专利名称：压电电声换能器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种诸如压电接收机、压电音响器、压电扬声器和压电蜂鸣器之类的压电电声换能器，尤其涉及一种压电电声换能器的振动片的结构。
迄今，压电电声换能器已经被广泛应用于压电接收机、压电蜂鸣器之类的装置中。这种压电电声换能器典型地具有一种结构，其中通过将圆形的金属板粘结到圆形的压电陶瓷板的一个表面而形成单晶片形态型振动片，其中振动片的外围部分被支撑在圆形外壳内，并且外壳的开口由一个盖子封闭。但是，由于单晶片形态型振动片适合于通过将外部直径扩展并收缩的陶瓷板粘结到尺寸不变的金属板，根据施加到它的电压得到弯曲振动，单形态型振动片具有一个缺点，即，其位移(即其声压)小。
第61—205100号日本未审查专利公告中揭示了一种双形态型振动片，它具有由多个压电陶瓷材料构成的层叠结构。这种振动片利用通过层叠多个陶瓷生片和多个电极，然后同时烧结它们而得到的烧结体。振动片的这些电极通过形成在不抑制振动片的振动的部分的通孔电气连接。通过构成双形态振动片，从而沿厚度方向一个接着一个设置的第一和第二振动区域沿互相相反方向振动，可以得到比单形态振动片更大的位移，即更大的声压。
但是，在上述双形态振动片的外壳中，为了使包含例如三个陶瓷层的振动片以弯曲模式振动，必须使一个主表面电极通过通孔与一个内部电极相连，以使另一个主表面电极通过通孔与另一个内部电极相连，并且另外，必须在每一个主表面电极与对应的内部电极中间施加交流电压(如在上述专利申请公告中的
图17所示)。这需要主表面电极和内部电极之间有复杂的相连，并因此招致高成本。
此外，当对层叠体执行极化处理时，必须在内部电极和上下主表面电极之间施加电压。例如，如上述专利申请公告中的，如图14所示的具有三个层叠结构的振动片的外壳中，将电气连接到内部电极的两个通孔连接到连接电极，并通过在连接电极和上下主表面电极之间施加高电压执行极化。由此，传统的双形态振动片具有一个缺点，即，它需要通过通孔将内部电极拉出，以执行极化，这需要诸如形成连接电极之类的复杂的工艺。
相应地，本发明的一个目的是提供一种压电电声换能器，它消除了对主表面电极和内部电极之间相连的需要，并且能够使用简单的连接结构构成双形态振动片。
本发明的另一个目的是提供一种压电电声换能器，它允许容易地执行极化处理。
为了达到上述目的，本发明在第一方面提供了一种压电电声换能器，它包含通过层叠两个或三个压电陶瓷层而形成的层叠体，每一个都形成在层叠体的上表面和下表面上的主表面电极，和形成在任意两个相邻的压电陶瓷层之间的内部电极。在这种压电电声换能器中，相对于厚度方向以相同方向极化全部陶瓷层，并通过横跨主表面电极和内部电极施加交流电压，层叠体在其整个部分产生弯曲振动。
在根据本发明的层叠体中，当将交流电压施加在主表面电极和内部电极之间时，在上表面和下表面上的陶瓷层上产生的电场的方向相对于厚度方向互相相反，另一方面，每一个陶瓷层的极化方向相对于厚度方向相同。如果极化方向和电场方向相同，则陶瓷层将沿平面方向收缩，而如果极化方向和电场方向相反，则陶瓷层将沿平面方向扩展。因此，如果如上所述施加交流电压，例如，当顶部陶瓷层扩展时，底部陶瓷层收缩，这引起层叠体在其整个部分产生弯曲振动。由于由这种振动片产生的位移大于由单形态振动片产生的位移，故由这种振动片产生的声压也更高。
