专利名称：压电扬声器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于音响设备等的压电扬声器。
背景技术：
压电扬声器，将压电体用于电气音响转换元件的小型、低电流驱动的音响设备为人周知，被广泛用作小型设备的音响输出设备使用。一般，压电扬声器，具有在金属振动板上贴附形成银薄膜等构成的电极的压电元件的构造。压电扬声器的发音机构，是在该压电元件的两面加上交流电压使压电元件上发生形状歪变，使金属振动板振动而发生的。
以往的压电扬声器，例如，日本特开2001-16692号公报表示的，通过支持振动板使振动板可形成线性振幅，使频率特性平坦化。一般，在这样的压电扬声器的振动板上，由于接近于PZT(钛酸锆石酸铅)压电元件的热膨胀系数，以42#合金不锈钢原材料(42#Ni-Fe以下，记为42#合金)作为单一的金属原材料的金属振动板被得到应用。
这里，压电扬声器的振动板，越是轻量，其每单位能量的声压越高。因此，在被装载在成为设计电池高寿命化或低电压驱动时的课题的携带终端设备的压电扬声器上，振动板的轻量化成了音响特性上必要的条件。
另一方面，在压电扬声器的振动板上，适度的刚性是有必要的，在上述压电元件的厚度为50μm(微米)左右时，以上述42#合金为原材料的振动板的厚度为50～100μm上下。如果上述振动板的厚度比这个范围薄，该振动板的刚性变低，这将难以可靠地支持压电元件，或者使得难以将压电元件的形状歪变充分地转换为振幅运动。又，如果上述振动板的厚度比这个范围厚，该振动板的刚性将显著增大，这将涉及压电元件的形状歪变造成的变形难以传递到振动板上，振动板的振幅得不到，以及声压降低的后果。因此，在以往的压电扬声器的振动板上，为了维持音响特性，振动板适度的刚性还是必要的，不能为了轻量化将材料厚度一味地做薄。又，为了与压电元件的热膨胀系数一致，以往的压电扬声器的振动板以高密度的单一的金属原材料(42#合金)构成，所以，难以从原材料变更的途径实现振动板的轻量化，上述轻量化导致每单位能量声压的提高也不易。
发明内容
本发明的目的在于提供通过不使压电扬声器的振动板的刚性及表面的热膨胀系数降低的振动板的轻量化，使音响特性提高的压电扬声器。
为了实现上述目的，本发明具有以下特征。
本发明的1个方面的压电扬声器，包括压电元件，以及通过在其面上配置压电元件，与压电元件一起构成压电振动子的振动板，上述振动板，通过将相互不同的原材料接合成层状，以其断面形成夹层构造的金属包层(clad)材料构成。
按照本发明的构成，通过装配轻量的原材料，与采用单一材料的振动板比较可实现轻量化。又，由于形成以不同原材料构成的夹层构造，使在振动板获得必要的刚性的设计变得容易，可在维持必要的刚性的同时实现轻量化。因此，通过将上述轻量化的振动板应用于压电扬声器，能够使压电扬声器的声压等级提高。
上述金属包层材料，可包括构成采用第1原材料的振动板的两表面的2层表面层，以及在采用与第1原材料不同的第2原材料的2层表面层间，其两面分别与表面层接合构成的1层磁心层。这样，金属包层材料以使用2种原材料的3层构成，所以，制造及获得刚性方面的设计并不难。
上述第1原材料具有的热膨胀系数，数值上与压电元件具有的热膨胀系数接近，第2原材料的密度可以比第1原材料的密度小。这样，在使振动板的表面的具有原材料的热膨胀系数与压电元件的热膨胀系数以接近的值构成时，可使振动板轻量化。因此，能防止由热造成的在表面层与压电元件面的接合面的脱落和裂开等的材料破坏。即亦，由于采用比表面层的原材料更轻量的磁心层的原材料，可在维持与压电元件的热膨胀系数的同时，实现振动板的轻量化。又，表面层的厚度比磁心层的厚度薄也可以。此时，由于密度小的磁心层的比例大，所以可进一步获得振动板的轻量化的效果。
