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Dokumentenidentifikation DE10325091A1 08.01.2004
Titel Piezoelektrischer elektroakustischer Wandler
Anmelder Murata Manufacturing Co., Ltd., Nagaokakyo, Kyoto, JP
Erfinder Hamada, Kazuaki, Nagaokakyo, JP;
Takeshima, Tetsuo, Nagaokakyo, JP;
Sumita, Manabu, Nagaokakyo, JP;
Kami, Keiichi, Nagaokakyo, JP;
Ishimasa, Mitsunori, Nagaokakyo, JP
Vertreter Rechts- und Patentanwälte Lorenz Seidler Gossel, 80538 München
DE-Anmeldedatum 03.06.2003
DE-Aktenzeichen 10325091
Offenlegungstag 08.01.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.01.2004
IPC-Hauptklasse H04R 17/00
Zusammenfassung Ein piezoelektrischer elektroakustischer Wandler weist einen piezoelektrischen Klangkörper, in dem durch Anlegen eines alternierenden Signals zwischen zwei Elektroden eine Biegeschwingung erzeugt wird, ein den piezoelektrischen Klangkörper aufnehmendes Gehäuse und ein Paar in dem Gehäuseunterteil eingeschmolzene Anschlüsse auf. Bei dem piezoelektrischen elektroakustischen Wandler liegen innenliegende Verbindungsteile des Paars Anschlüsse an der Innenfläche des Seitenwandteils des Gehäuseunterteils frei, so daß sie sich in einer Richtung erstrecken, die relativ zum piezoelektrischen Klangkörper im wesentlichen senkrecht ist, und die innenliegenden Verbindungsteile der Anschlüsse werden mit den Elektroden des piezoelektrischen Klangkörpers unter Verwendung eines leitenden Klebstoffes elektrisch verbunden. Die innenliegenden Verbindungsteile der Anschlüsse erstrecken sich nicht wesentlich in das Innere des Gehäuses, und demzufolge wird die Abmessungsdifferenz zwischen dem Gehäuseunterteil und dem piezoelektrischen Klangkörper minimiert.

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Endung bezieht sich auf einen piezoelektrischen elektroakustischen Wandler, wie z. B. einen piezoelektrischen Signalgeber, einen piezoelektrischen Lautsprecher, einen piezoelektrischen Empfänger oder ein ähnliches Gerät.

2. Beschreibung des verwandten Standes der Technik

In letzter Zeit wurde bei elektronischem Gerät, bei Heimanwendungen, tragbaren Telefonen und ähnlichen Geräten, ein piezoelektrischer Signalgeber und ein piezoelektrischer Lautsprecher, die ein Alarm- bzw. Bereitmeldungssignal abgeben, umfassend genutzt. Bei solchen piezoelektrischen elektroakustischen Wandlern wird ein unimorphartiger piezoelektrischer Klangkörper, bei dem ein aus einer piezoelektrischen Keramik hergestellter piezoelektrischer Körper mit an der oberen und unteren Fläche angebrachten Elektroden an einer Oberfläche einer Metallplatte angebracht wird, allgemein eingesetzt. Des weiteren wurde ein piezoelektrischer elektroakustischer Wandler, bei dem ein aus einer piezoelektrischen Keramik mit laminiertem Aufbau hergestellter bimorphartiger piezoelektrischer Klangkörper verwendet wird, vorgeschlagen (siehe japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2001-95094).

8 zeigt ein Beispiel eines verwandten piezoelektrischen elektroakustischen Wandlers. Der piezoelektrische elektroakustische Wandler weist ein Gehäuse 40, einen Deckel 41, einen piezoelektrischen Klangkörper 42 und Anschlüsse 43 und 44 auf, die in dem Gehäuse 40 eingeschmolzen sind. Ein Endstück der Anschlüsse 43 und 44, die beide Enden des piezoelektrischen Klangkörpers 42 tragen, liegt horizontal an beiden Enden der Innenseite des Gehäuses 40 frei. Die Elektroden des piezoelektrischen Klangkörpers 42 sind mit den Anschlüssen 43 und 44 unter Verwendung eines leitenden Klebstoffs 46 elektrisch verbunden, und der periphere Teil des piezoelektrischen Klangkörpers 42 ist an dem Gehäuse 40 befestigt, so daß ein elastischer Klebstoff 47 aus Silikongummi oder ähnlichem die Elektroden überzieht. Jedoch werden auf diese Weise beide Enden des piezoelektrischen Klangkörpers 42 übermäßig eingeschränkt, wenn der piezoelektrische Klangkörper 42 unter Verwendung eines leitenden Klebstoffs 46 direkt mit den Anschlüssen 43 und 44 verbunden wird. Als Ergebnis wird der Bewegungsumfang des piezoelektrischen Klangkörpers 42 reduziert, was den Schalldruck mindert.