在本发明中，由于可以通过使顶部和底部主表面电极相连，并横跨主表面电极和内部电极施加交流电压而产生弯曲振动，不需要主表面电极和内部电极之间有复杂的相连，这和传统的振动片不同。这导致结构简单，并减少制造成本。
较好地，根据本发明的第一方面，将内部电极连接到形成在层叠体的端面上的端面电极，并横跨端面电极和两个主表面电极施加交流电压。在这种情况下，不需要诸如形成通孔之类的额外加工。
另外，较好地，根据本发明的第一方面，层叠体包含三个陶瓷层，并且中间陶瓷层的厚度在层叠体的整个厚度的百分之50到百分之80之间。为了增加声压，可以增加层叠体的层叠的数量，但是，当层叠体的厚度因为谐振频率而固定时，层叠数量无法自由增加。
在三个层叠的层叠体中，由于在两个内部电极之间没有电位差，故中间层不对弯曲振动作贡献，并且只有顶部和底部陶瓷层以弯曲模式振动。陶瓷层越薄，其位移越大。相应地，如果将层叠体的整个厚度设置为恒定值，并将中间层的厚度设置得大于顶部和底部陶瓷层，则对弯曲振动有贡献的顶部和底部陶瓷层的厚度将相对薄，这导致大的位移。但是如果中间陶瓷层太厚，则顶部和底部陶瓷层将太薄，这减小了它们的强度，导致无法产生大位移。由此，通过将中间层的厚度设置为层叠体的整个厚度的百分之50到80，可以得到更大的声压。
另外，较好地，根据本发明的第一方面，通过由电极薄膜层叠两个或三个陶瓷生片，并同时烧制层叠的生片，并通过横跨形成在层叠体的上表面和下表面上的主表面电极施加电压而沿相对于厚度方向相同的方向极化所有陶瓷层得到的烧结体构成层叠体，或者，可以通过层叠和粘结多个已经预先烧结和极化的陶瓷板得到层叠体。但是，这种方法不允许层叠体薄，这导致低的声压。相反，通过电极薄膜层叠陶瓷层生片，并同时烧制层叠的陶瓷层生片，允许层叠体非常薄，这导致高的声压。另外，由于层叠体的每一个陶瓷生片的极化方向相同，极化处理不需要横跨内部电极和主表面电极提供电场，这和传统方法不同。即，可以通过仅仅横跨顶部和底部主表面电极施加电压就可以实现极化，这极大地简化了极化工艺。
当将层叠体容纳在外壳中，并将其用作诸如压电接收机或压电音响器之类的发声体时，层叠体可以具有根据本发明的第二方面的结构。
当将本发明应用于压电接收机时，层叠体用于除了谐振频率范围以外的频率范围内，以对应于宽范围的频率。由此，层叠体具有一种结构，其中只有层叠体的相对的两侧被支持在外壳内，其中，另外两侧由弹性密封剂密封，从而虽然层叠体的振动能量相对小，但是仍然可以得到位移。
另一方面，当将本发明应用于压电音响器时，将层叠体用于谐振频率范围内，以对应于单个频率处的高音量声音。在这种外壳中，为了使层叠体的振动能量非常大，层叠体具有这样的结构，其中层叠体的所有四个侧面被支撑在外壳内。
在二者中任一种结构中，层叠体的主表面电极和内部电极可以拉到外壳外侧，而不使用导线，由此，不管哪种结构都可以作为表面安装部件元件构成。
从下面参照附图对本发明的较佳实施例的详细描述，本发明的上述和其它目的、特点和优点是显然的。
图1是透视图，示出根据本发明的第一实施例的压电电声换能器的外貌。
图2是截面图，示出图1中的压电电声换能器。
图3是透视图，示出图1中的压电电声换能器中使用的振动片。
图4是截面图，示出图3中的振动片。
图5是透视图，示出根据本发明的第二实施例的压电电声换能器的外貌。
图6是截面图，示出图5中的压电电声换能器。
图7是分解透视图，示出根据本发明的从其背侧看时的第三实施例的压电电声换能器。
图8是截面图，示出图7中的压电电声换能器。
图9是透视图，示出用于图7中的压电电声换能器的振动片。
图10是截面图，示出图9中的振动片。