第1及第2原材料，可分别选择金属及高分子树脂的薄板之一构成。这样，就提高了选择构成振动板的原材料的自由度。又，上述第1原材料可以是以42#合金不锈钢为原材料的金属薄板，第2原材料可以选择与42#合金不锈钢不同的金属及高分子树脂的薄板之一构成。这样，在压电元件以一般的钛酸锆石酸铅(PZT)构成的场合，表面层及压电元件的热膨胀系数接近。按照这样的构成，能防止由热造成的在表面层与压电元件面的接合面的脱落和裂开等的材料破坏。又，由于采用比42#合金不锈钢更轻量的磁心层的原材料，可在维持与PZT压电元件的热膨胀系数的同时，实现振动板的轻量化。又，上述第2原材料，可以是以铝作为原材料的金属薄板。这样，以42#合金不锈钢构成表面层，以铝构成磁心层，所以容易维持与PZT的压电元件的热膨胀系数，实现振动板的轻量化。
又，包括配置在振动板周围的构架部，以及与构架部及振动板连接，支持振动板，使振动板可形成线性振幅的减震部，以及在振动板，减震部，及构架部间形成的边缘部，通过对将第1及第2原材料接合成层状的金属包层材料进行规定的处理，可使振动板，减震部，及构架部形成一体化。这样，通过对压电扬声器部件的振动板，减震部，及构架部以金属包层材料形成一体化，使该压电扬声器容易形成。又，上述边缘部，作为一例，也可通过在形成于振动板，减震部，及构架部间的空隙装填与第1及第2原材料不同的材料形成。此时，可以适当地形成用来使压电扬声器的频率特性平坦的边缘部。又，边缘部，作为另外的例子，也可通过只对形成于振动板，减震部，及构架部间领域内的第1原材料进行腐蚀处理形成。此时，可容易地只通过腐蚀处理形成用来使压电扬声器的频率特性平坦的边缘部。又，也可将压电元件上迭加驱动电压的一方的电极设置在上述构架部。此时，在以构架部作为一方的电极的场合，由于经减震部使振动板导电，所以，即使不将振动板作电极也能驱动压电元件，不用进行直接与振动板连接的配线处理，振动板的振动特性是稳定的。
还可包括配置在振动板的周围，且以与振动板同样的上述金属包层材料形成一体化的构架部，在构成金属包层材料的原材料的至少一部，也可以含有具绝缘性的原材料，构架部，通过将构成金属包层材料的若干层的至少一部腐蚀成规定形状，使形成电路部。这样，可将压电扬声器的构架部与电路部形成一体化。
本发明的上述的，及其他的目的，特征、方面、效果，通过参照附图，从以下的详细说明中可得到进一步的了解。
图1表示与本发明一实施形态相关的压电扬声器1的示意构造例的平面图。
图2是图1中的压电扬声器1沿A-A线的剖视图。
图3表示分解构成图1的压电扬声器1的夹层构造材料各层的立体图。
图4表示用于图1的压电扬声器1的振动板材料的弯曲刚性增加率与磁心材料8的厚度间的关系的曲线图。
图5表示用于图1的压电扬声器1的振动板材料的弯曲刚性增加率与重量减少率的关系的曲线图。
图6是对图1的压电扬声器1与以以往的42#合金作为单一原材料构成振动板的压电扬声器的音响特性进行比较的曲线图。
图7表示与本发明的一实施形态相关的压电扬声器的大体构造的另一示例的平面图。
图8是从图7的压电扬声器10取下压电元件14的振动板材料的平面图。
图9表示用于图7的压电扬声器10的振动板材料的弯曲刚性增加率与磁心材料8的厚度间的关系的曲线图。
图10表示用于图7的压电扬声器10的振动板材料的弯曲刚性增加率与重量减少率的关系的曲线图。
图11是对图7的压电扬声器10与以以往的42#合金作为单一原材料构成振动板的压电扬声器的音响特性进行比较的曲线图。
图12表示整体形成在图8的压电扬声器10上的电路部20的平面图及剖视图。
具体实施形态参照图1，对本发明的一实施形态的压电扬声器进行说明。又，图1表示该压电扬声器基本构造的一例的平面图。
