 개시되어 있다. 상기 압전형 전기 음향 변환기는 사각 압전 진동판, 하부벽, 네 측벽, 및 상기 진동판을 지지하는, 서로 대향하는 두개의 측벽 사이의 내부에 배치된 지지부재를 포함하며, 상기 지지부재에는 외부 접속을 위한 제 1 및 제 2 전도부재와, 음성을 배출하는 구멍이 형성된 덮개 판이 구비된다. 상기 진동판은 상기 케이스에 수납되는데, 상기 진동판의 두 대향 변은 접착제 또는 탄성 밀봉재에 의해 지지부재에 고정되는 한편, 진동판의 나머지 두 변과 케이스 사이의 갭(gap)은 상기 탄성 밀봉재에 의해 밀봉되어, 진동판과 제 1 및 제 2 전도부재는 전도성 접착제에 의해 서로 전기 접속되며, 덮개 판은 케이스 측벽의 개구 단부상에 접착된다.
압전 진동판을 고정하는 다른 방법으로서, 진동판의 네 변을 접착제 또는 탄성 밀봉재를 사용하여 지지부재에 고정하는 방법이 있다.
진동판에 있어서, 벤딩 진동(bending vibration)은 진동판이 지지되는 방법에 따라 렌크드-벤딩 모드(length-bending mode)와 에리어-벤딩 모드(area-bending mode)로 발생할 수 있다. 전자는 진동판의 두변이 케이스에 고정되며, 길이 방향으로의 두 단부가 지지물로서 작용하는 판 두께 방향으로의 벤딩 진동 모드이며, 후자는 케이스에 진동판의 네 변을 고정함으로써, 네 변이 지지물로서 기능하여 대각선의 교점이 최대 변위를 갖도록 하여 진동판의 전체 면적이 판 두께 방향으로 굴곡진동하는 모드이다.
그러나, 종래의 렌크드-벤딩 모드 및 에리어-벤딩 모드의 어떤 경우에도 진동판의 공진 주파수가 높고, 저 주파수 범위의 음압이 증가될 수 없다는 결점을 갖는다. 케이스 및 진동판의 사이즈를 증가시킬 때, 공진 주파수가 저하될 수 있다. 그러나, 압전형 전기 음향 변환기는 이에 상응하여 사이즈에 있어서 증가될 것이다.
또한, 상기 종래의 압전형 전기 음향 변환기는 진동판의 두 변 또는 네 변이 강하게 구속되기 때문에 진동판이 휘거나 굴곡되면 공진주파수가 안정화되지 않는다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 극복하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 소형화되며, 감소된 주파수를 가지며, 진동판이 휘거나 굴곡될 때 조차도 공진 주파수가 안정화되는 압전형 전기 음향 변환기를 제공하는 데 있다.
도 1의 (A) 및 (B)는 네 변에서 진동판을 지지할 때와 그 모서리에서 진동판을 지지할 때의 진동절들을 비교하는 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 의한 압전형 전기 음향 변환기의 조립도,
도 3은 도 2에서 덮개 판과 탄성 밀봉재가 제거된 압전형 전기 음향 변환기의 평면도,
도 4는 도 3의 A-A선에 따른 단면도,
도 5는 도 2에 도시된 압전형 전기 음향 변환기에 사용된 압전 진동판의 사시도,
도 6은 도 5의 B-B선에 따른 계단 단면도,
도 7은 두변에서 압전 진동판을 지지함과 아울러 그 모서리에서 압전 진동판을 지지할 때의 음압을 비교하는 챠트,
도 8은 덮개 판 및 탄성 밀봉재가 제거된, 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 의한 압전형 전기 음향 변환기의 평면도,
도 9는 도 8의 C-C 선에 따른 단면도,
도 10은 도 8에 도시된 압전형 전기 음향 변환기에 포함된 케이스의 사시도,
도 11은 덮개 판이 제거된 본 발명의 바람직한 제 3 실시예에 의한 압전형 전기 음향 변환기의 사시도,
도 12는 도 11의 케이스 및 진동판의 조립도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 진동판2 : 상부 주면 전극
3 : 하부 주면 전극4 : 내부 전극
5, 6 : 단면(斷面) 전극7 : 보조 전극
8, 9 : 수지 층10 : 케이스
20 : 덮개 판30 : 필름
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 압전형 전기 음향 변환기는 전극을 구비함과 아울러 상기 전극 사이의 교류 신호 인가에 따라 두께 방향으로 굴곡 진동하는 거의 사각형 압전 진동판과, 상기 압전 진동판을 수납하는 케이싱(casing)을 포함하며, 상기 케이싱에는 상기 압전 진동판의 네 모서리를 지지하는 지지부재가 구비된다.
