WO2014045719A1 - 音響発生器、音響発生装置及び電子機器 - Google Patents

音響発生器、音響発生装置及び電子機器 Download PDF

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sound generator
sound
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寺園　正喜
中村　成信
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京セラ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a sound generator, a sound generator, and an electronic device.
  • an acoustic generator typified by a piezoelectric speaker has been known as a small-sized, low-current driving acoustic device using a piezoelectric body as an electroacoustic transducer, for example, a small electronic device such as a mobile computing device. It is used as an integrated sound generator.
  • an acoustic generator using a piezoelectric body as an electroacoustic transducer has a structure in which a piezoelectric element as an exciter in which an electrode made of a silver thin film or the like is formed on a metal diaphragm.
  • the sound generation mechanism of an acoustic generator using a piezoelectric body as an electroacoustic transducer generates a shape distortion in the piezoelectric element by applying an AC voltage to both sides of the piezoelectric element, and the shape distortion of the piezoelectric element is made of a metal diaphragm. The sound is generated by transmitting to and vibrating.
  • an acoustic generator in which a resin film is used as a diaphragm instead of a metal diaphragm is known.
  • a bimorph-type laminated piezoelectric element is sandwiched between a pair of resin films in the thickness direction, and this resin film is fixed to a frame member in a tensioned state.
  • the above-described acoustic generator is likely to generate a large peak or dip due to distortion caused by resonance of the resin film induced by the vibration of the exciter, and the sound pressure changes rapidly at a specific frequency. There's a problem. For this reason, flattening of the frequency characteristic of sound pressure is required.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide an acoustic generator, an acoustic generator, and an electronic apparatus that can flatten the frequency characteristic of sound pressure.
  • An acoustic generator includes a vibrating body, a frame member attached to the outer peripheral portion of the vibrating body with a bonding material, an exciter provided on the vibrating body in the frame of the frame member, And a protruding portion of the bonding material protruding from the frame member onto the vibrating body in the frame.
  • FIG. 1A is a plan view showing a sound generator of a first form.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view illustrating a sound generator according to the first embodiment.
  • FIG. 1C is a cross-sectional view showing a protruding portion of the bonding material.
  • FIG. 1D is a cross-sectional view illustrating an example in which the protruding portion of the bonding material contacts the inner surface of the frame member.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a second type of sound generator.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a third embodiment of the sound generator.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a fourth embodiment of the sound generator.
  • FIG. 5 is a plan view showing a fifth embodiment of the sound generator.
  • FIG. 1A is a plan view showing a sound generator of a first form.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view illustrating a sound generator according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example in which pores are distributed in the protruding portion of the bonding material.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example in which pores are distributed in the vicinity of the interface with the vibrating body.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of the sound generation device according to the embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of the electronic device according to the embodiment.
  • FIG. 1A is a plan view showing a sound generator of the first form
  • FIG. 1B is a cross-sectional view showing the sound generator of the first form
  • FIG. 1B shows a cross-sectional view along the line AA shown in FIG. 1A.
  • the thickness direction (y direction) of the laminated piezoelectric element 1 shown as the exciter 1 is shown enlarged.
  • the exciter 1 is a piezoelectric element
  • the exciter 1 is not limited to a piezoelectric element, and has a function of vibrating when an electric signal is input. If it is what you are doing.
  • an electrodynamic exciter well known as an exciter that vibrates a speaker, an electrostatic exciter, or an electromagnetic exciter may be used.
  • the electrodynamic exciter is such that an electric current is passed through a coil arranged between the magnetic poles of a permanent magnet to vibrate the coil, and the electrostatic exciter is applied to two metal plates facing each other.
  • a bias and an electric signal are passed to vibrate a metal plate, and an electromagnetic exciter is an electric signal to flow through a coil to vibrate a thin iron plate.
  • an exciter applied to the acoustic generator of this embodiment it is preferable to apply a piezoelectric element in terms of reduction in thickness, weight, and small change in the diaphragm.
  • the film is illustrated as a vibrating body.
  • the sound generator of the first embodiment has a film 3 serving as a support plate attached to a frame member 5 having a center region opened in a quadrilateral shape.
  • An exciter 1 is provided on the surface side.
  • a laminated piezoelectric element 1 as shown in FIG. 1B is bonded to the upper surface of the film 3 that becomes a support plate sandwiched between the frame members 5a and 5b.
  • the sound generator of the first form is configured such that the film 3 is held in the first and second frame members 5a and 5b by holding the film 3 in a tensioned state.
  • the film 3 has a configuration in which the frame member 5 is attached only in one direction of the film 3 as described later, in addition to the configuration sandwiched between the pair of frame members 5a and 5b as shown in FIG. 1B. There may be.
  • the bonding material 22 is used when the frame member 5a is attached to the film 3.
  • the bonding material 22 for example, a known material such as an epoxy resin, a silicon resin, or a polyester resin can be used.
  • a method for curing the resin used for the bonding material 22 any method such as thermosetting, photocuring, and anaerobic curing may be used.
  • the joining material 22 has the protrusion part 22a which extended in the frame of the frame member 5a from between the frame member 5a and the film 3, and protruded on the film 3.
  • FIG. 1C the protruding portion 22a of the bonding material 22 formed on the film 3 from between the frame member 5a and the film 3 will be described with reference to FIG. 1C.
  • FIG. 1C is a cross-sectional view showing a protruding portion of the bonding material.
  • the frame member 5 is affixed to the film 3 via a bonding material 22, and in this case, the bonding material 22 extends toward the film 3 in the frame, and a part of the frame member 5 is a film. 3 is protruding above.
  • the sound generator according to the first embodiment includes the protruding portion 22a of the bonding material 22 that extends from between the frame member 5a and the film 3 over the film 3. For this reason, the area
  • the displacement when each region of the film 3 vibrates can be made uneven, the sound pressure peak at the resonance point when the film 3 vibrates can be made smooth, Peaks and dips can be suppressed and frequency characteristics can be flattened.
  • region of the film 3 vibrates means that the amplitude of a vibration differs between the area
  • the protruding width (the protruding distance) of the protruding portion 22a is, for example, 0.05 mm to 2.0 mm, preferably 0.1 mm to 1.0 mm in the cross section of FIG. 1C.
  • the film 3 when the film 3 is viewed in plan, it may have a shape in which at least a part of the protruding portion 22a is waved.
  • the wavy shape portion means a portion where the outer peripheral surface (outer edge of the protruding portion 22a in plan view) protrudes or dents, and the undulation (amplitude) is
  • the length of the perpendicular drawn from the apex of the valley located between them is 0.05 mm or more.
  • the length of the line segment which connects the vertex of an adjacent mountain and the vertex of a mountain is 0.1 mm or more, for example.
  • the piezoelectric element 1 is formed in, for example, a plate shape, and the upper and lower main surfaces are any one of a square shape, a rectangular shape, and a polygonal shape.
  • the piezoelectric element 1 is formed on, for example, a laminated body 13 in which piezoelectric layers 7 made of four ceramic layers and three internal electrode layers 9 are alternately laminated, and on the upper and lower surfaces of the laminated body 13. It has surface electrode layers 15 a and 15 b and a pair of external electrodes 17 and 19 provided at both ends in the longitudinal direction x of the laminate 13.
  • the external electrode 17 is connected to the surface electrode layers 15a and 15b and one internal electrode layer 9b.
  • the external electrode 19 is connected to the two internal electrode layers 9a and 9c.
  • the piezoelectric layer 7 is polarized as shown by an arrow in FIG. 1B. When the piezoelectric layers 7a and 7b contract, the piezoelectric layers 7c and 7d extend, or the piezoelectric layers 7a and 7b extend. In this case, a voltage is applied to the external electrodes 17 and 19 so that the piezoelectric layers 7c and 7d contract.
  • Upper and lower end portions of the external electrode 19 are extended to the upper and lower surfaces of the multilayer body 13 to form folded external electrodes 19a, respectively.
  • These folded external electrodes 19a are surface electrodes formed on the surface of the multilayer body 13.
  • a predetermined distance is extended between the surface electrode layers 15a and 15b so as not to contact the layers 15a and 15b.
  • the four piezoelectric layers 7 and the three internal electrode layers 9 are formed by being fired at the same time in a stacked state, and the surface electrode layers 15a and 15b are used to form the stacked body 13. Then, a paste is applied and baked.
  • the main surface on the film 3 side and the film 3 are joined by a joining material 21.
  • the thickness of the bonding material 21 between the piezoelectric element 1 and the film 3 is, for example, 0.02 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less.
