(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記外部接続部と前記水平部との境界近傍に位置し、前記固着部の内部に埋め込まれている前記導電端子の一部には、回り止め部が形成してある請求項1〜4のいずれかに記載の圧電発音体。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、導電端子と圧電振動板との接続信頼性が高い圧電発音体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するために、本発明に係る圧電発音体は、
圧電振動板と、
前記圧電振動板を内部に保持するケースと、
前記圧電振動板に電気的に接続する導電端子と、を有する圧電発音体であって、
前記ケースの内面が、上段面と、前記上段面よりも高さ方向に低い中段面と、を有し、
前記導電端子が、
前記ケースから外部に延びる外部接続部と、
前記外部接続部に連続して形成してあり、前記中段面に沿って延びている水平部と、
前記水平部に連続して形成してあり、前記圧電振動板に向けて立ち上げられる立上部と、
前記立上部の先端側に形成され、前記圧電振動板に電気的に接続する接触部とを有し、
前記外部接続部に近い前記水平部は、前記ケースの内面に形成してある固着部内に埋め込まれており、
前記立上部に近い前記水平部は、前記上段面と中段面との間の段差壁面に沿って、前記ケースの内面に露出していることを特徴とする。
【0009】
本発明の圧電発音体では、立上部の撓み変形などにより発生するスプリング力により、導電端子の接触部が圧電振動板に良好に接続する。しかも、立上部に連続する水平部は、ケース内面の中段面と上段面との境界に沿って形成してある段差壁面に沿って配置してある。このために、導電端子に作用するスプリング力は、ケース内面に露出している水平部を、段差壁面に押しつけるように作用する。そのため、導電端子に作用するスプリング力が固着部に直接に作用することを抑制することができる。
【0010】
したがって、本発明に係る圧電発音体では、ハンダリフロー時の熱が導電端子に伝わり、その熱が樹脂で構成してある固着部に伝わったとしても、固着部と導電端子との固着が緩む方向にスプリング力が作用することを抑制することができる。そのため、圧電振動板に対する導電端子のスプリング力が弱まることを防止することができ、導電端子と圧電振動板との接続信頼性を向上させることができる。
【0011】
好ましくは、前記ケースの内面が、前記中段面よりも高さ方向に低い下段面をさらに有し、前記接触部に近い前記立上部は、前記下段面の上に位置する。このように構成することで、接触部に近い立上部と下段面との距離を大きくすることが可能になり、立上部の撓み変形を大きく設定することが可能になる。その結果、導電端子と圧電振動板との接続信頼性をさらに向上させることができる。あるいは、圧電発音体の高さ方向の小型化を図ることもできる。
【0012】
前記固着部は、前記上段面に形成してある固着用凸部が熱融着されて形成してあってもよい。たとえば固着用凸部に加熱コテを当てることで、固着用凸部を熱変形させて熱カシメ法により、外部接続部に近い側の水平部の一部をケースと一体化してもよい。
【0013】
また、前記外部接続部と前記水平部との境界近傍に位置し、前記固着部の内部に埋め込まれている前記導電端子の一部には、回り止め部が形成してあってもよい。このように構成することで、ケースの内部に位置する水平部の位置決めと、立上部の位置決めとがなされ、組み立てが容易になる。
【0014】
前記回り止め部は、偏平断面形状または湾曲形状を有していてもよい。たとえば偏平形状断面は、円形断面の導電端子の一部を両側からプレス加工することで容易に成形することができる。また、たとえば湾曲形状は、導電端子の一部を曲折加工することで容易に成形することができる。なお、回り止め部は、ケースの内部に露出している水平部の一部に形成してもよい。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
【0017】
(圧電発音体2の全体構成)
図1Aおよび
図1Bに示すように、本発明の第1実施形態に係る圧電発音体2は、ケース10と、圧電振動板4と、一対の導電端子(第1導電端子50および第2導電端子60)と、を有する。ケース10は、ケース上部10aとケース下部10bとから構成される。ケース10の内部には圧電振動板4が保持されている。
【0018】
