KR20040060746A

KR20040060746A - 압전 진동판 및 이 압전 진동판을 사용한 압전형 전기음향 변환기

Info

Publication number: KR20040060746A
Application number: KR1020030094589A
Authority: KR
Inventors: 다케시마데츠오; 다지마기요타카; 고스기유지
Original assignee: 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2003-12-22
Publication date: 2004-07-06
Also published as: CN100356816C; JP3861809B2; US7067959B2; US20040124748A1; JP2004214796A; DE10354026B4; CN1512822A; DE10354026A1; KR100517076B1

Abstract

본 발명은 표리의 주면 전극과 측면 전극의 도통(導通) 신뢰성을 확보하면서, 내충격성을 더욱 높일 수 있는 압전 진동판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 구성에 따르면, 복수의 압전 세라믹스층을 적층한 사각형의 적층체(2)의 표리 주면에 주면 전극(3, 4)을 형성하고, 각 세라믹스층 사이에 내부 전극(5)을 형성하며, 주면 전극(3, 4)을 측면 전극(7)을 통하여 도통시키고, 내부 전극(5)을 측면 전극(9)과 도통시키며, 또한 측면 전극(9)을 인출 전극(8)과 도통시킨다. 적층체(2)의 표리 주면의 거의 전면을 수지층(10, 11)으로 덮고, 측면 전극(7)을 따르는 표리의 수지층의 1개의 변부(邊部)에 주면 전극(3, 4)의 일부가 노출되는 노치부(10a, 11a)를 각각 형성하며, 측면 전극(9)을 따르는 표면측의 수지층(10)의 다른 1개의 변부에 인출 전극(8)이 노출되는 노치부(10b)를 형성한다. 표리의 수지층(10, 11)의 노치부(10a, 11a)를 서로 대향하지 않는 위치에 형성한다.

Description

압전 진동판 및 이 압전 진동판을 사용한 압전형 전기 음향 변환기{Piezoelectric diaphragm and piezoelectric electroacoustic transducer using the same}

본 발명은 압전 리시버(receiver)나 압전 사운더(sounder) 등에 사용되는 압전 진동판 및 이 압전 진동판을 사용한 압전형 전기 음향 변환기에 관한 것이다.

종래, 전자 기기, 가전제품, 휴대 전화기 등에 있어서, 압전 사운더나 압전 리시버로서 압전형 전기 음향 변환기가 널리 사용되고 있다. 이러한 종류의 압전형 전기 음향 변환기에 있어서, 적층 구조의 압전 세라믹스로 이루어지는 바이모르프(bimorph)형 압전 진동판을 사용한 것이 일본국 특허공개 2001-95094호 공보에서 제안되어 있다.

이 압전 진동판은 2층 또는 3층의 압전 세라믹스층을 적층하여 적층체를 형성함과 아울러, 이 적층체의 표리 주면에 주면 전극을 형성하고, 각 세라믹스층 사이에 내부 전극을 형성하며, 모든 세라믹스층을 두께 방향으로 동일 방향으로 분극한 것이다. 그리고, 표리의 주면 전극과 내부 전극 사이에 교류 신호를 인가함으로써, 적층체를 굴곡 진동시킨다. 이와 같이, 압전 진동판이 세라믹스의 적층 구조체로 이루어지고, 두께 방향으로 순서대로 배치된 2개의 진동 영역(세라믹스층)이 서로 반대 방향으로 진동하기 때문에, 유니모르프형(unimorph type) 압전 진동판에 비하여 큰 변위량, 다시 말하면 큰 음압(音壓)을 얻을 수 있다.

그러나, 이 압전 진동판은 압전 세라믹스층만으로 구성되어 있기 때문에, 낙하 충격 등의 충격력에 대하여 약하다는 결점이 있다. 그래서, 일본국 특허공개 2002-10393호 공보에서는, 적층체의 표리면의 거의 전면을 두께가 얇은 수지층으로 덮은 구조의 압전 진동판이 제안되어 있다. 이와 같이 적층체의 표리 주면의 거의 전면을 수지층으로 덮음으로써, 적층체를 보강할 수 있으며, 낙하 강도가 대폭으로 향상됨과 아울러, 수지층은 적층체의 굴곡 진동을 저해하는 것이 아니기 때문에, 음압을 거의 손상하지 않고, 또한 공진 주파수가 크게 상승하는 일이 없다는 특징을 갖는다. 또한, 수지층에 의해 적층체를 보강함으로써, 적층체를 구성하는 세라믹스층을 더욱 박층화할 수 있으며, 음압 특성을 한층 향상시키는 것이 가능해진다.