  • the thickness of the bonding material 21 is preferably 10 ⁇ m or less.
  • bonding material 21 known materials such as an epoxy resin, a silicon resin, and a polyester resin can be used.
  • a method for curing the resin used for the bonding material 21 any method such as thermosetting, photocuring, and anaerobic curing may be used.
  • the acoustic generator of the first form has a resin layer 20 provided on the film 3 (vibrating body) and the protruding portion 22a between the piezoelectric element 1 (exciter) and the frame member 5a. More specifically, the resin layer 20 is formed by filling the resin inside the frame member 5 a so as to embed the piezoelectric element 1. In FIG. 1A, the resin layer is not shown for easy understanding.
  • the resin layer 20 can employ an epoxy resin, an acrylic resin, a silicon resin, rubber, or the like.
  • the resin layer 20 is preferably applied in a state of completely covering the piezoelectric element 1 from the viewpoint of suppressing spurious. Furthermore, since the film 3 serving as the support plate also vibrates integrally with the piezoelectric element 1, the region of the film 3 that is not covered with the piezoelectric element 1 is preferably covered with the resin layer 20 as well.
  • the acoustic generator according to the first embodiment can induce an appropriate damping effect with respect to the peak and dip associated with the resonance phenomenon of the piezoelectric element 1 by embedding the piezoelectric element 1 with the resin layer 20. .
  • Such a damping effect can suppress a resonance phenomenon and suppress a peak and a dip. As a result, the frequency dependence of the sound pressure can be reduced.
  • the piezoelectric layer 7 existing piezoelectric ceramics such as lead zirconate (PZ), lead zirconate titanate (PZT), Bi layered compounds, tungsten bronze structure compounds, etc. are used. Can do.
  • the thickness of the piezoelectric layer 7 is preferably 10 to 100 ⁇ m, for example, from the viewpoint of low voltage driving.
  • the internal electrode layer 9 it is desirable to include a metal component mainly composed of silver and palladium and a material component constituting the piezoelectric layer 7.
  • a metal component mainly composed of silver and palladium By including the ceramic component constituting the piezoelectric layer 7 in the internal electrode layer 9, the stress due to the difference in thermal expansion between the piezoelectric layer 7 and the internal electrode layer 9 can be reduced, and the piezoelectric element 1 without stacking failure can be obtained. Can do.
  • the internal electrode layer 9 is not particularly limited to a metal component composed of silver and palladium, but may be another metal component, and is limited to a material component constituting the piezoelectric layer 7 as a ceramic component. It may be other ceramic components.
  • the material of the surface electrode layers 15a and 15b and the external electrodes 17 and 19 contains a glass component in a metal component mainly composed of silver.
  • a strong adhesion can be obtained between the piezoelectric layer 7 and the internal electrode layer 9 and the surface electrode layer 15 or the external electrodes 17 and 19.
  • the frame members 5a and 5b are made of stainless steel having a thickness of 100 to 5000 ⁇ m, for example.
  • the material of the frame members 5a and 5b is not limited to stainless steel and may be any material that is more difficult to deform than the resin layer 20. For example, hard resin, plastic, engineering plastic, ceramics, etc. can be used. In the form, the material and thickness of the frame members 5a and 5b are not particularly limited.
  • the frame shape is not limited to a rectangular shape, and a part of the inner peripheral part may be a circle, an ellipse or a rhombus, or the entire inner peripheral part may be a circle, an ellipse or a rhombus.
  • the outer peripheral portion may be circular, elliptical, or rhombus.
  • the film 3 is fixed to the frame members 5a and 5b by the bonding material 22 in a state where the film 3 is tensioned in the surface direction by sandwiching the outer periphery of the film 3 between the frame members 5a and 5b. It plays the role of a diaphragm.
  • the thickness of the film 3 is, for example, 10 to 200 ⁇ m, and as the material of the film 3, for example, a resin such as polyethylene, polyimide, polypropylene, polystyrene, or paper made of pulp or fiber can be suitably used. By using these materials, peaks and dip can be suppressed.
  • the piezoelectric element 1 is prepared.
  • a binder, a dispersant, a plasticizer, and a solvent are kneaded with a piezoelectric material powder to produce a slurry.
  • a piezoelectric material any of lead-based and non-lead-based materials can be used.
  • the slurry can be formed into a sheet shape to obtain a green sheet, and an internal electrode paste is printed on the green sheet to form an internal electrode pattern, and the green sheet on which the electrode pattern is formed 3 Laminated sheets are laminated, and only a green sheet is laminated on the uppermost layer to produce a laminated molded body.
  • the laminate 13 can be obtained by degreasing, firing, and cutting the laminate molded body into a predetermined dimension.
  • the laminated body 13 processes the outer peripheral part as necessary, prints the paste of the surface electrode layers 15a and 15b on the main surface in the lamination direction of the piezoelectric layer 7 of the laminated body 13, and then continues in the longitudinal direction of the laminated body 13 External electrodes 17 and 19 are printed on both end faces of x, and the electrodes are baked at a predetermined temperature.
  • the piezoelectric element 1 as shown in FIGS. 1A and 1B can be obtained.
  • a DC voltage is applied through the surface electrode layers 15a and 15b or the external electrodes 17 and 19 to polarize the piezoelectric layer 7 of the piezoelectric element 1.
  • Such polarization is performed by applying a DC voltage so as to be in the direction indicated by the arrow in FIG. 1B.
  • a film 3 to be a support is prepared, and the film 3 is fixed to the frame member 5.
  • a bonding material is applied in advance to a position where the frame member 5a sandwiches the film 3, and when the film 3 is sandwiched between the frame members 5a and 5b, the bonding material seems to protrude on the film 3 in the frame of the frame members 5a and 5b.
  • the protruding portion 22a of the bonding material is formed after curing. In this case, the protruding amount (width) of the protruding portion 22a is adjusted by the amount of the bonding material to be applied and pressing.
  • a bonding material for bonding the piezoelectric element is applied to a specific region on the surface of the film 3, the surface electrode 15a side of the piezoelectric element 1 is pressed onto the film 3, and then the bonding material is heated. Or it hardens by ultraviolet irradiation.
  • a resin that becomes the resin layer 20 is poured into the frame member 5 a so as to cover the piezoelectric element 1.
  • the acoustic generator of the first form can be obtained by completely embedding the piezoelectric element 1 and curing the resin layer 20.
  • the sound generator configured as described above has a protruding portion 22a of the bonding material on the film 3 in the frame from the frame member 5a. For this reason, the sound generator of the first embodiment makes uneven the displacement of vibration in each region of the film 3, and as a result, when the film 3 vibrates, the sound pressure peak at the resonance point becomes smooth, and the peak dip is suppressed.
  • the frequency characteristic can be flattened.
  • the acoustic generator of the first embodiment is such that the bonding material 22 protrudes from the inner edge of the frame member 5 in the lateral direction (the side indicated by W in FIG. 1A).
  • the present invention is not limited to this, and the bonding material 22 protrudes from the inner edge of the frame member 5 to the side in the longitudinal direction (the side indicated by L in FIG. 1A).
  • the part 22a may be formed. That is, if the bonding material protrudes from the frame member 5 and the film 3 even at one place, the resonance frequency in each region of the film 3 can be made uneven, so that the peak dip is suppressed.
  • the frequency characteristic can be flattened.
  • the frequency characteristic of the low tone which is a low frequency with a long wavelength can be flattened more actively when it protrudes from the side in the longitudinal direction. And since the sound pressure of a low frequency can be attenuate
  • FIG. 1D is a cross-sectional view illustrating an example in which the protruding portion 22a of the bonding material 22 is in contact with the inner surface of the frame member 5a.
  • the protruding portion 22a of the bonding material 22 is formed on the film 3 from between the frame member 5a and the film 3 as in FIG. 1C.
  • the portion 22a is in contact with the inner surface 5aa of the frame member 5a.
  • the protruding portion 22a has a concave meniscus shape from the side of the frame member 5a to the end in contact with the film 3. It has become.
  • the protruding portion 22a of the bonding material 22 extends over the film 3 and the inner surface of the frame member 5a, not only the peak and dip are suppressed and the frequency characteristics are flattened, but also the acoustic generator Durability can be improved.
  • the protruding portion 22a of the bonding material 22 has a concave meniscus shape from the end in contact with the frame member 5a to the end in contact with the film 3, the binding force on the film 3 is Since it gradually decreases toward the center, it is possible to relax the constraint on the vibration of the film 3 that vibrates at various frequencies. As a result, the sound generator according to the first embodiment can stabilize the sound and improve the durability.
