专利名称：压电型电声换能器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及适合于表面安装的压电型电声换能器及其制造方法，尤其涉及其端子的结构。
但是，当使用环形震动板时，有生产效率低、声转换效率低的问题，并且难于使压电型电声换能器小型化。日本未审查的公开专利申请2000-310990描述了一种能够提高生产效率和声音转换效率并且能够通过使用矩形震动板来小型化的压电型电声换能器。所述的压电型电声换能器包括矩形压电震动板，带有一个底壁、四个侧壁的绝缘箱体，和一个支撑部件，所述的支撑部件放置在两个用来支撑震动板的正对的侧壁之间，为外部触点提供形成于其上的第一和第二导电部件，和具有为了发声而在其上形成孔洞的盖板。震动板设置在箱体中，震动板的正对的侧面使用粘合剂或者弹性密封剂固定于支撑部件，同时震动板其它两个侧面和箱体之间的缝隙用弹性密封剂密封，所以震动板和第一和第二导电部件之间用导电粘合剂电联接，并且盖板粘结在箱体的侧壁的开口端。
如公开的
图12到15所示，上面提及的公开公开了一种将端子固定在箱体上的方法事先，端子沿着箱体的底表面夹板模压，然后端子的端部沿着箱体较长一侧的侧壁向下弯折。在这种情况下，因为端子结构的复杂性，不容易夹板模压，并且由于暴露于箱体侧表面的端子的小区域的缘故，不容易形成用于焊接的倒角。
在夹板模压过程中，形成的端子实际上是直的，并且在夹板模压之后，从箱体向外伸出的外部触点通过箱体的侧表面面向箱体的底表面方向弯折以便能够形成适合于表面安装的端子。这种结构的优点在于用于焊接的倒角容易形成，因为端子的形状简单而且端子的外部触点通过侧表面面向底表面弯折的缘故。
但是在上述的结构中，由于端子的内部触点暴露于箱体的支撑部件，而外部触点伸出箱体，当通过侧表面面向底表面弯折外部触点时，弯折应力也面向内部触点扩张，所以在内部触点可能产生松动部件。因此，当将震动板连接于内部触点时，可能会出现震动板不稳定以致声压特性恶化的问题。
对于端子，使用了从金属板冲压而得的压制端子，其中不可避免会产生毛边，所以当毛边暴露在外部触点的焊接表面上时，在安装过程中可能会产生诸如松动部件之类的缺陷。
本发明的第一实施例提供一种压电型电声换能器，所述的压电型电声换能器包括实际上是矩形形状的压电震动板，该压电震动板具有电极并且能够对施加于电极两端的交变信号作出弯曲震动响应；具有放置在箱体的侧壁中用来支撑压电震动板的支撑部件的树脂箱体；在箱体中夹板模压以便将内部触点暴露于支撑部件上和将外部触点暴露于箱体的外表面的端子；用来将压电震动板的电极电连接于端子的内部触点的导电粘合剂；用来密封压电震动板的外围和箱体的内周之间的缝隙的弹性密封剂；和用来密封箱体的开口的盖板；其中端子是由冲压金属板制成的压制端子，所以有毛边的表面是其较低的表面，其中内部触点的两个各自的侧边上的毛边嵌入箱体的支撑部件，所以内部触点的上表面与支撑部件的上表面平齐，并且其中端子的外部触点通过箱体的侧表面面向箱体的底表面弯折。
本发明的一个第二优选实施例提供一种制造压电型电声换能器的方法，所述的方法包括以下步骤制备实际上是矩形形状的压电震动板，该压电震动板具有电极并且能够对施加于电极两端的交变信号作出弯曲震动响应，制备具有放置在箱体的侧壁中用来支撑压电震动板的支撑部件的树脂箱体和在箱体中夹板模压以便将内部触点暴露于支撑部件上和将外部触点暴露于箱体的外表面的端子，通过将压电震动板容纳在箱体中来将压电震动板的两个正对的侧面支撑在支撑部件上，使用导电粘合剂将压电板的电极电连接于端子的内部触点上，使用弹性密封剂密封压电板的外围和箱体的内周之间的缝隙，用盖板密封箱体的开口，其中端子是由冲压金属板制成的压制端子，所以有毛边的表面是其较低的表面，其中内部触点的两个各自的侧边上的毛边嵌入箱体的支撑部件内，所以内部触点的上表面与支撑部件的上表面平齐，和其中在夹板模压期间端子的外部触点从箱体中侧面地直着伸出，端子的外部触点通过箱体的侧表面面向箱体的底表面弯折。