Als nächstes hat der Anmelder der vorliegenden Erfindung eine Konstruktion vorgeschlagen, bei der, wie in 9 gezeigt, an den inneren Teilen des Gehäuses 40 innerhalb der eingesetzten Anschlüsse 43 und 44 Befestigungsteile 45 vorgesehen sind, der piezoelektrische Klangkörper 42 durch die Befestigungsteile 45 befestigt wird und die Endfläche des piezoelektrischen Klangkörpers 42 durch ein elastisches Isoliermaterial 48 abgedeckt und der leitende Klebstoff anschließend in Form eines Überzugs auf das elastische Isoliermaterial 48 zwischen dem piezoelektrischen Klangkörper 42 und den Anschlüssen 43 und 44 aufgebracht wird. Diese Vorrichtung wird in der japanischen Patentanmeldung Nr. 2001-193305 offengelegt, die zum Zeitpunkt der Einreichung dieser Anmeldung noch nicht veröffentlicht war. Nachdem der leitende Klebstoff 46 aufgebracht wurde, wird darüber hinaus der periphere Teil des piezoelektrischen Klangkörpers 42 durch (nicht gezeigten) elastischen Klebstoff an dem Gehäuse 40 befestigt. Da in diesem Fall beide Enden des piezoelektrischen Klangkörpers 42 durch das Gehäuse 40 nicht übermäßig eingeschränkt werden, nimmt der Umfang der Bewegung des piezoelektrischen Klangkörpers 42 zu, und entsprechend wird der Schalldruck erhöht.

Eine feste Länge der Anschlüsse 43 und 44 muß innerhalb des Gehäuses 40 freiliegen, um die Leitfähigkeit zum leitenden Klebstoff 46 sicherzustellen. Wenn jedoch die Befestigungsteile 45 für die Befestigung des piezoelektrischen Klangkörpers 42 innerhalb der Anschlüsse 43 und 44 vorgesehen sind, muß die Abmessung S des piezoelektrischen Klangkörpers 42 reduziert werden, so daß sie um die freiliegende Länge der Anschlüsse 43 und 44 kleiner ist als die Abmessung L des Gehäuses 40. Um der Forderung nach Verkleinerung von elektronischer Gerätschaft nachzukommen, wurde in den letzten Jahren auch die Miniaturisierung von piezoelektrischen elektroakustischen Wandlern gefordert. Das Verringern der Größe des Gehäuses 40 bedeutet, daß der piezoelektrische Klangkörper 42 weiter verkleinert wird. Wenn die Abmessung S des piezoelektrischen Klangkörpers 42 kleiner wird, nimmt die Resonanzfrequenz zu, und der Schalldruck wird in ungünstiger Weise gemindert. Demzufolge ist es wichtig, daß die Abmessungsdifferenz zwischen der Abmessung L des Gehäuses 40 und der Abmessung S des piezoelektrischen Klangkörpers 42 so klein wie möglich gehalten wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, liefern bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung einen piezoelektrischen elektroakustischen Wandler, bei dem die Abmessungsdifferenz zwischen dem Gehäuse und dem piezoelektrischen Klangkörper minimiert, die Resonanzfrequenz abgesenkt und der Schalldruck erhöht werden.

Nach einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist ein piezoelektrische elektroakustischer Wandler einen piezoelektrischen Klangkörper, bei dem eine Biegeschwingung erzeugt wird, wenn ein Wechselstromsignal zwischen zwei Elektroden angelegt wird, ein Gehäuse für die Aufnahme des piezoelektrischen Klangkörpers und ein Paar im Gehäuse eingeschmolzener Anschlüsse auf. Bei dem piezoelektrischen elektroakustischen Wandler liegen innenliegende Verbindungsteile des Paars von Anschlüssen auf der Innenfläche der Seitenwand des Gehäuses frei, so daß sie sich in einer zum piezoelektrischen Klangkörper im wesentlichen senkrechten Richtung erstrecken, und die innenliegenden Verbindungsteile der Anschlüsse werden mit Elektroden des piezoelektrischen Klangkörpers elektrisch verbunden.

Da die innenliegenden Verbindungsteile der Anschlüsse an der Innenfläche der Seitenwand des Gehäuses freiliegen, kann der periphere Teil des piezoelektrischen Klangkörpers in der Nähe der Seitenwand des Gehäuses positioniert werden, und demzufolge wird die Abmessungsdifferenz zwischen dem Gehäuseunterteil und dem piezoelektrischen Klangkörper minimiert. Selbst wenn die äußeren Abmessungen des Gehäuseunterteils die gleichen sind, kann demzufolge die Abmessung des piezoelektrischen Klangkörpers im Vergleich zu einem verwandten Klangkörper erhöht werden, und als Ergebnis wird die Resonanzfrequenz des piezoelektrischen Klangkörpers gemindert, und der Schalldruck kann erhöht werden. Obwohl die im wesentlichen senkrecht freiliegenden Anschlüsse mit den Elektroden des piezoelektrischen Klangkörpers durch leitenden Klebstoff elektrisch verbunden werden, kann die Kontaktfläche zwischen dem leitenden Klebstoff und den freiliegenden Teilen der Anschlüsse sichergestellt werden, weil die freiliegende Länge der Anschlüsse durch die Höhe der Seitenwand des Gehäuseunterteils bestimmt wird, und ebenso kann die Zuverlässigkeit der elektrischen Leitung sichergestellt werden.

