专利名称：压电式电声转换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种压电式受话器和压电式蜂鸣器等的压电式电声转换器。
但是，如果采用圆形的振动板时，所存在的问题是生产效率差，音响转换效率低，并且构成小型化困难。
因此，提出了通过采用四方形的振动板，从而可以提高生产效率、提高音响转换效率以及小型化的贴片型压电式电声转换器的方案(特开2000-310990号公告)。该压电式电声转换器的构造包括四方形的压电振动板、在对向的两个侧壁部的内侧上具有支撑振动板的支撑部并在支撑部上设置有外部连接用端子的绝缘性壳体、以及具有放音孔的盖板，在壳体内收放振动板，用粘接剂或者弹性密封固定材料将振动板的对向的两个边和支撑部固定，同时用弹性密封固定材料将振动板的剩下的两个边与壳体之间的间隙密封固定，通过导电性粘接剂使振动板和端子之间电连接，并在壳体的侧壁开口端上粘接盖板。
上述电声转换器使用了单压电晶片型压电振动板，众所周知的还有使用叠层构造的压电陶瓷所构成的压电振动板(特开2001-95094号公告)。
在现有技术中，振动板的两个边固定在壳体上，剩余的两个边或者4个边四周围用弹性密封固定材料密封固定。通过这样将振动板和壳体之间密封固定是为了隔离振动板的正反面的空间、在振动板的正反面上形成音响空间。为了使弹性密封固定材料尽量不抑制振动板的振动，采用硅橡胶等柔软的弹性材料。
弹性密封固定材料涂敷在振动板的侧缘和壳体的里面之间，并使其凝固。作为弹性密封固定材料，如果使用常温凝固型的硅橡胶等时，由于涂敷后的凝固快，如
图12所示可以方便地密封固定振动板40和壳体41之间的间隙。但是，如果使用常温凝固型的弹性密封固定材料42时，在进行涂敷中就开始凝固，容易造成涂敷装置的堵塞，因而操作性差。另外，凝固后的杨氏模量高，有可能造成使振动板40的振动受到抑制的不良后果。
因此，如果使用粘性低的热凝固型硅橡胶，由于在进行涂敷中不会开始凝固，并且凝固后的杨氏模量低，所以不会发生抑制振动板40的振动的情况。
但是，如果采用粘性低的弹性密封固定材料43时，如图13所示，弹性密封固定材料43会流入到壳体41的底面，产生不能密封固定振动板40和壳体41的不良情况。
为了达到上述目的，本发明之一提供一种压电式电声转换器，包括通过在电极之间施加交变信号而沿厚度方向产生弯曲振动的四方形的压电振动板、收放所述压电振动板的框体、以及密封固定所述振动板的外周部与框体的内侧面之间的弹性密封固定材料，其特征是，在所述框体的内部，设置支撑压电振动板的至少对向的两个边或者压电振动板的拐角部的支撑部，在所述框体的内部，与压电振动板的外周部对向的位置上，设置用于填充所述弹性密封固定材料的槽部，在所述槽部的内周，设置比所述支撑部低的、限制所述弹性密封固定材料向框体的底部流出的止流用壁部。
如果在振动板的外周部和框体的内侧面之间涂敷粘性低的弹性密封固定材料时，弹性密封固定材料就会通过振动板和框体之间的间隙向框体的底部流出。但是，由于弹性密封固定材料会流入到设置在框体上的槽部，并且由形成在该槽部内周上的止流用壁部所阻止，所以防止了弹性密封固定材料向框体的底部侧流出。因此，在振动板的外周部和框体的内侧面之间因弹性密封固定材料的存在，所以可以使两者可靠地密封固定。
上述止流用壁部的高度，比支撑振动板的支撑部要低。因此，止流用壁部不会与振动板的反面接触，因而就不会阻碍振动板的振动。其结果，可以获得振动特性良好的压电式电声转换器。
另外，本发明之二的压电式电声转换器，使所述止流用壁部的顶面与振动板的反面之间的间隔，为通过弹性密封固定材料的表面张力可产生阻止液体流动的间隔即可。例如，当弹性密封固定材料凝固前的粘度为1300mPa·s时，上述间隙在0.2mm以下即可。如果上述间隔太大，弹性密封固定材料有可能向框体的底部侧流出。
