(57)【要約】  信頼性の高い圧電発音部品を提供する。  金属板と、金属板上に形成された圧電体とを有し、圧電体に電圧が印加されることにより、屈曲振動する振動板と、底壁及び当該底壁の周縁から厚み方向に延びる側壁、並びに、側壁の内周部において振動板を支持する支持部を有するケースと、側壁に形成され、振動板に電気的に接続された端子と、端子と振動板との間において、側壁と振動板とを接続させる少なくとも２つの弾性接着剤と、少なくとも２つの弾性接着剤上において、振動板から端子に亘って形成された導電性接着剤と、振動板の外周と側壁の内周部との隙間を封止する枠状の封止部と、を備え、支持部は、弾性接着剤に少なくとも一部が覆われた凹部を有する。
2018061319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板と、前記金属板上に形成された圧電体とを有し、前記圧電体に電圧が印加されることにより、屈曲振動する振動板と、
底壁及び当該底壁の周縁から厚み方向に延びる側壁、並びに、前記側壁の内周部において前記振動板を支持する支持部を有するケースと、
前記側壁に形成され、前記振動板に電気的に接続された端子と、
前記端子と前記振動板との間において、前記側壁と前記振動板とを接続させる少なくとも２つの弾性接着剤と、
前記少なくとも２つの弾性接着剤上において、前記振動板から前記端子に亘って形成された導電性接着剤と、
前記振動板の外周と前記側壁の内周部との隙間を封止する枠状の封止部と、
を備え、
前記支持部は、
前記弾性接着剤に少なくとも一部が覆われた凹部を有する、
圧電発音部品。
【請求項２】
前記凹部は、前記支持部における前記端子に対向する領域において、前記側壁の内周に沿って形成された溝である、請求項１に記載の圧電発音部品。
【請求項３】
前記凹部には、前記弾性接着剤、前記導電性接着剤、及び前記封止部が順に形成された、請求項１又は２に記載の圧電発音部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電発音部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯電話機や家電製品等の電子機器において、警報音や動作音を発する圧電スピーカや圧電サウンダ等の圧電発音部品が広く用いられている。【０００３】
例えば特許文献１には、このような圧電発音部品について開示されている。特許文献１に記載の圧電発音部品は、セラミック等の圧電素子と金属板とから構成された圧電発音体（振動板）が、ケース内に収納された構造となっている。ケース内に収容された振動板は、弾性接着剤でケースに固定されている。さらに圧電素子と電気的に接続される導電性接着剤が、振動板における互いに対向する辺に形成された弾性接着剤上に形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−９２８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の圧電発音部品では、弾性接着剤は、ケースに形成された、振動板を支持する支持部に塗布されるが、支持部と振動板の間の気泡が、弾性接着剤によって閉じ込められることがある。この場合、弾性接着剤に閉じ込められた気泡が加熱工程等によって膨張することで、弾性接着剤の表面に移動し、弾性接着剤の形状を歪めてしまう。そのため、次の工程で弾性接着剤上に導電性接着剤を塗布した際に、導電性接着剤の形状を不安定なものにさせてしまう。これによって、導電性接着剤の断線のリスクが高まる。【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、信頼性の高い圧電発音部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面に係る圧電発音部品は、金属板と、金属板上に形成された圧電体とを有し、圧電体に電圧が印加されることにより、屈曲振動する振動板と、底壁及び当該底壁の周縁から厚み方向に延びる側壁、並びに、側壁の内周部において振動板を支持する支持部を有するケースと、側壁に形成され、振動板に電気的に接続された端子と、端子と振動板との間において、側壁と振動板とを接続させる少なくとも２つの弾性接着剤と、少なくとも２つの弾性接着剤上において、振動板から端子に亘って形成された導電性接着剤と、振動板の外周と側壁の内周部との隙間を封止する枠状の封止部と、を備え、支持部は、弾性接着剤に少なくとも一部が覆われた凹部を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、信頼性の高い圧電発音部品を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態に係る圧電発音部品の構造を概略的に示す斜視図である。