도 8∼도 10은 이와 같은 압전 진동판의 일례를 나타낸다.

압전 진동판(40)은 PZT 등으로 이루어지는 2층의 압전 세라믹스층(41a, 41b)을 적층한 적층체(41)를 구비하고 있고, 적층체(41)의 표리 주면에는 주면 전극(42, 43)이 형성되며, 세라믹스층(41a, 41b) 사이에는 내부 전극(44)이 형성되어 있다. 2개의 세라믹스층(41a, 41b)은 화살표 P로 나타내는 바와 같이 두께 방향에 있어서 동일 방향으로 분극되어 있다. 표면측의 주면 전극(42)과 이면측의 주면 전극(43)은 적층체(41)의 한쪽 변으로부터 다른쪽 변의 직전까지 연장되어 있으며, 내부 전극(44)은 주면 전극(42, 43)과 대칭적으로 다른쪽 변으로부터 한쪽 변의 직전까지 연장되어 있다. 적층체(41)의 표리면은 수지층(45, 46)에 의해 덮여져 있다.

적층체(41)의 한쪽 측면에는, 주면 전극(42, 43)과 도통하는 측면 전극(47)이 형성되고, 적층체(41)의 대향하는 측면에는, 내부 전극(44)과 도통하는 측면 전극(48)이 형성되어 있다. 측면 전극(48)의 상하부는 적층체(41)의 표리면의 가장자리부를 따라서 형성된 인출 전극(49)과 도통하고 있다. 수지층(45, 46)에는, 표리의 주면 전극(42, 43)의 일부가 노출되는 노치부(45a, 46a)와, 인출 전극(49)의 일부가 노출되는 노치부(45b, 46b)가 형성되어 있다. 압전 진동판(40)을 단자가 부착된 케이스에 수납하고, 케이스 내에 노출된 단자에 대하여 표면측의 수지층(45)의 노치부(45a, 45b)로부터 노출된 전극을 도전성 접착제에 의해 접속함으로써, 압전 진동판(40)과 단자를 전기적으로 접속할 수 있다.

상기 구성의 압전 진동판(40)에서는, 수지층(45, 46)의 노치부(45a, 46a 및 45b, 46b)가 대향하는 변의 중앙부이며, 표리 대향하는 위치에 형성되어 있다. 이 중, 표리의 주면 전극(42, 43)의 일부를 노출시키는 노치부(45a, 46a)를 표리의 수지층(45, 46)에 형성하는 이유는 다음과 같다. 즉, 측면 전극(47, 48)은적층체(41)의 표리에 수지층(45, 46)을 형성한 후에 형성되지만, 주면 전극(42, 43)이 박막 전극으로 이루어지기 때문에, 수지층(45, 46)과 세라믹스층(41a, 41b) 사이로부터 노출되어 있는 주면 전극(42, 43)의 노출 면적이 매우 작아서, 측면 전극(47)을 압전 진동판(40)의 측면에 형성한 것만으로는 주면 전극(42, 43)과의 도통 신뢰성을 확보할 수 없다. 그래서, 측면 전극(47)을 따르는 표리의 수지층(45, 46)의 변부(邊部)에 노치부(45a, 46a)를 형성하고, 측면 전극(47)의 일부를 주면 전극(42, 43)의 표면으로 돌아 들어가게 함으로써, 그 도통 신뢰성을 확보한 것이다. 한편, 인출 전극(49)을 노출시키는 노치부(45b, 46b)에 대해서는, 표면측의 수지층(45)에만 형성하면 되지만, 방향성을 없애기 위해서, 이면측의 수지층(46)에도 형성하고 있다.

상기와 같이 수지층(45, 46)의 표리 대향 위치에 노치부(45a, 46a, 45b, 46b)가 형성되어 있기 때문에, 낙하 충격이 가해진 경우에, 노치부로부터 노출된 적층체(41)의 부분에 크랙이 발생하기 쉽다는 문제가 있었다. 특히, 적층체(41)를 박층화한 경우에 크랙의 발생 빈도가 높아진다. 도 10에 있어서, 파선 CR은 크랙의 발생 부위를 나타낸다. 크랙의 원인은 도전성 접착제에 의한 경화 수축 응력이 수지층(45, 46)의 노치부로부터 노출된 전극에 작용하는 것, 낙하 충격이 가해졌을 때에 그 충격력이 케이스로부터 도전성 접착제를 통하여 수지층(45, 46)의 노치부로부터 노출된 전극 부분에 집중하는 것, 노치부(45a, 46a, 45b, 46b)가 형성된 적층체(41)의 부분의 강도가 부족한 것 등을 생각할 수 있다.