另外，本发明之三的压电式电声转换器，所述框体由具有底部和侧壁部的凹形壳体、和粘接在壳体的侧壁部顶面上的盖板构成，在所述壳体的侧壁部里面，设有引导压电振动板的外周部的锥形突起部即可。
压电振动板通过在电极之间施加交变信号在厚度方向弯曲振动，如果其外周部与壳体内侧面的大面积接触时，将抑制振动板的振动，声压就会降低。
因此，通过在壳体的侧壁部里面设置与振动板的外周部小面积接触的锥形的突起部，来防止对振动的抑制。另外，由于突起部具有引导功能，所以可以尽量减少壳体的内部尺寸和振动板的外部尺寸之间的差，可以将压电式电声转换器小型化。
另外，本发明之四的压电式电声转换器，所述框体由具有底部和侧壁部的凹形壳体、和粘接在壳体的侧壁部顶面上的盖板构成，在所述壳体的侧壁部的上缘里面，形成有限制所述弹性密封固定材料翻越用的凹部即可。
在将盖板粘接在壳体侧壁部的上面时，如果弹性密封固定材料翻越到侧壁部上面，将降低盖板的粘接强度，有可能在振动板的正面所形成的音响空间产生空气泄漏。因此，通过用形成在壳体侧壁部的上缘里面的凹部阻止弹性密封固定材料的翻越，可以确保盖板的粘接强度。
图2是用于图1中的压电式电声转换器的压电振动板的立体图。
图3是图2中沿A-A线的阶梯剖面图。
图4是用于图1的压电式电声转换器的壳体的俯视图。
图5是图4中沿X-X线的剖面图。
图6是图4中沿Y-Y线的剖面图。
图7是图4所示壳体的仰视图。
图8是图4所示壳体的拐角部的放大立体图。
图9是在图5的B部上涂敷了弹性密封固定材料的状态时的放大图。
图10是在图4所示壳体中收放了振动板的状态的俯视图。
图11是端子的立体图。
图12是采用高粘度的弹性密封固定材料时的现有的密封固定部的剖面图。
图13是采用低粘度的弹性密封固定材料时的现有的密封固定部的剖面图。
其中1—压电振动板；10—壳体；10a—底部；10b～10d—侧壁部；10f—支撑部；10g—槽部；10h—止流用壁部；10i—锥形突起部；10i—限制翻越用凹部；13—弹性支撑材料；14—导电性粘接剂；15—弹性密封固定材料；20—盖板。
该实施例的电声转换器，像压电式受话器那样适用于对应宽范围频率的用途，包括叠层构造的压电振动板1、壳体10以及盖板20。在此，壳体10和盖板20构成框体。
振动板1如图2、图3所示，由2层的压电陶瓷层1a、1b叠加后形成，在振动板1的正反主面上形成主面电极2、3，在陶瓷层1a、1b之间形成内部电极4。两个陶瓷层1a、1b，如粗箭头所示，在厚度方向上向同一方向极化。正面的主面电极2和反面的主面电极3，形成为比振动板1的边长稍微要短一些，其一端与在振动板1的一端面上形成的端面电极5连接。因此，正反面的主面电极2、3是相互连接的。内部电极4形成为与主面电极2、3大致对称的形状，内部电极4的一端与上述端面电极5隔离，另一端与在振动板1的另一端面上形成的端面电极6连接。此外，在振动板1的另一端部的正反面上，形成有与端面电极6导通的辅助电极7。
在振动板1的正反面上，形成有覆盖主面电极2、3的树脂层8、9。该树脂层8、9，是为了防止掉落冲击所引起的振动板1的破裂而设置的保护层。在正反面的树脂层8、9上，在振动板1的对角的拐角部附近，形成使主面电极2、3露出的缺口部8a、9a、以及使辅助电极7露出的缺口部8b、9b。
缺口部8a、9a、8b、9b虽然可以设置只在正反面的一方上，但为了消除正反面的方向性，在本例中设置在正反两面上。
另外，辅助电极7，并不需要是具有一定宽度的带状电极，也可以只在缺口部8b、9b所对应的部位上设置。