第1導電端子50および第2導電端子60は、それぞれ圧電振動板4に接続している。第1導電端子50と第2導電端子60との間に交流電圧を印加することによって、圧電振動子4aは伸縮振動する。圧電振動子4aの伸縮振動に伴い、金属板4b(圧電振動板4全体)がZ軸方向に振動し、発音する。なお、図面において、X軸とY軸とZ軸とは、相互に略垂直であり、本実施形態では、X軸は、導電端子50および60の外部接続部52および62が相互に離れて配置される方向であり、Z軸が圧電発音体2の高さ方向である。XY面(X軸およびY軸を含む平面)は、圧電振動板4の平面に平行である。
【0019】
(ケース上部10a)
ケース上部10aは、Z軸方向に垂直なXY面方向において円形の構造を有する。XY方面向におけるケース上部10aの外径は、特に限定されないが、通常、5〜30mm程度である。また、ケース上部10aの高さ(Z軸方向の高さ)は、特に限定されないが、通常3〜15mm程度である。
【0020】
XY面方向におけるケース上部10aの略中心部には、放音孔14が形成してある。XY面方向における放音孔14の孔径は、特に限定されないが、通常2〜10mm程度である。
【0021】
ケース上部10aのZ軸方向の下端部内側には、係合凹部12が形成してある。係合凹部12には、後述するケース下部10bの内面(Z軸方向の上面)20の外周に沿って断続的に形成してある係合凸部11が嵌合するようになっている。ケース上部10aの材質としては、特に限定されないが、通常、合成樹脂等を用いる。
【0022】
(ケース下部10b)
ケース下部10bは、XY面方向において円形の円盤構造を有する。XY面におけるケース下部10bの外径は、ケース上部10aとほぼ同等である。ケース下部10bの内面20(ケース10の内面)には、
図2および
図3に示すように、上段面21と、上段面21よりもZ軸方向に一段低くなっている中段面22と、中段面22よりもZ軸方向にさらに一段低くなっている下段面23とが形成してある。
【0023】
これらの段面21,22,23は、XY面に略平行な平面であり、Z軸方向の高さが相互に異なる。これらの段面21,22,23は、XY面に略平行な平面であることが好ましいが、曲面であってもよい。また、これらの段面21,22,23は、圧電振動板4に略平行、すなわち、XY面に略平行な平面であることが好ましいが、多少傾斜していてもよい。これらの段面21,22,23の配置パターンは、後述する導電端子50および60の形状などに応じて決定される。
【0024】
上段面21と中段面22との境界には、段差壁面212が形成してあり、中段面22と下段面23との境界には、段差壁面223が形成してあり、上段面21と下段面23との境界には、段差壁面213が形成してある。段差壁面
212と段差壁面223のそれぞれのZ軸方向の高さは、好ましくは、導電端子50,60を構成する端子ピンの線径の0.5倍〜1.5倍、さらに好ましくは0.8倍〜1.2倍であり、これらは、等しいことが好ましいが、異なっていてもよい。段差壁面213の高さは、段差面212と段差面22
3の高さを合計したものに等しい。これらの段差面212,223,213は、本実施形態では、YZ面(Y軸とZ軸とを含む平面)またはXZ面(X軸とZ軸とを含む平面)に平行であるが、YZ面またはXZ面に対して傾斜していてもよい。
【0025】
図1Aおよび
図2に示すように、後述する熱カシメ(熱融着)する前の状態で、ケース下部10bには、上面20から外面30に向けて貫通する端子貫通孔15,16が形成してある。端子貫通孔15,16には、それぞれ金属ピンなどで構成してある導電端子50,60の貫通部54,64がそれぞれ貫通してある。端子貫通孔15,16の上部は、導電端子50,60の貫通部54,64が貫通している状態で、熱カシメ後には塞がれる。
【0026】
端子貫通孔15,16は、本実施形態では、円盤形状のケース下部10bに、X軸方向に所定ピッチで離れて形成してある。その所定ピッチは、円盤形状のケース下部10bの外径との関係で決定され、好ましくは外径の1/4〜3/4の範囲内で決定され、さらに好ましくは、外径の3/8〜5/8の範囲内である。
【0027】
図2および
図3に示すように、上段面21には、端子貫通孔15,16をそれぞれ三方から囲むようにZ軸方向に突出する固着用凸部24,24がそれぞれ形成してある。固着用凸部24,24は、それぞれZ軸方向から見てU字形状の凸部であり、内部には、それぞれY軸方向の反対側に開口する案内溝25,25が形成してある。
【0028】
案内溝25,25の底部は、それぞれ中段面22,22で構成してあり、後述する導電端子50,60の水平部56,66を案内溝25,25から内部露出中段面22,22へ案内するようになっている。なお、内部露出中段面22,22とは、固着用凸部24,24で囲まれていない中段面22,22である。固着用凸部24,24は、後工程により、加熱コテが当てられて熱融着され(熱カシメ)され、
