[发明专利]压电型电声转换器

说明书

本发明涉及一种压电型电声转换器，诸如压电耳机、压电回声仪(soundingdevice)、压电扬声器以及压电蜂鸣器，尤其涉及它们的横隔膜。

传统地，将压电型电声转换器广泛地应用于压电耳机、压电蜂鸣器或其它适当的压电装置。这种压电型电声转换器的普通结构是：将圆形的金属板结合到圆形压电陶瓷板的一侧，以提供单形态型横隔膜，并将该横隔膜的周围支持在环形外壳内，并由盖子封闭这个罩子的开口。但是，在这种单形态型横隔膜中，有一个缺点，即由于将陶瓷板(其外径根据施加的电压扩张)安装到金属板(其尺寸不变化)而产生弯曲振动，故由声压产生的位移量小。

另外，在公报第61-205100号未审查日本专利公告中开发了一种层叠结构(包括多个压电陶瓷层)的双形态型横隔膜。这种横隔膜是通过层叠多个陶瓷生片和多个电极，并使用由同时烘焙生片和电极而得到的烧结致密体而构成的。电极是通过形成在不抑制横隔膜的振动的位置的通孔电气连接的。和单形态型相比，通过沿厚度方向设置第一和第二振动区域，以使它们相互可沿相反方向振动，可得到更大位移量，即更大的声压。

但是，在上述双形态型横隔膜情况下，例如，如果包含三个陶瓷层的横隔膜发生挠曲振动，如上述公布的图17中所示的，一个主表面的电极和一个内部电极应当通过通孔相互连接。另一个主表面电极和另一个内部电极需要通过通孔相互连接，并且在它们之间需要施加交流电压。因此，主表面电极和内部电极之间必需要有复杂的互连，其成本可能是昂贵的。

从而，本发明的申请人消除了主表面电极和内部电极的相互连接，并提供了一种压电型电声转换器，它由简单的连接结构(第11-207198号日本专利申请，还未公开)确定了一种双形态型横隔膜。这种电声转换器特征在于，层叠两个或三个压电陶瓷层以形成层叠体，在这个层叠体的前后主表面上形成主表面电极，在各个陶瓷层之间形成内部电极，并沿厚度方向的同一方向极化所有这些陶瓷层。可通过在主表面电极和内部电极之间施加和改变信号执行层叠体的弯曲振动。

在这种双形态型横隔膜的情况下，有一个特点，即和单形态型横隔膜相比，可得到更大的声压。另一方面，由于没有金属板的加固，故而抗震性低，并且当将它应用于便携式终端或其它这种应用，无法得到足够的防碎能力。

为了克服上述问题，本发明的较佳实施例提供了一种双形态型横隔膜，这种双形态型横隔膜得到大声压，同时具有简单的连接结构，以提供一种压电型电声转换器，它在抗碎强度上有很大进步。

根据本发明的第一较佳实施例，一种压电声转换器包括：层叠而形成层叠体的压电陶瓷层，设置在层叠体的前后表面上的主表面电极，设置在各个陶瓷层之间的内部电极，沿相同方向极化的陶瓷层，并通过在主表面电极和内部电极之间施加交变信号执行弯曲振动。层叠体的前后表面完全由树脂层覆盖。

如果将交流电压设置在本发明的较佳实施例的层叠体中的主表面电极和内部电极之间，在前侧和后侧的陶瓷层中的电场的方向将转到厚度方向的相反的方向。另一方面，所有陶瓷层的极化方向都是沿厚度方向的同一方向。用于层的压电陶瓷特征在于，如果极化方向和电场方向相同，则沿平面方向收缩，如果极化方向和电场方向是相反方向，则它具有沿平面方向扩展的特点。

因此，当如上所述施加交流电压，并且前侧陶瓷层扩展(收缩)时，后侧陶瓷层将收缩(扩展)，从而层叠体将整体地产生弯曲振动。由于和单形态型横隔膜相比，位移量更大，故而大大增加了声压。

包含陶瓷的传统层叠体当其声压大时，对于施加给它的外部冲击是脆弱的，而其声压大。在本发明的较佳实施例中，通过由树脂层覆盖层叠体的前后表面而使层叠体加固，由此大大增加了防碎强度。由于这种树脂层不抑制层叠体的弯曲振动，声压不受到影响，并且谐振频率不增加。

根据本发明的第二较佳实施例，树脂层可以是在涂敷了胶状树脂薄膜之后提供的硬化的涂层。或者，树脂层可以是根据本发明的第三较佳实施例提供给层叠体的树脂薄膜。

形成树脂层的树脂材料在其杨氏模量低时(诸如硅树脂、尿烷等)，没有使层叠体加固的效果。还有，对于外部冲击的抵抗性不如预期的充分。通过杨氏模量高的树脂材料，诸如环氧树脂组和丙烯酸型材料，大大改进了抗震性。例如，加入诸如聚酰亚胺、树脂、聚酰胺-聚酰亚胺树脂等。