【図２】一実施形態に係る圧電発音部品の構造を概略的に示す平面図である。
【図３】一実施形態に係る圧電発音部品の構造を概略的に示す分解斜視図である。
【図４】図３の領域Ａを拡大した図である。
【図５】図４のＢＢ´断面図である。
【図６】一実施形態に係る圧電発音部品の効果を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る圧電発音部品１の構造を概略的に示す斜視図である。また、図２は、圧電発音部品１における実装面側の平面図であり、図３は、圧電発音部品１の実装面を上面にした構造を概略的に示す分解斜視図である。なお、図１乃至図３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が不図示の構成を備えることを妨げるものではない。
【００１１】
（１．構成）
図１乃至３に示すように圧電発音部品１は、端子１０と、ケース２０と、振動板３０とを備えている。また圧電発音部品１は、接着材料として、弾性絶縁接着剤４１と、導電性接着剤４２Ａ，４２Ｂ（以下、まとめて「導電性接着剤４２」とも呼ぶ。）と、コーティング部５０とを備える。これらの構成を備える圧電発音部品１は、端子１０から電圧が印加されることによって、振動板３０が屈曲振動し、発音するものである。
【００１２】
（１−１．振動板）
振動板３０は、矩形平板状の金属板３１と、当該金属板３１上に形成された平板状の圧電体３３とを有する。
【００１３】
金属板３１は、良導電性とバネ弾性（例えば弾性率が１ＧＰａ以上）を有する材質から成り、具体的には、４２アロイ、ＳＵＳ（ステンレス鋼）、黄銅、リン青銅等から成ることが好ましい。金属板３１は例えば、１辺が１４．６ｍｍで厚さが０．０８ｍｍ程度の正方形の平板である。なお、金属板３１は、弾性率が１ＧＰａ以上であればガラスエポキシ基板等の樹脂系材料でもよい。また、金属板３１は、矩形に限らず円形や多角形の形状でもよい。
【００１４】
圧電体３３は、ＰＺＴ等の圧電セラミックスから成る、半径が１３．６ｍｍ程度、厚さ（Ｚ軸方向）が０．０５５ｍｍ程度の円板である。なお、圧電体３３は円形に限らず楕円形や多角形等の形状でもよい。圧電体３３の厚さは、２０μｍ以上数百μｍ以下程度から所望の特性に合わせて設定可能である。
【００１５】
圧電体３３の表裏には、圧電体３３の直径よりも小さい径の電極３２が形成される。電極３２には、厚さ１μｍ程度のＡｇ焼付電極や、厚さ０．数μｍ程度のＮｉＣｕ（ニッケル−銅合金）やＡｇ（銀）スパッタリング電極が用いられる。
【００１６】
振動板３０は、金属板３１が後述するケース２０の底壁２１と対向するように、その周縁部が後述する支持部２６に載置されケース２０の中に収納される。なお、本実施形態においては、振動板３０は、圧電体３３が金属板３１の一部に形成される構成であるが、これに限定されない。例えば振動板３０は、圧電体３３が金属板３１の全部に形成される構成でもよい。また、振動板３０は、圧電体３３がケース２０の底壁２１と対向するようにケース２０に収納される構成でもよい。さらに、振動板３０は、その両面に圧電体３３が形成される構成でもよい。
【００１７】
（１−２．ケース）
ケース２０は、セラミックス又は樹脂等の絶縁性材料から成る、底壁２１と４つの側壁２２Ａ乃至２２Ｄ（以下、まとめて「側壁２２」とも呼ぶ。）とを有する略正方形の箱型に形成されている。ケース２０を樹脂で形成する場合には、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、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）等を用いることが好ましい。なお、ケース２０は略正方形の箱型に限定されず、円筒の形状や多角柱の形状でもよい。
【００１８】
底壁２１は、ＸＹ平面に沿って設けられる平板である。底壁２１には、放音孔２４が形成されている。放音孔２４は、後述する振動板３０が振動することによって発せられる音をケース２０の外側に伝搬するための孔である。なお、本実施形態においては、放音孔２４の周囲には厚さ１ｍｍ程度の窪みが形成されている。
【００１９】
側壁２２は、底壁２１の上方の空間を囲むように、底壁２１の周縁部からＺ軸方向（すなわち、底壁２１から振動板３０へ向かう方向）に延びている。ケース２０は、振動板３０と対向する面において、底壁２１の表面と側壁２２の内面とによって凹部（空間）が形成される。