그래서, 본 발명의 목적은 표리의 주면 전극과 측면 전극의 도통 신뢰성을확보하면서, 내충격성을 더욱 높일 수 있는 압전 진동판 및 이 압전 진동판을 사용한 압전형 전기 음향 변환기를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 압전형 전기 음향 변환기의 제 1 실시형태의 분해 사시도이다.

도 2는 도 1에 나타내는 압전형 전기 음향 변환기의 두껑판 및 탄성 봉지제(封止劑)를 제외한 상태의 평면도이다.

도 3은 도 2의 A－A선 계단 단면도이다.

도 4는 도 1의 압전형 전기 음향 변환기에 사용되는 압전 진동판의 사시도이다.

도 5는 도 4의 B－B선에 따른 계단 단면도이다.

도 6은 도 4의 압전 진동판의 분해 사시도이다.

도 7은 본 발명에 따른 압전 진동판의 다른 예의 사시도이다.

도 8은 종래의 압전 진동판의 일례의 사시도이다.

도 9는 도 8의 C－C선 단면도이다.

도 10은 도 8의 압전 진동판의 평면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명>

1 : 압전 진동판 2 : 적층체

3, 4 : 주면 전극 5 : 내부 전극

7 : 제 1 측면 전극 8 : 인출 전극

9 : 제 2 측면 전극 10, 11 : 수지층

10a : 제 1 노치부 10b : 제 3 노치부

11a : 제 2 노치부 20 : 케이스

21, 22 : 단자 24 : 도전성 접착제

25 : 탄성 봉지제 30 : 뚜껑판

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 복수의 압전 세라믹스층을 적층한 사각형의 적층체의 표리 주면에 주면 전극이 형성되고, 각 세라믹스층 사이에 내부 전극이 형성되며, 표리의 주면 전극과 내부 전극 사이에 교류 신호를 인가함으로써 굴곡 진동하는 압전 진동판으로서, 표리의 주면 전극은 적층체의 1개의 측면에 형성된 제 1 측면 전극을 통하여 서로 도통하고, 내부 전극은 제 1 측면 전극과 다른 측면에 형성된 제 2 측면 전극과 도통하며, 또한 제 2 측면 전극은 적층체의 적어도 표면측 주면에 형성된 인출 전극과 도통하고 있고, 상기 적층체의 표리 주면의 거의 전면이 수지층으로 덮여져 있으며, 상기 제 1 측면 전극을 따르는 표리의 수지층의 1개의 변부에, 표리의 주면 전극의 일부가 노출되는 제 1, 제 2 노치부가 각각 형성되고, 제 2 측면 전극을 따르는 표면측의 수지층의 다른 1개의 변부에, 인출 전극이 노출되는 제 3 노치부가 형성된 압전 진동판에 있어서, 상기 표리의 수지층의 제 1, 제 2 노치부는 서로 대향하지 않는 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 압전 진동판을 제공한다.

낙하 충격이 가해진 경우에 노치부로부터 노출된 적층체의 부분에 크랙이 발생하는 주된 원인은 노치부가 표리 대향하고 있으므로, 적층체의 노출부의 강도가 부족하기 때문이다. 그래서, 본 발명에서는, 표리의 수지층의 노치부를 서로 대향하지 않는 위치에 형성함으로써, 노치부가 형성된 적층체의 반대면에는 반드시 수지층이 존재하여, 적층체의 강도 부족을 보충하도록 한 것이다. 이와 같이, 노치부를 표리 대향하지 않는 위치에 형성한 결과, 내충격성이 비약적으로 향상되었다.

이 경우라도, 표리의 수지층의 쌍방에 노치부가 형성되어 있기 때문에, 측면 전극을 형성했을 때에 표리의 주면 전극의 표면측으로 돌아 들어갈 수 있어, 표리의 주면 전극과 측면 전극의 도통 신뢰성을 확보할 수 있다.

본 발명과 같이, 제 1 노치부를 제 1 측면 전극을 따르는 표면측의 수지층의 변부의 한 단부 근방에 형성하고, 제 2 노치부를 제 1 측면 전극을 따르는 이면측의 수지층의 변부의 다른 단부 근방에 형성하며, 제 3 노치부를 제 2 측면 전극을 따르는 표면측의 수지층의 변부의 어느 한 단부 근방에 형성하는 것이 좋다.

