WO2021033376A1 - 圧電振動板および圧電発音部品 - Google Patents

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WO2021033376A1
WO2021033376A1 PCT/JP2020/019117 JP2020019117W WO2021033376A1 WO 2021033376 A1 WO2021033376 A1 WO 2021033376A1 JP 2020019117 W JP2020019117 W JP 2020019117W WO 2021033376 A1 WO2021033376 A1 WO 2021033376A1
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piezoelectric
penetrating
central portion
piezoelectric diaphragm
central
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PCT/JP2020/019117
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雄行 横井
匡 奥澤
俊之 境
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株式会社村田製作所
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G10K9/12—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers electrically operated
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    • H04R2400/00—Loudspeakers

Definitions

  • the present invention relates to a piezoelectric diaphragm and a piezoelectric sounding component.
  • Piezoelectric sounding parts are widely used as piezoelectric buzzers or piezoelectric receivers that generate alarm sounds and operating sounds in electronic devices, home appliances, mobile phones, and the like. Such piezoelectric sounding components are required to have good acoustic conversion efficiency.
  • a vibrating plate is formed by electrically and mechanically face-to-face joining a rectangular piezoelectric plate to a metal plate, and a slit is provided so as to surround a region where the piezoelectric plate is joined to the metal plate.
  • Four connecting portions are provided at equal distances from both ends of the portion surrounded by the slit in the length direction to connect the portion surrounded by the slit and the portion outside the slit, and the connecting portion is a slit.
  • a piezoelectric vibrating plate provided at a position of about 1/6 of the length from both ends in the length direction of the enclosed portion is disclosed.
  • Patent Document 2 includes a piezoelectric body and a metal diaphragm having a diaphragm portion attached to a frame body and forming a piezoelectric vibrator together with the piezoelectric body and an elastic support portion for elastically supporting the piezoelectric body.
  • the damper material is configured to be formed of a part of a polymer film attached to the metal diaphragm. Piezoelectric speakers are disclosed.
  • the piezoelectric speaker of Patent Document 2 is provided with a damper material filled in a plurality of slit-shaped holes in the outer edge portion of the diaphragm portion and the flexible arm portion to flatten the frequency characteristics and reduce the distortion component.
  • the bending vibration of the diaphragm portion may be absorbed by the damper material. As a result, the displacement of the diaphragm portion becomes small, and the acoustic conversion efficiency may deteriorate.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a piezoelectric diaphragm and a piezoelectric sounding component capable of obtaining good acoustic conversion efficiency.
  • the piezoelectric diaphragm includes a conductive base portion having a central portion and a peripheral portion around the central portion, and a piezoelectric portion provided in the central portion.
  • a voltage is applied to the piezoelectric body portion, the central portion is flexed and vibrated so as to reciprocate on both sides in the thickness direction of the base portion, and the base portion is formed between the central portion and the peripheral portion.
  • At least one penetrating portion located in the above and at least one connecting portion connecting the central portion and the peripheral portion are provided, and the displacement of the at least one connecting portion when bending and vibrating is maximum. It is arranged at a position farthest from the center of the central portion of the base portion.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line IVA-IVA of the piezoelectric diaphragm according to FIG. It is a schematic diagram of the displacement distribution in the maximum displacement of the piezoelectric diaphragm which concerns on 1st Embodiment. It is a figure for demonstrating the sound pressure frequency characteristic of the piezoelectric diaphragm which concerns on 1st Embodiment.
  • FIG. 1 is an overall view of the piezoelectric sounding component 1 according to the first embodiment
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the piezoelectric sounding component 1 according to the first embodiment. Note that, in FIGS. 1 and 2, a configuration necessary for explaining at least a part of the features in the structure of the piezoelectric sounding component 1 is extracted and described, but the piezoelectric sounding component 1 has a configuration (not shown). It does not prevent that.
  • the piezoelectric sounding component 1 includes a piezoelectric vibrating portion 10, a lower case 20 that supports the piezoelectric vibrating portion 10 from the back side, and an upper case 30 that presses the piezoelectric vibrating portion 10 from the front side.
  • These piezoelectric vibrating portions 10, the lower case 20, and the upper case 30 each have a square shape having the same outer edge when the piezoelectric sounding component 1 is viewed in a plan view along the thickness direction of the piezoelectric sounding component 1. ing.
  • mounting pins and mounting holes for mounting are provided at the corners thereof and at positions corresponding to each other.
  • the thickness direction of the piezoelectric sounding component 1 is defined as the "Z-axis direction”
  • the square-shaped side direction of the piezoelectric sounding component 1 is defined as the "X-axis direction”
  • the square-shaped piezoelectric sounding component 1 is used.
  • Each configuration of the piezoelectric sounding component 1 will be described with reference to the XYZ axis direction in which the direction of the side is the “Y axis direction”.
  • the surface on the Z-axis positive direction side of each configuration is referred to as the "front surface”
  • the surface on the Z-axis negative direction side of each configuration is referred to as the "back surface”.
  • “viewing in a plane” means that these configurations are viewed in a plane along the thickness direction (Z-axis direction) of the piezoelectric sounding component 1 (each configuration).
  • the shapes of the piezoelectric vibrating portion 10, the lower case 20 and the upper case 30 when the piezoelectric vibrating portion 10, the lower case 20 and the upper case 30 are viewed in a plan view are referred to as the "planar view shape" of these configurations.
  • a state in which the piezoelectric vibrating portion 10, the lower case 20, and the upper case 30 are assembled to form the piezoelectric sounding component 1 may be referred to as an “assembled state”.
  • the piezoelectric vibrating portion 10 has a plate shape, and has a piezoelectric vibrating plate 11, a spacer 12, and a terminal portion 13.
  • the structure of these piezoelectric vibrating portions 10 is configured so that the piezoelectric vibrating plate 11, the spacer 12, and the terminal portion 13 overlap in this order in the positive direction of the Z axis. Further, when viewed in a plan view, the outer edges of the piezoelectric diaphragm 11, the spacer 12, and the terminal portion 13 each have a square shape having the same size.
  • the piezoelectric diaphragm 11 has a thin plate shape.
  • the piezoelectric diaphragm 11 has a base portion 100 and a piezoelectric portion 150 provided on the central side of the surface of the base portion 100. Further, the piezoelectric diaphragm 11 has two mounting terminals 113 provided side by side along one side of the base portion 100.
  • the mounting terminal 113 is an example of an input / output terminal, which is electrically connected to a mounting board (not shown) and supplies an input / output signal supplied from the mounting board to the piezoelectric body portion 150 of the piezoelectric diaphragm 11.
  • the piezoelectric diaphragm 11 when a voltage is applied to the piezoelectric body portion 150 in the assembled state, the piezoelectric diaphragm 11 bends and vibrates so as to reciprocate on both sides in the thickness direction of the base portion 100. Further, details of each configuration of the piezoelectric diaphragm 11 will be described later. In the following description, the description of the mounting terminal 113 in the piezoelectric diaphragm 11 will be omitted, and the piezoelectric diaphragm 11 will be described as having only the base portion 100 and the piezoelectric body portion 150.
  • the spacer 12 has a frame shape, and the plan view shape of the inner peripheral surface of the frame is a square shape formed larger than the piezoelectric body portion 150. Further, the spacer 12 is made of an insulating material such as LCP (liquid crystal polymer). The spacer 12 insulates the piezoelectric diaphragm 11 and the terminal portion 13 from each other, and adjusts the distance between the piezoelectric diaphragm 11 and the terminal portion 13 in the Z-axis direction.
  • LCP liquid crystal polymer
  • the terminal portion 13 has a frame shape, and the plan view shape of the inner peripheral surface of this frame is a square shape formed larger than that of the piezoelectric portion 150.
  • the terminal portion 13 is formed by plating iron, brass, or the like with Ni (nickel), Au (copper), or Ag (gold), for example.
  • the terminal portion 13 has a frame 131, a terminal 132 provided at one corner of the inner edge of the frame 131, and two mounting terminals 133 provided so as to be arranged on one side of the frame 131.
  • the frame 131 has a square shape in which the plan view shape of the inner peripheral surface is formed larger than that of the piezoelectric portion 150.
  • the frame 131 supports the terminal 132 and the mounting terminal 133 and electrically connects them.
  • the terminal 132 is an electrical contact with the piezoelectric diaphragm 11, and is inside the frame 131 and on the piezoelectric portion 150 side, that is, in the positive direction of the X-axis so that the terminal 132 can come into contact with the piezoelectric portion 150 of the piezoelectric diaphragm 11 in the assembled state. It extends in the negative direction of the Z axis.
  • the electrical contact is at this one location, but the connection location and the number thereof are not limited.
  • the mounting terminal 133 is an example of an input / output terminal, which is electrically connected to a mounting board (not shown) and supplies an input / output signal supplied from the mounting board via the terminal 132 to the piezoelectric body portion 150 of the piezoelectric diaphragm 11. To do.
  • the lower case 20 is an example of a case portion, and has a box shape in which an opening is formed on the side of the piezoelectric vibrating portion 10 in contact with the piezoelectric vibrating plate 11. Further, the lower case 20 is made of an insulating material such as LCP (liquid crystal polymer).
  • the lower case 20 includes a bottom surface portion 21, a side wall portion 22 formed so as to project from the outer edge of the bottom surface portion 21, and two vents 25 formed on both opposite side surfaces of the bottom surface portion 21. Has.
  • the end face on the opening side of the side wall portion 22 constitutes a mounting surface 23 that comes into contact with the piezoelectric diaphragm 11 during assembly. Further, the inner surface of the bottom surface portion 21 and the side wall portion 22 constitutes the concave inner surface 24 of the lower case 20.
  • the vent 25 is configured to reduce the air resistance in the space between the lower case 20 and the mounting board when the piezoelectric sounding component 1 is mounted on the mounting board.
  • the upper case 30 is an example of a case portion, and has a box shape in which an opening is formed on the side of the piezoelectric vibration portion 10 in contact with the terminal portion 13. Further, the upper case 30 is made of an insulating material such as LCP (liquid crystal polymer). The upper case 30 has a top surface portion 31, a side wall portion 32 formed so as to project from the outer edge of the top surface portion 31, and a sound emitting hole 35 formed on one side of the top surface portion 31.
  • LCP liquid crystal polymer
  • the end face on the opening side of the side wall portion 32 constitutes a mounting surface 33 that comes into contact with the terminal portion 13 during assembly. Further, the inner surfaces of the top surface portion 31 and the side wall portions 32 form the concave inner surface 34 of the upper case 30.
  • the sound emitting hole 35 is configured to transmit the sound generated by the vibration of the piezoelectric diaphragm 11 of the piezoelectric vibrating portion 10 to the outside of the lower case 20 and the upper case 30.
  • the piezoelectric vibrating portion 10 is placed so as to cover the opening of the lower case 20, and the upper case 30 covers the opening toward the piezoelectric vibrating portion 10. It is sandwiched and fixed between the lower case 20 and the upper case 30. Further, in the assembled state, an acoustic space D (see FIG. 4A) is formed between the inner surface 24 of the lower case 20 and the piezoelectric diaphragm 11 of the piezoelectric vibrating portion 10, and the inner surface 34 of the upper case 30 and the piezoelectric vibrating portion 10 An acoustic space U (see FIG. 4A) is formed between the piezoelectric diaphragm 11 and the acoustic space U.
  • the base portion 100 of the piezoelectric vibrating portion 10 bends and vibrates in the acoustic space D and the acoustic space U so as to reciprocate on both sides in the thickness direction of the base portion 100. Further, the emitted sound is transmitted to the outside of the lower case 20 and the upper case 30 through the sound emitting hole 35 and the vent 25.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the configuration of the piezoelectric diaphragm 11 according to the first embodiment.
  • the piezoelectric sounding component 1 or the piezoelectric diaphragm 11 according to the first embodiment makes it possible to obtain good acoustic conversion efficiency by using the base portion 100 having a simple configuration as described later. ..
  • the piezoelectric diaphragm 11 has a base portion 100 and a piezoelectric portion 150 that is electrically and mechanically joined to the base portion 100 on the center side of the upper surface of the base portion 100.