【００２０】
側壁２２は、その開口部において枠２３を有している。枠２３は、側壁２２の外側の面と連続して形成されており、側壁２２のその他の領域よりも外側に形成されている。すなわち、側壁２２の内側の面（内周部）は、枠２３が形成されることで、開口部近傍の領域において、ＺＹ平面に沿ってケース２０に対して外側に屈曲した後、再度Ｚ軸方向に沿って延びる構造を有している。これによって、側壁２２は、その内周部における外側に屈曲した領域に、その全周で振動板３０を支える支持部２６を有する（図３）。この結果、ケース２０は振動板３０をその開口面よりも底壁２１側で支持することができるため、振動板３０と実装基板との間には空間が形成される。また、支持部２６には凹部２９Ａが形成されている。なお凹部２９Ａの詳細については後述する。
【００２１】
枠２３の少なくとも１辺以上の辺には、スリット状の穴２７が形成されている（図３）。枠２３にスリット状の穴２７が形成されることによって、振動板３０と実装基板との間の空間における空気抵抗が低減される。
【００２２】
ケース２０が上述の放音孔２４とスリット状の穴２７を備え、さらに振動板３０と実装基板との間に所定の空間が形成されることによって、圧電発音部品１は、特定の周波数の音圧を向上させるヘルムホルツ共鳴器として機能することができる。なお、所定の空間の体積、並びにスリット状の穴、及び放音孔２４の寸法及び孔の数を調整することによって、周波数の調整をすることができる。
【００２３】
本実施形態では、ケース２０の外形は、Ｘ軸方向に沿った長さが１８ｍｍ程度であり、Ｙ軸方向に沿った長さが１８ｍｍ程度であり、Ｚ軸方向に沿った厚さが８ｍｍ程度である。また、放音孔２４は、Ｘ軸方向に沿った長さが５ｍｍ程度であり、Ｙ軸方向に沿った長さが３．５ｍｍ程度であり、Ｚ軸方向に沿った厚さが３ｍｍ程度である。
【００２４】
（１−３．端子）
端子１０は、枠２３における隣接する２辺にされている。具体的には、端子１０は、側壁２２Ｂが有する枠２３の略中央付近と、側壁２２Ａが有する枠２３における、側壁２２Ｂと反対側（側壁２２Ｄ側）の端部近傍とに形成されている。端子１０は、枠２３の上面から内壁（支持部２６）に亘って形成されており、ケース内部と外部とを導通接続させる。端子は、鉄や黄銅等に、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、又はＡｕ（金）によってメッキ等が施される。本実施形態においては、端子１０は、黄銅（Ｓ２６８０−１／２Ｈ）にＮｉ（ニッケル）下地１μｍ、Ａｕ（金）メッキ０．０２μｍ以上０，１μｍ以下程度から成る。なお、端子１０は、枠２３における隣接する２辺に形成される構成に限定されず、１辺のみに形成される構成でもよい。
【００２５】
（２．接着構造及び方法）
支持部２６に支持された振動板３０は、少なくとも２か所において、弾性絶縁接着剤４１によって接着固定される。弾性絶縁接着剤４１は、端子１０と振動板３０との間において、側壁２２と振動板３０とを接続させる。本実施形態においては、弾性絶縁接着剤４１は、振動板３０における、端子１０と対向する領域（すなわち側壁２２Ａ、２２Ｂと対向する領域）、及び４つのコーナー部において、振動板３０からケース２０に亘って形成されている。即ち、少なくとも１つの弾性絶縁接着剤４１は、支持部２６の凹部２９Ａ上に形成される。弾性絶縁接着剤４１は、後述する導電性接着剤４２よりも低弾性であることが好ましく、その材質は、例えば弾性率が３．７ＭＰａ程度のウレタン系接着剤等である。
【００２６】
さらに、弾性絶縁接着剤４１を跨ぐように振動板３０からケース２０に亘って２つの導電性接着剤４２Ａ、４２Ｂが形成されていることで、振動板３０と端子１０とが電気的に接続される。
【００２７】
導電性接着剤４２Ａは、振動板３０における側壁２２Ｂに対向する領域のほぼ中央付近から、側壁２２Ｂの略中央付近に亘って形成される。詳細については後述するが、導電性接着剤４２Ａは、支持部２６における凹部２９Ａ上に形成された弾性絶縁接着剤４１を跨ぐように形成される。本実施形態では、圧電体３３は円板形状であり、金属板３１の中央付近に形成されている。そのため、振動板３０における側壁２２Ｂに対向する辺は、その中央付近において、圧電体３３に最も接近されている。従って導電性接着剤４２を振動板３０の中央付近に形成することによって、短い寸法の導電性接着剤４２によって端子１０と圧電体３３とを接続させることができる。
【００２８】