这里，采用了10mm×10mm×40μm的PZT系列陶瓷作为陶瓷层1a、1b，采用厚度为3～10μm的聚酰胺-亚胺系列树脂作为树脂层8、9。
壳体10，如图4～10所示，是用树脂材料形成的具有底部10a和4个侧壁部10b～10e的四方形的箱体。作为树脂材料，最好采用LCP(液晶聚合物)、SPS(间规聚苯乙烯)、PPS(聚苯硫醚)、环氧树脂等耐热树脂。在4个侧壁部10b～10e中的对向的两个侧壁部10b、10d的内侧，露出有端子11、12的叉开状的内侧连接部11a、12a。端子11、12具有图11所示的形状，镶嵌成型在壳体10中。露出到壳体10的外部的外侧连接部11b、12b沿侧壁部10b、10d的外面向壳体10的底面一侧弯曲(参见图6)。
在壳体10的内部的4个角落部，形成有用于支撑振动板1的拐角部的支撑部10f。该支撑部10f比上述端子11、12的内侧连接部11a、12a的露出面要低一段。因此，当在支撑部10f上放置振动板1时，振动板1的顶面和端子11、12的内侧连接部11a、12a的上面大致为同一高度。
另外，在壳体10的底部10a的周边部设有填充后述的弹性密封固定材料14的槽部10g，在该槽部10g的内侧设有比上述支撑部10f低的止流用壁部10h。该止流用壁部10h具有限制弹性密封固定材料15向底部10a流出的功能。
在本实施例中，槽部10g的底面处于比底部10a的上面要高的位置上，槽部10g形成为浅底，用比较少量的弹性密封固定材料15就能填满槽部10g。槽部10g以及壁部10h，虽然设置在除了涂敷后面将要叙述的弹性密封固定材料15或者导电性粘接剂14的部分以外的底部10a的周边部上，但也可以设置在底部10a的整个周围。
另外，在壳体10的侧壁部10b～10e的里面，设有引导压电振动板1的4个边的锥形的突起部10i。突起部10i在各侧壁部10b～10e上分别各设置两个。
在壳体10的侧壁部10b～10e的上缘里面，形成有限制弹性密封固定材料15翻越用的凹部10j。
另外，在侧壁部10e附近的底部10a上，形成第1放音孔10k。
在壳体10的侧壁部10b～10e的拐角部顶面上，形成有镶嵌固定盖板20的拐角部的呈L字形的定位凸部10m。在这些凸部10m的里面形成有引导盖板20的锥面10n。
振动板1收放在壳体10中，其拐角部由支撑部10f支撑。这时，通过设置在壳体10的侧壁部10b～10e的里面的锥形的突起部10i，导引振动板1的外周部，因而振动板1的拐角部可以被正确放置在支撑部10f上。特别是，通过设置锥形的突起部10i，可以将振动板1和壳体1之间的间隙缩小到插入振动板1的精度以上，其结果可以缩小产品的尺寸。另外，由于突起部10i和振动板1的外周部之间的接触面积小，所以可以防止振动板1的振动受到阻碍。
在将振动板1收放到壳体10之后，如图10所示，通过在4个部位上涂敷弹性支撑材料13将其固定在端子11、12的内侧连接部11a、12a上。也就是说，在位于对角位置上的缺口部8a处露出的主面电极2与端子11的一内侧连接部11a之间，以及在缺口部8b处露出的辅助电极7与端子12的一内侧连接部12a之间，涂敷弹性支撑材料13。另外，在位于剩下的对角位置上的两个部位上也涂敷弹性支撑材料13。此外，虽然在此将弹性支撑材料13涂敷成横长的椭圆形或者长圆形，但涂敷的形状并不限定于此。作为弹性支撑材料13，例如采用凝固后的杨氏模量比较低的粘接剂，例如采用3.7×106Pa左右的尿烷系粘接剂。另外，弹性支撑材料13最好采用未凝固状态时的粘性高(例如50～120dPa·s)并具有不易渗透的性质的材料。其理由是，在涂敷弹性支撑材料13时，不使弹性支撑材料13通过振动板1和壳体10之间的间隙向下方流动。在涂敷弹性支撑材料13之后，通过加热进行凝固。