图11是截面图，示出根据本发明的第四实施例的振动片。
图12是截面图，示出本发明的第五实施例的振动片。
图13是截面图，示出根据本发明的第六实施例的振动片。
图14是特性图，示出使用图13中振动片的压电电声换能器的中间层的厚度与声压之间的关系。
图15是透视图，示出根据本发明的第七实施例的压电电声换能器。
图16是分解透视图，示出图15中的压电电声换能器。
图17是沿图15中的线A—A取得的截面图。
图18是根据本发明的第八实施例的压电电声换能器的分解透视图。
图19是示出根据本发明的第九实施例的压电电声换能器的透视图。
图20是图19中的压电电声换能器的分解透视图；图21是沿图19中的线B—B得到的截面图；图22是示出根据本发明的第十实施例的压电电声换能器的分解透视图；图23是示出根据本发明第十一实施例的压电电声换能器的分解透视图。
图1和2示出根据本发明的第一实施例的压电电声换能器。这种压电电声换能器包含盘状振动片(层叠体)1，容纳振动片1的圆形外壳10，以及底盖11。在外壳10的上表面上形成声音释放孔12，并将底盖11粘结到外壳10的下表面的开口。在外壳的外围对称位置上形成外部连接端子13和14，并由内嵌模之类的方法固定。端子13和14中的每一个的部分暴露于外壳10的内侧。分别通过导电粘剂15和16将振动片1的电极电气连接到端子13和14的内部暴露部分。在由导电粘剂15和16涂敷的外壳10和振动片1外围之间形成的缝隙由诸如硅橡胶之类的弹性密封剂密封(图中未示)。如图3和4中所示，通过层叠由PZT(锆钛酸铅)之类的材料构成的两个压电陶瓷层2和3构成振动片1。在振动片1的上表面和下表面上分别形成主表面4和5，并在陶瓷层2和3之间形成内部电极6。如图4中的粗体箭头所示，对于厚度方向沿相同方向极化两个陶瓷层2和3。
在这个实施例中，形成顶部和底部主表面电极4和5，以便具有圆形形状，其直径稍稍小于振动片1的直径。将抽出电极4a和5a从各个电极4和5抽出到振动片1的外围边缘。形成内部电极6，以便与顶部和底部主表面电极4和5基本上对称。将内部电极6的抽出电极6a抽出到抽出电极4a和5a对称的位置，并连接到设置在振动片1的端面上的端面电极7。将端面电极7的部分抽出到振动片的上表面和下表面。将抽出电极4a和5a通过导电粘剂15连接与端子13连接，并通过导电粘剂16使端面电极7与端子14连接。端子13和14之间的交流电压的施加允许振动片1以弯曲模式振动。
例如，当将负电压施加给一个端子13，并将正电压施加给另一个端子14时，如图4中的细体箭头所示的方向产生电场。如果极化方向和电场方向相同，则陶瓷层2和3将沿平面方向收缩，然而，如果极化方向和电场方向相反，则陶瓷层2和3将沿平面方向扩展。由此，陶瓷层2和3将沿平面方向扩展。因此，顶部侧面上的陶瓷层2收缩，而底部侧面上的陶瓷层3扩展。这引起振动片1弯曲，从而其中心部分朝下凸起。在端子13和14之间施加交流电压使振动片1周期性产生弯曲振动，这允许产生具有高声压的声音。
具有上述特点的振动片1由下面的方法制造。通过印刷等方法，在母板形式的陶瓷生片的表面上形成预定图案的电极薄膜，并且该陶瓷生片和其上不具有电极薄膜的陶瓷生片层叠，并压接。
接着，压印该层叠体，并切割为对应于振动片的形状的形状。
然后，已经被压印或切割的层叠体同时地被烧结成烧结体。
接着，在烧结的层叠体的上表面和底表面上形成主表面电极，并通过横跨这些主表面电极施加极化电压，构成层叠体的所有的陶瓷层沿对应于厚度方向的同一方向极化。