  • the frame member 5a A surface active agent having good wettability and a bonding material may be applied in advance to the inner surface 5aa of 5b, the bonding material may be applied, and then cured by heating or ultraviolet irradiation.
  • FIG. 1A only the protruding portion 22a of the bonding material is illustrated for easy understanding, but the acoustic generator may have a plurality of protruding portions formed in the same manner as the protruding portion 22a. Good.
  • the present embodiment may be implemented in various different forms other than the above-described forms. Therefore, in the following, with reference to FIG. 2, the film 3 is sandwiched between the frame members 5a and 5b, and the bonding material protruding portions are formed on both surfaces of the film 3 in the frame from the frame members 5a and 5b. A generator is demonstrated as a 2nd form.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a second type of sound generator.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of the second embodiment of the sound generator cut in the longitudinal direction, as in FIG. 1B, and the resin layer is not shown for easy understanding.
  • the sound generator of the second form has the piezoelectric element 1 attached to the upper surface of the film 3 in the same manner as the sound generator of the first form, and the film 3 in the frame from the frame member 5a.
  • the protruding portions 22b and 22c of the bonding material are formed on the top. Further, the protruding portions 22b and 22c of the bonding material extend to the inner surfaces of the film 3 and the frame member 5a, and the cross-sectional view thereof is a meniscus shape.
  • the protruding portions 22 d and 22 e of the bonding material are formed on the film 3 in the frame from the frame member 5 b also on the lower surface of the film 3. Also in this case, the protruding portions 22d and 22e of the bonding material extend to the inner surfaces of the film 3 and the frame member 5b, and the cross-sectional view thereof is a meniscus shape.
  • the protruding portions 22b to 22e of the bonding material are formed by the same method as in the first embodiment.
  • the sound generator of the second embodiment configured as described above sandwiches the film 3 between the frame members 5a and 5b, and is installed on both surfaces of the film 3 so as to extend from the frame members 5a and 5b to both surfaces of the film 3 in the frame. There are protruding portions 22b to 22e of the bonded material. For this reason, the acoustic generator of the second embodiment can improve durability while flattening the frequency characteristics.
  • the protruding portions 22b to 22e extend to the inner surfaces of the film 3 and the frame member 5, and the cross section thereof has a meniscus shape.
  • the vibration of the film 3 is difficult to be restrained, the sound pressure can be stabilized and the durability can be improved.
  • the first embodiment and the second embodiment have been described so far, but this embodiment may be implemented in various different forms other than the above-described forms. Therefore, in the following, with reference to FIG. 3, a description will be given of a third embodiment of the sound generator in which the amount of protrusion (the width of the protrusion) when viewed in plan on both surfaces of the film 3 is different.
  • FIG. 3 is a plan view showing a third embodiment of the sound generator.
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view of the third embodiment of the sound generator cut in the longitudinal direction, as in FIG. 1B, and the resin layer is not shown for easy understanding.
  • the sound generator of the third form is formed with protruding portions 22 f and 22 g of the bonding material on the upper surface of the film 3 from the frame member 5 a, similarly to the sound generator of the second form.
  • protruding portions 22h and 22i of the bonding material are formed on the lower surface of the film 3.
  • the protruding portions 22f to 22i extend to the inner surfaces of the frame members 5a and 5b, and have a meniscus shape.
  • the width at which the protruding portion 22f of the bonding material protrudes on the film 3 is different from the width at which the protruding portion 22h of the bonding material protrudes on the film 3.
  • the difference in width is shown as (A). That is, the area where the protruding portion 22 f of the bonding material protrudes from the upper surface of the film 3 is different from the area where the protruding portion 22 h of the bonding material protrudes from the lower surface of the film 3.
  • the acoustic generator of the third form has a difference in the amplitude between the upper and lower sides, and as a result of suppressing the resonance of the film itself, the sound pressure peak at the resonance point in the film 3 can be spread low, Thereby, the frequency characteristic can be flattened.
  • the protruding portions 22f to 22i may not be in contact with the inner side surface of the frame member 5.
  • the example in which the widths of the protruding portions 22f to 22i of the bonding material 22 formed on the upper and lower sides of the film 3 are different is described.
  • the width of the protruding portions 22f to 22i is not changed, and the film 3
  • the protruding portions 22f and 22g of the bonding material protruding on the upper surface of the film and the protruding portions 22h and 22i of the bonding material protruding on the lower surface of the film 3 may be different from each other in a plan view.
  • the protruding portions 22 f and 22 g may protrude from the short side of the inner edge of the frame member 5, and the protruding portions 22 h and 22 i may protrude from the long side of the inner edge of the frame member 5.
  • the protruding portion may be provided only on the upper surface of the film 3, or the protruding portion may be provided only on the lower surface of the film 3.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a fourth embodiment of the sound generator.
  • the film 3 is stretched only in one direction of the frame member 5 c, and the piezoelectric element 1 is provided on the frame member 5 c side of the film 3.
  • the film 3 is attached to the upper portion of the frame member 5c in a tensioned state, and protruding portions 22j and 22k of the bonding material are formed on the film 3 from the frame member 5c.
  • the protruding portions 22j and 22k extend to the inner surface of the frame member 5c and may have a meniscus shape.
  • the piezoelectric element 1 may be provided on the surface opposite to the frame member 5 c of the film 3.
  • the acoustic generator according to the fourth embodiment can suppress the peak dip and flatten the frequency characteristics regardless of the structure of the frame member 5 and the position where the piezoelectric element 1 is attached.
  • FIG. 5 is a plan view showing a fifth embodiment of the sound generator. Note that the resin layer is not shown in FIG. 5 as in FIG. 1A.
  • the fifth embodiment of the sound generator has a protruding portion of the protruding portion 22 l of the bonding material on the entire circumference of the inner edge of the frame member 5. Further, the protruding portion 22l of the bonding material has different widths W protruding from the frame member 5 onto the film 3 at each position. For example, when the film 3 is viewed in plan, at least a part of the protruding portion 221 has a wavy shape.
  • the acoustic generator according to the fifth embodiment configured as described above can disperse the stress accompanying the vibration of the film 3 non-uniformly, so that the durability against cracks can be improved.
  • the acoustic generator of the fifth embodiment has the protruding portion 22l of the bonding material that protrudes unevenly around the entire inner edge of the frame member 5, the shared frequency in each region of the film 3 is uneven, and the peak dip is generated. And frequency characteristics can be flattened.
  • the protruding portion 22l of the bonding material does not have to be in contact with the inner side surface 5aa of the frame member 5a. Further, the protruding portion 22l of the bonding material may be in contact with the film 3 and the inner side surface 5aa of the frame member 5a, and the cross section thereof may have a meniscus shape. In such a case, the sound generator of the second form can stabilize the sound and further improve the durability.
  • the sound generator of the fifth embodiment has the protruding portions of the bonding material that protrudes non-uniformly around the entire inner edge of the frame member 5 on both surfaces of the film 3 in the same manner as the sound generator of the second embodiment. May be. In such a case, the sound generator of the fifth embodiment can further improve the durability. Further, the fifth embodiment of the sound generator is similar to the third embodiment of the sound generator, even if the upper surface and the lower surface of the film 3 are different in the width of the protruding portion on the film 3 or the shape in plan view. Good. In such a case, the sound generator of the fifth embodiment can disperse the stress accompanying the vibration of the film 3, thereby improving the durability against cracks and the sound pressure at the resonance point.
  • the frame member 5 may be provided only on the upper surface or the lower surface of the film 3 as in the fourth embodiment. (6th form) Now, although each form of the embodiment has been described so far, this embodiment may be implemented in various different forms other than the form described above. Therefore, hereinafter, other modes included in the present embodiment will be described.
  • the sound generators of the first to fifth embodiments have the protruding portions 22a to 22l of the bonding material from the frame member 5 onto the film 3 in the frame.
  • the embodiment is not limited to this.
  • the protruding portions 22a to 22l of the bonding materials may include pores, so-called voids, inside.
  • the sound generator having the protruding portion 22m including pores will be described with reference to FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example in which pores are distributed in the protruding portion of the bonding material.
  • the protruding portion 22 m is formed on the film 3 in the frame from the frame member 5, and the protruding portion 22 m extends to the inner surface of the end member 5.
  • the protruding portion 22m has a meniscus shape.
  • the protruding portion 22m includes a large number of pores 30a.
  • a typical example of the outer shape of the pores 30a is a spherical shape, but other shapes may also be used.