首先，制备实际上是矩形的压电震动板和其上具有夹板模压的端子的树脂箱体。压电震动板容纳在箱体之中以便被箱体的支撑部件所支撑，并且压电震动板的电极和端子的内部触点通过弹性粘合剂电连接在一起。在使用弹性密封剂密封压电板的外围和箱体的内周之间的缝隙之后，密封箱体的开口。当向箱体夹板模压端子时，端子是直的，所以其有毛边的表面为其较低的表面，并且内部触点的两个各自的侧边上的毛边嵌入箱体的支撑部件，所以内部触点的上表面与箱体的支撑部件的上表面平齐。然后，在夹板模压期间从箱体中侧面地直着伸出的端子的外部触点，在夹板模压之后通过箱体的侧表面面向箱体的底表面弯折。
采用这种结构，由弯折外部触点而产生的应力也可以扩散到内部触点。但是，由于内部触点的毛边嵌入箱体的支撑单元，所以当连接压电震动板时容易避免内部触点的松动，以便防止声压特性的恶化。由于毛边没有暴露于内部触点，所以大大增加了与压电震动板连接的可靠性。
另一方面，端子的外部触点要将毛边向内弯折，以便毛边不会暴露于外部触点的焊接表面，防止诸如在安装时松动的缺陷。由于外部触点通过箱体的侧表面面向其底表面弯折，所以用于焊接的倒角容易形成，同时容易使用焊铁加热端子。
根据本发明的优选实施例，压电板可以直接与端子的内部触点相连，或者二者可以略微分离以便使用导电粘合剂将他们连接在一起。
另外，压电震动板可以使用粘合剂而非导电粘合剂和弹性密封剂机械地固定于箱体的支撑部件。
压电震动板并不限于粘结在金属板表面上的压电陶瓷板的单一形态型的震动板。作为另一种选择，可以使用喷涂多个压电陶瓷层的单一形态型震动板。
下面参考附图对优选实施例的详细描述将会使本发明的其它的特性、单元、特点和优点更加清楚。
压电型电声换能器最好包括单一形态型压电震动板1，箱体10，盖板20。
如图5所示，震动板1包括实际上是矩形形状的压电板2，所述的矩形压电板2沿板的厚度方向极化并且具有分别放置在其上表面和下表面的薄膜或者厚膜电极2a和2b；实际上是矩形形状、宽度实际上与压电板2的宽度一样并且其长度比压电板的略长的金属板3，所述的金属板3通过导电粘合剂或者其它的合适材料面向压电板2的背面电极2b并粘贴在其上。另外，金属板3可以通过导电粘合剂直接粘贴在压电板2的背面，以便省略背面电极2b。根据本发明的优选实施例，压电板2粘结在金属板3上相对于金属板2的纵向方向一侧，以便具有沿纵向方向面向金属板3另一侧的暴露部分3a，其中金属板3暴露在外。
对于压电板2，例如，使用尺寸大约为10mm×8mm×50μm的PZT陶瓷板。金属板3的材料最好具有高导电性和弹簧弹性，所以，例如可以使用尺寸约为10mm×8mm×50μm的诸如磷青铜和42Ni之类的金属板。
由诸如LCP(液晶聚合体)、SPS(间同立构聚苯乙烯)、PPS(聚亚苯基硫化物)、和环氧树脂之类的绝热树脂制成的箱体10整体地构成以便具有实际上是带有一个底壁10a、四个侧壁10b到10e的矩形盒的形状。在四个侧壁10b到10e的内周，台阶10f环形放置。在台阶10f的内周，环形支撑部件10g放置在低一个台阶的位置。在台阶10f上、两个相对的侧壁10b和10d中分别暴露有一对端子11和12的内部触点11a和12a。箱体10中的端子11和12通过夹板模压形成，其中箱体10向外突出的外部触点11b和12b沿着侧壁10b和10d面向箱体10的底壁方向折弯。