Bei einem piezoelektrischen elektroakustischen Wandler nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der piezoelektrische Klangkörper vorzugsweise im wesentlichen quadratisch in der Form, das Paar Anschlüsse liegt an der Innenfläche zweier gegenüberliegender Seitenwände des Gehäuses frei, ein Befestigungsteil für die Befestigung der vier Seiten des piezoelektrischen Klangkörpers wird innerhalb der Seitenwand des Gehäuses in dem Stadium vorgesehen, bei dem der piezoelektrische Klangkörper an den Befestigungsteilen montiert wird, die Elektroden des piezoelektrischen Klangkörpers werden mit den innenliegenden Verbindungsteilen durch die dazwischen aufgebrachte Schicht leitenden Klebstoffs elektrisch verbunden, und der periphere Teil des piezoelektrischen Klangkörpers wird durch den dazwischen aufgebrachten elastischen Klebstoff an dem Gehäuse befestigt. Der im wesentlichen in der Form quadratische piezoelektrische Klangkörper zeigt im Vergleich zu dem eines runden piezoelektrischen Klangkörpers einen großen Bewegungsumfang und hat einen ausgezeichneten akustischen Umwandlungswirkungsgrad. Wenn solch ein im wesentlichen in der Form quadratischer piezoelektrischer Klangkörper innerhalb des Gehäuses untergebracht wird, wird der periphere Teil des piezoelektrischen Klangkörpers an dem Befestigungsteil montiert, der innerhalb der Seitenwand des Gehäuses vorgesehen ist, und von oben wird eine Schicht leitender Klebstoff aufgebracht, und demzufolge werden beide Endstücke des piezoelektrischen Klangkörpers nicht eng eingeschränkt, und der Umfang der Bewegung des piezoelektrischen Klangkörpers kann erhöht werden. Indem eine Schicht elastischen Klebstoffs zwischen dem peripheren Teil des piezoelektrischen Klangkörpers und dem Gehäuse aufgebracht wird, wird der piezoelektrische Klangkörper des weiteren am Gehäuseunterteil befestigt, und gleichzeitig wird die Lücke zwischen dem piezoelektrischen Klangkörper und dem Gehäuseunterteil versiegelt. Da der Klebstoff elastisch ist, kann der piezoelektrische Klangkörper mühelos bewegt werden.

Bei einem piezoelektrischen elektroakustischen Wandler nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind die Anschlüsse vorzugsweise im Querschnitt im wesentlichen L-förmig ausgebildet, der aufrechte Teil der Anschlüsse bildet die innenliegenden Verbindungsteile, und sich längs der Bodenfläche des Gehäuses der Anschlüsse erstreckende Teile bilden außenliegende Verbindungsteile. In diesem Fall haben die Anschlüsse eine einfache Form, und es ist kein Biegevorgang erforderlich, nachdem die Anschlüsse eingeschmolzen wurden. Im Falle von U-förmigen Anschlüssen bei verwandten Produkten wurde, nachdem im wesentlichen flache Anschlüsse eingeschmolzen wurden, der sich außerhalb des Gehäuseunterteils erstreckende Teil längs des Gehäuseunterteils gebogen, im Falle von im wesentlichen L-förmigen Anschlüssen ist jedoch ein solcher Biegevorgang nicht notwendig, und es gibt keine Probleme, wie z. B. eine Verwindung aufgrund des Zurückspringens der Anschlüsse, oder sonstige Defekte oder Schwierigkeiten.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, in der mit Bezug auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele erläutert werden. In den Zeichnungen zeigen:

1 eine perspektivische Explosionszeichnung eines Beispiels eines piezoelektrischen elektroakustischen Wandlers nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

2 eine Draufsicht des piezoelektrischen elektroakustischen Wandlers nach 1, jedoch mit angenommenen Deckel und Klebstoff;

3 eine Querschnittsansicht nach der Linie A-A der 2;

4 eine teilweise vergrößerte Ansicht der 3;

5 eine perspektivische Explosionszeichnung eines piezoelektrischen Klangkörpers;

6 eine Querschnittsansicht des piezoelektrischen Klangkörpers nach 5;

7 ein eingeschmolzenes Gehäuseunterteil mit Anschlüssen;

8 eine Querschnittansicht eines Beispiels eines verwandten piezoelektrischen elektroakustischen Wandlers, und

9 eine Querschnittsansicht eines weiteren Beispiels eines verwandten piezoelektrischen elektroakustischen Wandlers.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Die 1 bis 4 zeigen einen piezoelektrischen Signalgeber als ein Beispiel eines piezoelektrischen elektroakustischen Wandlers nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dieser piezoelektrische Signalgeber umfaßt vorzugsweise einen unimorphartigen piezoelektrischen Klangkörper 1, ein Gehäuseunterteil 20 und einen Deckel 30. Das Gehäuseunterteil 20 und der Deckel 30 bilden ein Gehäuse.