  • the base portion 100 is, for example, a thin plate member having a thickness of 0.05 mm, and has a square shape having a length of 18 mm on each side when viewed in a plan view.
  • the base portion 100 is made of a material having good conductivity and spring elasticity, for example, a metal such as 42 alloy having an elastic modulus of 1 GPa or more.
  • the base portion 100 connects the central portion 110, the peripheral portion 120 around the central portion 110, the penetrating portion 130 located between the central portion 110 and the peripheral portion 120, and the central portion 110 and the peripheral portion 120. It has a connecting portion 140 to be formed. Further, the central portion 110, the peripheral portion 120 and the connecting portion 140 are integrally formed. That is, a part of the central portion 110 and the peripheral portion 120 is separated by a penetrating portion 130 provided around the central portion 110.
  • the central portion 110 constitutes a portion that bends and vibrates so as to reciprocate on both sides in the thickness direction of the base portion 100 by face-to-face joining the piezoelectric body portions 150.
  • the plan view shape of the central portion 110 is a square shape formed larger than the plan view shape of the piezoelectric body portion 150 and smaller than the plan view shape of the inner surface 24 of the lower case 20 and the inner surface 34 of the upper case 30. I'm doing it. In this way, the central portion 110 can secure an area for holding the piezoelectric portion 150 and its own vibration area, and can vibrate without colliding with the lower case 20 and the upper case 30.
  • the peripheral edge portion 120 is a portion that is sandwiched in contact with the lower case 20 and the upper case 30 when the lower case 20 and the upper case 30 are attached to the piezoelectric vibrating portion 10 by a method such as adhesion, fitting, or caulking. .. Therefore, the peripheral portion 120 is a portion that does not vibrate with respect to the central portion 110. Further, the peripheral edge portion 120 is a frame-shaped member, and the outer edge and the inner edge have a square shape in a plan view.
  • the penetrating portion 130 has a slit shape in a plan view.
  • the slit-shaped penetrating portion 130 has an isosceles trapezoidal shape when one side in the longitudinal direction is the base.
  • four penetrating portions 130 are provided between the central portion 110 and the peripheral portion 120.
  • the bases thereof are parallel to each of the four sides of the central portion 110, the upper base faces the central portion 110 side, the lower base faces the peripheral portion 120 side, and the like. It is provided at intervals.
  • the internal angles of both ends of the lower base are, for example, 45 °.
  • the portion between the legs of the adjacent penetrating portions 130 that is, the connecting portion 140 described later, can connect the corner portion of the central portion 110 and the internal angle of the peripheral portion 120.
  • the height of the isosceles trapezoidal shape, that is, the slit width (width in the lateral direction) of the penetrating portion 130 is larger than 0 mm and 0.1 mm or less, for example.
  • the connecting portion 140 is configured to electrically conduct the central portion 110 and the peripheral portion 120 and to support the central portion 110 separated from the peripheral portion 120 by the penetrating portion 130.
  • the connecting portion 140 is a portion that is not penetrated by the penetrating portion 130 between the central portion 110 and the peripheral portion 120.
  • the connecting portion 140 is a connecting portion between two adjacent penetrating portions 130. Therefore, in the first embodiment, four connecting portions 140 are formed. These connecting portions 140 have four corners of the central portion 110 and four internal angles of the peripheral portion 120 between the central portion 110 and the peripheral portion 120, corresponding to the arrangement and shape of the four penetrating portions 130. They are formed so as to be connected to each other.
  • these connecting portions 140 are arranged at the farthest positions with respect to the center of the central portion 110. That is, the connecting portion 140 is arranged at a position where the influence of the vibration of the central portion 110 is the least.
  • the piezoelectric body portion 150 is, for example, a thin plate member having a thickness of about 0.1 mm, and has a square shape having a length of 13 mm on each side when viewed in a plan view.
  • the piezoelectric body portion 150 is made of piezoelectric ceramics such as PZT.
  • NiCu electrodes are formed on the front and back surfaces of the piezoelectric body portion 150.
  • the back electrode is face-to-face bonded to the central portion 110 and is electrically conductive.
  • FIGS. 4A and 4B are diagrams for explaining the displacement of the piezoelectric diaphragm 11 according to the first embodiment. Specifically, FIG.
  • FIG. 4A is a sectional view taken along line IVA-IVA of the piezoelectric diaphragm 11 portion according to FIG. 2, and FIG. 4B is a schematic diagram of the displacement distribution in the case of the maximum displacement of the piezoelectric diaphragm 11.
  • FIG. 4B the vibration intensities of the portions shown at the same concentration are the same.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the sound pressure frequency characteristic of the piezoelectric diaphragm 11 according to the first embodiment, in which the vertical axis represents the sound pressure (dB) and the horizontal axis represents the frequency (kHz). indicate.
  • the displacement generated toward the lower case 20 side in the central portion 110 of the piezoelectric diaphragm 11 is referred to as the "first displacement”
  • the upper case in the central portion 110 of the piezoelectric diaphragm 11 is defined as “first displacement”.
  • the displacement that occurs toward the 30 side is referred to as the "second displacement”.
  • the vibration diffuses in a circle from the center of vibration toward the surroundings, and the vibration becomes weaker as the distance from the center of vibration increases.
  • the center of the plan view shape of the central portion 110 is the vibration center of the central portion 110.
  • the vibration of the central portion 110 when the vibration of the central portion 110 is the strongest, the central portion of the central portion 110 rises higher than the other portions (in the case of the second displacement) or sinks lower (in the case of the first displacement). ), That is, the displacement of this central part is the largest.
  • the vibration of the central portion 110 becomes weaker as it diffuses from the center of the central portion 110 toward the peripheral edge side, and the displacement of the corresponding portion gradually becomes smaller.
  • the plan view shape of the central portion 110 is square, the four corner portions of the central portion 110 are located farthest from the center (vibration center) of the central portion 110. As shown in FIG. 4B, the corner portion of the central portion 110 is in a state of substantially not vibrating like the peripheral portion 120. Since the connecting portion 140 provided at a position farther from the vibration center than the corner portion of the central portion 110 is less affected by the vibration than the corner portion of the central portion 110, the corner portion and the peripheral edge of the central portion 110 Like the part 120, it is in a state where it hardly vibrates.
  • the connecting portion 140 By arranging the connecting portion 140 at the position farthest from the center of the central portion in this way, even if the central portion of the central portion 110 vibrates so as to be largely displaced, the connecting portion 140 is almost affected by this vibration.
  • the durability of the piezoelectric diaphragm 11 can be improved by suppressing the occurrence of problems such as fatigue damage such as tearing due to deformation without being affected.
  • the connecting portion 140 does not vibrate substantially, the strength is sufficient even if the connecting portion 140 having a narrow width is adopted.
  • By making the connecting portion 140 thin it is possible to secure a sufficient length of the penetrating portion 130 in the longitudinal direction, and it is possible to further reduce the inhibition of the central portion 110 to vibration.
  • the displacement (vibration) of the central portion 110 is improved, and the piezoelectric diaphragm 11 can obtain better acoustic conversion efficiency. That is, by arranging the connecting portion 140 at the position farthest from the center of the central portion, it is possible to improve the durability of the piezoelectric diaphragm 11 and obtain good acoustic conversion efficiency.
  • the central portion 110 on one side of the penetrating portion 130 bends and vibrates with respect to the peripheral portion 120 fixed by the lower case 20 and the upper case 30 on the other side of the penetrating portion 130.
  • Shear stress (friction stress) ⁇ is generated in the air existing in the penetrating portion 130.
  • the actual viscosity ⁇ of the air does not change substantially, but the high frictional stress ⁇ makes it difficult for the air to flow with respect to the slit wall surface of the penetration portion 130.
  • the air present in the penetrating portion 130 can be regarded as having characteristics similar to those of a highly viscous substance. That is, in this case, the air present in the penetrating portion 130 has properties similar to high viscosity.
  • ⁇ means frictional stress (shear stress), specifically, frictional stress caused by air existing in the penetrating portion 130 against the slit wall surface of the penetrating portion 130.
  • F means a force, specifically, a force generated between the air existing in the penetrating portion 130 and the slit wall surface of the penetrating portion 130.
  • S means the cross-sectional area of the penetrating portion 130.
  • ⁇ means a proportional coefficient and represents the viscosity of air existing in the penetrating portion 130.
  • ⁇ hardly changes within the range of the normal state.
  • U means the relative velocity, specifically, the relative velocity when the central portion 110 bends and vibrates with respect to the peripheral portion 120 fixed by the lower case 20 and the upper case 30.
  • H means the slit width of the penetrating portion 130.
  • the frictional stress ⁇ is large.
  • the relative velocity U of the central portion 110 with respect to the peripheral portion 120 is a high speed belonging to the range of about 2 kHz to 10 kHz.
  • h related to the slit width of the penetrating portion 130 is a small dimension larger than 0 mm and 0.1 mm or less. Therefore, the U / h ratio according to the present embodiment is a very high value. Therefore, if the central portion 110 that performs such bending vibration and the penetrating portion 130 having a small slit width are adopted, a large frictional stress ⁇ can be obtained.
  • the air existing in the penetrating portion 130 can exert an effect of hindering the convection of the air existing in the acoustic space U and the acoustic space D on both sides of the penetrating portion 130. That is, the air in the acoustic space D hardly flows into the acoustic space U through the penetrating portion 130, and the air in the acoustic space U hardly flows into the acoustic space D through the penetrating portion 130.
  • the slit width of the penetrating portion 130 will be described in more detail. As shown in FIG. 5, the penetrating portion 130 is compared with the case where the slit width is set to 0.400 mm in the low frequency range of 0.55 kHz to 0.6 kHz. A peak of sound pressure appears when the slit width of 130 is set to 0.108 mm or less. Specifically, when the slit width of the penetrating portion 130 is set to 0.108 mm, a high sound pressure of 60.1 dB can be obtained. Further, when the slit width of the penetrating portion 130 is 0.040 mm or less, a high sound pressure of about 70 dB can be obtained.
  • a high sound pressure of about 75 dB can be obtained. That is, if the slit width of the penetrating portion 130 is set to 0.1 mm or less, a high sound pressure higher than 60 dB can be obtained in the low frequency range of 0.55 kHz to 0.6 kHz, and good acoustic conversion efficiency can be obtained. ..
  • the slit width of the penetrating portion 130 when the slit width of the penetrating portion 130 is set to 0.400 mm, the peak of sound pressure does not clearly appear in the low frequency range of 0.55 kHz to 0.6 kHz.
  • the highest sound pressure in this case is about 47 dB, which is about 78% of the case where the slit width of the penetrating portion 130 is 0.108 mm. That is, when the slit width of the penetrating portion 130 is set to 0.400 mm, high sound pressure cannot be obtained.
  • the slit width of the penetrating portion 130 By setting the slit width of the penetrating portion 130 to 0.1 mm or less in this way, the air and the acoustic space U of the acoustic space D when the base portion 100 vibrates without sealing the penetrating portion 130. It is possible to prevent air from flowing through the penetration portion 130. Thereby, the range of the distant portion between the central portion 110 and the peripheral portion 120 can be expanded, and the inhibition of vibration of the central portion 110 due to the connection between the central portion 110 and the peripheral portion 120 can be further reduced. .. In this way, the displacement (vibration) of the central portion 110 is improved, and the piezoelectric diaphragm 11 can obtain better acoustic conversion efficiency.
  • the configuration of the base portion 100 of the piezoelectric diaphragm 11 is simplified, and it is possible to reduce the manufacturing cost and improve the productivity. That is, by setting the slit width of the penetrating portion 130 to 0.1 mm or less, it is possible to obtain good acoustic conversion efficiency even if the piezoelectric diaphragm 11 having a simple structure is used.
  • the connecting portion 140 and the penetrating portion 130 according to the first embodiment it is possible to obtain the piezoelectric diaphragm 11 having high durability and good acoustic conversion efficiency even by using a simple configuration. it can.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the configuration of the sealing material 200 for sealing the penetrating portion 130 of the piezoelectric diaphragm 11 according to the second embodiment
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the configuration of the sealing material 200 according to the second embodiment. It is a figure for demonstrating the sound pressure frequency characteristic of a piezoelectric diaphragm 11, and the vertical axis shows the sound pressure (dB), and the horizontal axis shows a frequency (kHz).