상기 진동판의 네 변이 항상 상기 케이싱 상에 지지될 때, 또한 상기 진동판의 네 모서리가 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상기 케이싱 상에 지지될 때의 두 경우에 상기 진동판은 에리어-벤딩 모드에서 진동한다. 그러나, 도 1의 (A) 및 (B)에 도시한 바와 같이, 진동 절은 다르다. 즉, 도 1의 (A)에 도시한 바와 같이, 진동판의 네 변을 지지할 때 진동판에 내접된 원을 절로서 이용하여 진동하는 반면, 도 1의 (B)에 도시한 바와 같이, 진동판의 네 모서리를 지지할 때 진동판은 진동판에 거의 외접하는 원을 절로서 이용하여 진동한다. 따라서, 최대 변위, 즉 원의 중심에서의 음압은 전자에 비해 후자에서 크다. 또한, 진동판의 변위 면적은 전자에 비해 후자에서 크므로, 진동 주파수는 후자에서 낮게 되어 동일한 외부 사이즈를 갖는 진동판에서 조차도 저주파수를 달성할 수 있게 한다.
도 1의 (A) 및 (B)는 상술한 상이한 방법으로 진동판의 네 변을 지지하는 경우의 비교를 나타낸다. 진동판의 두 변을 지지하는 경우와 비교할 때 조차도, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 지지 구조에 있어서는 진동판에 대한 구속력(restricting force)은 상당히 감소되어, 저 주파수가 달성될 수 있으며, 더욱이 저 주파수 범위에 있어서의 음압은 증가될 수 있다.
상술한 바와 같이, 진동판의 네 모서리를 지지함으로써 소형화와 주파수에 있어서의 감소는 달성될 수 있으며, 진동판이 자유롭게 편향가능하므로 진동판이 휘어지거나 굴곡될 때 조차도 공진 주파수에 있어서의 변동은 억제된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의한 압전형 전기 음향 변환기는, 지지부재 부근에 노출된 내부 접속부와 케이싱의 외부면에 노출된 외부 접속부를 가짐과 아울러 상기 내부 접속부에 전기 접속되는 단자 전극과, 전도성 접착제를 더 포함하되, 상기 압전 진동판의 전극과 상기 단자 전극의 내부 접속부는 상기 전도성 접착제에 의해 서로 전기 접속될 수 있다.
즉, 상기 진동판을 에리어 벤딩 모드에서 굴곡 진동시키기 위해서 상기 진동판의 전극 사이에 교류 신호를 인가할 필요가 있다. 상기 진동판의 전극을 상기 전도성 접착제에 의해 상기 케이싱의 지지부재 부근에 노출된 내부 접속부에 접속시킴으로써 진동판의 진동에 대한 구속력을 가능한 한 많이 감소시켜 교류 신호가 인가될 수 있다.
또한, 상기 전도성 접착제로서 예컨대, 우레탄 전도성 페이스트(urethane conductive paste)가 사용될 때는, 경화 후의 그 탄성으로 인해 상기 진동판에 대한 구속력은 커질 필요가 없다.
바람직하게는, 압전 진동판의 외주부와 상기 케이싱의 내주부 사이의 갭은 탄성 밀봉재로 밀봉된다.