端子11和12是通过冲压金属板制成的压制端子，所以产生毛边的表面为其较低的表面，如后所述，如图4所示的每一个内部触点11a和12a具有实际上是梯形的部分。因此，当端子11和12夹板模压形成以便内部触点11a和12a的上表面与支撑部件10g的表面平齐时，内部触点11a和12a的两个各自的侧面上的毛边11a1和12a1(11a1未给出)嵌入支撑部件10g，由于固着效果，可以可靠地防止内部触点11a和12a的松动。箱体10的底表面提供有适合于端子11和12的外部触点11b和12b的凹槽10h。因此，箱体10的底表面实际上与外部触点11b和12b的外表面平齐，所述的外部触点11b和12b的外表面是焊接表面。而且，由于当折叠时，端子11和12有毛边的表面放置在内侧，所以毛边不会暴露在外部触点11b和12b的焊接表面上。
另外，箱体10的底壁10a提供有在其上形成的衰减孔10i(dampinghole)，并且在侧壁10e的上边缘最好形成拟作为第二发声孔的开口(cut-out)(见图3)。
震动板1设置在箱体10中，使压电板2面向箱体10的底壁10a，并且其两个较短侧放置在支撑部件10g上，在所述的支撑部件10g上暴露有端子11和12。端子11和12的内部触点11a和12a事先涂有导电粘合剂13，端子11和12的内部触点11a和12a分别连接并且固定在压电板2的表面电极2a和金属板3的暴露部分3a上。对于导电粘合剂13和14，可以使用诸如环氧浆糊和氨基甲酸乙酯浆糊之类公知的导电浆糊。
根据本优选实施例，最好将震动板1放置为使压电板2面向箱体10的底壁10a。但是，震动板也可以放置为使金属板3面向箱体10的底壁10a。在这种情况下，在向支撑表面10g放置震动板1之后，就可以使用导电性粘合剂13和14。
震动板1的整个外围和箱体10的内周之间的空隙用弹性密封剂15密封，所以防止了震动板1上下表面之间的空气泄漏。对于弹性密封剂15，最好可以使用诸如硅树脂粘合剂之类的在固化后具有较低杨氏模量的材料，以便不会防碍震动板1的弯曲震动。在将震动板1密封并且固定到箱体之后，用粘合剂21将盖板20粘结在箱体10的上开口上。盖板20最好由与箱体10的材料一样的材料制成。粘结了盖板20后，就在盖板20和震动板1之间形成谐振空间22(见图2)。
按照上述的方式，压电型电声换能器得以完成。
将上述结构的压电型电声换能器表面安装在电路板等上面。当预定的交变信号(交流信号或者方波信号)施加在箱体10中的端子11和12之间时，信号就提供给震动板1的压电板2的表面电极2a和2b之间，以便引起压电震动板2在平面方向上的扩张和收缩，所以震动板1对应于交变信号弯曲地震动，以便产生声波。产生的声波在谐振空间22中放大并且通过形成于盖板20和箱体10的开口10j之间的发声孔送出。
现参考图6A到7描述根据上述的优选实施例的箱体10的制造方法。
图6A示出了使用冲压硬模从一个金属板中冲压出引线座30的冲压状态。参考附图，数字31，32和33分别表示承载器，系杆，和导引孔，并且从承载器31的内部延伸出的端子单元11和12一体形成。引线座30冲压形成，所以有毛边的表面为其较低的表面。
图6B示出了引线座30中箱体10的夹板模压状态。形成的端子11和12的内部触点11a和12a要暴露在箱体10的支撑部件10g上，并且内部触点11a和12a的两个侧边上的毛边嵌入在支撑部件10g中。
图7A示出了端子11和12与引线座30的承载器31分离的状态，其中端子11和12水平地向箱体10的两侧延长。在此时，端子11和12有毛边的表面向下。