此后，端面电极7等形成，由此得到振动片1。
在上述生产方法中，处于母板状态的陶瓷生片被压印为个别图案，然后烧结这些个别图案，此后极化。但是或者烧结的层叠陶瓷生片可以在烧结后，在母板状态下极化，然后可以将极化的生片切割为个别的形状。在这种情况下，为了切割烧结体，可以使用诸如激光束加工之类的已知方法。
图5和6示出根据本发明的第二实施例的压电电声换能器。在第一较佳实施例中，如图1和2所示，振动片1的电极使用固定到外壳10的端子13和14引出到外侧，而如图5和6所示，在第二实施例中，使用引线20和21。在这种情况下，引线20和21通过诸如焊料或导电粘剂之类的粘剂22和23，分别连接到底部的主表面电极5和端面电极7。为了达到这一点，上下主表面电极4和5可以通过导电粘剂相互连接。或者，可以通过端面电极将主表面电极4和5预先相互连接。
图7和8示出根据本发明的第三较佳实施例的压电电声换能器。
这种压电电声换能器包含矩形振动片(层叠体)30，容纳该振动片30的矩形外壳40，底盖41。在外壳40的上表面上形成声音释放孔42，并将底盖41粘结到外壳40的底面开口。在外壳40的两个相对侧面的内侧表面上形成阶梯状支撑件42a和42b。通过诸如粘剂之类的支持媒介43a和43b将振动片30的两个较短侧支撑在这些支撑件42a和42b上。在设置外壳40的支撑件42a和42b的侧表面以外的侧表面上形成阻尼孔48。形成在振动片30的两个较长侧和外壳40之间的缝隙用诸如硅橡胶之类的弹性密封剂44a和44b密封。在底盖41的两端的上表面和下表面上形成外部连接电极45a和45b。将电极45a和45b的每一个电极的上表面和下表面通过形成在底盖41的两端的侧边缘处的各个通孔46a和46b的内侧相互连接。
在底盖41已经粘结到外壳40的下表面的开口后，如图8所示，通过通孔46a和46b，灌入导电粘剂47a和47b。由此，使外部连接电极45a和45b与振动片30的电极相互连接，并使通孔密封。由此完成压电电声换能器。
如图9和10所示，在本实施例中的振动片30是通过层叠两个压电陶瓷层31和32得到的。主表面电极33和34分别形成在振动片30的上表面和下表面上，并且内部电极35形成在陶瓷层31和32之间。这两个陶瓷层31和32相对于由图10中的粗体的箭头示出的厚度方向，沿相同的方向极化。
在该实施例中，形成上主表面电极33和底主表面电极34，从而它们的宽度都等于振动片30的较短侧，并且其长度都比振动片30的长侧稍短。将上下主表面电极33和34中各自的一端连接到形成在振动片30的一个较短侧的端面上的端电极36。由此，上下主表面电极33和34相连。形成内部电极35，以便具有与主表面电极33和34基本上对称的形状。内部电极35的一端和端电极36分开，而另一端连接到形成在振动片30的另一个较短侧的端面上的端电极37。与端面电极37连接的窄的辅助电极38形成在振动片30的另一个较短侧上的端部的上下表面上。
如图8所示，通过导电粘剂47a将端面电极36或下主表面电极34连接到外部连接电极45a，并通过导电粘剂47b将端面电极37连接到端面电极45b。通过将预定的交流电压施加在外部连接电极45a和45b之间，可以沿纵向弯曲模式振动振动片30。其中，其较短侧用作支点，其中，在其沿纵向的中心部分处得到最大振幅。