  • the stress generated by the vibration of the film 3 is concentrated near the pores 30a.
  • the pores 30a suppress the propagation of vibration generated around the frame member 5 serving as a vibration node, noise generated in the frame member 5 can be suppressed, and thus a clear sound can be obtained.
  • the protruding portion 22m can suppress the vibration generated around the frame member 5 regardless of the propagation direction when the outer shape of the pores 30a is spherical. Thereby, a clearer sound can be obtained.
  • the pores 30a may be distributed over the entire protruding portion 22m, or the pores may be distributed near the interface with the film 3.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example in which pores are distributed near the interface with the vibrating body.
  • the protrusions 22 n when the protrusions 22 n are distributed in the vicinity of the interface of the film 3, the protrusions 22 n more effectively vibrate by distributing a large number of the holes 30 a closer to the vibrating film 3. Since it can be lost, the difference in the peak dip of the sound pressure can be reduced more effectively.
  • the bonding material may protrude from the outer side a of the frame member 5, and the protruding bonding material may extend to the outer surface of the frame member 5. Even in such a sound generator, the durability can be further improved while flattening the frequency characteristics.
  • a bimorph type piezoelectric element has been exemplified, but the present invention is not limited to this. That is, the present invention is not limited to the case where the piezoelectric element is a bimorph type, and each of the above embodiments can be adopted even if it is a unimorph type.
  • the sound generator 1 can also be configured as a sound generator, a so-called “speaker device” by being housed in a housing that houses the sound generator, a so-called resonance box.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of the sound generation device 20 according to the embodiment, which will be described with reference to FIG. 8. In the figure, only components necessary for explanation are shown, and descriptions of general components are omitted.
  • the sound generator 20 is a sound generation device such as a so-called speaker, and includes, for example, a sound generator 1 and a housing 30 that houses the sound generator 1 as shown in FIG.
  • the housing 30 resonates the sound generated by the sound generator 1 and radiates the sound to the outside through an opening (not shown) formed in the housing 30.
  • the sound pressure in a low frequency band can be increased.
  • the sound generator 1 has at least an electronic circuit connected to the sound generator and a housing that houses the electronic circuit and the sound generator, and has a function of generating sound from the sound generator.
  • the electronic device can also be configured.
  • the electronic device 50 is a mobile terminal device such as a mobile phone or a tablet terminal.
  • the electronic device 50 includes an electronic circuit 60.
  • the electronic circuit 60 includes, for example, a controller 50a, a transmission / reception unit 50b, a key input unit 50c, and a microphone input unit 50d.
  • the electronic circuit 60 is connected to the sound generator 1 and has a function of outputting an audio signal to the sound generator 1.
  • the sound generator 1 generates sound based on the sound signal input from the electronic circuit 60.
  • the electronic device 50 includes a display unit 50e, an antenna 50f, and the sound generator 1. Further, the electronic device 50 includes a housing 40 that accommodates these devices.
  • FIG. 9 shows a state in which each device including the controller 50a is accommodated in one casing 40
  • the accommodation form of each device is not limited. In the present embodiment, it is sufficient that at least the electronic circuit 60 and the sound generator 1 are accommodated in one housing 40.
  • the controller 50 a is a control unit of the electronic device 50.
  • the transmission / reception unit 50b transmits / receives data via the antenna 50f based on the control of the controller 50a.
  • the key input unit 50c is an input device of the electronic device 50 and accepts a key input operation by an operator.
  • the microphone input unit 50d is also an input device of the electronic device 50, and accepts a voice input operation by an operator.