Wie in den 5 und 6 gezeigt, weist der piezoelektrische Klangkörper 1 eine im wesentlichen quadratische Metallplatte 2, eine auf der gesamten Fläche der Metallplatte 2 angeordnete Isolierschicht 3 und einen im wesentlichen quadratischen, unter Verwendung von Klebstoff auf der Isolierschicht 3 befestigten piezoelektrischen Körper 4 auf, der kleiner ist als die Metallplatte 2. Für die Metallplatte ist ein elastisches Material wünschenswert, beispielsweise Phosphorbronze, 42 Ni oder ein sonstiges Material, die vorzugsweise genutzt werden. Wenn darüber hinaus 42 Ni für die Metallplatte 2 verwendet wird, wird die Zuverlässigkeit noch weiter erhöht, da der Wärmeausdehnungskoeffizient in der Nähe desjenigen der Keramik (PZT, usw.) liegt. Die Isolierschicht 3 kann dadurch hergestellt werden, daß eine Harzbeschichtung verwendet wird, wie z. B. Polyimidharz, Epoxydharz oder ein sonstiges geeignetes Material, oder indem durch eine Oxidationsbehandlung ein Oxidfilm auf der Oberfläche der Metallplatte hergestellt wird.

Der piezoelektrische Körper 4 wird so konstruiert, daß zwei piezoelektrische Keramikschichten 4a und 4b im Zustand einer Grünfolie mit einer dazwischenliegenden Innenelektrode 5 laminiert und gebrannt und Außenelektroden 6 und 7 auf fast der gesamten Fläche der oberen und unteren Fläche des piezoelektrischen Körpers 4 angeordnet werden. Die piezoelektrischen Keramikschichten 4a und 4b werden alternierend in der Dickenrichtung polarisiert, so daß sie, wie durch die Pfeile P in 6 angegeben, zueinander entgegengesetzt sind. Ein Ende der Innenelektrode 5 liegt an einer Endfläche des piezoelektrischen Körpers 4 frei, und das andere Ende ist in einer gewissen Entfernung von der Endfläche des piezoelektrischen Körpers 4 befestigt. Die oberen und unteren Außenelektroden 6 und 7 des piezoelektrischen Körpers 4 werden über eine Endflächenelektrode 8 miteinander verbunden, und die Innenelektrode 5 wird mit nach außen führenden Elektroden 10 und 11 verbunden, die über die andere Endflächenelektrode 9 an der oberen und unteren Fläche des piezoelektrischen Körpers 4 angeordnet sind. Die nach außen führenden Elektroden 10 und 11 sind kleine Elektroden, die längs der Mitte einer Seite des piezoelektrischen Körpers 4 angeordnet und von den Außenelektroden 6 und 7 an der oberen und unteren Fläche elektrisch getrennt sind. Eine Endflächenelektrode 8 ist ebenso lang wie eine Seite des piezoelektrischen Körpers 4, aber die andere Endflächenelektrode 9 hat eine der Länge der nach außen führenden Elektroden 10 und 11 entsprechende Länge. Darüber hinaus kann bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel, obwohl die nach außen führenden Elektroden 10 und 11 nicht nur auf der oberen Fläche, sondern auch an der unteren Fläche angebracht werden, um Richteigenschaften zu eliminieren, die nach außen führende Elektrode 11 auf der unteren Fläche weggelassen werden. Des weiten können die nach außen führenden Elektroden 10 und 11 ebenso lang ausgeführt werden, wie eine Seite des piezoelektrischen Körpers 4. Die untere Fläche des piezoelektrischen Körpers 4 wird an der oberen mittleren Fläche der Isolierschicht 3 unter Verwendung eines Klebstoffs 12, wie z. B. Epoxydklebstoff oder einem anderen geeigneten Material, verklebt (siehe 5). Die Metallplatte 2 ist größer als der piezoelektrische Körper 4, und die Isolierschicht 3 ist auf der oberen Fläche des Erweiterungsteils 2a angeordnet, so daß sie sich außerhalb des piezoelektrischen Körpers 4 erstreckt.