  • the second embodiment is different from the first embodiment in that the sealing material 200 for sealing the penetrating portion 130 is adopted, focusing on limiting the convection of air by providing the limiting portion in the penetrating portion 130. Is. Further, in the second embodiment, the description of the matters common to the first embodiment will be omitted, and only the different points, that is, the configuration and the action and effect of the sealing material 200 will be described. In particular, the same action and effect with the same configuration are not mentioned.
  • the penetrating portion 130 according to the second embodiment has a sealing material 200. Further, in the second embodiment, the penetrating portion 130 and the connecting portion 140 may have a different configuration from the penetrating portion 130 and the connecting portion 140 according to the first embodiment. Specifically, the width of the penetrating portion 130 according to the second embodiment does not need to be 0.1 mm or less as in the first embodiment, and an arbitrary width can be selected according to an actual requirement. .. Here, the width of the penetrating portion 130 is 0.4 mm. Further, the connecting portion 140 according to the second embodiment does not need to be arranged at the position farthest from the center of the central portion 110 as in the first embodiment, and can be arranged at an arbitrary arrangement position according to an actual request. You can choose.
  • the sealing material 200 is an example of a limiting portion, and is made of, for example, an elastic material that can be elastically deformed such as a resin.
  • the sealing material 200 is embedded in the penetrating portion 130 so as to seal the entire penetrating portion 130.
  • the penetrating portion 130 of the base portion 100 is sealed by the sealing material 200 in this way, the acoustic space D and the acoustic space U are completely independent of each other.
  • the sealing of the sealing material 200 closes the penetrating portion 130, which is a connecting path between the air in the acoustic space D and the air in the acoustic space U. Therefore, even if the base portion 100 vibrates, the air in the acoustic space D and the air in the acoustic space U do not convection.
  • the sealing material 200 is a material that can be elastically deformed, and is elastically deformed due to displacement of the central portion 110 due to vibration. Therefore, even if the central portion 110 and the peripheral portion 120 are connected via the sealing material 200, the vibration of the central portion 110 is hardly hindered by the sealing material 200. Therefore, the central portion 110 can be largely displaced, and good acoustic conversion efficiency can be realized. Further, since the connecting portion 140 is reinforced by the surrounding sealing material 200, the durability and stability of the piezoelectric diaphragm 11 are improved.
  • the sealing material 200 when the sealing material 200 is adopted, the peak of the sound pressure appears in the low frequency range of 0.55 kHz to 0.6 kHz. Further, in this case, a high sound pressure of about 69 dB can be obtained, and good acoustic conversion efficiency can be obtained.
  • the sealing material 200 according to the second embodiment the durability and stability of the piezoelectric diaphragm 11 can be improved, and good acoustic conversion efficiency can be obtained.
  • FIGS. 8A to 8C are diagrams for explaining the configuration of the on-off valve 300 provided in the penetrating portion 130 of the piezoelectric diaphragm 11 according to the third embodiment.
  • FIG. 8A is a diagram showing a state of the on-off valve 300 when the central portion 110 is not displaced
  • FIG. 8B shows a state of the on-off valve 300 when the central portion 110 is first displaced
  • FIG. 8C is a diagram showing a state of the on-off valve 300 when the central portion 110 is displaced in the second position.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the sound pressure frequency characteristic of the piezoelectric diaphragm 11 according to the third embodiment, in which the vertical axis represents the sound pressure (dB) and the horizontal axis represents the frequency (kHz). indicate.
  • the situation when the central portion 110 is first displaced will be mainly described.
  • the situation when the central portion 110 makes the second displacement is simply the opposite of the situation of the first displacement, and the principle is the same, so the description is simplified here.
  • the third embodiment focused on limiting the convection of air by providing a limiting portion in the penetrating portion 130, which is the same as in the second embodiment.
  • the difference between the third embodiment and the second embodiment is that the on-off valve 300 is adopted in the third embodiment instead of the sealing material 200 adopted in the second embodiment.
  • the description of the matters common to those of the first embodiment and the second embodiment will be omitted, and only the different points, that is, the configuration and the operation and effect of the on-off valve 300 will be described. In particular, the same action and effect with the same configuration are not mentioned.
  • the penetrating portion 130 and the connecting portion 140 may have a different configuration from the penetrating portion 130 and the connecting portion 140 according to the first embodiment.
  • the width of the penetrating portion 130 according to the third embodiment does not need to be 0.1 mm or less as in the first embodiment, and an arbitrary width can be selected according to an actual requirement. ..
  • the width of the penetrating portion 130 is 0.4 mm.
  • the connecting portion 140 according to the third embodiment does not need to be arranged at the position farthest from the center of the central portion 110 as in the first embodiment, and an arbitrary arrangement position can be set according to an actual request. You can choose.
  • the penetrating portion 130 according to the third embodiment has the same width as the penetrating portion 130 according to the second embodiment, but has a different width from the penetrating portion 130 according to the second embodiment. May be good.
  • the on-off valve 300 is an example of a limiting portion, and is made of an elastic material such as a resin film, for example. Further, the on-off valve 300 has a first valve 310 and a second valve 320. As shown in FIG. 8A, the first valve 310 is provided so as to cover the first opening 130a on the acoustic space D side of the penetration portion 130 in a state where the piezoelectric diaphragm 11 does not vibrate, that is, the central portion 110 is not displaced. The second valve 320 is provided so as to cover the second opening 130b on the acoustic space U side of the penetrating portion 130. Further, the first valve 310 and the second valve 320 have a configuration in which the first opening 130a and the second opening 130b of the penetrating portion 130 can be opened and closed by the bending vibration of the piezoelectric diaphragm 11.
  • the central portion 110 When the central portion 110 is first displaced, as shown in FIG. 8B, the air pressure Pd in the acoustic space D increases, and the air pressure Pu in the acoustic space U decreases. Then, the first valve 310 is pressed against the back surface of the base portion 100 by the increased pressure Pd so as to cover the first opening 130a of the penetration portion 130 on the acoustic space D side. On the other hand, the second valve 320 is in a state of opening the second opening 130b of the penetrating portion 130 on the acoustic space U side by traction due to the reduction of the pressing force due to the reduced pressure Pu and the first displacement of the central portion 110.
  • the first valve 310 closes the first opening 130a of the penetration portion 130 on the acoustic space D side, and the second valve 320 is the second of the penetration portion 130 on the acoustic space U side. Open the opening 130b.
  • the first valve 310 closes the penetrating portion 130, which is a connecting path between the air in the acoustic space D and the air in the acoustic space U. Therefore, even if the base portion 100 vibrates, the air in the acoustic space D and the air in the acoustic space U do not convect.
  • the second valve 320 closes the second opening 130b of the penetrating portion 130 on the acoustic space U side, and the first valve 310 is the acoustic space D.
  • the first opening 130a of the through portion 130 on the side is opened.
  • the peak of the sound pressure appears in the low frequency range of 0.55 kHz to 0.6 kHz. Further, in this case, a high sound pressure of about 68 dB can be obtained, and good acoustic conversion efficiency can be obtained.
  • the on-off valve 300 capable of opening and closing the penetrating portion 130, the convection of the air in the acoustic space D and the air in the acoustic space U can be reliably suppressed, and the central portion 110 and the peripheral portion 120 can be reliably suppressed.
  • the central portion 110 and the peripheral portion 120 can be reliably suppressed.
  • the displacement (vibration) of the central portion 110 is improved, and the piezoelectric diaphragm 11 can obtain better acoustic conversion efficiency.
  • the on-off valve 300 is made of a film, the structure of the base portion 100 of the piezoelectric diaphragm 11 can be simplified, and the manufacturing cost can be reduced and the productivity can be improved.
  • the piezoelectric diaphragm 11 having a good acoustic conversion efficiency can be obtained even if a simple configuration is used.
  • the conductive base portion 100 having the central portion 110 and the peripheral portion 120 around the central portion 110, and the piezoelectric portion 150 provided in the central portion 110.
  • the central portion 110 is flexed and vibrated so as to reciprocate on both sides in the thickness direction of the base portion 100, and the base portion 100 has a central portion 110.
  • At least one penetrating portion 130 located between the peripheral portion 120 and at least one connecting portion 140 connecting the central portion 110 and the peripheral portion 120 are provided, and at least one connecting portion 140 is provided.
  • the durability of the piezoelectric diaphragm can be improved, and good acoustic conversion efficiency can be obtained.
  • At least one penetrating portion 130 has a slit shape. According to the above configuration, good acoustic conversion efficiency can be obtained by improving the displacement of the piezoelectric diaphragm.
  • the slit width of the slit-shaped penetrating portion 130 is larger than 0 mm and 0.1 mm or less. According to the above configuration, it is possible to improve the durability of the piezoelectric diaphragm and obtain good acoustic conversion efficiency by using a simple configuration.
  • the air on the first side in the thickness direction of the base portion 100 passes through the penetration portion 130 and becomes the second side in the thickness direction. It has a limiting portion that restricts the inflow and the air on the second side in the thickness direction from passing through the penetrating portion 130 and flowing into the first side. According to the above configuration, good acoustic conversion efficiency can be obtained by reducing the influence of air convection.
  • the limiting portion is a sealing material 200 that seals at least a part of at least one penetrating portion 130 and elastically deforms. According to the above configuration, the influence of air convection can be reliably reduced by using a simple configuration.
  • the sealing material 200 is made of resin. According to the above configuration, it is possible to reduce the inhibition of the displacement of the piezoelectric diaphragm.
  • the limiting portion is an on-off valve 300 that can open and close at least one penetrating portion 130. According to the above configuration, it is possible to improve the displaceability and surely reduce the influence of air convection.
  • the on-off valve 300 opens and closes at least one penetrating portion 130 by the bending vibration of the piezoelectric diaphragm 11. According to the above configuration, the influence of air convection can be reliably reduced.
  • At least one penetrating portion 130 has one opening on one side in the thickness direction of the base portion 100 and the other opening on the other side in the thickness direction of the base portion 100, and the on-off valve 300.
  • the second valve 320 closes the other opening of the penetrating portion 130, and when the piezoelectric diaphragm 11 makes a second displacement from the other side toward one side, the first valve 310 closes one opening of the penetrating portion 130. ..
  • the central portion 110, the peripheral portion 120 and the connecting portion 140 are one member, and the central portion 110 and the base portion 100 are rectangular in a plan view and are connected portions.
  • the 140 is provided at a corner of the central portion 110.
  • the conductive base portion 100 having the central portion 110 and the peripheral portion 120 around the central portion 110, and the piezoelectric base portion 100 provided in the central portion 110.
  • a body portion 150 and a central portion 110 are provided, and when a voltage is applied to the piezoelectric body portion 150, the central portion 110 is flexed and vibrated so as to reciprocate on both sides in the thickness direction of the base portion 100.
  • At least one penetrating portion 130 located between the portion 110 and the peripheral portion 120 and at least one connecting portion 140 connecting the central portion 110 and the peripheral portion 120 are provided, and at least one penetrating portion is provided.
  • the 130 has a slit shape having a slit width larger than 0 mm and 0.1 mm or less in the plan view of the base portion 100. According to the above configuration, the durability and stability of the piezoelectric diaphragm can be improved, and good acoustic conversion efficiency can be obtained.
  • the conductive base portion 100 having the central portion 110 and the peripheral portion 120 around the central portion 110, and the piezoelectric base portion 100 provided in the central portion 110.
  • a body portion 150 and a central portion 110 are provided, and when a voltage is applied to the piezoelectric body portion 150, the central portion 110 is flexed and vibrated so as to reciprocate on both sides in the thickness direction of the base portion 100.
  • At least one penetrating portion 130 located between the portion 110 and the peripheral portion 120, and at least one connecting portion 140 connecting the central portion 110 and the peripheral portion 120 are provided, and at least one penetrating portion is provided.
  • Reference numeral 130 denotes a first valve 310 provided in the first opening on the first side in the thickness direction of the base portion 100, and a second opening provided in the second opening on the second side in the thickness direction of the base portion 100. It has two valves 320. According to the above configuration, a piezoelectric diaphragm having good acoustic conversion efficiency can be obtained by using a simple configuration.