상기 에리어 벤딩 모드에서 상기 진동판이 굴곡 진동될 때 조차도, 상기 진동판과 케이싱 사이의 갭이 있다면 그것을 통해 공기가 누설되어 음압이 얻어질 수 없다. 상기 진동판의 외주부와 상기 케이싱의 내주부사이의 갭을 탄성 밀봉재로 밀봉함으로써 상기 진동판의 진동을 방해함이 없이 상기 공기 누설이 방지될 수 있다.
상기 탄성 밀봉재용으로 예컨대, 실리콘 접착제가 사용될 수 있으며, 다른 밀봉재도 사용될 수 있다.
바람직하게는, 상기 압전 진동판은 상기 진동판의 외주부에 적어도 부착된필름을 포함하며, 상기 압전 진동판과 상기 케이싱 사이의 갭은 상기 케이싱의 내주부에 상기 필름을 용착 또는 접착시킴으로써 밀봉된다.
상기 진동판과 상기 케이싱 사이의 갭이 탄성 밀봉재를 도포함으로써 밀봉될 수 있을 지라도, 과도한 두께를 갖는 탄성 밀봉재가 상기 진동판과 상기 케이싱 사이의 간격에 부착되면 진동을 댐핑(damping)할 가능성이 있다. 한편, 상기 진동판과 상기 케이싱이 상기 얇은 필름에 의해 접속되면 상기 진동판은 진동되기 용이하여 고 음압을 얻을 수 있다.
상기 필름은 상기 진동판의 주변에만 부착될 수 있거나 또는 상기 진동판의 전체 표면에 부착될 수 있다.
바람직하게는, 상기 케이싱에 구비된 지지부재는 상기 압전 진동판 네 모서리의 점지지(point-supporting) 부근에 있어서의 돌기이다.
즉, 상기 지지부재가 편평하여 그 표면상에서 상기 진동판의 네 모서리를 지지한다 할 지라도, 접촉 면적은 증가하므로 진동은 댐핑될 수 있다. 반면에, 상기 지지부재가 돌기이면 상기 진동판은 거의 구속됨으로써 음압 특성을 향상시킨다.
이 경우, 대향하는 돌기들이 상기 케이싱의 상, 하부에 배치되어 상기 돌기들 사이에서 진동판의 모서리를 클램핑(clamping)하면, 접착제에 의한 고정은 제거되어 제조공정을 단순화할 수 있으며, 상기 진동의 댐핑은 감소된 지지 면적으로 인해 제거될 수 있다.
본 발명의 다른 요지, 구성 요소, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조한, 다음의 바람직한 실시예의 상세한 설명으로부터 보다 분명해질 것이다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 의한 표면 장착형의 압전형 전기 음향 변환기를 도시한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의한 전기 음향 변환기는 압전 수화기와 같이 넓은 범위의 주파수에서 사용하기 위한 것이며, 층상 구조의 압전 진동판(1), 케이스(10) 및 덮개 판(20)을 포함한다. 케이스(10) 및 덮개 판(20)은 케이싱을 구성한다.
도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 진동판(1)은, 바람직하게는, 두개의 압전 세라믹 층(1a, 1b)을 적층함으로써 제조되며, 두 주면(principal-surface)에 배치되는 주면 전극(2, 3)과, 세라믹 층(1a, 1b) 사이에 배치되는 내부 전극(4)을 포함한다. 도면에서 굵은 선의 화살표로 도시된 바와 같은 두개의 세라믹 층(1a, 1b)은 하나의 두께 방향으로 분극된다. 상부 주면 전극(2)과 하부 주면 전극(3)은, 바람직하게는, 진동판(1)의 변 길이보다 약간 짧으며, 그 일단은 진동판(1)의 일단 면상에 배치되는 단면(端面) 전극(5)에 접속된다. 따라서, 두개의 주면 전극(2, 3)은 서로 접속된다. 내부 전극(4)은 주면 전극(2, 3)과 거의 대칭이며, 내부 전극(4)의 일단은 단면 전극(5)으로부터 분리되는 한편, 타단은 진동판(1)의 타단 면 상에 배치되는 단면 전극(6)에 접속된다. 또한, 진동판(1)의 타단 양면 상에는 좁은 폭을 가진 보조 전극(7)이 단면 전극(6)에 전기 접속되도록 배치된다.