在第一实施例的圆形振动片1中，由于仅在其中心部分得到最大振幅，其位移量小，并且其电声转换效率低。还有，由于振动片1的外围的移动受到限制，故其振动频率高。相应地，为了得到具有较低振动频率的压电振动片，振动片1的半径必须大。另一方面，在第三实施例中的矩形振动片30中，由于最大振幅是沿纵向的中线得到的，故其位移量大，由此，可以得到高的电声转换效率。另外，虽然振动片30沿纵向的两端部固定，故弹性密封剂44a和44b允许振动片30的那些端部自由移位，并且由此提供了低于圆形振动片的振动频率。相反，当圆形振动片的振动频率和矩形振动片的振动频率相同时，矩形振动片的尺寸可能小于圆形振动片。
图11示出了本发明的第四实施例的振动片，它是图10所示的变形。
图10中，内部电极35是部分电极，但是，在图11中，内部电极35是整个的电极。在这种情况下，由于整个电极35延伸到端面电极36，存在内部电极与端面电极36连接的危险。为了避免这种危险，在振动片30′的端面上形成绝缘层39，然后，在绝缘层39上形成连接主表面电极33和34的端面电极36。由此，即使当内部电极35是整个的电极，内部电极35可以可靠地与主表面电极33和34绝缘。
图12示出根据本发明的第五实施例的振动片。
本发明中的振动片50是通过层叠三个压电陶瓷层51到53得到的。在该振动片50中，分别在振动片50的上表面和下表面上形成主表面电极54和55，并且在陶瓷层51和52之间，以及陶瓷层52和53之间分别形成内部电极56和57。这三个陶瓷层沿着由图12中的粗体箭头示出的厚度方向以相同方向极化。
在该实施例中，通过如图10所示的相同的方法，形成主表面电极54和55，从而其宽度都等于振动片50的较短侧的宽度，并且其长度都比振动片50的较长侧的短。将上下主表面电极54和55的各自的一端连接到形成在振动片50的一个较短侧上的端面上。由此，将上下主表面电极54和55相互连接。内部电极56和57中每一个的一端与端电极58分开，并且其另一端连接到形成在振动片50的另一个较短侧上的端面上的端面电极59。由此，内部电极56和57也相互连接。
与端面电极59连接的窄的辅助电极59a形成在振动片50的另一个较短侧上的端部的上下表面上。
例如，当分别将负电压和正电压施加给端面电极58和59时，沿由图12中的细体的箭头示出的方向产生电场。此时，由于位于中间陶瓷层52的相对侧上的内部电极56和57具有相等的电位，故它们不产生电场。由于极化方向和上陶瓷层51的电场方向相同，故陶瓷上层51沿平面方向收缩，而由于极化方向和陶瓷下层53的电场方向相反，故下陶瓷层53沿平面方向扩展。中间陶瓷层52既不扩展也不收缩。相应地，振动片50弯曲以致向下凸出。将交变电压加到端面电极58和59之间，就能以弯曲模式使振动片周期性地振动，并由此产生高声压。
图12中，将部分电极用作内部电极56和57，但是可以如图11所示使用整个电极。
具有三层结构的上述振动片50的制造方法与图4中示出的两层振动片1相同。即，通过在处于母板状态的陶瓷生片的表面上进行印刷等方式，使电极薄膜形成为预定图案，三个这种陶瓷生片层叠，并压接。接着，该层叠体被压印或切割成对应于振动片50的形状。然后，将已经压印或切割的层叠体同时烧制为烧结的层叠体。接着，在烧结的层叠体的上下主表面上形成主表面电极54和55，并通过横跨这些主表面电极施加极化电压，使构成层叠体的所有陶瓷层52到53都对于厚度方向沿相同方向极化。
此后，端面电极58和59等形成，由此实现了振动片50。
还有在这种情况下，当进行极化时，不需要在内部电极56和57之间，和主表面电极54和55之间相连。可以通过仅仅横跨主表面电极54和55施加电压执行极化。这使极化处理简单。