  • a piezoelectric vibrating portion 10 having any of the above-mentioned piezoelectric diaphragms 11 and a mounting terminal 133 and a mounting terminal 113 which are input / output terminals for applying a voltage to the piezoelectric diaphragm 11
  • a lower case 20 and an upper case 30 that form a case portion for holding the piezoelectric vibration portion 10 are provided. According to the above configuration, the durability of the piezoelectric sounding component can be improved, and good acoustic conversion efficiency can be obtained.
  • FIGS. 10A to 10C are views for explaining a modified example of the base portion 100 of the piezoelectric diaphragm 11, and FIGS. 11A to 11C show the penetrating portion 130 and the connecting portion 140 of the piezoelectric diaphragm 11. It is a figure for demonstrating a modification.
  • the base portion 100 and the central portion 110 have been described as having a square shape, but as shown in FIGS. 10A to 10C, the base portion 100 and the central portion 110 have, for example, a rectangular shape and a hexagonal shape (others). It may have various shapes such as a polygonal shape) and a circular shape.
  • the base portion 100 has been described as having four penetrating portions 130, but the number of penetrating portions 130 is not limited to four, and as shown in FIGS. 10A to 10C, for example. In addition, there may be two, three, or six. Further, any other number, for example, only one may be provided. When having a plurality of penetrating portions 130, these penetrating portions 130 may be provided at equal intervals or may be provided at non-equal intervals. However, the symmetry of the vibration distribution can be improved by providing the plurality of penetrating portions 130 at equal intervals.
  • the penetrating portions 130 are formed so as to be parallel to the longitudinal direction of the base portion 100. With such a configuration, it is possible to reduce the inhibition of the displacement of the central portion 110.
  • the plan view shape of the penetrating portion 130 has been described as an isosceles trapezoidal shape, but the shape of the penetrating portion 130 is not limited to the isosceles trapezoidal shape, and for example, FIGS. 10C and 11A to 11A. As shown in FIG. 11C, it may have an arc shape, a rectangular shape, an irregular shape, or a combination shape. Further, the connecting portion 140 may also have various shapes according to the shape of the penetrating portion 130. However, when the central portion 110 has a polygonal shape, it is preferable that the connecting portion 140 is arranged around the corner portion of the central portion 110 in order to reduce the influence of the central portion 110 from the vibration center. Further, in order to enhance the symmetry of the vibration distribution, it is preferable that the connecting portions 140 are provided at equal intervals.
  • the penetrating portion 130 having the combined shape shown in FIG. 11C will be briefly described.
  • the penetrating portion 130 according to the example of FIG. 11C has a first penetrating portion 1310 and a second penetrating portion 1320.
  • the plan view shape of the first penetrating portion 1310 is substantially V-shaped, and the plan view shape of the second penetrating portion 1320 is substantially rectangular.
  • the four second penetrating portions 1320 are provided between the central portion 110 and the peripheral portion 120 so that the longitudinal direction is parallel to each of the four sides of the central portion 110.
  • the four first penetrating portions 1310 are provided between the central portion 110 and the peripheral portion 120 at the corner portion of the central portion 110 and outside the second penetrating portion 1320. Further, the length of the first penetrating portion 1310 in the longitudinal direction is formed longer than the distance (width of the connecting portion) between the adjacent second penetrating portions 1320. According to the combination of the first penetrating portion 1310 and the second penetrating portion 1320, the joint portion between the adjacent second penetrating portions 1320 at the corner of the central portion 110 inhibits the vibration of the central portion 110. However, it can be reduced by the first penetrating portion 1310 on the outside of this corner portion.
  • the penetrating portion 130 is provided over the entire outer circumference of the central portion 110 so as to surround the central portion 110. Therefore, the hindrance to the vibration of the central portion 110 by the connecting portion, that is, the portion between the adjacent second penetrating portions 1320 of the connecting portion 140 is suppressed, and the displacement property of the central portion 110 can be improved.
  • the plan view shape of the connecting portion 140 has a substantially V shape corresponding to the combination of the first penetrating portion 1310 and the second penetrating portion 1320. That is, the connecting portion 140 has a portion parallel to both adjacent sides of the central portion 110.
  • the connecting portion 140 can be formed with a long portion around the central portion 110.
  • the displaceability of the central portion 110 can be sufficiently ensured, and the durability of the connecting portion 140 can be improved. That is, by adopting the through portion 130 having a combined shape, it is possible to obtain the base portion 100 of the piezoelectric diaphragm 11 having high durability and good displaceability.
  • the central portion 110, the peripheral edge portion 120, and the connecting portion 140 have been described as a structure integrally configured, but the central portion 110, the peripheral edge portion 120, and the connecting portion 140 may be configured separately. Good.
  • the sealing material 200 has been described as a configuration for sealing the entire penetrating portion 130, but the sealing material 200 may have a configuration for sealing a part of the penetrating portion 130. Further, the sealing material 200 may be a film.
  • the sealing material 200 has been described as a configuration for sealing the entire penetrating portion 130, but the sealing material 200 may have a configuration for sealing a part of the penetrating portion 130. Further, the sealing material 200 may be a film.