압전 진동판을 케이스 등에 수납하고, 진동판의 전극을 단자 등과 접속할 때, 가능한 한 진동판을 구속하지 않도록 고안할 필요가 있다. 그래서, 제 1∼제 3 노치부를 측면 전극을 따르는 표리의 수지층의 변부의 단부 근방에 형성하는, 바꿔 말하면 코너부 근방에 형성함으로써, 가능한 한 진동판의 진동을 저해하지 않는 위치에서 외부와 접속하는 것이 가능해진다. 특히, 제 1 노치부와 제 2 노치부가 동일 변의 양 단부에 떨어져서 형성되어 있기 때문에, 한쪽의 노치부의 응력이 다른쪽의 노치부에 영향을 미치지 않아, 크랙의 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.

본 발명과 같이, 본 발명에 따른 압전 진동판과, 압전 진동판을 수납하고, 압전 진동판의 제 1 측면 전극 및 제 2 측면 전극이 형성된 대향하는 2변, 또는 압전 진동판의 전 둘레 또는 코너부를 지지하는 지지부를 갖는 하우징과, 상기 지지부 근방의 하우징의 내측면에 한 단부가 노출되고, 다른 단부가 하우징의 외면에노출되도록 하우징에 고정된 한 쌍의 단자를 구비한 압전형 전기 음향 변환기로서, 제 1 노치부로부터 노출되는 표면측의 주면 전극의 일부와 한쪽의 단자의 한 단부가 도전성 접착제에 의해 접속되고, 제 3 노치부로부터 노출되는 인출 전극과 다른쪽 단자의 한 단부가 도전성 접착제에 의해 접속되어 있는 구조로 하는 것이 좋다.

압전 진동판의 전극과 케이스의 단자를 접속할 때, 도전성 접착제를 사용하는 것이 작업성, 도통 신뢰성 및 소형화의 면에서 바람직하다. 본 발명에 따른 압전 진동판의 경우, 표면측의 수지층의 제 1, 제 3 노치부로부터 주면 전극 및 인출 전극이 노출되어 있기 때문에, 압전 진동판을 케이스에 수납한 후, 그 위로부터 도전성 접착제를 디스펜서(dispenser) 등에 의해 도포하면, 단자와 압전 진동판의 전기적 접속을 간단하게 달성할 수 있다.

<발명의 실시형태>

도 1∼도 3은 본 발명의 제 1 실시형태인 표면 실장형의 압전형 전기 음향 변환기를 나타낸다.

이 실시형태의 전기 음향 변환기는 압전 리시버와 같이 넓은 레인지(range)의 주파수에 대응하는 용도에 적합한 것으로, 압전 진동판(1)과 케이스(20)와 두껑판(30)을 구비하고 있다. 여기에서는, 케이스(20)와 두껑판(30)으로 하우징이 구성된다.

압전 진동판(1)은 도 4∼도 6에 나타내는 바와 같이, 2층의 압전 세라믹스층(2a, 2b)을 적층한 사각형의 적층체(2)를 구비하고 있으며, 적층체(2)의 표리 주면에는 주면 전극(3, 4)이 형성되고, 세라믹스층(2a, 2b) 사이에는 내부 전극(5)과 더미 전극(dummy electrode)(6)이 형성되어 있다. 2개의 세라믹스층(2a, 2b)은 화살표 P로 나타내는 바와 같이 두께 방향에 있어서 동일 방향으로 분극되어 있다. 표면측의 주면 전극(3)과 이면측의 주면 전극(4)의 1변에는, 도 6에 나타내는 바와 같이 폭 d의 결여부(3a, 4a)가 형성되고, 나머지 3변은 적층체(2)의 측면까지 연장되어 있다. 적층체(2)의 측면까지 연장된 주면 전극(3, 4)의 1변이 적층체(2)의 하나의 측면에 형성된 측면 전극(7)에 의해 상호 접속되어 있다. 표면측의 주면 전극(3)의 결여부(3a)가 형성된 적층체(2)의 표면에는 주면 전극(3)과 갭(gap)을 사이에 두고 인출 전극(8)이 형성되어 있다. 내부 전극(5)은 주면 전극(3, 4)의 결여부(3a, 4a)가 형성된 적층체(2)의 측면에만 노출되도록 방형(方形)으로 형성되며, 더미 전극(6)은 내부 전극(5)의 3변을 갭을 사이에 두고 둘러싸도록 "ㄷ"자형으로 형성되어 있다. 더미 전극(6)은 내부 전극(5)이 노출된 적층체(2)의 측면을 포함하는 4개의 측면에 노출되어 있다. 내부 전극(5)은 상기 측면 전극(7)과 대향하는 측면에 형성된 측면 전극(9)에 의해 인출 전극(8)과 접속되어 있다. 측면 전극(9)은 더미 전극(6)과 도통하지 않도록, 적층체(2)의 한 변의 길이보다 짧게 형성되어 있다.