在图1，压电扬声器1具有构架部2，振动板3，减震部4a～4d，压电元件5，及边缘部6a～6d。构架部2，振动板3，及减震部4a～4d，对后述的平板状的夹层构造材料进行腐蚀或冲压成形等工艺形成为一体。又，形成为类矩形状的振动板3，经过折返成U字形的呈腕形跨渡的若干减震部4a～4d，被连接到类矩形状的构架部2。减震部4a～4d按照它们的形状被称为蝶形减震部。又，构架部2，被固定于压电扬声器1的固定部件(未图示)。以下，总称减震部4a～4d进行说明的场合，记作减震部4。
作为压电扬声器1的驱动源的圆形的压电元件5，例如，使用丙烯系粘合剂被粘合到上述矩形状的振动板3。压电元件5，以钛酸锆石酸铅(PZT)压电原材料等构成。又，将压电元件5的规定的部位，及振动板3或构架部2作为电极，规定的交流电压从压电扬声器驱动装置(未图示)被加到该电极。由于这个交流电压被加到压电元件5，使压电元件5上发生形状歪变，使振动板3按照该歪变振动，从而得到发出声音及音乐等的压电扬声器1。这里，在将构架部2作为一方的上述电极时，经过若干个减震部4通电至振动板3，所以，即使将振动板3作为该一方的电极也可驱动压电元件5，由于不用进行直接连接于振动板3的配线处理，振动板3的振动是稳定的。
边缘部6a～6d，是通过将具有适度的柔软性的高分子等的树脂装填到在振动板3的四面形成为狭缝状的构架部2之间的上述平板状的夹层构造材料的空隙而构成的。以下，将边缘部6a～6d总称说明时记作边缘部6。例如，边缘部6，是通过在构架部2，振动板3，及减震部4a～4d形成的平板状的夹层构造材料上涂布硬化后具有柔软性(橡胶弹性)的高分子树脂的溶液形成的。又，硬化的高分子树脂，被保持在振动板3与构架部2的空隙。又，作为形成边缘部6的方法，也可利用液状的高分子树脂的表面张力的毛细管现象，使用将这些高分子树脂保持于上述空隙的方法。又，边缘部6，也可在构架部2，振动板3，及减震部4a～4d形成的，配置压电元件5的平板状的夹层构造材料的两面，通过贴附有弹性的薄片形成。上述薄片，可采用在橡胶的薄膜胶片及有弹性的织布或不织布上浸涂或者涂布有橡胶弹性的树脂以进行填充的薄片。作为上述薄膜胶片，例如，可使用由苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)，丁二烯橡胶(BR)，丙烯腈丁二烯橡胶(NBR)，乙烯丙烯橡胶(EPM)，乙烯丙烯二烯橡胶(EPDM)等橡胶，或它们的化合物构成的橡胶系高分子树脂胶片。作为织布或不织布的原材料，例如，可使用聚胺脂纤维。又，也可以仅对后述的磁心材料采用橡胶系高分子树脂及表面材料采用金属制作的夹层构造材料的表面材料进行腐蚀形成边缘部6。此时，仅进行腐蚀处理就能形成边缘部6。
振动板3，由于由上述减震部4支持，做成与压电元件5不同的形状，以及构成防止空气从空隙泄漏的边缘部6，可得到用来防止再生低频带域的声音，声压差大的的峰值磁倾角出现于音响特性的线性的振幅。又，由于该振动板3得到线性振幅特性的机构是众所周知的，所以，本实施形态中相关的说明从略。
下面，参照图2及图3，对形成构架部2，振动板3，及减震部4的夹层构造材料进行说明。又，图2是图1中的压电扬声器1沿A-A线的剖视图。图3表示将构成该夹层构造材料的各层分解的立体图。
在图2及图3，如上所述，构架部2，振动板3，及减震部4，通过对平板状的夹层构造材料(以下，记为振动板材料)进行腐蚀或冲压加工形成各种形状。如图2及图3所示，上述平板状的振动板材料，以磁心材料8为中间层，用表面材料夹在其两面侧，形成复合化的3层构造。这样的平板状部件被称为金属包层材料。例如，以50μm(微米)形成上述振动板材料时，作为各自的表面材料7，取厚度10μm的42#合金不锈钢原材料(42#Ni-Fe以下，记为42#合金)，作为磁心材料8，取属于轻量金属的厚度为30μm的铝，通过接合，复合化，形成合计厚度为50μm的3层振动板材料。这振动板材料，虽然是以不同的材料形成表面材料7-磁心材料8-表面材料7。但比之在各界面经粘着材料等相互接合，因接合由范德瓦耳斯力产生的对接合材料的影响极小。例如，可通过将表面材料7-磁心材料8-表面材料7相互放在真空中用离子腐蚀，压接压延，使各自的界面接合。