  • the lower case 20 and the upper case 30 have been described as being composed of LCP (liquid crystal polymer), but the lower case 20 and the upper case 30 have SPS (syndiotactic polystyrene) and PPS (syndiotactic polystyrene). It may be composed of polyphenylene sulfide), PBT (polybutylene terephthalate), or the like, or it may be composed of ceramics. Further, the shapes of the lower case 20 and the upper case 30 are not limited to the box shape having a square shape, and may be, for example, a cylindrical shape or a polygonal column shape.
  • each of the embodiments described above is for facilitating the understanding of the present invention, and is not for limiting and interpreting the present invention.
  • the present invention can be modified / improved without departing from the spirit thereof, and the present invention also includes an equivalent thereof. That is, those skilled in the art with appropriate design changes to each embodiment are also included in the scope of the present invention as long as they have the features of the present invention.
  • each element included in each embodiment and its arrangement, material, condition, shape, size, and the like are not limited to those exemplified, and can be appropriately changed.
  • each embodiment is an example, and it goes without saying that the configurations shown in different embodiments can be partially replaced or combined, and these are also included in the scope of the present invention as long as the features of the present invention are included. ..
  • Piezoelectric sound component 10 ... Piezoelectric vibrating part, 20 ... Lower case, 30 ... Upper case, 11 ... Piezoelectric diaphragm, 12 ... Spacer, 13 ... Terminal part, 100 ... Base part, 110 ... Central part, 120 ... Peripheral part Part, 130 ... Penetration part, 140 ... Connecting part, 150 ... Piezoelectric part, 200 ... Sealing material, 300 ... On-off valve, 310 ... First valve, 320 ... Second valve

Landscapes

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Abstract

中央部１１０および中央部１１０の周囲にある周縁部１２０を有する導電性のベース部１００と、中央部１１０に設けられている圧電体部１５０と、を備え、中央部１１０は、圧電体部１５０に電圧が印加されたとき、ベース部１００の厚み方向の両側にて往復するように屈曲振動され、ベース部１００には、中央部１１０と周縁部１２０との間に位置する少なくとも一つの貫通部１３０と、中央部１１０と周縁部１２０とを連結する少なくとも一つの連結部１４０と、が設けられており、少なくとも一つの連結部１４０が、屈曲振動したときの変位が最大となるベース部の中央部１１０の中央から最も離れた位置に配置されている、圧電振動板１１。

Description

圧電振動板および圧電発音部品
　本発明は、圧電振動板および圧電発音部品に関する。
　電子機器、家電製品、携帯電話機などにおいて、警報音や動作音を発生する圧電ブザーあるいは圧電受話器として圧電発音部品が広く用いられている。このような圧電発音部品では、良好な音響変換効率を有することが求められている。
　例えば、特許文献１には、金属板に矩形の圧電板を電気的かつ機械的に対面接合することにより振動板を構成するとともに、金属板に圧電板が接合される領域を取り囲むようにスリットを設け、このスリットで囲まれた部分の長さ方向両端部から等距離の位置に、スリットで囲まれた部分とスリット外の部分とを連結する４つの連結部を設け、連結部は、スリットで囲まれた部分の長さ方向両端部から長さの約１／６の位置に設けられている圧電振動板が開示されている。
　また、特許文献２には、圧電体と、枠体に取り付けられ、圧電体と共に圧電振動子を構成する振動板部とこれを弾性支持する弾性支持部とを有する金属振動板と、を備えて、金属振動板の振動板部と枠体の間にダンパ材が装填された圧電スピーカにおいて、そのダンパ材が、金属振動板に貼り付けられた高分子フィルムの一部で形成されるように構成されている圧電スピーカが開示されている。
特開平１１－３５５８９２号公報 特開２００６－２８７９６８号公報
　ところで、特許文献１の圧電振動板では、連結部が振動中心に比較的近い位置に設けられており、振動板が十分に変位することができず、良好な音響変換効率を得ることができない場合がある。また、特許文献２の圧電スピーカでは、振動板部の外縁部や撓み腕部にある複数のスリット状の穴に充填されたダンパ材を備えることで周波数特性の平坦化および歪み成分の低減化を図っているが、特許文献２の構成によれば、振動板部の屈曲振動がダンパ材によって吸収される場合がある。この結果、振動板部の変位が小さくなり、音響変換効率が悪くなってしまう場合がある。
　本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、良好な音響変換効率を得ることができる圧電振動板および圧電発音部品を提供することを目的とする。
　本発明の一側面に係る圧電振動板は、中央部および前記中央部の周囲にある周縁部を有する導電性のベース部と、前記中央部に設けられている圧電体部と、を備え、前記中央部は、前記圧電体部に電圧が印加されたとき、前記ベース部の厚み方向の両側にて往復するように屈曲振動され、前記ベース部には、前記中央部と前記周縁部との間に位置する少なくとも一つの貫通部と、前記中央部と前記周縁部とを連結する少なくとも一つの連結部と、が設けられており、前記少なくとも一つの連結部が、屈曲振動したときの変位が最大となる前記ベース部の前記中央部の中央から最も離れた位置に配置されている。
　本発明によれば、良好な音響変換効率を得ることができる圧電振動板および圧電発音部品を提供することが可能となる。
第１実施形態に係る圧電発音部品の全体図である。 第１実施形態に係る圧電発音部品の分解斜視図である。 第１実施形態に係る圧電振動板の構成を説明するための図である。 図２に係る圧電振動板のＩＶＡ－ＩＶＡ線断面図である。 第１実施形態に係る圧電振動板の最大変位における変位分布の模式図である。 第１実施形態に係る圧電振動板の音圧周波数特性を説明するための図である。 第２実施形態に係る圧電振動板における封止材の構成を説明するための図である。 第２実施形態に係る圧電振動板の音圧周波数特性を説明するための図である。 第３実施形態に係る圧電振動板の中央部が変位しない場合における開閉弁の状態を説明するための図である。 第３実施形態に係る圧電振動板の中央部が第１変位をする場合における開閉弁の状態を説明するための図である。 第３実施形態に係る圧電振動板の中央部が第２変位をする場合における開閉弁の状態を説明するための図である。 第３施形態に係る圧電振動板の音圧周波数特性を説明するための図である。 圧電振動板のベース部の変形例を説明するための図である。 圧電振動板のベース部の変形例を説明するための図である。 圧電振動板のベース部の変形例を説明するための図である。 圧電振動板の貫通部および連結部の変形例を説明するための図である。 圧電振動板の貫通部および連結部の変形例を説明するための図である。 圧電振動板の貫通部および連結部の変形例を説明するための図である。
　以下に本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の構成要素は同一または類似の符号で表している。図面は例示であり、各部の寸法や形状は模式的なものであり、本願発明の技術的範囲を当該実施形態に限定して解するべきではない。
［第１実施形態］
　＜圧電発音部品１＞
　まず、図１および図２を参照しつつ、第１実施形態に係る圧電発音部品１を説明する。ここで、図１は、第１実施形態に係る圧電発音部品１の全体図であり、図２は第１実施形態に係る圧電発音部品１の分解斜視図である。なお、図１および図２においては、圧電発音部品１の構造における特徴の少なくとも一部を説明するのに必要な構成を抽出して記載しているが、圧電発音部品１が図示しない構成を備えることを妨げるものではない。
　第１実施形態に係る圧電発音部品１は、圧電振動部１０と、圧電振動部１０を裏側から支持する下ケース２０と、圧電振動部１０を表側から押さえる上ケース３０とを備える。これらの圧電振動部１０、下ケース２０および上ケース３０は、圧電発音部品１をこの圧電発音部品１の厚み方向に沿って平面視する場合において、それぞれの外縁が同じ大きさの正方形状をなしている。また、圧電振動部１０、下ケース２０および上ケース３０では、それぞれの角部かつ相互に対応する位置に、取り付け用の取付ピンや取付穴が設けられている。
　なお、以下の説明では、圧電発音部品１の厚み方向を「Ｚ軸方向」とし、圧電発音部品１の正方形状の一辺の方向を「Ｘ軸方向」とし、圧電発音部品１の正方形状の他辺の方向を「Ｙ軸方向」とするＸＹＺ軸方向を基準として圧電発音部品１の各構成を説明する。各構成のＺ軸正方向側の面を「表面」とし、各構成のＺ軸負方向側の面を「裏面」とする。また、特別な説明がない場合において、「平面視する」は、圧電発音部品１（各構成）の厚み方向（Ｚ軸方向）に沿ってこれらの構成を平面視することを意味する。また、圧電振動部１０、下ケース２０および上ケース３０を平面視したときの、圧電振動部１０、下ケース２０および上ケース３０の形状をこれらの構成の「平面視形状」とする。さらに、圧電振動部１０、下ケース２０および上ケース３０が組み立てられて圧電発音部品１を構成する状態を「組立状態」とすることがある。
　圧電振動部１０は、板状をなしており、圧電振動板１１と、スペーサ１２と、端子部１３とを有する。これらの圧電振動部１０の構成は、Ｚ軸正方向にて、圧電振動板１１、スペーサ１２および端子部１３の順で重なるように構成されている。また、平面視すると、圧電振動板１１、スペーサ１２および端子部１３では、それぞれの外縁が同じ大きさの正方形状をなしている。
　圧電振動板１１は、薄板状をなしている。この圧電振動板１１は、ベース部１００と、このベース部１００の表面の中央側に設けられている圧電体部１５０とを有する。また、圧電振動板１１は、ベース部１００の一辺に沿って並べて設けられている二つの実装端子１１３を有する。実装端子１１３は、入出力端子の一例であり、図示しない実装基板と電気的に接続し、実装基板から供給される入出力信号を圧電振動板１１の圧電体部１５０に供給する。
　第１実施形態に係る圧電振動板１１では、組立状態において電圧が圧電体部１５０に印加されると、圧電振動板１１はベース部１００の厚み方向の両側にて往復するように屈曲振動する。また、圧電振動板１１の各構成の詳細について後述する。なお、以下の説明では、圧電振動板１１における実装端子１１３に関する説明を省略し、圧電振動板１１がベース部１００および圧電体部１５０のみを有する構成として説明する。
　スペーサ１２は、枠状をなしており、この枠の内周面の平面視形状が圧電体部１５０よりも大きく形成されている正方形状である。また、スペーサ１２は、例えば、ＬＣＰ（液晶ポリマー）等の絶縁性材料によって構成されている。このスペーサ１２は、圧電振動板１１と端子部１３とを絶縁的に連結するとともに、圧電振動板１１と端子部１３とのＺ軸方向の間隔を調整している。
　端子部１３は、枠状をなしており、この枠の内周面の平面視形状が圧電体部１５０よりも大きく形成されている正方形状である。この端子部１３は、例えば、鉄や黄銅等に、Ｎｉ（ニッケル）、Ａｕ（銅）、またはＡｇ（金）によってメッキ等が施されて構成されている。また、端子部１３は、枠１３１と、枠１３１の内縁の一角に設けられている端子１３２と、枠１３１の一辺に並べるように設けられている二つの実装端子１３３とを有する。
　枠１３１は、内周面の平面視形状が圧電体部１５０よりも大きく形成されている正方形状である。この枠１３１は、端子１３２および実装端子１３３を支持するとともに両者を電気的に連結する。
　端子１３２は、圧電振動板１１との電気接点であり、組立状態において、圧電振動板１１の圧電体部１５０と接触できるように枠１３１の内部かつ圧電体部１５０側、すなわちＸ軸正方向かつＺ軸負方向に向かって延びている。なお、第１実施形態では、電気接点は、この一箇所となっているが、接続箇所およびその個数は限定されるものではない。