상기 각 전극(3, 4, 5, 6, 7, 8, 9)은 모두 박막 전극이다.

한편, 도 4의 바로 앞측에는 가장자리부로부터 약간 중앙쪽으로 간 위치에서 절단한 단면을 나타내고 있다.

상기와 같이 더미 전극(6)을 형성한 이유는 내부 전극(5)을 적층체(2)의 4개의 측면까지 연장시킨 경우, 적층체(2)의 측면에 있어서 내부 전극(5)과 주면전극(3, 4)이 두께 방향으로 근접하여, 마이그레이션(migration)에 의한 단락이 발생할 우려가 있기 때문에, 내부 전극(5)을 갭을 사이에 두고 둘러싸는 더미 전극(6)을 형성함으로써, 내부 전극(5)과 주면 전극(3, 4)의 마이그레이션에 의한 단락을 방지한 것이다.

한편, 측면 전극(7)은 주면 전극(3, 4)끼리를 접속함과 동시에, 더미 전극(6)과도 접속되지만, 더미 전극(6)은 내부 전극(5)과 전기적으로 절연되어 있기 때문에, 전기적 특성에 문제는 없다.

적층체(2)의 표리면에는, 낙하 충격에 의한 적층체(2)의 균열을 방지하기 위하여, 주면 전극(3, 4)을 덮는 수지층(10, 11)이 형성되어 있다. 표면측의 수지층(10)에는 주면 전극(3)의 일부가 노출되는 제 1 노치부(10a)와, 인출 전극(8)이 노출되는 제 3 노치부(10b)가 대각의 코너부 근방에 형성되어 있으며, 이면측의 수지층(11)에는 주면 전극(4)의 일부가 노출되는 제 2 노치부(11a)가 다른 코너부 근방에 형성되어 있다. 그 때문에, 적층체(2)의 측면 전극(7)이 형성된 변에 형성되는 표면측 수지층(10)의 제 1 노치부(10a)와 이면측 수지층(11)의 제 2 노치부(11a)가 표리 대향하지 않는 위치에 형성되어 있다.

여기에서는, 세라믹스층(2a, 2b)으로서 각 10㎜×10㎜×15㎛(총두께 30㎛)의 PZT계 세라믹스를 사용하였다. 또한, 수지층(10, 11)으로서 두께가 3∼10㎛인 폴리아미드이미드계 수지를 사용하였다.

한편, 표리의 방향성을 없애기 위해서, 적층체(2)의 이면에도, 인출 전극과 수지층(11)의 노치부를 형성해도 된다. 이 경우의 인출 전극 및 노치부는노치부(11a)와 대각의 코너부 근방에 형성하는 것이 좋다.

또한, 상기 실시예에서는, 인출 전극(8)을 노치부(10b)에 대응한 섬형상(island-shaped) 전극으로 하였으나, 단폭의 띠형상 전극으로 해도 된다.

노치부(10a, 10b, 11a)의 형상도 실시예에 한정되지 않는다.

상기 압전 진동판(1)은 예를 들면 다음과 같이 제조된다.

집합 기판 상태의 2장의 세라믹스층을 준비하고, 양 세라믹스층을 내부 전극(5) 및 더미 전극(6)을 사이에 두고 적층하며, 소성한 후, 그 표리면에 주면 전극(3, 4) 및 인출 전극(8)이 되는 전극을 스퍼터링 등에 의해 형성함으로써, 집합 기판 상태의 적층체를 얻는다. 이 적층체의 표리면에, 노치부가 되는 소정의 창구멍을 갖는 수지층(10, 11)을 스크린 인쇄법 등에 의해 형성한다. 다음으로, 집합 기판 상태의 적층체를 가로 세로로 소정의 칫수로 컷트하여, 개개의 조각 상태의 적층체(수지층 부착)를 얻는다. 그런 후, 개개의 조각 상태의 적층체의 대향하는 2측면에 스퍼터링 등에 의해 측면 전극(7, 9)을 형성함으로써, 도 4에 나타내는 압전 진동판(1)이 얻어진다.