Das Gehäuseunterteil 20 ist so konstruiert, daß es eine im wesentlichen quadratisch geformte Box bildet, die eine Bodenwand und vier Seitenwände aus isolierendem Material, wie z. B. Keramik, Harz oder einem ansonsten geeigneten Material, aufweist. Wenn das Gehäuseunterteil 20 unter Verwendung eines Harzmaterials ausgebildet wird, sollte wünschenswerterweise ein hitzebeständiges Material, wie z. B. LCP (liquid crystal polymer – flüssiges Kristallpolymer), SPS (syndiotactic polystylene – syndiotaktisches Polystylen), PPS (polyphenylene sulfide – Polyphenylen-Sulfid), Epoxyd oder ein anderes geeignetes Material, verwendet werden. Ein Befestigungsteil 21 für die Befestigung des gesamten peripheren Teil des Klangkörpers 1A ist innerhalb der Seitenwand des Gehäuseunterteils 20 angeordnet, und innenliegende Verbindungsteile 22a und 23a der Anschlüsse 22 und 23, welche mit der oberen Außenelektrode 6 und der nach außen führenden Elektrode 10 des Klangkörpers 1A elektrisch zu verbinden sind, liegen an den Innenflächen der gegenüberliegenden beiden Seitenwände frei. Des weiteren wird ein beabstandender Wandteil 24 integral im Gehäuseunterteil 20 ausgeformt, so daß er zwischen dem Befestigungsteil 21 und den innenliegenden Verbindungsteilen 22a und 23a der Anschlüsse 22 und 23 positioniert ist (siehe 4). Wenn die Metallplatte 2 auf dem später zu beschreibenden Befestigungsteil 21 montiert ist, funktioniert der genannte beabstandende Wandteil 24 als Abstandshalter, welcher verhindert, daß die Metallplatte 2 mit den Anschlüssen 22 und 23 in Verbindung steht.

Die Anschlüsse 22 und 23 werden in dem Gehäuseunterteil 20 eingeschmolzen, und wie in 7 gezeigt, werden die außenliegenden Verbindungsteile 22b und 23b der Anschlüsse 22 und 23, die integral aus einem Material mit Aussparungen 29 ausgestanzt werden, im wesentlichen rechtwinkelig gebogen, und diese gebogenen Teile sind dann als innenliegende Verbindungsteile zum Klangkörper 1A vorgesehen. Die innenliegenden Verbindungsteile 22a und 23a sind relativ zur Bodenfläche des Gehäuseunterteils (Klangkörper 1A) aufrecht angeordnet, und demzufolge werden die innenliegenden Verbindungsteile 22a und 23a so angeordnet, daß sie sich nicht innerhalb des Gehäuseunterteils 20 erstrecken. Somit wird die Abmessungsdifferenz zwischen der Abmessung L des Gehäuseunterteils 20 und der Abmessung S des piezoelektrischen Klangkörpers 1 minimiert. Als Ergebnis wird die Resonanzfrequenz des piezoelektrischen Klangkörpers gemindert und der Schalldruck stark erhöht. Die außenliegenden Verbindungsteile 22b und 23b der Anschlüsse 22 und 23 erstrecken sich längs der Bodenfläche des Gehäuseunterteils 20.

Ein unterer Schallaustrittsschlitz 25 wird an dem unteren Teil einer des Seitenwände ausgeformt, wo die Anschlüsse 22 und 23 des Gehäuseunterteils 20 nicht vorgesehen sind, und eine Rille 26 für den Schallaustritt wird an dem oberen Teil der anderen Seitenwand angeordnet. Ein Deckel 30 wird bei dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel vorzugsweise unter Verwendung des gleichen Materials wie das des Gehäuseunterteils 20 ausgebildet, so daß er flach ist. Die Rille 26 wird ein oberer Schallaustrittsschlitz, wenn der Deckel 30 mit dem oberen Teil der Seitenwände des Gehäuseunterteils 20 unter Verwendung eines Klebstoffs 31 verbunden wird. Darüber hinaus muß der Deckel 30 nicht flach sein, sondern kann kappenförmig ausgebildet sein, d. h. also im wesentlichen einen konkaven Querschnitt haben. Des weiteren muß der obere Schallaustrittsschlitz 26 nicht aus der Rille bestehen, die im oberen Teil der Seitenwand des Gehäuseunterteils 20 ausgebildet ist, und kann als ein im Deckel 30 vorgesehener Schlitz ausgebildet sein.