　実装端子１３３は、入出力端子の一例であり、図示しない実装基板と電気的に接続し、端子１３２を介して実装基板から供給される入出力信号を圧電振動板１１の圧電体部１５０に供給する。
　下ケース２０は、ケース部の一例であり、圧電振動部１０の圧電振動板１１と接触する側に開口が形成されている箱状をなしている。また、下ケース２０は、例えば、ＬＣＰ（液晶ポリマー）等の絶縁性材料によって構成されている。この下ケース２０は、底面部２１と、この底面部２１の外縁から突起するように形成されている側壁部２２と、底面部２１の対向する両辺側に形成されている二つの通気口２５とを有する。
　側壁部２２の開口側の端面は、組み立てる際に圧電振動板１１と接触する取付面２３を構成する。また、底面部２１、側壁部２２の内側の面は、下ケース２０の凹状の内面２４を構成する。通気口２５は、圧電発音部品１を実装基板に取り付ける場合において、下ケース２０と実装基板との間の空間における空気抵抗を低減するための構成である。
　上ケース３０は、ケース部の一例であり、圧電振動部１０の端子部１３と接触する側に開口が形成されている箱状をなしている。また、上ケース３０は、例えば、ＬＣＰ（液晶ポリマー）等の絶縁性材料によって構成されている。この上ケース３０は、天面部３１と、この天面部３１の外縁から突起するように形成されている側壁部３２と、天面部３１の一辺側に形成されている放音孔３５とを有する。
　側壁部３２の開口側の端面は、組み立てる際に端子部１３と接触する取付面３３を構成する。また、天面部３１、側壁部３２の内側の面は、上ケース３０の凹状の内面３４を構成する。放音孔３５は、圧電振動部１０の圧電振動板１１が振動することによって発せられる音を下ケース２０および上ケース３０の外側へ伝達するための構成である。
　第１実施形態に係る圧電発音部品１においては、圧電振動部１０は、下ケース２０の開口を覆うように載せられ、かつ、上ケース３０が開口を圧電振動部１０に向かって被せることによって、下ケース２０および上ケース３０の間に挟まれて固定されている。また、組立状態において、下ケース２０の内面２４と圧電振動部１０の圧電振動板１１との間に音響空間Ｄ（図４Ａ参照）が形成され、上ケース３０の内面３４と圧電振動部１０の圧電振動板１１との間に音響空間Ｕ（図４Ａ参照）が形成される。こうして、圧電発音部品１では、入出力端子である実装端子１３３および実装端子１１３を介して、圧電振動部１０の圧電体部１５０に交流電圧が印加されると、圧電振動部１０のベース部１００（後述する中央部１１０）が、音響空間Ｄおよび音響空間Ｕにおいて、ベース部１００の厚み方向の両側にて往復するように屈曲振動して発音する。また、発せられる音が放音孔３５および通気口２５を介して下ケース２０および上ケース３０の外側へ伝達する。
　＜圧電振動板１１＞
　続いて、図３を参照しつつ、第１実施形態に係る圧電振動板１１の構成についてさらに詳細に説明する。ここで、図３は、第１実施形態に係る圧電振動板１１の構成を説明するための図である。
　ところで、このような圧電振動板１１のベース部１００の変位性を向上させるために、ベース部１００にスリットを入れることが考えられる。一方、スリットが入れられることによって、ベース部１００が振動する際に、ベース部１００の厚み方向の両側にある空気がスリットを介して対流することになる。この空気の対流を起因に、圧電振動板１１が鳴動することができなくなる。また、このスリットによる空気の対流問題に対して、スリット封止することが考えられる。しかしながら、封止する材料によるベース部１００の振動への阻害やベース部１００の構成の複雑化等の問題が生じる可能性があり、良好な音響変換効率を得られない場合がある。
　これに対して、第１実施形態に係る圧電発音部品１または圧電振動板１１は、後述するような簡易な構成を有するベース部１００を用いて、良好な音響変換効率を得ることを可能としている。
　第１実施形態に係る圧電振動板１１は、ベース部１００と、このベース部１００の上面の中央側においてベース部１００と電気的かつ機械的に接合されている圧電体部１５０とを有する。
　ベース部１００は、例えば、厚さが０．０５ｍｍの薄板部材であり、平面視する場合において、各辺の長さが１８ｍｍである正方形状をなしている。このベース部１００は、良導電性およびバネ弾性を有する材質、例えば、弾性率が１ＧＰａ以上の４２アロイ等の金属によって構成されている。
　また、ベース部１００は、中央部１１０と、中央部１１０の周囲にある周縁部１２０と、中央部１１０および周縁部１２０の間に位置する貫通部１３０と、中央部１１０および周縁部１２０を連結する連結部１４０とを有する。また、中央部１１０、周縁部１２０および連結部１４０は、一体に形成されている。つまり、中央部１１０と周縁部１２０とは、中央部１１０の周囲に設けられている貫通部１３０によって一部が離れている。
　中央部１１０は、圧電体部１５０を対面接合することで、ベース部１００の厚み方向の両側にて往復するように屈曲振動する部分を構成する。また、中央部１１０の平面視形状は、圧電体部１５０の平面視形状よりも大きく、下ケース２０の内面２４および上ケース３０の内面３４の平面視形状よりも小さく形成されている正方形状をなしている。このように、中央部１１０は、圧電体部１５０を保持する面積および自身の振動面積を確保できるとともに、下ケース２０および上ケース３０との衝突することなく振動することができる。
　周縁部１２０は、下ケース２０および上ケース３０が接着、嵌合、カシメ等の方法によって圧電振動部１０に取付られたときに、下ケース２０および上ケース３０と接触して挟まれる部分である。このため、中央部１１０に対して、周縁部１２０は、ほぼ振動しない部分である。また、周縁部１２０は、枠状部材であり、外縁と内縁との平面視形状とも正方形状をなしている。
　貫通部１３０は、平面視形状がスリット状をなしている。図３に示す例では、スリット状の貫通部１３０は、長手方向の一辺を底辺とするとき、この平面視形状が等脚台形状をなしている。第１実施形態では、中央部１１０と周縁部１２０との間に、四つの貫通部１３０が設けられている。これらの等脚台形状の貫通部１３０は、それぞれの底辺が中央部１１０の四辺のそれぞれに平行し、かつ上底が中央部１１０側に向かい、下底が周縁部１２０側に向かうように等間隔に設けられている。
　また、図３に示す例では、等脚台形状の貫通部１３０では、下底の両端の内角は例えば４５°である。これによって、相隣する貫通部１３０の両脚の間の部分、すなわち後述する連結部１４０は、中央部１１０の角部と周縁部１２０の内角を連結することができる。また、等脚台形状の高さは、すなわち、貫通部１３０のスリット幅（短手方向の幅）は、例えば、０ｍｍよりも大きく０．１ｍｍ以下である。このような細いスリット幅を有する貫通部１３０を採用することで、中央部１１０が振動する際に、中央部１１０の厚み方向の両側にある空気の対流を抑制することができる。
　連結部１４０は、中央部１１０と周縁部１２０とを電気的に導通するとともに、貫通部１３０によって周縁部１２０から分離されている中央部１１０を支持する構成である。第１実施形態では、連結部１４０は、中央部１１０と周縁部１２０との間に貫通部１３０によって貫通されていない部分である。言い換えれば、連結部１４０は、相隣する二つの貫通部１３０の間の連結している部分である。このため、第１実施形態では、四つの連結部１４０が形成されている。これらの連結部１４０は、四つの貫通部１３０の配置および形状に対応して、中央部１１０と周縁部１２０との間に、中央部１１０の四つの角部と周縁部１２０の四つの内角をそれぞれ連結するように形成されている。また、中央部１１０の平面視形状は正方形状であるため、これらの連結部１４０は、中央部１１０の中央に対して最も遠い位置に配置されている。すなわち、連結部１４０は、中央部１１０の振動による影響が最も少ない位置に配置されている。
　圧電体部１５０は、例えば、厚さが約０．１ｍｍの薄板部材であり、平面視する場合において、各辺の長さが１３ｍｍである正方形状をなしている。この圧電体部１５０は、ＰＺＴ等の圧電セラミックスによって構成されている。また、圧電体部１５０の表裏面のそれぞれには、図示しないＮｉＣｕ電極が形成されている。裏面電極が中央部１１０に対面接合されて電気的に導通している。
　＜圧電振動板１１の屈曲振動＞
　続いて、図２乃至図５を参照しつつ、第１実施形態に係る圧電振動板１１の屈曲振動について説明する。なお、以下の説明では、圧電振動板１１の屈曲振動の全貌および屈曲振動と連結部１４０の構成との関係について説明した上で、屈曲振動と貫通部１３０の構成との関係について説明する。ここで、図４Ａおよび図４Ｂは、第１実施形態に係る圧電振動板１１の変位を説明するための図である。具体的には、図４Ａは、図２に係る圧電振動板１１部分のＩＶＡ－ＩＶＡ線断面図であり、図４Ｂは、圧電振動板１１の最大変位の場合における変位分布の模式図である。なお、図４Ｂにおいて、同じ濃度に示される部分の振動の強さは同じである。また、図５は、第１実施形態に係る圧電振動板１１の音圧周波数特性を説明するための図であり、縦軸は音圧（ｄＢ）を表示し、横軸は周波数（ｋＨｚ）を表示する。
　＜屈曲振動と連結部１４０の構成との関係＞
　まず、圧電振動板１１の屈曲振動の全貌およびこの屈曲振動と連結部１４０の構成との関係について説明する。図４Ａの破線に示すように、中央部１１０は、圧電体部１５０に電圧が印加されたとき、ベース部１００の厚み方向の両側にて往復するように屈曲振動される。すなわち、中央部１１０は、下ケース２０側に向かって変位することと、上ケース３０側に向かって変位することとを繰り返すように行う。
　なお、以下では、説明の便宜のために、圧電振動板１１の中央部１１０における下ケース２０側に向かって発生する変位を「第１変位」とし、圧電振動板１１の中央部１１０における上ケース３０側に向かって発生する変位を「第２変位」とする。
　一般的には、振動が振動中心から周囲に向かって円状に拡散し、振動中心から離れるほど振動が弱くなる。第１実施形態に係る圧電振動板１１では、圧電体部１５０が中央部１１０の中央部分に接合されているため、中央部１１０の平面視形状の中心は中央部１１０の振動中心となる。そして、図４Ｂに示すように、中央部１１０の振動が最も強い場合において、中央部１１０の中央部分がその他の部分よりも高く隆起（第２変位の場合）または低く沈下（第１変位の場合）しており、すなわち、この中央部分の変位が最も大きくなっている。一方、中央部１１０の振動が中央部１１０の中心から周縁側に向かって拡散するほど弱くなり、対応する部分の変位が次第に小さくなっていく。
　また、第１実施形態に係る中央部１１０の平面視形状は正方形状であるため、この中央部１１０の四つの角部は、中央部１１０の中心（振動中心）に最も離れた位置にある。図４Ｂに示すように、中央部１１０の角部は、周縁部１２０と同様にほぼ振動しない状態になっている。そして、中央部１１０の角部よりも振動中心から離れた位置に設けられている連結部１４０は、中央部１１０の角部よりも振動の影響を受けないため、中央部１１０の角部および周縁部１２０と同様に、ほぼ振動しない状態になっている。
　このように、連結部１４０を中央部の中央から最も離れた位置に配置することで、中央部１１０の中央部分が大きく変位するように振動しても、連結部１４０はこの振動による影響をほぼ受けることがなく、変形による断裂するような疲労破損等の問題発生が抑制され、圧電振動板１１の耐久性を向上することができる。また、連結部１４０はほぼ振動しないため、幅が細い連結部１４０等を採用しても強度が十分である。連結部１４０を細くすることによって、貫通部１３０の長手方向の長さを十分に確保することが可能となり、中央部１１０の振動への阻害をさらに減少することができる。こうして、中央部１１０の変位性（振動性）が向上され、圧電振動板１１がより良好な音響変換効率を得ることが可能となる。
　つまり、連結部１４０を中央部の中央から最も離れた位置に配置することによって、圧電振動板１１の耐久性の向上とともに、良好な音響変換効率を得ることが可能となる。
　＜屈曲振動と貫通部１３０の構成との関係＞
　続いて、圧電振動板１１の屈曲振動と貫通部１３０の構成との関係について説明する。圧電振動部１０（圧電振動板１１）では、中央部１１０と周縁部１２０との間に位置する貫通部１３０に、空気が存在する。常温常圧の状態（通常状態）において、空気は、粘度が低い物質であり、その粘度μが約０．０１８ｍＰａ・ｓである。また、中央部１１０が屈曲振動しないとき、貫通部１３０に存在する空気は、通常状態の粘度が低いものである。よって、このような粘度が低い空気は、音響空間Ｄおよび音響空間Ｕの状態（例えば、圧力等）の変更によって、簡単に貫通部１３０から流出して音響空間Ｄ又は音響空間Ｕに向かって流動する。
　これに対して、貫通部１３０の一方側にある中央部１１０が、貫通部１３０の他方側にある、下ケース２０および上ケース３０によって固定されている周縁部１２０に対して屈曲振動するとき、貫通部１３０に存在する空気に、剪断応力（摩擦応力）τが発生する。また、この場合、その空気の実際の粘度μがほぼ変化しないが、高い摩擦応力τによって空気が貫通部１３０のスリット壁面に対して流動し難くなる。その結果、貫通部１３０に存在する空気は、高い粘度の物質と同様な特性を有するものに見立てられることができる。すなわち、この場合、貫通部１３０に存在する空気は、高い粘度に似たような特性を有する。
　以下では、このような貫通部１３０に存在する空気の特性について、下記数式（１）を用いて詳細に説明する。また、本実施形態では、下記数式（１）に係る「τ」は、摩擦応力（剪断応力）、具体的には、貫通部１３０に存在する空気が貫通部１３０のスリット壁面に対する摩擦応力を意味する。「Ｆ」は、力を意味し、具体的には、貫通部１３０に存在する空気と貫通部１３０のスリット壁面との間に発生する力を意味する。「Ｓ」は、貫通部１３０の断面積を意味する。「μ」は、比例係数を意味し、貫通部１３０に存在する空気の粘度を表す。また、空気の場合では、通常状態の範囲内であれば、そのμの数値がほぼ変化しない。「Ｕ」は、相対速度、具体的には、中央部１１０が、下ケース２０および上ケース３０によって固定されている周縁部１２０に対して屈曲振動する場合の相対速度を意味する。「ｈ」は、貫通部１３０のスリット幅を意味する。
　τ＝Ｆ／Ｓ＝μ＊Ｕ／ｈ・・・・・・・・・・・・・・（１）