图13示出根据本发明的第六实施例的振动片。
图12所示的实施例是具有这种结构的振动片，其中所有的陶瓷层51到53的厚度基本上相同。另一方面，如图13所示的实施例是具有这种结构的振动片，其中中间陶瓷层52比陶瓷层51和53更厚。较好地，中间陶瓷层52的厚度占振动片50′的整个厚度的百分之50到80。这里，由于振动片50′的结构与如图12所示的振动片50的厚度相同，故将省略其描述。
图14示出根据中间陶瓷层52的厚度比的变化的声压变化。垂直轴表示振动片50′的声压相对于图10所示的二层振动片的声压的比。水平轴表示中间陶瓷层52的厚度对于振动片50′的整个厚度的比。振动片50′的声压在振动片50′的整个厚度恒定，并且施加的电压恒定的情况下测量。
如从图14中所表明的，在三层振动片中得到比二层振动片更高的声压。另外，在厚度比在百分之50到80之间的情况下得到比在三层的各个厚度相等(即，当厚度比是百分之33时)的情况下更高的声压。显著地，当厚度比在百分之60到70之间时，可以得到最大声压，它是由两层振动片得到的声压的1.6倍。如果层叠数量有限，则可能通过增加中间层厚度，同时使层叠数量最小化(在本例子中是3层)使声压增加到其最大值。
图15到17示出根据本发明的第七实施例的压电电声换能器，它构成为表面安装型压电接收机。
这种压电接收机通常包含矩形振动片(层叠体)30，容纳这种振动片30的矩形外壳60，具有释放孔69的顶盖68。由于振动片30与图9和10所示的相同，故图9和10中的那些相同的部分由相同的标号表示。外壳60由诸如LCP(液晶聚合物)、SPS(间同聚苯乙烯)、PPS(聚苯硫)或环氧树脂之类的耐热树脂形成。顶盖68由诸如液晶聚合物或玻璃钢板之类的耐热材料制成，或者由陶瓷制成。在外壳60的上表面上设置开口61，并将顶盖68粘结到该上表面开口61。阶梯形支撑件62a和62b形成在外壳60的两个相对侧的内侧表面上。外部连接端子63a和63b嵌入模制，以便暴露于支撑件62a和62b的上表面以及外壳60的外部侧表面。这些外部连接端子63a和63b通过例如镀Au或镀Sn金属端子(由Cu合金、Fe等构成)构成。在设置盖子60的支撑件62a和62b以外的侧表面中形成子阻尼孔64。
振动片30的两个较短侧通过支持媒介65a和65b支撑在支撑件62a和62b上。形成在振动片30的两个较长侧与外壳60之间的缝隙由诸如硅橡胶之类的弹性密封剂66a和66b密封。设置在振动片30的较短侧上的端面电极36和37分别通过导电膏67a和67b与暴露于支撑件62a和62b的上表面的外部连接电极63a和63b电气连接。较好地，在通过导电膏67a和67b粘结了振动片30和外部连接电极63a和63b之后，施加支持媒介65a和65b，以及弹性密封剂66a和66b。同时执行导电膏67a和67b、支撑件65a和65b以及弹性密封剂66a和66b的热固化。
图18示出根据本发明的第八实施例的压电电声换能器，它是图15到17的变形。
该实施例不是通过将外部连接电极63a和63b插入外壳60中而构成的，而是通过将形成为单独个体的金属端子插入外壳60的孔60a中，并将金属端子粘结到孔60a而形成的。由此其它结构和如图15到17所示的相同，图15—17中那些相同的部分由相同的编号示出，以避免重复描述。
图19到21示出根据本发明的第九实施例的压电电声换能器，它构成为表面安装型元件。