此外，作为振动板1的固定方法，既可以在将振动板1收放在壳体10之后用分料器涂敷弹性支撑材料13，也可以在预先在振动板1上涂敷弹性支撑材料13的状态下将其收放在壳体10内。
在使弹性支撑材料13凝固后，将导电性粘接剂14在弹性支撑材料13上交叉地涂敷成椭圆形或者细长形状，并分别使主面电极2与端子11的内侧连接部11a、辅助电极7与端子12的内侧连接部12a连接。作为导电性粘接剂14，例如采用0.3×109Pa的尿烷系导电糊料。在涂敷导电性粘接剂14之后，将其加热进行凝固。导电性粘接剂14的涂敷形状并不限定于椭圆形，只要能使主面电极2与内侧连接部11a、辅助电极7与内侧连接部12a连接即可。
在涂敷导电性粘接剂14并使其凝固后，在振动板1的整个周围和壳体10的内周部之间的间隙中涂敷弹性密封固定材料15，防止振动板1的正面和反面之间的空气泄漏。在将弹性密封固定材料15涂敷成环状之后，进行加热凝固。作为弹性密封固定材料15，例如采用凝固后的杨氏模量比较低(例如3.0×105Pa左右)并且凝固前的粘度低(例如1300mPa·s)的热凝固性粘接剂。在此使用硅系粘接剂。
在涂敷弹性密封固定材料15时，由于粘度低，所以有可能弹性密封固定材料15会通过压电振动板1和壳体10之间的间隙流入到底部10a。但是，如图9所示，由于在与振动板1的外周部对向的壳体10的内侧上设置了填充弹性密封固定材料15的槽部10g，并在该槽部10g的内侧设置了止流用壁部10h，所以弹性密封固定材料15滞留在槽部10g中，从而防止了流入到底部10a。特别是，由于止流用壁部10h比支撑部10f低，所以在振动板1和止流用壁部10h之间形成有微小的间隙D。该间隙D应是通过弹性密封固定材料15的表面张力能够获得阻止液体流动作用的尺寸，当弹性密封固定材料15的粘度在1300mPa·s时，使间隙D在0.2mm以下即可。因此，从槽部10g溢出的弹性密封固定材料15由该间隙D阻止，可靠地防止了流出到底部10a。此外，在振动板1和止流用壁部10h之间设置间隙D，是为了防止因振动板1的反面接触壁部10h而使其振动受到抑制。
另外，弹性密封固定材料15的一部分可能会翻越壳体10的侧壁部10b～10e，粘附在侧壁部的顶面上。当弹性密封固定材料15是具有分离型(離型性)的密封固定剂时，在后面将盖板20粘接在侧壁部10b～10e的顶面上时，有可能会降低粘接强度。但是，由于在侧壁部10b～10e的上缘里面形成了限制弹性密封固定材料15翻越用的凹部10i，所以可以防止弹性密封固定材料15粘附在侧壁部的顶面上。
如上所述，将振动板1固定在壳体10上之后，在壳体10的侧壁部顶面上用粘接剂21粘接盖板20。盖板20采用和壳体10相同的材料，并形成为平板状。盖板20的外周部，与凸出设置在上述壳体10的侧端部顶面上的定位用凸部10m的内侧锥面10n配合，被正确地定位。通过将盖板20与壳体10粘接，在盖板20和振动板1之间形成音响空间。在盖板20上形成有第2放音孔22。
这样就完成了贴片型压电式电声转换器。
在本实施例的电声转换器中，通过在端子11、12之间施加给定的交变电压，可以使振动板1以面弯曲方式进行弯曲振动。由于极化方向和电场方向为相同方向的压电陶瓷层在平面方向收缩，而极化方向和电场方向为相反方向的压电陶瓷层在平面方向伸长，所以作为整体在厚度方向形成弯曲。
在本实施例中，振动板1为陶瓷的叠层构造体，由于在厚度方向依次配置的两个振动区域(陶瓷层)以相反的方向进行振动，所以与单压电晶片型振动板相比，可以获得大位移量、也就是大的声压。
本发明并不局限于上述实施例，只要不脱离本发明的要旨的范围就可以进行变更。
在上述实施例中，虽然在壳体10的内侧的4个角落部设置了支撑部10f，并由这些支撑部10f支撑振动板1的4个拐角部，但也可以在壳体10的对向的两个边上形成阶梯状的支撑部，并在该支撑部上支撑振动板1的对向的两个边。