진동판(1)의 상부 및 하부 면상에는 수지 층(8, 9)이 주면 전극(2, 3)을 각각 커버하기 위해 마련된다. 수지 층(8, 9)은 새터 강도(shatter strength)를 증가시키기 위해 마련된다. 상, 하부 수지 층(8, 9) 상에는 주면 전극(2, 3)을 노출하는 절결부(8a, 9a)와 보조 전극(7)을 노출하는 절결부(8b, 9b)가 서로 대각으로 대향하는 진동판(1)의 모서리 부근에 배치된다.
또한, 절결부(8a, 8b, 9a, 9b)는 상, 하부면 중의 한면에만 배치될 수 있다. 그러나, 상, 하부의 방향성을 없애기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예에 의해 두 면상에 절결부(8a, 8b, 9a, 9b)가 배치된다.
보조 전극(7)은 반드시 소정폭의 밴드 전극(band electrode)은 아니며, 절결부(8b, 9b)에 상응한 위치에만 배치될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 대략 10mm×10mm×20㎛의 치수를 갖는 PZT 세라믹은 바람직하게는 세라믹 층(1a, 1b)으로서 사용되며, 약 5㎛ 내지 10㎛의 두께를 갖는 폴리아미드이미드계 수지(polyamidoimide resin)는 바람직하게는 수지 층(8, 9)로서 사용된다.
바람직하게는 세라믹 및 수지등의 절연물질로 제조된 케이스(10)는 하부 벽(10a) 및 4개의 측벽(10b 내지 10e)을 구비하는 거의 사각 박스형이다. 수지 케이스(10)의 형성시, LCP(액정 폴리머), SPS(신디오타틱 폴리스틸렌), PPS(폴리페닐렌 술파이드) 및 에폭시 수지 등의 내열 수지가 바람직하다. 네 측벽(10b 내지 10e)의 내주부에는 단차부(10f)가 환형 배열로 형성된다. 두 대향 측벽(10b, 10d) 내부의 단차부(10f) 상에는 한쌍의 단자(11, 12)의 내부 접속부(11a, 12a)가 노출된다. 단자(11, 12)는 인서트 성형에 의해 케이스(10)에 배치되며, 케이스(10)의 외측으로 돌출하는 외부 접속부(11b, 12b)는 측벽(10b, 10d)의 외부 면을 따라 케이스(10)의 하부 벽(10a)을 향해 굴곡된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면,단자(11, 12)의 내부 접속부(11a, 12a)는 각각 바람직하게는 2분기형이다. 이 2분기형 내부 접속부(11a, 12a)는 케이스(10)의 모서리 부근에 위치한다.
도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 단차부(10f) 내부의 네 모서리에는 진동판(1)의 네 모서리를 지지하기 위해 단차부(10f)보다 일단 낮은 위치에 배치되는 지지부재(10g)가 마련된다. 따라서, 진동판(1)을 지지부재(10g)상에 배치할 때 진동판(1)의 상면은 단자(11, 12)의 내부 접속부(11a, 12a) 상면 높이에 거의 일치한다. 지지부재(10g)는 평면도에서 거의 삼각형이며, 동일 원주상에 4개의 지지부재(10g)가 배치된다.
또한, 하부벽(10a)에는 그 내부에 배치된 제 1 음 배출 구멍(10h)이 마련된다.