下面，对上述振动板材料的刚性进行说明。通常，物理特性均等的单一原材料的弯曲刚性，可用原材料的弹性率与惯性力矩之积求得。下式(1)，以此为基本，计算使用2种原材料时的弯曲刚性。[EI]f=Wf312b2×[Esρs3{1-r3(1-Ec/Es)}{1-r(1-ρc/ρs)}3]...(1)]]>这里，Wf＝ρftfbR＝tc/tf[EI]f整体的刚性Ec磁心材料的弹性率Es表面材料的弹性率ρc磁心材料的密度ρs表面材料的密度ρf整体的密度
Tc磁心材料的厚度Ts表面材料的厚度Tf专题的厚度b模拟试验材料的幅度Wf每单位长度的重量(线密度)r磁心材料与表面材料的厚度比上述式(1)，可用来计算整体以3层构造，以不同原材料构成磁心材料及表面材料，在相互的接合面上没有以粘着面等别的原材料构成的层接合的整体的弯曲刚性。在使用式(1)计算整体刚性时，2个表面材料，表里必须厚度相同。但是，磁心材料与表面材料，不必厚度相同。例如，为了设计具有与用于以往的压电扬声器的厚度为50μm的42#合金原材料同样刚性的夹层构造的振动板材料，通过上述式(1)，如果采用表面材料7上用厚度10μm的42#合金，磁心材料8用厚度30μm的铝构成的合计厚度为50μm的振动板材料，能够得到具有大体同等刚性的原材料。
下面，参照图4，对上述振动板材料的磁心材料8的厚度变化引起的，整体的弯曲刚性增加率进行说明。又，图4是将弯曲刚性增加率(％)与磁心材料8的厚度(cm)之间的关系模拟于上述式(1)得到的曲线图。
在图4中，曲线图的纵轴表示的弯曲刚性增加率(％)，以用于上述以往的压电扬声器的厚度50μm的42#合金原材料为基准表示其增加率。又，曲线图的横轴表示的磁心厚度(cm)，表示用作磁心材料8的铝的厚度，无论哪个场合，其两面侧上接合的表面材料7，都以10μm的固定厚度的42#合金构成。如图4所示，当弯曲刚性增加率为0％(即亦，与用于以往的压电扬声器的厚度50μm的42#合金原材料同样的弯曲刚性)时，磁心厚度为0.003cm。因此，我们看到，当本发明的振动板材料采用厚度10μm的42#合金作表面材料7，用厚度30μm的铝作磁心材料8，合计厚度为50μm构成时，可接近整体以厚度50μm的42#合金构成的原材料的弯曲刚性。
下面，参照图5，当上述弯曲刚性增加率与整体的重量减少率的相互关系进行说明。又，图5是将弯曲刚性增加率(％)与重量减少率(％)之间的关系模拟于式(1)得到的曲线图。
在图5中，曲线图的纵轴及横轴表示的弯曲刚性增加率(％)及重量减少率(％)，以用于上述以往的压电扬声器的厚度50μm的42#合金原材料为基准表示其增加率及减少率。又，无论哪个场合，表面材料7，都以10μm的固定厚度的42#合金构成，通过使使用铝的磁心材料8的厚度变化，使整体的弯曲刚性及重量变化。如图5所示，当弯曲刚性增加率为0％(即亦，与用于以往的压电扬声器的厚度50μm的42#合金原材料同样的弯曲刚性)时，重量减少率约为40％。另一方面，本发明的振动板材料，如上所述，在弯曲刚性增加率为0％时磁心材料8的厚度为30μm。因此，我们看到，当采用厚度10μm的42#合金作表面材料7，用厚度30μm的铝作磁心材料8，以合计厚度50μm构成的振动板，具有与整体以厚度50μm的42#合金构成的振动板的弯曲刚性同样的弯曲刚性，同时，重量是以往的60％。这样，本发明的振动板材料，以与以往的振动板材料同样的厚度构成，不仅能维持同等的弯曲刚性及表面的热膨胀系数，而且能使整体轻量化。
下面，参照图6，对使用具有上述夹层构造的振动板材料的压电扬声器1的音响特性进行说明。又，图6是将压电扬声器1与以以往的42#合金作为单一原材料构成振动板的压电扬声器的音响特性进行比较的曲线图。