该实施例使用通过无电镀湿镀方法或干镀法(诸如溅射)形成的电极薄膜63c和63d，替代由图15到17中的插入端子构成的外部连接电极63a和63b。在本实施例中，电极薄膜63c和63d由其上设置有支撑件62a和62b的外部表面连续地形成至支撑件62a和62b的上表面。
由此其它结构和图15到17所示的相同，由相同的标号表示图15到17中的相同部分，避免重复的描述。
在图15到21示出的实施例中，不仅图9和10示出的振动片30，就是图11、12和13中分别示出的振动片30’，50和50’也可以用作振动片。
图22示出根据本发明的第十实施例的压电电声换能器，它是图7所示的变形。和图7所示的相同的部分由相同的标号表示，以避免重复描述。
图22是透视图，示出当从底侧看时的本实施例。阶梯形的支撑件42形成在外壳40的内侧表面外围。这些支撑件的上表面形成得相互起伏，并且将振动片30的所有四侧都通过诸如粘剂43的支持媒体支撑在支撑件42上。
该实施例用作诸如压电音响器之类的音响器，它可以以单个频率工作。虽然振动片30通过支持媒介43被限制在其整个周边上，在谐振频率范围内使用振动片30允许振动片30被强烈激励，这导致高级别声音。
图23示出根据本发明的第十一实施例的压电电声换能器。
由于本实施例具有基本上与图15到17所示的相同的结构，如图15到17所示的相同的部分由相同的标号表示，以避免重复的描述。
在本实施例中，阶梯形的支撑件62形成在矩形外壳60的内侧表面的全部周围。振动片30的所有的四个侧面都通过诸如粘剂之类的支持媒介65支撑在支撑件62上。
本实施例还用作诸如压电音响器之类，能够以单个频率工作的音响器。振动片用于谐振频率范围内。
本发明不限于上述实施例，在不背离本发明的主旨和范围的条件下可以有各种变化和修改。
在上述实施例中，在振动片的端面上形成与内部电极连接的端面电极，并且内部电极通过振动片的端面电极引出到外侧。但是或者，内部电极可以通过通孔引出到外侧(如第61—205100号日本未审查专利公告中揭示的)，或者可以通过裂缝形状的凹槽或裂缝形状的孔引出。
在上述实施例中，通过电极薄膜层叠两层或三层陶瓷生片，同时烧制该层叠体成为烧结体，然后极化烧结的层叠体，得到上述1、30、30’、50和50’。但是，替换这种方法，可以通过层叠两个或三个预先已经烧制和极化过的陶瓷板，并将层叠的陶瓷板相互粘结得到振动片。但是，这种在层叠了陶瓷生片后执行烧制的前面一种制造方法与层叠预先烧制的陶瓷生片的后面一种制造方法相比，能够使振动片更加薄，并产生更高的声压。因此，前面一种方法允许振动片具有极好的电声转换效率。
根据本发明的振动片不限于专门由压电陶瓷层构成的振动片。诸如金属薄膜或树脂片之类的加强的生片可以粘结到层叠体的一侧上。但是，和单形态振动片中使用的金属板不同，这种加强的生片用于防止层叠体产生裂缝等等。较好地，使用的加强生片不阻尼层叠体的弯曲振动。
如从上述描述显然的，根据本发明的第一个方面，在由两个或三个压电陶瓷层组成的层叠体的上表面和下表面上形成主表面电极，在陶瓷层之间形成内部电极，并且沿对于厚度方向相同的方向极化所有陶瓷层，从而通过在主表面电极和内部电极之间施加交流电压，例如当顶部陶瓷层扩展时，底部陶瓷层收缩，这使层叠体在其整个部分产生弯曲振动。本振动片的振动位移大于单形态型振动片，这导致声压增加。
另外，由于所有的陶瓷层都沿对于厚度方向相同的方向极化，故不需要主表面电极和内部电极之间有复杂的相连，这和传统的方法不同。通过仅仅横跨主表面电极和内部电极施加电压得到振动片的弯曲振动。这导致结构的简单和生产成本的减小。
权利要求