　そして、数式（１）によれば、比例係数μが一定である場合、中央部１１０が周縁部１２０に対する相対速度Ｕと貫通部１３０のスリット幅ｈとのＵ／ｈ比が大きければ、摩擦応力τが大きい。本実施形態では、中央部１１０が周縁部１２０に対する相対速度Ｕは、約２ｋＨｚ乃至１０ｋＨｚの範囲に属する高速である。また、貫通部１３０のスリット幅に係るｈは、０ｍｍよりも大きく０．１ｍｍ以下の小さい寸法である。このため、本実施形態に係るＵ／ｈ比は、非常に高い数値になる。よって、このような屈曲振動を行う中央部１１０及び小さいスリット幅を有する貫通部１３０を採用すると、大きな摩擦応力τを得ることができる。
　このように、中央部１１０が固定されている周縁部１２０に対して高速に屈曲振動する場合、小さいスリット幅を有する貫通部１３０に存在する空気に大きな摩擦応力τが生じる。そして、この大きな摩擦応力τによって、空気が貫通部１３０のスリット壁面に対して流動し難くなる。言い換えれば、貫通部１３０に存在する空気は、高い粘度の物質に見立てられること（高い粘度に似たような特性）によって、貫通部１３０から流出し難くなる。その結果、貫通部１３０に存在する空気は、その貫通部１３０の両側にある音響空間Ｕおよび音響空間Ｄに存在する空気の対流を妨げる効果を発揮することができる。すなわち、音響空間Ｄにある空気が貫通部１３０を介して音響空間Ｕに流入することはほぼなく、音響空間Ｕにある空気が貫通部１３０を介して音響空間Ｄに流入することもほぼない。
　また、貫通部１３０のスリット幅についてさらに詳細に説明すると、図５に示すように、０．５５ｋＨｚから０．６ｋＨｚの低周波域において、スリット幅を０．４００ｍｍにする場合に比べて、貫通部１３０のスリット幅を０．１０８ｍｍ以下にする場合に音圧のピークが表れている。具体的には、貫通部１３０のスリット幅を０．１０８ｍｍにすると、６０．１ｄＢの高音圧を得ることができる。また、貫通部１３０のスリット幅を０．０４０ｍｍ以下にすると、約７０ｄＢの高音圧を得ることができる。さらに、貫通部１３０のスリット幅を０．０１３ｍｍにすると、約７５ｄＢの高音圧を得ることができる。つまり、貫通部１３０のスリット幅を０．１ｍｍ以下にすれば、０．５５ｋＨｚから０．６ｋＨｚの低周波域において、６０ｄＢよりも高い高音圧を得ることができ、良好な音響変換効率を得られる。
　これに対して、貫通部１３０のスリット幅を０．４００ｍｍにする場合では、０．５５ｋＨｚから０．６ｋＨｚの低周波域において、音圧のピークが明確に表れていない。また、この場合に係る最も高い音圧は４７ｄＢ程度であり、貫通部１３０のスリット幅が０．１０８ｍｍである場合の約７８％である。すなわち、貫通部１３０のスリット幅を０．４００ｍｍにする場合は、高音圧を得ることができない。
　このように、貫通部１３０のスリット幅を０．１ｍｍ以下にすることで、この貫通部１３０を封止しなくても、ベース部１００が振動する場合における音響空間Ｄの空気および音響空間Ｕの空気が貫通部１３０を介して対流することを抑制できる。これによって、中央部１１０と周縁部１２０との離れた部分の範囲を拡大することができ、中央部１１０と周縁部１２０との連結による中央部１１０の振動への阻害をさらに減少することができる。こうして、中央部１１０の変位性（振動性）が向上され、圧電振動板１１がより良好な音響変換効率を得ることが可能となる。さらに、この場合において、圧電振動板１１のベース部１００の構成が簡易となり、製造コストを軽減および生産性の向上することが実現できる。
　つまり、貫通部１３０のスリット幅を０．１ｍｍ以下にすることによって、簡易な構成を有する圧電振動板１１を用いても、良好な音響変換効率を得ることが可能となる。
　このように、第１実施形態に係る連結部１４０および貫通部１３０を採用することで、簡易な構成を用いても、高い耐久性および良好な音響変換効率を有する圧電振動板１１を得ることができる。
　［第２実施形態］
　続いて、図６および図７を参照しつつ、第２実施形態に係る圧電振動板１１の構成について詳細に説明する。ここで、図６は、第２実施形態に係る圧電振動板１１の貫通部１３０を封止する封止材２００の構成を説明するための図であり、図７は、第２実施形態に係る圧電振動板１１の音圧周波数特性を説明するための図であり、縦軸は音圧（ｄＢ）を表示し、横軸は周波数（ｋＨｚ）を表示する。
　第２実施形態は、第１実施形態と異なり、貫通部１３０に制限部を設けることで空気の対流を制限するに着目して、貫通部１３０を封止する封止材２００を採用した実施形態である。また、第２実施形態では、第１実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点、すなわち封止材２００の構成および作用効果のみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については言及しない。
　第２実施形態に係る貫通部１３０は、封止材２００を有する。また、第２実施形態では、貫通部１３０および連結部１４０は、第１実施形態に係る貫通部１３０および連結部１４０とは異なる構成をであってもよい。具体的には、第２実施形態に係る貫通部１３０の幅は、第１実施形態のように０．１ｍｍ以下にする必要がなく、実際の要求に応じて任意の幅を選択することができる。ここで、貫通部１３０の幅は、０．４ｍｍである。また、第２実施形態に係る連結部１４０は、第１実施形態のように、中央部１１０の中央から最も離れた位置に配置される必要がなく、実際の要求に応じて任意の配置位置を選択することができる。
　封止材２００は、制限部の一例であり、例えば、樹脂等の弾性変形可能な弾性材によって構成されている。第２実施形態では、封止材２００は、貫通部１３０の全体を封止するように貫通部１３０に埋め込まれている。
　このように、ベース部１００の貫通部１３０が封止材２００によって封止されているため、音響空間Ｄおよび音響空間Ｕは互いに完全独立する空間となる。言い換えれば、封止材２００の封止によって音響空間Ｄの空気および音響空間Ｕの空気の連結路である貫通部１３０が閉鎖される。このため、ベース部１００が振動しても、音響空間Ｄの空気および音響空間Ｕの空気の対流することがない。
　また、封止材２００は、弾性変形可能な材料であり、中央部１１０の振動による変位に伴い弾性変形する。このため、封止材２００を介して中央部１１０と周縁部１２０とが連結されても、中央部１１０の振動が封止材２００によって阻害されることがほぼない。このため、中央部１１０が大きく変位することができ、良好な音響変換効率を実現することができる。また、連結部１４０は、周囲にある封止材２００によって補強されるため、圧電振動板１１の耐久性および安定性が向上される。
　さらに、図７に示すように、封止材２００を採用する場合において、０．５５ｋＨｚから０．６ｋＨｚの低周波域において、音圧のピークが表れている。また、この場合において、約６９ｄＢの高音圧を得ることができ、良好な音響変換効率を得られる。
　このように、第２実施形態に係る封止材２００を採用することで、圧電振動板１１の耐久性および安定性を高めることができるとともに、良好な音響変換効率を得ることができる。
　［第３実施形態］
　続いて、図８および図９を参照しつつ、第３実施形態に係る圧電振動板１１の構成について詳細に説明する。ここで、図８Ａ乃至図８Ｃは、第３実施形態に係る圧電振動板１１の貫通部１３０に設けられている開閉弁３００の構成を説明するための図である。具体的には、図８Ａは、中央部１１０が変位しない場合における開閉弁３００の状態を示す図であり、図８Ｂは、中央部１１０が第１変位をする場合における開閉弁３００の状態を示す図であり、図８Ｃは、中央部１１０が第２変位をする場合における開閉弁３００の状態を示す図である。また、図９は、第３実施形態に係る圧電振動板１１の音圧周波数特性を説明するための図であり、縦軸は音圧（ｄＢ）を表示し、横軸は周波数（ｋＨｚ）を表示する。なお、以下の説明では、中央部１１０が第１変位をする場合の状況を中心に説明する。中央部１１０が第２変位をする場合の状況は第１変位の状況と単に逆になり、原理が同じであるため、ここで説明を簡略化する。
　第３実施形態は、第２実施形態と同じ、貫通部１３０に制限部を設けることで空気の対流を制限するに着目した。この第３実施形態と第２実施形態との相違は、第２実施形態が採用した封止材２００の代わりに第３実施形態が開閉弁３００を採用した。また、第３実施形態では、第１実施形態および第２実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点、すなわち開閉弁３００の構成および作用効果のみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については言及しない。
　第３実施形態では、貫通部１３０および連結部１４０は、第１実施形態に係る貫通部１３０および連結部１４０と異なる構成であってもよい。具体的には、第３実施形態に係る貫通部１３０の幅は、第１実施形態のように０．１ｍｍ以下にする必要がなく、実際の要求に応じて任意の幅を選択することができる。ここで、貫通部１３０の幅は、０．４ｍｍである。また、第３実施形態に係る連結部１４０は、第１実施形態のように、中央部１１０の中央から最も離れた位置に配置される必要がなく、実際の要求に応じて任意の配置位置を選択することができる。なお、第３実施形態に係る貫通部１３０は、第２実施形態に係る貫通部１３０と同じ幅を有する構成としたが、第２実施形態に係る貫通部１３０と異なる幅を有する構成であってもよい。
　開閉弁３００は、制限部の一例であり、例えば、樹脂フィルム等の弾性材によって構成されている。また、開閉弁３００は、第１弁３１０と、第２弁３２０とを有する。圧電振動板１１が振動しない、すなわち中央部１１０が変位しない状態において、図８Ａに示すように、第１弁３１０は、貫通部１３０の音響空間Ｄ側の第１開口１３０ａを覆うように設けられており、第２弁３２０は、貫通部１３０の音響空間Ｕ側の第２開口１３０ｂを覆うように設けられている。また、第１弁３１０および第２弁３２０は、圧電振動板１１の屈曲振動によって貫通部１３０の第１開口１３０ａおよび第２開口１３０ｂを開閉可能な構成である。
　中央部１１０が第１変位をする場合において、図８Ｂに示すように、音響空間Ｄにある空気の圧力Ｐｄが大きくなり、音響空間Ｕにある空気の圧力Ｐｕが小さくなる。そして、第１弁３１０は、増大した圧力Ｐｄによって、音響空間Ｄ側の貫通部１３０の第１開口１３０ａを覆うようにベース部１００の裏面に押し付けられている。一方、第２弁３２０は、小さくなった圧力Ｐｕによる押し付け力の低減および中央部１１０の第１変位によって牽引によって音響空間Ｕ側の貫通部１３０の第２開口１３０ｂを開く状態になっている。
　このように、中央部の第１変位状態において、第１弁３１０は音響空間Ｄ側の貫通部１３０の第１開口１３０ａを閉じ、第２弁３２０が音響空間Ｕ側の貫通部１３０の第２開口１３０ｂを開く。このベース部１００の貫通部１３０の第１開口１３０ａが第１弁３１０を介して閉じられることによって、音響空間Ｄおよび音響空間Ｕは互いに完全独立する空間となる。言い換えれば、第１弁３１０によって音響空間Ｄの空気および音響空間Ｕの空気の連結路である貫通部１３０が閉鎖される。このため、ベース部１００が振動しても、音響空間Ｄの空気および音響空間Ｕの空気が対流することはない。
　また、中央部１１０が第２変位をする場合において、図８Ｃに示すように、第２弁３２０が音響空Ｕ側の貫通部１３０の第２開口１３０ｂを閉じ、第１弁３１０は音響空間Ｄ側の貫通部１３０の第１開口１３０ａを開く。このベース部１００の貫通部１３０の第２開口１３０ｂが第２弁３２０を介して閉じられることによって、ベース部１００が振動しても、音響空間Ｕの空気および音響空間Ｄの空気が対流することはない。
　さらに、図９に示すように、開閉弁３００を採用する場合において、０．５５ｋＨｚから０．６ｋＨｚの低周波域において、音圧のピークが表れている。また、この場合において、約６８ｄＢの高音圧を得ることができ、良好な音響変換効率を得られる。
　このように、貫通部１３０を開閉可能な開閉弁３００を採用することで、音響空間Ｄの空気および音響空間Ｕの空気の対流を確実に抑制することができるとともに、中央部１１０と周縁部１２０との離れた状態を維持するで、中央部１１０と周縁部１２０との連結による中央部１１０の振動への阻害をさらに減少することができる。こうして、中央部１１０の変位性（振動性）が向上され、圧電振動板１１がより良好な音響変換効率を得ることが可能となる。さらに、この場合において、開閉弁３００はフィルムで構成されているため、圧電振動板１１のベース部１００の構成が簡易となり、製造コストを軽減および生産性の向上することが実現できる。
　このように、第３実施形態に係る開閉弁３００を採用することで、簡易な構成を用いても、良好な音響変換効率を有する圧電振動板１１を得ることができる。
　以上、本発明の例示的な実施形態について説明した。
　本発明の一実施形態に係る圧電振動板１１では、中央部１１０および中央部１１０の周囲にある周縁部１２０を有する導電性のベース部１００と、中央部１１０に設けられている圧電体部１５０と、を備え、中央部１１０は、圧電体部１５０に電圧が印加されたとき、ベース部１００の厚み方向の両側にて往復するように屈曲振動され、ベース部１００には、中央部１１０と周縁部１２０との間に位置する少なくとも一つの貫通部１３０と、中央部１１０と周縁部１２０とを連結する少なくとも一つの連結部１４０と、が設けられており、少なくとも一つの連結部１４０が、屈曲振動したときの変位が最大となるベース部１００の中央部１１０の中央から最も離れた位置に配置されている。
　上記構成によれば、圧電振動板の耐久性の向上が実現できるとともに、良好な音響変換効率を得ることができる。
　また、上記構成において、少なくとも一つの貫通部１３０は、スリット状をなしている。
　上記構成によれば、圧電振動板の変位性の向上が実現することで良好な音響変換効率を得ることができる。
　また、上記構成において、スリット状をなしている貫通部１３０のスリット幅は、０ｍｍよりも大きく０．１ｍｍ以下である。
　上記構成によれば、簡易な構成を用いて、圧電振動板の耐久性の向上が実現できるとともに、良好な音響変換効率を得ることができる。
　また、本発明の他の実施形態に係る圧電振動板１１では、貫通部１３０は、ベース部１００の厚み方向の第１側にある空気が貫通部１３０を通過して厚み方向の第２側に流入することと、厚み方向の第２側にある空気が貫通部１３０を通過して第１側に流入することとを制限する制限部を有する。
　上記構成によれば、空気の対流による影響を軽減することで、良好な音響変換効率を得ることができる。
　また、上記構成において、制限部は、少なくとも一つの貫通部１３０の少なくとも一部を封止し、弾性変形する封止材２００である。
　上記構成によれば、簡易な構成を用いて、空気の対流による影響を確実に軽減することができる。