図1Bに示す固着部24a,24aとなる部分である。したがって、内部露出中段面22,22とは、固着部24a,24aから露出している中段面22,22であるとも言える。
【0029】
図5に示すように、円盤形状のケース下部10bの外面30には、端子貫通孔15,16の周囲で、Z軸方向に突出するボス部32,32がそれぞれ形成してある。ボス部32,32には、X軸方向の外側にX軸方向から見て半月状の厚肉部34,34がそれぞれ形成してある。厚肉部34,34を設けることで、導電端子50,60の外部接続部52,62の貫通孔15,16付近での座屈を有効に防止することができる。ケース下部10bの材質としては、特に限定されないが、通常、ケース上部10aと同様な合成樹脂等が用いられる。
【0030】
(圧電振動板4)
図1Bに示すように、圧電振動板4は、基板としての金属板4bと、両面に電極が被着形成された圧電振動子4aと、から構成される。圧電振動子4aは、電極を介して、金属板4bへ接合されている。金属板4b、電極、および圧電振動子4aは、たとえば導電性接着剤等により互いに接着される。なお、本実施形態では、電極は、圧電振動子4aの一部とみなす。
【0031】
金属板4bの材質としては、特に限定されないが、通常、黄銅またはNi合金等が用いられる。電極の材質としては、特に限定されないが、通常Ag等を用いられる。圧電振動子4aの材質としては、圧電振動性を有するものであれば特に限定されないが、通常、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)等の強誘電体セラミックスが用いられる。
【0032】
金属板4bおよび圧電振動子4aの各形状は、特に限定されないが、通常、XY面において同心円状の構造を有する。XY面において、金属板4bの直径は、電極の外径および圧電振動子4aの外径より大きく、電極の外径は、圧電振動子4aの外径以下である。すなわち、XY面方向において、圧電振動子4aは、金属板4b(圧電振動板4)の略中心部に位置し、圧電振動板4の外周部には、金属板4bの外周部が露出している。
【0033】
金属板4bの外径は、特に限定されないが、通常5〜30mm程度である。また、金属板4bの厚み(Z方向の厚み)は、特に限定されないが、通常30〜300μm程度である。
【0034】
圧電振動子4aの外径は、特に限定されないが、通常3〜28mm程度である。また、圧電振動子4aの厚み(Z方向の厚み)は、特に限定されないが、通常30〜300μm程度である。電極の厚み(Z方向の厚み)は、特に限定されないが、通常5〜20μm程度である。
【0035】
図1Aに示すように、金属板4bの外周部が、ケース上部10aの係合凹部12と、ケース下部10bの係合凸部11とに挟まれることによって、圧電振動板4全体がケース10の内部に保持、固定される。なお、外周凸部11は、金属板4bの外周部に対して線接触している。その結果、圧電振動板4の振動が、外周凸部11の接触によって阻害され難くなる。
【0036】
(導電端子50,60)
図1A〜
図3に示す導電端子50および60は、それぞれ、たとえば線径がφ0.2〜φ1.0mm程度の金属ピンなどで構成され、相互に異なる形状を有するが、基本的な構成要件は共通している。以下、詳細に説明する。
【0037】
図4Aに示すように、一方の第1導電端子50は、外部接続部52と、貫通部54と、水平部56と、立上部58と、接触部59とを有し、これらは単一の金属棒または板を折り曲げ成形することで得られる。外部接続部52は、Z軸方向に直線上に延びている。貫通部54は、外部接続部52のZ軸方向の上部に一体化してある。水平部56は、貫通部54のZ軸方向上端からY軸方向に曲折加工してある。
【0038】
図2に示すように、水平部56のY軸方向の全長Y0aは、案内溝25のY軸方向の長さよりも長く成形してあり、内部露出中段面22において露出する長さY1aが0より大きくなるように決定される。露出する長さY1aは、水平部56の全長Y0aの1/2以上でも未満でもよく、好ましくは1/10〜9/10、さらに好ましくは1/4〜3/4である。
【0039】
露出長さY1aを、水平部56の全長Y0aの1/2未満とすることで、水平部56が固着用凸部24により熱カシメされる長さが長くなり、固着強度が向上する傾向にある。また、その場合には、
図1Bに示す固着部24aからケース10の内部に露出している導電端子50の長さが短くなり、その部分のバネ剛性が高くなる傾向にある。