케이스(20)는 수지 재료로 바닥벽부(20a)와 4개의 측벽부(20b∼20e)를 갖는 4각형의 상자형으로 형성되어 있다. 수지 재료로서는, LCP(액정 폴리머), SPS(신디오탁틱 폴리스티렌), PPS(폴리페닐렌 술파이드), 에폭시 등의 내열 수지가 바람직하다. 4개의 측벽부(20b∼20e)의 내주에는 고리형상의 지지부(단차부)(20f)가 형성되고, 대향하는 2개의 측벽부(20b, 20d)의 내측의 지지부(20f)상에, 한 쌍의 단자(21, 22)의 내부 접속부(21a, 22a)가 노출되어 있다. 단자(21, 22)의 내부 접속부(21a, 22a)는 각각 두 갈래형상으로 형성되며, 압전 진동판(1)의 코너부 근방에 배치하고 있다. 단자(21, 22)는 케이스(20)에 인서트 성형 등에 의해 고정된 것이며, 케이스(20)의 외부에 노출된 외부 접속부(21b, 22b)가 측벽부(20b, 20d)의 외면을 따라 케이스(20)의 바닥면측으로 절곡되어 있다.

4개의 측벽부(20b∼20e)의 내측에는 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 압전 진동판(1)의 대향하는 4변을 위치 규제하기 위한 가이드벽(20g)이 돌출되어서 형성되어 있다. 그 때문에, 케이스(20)에 압전 진동판(1)을 수납하면, 압전 진동판(1)의 4변이 가이드벽(20g)에 의해 가이드되어, 지지부(20f)상의 소정 위치에 정확하게 탑재된다. 이 때, 압전 진동판(1)의 상면과 단자(21, 22)의 내부 접속부(21a, 22a)의 상면이 거의 동일 높이가 된다.

한편, 바닥벽부(20a)에는 제 1 방음 구멍(20h)이 형성되어 있다.

케이스(20)에 수납된 압전 진동판(1)은 4부위에서 탄성 지지제(23) 및 도전성 접착제(24)에 의해 단자(21, 22)의 내부 접속부(21a, 22a)에 접속 고정된다. 즉, 대각 위치에 있는 제 1 노치부(10a)에 노출되는 주면 전극(3)과 단자(21)의 한쪽의 내부 접속부(21a) 사이, 및 제 3 노치부(10b)에 노출되는 인출 전극(8)과 단자(22)의 한쪽의 내부 접속부(22a) 사이에, 탄성 지지제(23)가 도포된다. 이 실시예에서는, 나머지 대각 위치에 있는 2부위에 대해서도 탄성 지지제(23)가 도포되어 있지만, 이 탄성 지지제(23)는 생략할 수 있다. 여기에서는 탄성 지지제(23)를 압전 진동판(1)의 측변을 따라서 선형상 또는 타원 형상으로 도포하였으나, 도포 형상은 이것에 한하는 것은 아니다. 탄성 지지제(23)로서는, 예를 들면 경화 후의 영률(Young's modulus)이 3.7×10⁶Pa의 우레탄계 접착제와 같은 부드러운 탄성 접착제가 사용된다. 또한, 이 탄성 지지제(23)의 미경화 상태에서의 점성이 높으며, 스며들기 어려운 성질을 갖기 때문에, 탄성 지지제(23)를 도포했을 때, 탄성 지지제(23)가 압전 진동판(1)과 케이스(20)와의 틈을 지나서 지지부(20f)까지 흘러 떨어질 우려가 없다. 탄성 지지제(23)를 도포한 후, 가열 경화시킨다.

한편, 압전 진동판(1)의 고정 방법으로서는, 압전 진동판(1)을 케이스(20)에 수납한 후에 디스펜서 등으로 탄성 지지제(23)를 도포해도 되지만, 압전 진동판(1)에 미리 탄성 지지제(23)를 도포한 상태에서 압전 진동판(1)을 케이스(20)에 수용해도 된다.

탄성 지지제(23)를 경화시킨 후, 도전성 접착제(24)를 탄성 지지제(23) 위를 교차하도록 선형상 또는 타원 형상으로 도포하여, 주면 전극(3)과 단자(21)의 내부 접속부(21a), 인출 전극(8)과 단자(22)의 내부 접속부(22a)를 각각 접속한다. 도전성 접착제(24)로서는, 탄성을 갖는 도전 페이스트, 예를 들면 경화 후의 영률이 0.3×10⁹Pa의 우레탄계 도전 페이스트가 사용된다. 도전성 접착제(24)를 도포한 후, 이것을 가열 경화시킨다. 도전성 접착제(24)의 도포 형상은 상기에 한하는 것이 아니며, 탄성 지지제(23)를 넘어 주면 전극(3)과 내부 접속부(21a), 인출 전극(8)과 내부 접속부(22a)를 접속할 수 있으면 된다.