　また、上記構成において、封止材２００は、樹脂によって構成されている。
　上記構成によれば、圧電振動板の変位への阻害を軽減することができる。
　また、本発明の他の実施形態に係る圧電振動板１１では、制限部は、少なくとも一つの貫通部１３０を開閉可能にする開閉弁３００である。
　上記構成によれば、変位性を向上するとともに、空気の対流による影響を確実に軽減することができる。
　また、上記構成において、開閉弁３００は、圧電振動板１１の屈曲振動によって少なくとも一つの貫通部１３０を開閉する。
　上記構成によれば、空気の対流による影響を確実に軽減することができる。
　また、上記構成において、少なくとも一つの貫通部１３０は、ベース部１００の厚み方向の一方側にある一方開口と、ベース部１００の厚み方向の他方側にある他方開口とを有し、開閉弁３００は、一方開口に設けられている第１弁３１０と、他方開口に設けられている第２弁３２０とを有し、圧電振動板１１が一方側から他方側に向かって第１変位をする際に、第２弁３２０は貫通部１３０の他方開口を閉じ、圧電振動板１１が他方側から一方側に向かって第２変位をする際に、第１弁３１０は貫通部１３０の一方開口を閉じる。
　上記構成によれば、簡易な構成を用いて、変位性を向上することとともに、空気の対流による影響を確実に軽減することができる。
　また、上述した何れかの圧電振動板１１では、中央部１１０、周縁部１２０および連結部１４０は一部材であり、中央部１１０およびベース部１００は、平面視して矩形状であり、連結部１４０は、中央部１１０の角部に設けられている。
　上記構成によれば、振動対称性を向上することができるとともに、耐久性および音響変換効率の向上を実現することができる。
　また、本発明の他の実施形態に係る圧電振動板１１では、中央部１１０および中央部１１０の周囲にある周縁部１２０を有する導電性のベース部１００と、中央部１１０に設けられている圧電体部１５０と、を備え、中央部１１０は、圧電体部１５０に電圧が印加されたとき、ベース部１００の厚み方向の両側にて往復するように屈曲振動され、ベース部１００には、中央部１１０と周縁部１２０との間に位置する少なくとも一つの貫通部１３０と、中央部１１０と周縁部１２０とを連結する少なくとも一つの連結部１４０と、が設けられており、少なくとも一つの貫通部１３０は、ベース部１００の平面視において０ｍｍよりも大きく０．１ｍｍ以下であるスリット幅を有するスリット状をなしている。
　上記構成によれば、圧電振動板の耐久性および安定性を高めることができるとともに、良好な音響変換効率を得ることができる。
　また、本発明の他の実施形態に係る圧電振動板１１では、中央部１１０および中央部１１０の周囲にある周縁部１２０を有する導電性のベース部１００と、中央部１１０に設けられている圧電体部１５０と、を備え、中央部１１０は、圧電体部１５０に電圧が印加されたとき、ベース部１００の厚み方向の両側にて往復するように屈曲振動され、ベース部１００には、中央部１１０と周縁部１２０との間に位置する少なくとも一つの貫通部１３０と、中央部１１０と周縁部１２０とを連結する少なくとも一つの連結部１４０と、が設けられており、少なくとも一つの貫通部１３０は、ベース部１００の厚み方向の第１側にある第１開口に設けられている第１弁３１０と、ベース部１００の厚み方向の第２側にある第２開口に設けられている第２弁３２０とを有する。
　上記構成によれば、簡易な構成を用いて、良好な音響変換効率を有する圧電振動板を得ることができる。
　また、圧電発音部品１において、上述した何れかの圧電振動板１１と、圧電振動板１１に電圧を印加する入出力端子である実装端子１３３および実装端子１１３と、を有する圧電振動部１０と、圧電振動部１０を保持するケース部を構成する下ケース２０および上ケース３０と、を備える。
　上記構成によれば、圧電発音部品の耐久性の向上が実現できるとともに、良好な音響変換効率を得ることができる。
　［変形例］
　本発明は、上記実施形態に限定されることなく種々に変形して適用することが可能である。以下では、まず、図１０Ａ乃至図１１Ｃを参照しつつ、本発明に係る変形例について説明する。ここで、図１０Ａ乃至図１０Ｃは、圧電振動板１１のベース部１００の変形例を説明するための図であり、図１１Ａ乃至図１１Ｃは、圧電振動板１１の貫通部１３０および連結部１４０の変形例を説明するための図である。
　上記実施形態では、ベース部１００および中央部１１０を正方形状の構成として説明したが、図１０Ａ乃至図１０Ｃに示すように、ベース部１００および中央部１１０は、例えば、矩形状、六角形状（その他の多角形状）、円形状等の様々な形状を有する構成であってもよい。
　また、上記実施形態では、ベース部１００は四つの貫通部１３０を有する構成として説明したが、貫通部１３０の数が四つに限定されるものではなく、例えば、図１０Ａ乃至図１０Ｃに示すように、二つ、三つ、六つであってもよい。また、それ以外の任意の数、例えば、一つだけ設けられてもよい。複数の貫通部１３０を有する場合において、これらの貫通部１３０が等間隔に設けられてもよく、非等間隔に設けられてもよい。ただし、複数の貫通部１３０が等間隔に設けられることで、振動分布の対称性を高めることができる。なお、矩形状のベース部１００に二つの貫通部１３０を採用する場合において、これらの貫通部１３０の長手方向をベース部１００の長手方向と平行するように形成されることが好ましい。このような構成によって、中央部１１０の変位への阻害を軽減することができる。
　また、上記実施形態では、貫通部１３０の平面視形状を等脚台形状として説明したが、貫通部１３０の形状が等脚台形状に限定されるものではなく、例えば、図１０Ｃ、図１１Ａ乃至図１１Ｃに示すように、円弧形状、矩形状、不規則な形状、組み合わせ形状であってもよい。また、これらの貫通部１３０の形状に合わせて、連結部１４０も様々な形状を有する構成であってもよい。ただし、中央部１１０が多角形状である場合において、中央部１１０の振動中心からの影響を減少するために、連結部１４０が中央部１１０の角部の周囲に配置することが好ましい。また、振動分布の対称性を高めるために、連結部１４０が等間隔に設けられることが好ましい。
　ここで、図１１Ｃに示す組み合わせ形状をなしている貫通部１３０について簡単に説明する。図１１Ｃの例に係る貫通部１３０は、第１貫通部１３１０と、第２貫通部１３２０とを有する。第１貫通部１３１０の平面視形状は略Ｖ字状をなしており、第２貫通部１３２０の平面視形状は略矩形状をなしている。また、図１１Ｃに示す例では、四つの第２貫通部１３２０は、中央部１１０と周縁部１２０との間に、長手方向が中央部１１０の四辺のそれぞれに平行するように設けられている。四つの第１貫通部１３１０は、中央部１１０と周縁部１２０との間に、中央部１１０の角部かつ第２貫通部１３２０よりも外側に設けられている。また、第１貫通部１３１０の長手方向の長さは、相隣する第２貫通部１３２０の間の距離（連結する部分の幅）よりも長く形成されている。
　この第１貫通部１３１０と第２貫通部１３２０との組み合わせによれば、中央部１１０の角部にある相隣する第２貫通部１３２０の間の連結する部分による中央部１１０の振動への阻害が、この角部の外側にある第１貫通部１３１０によって軽減されることが可能となる。すなわち、この第１貫通部１３１０と第２貫通部１３２０との組み合わせによって、貫通部１３０は、中央部１１０を囲むようにこの中央部の外側の全周に亘って設けられることになっている。よって、連結する部分、すなわち連結部１４０の相隣する第２貫通部１３２０の間の一部による中央部１１０の振動への阻害が抑制され、中央部１１０の変位性を向上することができる。また、この場合において、連結部１４０の平面視形状は第１貫通部１３１０と第２貫通部１３２０との組み合わせに対応する略Ｖ字状をなしている。すなわち、連結部１４０は、中央部１１０の相隣する両辺に平行する部分を有する。このため、連結部１４０は、中央部１１０の周囲における部分が長く形成されることができる。この結果、中央部１１０の変位性を十分に確保することができるとともに、連結部１４０の耐久性を向上することができる。
　つまり、組み合わせ形状をなしている貫通部１３０を採用することで、高い耐久性および良好な変位性を有する圧電振動板１１のベース部１００を得ることができる。
　また、上記実施形態では、中央部１１０、周縁部１２０および連結部１４０は一体に構成されている構造として説明したが、中央部１１０、周縁部１２０および連結部１４０は別体に構成されてもよい。
　また、上記実施形態では、封止材２００は、貫通部１３０の全体を封止する構成として説明したが、封止材２００は貫通部１３０の一部を封止する構成であってもよい。また、封止材２００は、フィルムであってもよい。
　また、上記実施形態では、封止材２００は、貫通部１３０の全体を封止する構成として説明したが、封止材２００は貫通部１３０の一部を封止する構成であってもよい。また、封止材２００は、フィルムであってもよい。
　また、上記実施形態では、下ケース２０および上ケース３０をＬＣＰ（液晶ポリマー）によって構成されている構成として説明したが、下ケース２０および上ケース３０は、ＳＰＳ（シンジオタクチックポリスチレン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等によって構成されてもよく、セラミックスによって構成されてもよい。また、下ケース２０および上ケース３０の形状は、正方形状をなしている箱状に限定されるものではなく、例えば、円筒の形状や多角柱の形状であってもよい。
　なお、以上説明した各実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、各実施形態が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもなく、これらも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
　１…圧電発音部品、１０…圧電振動部、２０…下ケース、３０…上ケース、１１…圧電振動板、１２…スペーサ、１３…端子部、１００…ベース部、１１０…中央部、１２０…周縁部、１３０…貫通部、１４０…連結部、１５０…圧電体部、２００…封止材、３００…開閉弁、３１０…第１弁、３２０…第２弁

Claims (13)

  1. 　中央部および前記中央部の周囲にある周縁部を有する導電性のベース部と、前記中央部に設けられている圧電体部と、を備え、
    　前記中央部は、前記圧電体部に電圧が印加されたとき、前記ベース部の厚み方向の両側にて往復するように屈曲振動され、
    　前記ベース部には、前記中央部と前記周縁部との間に位置する少なくとも一つの貫通部と、前記中央部と前記周縁部とを連結する少なくとも一つの連結部と、が設けられており、
    　前記少なくとも一つの連結部が、屈曲振動したときの変位が最大となる前記ベース部の前記中央部の中央から最も離れた位置に配置されている、圧電振動板。
  2. 　前記少なくとも一つの貫通部は、スリット状をなしている、請求項１に記載の圧電振動板。
  3. 　前記スリット状をなしている貫通部のスリット幅は、０ｍｍよりも大きく０．１ｍｍ以下である、請求項２に記載の圧電振動板。
  4. 　前記少なくとも一つの貫通部は、前記ベース部の厚み方向の第１側にある空気が前記貫通部を通過して前記厚み方向の第２側に流入することと、前記厚み方向の前記第２側にある空気が前記貫通部を通過して前記第１側に流入することとを制限する制限部を有する、請求項１に記載の圧電振動板。
  5. 　前記制限部は、前記少なくとも一つの貫通部の少なくとも一部を封止し、弾性変形する封止材である、請求項４に記載の圧電振動板。
  6. 　前記封止材は、樹脂によって構成されている、請求項５に記載の圧電振動板。
  7. 　前記制限部は、前記少なくとも一つの貫通部を開閉可能にする開閉弁である、請求項４に記載の圧電振動板。
  8. 　前記開閉弁は、前記圧電振動板の屈曲振動によって前記少なくとも一つの貫通部を開閉する、請求項７に記載の圧電振動板。
  9. 　前記少なくとも一つの貫通部は、前記ベース部の厚み方向の第１側にある第１開口と、前記ベース部の前記厚み方向の第２側にある第２開口とを有し、
    　前記開閉弁は、前記第１開口に設けられている第１弁と、前記第２開口に設けられている第２弁とを有し、
    　前記圧電振動板が前記第１側から前記第２側に向かって第１変位をする際に、前記第２弁は前記貫通部の前記第２開口を閉じ、前記圧電振動板が前記第２側から前記第１側に向かって第２変位をする際に、前記第１弁は前記貫通部の前記第１開口を閉じる、請求項８に記載の圧電振動板。
  10. 　前記中央部、前記周縁部および前記連結部は一部材であり、
    　前記中央部および前記ベース部は、平面視して矩形状であり、
    　前記連結部は、前記中央部の角部に設けられている、請求項１乃至９の何れか一項に記載の圧電振動板。
  11. 　中央部および前記中央部の周囲にある周縁部を有する導電性のベース部と、前記中央部に設けられている圧電体部と、を備え、
    　前記中央部は、前記圧電体部に電圧が印加されたとき、前記ベース部の厚み方向の両側にて往復するように屈曲振動され、
    　前記ベース部には、前記中央部と前記周縁部との間に位置する少なくとも一つの貫通部と、前記中央部と前記周縁部とを連結する少なくとも一つの連結部と、が設けられており、
    　前記少なくとも一つの貫通部は、前記ベース部の平面視において０ｍｍよりも大きく０．１ｍｍ以下であるスリット幅を有するスリット状をなしている、圧電振動板。
  12. 　中央部および前記中央部の周囲にある周縁部を有する導電性のベース部と、前記中央部に設けられている圧電体部と、を備え、
    　前記中央部は、前記圧電体部に電圧が印加されたとき、前記ベース部の厚み方向の両側にて往復するように屈曲振動され、
    　前記ベース部には、前記中央部と前記周縁部との間に位置する少なくとも一つの貫通部と、前記中央部と前記周縁部とを連結する少なくとも一つの連結部と、が設けられており、
    　前記少なくとも一つの貫通部は、前記ベース部の厚み方向の第１側にある第１開口に設けられている第１弁と、前記ベース部の前記厚み方向の第２側にある第２開口に設けられている第２弁とを有する、圧電振動板。
  13. 　請求項１乃至１２の何れか一項に記載の圧電振動板と、前記圧電振動板に電圧を印加する入出力端子と、を有する圧電振動部と、
    　前記圧電振動部を保持するケース部と、
    を備える、圧電発音部品。
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