Der piezoelektrische Klangkörper 1A ist in dem Gehäuseunterteil 20 so untergebracht, daß die Metallplatte 2 der Bodenwand gegenüberliegt und der periphere Teil auf dem Befestigungsteil 21 montiert wird. Als nächstes wird eine Schicht Isoliermaterial 32 aufgebracht, so daß eine Linie zwischen dem peripheren Teil der Metallplatte 2 und den innerliegenden Verbindungsteilen 22a und 23a der Anschlüsse 22 und 23 gebildet wird, und anschließend gehärtet. Ein beliebiger isolierender Klebstoff kann als Isoliermaterial 32 verwendet werden, aber es ist wünschenswert, einen elastischen Klebstoff, wie Urethan, oder Silikonklebstoffe zu verwenden. Als nächstes wird eine Schicht leitenden Klebestoffes 32 zwischen der oberen Außenelektrode 6 und dem innenliegenden Verbindungsteil 22a des Anschlusses 22 sowie zwischen der nach außen führenden Elektrode 10 und dem innenliegenden Verbindungsteil 23a des Anschlusses 23 aufgebracht, so daß er im wesentlichen zum Isoliermaterial 32 senkrecht ist, und anschließend gehärtet. Obwohl die innenliegenden Verbindungsteile 22a und 23a der Anschlüsse 22 und 23 aufrecht angeordnet sind, ist die Fläche, die zu dem leitenden Klebstoff 33 führt, groß, und die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung ist hoch, da eine große Fläche freiliegt. Es ist wünschenswert, als leitenden Klebstoff 33 einen elastischen Urethanklebstoff zu verwenden, der leitende Füller enthält. Obwohl der leitende Klebstoff 33 auf die Metallplatte 2 aufgebracht wird, steht der leitende Klebestoff 33 mit der Metallplatte 2 nicht direkt in Kontakt, da die Isolierschicht 3 vorher auf der Metallplatte 2 aufgebracht wird und der periphere Teil der Metallplatte 2 durch das Isoliermaterial 32 abgedeckt wird. Als nächstes wird der gesamte periphere Teil der Metallplatte 2 unter Verwendung eines Klebstoffs 34 an dem Gehäuseunterteil 20 befestigt. Jeder allgemein bekannte isolierende Klebstoff kann als Klebstoff 34 verwendet werden, es ist jedoch wünschenswert, einen elastischen Klebstoff, wie Urethan, oder Silikonklebstoffe zu verwenden. Wie oben beschrieben, wird, nachdem der Klangkörper 1A an dem Gehäuseunterteil 20 befestigt wurde, ein Deckel 30 an dem oberen Öffnungsteil des Gehäuseunterteils unter Verwendung des Klebstoffs 31 verklebt. Wenn der Deckel 30 verklebt ist, wird ein akustischer Raum zwischen dem Deckel 30 und dem Klangkörper 1A und zwischen dem Klangkörper 1A und dem Gehäuseunterteil 20 definiert, um einen oberflächenmontierten piezoelektrischen Signalgeber zu schaffen.

Wie oben beschrieben, kann die Bewegung des Klangkörpers 1 maximiert werden, und es ist demzufolge möglich, einen hohen Schalldruck zu erhalten, da für die Befestigung des Klangkörpers 1 an dem Gehäuseunterteil 20 ein elastisches Material als Klebstoffe 32, 33 und 34 verwendet wird. Da darüber hinaus die Elektroden (die obere Außenelektrode 6 und die nach außen führende Elektrode 10) des Klangkörpers 1 unter Verwendung des leitenden Klebstoffs 33 direkt mit den Elektroden (den Anschlüssen 22 und 23) des Gehäuseunterteils 20 verbunden werden, erhöht sich die elektrische Zuverlässigkeit im Vergleich zu dem Fall, bei dem die elektrische Leitung über die Metallplatte 2 erfolgt. Da darüber hinaus der leitende Klebstoff 33 unter Verwendung einer Beschichtungsvorrichtung, wie z. B. eines Dosiergeräts, von oben auf den Gehäuseunterteil 20 aufgebracht werden kann, kann die Beschichtung bequem automatisiert werden, und die Effizienz bei der Herstellung und die Qualität können im Vergleich zu dem Fall verbessert werden, bei dem die Anschlußdrähte gelötet werden.

Wenn ein Signal, das im wesentlichen die gleiche Frequenz hat wie die Resonanzfrequenz des Klangkörpers 1, zwischen den im oben genannten Gehäuseunterteil 20 angeordneten Anschlüssen 22 und 23 angelegt wird, erfolgt die Ausdehnung und das Zusammenziehen des piezoelektrischen Körpers 4 in der Richtung der Ebene, und da die Metallplatte 2 sich nicht ausdehnt und zusammenzieht, findet die Biegeverformung des Klangkörpers 1 insgesamt statt. Da der periphere Teil des Klangkörpers 1 von dem Gehäuseunterteil 20 gehalten wird und der Raum zwischen der oberen und der unteren Fläche des Klangkörpers 1 durch den Klebstoff 34 versiegelt wird, kann eine konstante Schallwelle erzeugt werden. Diese Schallwelle wird durch den oberen Schallaustrittsschlitz 26 nach außen abgegeben.

Beispiele der Abmessungen jedes Elements des oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiels sind die folgenden:

Piezoelektrischer Körper 4: ca. 6,8 mm × 6,8 mm × 30 &mgr;m (im Falle eines zweischichtigen Aufbaus mißt jede Schicht ca. 15 &mgr;m).