도전성 접착제(24)를 도포, 경화시킨 후, 탄성 봉지제(25)를 압전 진동판(1)의 주위 전체 둘레와 케이스(20)의 내주부와의 틈에 도포하여, 압전 진동판(1)의표면측과 이면측 사이의 공기 누설을 방지한다. 탄성 봉지제(25)를 고리 형상으로 도포한 후, 가열 경화시킨다. 탄성 봉지제(25)로서는, 부드러운 탄성 재료, 예를 들면 경화 후의 영률이 3.0×10⁵Pa인 실리콘계 접착제가 사용된다.

상기와 같이 압전 진동판(1)을 케이스(20)에 고정한 후, 케이스(20)의 상면 개구부에 두껑판(30)이 접착제(31)에 의해 접착된다. 두껑판(30)은 케이스(20)와 동일한 재료로 형성된다. 두껑판(30)을 접착함으로써, 두껑판(30)과 압전 진동판(1) 사이에 음향 공간이 형성된다. 두껑판(30)에는 제 2 방음 구멍(32)이 형성되어 있다.

상기와 같이 하여 표면 실장형의 압전형 전기 음향 변환기가 완성된다.

이 실시형태의 전기 음향 변환기에서는, 단자(21, 22) 사이에 소정의 교류 신호를 인가함으로써, 압전 진동판(1)을 면적 굴곡 모드로 굴곡 진동시킬 수 있다. 분극 방향과 전계 방향이 동일 방향인 압전 세라믹스층은 평면 방향으로 줄어들고, 분극 방향과 전계 방향이 반대 방향인 압전 세라믹스층은 평면 방향으로 늘어나기 때문에, 전체적으로 두께 방향으로 굴곡한다. 특히, 적층체(2)의 표리면을 덮고 있는 수지층(10, 11)이 두께가 얇은 수지층이기 때문에, 적층체(2)의 굴곡 진동을 저해하지 않고, 음압을 거의 손상하지 않으며, 또한 공진 주파수가 크게 상승하는 일이 없다.

표 1은 전기 음향 변환기의 낙하 시험의 결과를 나타낸다.

종래 구조란 도 8∼도 10에 나타내는 압전 진동판을 사용한 전기 음향 변환기이고, 본 발명 구조란 도 4∼도 6에 나타내는 압전 진동판을 사용한 전기 음향 변환기이다.

6면 낙하를 1사이클로 하고, 5사이클까지 낙하했을 때에 압전 진동판의 노치부를 형성한 부위에 균열이나 크랙이 발생했는지의 여부를 판단하였다. 노치부의 위치 이외의 조건은 동일하게 하였다. ○는 균열의 발생이 없음을, ×는 발생이 있음을 나타낸다.

표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 종래 구조에서는 낙하 높이가 120㎝이상이 되면 균열이 발생하고 있었던 것에 비하여, 본 발명 구조에서는 낙하 높이가 180㎝가 되더라도 균열이 발생하고 있지 않아, 본 발명 구조의 우수한 효과를 확인할 수 있었다.

낙하 높이	종래 구조	본 발명 구조
100㎝	○	○
120㎝	×	○
150㎝	×	○
180㎝	×	○

도 7은 본 발명에 따른 압전 진동판의 다른 실시예를 나타낸다.

이 압전 진동판은 도 4∼도 6에 나타낸 압전 진동판(1)을 이것보다 대형의 수지 필름(15) 위에 접착한 것이다. 수지 필름(15)으로서는 두께 5∼10㎛정도이고, 영률이 500MPa∼15000MPa인 재료가 좋으며, 구체적으로는 에폭시계, 아크릴계, 폴리이미드계, 폴리아미드이미드계 등의 수지 필름이 사용된다.