在图6中，曲线图的横轴表示从压电扬声器发生的声音的频率(Hz赫兹)，纵轴表示其声压(dB分贝)。曲线图中表示的以往的压电扬声器的音响特性，是振动板以厚度50μm的42#合金原材料构成的压电扬声器的特性。另一方面，本发明的压电扬声器1的音响特性，是振动板3的表面材料7采用厚度10μm的42#合金及磁心材料8采用厚度30μm的铝构成的压电扬声器1的特性，如图6所示，本发明的压电扬声器1的音响特性，与以往的音响特性比较，声压可得到提高(平均提高约4dB)。
这样，按照本发明的压电扬声器，在贴附压电元件的振动板上，由于使用采用不同的原材料形成夹层构造的金属包层材料，能在维持以往的振动板的刚性及热膨胀系数的同时实现轻量化。因此，与以往比较，能在维持振动板的刚性的同时使压电扬声器的声压等级提高。
又，上述的本发明的压电扬声器的形状及厚度，作为例子，即使取别的形状及厚度，本发明的振动板材料的效果也不会变化。以下，参照图7及图8，当适用本发明的压电扬声器的别的形状例及别的厚度进行说明。又，图7表示压电扬声器10的大体的构造的别的例子的平面图，图8是从图7的压电扬声器10取下压电元件14的振动板材料的平面图。
在图7及图8中，压电扬声器10包括外构架部11，内构架部12，振动板13a～13d，压电元件14，减震部15a～15d及16a～16h，边缘部17a～17d及18a～18h。外构架部11，内构架部12，振动板13a～13d，减震部15a～15d及16a～16h，边缘部17a～17d及18a～18h是对上述平板状的夹层构造的金属包层材料进行腐蚀或加压成形再通过冲压形成一体的。形成为类矩形状的振动板13a，经过折返成U字形的呈腕形跨渡的若干减震部16a及16b，被连接到田字形状的内构架部12。同样，振动板13b，经若干减震部16c及16d被连接到内构架部12，振动板13c，经若干减震部16e及16f被连接到内构架部12，振动板13d，经若干减震部16g及16h被连接到内构架部12，内构架部12，经若干减震部15a～15d被连接到外构架部11，又，外构架部11，被固定于压电扬声器10的固定部件(未图示)。
作为压电扬声器10的驱动源的压电元件14，例如，使用丙烯粘着剂与上述振动板13a～13d完全接合。压电元件14以PZT压电原材料等构成，避开上述减震部16a～16h，以类X字形状配置，使得能将振动传递到振动板13a～13d。
边缘部18a及18b，是通过将具有适度的柔软性的高分子等的树脂装填到在振动板13a的四面形成为狭缝状的内构架部12之间的上述平板状的夹层构造材料的空隙而形成的。同样，边缘部18c及18d，在振动板13b及内构架部12间的空隙，边缘部18e及18f，在振动板13c及内构架部12间的空隙，边缘部18g及18h，在振动板13d及内构架部12间的空隙，分别通过装填上述树脂形成。又，边缘部17a～17d，是通过将具有适度的柔软性的高分子等的树脂装填到在内构架部12的四面形成为狭缝状的外构架部11间的上述平板状的夹层构造材料的空隙而形成的。又，边缘部17a～17d及18a～18h的形成方法由于与上述边缘部6的形成方法相同，所以这里说明从略。
对于使用于这样形状的压电扬声器10的振动板材料，可采用上述夹层构造的金属包层材料。例如，在形成100μm厚度的上述振动板材料时，分别取表面材料为厚度20μm的42#合金，取磁心材料为轻量金属的厚度60μm的铝进行接合并复合化，形成合计厚度100μm的3层的振动板材料。
下面，对上述振动板材料的刚性进行说明。对于这种振动板材料，可用式(1)计算使用上述2种原材料时的弯曲刚性。例如，为了设计具有与用于以往的压电扬声器的厚度100μm的42#合金原材料同样刚性的夹层构造的振动板材料，按照上述式(1)，如果采用表面材料取厚度20μm的42#合金，磁心材料取厚度60μm的铝构成的合计厚度100μm的振动板材料，可获得大致同等刚性的原材料。