弹性密封固定材料的涂敷区域，并不限定于实施例那样的振动板1的整个周围，如上述那样，在振动板1的对向的两个边与壳体的支撑部之间连续地用弹性支撑材料固定时，也可以在剩余的两个边和壳体之间的间隙中涂敷弹性密封固定材料。
上述实施例的压电振动板1虽然是由2层压电陶瓷叠加形成，也可以由3层以上的压电陶瓷叠加形成。
另外，作为压电振动板，并不限定于压电陶瓷的叠层体，也可以采用在金属板的单面或者两面上粘贴压电板的周知的单压电晶片型或者双压电晶片型振动板。
本发明的框体，并不限定于由实施例那样的凹形截面形状的壳体10和粘接在其上面的开口部的盖板20构成，也可以由向下面开口的盖子形状的壳体、和粘接在该壳体下面的基板所构成。这时，只要在基板上预先形成作为端子的电极图形即可。
发明的效果如上所述，依据本发明之一所述的发明，由于在框体内部设置了填充弹性密封固定材料的槽部、在该槽部的内侧设置了止流用壁部，所以即使采用粘性低的弹性密封固定材料，也可以防止弹性密封固定材料流到框体的底面，因而可以用弹性密封固定材料可靠地将振动板的外周部和框体的内侧面之间密封固定。因此，可以同时兼顾提高作业性和密封固定性的同时，还因凝固后的弹性密封固定材料的杨氏模量低，所以振动板还具有良好的振动特性。
另外，由于止流用壁部的高度比支撑振动板的支撑部要低，所以止流用壁部不会与振动板的反面接触，因而可以防止振动板的振动受到阻碍。
权利要求
1.一种压电式电声转换器，包括通过在电极之间施加交变信号而沿厚度方向产生弯曲振动的四方形的压电振动板、收放所述压电振动板的框体、以及密封固定所述振动板的外周部与框体的内侧面之间的弹性密封固定材料，其特征是，在所述框体的内部，设置支撑压电振动板的至少对向的两个边或者压电振动板的拐角部的支撑部，在所述框体的内部，与压电振动板的外周部对向的位置上，设置用于填充所述弹性密封固定材料的槽部，在所述槽部的内周，设置比所述支撑部低的、限制所述弹性密封固定材料向框体的底部流出的止流用壁部。
2.根据权利要求1所述的压电式电声转换器，其特征是，使所述止流用壁部的顶面与振动板的反面之间的间隔，为通过弹性密封固定材料的表面张力可产生阻止液体流动的间隔。
3.根据权利要求1或2所述的压电式电声转换器，其特征是，所述框体由具有底部和侧壁部的凹形壳体、和粘接在壳体的侧壁部顶面上的盖板构成，在所述壳体的侧壁部里面，设有引导压电振动板的外周部的锥形突起部。
4.根据权利要求1或2所述的压电式电声转换器，其特征是，所述框体由具有底部和侧壁部的凹形壳体、和粘接在壳体的侧壁部顶面上的盖板构成，在所述壳体的侧壁部的上缘里面，形成有限制所述弹性密封固定材料翻越用的凹部。
全文摘要
一种压电式电声转换器，包括通过在电极之间施加交变信号而在厚度方向产生弯曲振动的四方形的压电振动板(1)、收放压电振动板(1)的框体(10)、以及密封固定振动板(1)的外周部和框体(10)的内侧面之间的弹性密封固定材料(15)，在框体(10)的内部设置支撑振动板(1)的至少对向的两个边或者振动板(1)的拐角部的支撑部(10f)，在框体(10)的内部与振动板(1)的外周部对向的位置上设置填充弹性密封固定材料(15)的槽部(10g)，在该槽部(10g)的内周设置比支撑部(10f)低的、限制弹性密封固定材料(15)向框体(10)的底部(10a)流出的止流用壁部(10h)。
文档编号H04R17/00GK1413002SQ0214802
公开日2003年4月23日 申请日期2002年10月21日 优先权日2001年10月19日
发明者中村好孝, 田岛清隆, 竹岛哲夫, 横井雄行, 奥泽匡 申请人:株式会社村田制作所