  • the display unit 50e is a display output device of the electronic device 50, and outputs display information based on the control of the controller 50a.
  • the sound generator 1 operates as a sound output device in the electronic device 50.
  • the sound generator 1 is connected to the controller 50a of the electronic circuit 60, and emits sound upon application of a voltage controlled by the controller 50a.
  • the electronic device 50 is described as being a portable terminal device.
  • the electronic device 50 is not limited to the type of the electronic device 50, and may be applied to various consumer devices having a function of emitting sound.

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Abstract

【課題】　音圧の周波数特性を平坦化することができる音響発生器、音響発生装置及び電子機器を提供することを課題とする。 【解決手段】　音響発生器は、振動体３を有する。また、音響発生器は、振動体３の外周部に接合材２２により貼り付けられた枠部材５ａを有する。また、音響発生器は、枠部材５ａの枠内の振動体３上に設けられた励振器１を有する。ここで、音響発生器は、さらに枠部材５ａから枠内の振動体３上に延設された接合材２２のはみ出し部２２ａを有することを特徴とする。

Description

音響発生器、音響発生装置及び電子機器
　本発明は、音響発生器、音響発生装置及び電子機器に関する。
　従来、圧電スピーカに代表される音響発生器は、圧電体を電気音響変換素子に用いた小型、低電流駆動の音響機器として知られており、例えば、モバイルコンピューティング機器等、小型の電子機器に組み込まれる音響発生装置として使用されている。
　一般に、圧電体を電気音響変換素子に用いた音響発生器は、金属製の振動板に銀薄膜等による電極が形成された励振器としての圧電素子を貼り付けた構造となっている。圧電体を電気音響変換素子に用いた音響発生器の発音機構は、圧電素子の両面に交流電圧を印加することで圧電素子に形状歪を発生させ、圧電素子の形状歪を金属製の振動板に伝えて振動させることにより音を発生させるというものである。
　また、金属製の振動板の代わりに、樹脂フィルムを振動板として適用した音響発生器が知られている。この音響発生器は、バイモルフ型の積層型圧電素子を、その厚み方向から一対の樹脂フィルムによって挟持し、さらに、この樹脂フィルムを、張力をかけた状態で枠部材に固定したものである。これにより、音響変換効率を向上させ、高い音圧の発生を可能とする。
特開２００４－０２３４３６号公報 特開２００１－２８５９９４号公報
　しかしながら、上記の音響発生器は、励振器の振動に誘導された樹脂フィルム等の共振に起因するひずみにより大きなピークやディップが発生しやすく、特定の周波数において音圧が急激に変化してしまうという問題がある。このため、音圧の周波数特性の平坦化が求められている。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、音圧の周波数特性を平坦化することができる音響発生器、音響発生装置及び電子機器を提供することを目的とする。
　本発明に係る音響発生器は、振動体と、該振動体の外周部に接合材により貼り付けられた枠部材と、該枠部材の枠内の前記振動体上に設けられた励振器と、前記枠部材から枠内の前記振動体上にはみ出した前記接合材のはみ出し部とを有する。
　本発明に係る音響発生器の一つの態様によれば、音圧の周波数特性を平坦化することができるという効果を奏する。
図１Ａは、第１形態の音響発生器を示す平面図である。 図１Ｂは、第１形態の音響発生器を示す断面図である。 図１Ｃは、接合材のはみ出し部を示す断面図である。 図１Ｄは、接合材のはみ出し部が枠部材の内側面と接する例を説明する断面図である。 図２は、第２形態の音響発生器を示す断面図である。 図３は、第３形態の音響発生器を示す断面図である。 図４は、第４形態の音響発生器を示す断面図である。 図５は、第５形態の音響発生器を示す平面図である。 図６は、接合材のはみ出し部に気孔を分布させた例を示す断面図である。 図７は、振動体との界面付近に気孔を分布させた例を示す断面図である。 図８は、実施形態に係る音響発生装置の構成を示す図である。 図９は、実施形態に係る電子機器の構成を示す図である。
　以下に、本発明に係る音響発生器、音響発生装置及び電子機器の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態は本発明を限定するものではない。そして、実施形態として下記に例示する各形態は、音響発生器を構成する各部材の形状や寸法を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。
（第１形態）
［音響発生器の構造］
　まず、音響発生器の第１形態を図１Ａ及び図１Ｂに基づいて説明する。図１Ａは、第１形態の音響発生器を示す平面図であり、また、図１Ｂは、第１形態の音響発生器を示す断面図である。なお、図１Ｂには、図１Ａに示すＡ－Ａ線に沿った断面図が示されている。また、図１Ｂでは、理解を容易にするために、励振器１として示した積層型の圧電素子１の厚み方向（ｙ方向）を拡大して示している。
　なお、本実施形態では、励振器１が圧電素子である場合を例に挙げて説明したが、励振器１は圧電素子に限定されるものではなく、電気信号が入力されて振動する機能を有しているものであれば良い。例えば、スピーカーを振動させる励振器としてよく知られた動電型励振器や、静電型励振器や、電磁型励振器であっても構わない。なお、動電型励振器は、永久磁石の磁極の間に配置されたコイルに電流を流してコイルを振動させるようなものであり、静電型励振器は、向き合わせた２つの金属板にバイアスと電気信号とを流して金属板を振動させるようなものであり、電磁型励振器は、電気信号をコイルに流して薄い鉄板を振動させるようなものである。また、本実施形態の音響発生器に適用する励振器としては、薄型化、軽量化、振動板の変化が小さいなどの点で圧電素子を適用するのがよい。また、本実施形態では、振動体としてフィルムを例示している。
　図１Ａ及び図１Ｂに示す第１形態の音響発生器は、四辺形の形状に中央領域を開口させた枠部材５に支持板となるフィルム３が貼り付けられており、このフィルム３の一方主面側に励振器１が設けられている。具体的には、枠部材５ａ、５ｂに挟持された支持板となるフィルム３の上面に、例えば図１Ｂに示すような積層型の圧電素子１が接合されている。すなわち、第１形態の音響発生器は、図１Ｂに示すように、張力がかけられた状態でフィルム３を第１および第２の枠部材５ａ、５ｂで挟持することによってフィルム３が第１および第２の枠部材５ａ、５ｂに固定されており、このフィルム３の上面に圧電素子１が配置されている。なお、フィルム３は、図１Ｂに示すような一対の枠部材５ａ、５ｂによって挟持された構成の他に、後述するように、枠部材５がフィルム３の一方方向のみに貼り付けられた構成であってもよい。
　ここで、第１形態の音響発生器は、フィルム３に枠部材５ａを貼り付ける際に接合材２２が用いられている。接合材２２としては、例えばエポキシ系樹脂、シリコン樹脂、ポリエステル系樹脂などの公知のものを使用できる。また、接合材２２に使用する樹脂の硬化方法としては、熱硬化、光硬化や嫌気性硬化等のいずれの方法を用いてもよい。
　そして、接合材２２は、枠部材５ａとフィルム３との間から枠部材５ａの枠内に延びてフィルム３上にはみ出したはみ出し部２２ａを有している。以下、図１Ｃを用いて、枠部材５ａとフィルム３との間からフィルム３上に形成された接合材２２のはみ出し部２２ａについて説明する。
　図１Ｃは、接合材のはみ出し部を示す断面図である。図１Ｃに示すように、枠部材５は、接合材２２を介してフィルム３に貼り付けられており、この場合、接合材２２が枠内のフィルム３側へ延びており、その一部がフィルム３上にはみ出している。このように、第１形態の音響発生器は、枠部材５ａとフィルム３との間から、フィルム３上にかけて延設された接合材２２のはみ出し部２２ａを有している。このため、フィルム３上に振動する際の変位が異なる領域を点在させることができる。この結果、第１形態の音響発生器では、フィルム３の各領域が振動する際の変位を不揃いにすることができることから、フィルム３が振動する際の共振点における音圧ピークをなだらかにでき、ピークやディップを抑え、周波数特性を平坦化することができる。なお、フィルム３の各領域が振動する際の変位を不揃いにするとは、はみ出し部２２ａと接する領域と接していない領域との間で振動の振幅が異なることを意味している。
　はみ出し部２２ａのはみ出す幅（はみ出している距離）としては、図１Ｃの断面において例えば０．０５ｍｍ～２．０ｍｍ、好ましくは０．１ｍｍ～１．０ｍｍである。
　また、図１Ａに示すように、フィルム３を平面視したときに、はみ出し部２２ａのうちの少なくとも一部が波打った形状であってもよい。ここで、波打った形状の部分とは、外周面（平面視によるはみ出し部２２ａの外縁）が突出したり凹んだりしてうねっている部分のことを意味していて、そのうねり具合（振幅）は、例えば隣り合う山の頂点と山の頂点とを結ぶ線分に対して、これらの間に位置する谷の頂点から下ろした垂線の長さが０．０５ｍｍ以上になっている。また、隣り合う山の頂点と山の頂点とを結ぶ線分の長さは、例えば０．１ｍｍ以上である。