图7B示出了端子11和12从箱体10中伸出部分向下弯折的状态，其中从中点向末端弯折。在此时，较为可取的是，弯折的角度略大于90如图7C所示，端子11和12从箱体10中伸出的部分从其根部弯折，然后端子11和12的内表面沿着箱体10的侧表面导入。在这种状态下，如图7B所示的弯折部分装配入箱体10的侧表面上形成的凹槽中，其中如图7B所示的略大于90°的弯折角度防止端子11和12的端部的松动。而且，由于端子11和12有毛边的表面面向箱体10的底表面，所以毛边不会暴露于焊接表面。
已经参考图6A到7C说明了单一箱体10的制造方法。但是，较为可取的是，在实际制造过程中，在箱体10上完成的压电震动板1的装配，弹性密封剂15的使用，和盖板20的粘结都保持在与引线座30相连的状态下进行的，然后端子11和12与引线座30分离，以便弯折端子11和12。在这种情况下，由于箱体10用引线座30的导引孔33来精确地定位，箱体10的制造过程从夹板模压到盖板20的粘合都可以有效地完成。
根据上述的优选实施例，示出了压电板粘结在金属板的一个表面的单一形态型震动板1。但是，震动板并不限于此，例如，如同日本公开的未审查专利申请2001-95094，震动板可以通过淀积两层或者三层压电陶瓷，以便形成淀积结构，淀积结构具有安置在淀积结构两侧的外部电极和在两个陶瓷层之间安置的内部电极。在这种情况下，在陶瓷层的厚度方向上，陶瓷层依照相同的方向极化，并且通过将交变信号施加在内部和外部电极之间，淀积结构可以弯曲地震动。
在这种情况下，震动板具有无金属板的淀积陶瓷结构并且随后布置在厚度方向上的两个震动区域彼此相对震动，所以可以获得与单一形态震动板相比更大的位移，即更大的声压。
端子11和12的外形并不限于如本优选实施例中的固定宽度的板状，并且，内部触点可以是两叉形的，例如，或者可以在嵌入箱体的端子的中间部分形成开口以便增加箱体对端子的夹持力。
根据本优选实施例，端子的内部触点暴露于箱体地支撑部件上，并且震动板放置并固定于其上。作为另一种选择，支撑震动板的部件从支撑部件向内延长，所以震动板定位于其上并且与内部触点分开。
尽管上面描述了本发明的优选实施例，，但是应认识到，在不超出本发明的精神和范围的情况下各种变化和修改对本领域的普通技人员来说都是显而易见的。因此，发明的范围仅由下面的权利要求来限定。
权利要求
1.一种压电型电声换能器，包括实际上是矩形形状的压电震动板，所述压电震动板具有电极并且能够对施加于电极两端的交变信号作出弯曲震动响应；具有放置在箱体的侧壁中用来支撑压电震动板的支撑部件的箱体；在箱体中夹板模压以便将内部触点暴露于支撑部件上和将外部触点暴露于箱体的外表面的端子上；用来将压电震动板的电极电连接于端子的内部触点的导电粘合剂；用来密封压电震动板的外围和箱体的内周之间的缝隙的弹性密封剂；和用来密封箱体的开口的盖板，其中端子是由冲压金属板制成的压制端子，所以有毛边的表面是其较低的表面，内部触点的两个各自的侧边上的毛边嵌入箱体的支撑部件，内部触点的上表面与支撑部件的上表面平齐，并且端子的外部触点通过箱体的侧表面面向箱体的底表面弯折。
2.根据权利要求1所述的一种压电型电声换能器，其特征在于箱体由树脂制成。
3.根据权利要求1所述的一种压电型电声换能器，其特征在于压电震动板是单一形态型的压电震动板。
4.根据权利要求1所述的一种压电型电声换能器，其特征在于压电震动板包括至少两个实际上是矩形形状的压电板。
5.根据权利要求4所述的一种压电型电声换能器，其特征在于至少两个实际上是矩形形状的压电板中的一个比至少两个实际上是矩形形状的压电板中的另一个长。
6.根据权利要求4所述的一种压电型电声换能器，其特征在于还包括设置在压电震动板之上的金属板并且金属板这样布局至少两个实际上是矩形形状的压电板之一相对于金属板的纵向方向一侧的位置粘结在金属板上，以便提供金属板的暴露部分。