진동판(1)은 케이스(10)내부에 수납되는데, 탄성 지지재(13)에 의해 네 위치에서 지지부재(10g)에 고정되거나 그 부근에 고정된다. 즉, 탄성 지지재(13)는 절결부(8a)에 노출된 주면 전극(2)과 단자(11)의 내부 접속부(11a)사이, 그리고 절결부(8a)와 대각으로 대향하는 절결부(8b)에 노출된 보조 전극(7)과 단자(12)의 내부 접속부(12a) 사이에 도포된다. 또한 탄성 지지재(13)는 길이방향으로 정렬되며, 거의 타원형으로 도포된다. 그러나, 코팅형태는 타원형으로 제한되지 않는다. 탄성 지지재(13)로서 예컨대, 약 3.7 ×Pa의 경화후의 영율(Young's modulus)을 갖는 우레탄 접착제가 사용될 수 있다. 경화 전의 탄성 지지재(13)의 점성이 높아(예컨대, 50 dPa·s 내지 약 120 dPa·s) 탄성 지지재(13)를 스프래딩(spreading)하기가 매우 어려우므로, 탄성 지지재(13)는 도포되었을 때 진동판(1)과 케이스(10) 사이의 갭을 통해 하부벽(10a) 아래로 흐르기가 어렵게 된다. 탄성 지지재(13)를 도포한 후에 가열됨과 아울러 경화된다.
또한, 진동판(1)을 고정하는 방법으로서는, 진동판(1)을 케이스(10)에 수납한 후 디스펜서(dispenser)에 의해 탄성 지지재(13)를 도포할 수 있다. 대안적으로, 미리 진동판(1)을 탄성 지지재(13)로 코팅한 상태에서 진동판(1)이 케이스(10)에 수납될 수 있다.
탄성 지지재(13)의 코팅 위치는 바람직하게는 가능한 한 지지부재(10g)에 근접될 수 있다. 도 3에서, 탄성 지지재(13)는 지지부재(10g)로부터 약간 간격을 둔 위치에서 도포된다. 이는 전도성 접착제(14)가 탄성 지지재(13)를 따라 위치하기 때문이다. 한편, 진동판(1)의 전극과 내부 접속부(11a, 12a)가 케이스(10)의 모서리에 배치될 수 있으면 탄성 지지재(13)의 코팅 위치는 또한 지지부재(10g)가 될 수 있다.
탄성 지지재(13)를 경화한 후에, 전도성 접착제(14)는 바람직하게는 거의 타원형으로 도포되는 탄성 지지재(13) 상에 거의 타원형으로 도포되어 탄성 지지재(13)와 교차하도록 하므로 주면 전극(2)과 단자(11)의 내부 접속부(11a)는 함께 접속되고, 보조 전극(7)과 단자(12)의 내부 접속부(12a)는 또한 함께 접속된다. 전도성 접착제(14)로서, 예컨대 약 0.3 ×Pa의 경화 후의 영율을 갖는 우레탄 전도성 페이스트가 사용될 수 있다. 전도성 접착제(14)가 도포된 후에 가열됨과 아울러 경화된다. 전도성 접착제(14)의 코팅 모양은 타원형으로 제한되는 것은 아니다. 코팅 모양은 탄성 지지재(13)의 측면을 따라 위치시킴으로써 주면 전극(2)과 내부 접속부(11a)사이, 그리고 보조 전극(7)과 내부 접속부(12a) 사이의 접속을 충분히 가능하게 하는 형상일 수 있다.
전도성 접착제(14)를 도포하고 경화한 후에 진동판(1)의 전체 주변과 케이스(10)의 내주부 사이의 갭은 탄성 밀봉재(15)로 코팅되어 진동판(1)의 상부와 하부 사이의 공기 누설이 방지된다. 탄성 밀봉재(15)는 환형 배열로 도포된 후 가열 및 경화된다. 탄성 밀봉재(15)로서, 예컨대 약 3.0 ×Pa의 경화 후의 영율을 가지는 실리콘 접착제가 사용된다.
상술한 바와 같이 진동판(1)을 케이스(10)에 고정한 후 덮개 판(20)은 접착제(21)에 의해 케이스(10)의 상부 개구에 접착된다. 덮개 판(20)은 바람직하게는 케이스(10)와 같은 재료로 제조된다. 덮개 판(20)을 접착함으로써 덮개 판(20)과 진동판(1) 사이에 음향 공간이 형성된다. 덮개 판(20)에는 그 내부에 형성되는 제 2 음성 배출 구멍(22)이 마련된다.