導電性接着剤４２Ｂは、振動板３０における側壁２２Ｃに対向する領域の側壁２２Ａ側の端部近辺から、側壁２２Ｃおける側壁２２Ａ側の端部近辺に亘って形成される。
【００２９】
２つの導電性接着剤４２はそれぞれ、周辺に付着しないように弾性絶縁接着剤４１の中央付近に形成されることが好ましい。導電性接着剤４２の材質は、例えば弾性率が０．３Ｇｐａ程度のウレタン系導電性接着剤等である。
【００３０】
また、ケース２０の内周と振動板３０の外周との隙間は、枠状（例えば環状）に形成されたコーティング部５０によって封止されている。さらにコーティング部５０は、枠状に塗布された部分と内接する部分を有するように振動板３０の表面にも形成されている。すなわち、コーティング部５０は、ケース２０の内周と振動板３０の外周とを封止する封止部と、当該封止部分と内接する部分を有し、振動板３０を保護する保護部とから構成される。振動板３０がコーティング部５０によって覆われることで、圧電発音部品１は実装基板側に蓋を備えない構成でも、圧電体３３を保護することができる。これによって圧電発音部品１を構成する部材を減らすことができる。なお、コーティング部５０は振動板３０の全面を覆うことが好ましいが、少なくとも圧電体３３を覆う構成であればよい。この場合、コーティング部５０の保護部は圧電体３３に相似する形状であることが好ましい。例えば図３の例では、保護部は円板形状であり、直径の延長線上で封止部と内接している。さらに保護部は、その周縁部の全部が封止部に内接する構成でもよい。
【００３１】
コーティング部５０は、５００μｍ以下の厚さであることが好ましい。これによって、振動板３０の振動を阻害することを低減することができる。また、コーティング部５０は、例えば、シリコーン、低弾性のエポキシ、フッ素樹脂等である。なお、コーティング部５０にシリコーンを用いる場合には、低分子シロキサンの含有率が１００ｐｐｍ以下であることが好ましい。これによってシリコーンからシロキサンが離脱することによる、周囲の電子部品の絶縁不良を抑制することができる。
【００３２】
（３．凹部）
次に、凹部２９Ａの構成について、詳細に説明する。
上述のとおり側壁２２Ｂが有する支持部２６には、凹部２９Ａが形成されている。凹部２９Ａは、弾性絶縁接着剤４１が振動板３０からケース２０に亘って塗布される際に、支持部２６と振動板３０との間に閉じ込められる空気を逃がすために支持部２６に形成された溝である。凹部２９Ａは、少なくとも、２つの導電性接着剤４２Ａ、４２Ｂのうち、圧電体３３と接続される導電性接着剤４２Ａが塗布される位置において、支持部２６に形成される。即ち、凹部２９Ａは、導電性接着剤４２Ａが塗布される弾性絶縁接着剤４１に少なくともその一部が覆われるように形成される。言い換えると、凹部２９Ａの少なくとも一部には、弾性絶縁接着剤４１、導電性接着剤４２Ａ、コーティング部５０（封止部）がこの順で積層されている。なお、凹部２９Ａは、金属板３１と接続される導電性接着剤４２Ｂが塗布される位置（即ち、側壁２２Ａの支持部２６）にも形成される構成でもよい。
【００３３】
図４及び図５を用いて凹部２９Ａの構成について説明する。図４は図３の領域Ａを拡大した図である。また、図５は図４のＢＢ´断面図である。なお、図５においては、説明のために振動板３０も図示している。
【００３４】
図４及び図５に示すように、本実施形態においては、凹部２９Ａは、振動板３０を支持する面より一段高さが下がった位置にその底面が設けられた溝である。また、凹部２９Ａは、支持部２６における端子１０と対向する領域に、側壁２２Ｂの内周に沿って形成されている。なお、凹部２９Ａは、溝に限定されず、例えば支持部２６に形成された孔であってもよい。また、凹部２９Ａは、支持部２６の支持面に形成される凹凸でもよい。
【００３５】
さらに支持部２６は、凹部２９Ａの両端に側壁２２Ｂに垂直な方向（Ｙ軸方向）に延びる側溝２９Ｂを有している。コーティング部５０が形成されていない状態において、凹部２９Ａは、側溝２９Ｂによってケース２０の内部の空間と接続されている。なお、支持部２６は側溝２９Ｂを有さない構成でもよい。この場合、凹部２９Ａは、コーティング部５０が形成されていない状態においても、弾性絶縁接着剤４１によって密閉される構成でもよい。
【００３６】
凹部２９Ａの体積は、導電性接着剤４２Ａの下に塗布される弾性絶縁接着剤４１の体積に対して、例えば１％以上１０％以下であることが好ましく、本実施形態においては、例えば５％程度である。
【００３７】
また、支持部２６と端子１０との間には、側壁２２Ｂに沿って凸部２８が形成されている。
【００３８】