Metallplatte 2: ca. 8,0 mm × 8,0 mm × 20 &mgr;m

Isolierschicht 3: ca. 8,0 mm × 8,0 mm × 3 &mgr;m

Gehäuseunterteil 20: ca. 9,0 mm × 9,0 mm × 2,6 mm

Da wie oben beschrieben die innenliegenden Verbindungsteile 22a und 23a der Anschlüsse 22 und 23 an der Innenfläche der Seitenwand des Gehäuseunterteils 10 freiliegen und im wesentlichen zur Bodenfläche senkrecht sind (Klangkörper 1), erstrecken sich die innenliegenden Verbindungsteile 22a und 23a nicht weit innerhalb des Gehäuseunterteils 10, und die Abmessung S des piezoelektrischen Klangkörpers 1 kann soweit wie möglich in der Nähe der Abmessung L des Gehäuseunterteils liegen. Im Falle einer verwandten Konstruktion nach 9 ist das Verhältnis von S zu L im besten Fall ca. 85 %, während bei dem Aufbau nach dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel das Verhältnis von S zu L auf ca. 90 % eingestellt werden kann. Selbst wenn die Abmessung L des Gehäuseunterteils die gleiche ist, kann demzufolge die Resonanzfrequenz im Vergleich zu einem verwandten Aufbau des Gehäuseunterteils reduziert und der Schalldruck kann erhöht werden, da die Abmessung S des piezoelektrischen Klangkörpers 1 erhöht werden kann.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele begrenzt. Der piezoelektrische Körper ist nicht auf einen Zweischicht-Aufbau beschränkt, sondern kann aus drei oder mehreren Schichten oder aus einer einzigen Schicht bestehen. Des weiteren sind die Metallplatte und der piezoelektrische Körper nicht auf eine im wesentlichen quadratische Form beschränkt, sondern sie können auch eine im wesentlichen rechtwinkelige oder im wesentlichen runde Form haben. Die Metallplatte muß nicht unbedingt größer sein als der piezoelektrische Körper und kann die gleiche Form haben wie der piezoelektrische Körper. Ein piezoelektrischen Körper nach der Erfindung ist nicht auf einen unimorphen Aufbau beschränkt, bei dem ein piezoelektrischer Körper mit einer Metallplatte verklebt ist, sondern ein piezoelektrischer Klangkörper kann auch aus einer bimorphen Konstruktion bestehen, d. h. einer laminierten piezoelektrischen Keramik, wie in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 2001-95094 beschrieben. Obwohl der Befestigungsteil für die Befestigung der vier Seiten des piezoelektrischen Klangkörpers innerhalb eines ein Gehäuse bildenden Gehäuseunterteils angeordnet ist, kann der Befestigungsteil auch an zwei Seiten, wo die Anschlüsse freiliegen, oder an vier Eckteilen angeordnet werden, und der Bereich, der keinen Befestigungsteil aufweist, muß lediglich versiegelt werden, indem ein elastisches Versiegelungsmaterial verwendet wird. Bei den oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispielen ist zwar eine Trennwand 24 an der Seitenwand als Teil des Gehäuseunterteils 20 vorgesehen, diese ist dazu bestimmt, zu verhindern, daß die Metallplatte 2 mit den Anschlüssen 22 und 23 in Kontakt kommt. Wenn die Elektroden im Endbereich eines piezoelektrischen Klangkörpers untergebracht sind, kann die Trennwand 24 weggelassen werden. Aus dem gleichen Grund kann das Isoliermaterial 32, das auf den peripheren Teil der Metallplatte 2 aufzubringen ist, weggelassen werden. Bei den oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispielen weist das Gehäuse einen konkaven Gehäuseunterteil und einen Deckel zur Schließung der Öffnung auf, das Gehäuse ist jedoch auf einen solchen Aufbau nicht beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann nicht nur auf signalgebende Teile angewandt werden, die im gleichen Resonanzgebiet wie bei dem piezoelektrischen Signalgeber verwendet werden, sondern auch bei signalgebenden Teilen, die einen breiten Fächer von Frequenzen verarbeiten können, wie z. B. ein piezoelektrischer Empfänger. Des weiteren umfaßt bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ein Wechselstromsignal nicht nur ein rein sinusförmiges Signal, sondern auch ein Rechtecksignal.

Wie sich klar aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, erstreckt sich nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung der innenliegende Verbindungsteil des Anschlusses nicht weitgehend innerhalb des Gehäuseunterteils und dementsprechend kann die Abmessungsdifferenz zwischen dem Gehäuseunterteil und dem piezoelektrischen Klangkörper gemindert werden, da der innenliegende Verbindungsteil eines in einem Gehäuse eingeschmolzenen Anschlusses in der Richtung freiliegt, die im wesentlichen zur Innenseite der Seitenwand des Gehäuses senkrecht ist und der innenliegende Verbindungsteil des Anschlusses unter Verwendung von leitendem Klebstoff mit der Elektrode des piezoelektrischen Klangkörpers verbunden wird. Deshalb kann die Abmessung des piezoelektrischen Klangkörpers vergleichsweise erhöht werden, die Resonanzfrequenz des piezoelektrischen Klangkörpers wird gemindert, und der Schalldruck kann erhöht werden. Darüber hinaus ist zwar der im wesentlichen in senkrechter Richtung freiliegende Anschluß mit der Elektrode des piezoelektrischen Klangkörpers mittels leitendem Klebstoff elektrisch verbunden, die notwendigen Kontaktfläche zwischen dem leitenden Klebstoff und dem freiliegenden Teil des Anschlusses kann jedoch sichergestellt werden, und demzufolge kann eine verläßliche elektrische Leitfähigkeit realisiert werden.

Während vorstehend bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben wurden, sind für den Fachmann Varianten und Änderungen zu erkennen, ohne daß Rahmen und Geist der Erfindung verlassen werden. Der Erfindungsrahmen wird demzufolge allein durch die folgenden Ansprüche bestimmt.