상술한 바와 같은 방법으로 표면 장착 압전형 전기 음향 변환기가 완성된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의한 전기 음향 변환기에 있어서, 단자(11, 12) 사이에 소정의 교류 전압이 제공되면 진동판(1)은 에리어-벤딩 모드로 굴곡 진동할 수 있다. 전기장과 동일 방향으로 분극되는 압전 세라믹 층은 평면방향으로 축소되는 한편, 전기장과 반대 방향으로 분극되는 압전 세라믹 층은 평면 방향으로 확대되어 전체 구조는 두께 방향으로 굴곡된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 진동판(1)이 적층된 세라믹 구조를 가지며, 두께 방향으로 연속 배치된 두개의 진동 영역(세라믹 층)은 서로 반대방향으로 진동하므로, 유니몰프형 진동판에 비해 큰 변위 즉, 큰 음압이 얻어질 수 있다.
도 7은, 진동판(1)의 두 대향변이 케이스상에 지지될 때의 음성 특성과 진동판(1)의 네 모서리가 케이스 상에 지지될 때의 음성 특성을 도시한다. 도면으로부터 명백한 바와 같이, 전자에서는 공진 주파수가 대략 1200 Hz인 한편, 후자에서의 공진 주파수는 대략 800 Hz가 되어, 진동판을 네 모서리로 지지함으로써 공진 주파수는 저하되고, 더욱이 공진 주파수에서의 음압은 증가된다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 의한 압전형 전기 음향 변환기를 도시한다. 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 의하면, 시트부(seats)(10i)가 케이스의 네 모서리에 배치되며, 그것으로부터 돌출하는, 시트부(10i)의 상면 상에 배치된 돌기(10j)가 존재하여 진동판(1)의 모서리 하부면이 거의 돌기(10j)에 의해 점지지된다.
이경우, 진동판(1)과 돌기(10j) 사이의 접촉면적은 매우 감소되어 진동을 댐핑하지 않도록 함으로써 음성 특성을 향상시킨다.
또한, 측벽(10c, 10e) 내부의 단차부(10f)는 도 10에서 생략된다.
본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 의하면, 덮개 판(20)에는 그 하부면 상에 배치됨과 아울러 케이스(10)의 돌기(10j)와 대향하는 돌기가 마련되어 이들 돌기 사이에서 진동판을 상, 하 방향으로 클램핑(clamping)한다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 바람직한 제 3 실시예에 의한 압전형 전기 음향 변환기를 도시한다.
상기 본 발명의 바람직한 제 3 실시예에 의하면, 케이스(10)의 내측 전 주변을 따라 단차부(10k)가 배치되고, 단차부(10k)의 네 모서리에는 내측으로 확대된 지지부재(10l)가 배치된다. 단차부(10k) 및 지지부재(10l)는 높이에 있어서 동일하다. 진동판(1)은 사이즈에 있어서 이 진동판(1) 보다 큰 필름(30) 상에 접착된다. 진동판(1)의 네 모서리는 지지부재(10l)상에 위치하는 한편, 그 네 변은 단차부(10k)상에 장착되지 않도록 배치된다. 필름(30)으로는, 폴리이미드 등의, 진동판의 굴곡 진동을 방해하지 않은 탄성의 얇은 두께의 필름이 사용될 수 있다. 필름(30)의 전 주변은 케이스(10)의 단차부(10k)와 지지부재(10l)상에 접착 또는 용착된다.
이경우, 필름(30)이 진동판(1)을 케이스(10)에 고정시킴과 아울러 케이스(10)와의 간격을 밀봉하는 기능을 하므로 탄성 지지재(13) 또는 전도성 접착제(14)는 생략될 수 있다. 또한, 탄성 밀봉재(15)에 의한 과도한 코팅으로 인해 진동판(1)의 진동을 댐핑할 가능성이 없다.