1.一种压电电声换能器，其特征在于包含层叠两个或三个压电陶瓷层形成的层叠体；各形成在所述层叠体的上表面和下表面上的主表面电极；和形成在所述相邻的两个压电陶瓷层之间的内部电极，其中，所有所述陶瓷层相对于厚度方向沿相同方向极化；并且通过横跨所述主表面电极和所述内部电极施加交流电压，所述层叠体在其整体中产生弯曲振动。
2.如权利要求1所述的压电电声换能器，其特征在于，所述内部电极与所述层叠体的端面上形成的端面电极连接；并且横跨所述端面电极和所述两个主表面电极施加交流电压。
3.如权利要求1或2所述的压电电声换能器，其特征在于所述层叠体包含陶瓷层；并且中间陶瓷层的厚度在所述层叠体的整个厚度的百分之50到百分之80之间。
4.如权利要求1到3任一条所述的压电电声换能器，其特征在于所述层叠体由烧结体构成，所述烧结体通过电极薄膜层叠两层或三层陶瓷生片，并同时烧制层叠的生片而得到；并且通过横跨形成在所述层叠体的上表面和下表面上的主表面电极施加电压，所有的陶瓷层都相对于厚度方向沿相同方向极化。
5.如权利要求1到4任一条所述的压电电声换能器，其特征在于所述层叠体形成为矩形板；所述层叠体被容纳在其下表面上具有开口，并且其上表面上具有声音释放孔的外壳内；由支持媒体将所述层叠体的相对的两侧支撑在形成于所述外壳的所述相对侧的内侧表面上的支撑件上，由弹性密封剂密封所述层叠体的另外两侧与所述外壳的内侧表面之间的缝隙，由具有连接到所述层叠体的所述主表面电极和所述内部电极的外部连接电极的底盖封闭所述外壳的下表面中的开口。
6.如权利要求1到4任一条所述的压电电声换能器，其特征在于所述层叠体形成为矩形板；所述层叠体容纳在上表面中具有开口，并具有连接到所述层叠体的所述主表面电极和所述内部电极的外部连接电极的外壳中，由支持媒介将所述层叠体的相对两侧支撑在形成在所述外壳的相对侧的内侧表面上的支撑件上，由弹性密封剂密封所述层叠体的另外两侧与所述外壳的内部侧表面之间的缝隙，由具有声音释放孔的顶盖封闭所述外壳的上表面中的开口。
7.如权利要求1到4的任一条所述的压电电声换能器，其特征在于所述层叠体形成为矩形板；所述层叠体容纳在其下表面上具有开口，并且其上表面上具有声音释放孔的外壳内；由支持媒介将所述层叠体的四侧支撑在形成于所述外壳的内侧表面上的支撑件上，所述外壳的下表面中的开口由具有连接到所述层叠体的所述主表面电极和所述内部电极的外部连接电极的底盖封闭。
8.如权利要求1到4任一条所述的压电电声换能器，其特征在于所述层叠体形成为矩形板；所述层叠体容纳在其上表面上具有开口，并且具有连接到所述层叠体的所述主表面电极和所述内部电极的外部连接电极的外壳中，所述层叠体的四侧由支持媒介支撑在形成于所述外壳的内侧表面上的支撑件上，所述外壳的上表面中的开口由具有声音释放孔的顶盖封闭。
全文摘要
本发明提供了一种压电电声换能器,它消除了对主表面电极和内部电极之间相互连接的需要,并且能够使用单个连接结构构成双晶片形态振动片。本压电电声换能器包含通过层叠两个或三个压电陶瓷层形成的层叠体,其中,设置在上下主表面上的主表面电极,以及设置在两个相邻的压电陶瓷层之间的内部电极。在压电电声换能器中,沿对于厚度方向的相同方向极化所有陶瓷层,并通过横跨主表面电极和内部电极施加交流电压,层叠体在其整体中产生弯曲振动。
文档编号H04R17/00GK1332595SQ0012697
公开日2002年1月23日 申请日期2000年8月30日 优先权日2000年7月10日
发明者竹岛哲夫, 岸本健嗣, 山本隆, 滨田和朗 申请人:株式会社村田制作所