下面，参照图9，使上述振动板材料的磁心材料的厚度变化引起的，整体的弯曲刚性增加率进行说明。又，图9是将弯曲刚性增加率(％)与磁心材料的厚度(cm)之间的关系模拟于式(1)得到的曲线图。
在图9中，曲线图的纵轴表示的弯曲刚性增加率(％)，以用于上述以往的压电扬声器的厚度100μm的42#合金原材料为基准表示其增加率。又，曲线图的横轴表示的磁心厚度(cm)，表示用作磁心材料的铝的厚度，无论哪个场合，其两面侧上接合的表面材料，都以20μm的固定厚度的42#合金构成。如图9所示，当弯曲刚性增加率为0％(即亦，与用于以往的压电扬声器的厚度100μm的42#合金原材料同样的弯曲刚性)时，磁心厚度为0.006cm。因此，我们看到，当本发明的振动板材料采用厚度20μm的42#合金作表面材料，用厚度60μm的铝作磁心材料，合计厚度为100μm构成时，可接近整体以厚度100μm的42#合金构成的原材料的弯曲刚性。
下面，参照图10，当上述弯曲刚性增加率与整体的重量减少率的相互关系进行说明。又，图10是将弯曲刚性增加率(％)与重量减少率(％)之间的关系模拟于式(1)得到的曲线图。
在图10中，曲线图的纵轴及横轴表示的弯曲刚性增加率(％)及重量减少率(％)，以用于上述以往的压电扬声器的厚度100μm的42#合金原材料为基准表示其增加率及减少率。又，无论哪个场合，表面材料，都以20μm的固定厚度的42#合金构成，通过使使用铝的磁心材料的厚度变化，使整体的弯曲刚性及重量变化。如图10所示，当弯曲刚性增加率为0％(即亦，与用于以往的压电扬声器的厚度100μm的42#合金原材料同样的弯曲刚性)时，重量减少率约为40％。另一方面，本发明的振动板材料，如上所述，在弯曲刚性增加率为0％时磁心材料的厚度为60μm。因此，我们看到，当采用厚度20μm的42#合金作表面材料，用厚度60μm的铝作磁心材料，以合计厚度100μm构成的振动板，具有与整体以厚度100μm的42#合金构成的振动板的弯曲刚性同样的弯曲刚性，同时，重量是以往的60％。这样，本发明的振动板材料，以与以往的振动板材料同样的厚度构成，不仅能维持同等的弯曲刚性及表面的热膨胀系数，而且能使整体轻量化。
下面，参照图11，对使用具有上述夹层构造的振动板材料的压电扬声器10的音响特性进行说明。又，图11是将压电扬声器10与以以往的42#合金作为单一原材料构成振动板的压电扬声器的音响特性进行比较的曲线图。
在图11中，曲线图的横轴表示从压电扬声器发生的声音的频率(Hz)，纵轴表示其声压(dB)。该曲线图中表示的以往的压电扬声器的音响特性，是振动板以厚度100μm的42#合金原材料构成的压电扬声器的特性。另一方面，本发明的压电扬声器10的音响特性，是振动板13的表面材料采用厚度20μm的42#合金及磁心材料采用厚度60μm的铝构成的压电扬声器10的特性，如图11所示，本发明的压电扬声器10的音响特性，与以往的音响特性比较，声压可得到提高(平均提高约4dB)。
又，在上述说明中，以铝构成磁心材料，但不用铝构成磁心材料也可以。例如，作为磁心材料，采用内部损失好的锰铜合金，轻量化好的镁或钛等金属胶片构成也行。又，作为磁心材料，也可采用聚乙烯对苯二甲，聚乙烯，聚丙烯，聚胺脂，聚酰胺，聚亚胺等塑料原材料，或者，苯乙烯丁乙烯系橡胶，丁二烯系橡胶，丁基橡胶，乙烯丙烯系橡胶，或它们的化合物等的橡胶高分子树脂及合成橡胶等高分子树脂胶片。