또한, 필름(30)은 진동판(1)의 전면 상에 접착되는 거의 사각형으로 제한되는 것은 아니며, 진동판(1)의 주변에만 접착되는 프레임형(frame-shape)일 수 있다. 필름(30)은 또한 진동판(1)의 하부면에만 접착되는 것으로 한정되는 것은 아니며, 상부 면 또는 양면에 접착될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 진동판(1)의 네 모서리를 안정하고 용이하게 지지하기 위해, 덮개 판(20)의 하부 면 상에 볼록부재를 형성하여 진동판의 모서리를 볼록부재에 의해 지지부재(10l)를 향해 가압하도록 한다.
도 11 및 도 12에서 케이스(10)내에 구비된 단자가 생략될 지라도, 도 2 또는 도 10에 도시된 바와 거의 같다. 이경우, 단자의 내부 접속부와 진동판(1)의 전극 사이를 전도성 접착제로 접속하는 것만 필요하다.
본 발명은 상술한 바람직한 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상 및 범위 내에서 수정될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의한 압전 진동판은 바람직하게는 두개의 압전 세라믹 층을 적층함으로써 제조된다. 대안으로, 압전 진동판은 3개 이상의 압전 세라믹 층을 적층시킴으로써 제조될 수 있다.
또한, 압전 진동판은 압전 세라믹 층의 적층 구조로 한정되지 않는다. 금속판의 한면 또는 양면상에 압전 판을 접착함으로써 제조되는 진동판이 사용될 수 있다.
본 발명에 의한 단자 전극은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 인서트 단자(inserted terminal)로 한정되지 않는다. 단자 전극은 케이스의 지지부재 상부면으로부터 외부를 향해 뻗는 얇은 필름 또는 두꺼운 필름 전극일 수 있다.
본 발명에 의한 케이싱은 압전 진동판을 수납함과 아울러 그것의 네 모서리를 지지하는 기능을 가지면 어떠한 구성도 될 수 있으며, 상술한 바람직한 실시예와 같이 오목 단면(斷面)을 갖는 케이스와 그 케이스의 상부면에 접착되는 덮개 판으로 형성되는 케이싱으로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 바람직한 실시예는 상술한 바와 같으나, 본 발명의 범위 및 사상으로부터 벗어남이 없는 변형 및 수정은 그 기술분야의 숙련자에게는 명백한 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 본 발명의 범위는 다음의 청구범위에 의해서만 결정된다.
위의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명에 의하면 진동판의 네 모서리를 케이스에서 지지하므로 진동판의 전극간에 교류신호를 인가하면 진동판은 거의 그 외접원을 절로 하여 에리어-벤딩 모드에서 굴곡 진동한다. 이 때문에 진동판의 변위 면적이 커지고, 원의 중심에 있어서의 최대 변위가 커지며, 음압이 커진다. 또한, 진동의 주파수가 2변 지지구조나 4변 지지구조에 비해 저하되고, 외형 치수가 동일한 진동판으로도 낮은 주파수를 실현할 수 있다. 더욱이 진동판의 4개의 모서리부를 지지함으로써 진동판이 자유롭게 변형가능하므로 진동판에 휘어짐이나 굴곡이 있어도 공진 주파수가 안정하다는 효과가 있다.
Claims (20)
- 전극을 구비함과 아울러 상기 전극 사이의 교류 신호 인가에 따라 두께 방향으로 굴곡 진동하는 사각형 압전 진동판; 및상기 압전 진동판을 수납하는 케이싱을 포함하며;상기 케이싱에는 상기 압전 진동판의 네 모서리를 지지하도록 설치된 지지부재가 마련되는 것을 특징으로 하는 압전형 전기 음향 변환기.