　圧電素子１は、例えば、板状に形成されており、上下の主面は、正方形状、長方形状あるいは多角形状のうちいずれかとなっている。かかる圧電素子１は、例えば、４層のセラミックスからなる圧電体層７と３層の内部電極層９とを交互に積層してなる積層体１３と、この積層体１３の上下両面に形成された表面電極層１５ａ、１５ｂと、積層体１３の長手方向ｘの両端部にそれぞれ設けられた一対の外部電極１７、１９とを有している。
　外部電極１７は、表面電極層１５ａ、１５ｂと、１層の内部電極層９ｂとに接続されている。また、外部電極１９は、２層の内部電極層９ａ、９ｃに接続されている。圧電体層７は、図１Ｂに矢印で示すように分極されており、圧電体層７ａ、７ｂが縮む場合には圧電体層７ｃ、７ｄが延びるように、あるいは圧電体層７ａ、７ｂが延びる場合には圧電体層７ｃ、７ｄが縮むように、外部電極１７、１９に電圧が印加されるように構成されている。
　外部電極１９の上下端部は、積層体１３の上下面まで延設されてそれぞれ折返外部電極１９ａが形成されており、これらの折返外部電極１９ａは、積層体１３の表面に形成された表面電極層１５ａ、１５ｂに接触しないように、表面電極層１５ａ、１５ｂとの間で所定の距離を隔てて延設されている。
　上記の４層の圧電体層７および上記の３層の内部電極層９は、積層された状態で同時に焼成されて形成されたものであり、表面電極層１５ａ、１５ｂは、積層体１３を作製した後、ペーストを塗布し焼き付けて形成される。
　また、圧電素子１は、フィルム３側の主面とフィルム３とが接合材２１により接合されている。これら圧電素子１とフィルム３との間の接合材２１の厚みは、例えば０．０２μｍ以上２０μｍ以下とされおり、特に、その接合材２１の厚みは、１０μｍ以下であることが望ましい。このように、接合材２１の厚みが２０μｍ以下である場合には、積層体１３の振動をフィルム３に伝えやすくなる。
　接合材２１としては、エポキシ系樹脂、シリコン樹脂、ポリエステル系樹脂などの公知のものを使用できる。また、接合材２１に使用する樹脂の硬化方法としては、熱硬化、光硬化や嫌気性硬化等のいずれの方法を用いてもよい。
　また、第１形態の音響発生器は、圧電素子１（励振器）と枠部材５ａとの間のフィルム３（振動体）上およびはみ出し部２２ａ上に設けられた樹脂層２０を有する。より具体的には、圧電素子１を埋設するように、枠部材５ａの内側に樹脂が充填されて樹脂層２０が形成されている。なお、図１Ａでは、理解を容易にするため、樹脂層の図示を省略した。
　樹脂層２０には、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂やゴムなどを採用できる。また、樹脂層２０は、スプリアスを抑制する観点から、好ましくは、圧電素子１を完全に覆う状態で塗布されるのが良い。さらに、支持板となるフィルム３も圧電素子１と一体となって振動することから、圧電素子１で覆われないフィルム３の領域も同様に樹脂層２０によって被覆されているのがよい。
　このように、第１形態の音響発生器は、圧電素子１を樹脂層２０で埋設することによって、圧電素子１の共振現象に伴うピークやディップに対し、適度なダンピング効果を誘発させることができる。かかるダンピング効果によって、共振現象を抑制するとともにピークやディップを小さく抑制することができる。この結果、音圧の周波数依存性を小さくすることが可能になる。
　なお、圧電体層７としては、ジルコン酸鉛（ＰＺ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、Ｂｉ層状化合物、タングステンブロンズ構造化合物等の非鉛系圧電体材料等、既存の圧電セラミックスを用いることができる。圧電体層７の厚みは、低電圧駆動という観点から、例えば１０～１００μｍであるのがよい。
　また、内部電極層９の材料としては、銀およびパラジウムを主とする金属成分と圧電体層７を構成する材料成分を包含するものが望ましい。内部電極層９に圧電体層７を構成するセラミック成分を含有させることによって、圧電体層７と内部電極層９との熱膨張差による応力を低減でき、積層不良のない圧電素子１を得ることができる。内部電極層９は、特に、銀とパラジウムからなる金属成分に限定されるものではなく、他の金属成分であってよく、また、セラミック成分として、圧電体層７を構成する材料成分に限定されるものではなく、他のセラミック成分であってもよい。
　表面電極層１５ａ、１５ｂと外部電極１７、１９の材料は、銀を主とする金属成分にガラス成分を含有するものであることが望ましい。このようにガラス成分を含有させることによって、圧電体層７や内部電極層９と、表面電極層１５または外部電極１７、１９との間に強固な密着力を得ることができる。
　枠部材５ａ、５ｂは、例えば、厚み１００～５０００μｍのステンレス製とされている。なお、枠部材５ａ、５ｂの材質は、ステンレス製に限らず、樹脂層２０よりも変形し難いものであればよく、例えば、硬質樹脂、プラスチック、エンジニアリングプラスチック、セラミックス等を用いることができ、本形態では、枠部材５ａ、５ｂの材質、厚み等は特に限定されるものでない。更に枠形状も矩形状に限定されるものではなく、内周部の一部を円形、楕円形または菱形としたり、内周部の全部を円形、楕円形または菱形としてもよい。また、外周部を同様に円形、楕円形または菱形としてもよい。
　フィルム３は、上述したように、枠部材５ａ、５ｂ間にフィルム３の外周部を挟み込むことによってフィルム３が面方向に張力をかけられた状態で、接合材２２により枠部材５ａ、５ｂに固定されており、振動板の役割を果たしている。フィルム３の厚みは、例えば１０～２００μｍとされ、フィルム３の材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリイミド、ポリプロピレン、ポリスチレン等の樹脂、あるいはパルプや繊維等からなる紙などを好適に用いることができる。これらの材料を用いることでピークやディップを抑えることができる。なお、所望の音圧特性を得ることができる振動体となり得るフィルムであれば、上記した有機系材料に限らず、金属系材料も適用することが可能である。
［製法］
　本発明の音響発生器の製法について説明する。
　最初に、圧電素子１を準備する。かかる圧電素子１は、圧電材料の粉末にバインダー、分散剤、可塑材、溶剤を混練し、スラリーを作製する。圧電材料としては、鉛系、非鉛系のうちいずれでも使用することができる。
　次に、上記のスラリーをシート状に成形し、グリーンシートを得ることができ、このグリーンシートに内部電極ペーストを印刷して内部電極パターンを形成し、この電極パターンが形成されたグリーンシートを３枚積層し、最上層にはグリーンシートのみ積層して、積層成形体を作製する。
　次に、上記の積層成形体を脱脂、焼成し、所定寸法にカットすることによって積層体１３を得ることができる。積層体１３は、必要に応じて外周部を加工し、積層体１３の圧電体層７の積層方向の主面に表面電極層１５ａ、１５ｂのペーストを印刷し、引き続き、積層体１３の長手方向ｘの両端面に外部電極１７、１９を印刷し、所定の温度で電極の焼付けを行う。以上の工程によって図１Ａ及び図１Ｂに示すような圧電素子１を得ることができる。
　次に、この圧電素子１に圧電性を付与するために、表面電極層１５ａ、１５ｂ又は外部電極１７、１９を通じて直流電圧を印加して、圧電素子１の圧電体層７の分極を行う。かかる分極は、図１Ｂに矢印で示す方向となるように、ＤＣ電圧を印加して行う。
　次に、支持体となるフィルム３を準備し、このフィルム３を枠部材５に固定する。例えば、図１Ｂに示す上下両面側から挟むような構成の場合には、フィルム３の外周部を枠部材５ａ、５ｂ間に挟み、フィルム３に張力をかけた状態で固定する。この際、枠部材５ａがフィルム３を挟む箇所に予め接合材を塗布し、フィルム３を枠部材５ａ、５ｂで挟む際に枠部材５ａ、５ｂの枠内のフィルム３上に接合材がはみ出るように押し付けて、硬化後に接合材のはみ出し部２２ａが形成されるようにする。この場合、はみ出し部２２ａのはみ出る量（幅）は、塗布する接合材の量や押圧によって調整する。
　次に、フィルム３の表面の特定の領域に圧電素子を接合するための接合材を塗布して、そのフィルム３上に圧電素子１の表面電極１５ａ側を押し当て、この後、接合材を加熱又は紫外線照射によって硬化させる。
　次に、樹脂層２０となる樹脂を圧電素子１を覆うように枠部材５ａの内側に流し込む。その上で、圧電素子１を完全に埋設させ、樹脂層２０を硬化させることによって第１形態の音響発生器を得ることができる。
　以上のように構成された音響発生器は、枠部材５ａから枠内のフィルム３上に接合材のはみ出し部２２ａを有するものとなる。このため、第１形態の音響発生器は、フィルム３の各領域における振動の変位を不揃いにする結果、フィルム３が振動する際に、共振点での音圧ピークがなだらかにし、ピークディップを抑え、周波数特性を平坦化することができる。
　なお、図１Ａ、図１Ｂに示した例では、第１形態の音響発生器は、枠部材５の内縁のうち、短手方向の辺（図１Ａ中Ｗに示す辺）に接合材２２のはみ出し部２２ａを設けた構成を示したが、本発明は、これに限定するものではなく、枠部材５の内縁のうち、長手方向の辺（図１Ａ中Ｌに示す辺）に接合材２２のはみ出し部２２ａが形成されていてもよい。すなわち、枠部材５とフィルム３との間から、一箇所でもフィルム３上に接合材がはみ出していれば、フィルム３の各領域における共振周波数を不揃いにすることができるために、ピークディップを抑え、周波数特性を平坦化することができる。なお、長手方向の辺からはみ出すほうが、波長の長い低周波である低音の周波数特性を積極的に平坦化することができる。そして、共振周波数よりも低音の音圧をゆるやかに減衰させることができるので、音域を大きく感じさせることができる。
　また、枠部材５ａから枠内のフィルム３上に延びた接合材２２のはみ出し部２２ａは、枠部材５ａの内側面５ａａと接していても良い。例えば、図１Ｄは、接合材２２のはみ出し部２２ａが枠部材５ａの内側面と接する例を説明する断面図である。図１Ｄに示す例では、図１Ｃと同様に、枠部材５ａとフィルム３との間から、フィルム３上に接合材２２のはみ出し部２２ａが形成されているが、図１Ｄに示す例では、はみ出し部２２ａが、枠部材５ａの内側面５ａａをつたうように接しており、この場合、はみ出し部２２ａは、枠部材５ａのうち側面５ａａからフィルム３と接する端までがなだからな凹型のメニスカス形状となっている。