支持部２６が凹部２９Ａを有することによって、弾性絶縁接着剤４１が振動板３０からケース２０に亘って塗布される際に、支持部２６と振動板３０との間に閉じ込められる空気を逃がすことができる。すなわち、弾性絶縁接着剤４１上に導電性接着剤４２Ａを塗布した際に、弾性絶縁接着剤４１の内部に気泡が閉じ込められることを防ぐことができる。この結果、弾性絶縁接着剤４１の内部に閉じ込められた気泡が膨張等することによって、弾性絶縁接着剤４１の表面に浮き上がり、導電性接着剤４２Ａとの接触面が不安定になることを防ぐことができる。これにより、圧電体３３と接続される導電性接着剤４２Ａが断線することで、導電性接着剤４２Ａが金属板３１と接触する等して、圧電発音部品１がショートすることを防ぐことができる。
【００３９】
（４．効果）
図６を用いて本実施形態に係る圧電発音部品１の効果について説明する。図６は比較例の圧電発音部品（図６（Ａ））と、本実施形態に係る圧電発音部品１（図６（Ｂ））とのそれぞれに、弾性絶縁接着剤４１、及び導電性接着剤４２を塗布した状態において、図５に対応する断面を示す写真である。
【００４０】
図６（Ａ）に示すように、比較例の圧電発音部品においては、支持部に凹部は形成されていない。そのため、振動板３０から支持部２６に亘って形成された弾性絶縁接着剤４１の内部には空気の気泡９が閉じ込められてしまっている。加熱工程等において、閉じ込められた気泡９が膨張し、弾性絶縁接着剤４１の表面に浮き上がることによって、導電性接着剤４２との接触面が不安定になる。その結果、導電性接着剤４２が断線しやすくなる。
【００４１】
他方で、図６（Ｂ）に示すように、本実施形態に係る圧電発音部品１においては、支持部２６には凹部２９Ａが形成されている。そのため気泡９は凹部２９Ａに逃げることができ、弾性絶縁接着剤４１の内部には閉じ込められない。その結果、導電性接着剤４２との接触面が不安定になることを防ぐことができる。
【００４２】
このように、本実施形態に係る圧電発音部品１は、支持部２６が凹部２９Ａを有することにより、導電性接着剤４２の断線を抑制することができ、信頼性を向上させることができる。
【００４３】
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発音部品１は、金属板３１と、金属板３１上に接着された圧電体３３とを有し、圧電体３３に電圧が印加されることにより、屈曲振動する振動板３０と、底壁２１及び当該底壁２１の周縁から厚み方向に延びる側壁２２、並びに、側壁２２の内周部において振動板３０を支持する支持部２６を有するケース２０と、側壁２２に形成され、振動板３０に電気的に接続された端子１０と、端子１０と振動板３０との間において、側壁２２と振動板３０とを接続させる少なくとも２つの弾性絶縁接着剤４１と、少なくとも２つの弾性絶縁接着剤４１上において、振動板３０から端子１０に亘って形成された導電性接着剤４２と、振動板３０の外周と側壁２２の内周部との隙間を封止する枠状の封止部５０と、を備え、支持部２６は、弾性絶縁接着剤４１に少なくとも一部が覆われた凹部２９Ａを有する。本実施形態に係る圧電発音部品１は、支持部２６が凹部２９Ａを有することにより、導電性接着剤４２の断線を抑制することができ、信頼性を向上させることができる。
【００４４】
また、凹部２９Ａは、支持部２６における端子１０に対向する領域において、側壁２２の内周に沿って形成された溝であることが好ましい。また、凹部２９Ａには、弾性絶縁接着剤４１、導電性接着剤４２、及び封止部５０が順に形成されたことが好ましい。
【００４５】
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及びその配置、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又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。
【符号の説明】
【００４６】
１    圧電発音部品
１０  端子
２０  ケース
３０  振動板
４１  弾性絶縁接着剤
４２  導電性接着剤
５０  コーティング部
【図１】
2018061319.tif 000003
【図２】
2018061319.tif 000004
【図３】
2018061319.tif 000005
【図４】
2018061319.tif 000006
【図５】
2018061319.tif 000007
【図６】
2018061319.tif 000008
【国際調査報告】
2018061319.tif 000009
2018061319.tif 000010