- 제 1 항에 있어서,상기 지지부재 부근에 노출되는 내부 접속부와 상기 케이싱의 외부면에 노출되어 상기 내부 접속부에 전기 접속되는 외부 접속부를 구비하는 단자 전극; 및전도성 접착제를 더 포함하며;상기 압전 진동판의 전극과 상기 단자 전극의 내부 접속부는 상기 전도성 접착제에 의해 서로 전기 접속되는 것을 특징으로 하는 압전형 전기 음향 변환기.
- 제 1 항에 있어서,탄성 밀봉재를 더 포함하며,상기 압전 진동판의 외주부와 상기 케이싱의 내주부 사이의 갭은 상기 탄성 밀봉재로 밀봉되는 것을 특징으로 하는 압전형 전기 음향 변환기.
- 제 1 항에 있어서,상기 압전 진동판은 적어도 상기 진동판의 외주부에 부착된 필름을 포함하며, 상기 압전 진동판과 상기 케이싱 사이의 갭은 상기 케이싱의 내주부에 용착 또는 접착되는 필름에 의해서 밀봉되는 것을 특징으로 하는 압전형 전기 음향 변환기.
- 제 1 항에 있어서,상기 케이싱에 구비된 지지부재는 상기 압전 진동판 네 모서리의 점지지 부근에 설치된 돌기인 것을 특징으로 하는 압전형 전기 음향 변환기.
- 제 1 항에 있어서,상기 케이싱은 케이스와 덮개 판을 포함하는 것을 특징으로 하는 압전형 전기 음향 변환기.
- 제 1 항에 있어서,상기 전극은 상기 진동판의 변 길이보다 짧은 것을 특징으로 하는 압전형 전기 음향 변환기.
- 제 1 항에 있어서,상기 전극은 수지로 덮히는 것을 특징으로 하는 압전형 전기 음향 변환기.
- 제 8 항에 있어서,상기 전극의 일부를 노출하도록 상기 수지에 절결부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 압전형 전기 음향 변환기.
- 제 1 항에 있어서,상기 케이싱은 4개의 측벽과, 상기 4개의 측벽의 내주부 상에 환형 배열로 배치되는 단차부를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전형 전기 음향 변환기.
- 제 1 항에 있어서,상기 케이싱은 내부 단자와 상기 내부 단자에 대한 내부 접속부를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전형 전기 음향 변환기.
- 제 1 항에 있어서,상기 내부 단자의 내부 접속부는 상기 진동판의 모서리에 위치한 두갈래진 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 압전형 전기 음향 변환기.
- 제 10 항에 있어서,상기 지지부재는 상기 단차부 내부의 진동판의 네 모서리에 위치하며, 상기 단차부보다 낮은 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 압전형 전기 음향 변환기.
- 제 11 항에 있어서,상기 진동판의 상부면은 상기 내부 단자의 내부 접속부 상부면과 높이가 일치하는 것을 특징으로 하는 압전형 전기 음향 변환기.
- 제 1 항에 있어서,상기 지지부재는 평면도 상에서 삼각형이며, 동일 원주상에 설치되는 것을 특징으로 하는 압전형 전기 음향 변환기.
- 제 1 항에 있어서,상기 지지부재를 상기 진동판에 고정하도록 설치되는 탄성 지지재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압전형 전기 음향 변환기.
- 제 16 항에 있어서,상기 탄성 지지재는 길이방향으로 배열되며, 타원형인 것을 특징으로 하는 압전형 전기 음향 변환기.
- 제16항에 있어서,상기 탄성 지지재는 약 3.7 ×106Pa의 경화후의 영율(Young's modulus)을 가지는 우레탄 접착제인 것을 특징으로 하는 압전형 전기 음향 변환기.
- 제 1 항에 있어서,상기 케이스의 네 모서리에 복수의 시트부가 설치되며, 상기 시트부의 상부면상에는 그로부터 돌출하는 돌기가 배치되는 것을 특징으로 하는 압전형 전기 음향 변환기.
- 제 19 항에 있어서, 상기 진동판의 모서리 하부면은 상기 돌기에 의해 점지지되는 것을 특징으로 하는 압전형 전기 음향 변환기.
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