　このように、接合材２２のはみ出し部２２ａがフィルム３上と枠部材５ａの内側面に及んでいる場合には、ピークやディップを抑え、周波数特性を平坦化するだけではなく、音響発生器の耐久性を向上させることができる。また、接合材２２のはみ出し部２２ａが、枠部材５ａと接する端からフィルム３と接する端までがなだからな凹型のメニスカス形状となっている場合には、フィルム３に対する拘束力が、フィルム３の中央に向かってなだらかに減少することとなるので、様々な周波数で振動するフィルム３の振動に対する束縛を緩和させることができる。この結果、第１形態の音響発生器は、音を安定させるとともに、耐久性を向上させることができる。
　なお、接合材２２のはみ出し部２２ａが枠部材５ａの内側面５ａａに及ぶか、又はメニスカス状となる構成の場合は、例えば、フィルム３を枠部材５ａ、５ｂで挟持する際に、枠部材５ａ、５ｂの内側面５ａａに予め接合材と濡れ性のよい界面活性剤を塗布し、接合材を塗布し、その後、加熱又は紫外線照射によって硬化させればよい。また、図１Ａでは、理解を容易にするため、接合材のはみ出し部２２ａのみについて図示したが、音響発生器は、はみ出し部２２ａと同様に形成された複数のはみ出し部を有する構成であってもよい。
（第２形態）
　これまで第１形態について説明したが、本実施形態は上述した形態以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。そこで、以下では、図２を用いて、フィルム３が枠部材５ａ、５ｂに挟持されており、枠部材５ａ、５ｂから枠内のフィルム３の両面に接合材のはみ出し部が形成されている音響発生器を第２形態として説明する。
　図２は、第２形態の音響発生器を示す断面図である。なお、図２には、図１Ｂと同様に、第２形態の音響発生器を長手方向に切断した断面図を記載するとともに、理解を容易にするため、樹脂層の図示を省略した。図２に示すように、第２形態の音響発生器は、第１形態の音響発生器と同様にフィルム３の上面に圧電素子１が貼り付けられており、枠部材５ａから枠内のフィルム３上に接合材のはみ出し部２２ｂ、２２ｃが形成されている。また、接合材のはみ出し部２２ｂ、２２ｃは、フィルム３及び枠部材５ａの内側面に及んでおり、その断面図がメニスカス状となっている。
　また、図２に示す例では、フィルム３の下面においても、枠部材５ｂから枠内のフィルム３上に接合材のはみ出し部２２ｄ、２２ｅが形成されている。また、この場合も、接合材のはみ出し部２２ｄ、２２ｅは、フィルム３及び枠部材５ｂの内側面に及んでおり、その断面図がメニスカス状となっている。
　なお、この場合も、接合材のはみ出し部２２ｂ～２２ｅは、上述の第１形態と同様の方法によって形成される。
　以上のように構成された第２形態の音響発生器は、フィルム３を枠部材５ａ、５ｂで挟持し、フィルム３の両面において、枠部材５ａ、５ｂから枠内のフィルム３の両面に延設置された接合材のはみ出し部２２ｂ～２２ｅを有する。このため、第２形態の音響発生器は、周波数特性を平坦化しつつ、耐久性を向上させることができる。
　また、第２形態の場合も、はみ出し部２２ｂ～２２ｅがフィルム３と枠部材５の内側面に及び、その断面がメニスカス状となっているのがよい。このため、第２形態の音響発生器においても、フィルム３の振動が束縛されにくいため、音圧を安定させるとともに、耐久性を向上させることができる。
（第３形態）
　これまで第１形態、及び第２形態について説明したが、本実施形態は上述した形態以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。そこで、以下では、図３を用いて、フィルム３の両面で平面視したときのはみ出し量（はみ出し部の幅）が異なる第３形態の音響発生器について説明する。
　図３は、第３形態の音響発生器を示す平面図である。なお、図３には、図１Ｂと同様に、第３形態の音響発生器を長手方向に切断した断面図を記載するとともに、理解を容易にするため、樹脂層の図示を省略した。
　図３に示すように、第３形態の音響発生器は、第２形態の音響発生器と同様に、枠部材５ａからフィルム３の上面に接合材のはみ出し部２２ｆ、２２ｇが形成されており、フィルム３の下面に接合材のはみ出し部２２ｈ、２２ｉが形成されている。また、はみ出し部２２ｆ～２２ｉは、枠部材５ａ、５ｂの内側面に及んでおり、また、メニスカス状にもなっている。
　また、図３中（Ａ）に示すように、接合材のはみ出し部２２ｆがフィルム３上にはみ出した幅と、接合材のはみ出し部２２ｈがフィルム３上にはみ出した幅とが異なっている。ここでは、幅の差を（Ａ）として示している。すなわち、接合材のはみ出し部２２ｆがフィルム３の上面にはみ出した面積と、接合材のはみ出し部２２ｈがフィルム３の下面にはみ出した面積とは、それぞれ異なっている。このため、第３形態の音響発生器は、上下の振幅に差が生じて、フィルム自体の共振を抑えることができる結果、フィルム３における共振点での音圧ピークを低く広がらせることができ、これにより周波数特性を平坦化することができる。なお、この場合、はみ出し部２２ｆ～２２ｉは、枠部材５の内側面に接していなくとも良い。
　なお、第３形態では、フィルム３の上下に形成する接合材２２のはみ出し部２２ｆ～２２ｉの幅を異ならせた例を説明したが、はみ出し部２２ｆ～２２ｉの幅は異ならせずに、フィルム３の上面にはみ出した接合材のはみ出し部２２ｆ、２２ｇと、フィルム３の下面にはみ出した接合材のはみ出し部２２ｈ、２２ｉとで、平面視によるはみ出し位置が異なっていてもよい。例えば、はみ出し部２２ｆ、２２ｇが枠部材５の内縁の短手方向の辺からはみ出し、はみ出し部２２ｈ、２２ｉが枠部材５の内縁の長手方向の辺からはみ出してもよい。
　さらには、フィルム３の上面のみにはみ出し部が設けられてもよく、あるいはフィルム３下面のみにはみ出し部が設けられてもよい。
（第４形態）
　これまで第１形態から第３形態について説明したが、本実施形態は上述した形態以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。そこで、以下では、図４を用いて、フィルム３が１つの枠部材に貼り付けられている第４形態の音響発生器について説明する。
　図４は、第４形態の音響発生器を示す断面図である。図４に示すように、第４形態の音響発生器は、枠部材５ｃの一方向のみにフィルム３が張られ、そのフィルム３の枠部材５ｃ側に圧電素子１が設けられている。また、フィルム３は、張力をかけた状態で枠部材５ｃの上部に貼り付けられており、枠部材５ｃからフィルム３上に接合材のはみ出し部２２ｊ、２２ｋが形成されている。この場合、はみ出し部２２ｊ、２２ｋは、枠部材５ｃの内側面に及び、メニスカス状になっていてもよい。また、圧電素子１は、フィルム３の枠部材５ｃとは逆の面に設けられていても良い。
　このように、フィルム３の一方のみに枠部材５を貼り付けたものであっても、枠部材５ｃから枠内のフィルム３上に接合材のはみ出し部２２ｊ、２２ｋを形成した場合には、フィルム３の各領域における共振周波数を不揃いにすることができるので、ピークディップを抑え、周波数特性を平坦化できる。このため、第４形態に係る音響発生器は、枠部材５の構造や圧電素子１を貼り付ける位置等によらず、ピークディップを抑え、周波数特性を平坦化することができる。
（第５形態）
　これまで第１形態から第４形態について説明したが、本実施形態は上述した形態以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。そこで、以下では、図５を用いて、フィルム３上に形成された接合材のはみ出し部２２ｌが、はみ出した幅Ｗを異ならせて枠部剤５の内縁の全周に形成されている音響発生器を第５形態として説明する。
　図５は、第５形態の音響発生器を示す平面図である。なお、図５には、図１Ａと同様に、樹脂層の図示を省略した。図５に示すように、第５形態の音響発生器は、枠部材５の内縁の全周に接合材のはみ出し部２２ｌのはみ出し部分を有する。また、接合材のはみ出し部２２ｌは、枠部材５からフィルム３上にはみ出した幅Ｗが各位置で異なっている。例えば、フィルム３を平面視したときに、はみ出し部２２１のうちの少なくとも一部が波打った形状であになっている。
　このように構成された第５形態の音響発生器は、フィルム３の振動に伴う応力を不均一に分散させることができることから、クラックに対する耐久性を向上させることができる。また、第５形態の音響発生器は、枠部材５の内縁の全周に不均一にはみ出した接合材のはみ出し部２２ｌを有するので、フィルム３の各領域における共有周波数を不揃いにし、ピークディップを抑え、周波数特性を平坦化することができる。
　なお、この場合も、接合材のはみ出し部２２ｌは、枠部材５ａの内側面５ａａに接していなくとも良い。また、接合材のはみ出し部２２ｌがフィルム３と枠部材５ａの内側面５ａａに接しており、その断面がメニスカス状となっていてもよい。このような場合には、第２形態の音響発生器は、音を安定させるとともに、さらに耐久性を向上させることができる。
　また、第５形態の音響発生器は、第２形態の音響発生器と同様に、枠部材５の内縁の全周に不均一にはみ出した接合材のはみ出し部を、フィルム３の両面において有しても良い。このような場合には、第５形態の音響発生器は、耐久性をさらに向上させることができる。また、第５形態の音響発生器は、第３形態の音響発生器と同様に、フィルム３の上面と下面とで、はみ出し部がフィルム３上にはみ出す幅または平面視による形状が異なっていてもよい。このような場合には、第５形態の音響発生器は、フィルム３の振動に伴う応力を分散させることができ、これにより、クラックに対する耐久性を向上させることができるとともに、共振点の音圧ピークを低く広がらせることができることから、周波数特性をさらに平坦化することができる。また、第５形態の音響発生器は、第４形態の音響発生器と同様に、枠部材５がフィルム３の上面、あるいは下面にのみあってもよい。
（第６形態）
　さて、これまで実施形態の各形態について説明したが、本実施形態は上述した形態以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。そこで、以下では、本実施形態に含まれる他の形態を説明する。