又，在上述说明中，以42#合金构成表面材料，与一般以用于压电扬声器的钛酸锆石酸铅(PZT)构成的压电元件的热膨胀系数接近。按照这样的构成，可防止由热导致的表面材料的表面与压电元件面的接合面的脱落及裂开等的材料破坏。即亦，在本发明的表面材料上，可采用具有与压电元件接近的热膨胀系数的金属材料，在具有与PZT不同的热膨胀系数的压电元件的场合，可以将具有接近于这一热膨胀系数的特性的金属材料用作本发明的振动板的表面材料。又，如不希望这样的效果，也可以把与压电元件的热膨胀系数无关的别的金属材料用作振动板的表面材料。此时，也可以用具有导电性的树脂构成上述表面材料。
又，在上述说明中，由2层的42#合金的表面材料及1层的铝磁心材料合计3层的金属包层材料构成振动板材料，以3层以上构成振动板材料也可实现本发明。例如，在有导电性的42#合金的表面材料及铝磁心材料间分别形成上述的高分子树脂胶片的绝缘膜，构成合计5层的振动板材料，可在振动板材料上整体形成电路部。下面，参照图12，对在振动板材料上整体形成电路部的一例进行说明。又，图12(a)表示整体形成在压电扬声器10的电路部20的平面图，图12(b)表示整体形成在压电扬声器10的电路部20的图12(a)的沿线B-B的剖视图，。图12(c)表示整体形成在压电扬声器10的电路部20的图12(a)的沿线C-C的断面详细图。
在图12(b)，压电扬声器10的振动板材料，对具有导电性的2层的42#合金的表面材料7及1层的铝磁心材料8，彼此间形成2层的绝缘材料9。这个绝缘材料9，以具有绝缘性的材料形成，例如，可采用上述塑料原材料，橡胶高分子树脂，或高分子树脂胶片等有绝缘性的原材料。且，当采用上述压接压延等方法形成压电扬声器10的振动板材料时，加上用来形成如图12(a)的右侧部所示的电路部20的凸部。即亦，电路部20的基板，与压电扬声器10的振动板材料整体形成，以与振动板材料同样的5层金属包层材料构成。
下面，通过在与振动板材料整体形成的电路部20的基板上进行规定的腐蚀处理，可形成图形。例如，如图12(a)所示，对于在42#合金的表面材料7形成的表面材料图形7a和7b以外的部分，通过进行除去42#合金的腐蚀，可形成与42#合金的表面材料图形7a及7b绝缘的绝缘材料部9a。又，对于在铝磁心材料8形成的磁心材料图形8a部分，通过腐蚀除去上述绝缘材料，形成铝磁心材料图形8a，以形成具有若干图形的电路部20。又，在形成于电路部20的图形上(例如，表面材料图形7a及7b间，以及表面材料图形7b及磁心材料图形8a间)，可实装具有规定电气性能的电阻，线圈，或电容器等，使任意构成高通滤波器和低通滤波器。
又，如图12(b)所示，压电元件14的一方与导电的42#合金的表面材料7接合。又，如图12(c)所示，压电元件14的另一方(图12(a)图面的表面侧)与导电的磁心材料8用导线19连接。例如，在配置导线19的振动板材料的部位，通过进行规定的腐蚀处理，形成除去表面材料7及绝缘材料9的孔。又，以银浆等构成的导线19贯通上述孔，与磁心材料8及压电元件14的另一方连接。这样，压电元件14的各面与表面材料7及磁心材料8连接。又，如图12(a)所示，表面材料图形7a与压电扬声器10的外构架部连接，与表面材料图形7b相互绝缘。又，表面材料图形7b，通过在上述表面材料图形7b及磁心材料图形8a间实装规定的部件，经规定部件与磁心材料图形8a连接。即亦，表面材料图形7a及7b，经压电扬声器10的各减震部与压电元件14的一方及另一方的面连接。因此，表面材料7a及7b，可作为输入到压电扬声器10的声音信号的各输入端子(+及-侧)使用。此时，通过构成电路部20，可以调整压电扬声器10的音响特性，又，由于以振动板材料构成通往压电元件14的配线，就没有必要在压电扬声器10的振动板等上面设置铜线等，由于振动板上的质量均衡偏差被改善，可使压电扬声器10的音响特性提高。
这样，电路部20，不用通过掩膜图形等另外的印刷基板，采用振动板材料，能在同一部件上整体形成部件回路。又，用来形成电路部20的各图形腐蚀工艺，可以与用来形成上述边缘部及减震部的腐蚀工艺同时进行。