7.根据权利要求6所述的一种压电型电声换能器，其特征在于所述的两个实际上是矩形形状的压电板之一是PZT陶瓷板并且金属板由磷青铜和42Ni中的其一制成。
8.根据权利要求1所述的一种压电型电声换能器，其特征在于在箱体的侧壁的内周，环形放置台阶。
9.根据权利要求1所述的一种压电型电声换能器，其特征在于在台阶的内周，支撑部件放置在低于一个台阶的位置。
10.根据权利要求1所述的一种压电型电声换能器，其特征在于箱体的底表面具有端子的外部触点装入的凹槽。
11.一种制造压电型电声换能器的方法，包括以下步骤制备实际上是矩形形状的压电震动板，所述压电震动板具有电极并且能够对施加于电极两端的交变信号作出弯曲震动的响应；制备具有放置在箱体的侧壁中用来支撑压电震动板的支撑部件的箱体和在箱体中夹板模压以便将内部触点暴露于支撑部件上和将外部触点暴露于箱体的外表面的端子；通过将压电震动板容纳在箱体中来将压电震动板的两个正对的侧面支撑在支撑部件上；使用导电粘合剂将压电震动板的电极电连接于端子的内部触点上；使用弹性密封剂密封压电震动板的外围和箱体的内周之间的缝隙；用盖板密封箱体的开口；其特征在于端子是由冲压金属板制成的压制端子，所以有毛边的表面是其较低的表面，内部触点的两个各自的侧边上的毛边嵌入箱体的支撑部件，所以内部触点的上表面与支撑部件的上表面平齐，在夹板模压期间端子的外部触点从箱体中侧面地直着伸出，并且在夹板模压之后，外部触点通过箱体的侧表面面向箱体的底表面弯折。
12.根据权利要求11中所述的方法，其特征在于箱体由树脂制成。
13.根据权利要求11中所述的方法，其特征在于压电震动板是单一形态型的压电震动板。
14.根据权利要求11中所述的方法，其特征在于压电震动板包括至少两个实际上是矩形形状的压电板。
15.根据权利要求14中所述的方法，其特征在于至少两个实际上是矩形形状的压电板中的一个比至少两个实际上是矩形形状的压电板中的另一个长。
16.根据权利要求14中所述的方法，其特征在于还包括设置在压电震动板之上的金属板并且金属板这样布局在相对于金属板的纵向方向一侧的一个位置将至少两个实际上是矩形形状的压电板粘合在金属板上，以便提供金属板的暴露部分。
17.根据权利要求16中所述的方法，其特征在于所述的两个实际上是矩形形状的压电板之一是PZT陶瓷板并且金属板由磷青铜和42Ni中的其一制成。
18.根据权利要求11中所述的方法，其特征在于在箱体的侧壁的内周，环形放置台阶。
19.根据权利要求11中所述的方法，其特征在于在台阶的内周，支撑部件放置在低于一个台阶的位置。
20.根据权利要求11中所述的方法，其特征在于箱体的底表面具有端子的外部触点装配入的凹槽。
全文摘要
一种压电型电声换能器包括实际上是矩形形状的压电震动板，该压电震动板具有电极并且能够对施加于电极两端的交变信号作出弯曲震动响应，具有放置在箱体侧壁中的用于支撑压电震动板的支撑部件的树脂箱体，在箱体中夹板模压以便将内部触点暴露于支撑部件和外部触点暴露于箱体外表面的端子，将压电震动板的电极电连接于端子内部触点的导电粘合剂，密封压电震动板外围和箱体内周之间缝隙的弹性密封剂，密封箱体开口的盖板。端子由冲压金属板制成的压制端子，所以有毛边的表面是其较低的表面，内部触点的两个各自侧边上的毛边嵌入箱体的支撑部件，所以内部触点的上表面与支撑部件的表面平齐，端子的外部触点通过箱体的侧表面面向箱体的底表面弯折。
文档编号H04R17/10GK1396753SQ0212517
公开日2003年2月12日 申请日期2002年6月28日 优先权日2001年7月11日
发明者滨田和朗, 藤野雅幸 申请人:株式会社村田制作所