Anspruch[de]
  1. Piezoelektrischer elektroakustischer Wandler, welcher umfaßt:

    einen piezoelektrischen Klangkörper, der zwei Elektroden aufweist und bei dem eine Biegeschwingung erzeugt wird, wenn ein alternierendes Signal zwischen den beiden Elektroden angelegt wird;

    ein den piezoelektrischen Klangkörper aufnehmendes Gehäuse; und

    ein Paar in dem Gehäuse eingeschmolzene Anschlüsse,

    dadurch gekennzeichnet, daß die innenliegenden Verbindungsteile des Paars Anschlüsse auf einer Innenfläche der Seitenwand des Gehäuses freiliegen und sich somit in einer Richtung erstrecken, die zum piezoelektrischen Klangkörper im wesentlichen senkrecht verläuft; und

    die innenliegenden Verbindungsteile der Anschlüsse mittels eines leitenden Klebstoffes mit den Elektroden des piezoelektrischen Klangkörpers elektrisch verbunden sind.
  2. Piezoelektrischer elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der piezoelektrische Klangkörper eine im wesentlichen quadratische Form aufweist.
  3. Piezoelektrischer elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Paar Anschlüsse auf der Innenfläche der beiden gegenüberliegenden Seitenwände des Gehäuses freiliegt.
  4. Piezoelektrischer elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Befestigungsteil für die Befestigung der vier Seiten des piezoelektrischen Klangkörpers innerhalb der Seitenwände des Gehäuses vorgesehen sind.
  5. Piezoelektrischer elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden des piezoelektrischen Körpers in dem Zustand, bei dem der piezoelektrische Klangkörper auf den Befestigungsteil montiert wird, mit den innenliegenden Verbindungsteilen mittels des dazwischen aufgetragenen leitenden Klebstoffs elektrisch verbunden werden.
  6. Piezoelektrischer elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der periphere Teil des piezoelektrischen Klangkörpers durch den dazwischen aufgetragenen Klebstoff an dem Gehäuse befestigt wird.
  7. Piezoelektrischer elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse im Querschnitt im wesentlichen L-förmig sind.
  8. Piezoelektrischer elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aufrechte Teil der Anschlüsse die innenliegenden Verbindungsteile bildet.
  9. Piezoelektrischer elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich längs der Bodenfläche des Gehäuses erstreckenden Teile der Anschlüsse außenliegende Verbindungsteile bilden.
  10. Piezoelektrischer elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der piezoelektrische Klangkörper ein unimorphartiger piezoelektrischer Klangkörper ist.
  11. Piezoelektrischer elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der piezoelektrische Klangkörper eine im wesentlichen quadratische Metallplatte, eine auf einer Fläche der Metallplatte aufgebrachte Isolierschicht und einen auf der Isolierschicht befestigten, im wesentlichen quadratischen piezoelektrischen Körper aufweist.
  12. Piezoelektrischer elektroakustischer Wandler nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß er des weiteren einen Klebstoff umfaßt, welcher einen Bereich aufweist, der keiner ist als die Metallplatte.
  13. Piezoelektrischer elektroakustischer Wandler nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallplatte größer ist als der piezoelektrische Körper.
  14. Piezoelektrischer elektroakustischer Wandler nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht auf einer Fläche eines Erweiterungsteils angeordnet ist, so daß sie sich außerhalb des piezoelektrischen Körpers erstreckt.
  15. Piezoelektrischer elektroakustischer Wandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein beabstandender Wandteil als Teil des Gehäuses vorgesehen ist, so daß er zwischen dem Befestigungsteil und den innenliegenden Verbindungsteilen der Anschlüsse positioniert ist.
  16. Piezoelektrischer elektroakustischer Wandler nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der piezoelektrische Klangkörper eine im wesentlichen quadratische Metallplatte, eine auf einer Fläche der Metallplatte aufgebrachte Isolierschicht und einen auf der Isolierschicht befestigten, im wesentlichen quadratischen piezoelektrischen Körper aufweist, wobei die Metallplatte auf dem Befestigungsteil in der Weise montiert wird, daß der beabstandende Wandteil als Abstandshalter funktioniert, welcher verhindert, daß die Metallplatte mit den Anschlüssen in Verbindung steht.
  17. Piezoelektrischer elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein unterer Schallaustrittsschlitz auf dem unteren Teil einer Seitenwand des Gehäuses vorgesehen ist, wo keine Anschlüsse des Gehäuseunterteils vorgesehen sind.
  18. Piezoelektrischer elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem oberen Teil einer Seitenwand des Gehäuses eine Rille für den Schallaustritt vorgesehen ist.
  19. Piezoelektrischer elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gehäuse und dem Klangkörper oberhalb des Klangkörpers ein akustischer Raum vorgesehen ist.
  20. Piezoelektrischer elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gehäuse und dem Klangkörper unterhalb des Klangkörpers ein akustischer Raum vorgesehen ist.
Es folgen 9 Blatt Zeichnungen






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