又，对在压电扬声器上整体形成电路部场合，以42#合金作表面材料及以铝作磁心材料进行说明，各种原材料，如果导电性好，别的金属及金属合金，或显示导电性的树脂都可以用。又，实装于电路中的部件，可以采用放大器及运算放大器等电控压电扬声器动作的大规模集成电路(LSI)等。
以上，对本发明作了详细说明，但并不限于上述说明在所有方面所作的例示，不限于这个范围。不超越本发明的种种改进及变形都可以进行。
权利要求
1.一种压电扬声器，其特征在于，包括压电元件，以及通过在其面上配置所述压电元件，与所述压电元件一起构成压电振动子的振动板，所述振动板，通过将相互不同的原材料接合成层状，以其断面形成夹层构造的金属包层材料构成。
2.如权利要求1所述的压电扬声器，其特征在于，所述振动板，包括构成采用第1原材料的所述金属包层材料的两表面的2层表面层，以及在采用与所述第1原材料不同的第2原材料的所述2层表面层间，其两面分别与所述表面层接合构成的1层的磁心层。
3.如权利要求2所述的压电扬声器，其特征在于，所述第1原材料具有的热膨胀系数，数值上与所述压电元件具有的热膨胀系数接近，所述第2原材料的密度比所述第1原材料的密度小。
4.如权利要求3所述的压电扬声器，其特征在于，所述表面层的厚度比所述磁心层的厚度薄。
5.如权利要求3所述的压电扬声器，其特征在于，所述第1及第2原材料，分别选择金属及高分子树脂薄板之一构成。
6.如权利要求5所述的压电扬声器，其特征在于，所述第1原材料是以42#合金不锈钢为原材料的金属薄板，所述第2原材料是选择与42#合金不锈钢不同的金属及高分子树脂薄板之一构成。
7.如权利要求6所述的压电扬声器，其特征在于，所述第2原材料是以铝为原材料的金属薄板。
8.如权利要求2所述的压电扬声器，其特征在于，还包括配置在所述振动板周围的构架部，与所述构架部及所述振动板连接，支持所述振动板，使所述振动板可形成线性振幅的减震部，以及在所述振动板、所述减震部、及所述构架部间形成的边缘部，通过对将所述第1及第2原材料接合成所述层状的金属包层材料进行规定的处理，整体形成所述振动板、所述减震部、及所述构架部。
9.如权利要求8所述的压电扬声器，其特征在于，所述边缘部，由通过在形成于所述振动板、所述减震部、及所述构架部间的空隙装填与第1及第2原材料不同的材料形成。
10.如权利要求8所述的压电扬声器，其特征在于，所述边缘部，由通过只对形成于所述振动板、所述减震部、及所述构架部间的领域的所述第1原材料进行腐蚀处理形成。
11.如权利要求8所述的压电扬声器，其特征在于，将驱动电压迭加在所述压电元件的一方的电极设置在所述构架部。
12.如权利要求1所述的压电扬声器，其特征在于，还包括配置在所述振动板的周围，并以与所述振动板同样的所述金属包层材料整体形成的构架部，在构成所述金属包层材料的原材料的至少一部上，含有具绝缘性的原材料，所述构架部，通过将构成所述金属包层材料的若干层的至少一部腐蚀成规定形状，形成电路部。
全文摘要
通过不使压电扬声器的振动板的刚性及表面的热膨胀系数降低的振动板的轻量化，提供提高音响特性的压电扬声器。在贴合压电元件的振动板上，使用以不同种类的原材料制作夹层构造的金属包层材料。例如，在构成上分别以厚度10μm的42#合金构成表面材料7，以厚度30μm的铝构成磁心材料，将合计厚度50μm的金属包层材料加工成任意的形状，以形成压电扬声器用振动板。由于在这种振动板上使用，能维持同厚度50μm的42#合金振动板的刚性及热膨胀系数，实现约40％的轻量化。由于轻量化，可以在维持振动板的刚性的同时提高压电扬声器的声压等级。
文档编号H04R7/10GK1422102SQ02154318
公开日2003年6月4日 申请日期2002年11月29日 优先权日2001年11月29日
发明者小椋高志, 村田耕作 申请人:松下电器产业株式会社