이와 같은 대형의 수지 필름(15)의 중앙부에 압전 진동판(1)을 부착하고, 수지 필름(15)의 외주부를 하우징의 지지부에 고정하면, 압전 진동판(1)을 강하게 구속하지 않고 지지할 수 있으며, 압전 진동판(1)이 한층 진동하기 쉬워진다. 그 때문에, 압전 진동판(1)의 변위량을 크게 할 수 있으며, 높은 음압을 얻을 수 있음과 아울러, 압전 진동판(1)의 칫수를 작게 하더라도 동등한 공진 주파수를 얻을 수 있다. 또한, 기본 공진에서 3차 공진까지 드롭이 없는 음압을 얻을 수 있으며, 광대역 음성의 재생에 대응할 수 있다.

본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 변경 가능하다.

상기 실시형태의 압전 진동판은 2층의 압전 세라믹스층을 적층한 것이지만, 3층이상의 압전 세라믹스층을 적층한 것이어도 된다.

또한, 케이스(20)의 내주에 압전 진동판(1)의 4변을 지지하는 고리 형상의 지지부(20f)를 형성하였으나, 압전 진동판(1)의 2변 또는 4개의 코너부를 지지하는 지지부를 형성해도 된다.

본 발명의 하우징은 압전 진동판을 수납하고, 외부 단자 또는 전극을 형성한 것이면 되고, 실시형태와 같은 오목 단면 형상의 케이스와, 그 상면에 접착되는 뚜껑판으로 구성된 것에 한하지 않는다.

이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따르면, 압전 진동판의 표리면에 형성되는 수지층의 제 1, 제 2 노치부를 서로 대향하지 않는 위치에 형성하였기 때문에, 이 압전 진동판을 하우징에 수납 고정한 상태에서 낙하 충격이 가해진 경우에, 노치부로부터 노출된 적층체의 부분에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 낙하 충격에 대한 내충격성을 대폭으로 향상시킬 수 있었다. 또한, 표리의 수지층에 노치부가 각각 형성되어 있기 때문에, 측면 전극을 주면 전극의 표면측으로 돌아 들어가게 할 수 있어, 표리의 주면 전극과 측면 전극의 도통 신뢰성을 확보할 수 있다.

Claims

복수의 압전 세라믹스층을 적층한 사각형의 적층체의 표리 주면에 주면 전극이 형성되고, 각 세라믹스층 사이에 내부 전극이 형성되며, 표리의 주면 전극과 내부 전극 사이에 교류 신호를 인가함으로써 굴곡 진동하는 압전 진동판으로서,

표리의 주면 전극은 적층체의 1개의 측면에 형성된 제 1 측면 전극을 통하여 서로 도통(導通)하고, 내부 전극은 제 1 측면 전극과 다른 측면에 형성된 제 2 측면 전극과 도통하며, 또한 제 2 측면 전극은 적층체의 적어도 표면측 주면에 형성된 인출 전극과 도통하고 있고,

상기 적층체의 표리 주면의 거의 전면이 수지층으로 덮여져 있으며, 상기 제 1 측면 전극을 따르는 표리의 수지층의 1개의 변부(邊部)에, 표리의 주면 전극의 일부가 노출되는 제 1, 제 2 노치부가 각각 형성되고, 제 2 측면 전극을 따르는 표면측의 수지층의 다른 1개의 변부에, 인출 전극이 노출되는 제 3 노치부가 형성된 압전 진동판에 있어서,

상기 표리의 수지층의 제 1, 제 2 노치부는 서로 대향하지 않는 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 압전 진동판.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 노치부는 제 1 측면 전극을 따르는 표면측의 수지층의 변부의 한 단부 근방에 형성되고,

상기 제 2 노치부는 제 1 측면 전극을 따르는 이면측의 수지층의 변부의 다른 단부 근방에 형성되며,

상기 제 3 노치부는 제 2 측면 전극을 따르는 표면측의 수지층의 변부의 어느 한 단부 근방에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 압전 진동판.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 압전 진동판과, 상기 압전 진동판을 수납하고, 압전 진동판의 제 1 측면 전극 및 제 2 측면 전극이 형성된 대향하는 2변, 또는 압전 진동판의 전 둘레 또는 코너부를 지지하는 지지부를 갖는 하우징과, 상기 지지부 근방의 하우징의 내측면에 한 단부가 노출되고, 다른 단부가 하우징의 외면에 노출되도록 하우징에 고정된 한 쌍의 단자를 구비한 압전형 전기 음향 변환기로서, 상기 제 1 노치부로부터 노출되는 표면측의 주면 전극의 일부와 한쪽의 단자의 한 단부가 도전성 접착제에 의해 접속되고, 상기 제 3 노치부로부터 노출되는 인출 전극과 다른쪽 단자의 한 단부가 도전성 접착제에 의해 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 압전형 전기 음향 변환기.