［接合材に対する気孔の添加］
　例えば、第１形態から第５形態の音響発生器は、枠部材５から枠内のフィルム３上に接合材のはみ出し部２２ａ～２２ｌを有していた。しかし、実施例はこれに限定されるものではなく、例えば、各接合材のはみ出し部２２ａ～２２ｌは、内部に気孔、いわゆるボイドを含んでいても良い。以下、図６を用いて、内部に気孔を含んだはみ出し部２２ｍを有する音響発生器について説明する。
　図６は、接合材のはみ出し部に気孔を分布させた例を示す断面図である。図６に示すように、はみ出し部２２ｍは、枠部材５から枠内のフィルム３上に形成され、はみ出し部２２ｍが端部材５の内側面に及んでいる。また、はみ出し部２２ｍは、メニスカス状となっている。
　この場合、はみ出し部２２ｍは、気孔３０ａを多数含む。かかる気孔３０ａの外形状の代表例としては、球形が挙げられるが、その他の形状であってもかまわない。このように、はみ出し部２２ｍに気孔が存在する場合には、フィルム３の振動によって発生する応力が気孔３０ａ付近に集中する。この結果、振動の節となる枠部材５周辺で発生した振動の伝播を気孔３０ａが抑え込む結果、枠部材５で発生するノイズを抑えることができることから、クリアな音を得ることができる。また、はみ出し部２２ｍは、気孔３０ａの外形状を球形状にすると、枠部材５周辺で発生した振動を伝播方向によらずに抑えこむことができる。これにより、よりクリアな音を得ることができる。
　なお、気孔３０ａは、はみ出し部２２ｍ全体に分布するようにしてもよいし、フィルム３との界面付近に気孔を分布させてもよい。例えば、図７は、振動体との界面付近に気孔を分布させた例を示す断面図である。図７に示す例では、はみ出し部２２ｎは、気孔３０ａをフィルム３の界面付近に分布させた場合には、振動するフィルム３により近い位置に気孔３０ａを多数分布させることによって振動をより効果的に損失させることができるので、音圧のピークディップの差もより効果的に低減できる。
（第７形態）
　上述の形態に加え、さらに、枠部材５の外側ａに接合材がはみ出し、はみ出した接合材が枠部材５の外側面に及んでいてもよい。このような形態の音響発生器においても、周波数特性を平坦化しつつ、さらに耐久性を向上させることができる。
［適用範囲］
　例えば、上記の各実施形態では、バイモルフ型の圧電素子を例示したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、本発明は、圧電素子がバイモルフ型である場合に限定されず、ユニモルフ型であっても上記の各実施形態を採用することができる。
［スピーカ装置］
　音響発生器１は、当該音響発生器を収容する筐体、いわゆる共鳴ボックスへ収容することによって音響発生装置、いわゆる「スピーカ装置」として構成することもできる。図８は、実施形態に係る音響発生装置２０の構成を示す図であり、図８にそって説明する。なお、図には、説明に必要となる構成要素のみを示しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。
　音響発生装置２０は、いわゆるスピーカのような発音装置であり、図８に示すように、たとえば、音響発生器１と、音響発生器１を収容する筐体３０を備える。筐体３０は、音響発生器１の発する音響を内部で共鳴させるとともに、筐体３０に形成された図示せぬ開口から音響を外部へ放射する。このような筐体３０を有することにより、例えば低周波数帯域における音圧を高めることができる。
　例えば、テレビやパーソナルコンピュータ等に用いられる大型のスピーカ装置として構成することもできれば、スマートフォン、携帯電話機、ＰＨＳ（Personal　Handyphone　System）、ＰＤＡ（Personal　Digital　Assistants）などのモ
バイル端末に搭載される中型または小型のスピーカ装置として構成することもできる。なお、スピーカ装置は、上記の用途に限定されず、掃除機、洗濯機や冷蔵庫などの任意の電子機器に搭載するスピーカ装置として構成することができる。
［電子機器］
　さらに、音響発生器１は、当該音響発生器に接続された電子回路と、該電子回路および音響発生器を収容する筐体とを少なくとも有しており、音響発生器から音響を発生させる機能を有する電子機器として構成することもできる。図９は、実施形態に係る電子機器５０の構成を示す図であり、図９にそって説明する。なお、図には、説明に必要となる構成要素のみを示しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。また、次に示す図９では、電子機器５０が、携帯電話やタブレット端末のような携帯端末装置である。
　図９に示すように、電子機器５０は、電子回路６０を備える。電子回路６０は、たとえば、コントローラ５０ａと、送受信部５０ｂと、キー入力部５０ｃと、マイク入力部５０ｄとから構成される。電子回路６０は、音響発生器１に接続されており、音響発生器１へ音声信号を出力する機能を有している。音響発生器１は電子回路６０から入力された音声信号に基づいて音響を発生させる。
　また、電子機器５０は、表示部５０ｅと、アンテナ５０ｆと、音響発生器１とを備える。また、電子機器５０は、これら各デバイスを収容する筐体４０を備える。
　なお、図９では、１つの筐体４０にコントローラ５０ａをはじめとする各デバイスがすべて収容されている状態をあらわしているが、各デバイスの収容形態を限定するものではない。本実施形態では、少なくとも電子回路６０と音響発生器１とが、１つの筐体４０に収容されていればよい。
　コントローラ５０ａは、電子機器５０の制御部である。送受信部５０ｂは、コントローラ５０ａの制御に基づき、アンテナ５０ｆを介してデータの送受信などを行う。
　キー入力部５０ｃは、電子機器５０の入力デバイスであり、操作者によるキー入力操作を受け付ける。マイク入力部５０ｄは、同じく電子機器５０の入力デバイスであり、操作者による音声入力操作などを受け付ける。
　表示部５０ｅは、電子機器５０の表示出力デバイスであり、コントローラ５０ａの制御に基づき、表示情報の出力を行う。
　そして、音響発生器１は、電子機器５０における音響出力デバイスとして動作する。なお、音響発生器１は、電子回路６０のコントローラ５０ａに接続されており、コントローラ５０ａによって制御された電圧の印加を受けて音響を発することとなる。
　ところで、図９では、電子機器５０が携帯用端末装置であるものとして説明を行ったが、電子機器５０の種別を問うものではなく、音響を発する機能を有する様々な民生機器に適用されてよい。たとえば、薄型テレビやパーソナルコンピュータ、各種のモバイル端末、携帯端末、移動端末、カーオーディオ機器は無論のこと、「話す」といった音響を発する機能を有する製品、例を挙げれば、掃除機や洗濯機、冷蔵庫、電子レンジなどといった種々の製品に用いられてよい。
　　　１　　圧電素子
　　　３　　フィルム
　　　５、５ａ、５ｂ、５ｃ　　枠部材
　　　７、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ　　圧電体層
　　　９、９ａ、９ｂ、９ｃ　　内部電極層
　　１３　　積層体
　　１５ａ、１５ｂ　　表面電極層
　　１７、１９　　外部電極
　　２０　　樹脂層
　　２１、２２　接合材
　　２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ、２２ｇ、２２ｈ、２２ｉ、２２ｊ、２２ｋ、２２ｌ、２２ｍ、２２ｎ　　はみ出し部
　　３０ａ　　気孔
　　　ｘ　　積層体の長手方向
　　　ｙ　　圧電素子の厚み方向

Claims (12)

  1. 　振動体と、
    　該振動体の外周部に接合材により貼り付けられた枠部材と、
    　該枠部材の枠内の前記振動体上に設けられた励振器とを有し、
    　前記枠部材から枠内の前記振動体上に前記接合材のはみ出し部を有していることを特徴とする音響発生器。
  2. 　前記はみ出し部は前記枠部材の内側面に及んでいることを特徴とする請求項１に記載の音響発生器。
  3. 　前記はみ出し部がメニスカス状であることを特徴とする請求項２に記載の音響発生器。
  4. 　前記振動体は、その両面が前記枠部材に挟持されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の音響発生器。
  5. 　前記はみ出し部は、前記振動体の上面と下面とで、平面視したときのはみ出し量が異なることを特徴とする請求項４に記載の音響発生器。
  6. 　前記はみ出し部が、幅を異ならせて前記枠部材の内縁の全周に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の音響発生器。
  7. 　前記はみ出し部が気孔を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載の音響発生器。
  8. 　前記気孔が球形状であることを特徴とする請求項７に記載の音響発生器。
  9. 　前記励振器はバイモルフ型の圧電素子であることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１つに記載の音響発生器。
  10. 　前記励振器と前記枠部材との間の前記振動体上および前記はみ出し部上に設けられた樹脂層を有することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１つに記載の音響発生器。
  11. 　請求項１乃至請求項１０のいずれか１つに記載の音響発生器と、
    　該音響発生器を収容する筐体と
    　を少なくとも有することを特徴とする音響発生装置。
  12. 　請求項１乃至請求項１０のいずれか１つに記載の音響発生器と、
    　該音響発生器に接続された電子回路と、
    　該電子回路および前記音響発生器を収容する筐体と
    　を少なくとも有しており、
    　前記音響発生器から音響を発生させる機能を有することを特徴とする電子機器。
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