【0040】
それに対して、
図2に示す露出長さY1aを、水平部56の全長Y0aの1/2以上とする場合には、
図1Bに示す固着部24aからケース10の内部に露出している導電端子50の長さが長くなり、その部分のバネ剛性が高くなる傾向にある。また、水平部56の露出長さL1aが長くなり、段差壁面212に沿って案内される部分も長くなる。なお、水平部56の全長Y0aは、ケース下部10bの外径などに応じて決定され、好ましくは、その外径の1/6以上1/2未満、さらに好ましくは1/5〜1/3である。
【0041】
図4Aに示すように、立上部56は、水平部56のY軸方向の先端からX軸よりもZ軸方向に所定角度で傾斜して立ち上げられている。接触部59は、立上部58の先端部に具備してあり、Z軸方向の最も高い位置に形成される。本実施形態では、立上部58の先端部をZ軸方向の下方に向けて所定角度で折り曲げ加工することで、接触部59が形成してある。
【0042】
図1Aに示すように、圧電振動板4の略中心部付近において、導電端子50の接触部59が、電極を介して、圧電振動子4aに接触して電気的に接続されている。立上部58は、ケース下部10bの内面20と圧電振動板4との間の空間において、内面20から圧電振動板4に向けて所定角度で立ち上げられている。所定角度とは、内面20(XY面)を基準として、好ましくは5°〜60°の角度である。
【0043】
図1Aに示すように、貫通部54は、端子貫通孔15に挿通される部分である。
図4Aに示すように、貫通部54の一部には、回り止め部54aが形成してあってもよい。回り止め部54aは、たとえば偏平断面形状または湾曲形状を有していてもよい。たとえば偏平形状断面は、円形断面の導電端子50の一部を両側からプレス加工することで容易に成形することができる。また、たとえば湾曲形状は、導電端子50の一部を曲折加工することで容易に成形することができる。
【0044】
回り止め部54aの形状に合わせて、
図1Aに示す貫通孔15の段面形状を変化させることで、貫通部54を介して、導電端子50は、ケース下部10bに対して、回り止めされて取り付けられる。このように構成することで、
図3に示すように、ケース下部10bの内面20に位置する水平部56の位置決めと、立上部58の位置決めとが容易になされ、組み立てが容易になる。
【0045】
導電端子50の材質としては、導電材であれば特に限定されないが、本実施形態においては金属を用いる。導電端子50は、円柱状(丸ピン状)の金属ピンをプレス加工および曲折加工することで、容易に得ることができる。
【0046】
図4Bに示すように、他方の第2導電端子60は、第1導電端子50と同様に、外部接続部62と、貫通部64と、水平部66と、立上部68と、接触部69とを有し、これらは単一の金属棒または板を折り曲げ成形することで得られる。外部接続部62は、Z軸方向に直線上に延びている。貫通部64は、外部接続部62のZ軸方向の上部に一体化してある。水平部66は、貫通部64のZ軸方向上端からY軸方向に曲折加工してある。
【0047】
図2に示すように、水平部66のY軸方向の全長Y0bは、案内溝25のY軸方向の長さよりも長く成形してあり、内部露出中段面22において露出する長さY1bが0より大きくなるように決定される。露出する長さY1bは、水平部66の全長Y0bの1/2以上でも未満でもよく、好ましくは1/10〜9/10、さらに好ましくは1/4〜3/4である。露出長さY1bは、露出長さY1aと同様にして決定され、露出長さY1aと同じでも異なっていてもよい。図示の例では異なっている。また、水平部66の全長Y0aは、水平部56の長さY0aと同様にして決定され、同じでも異なっていてもよく、図示の例では、異なっている。
【0048】
図4Bに示すように、立上部66は、水平部66のY軸方向の先端からX軸よりもZ軸方向に所定角度で傾斜して立ち上げられている。接触部69は、立上部68の先端部に具備してあり、Z軸方向の最も高い位置に形成される。本実施形態では、立上部68の先端部をZ軸方向の上方に向けて所定角度で折り曲げ加工することで、接触部69が形成してある。
【0049】
図1Aに示すように、圧電振動板4の略中心部付近において、導電端子60の接触部69が、金属板4bを介して、圧電振動子4aに接触して電気的に接続されている。立上部68は、ケース下部10bの内面20と圧電振動板4との間の空間において、内面20から圧電振動板4に向けて所定角度で立ち上げられている。立上部64の所定角度は、導電端子50の立上部58の所定角度の範囲内で決定され、その角度とは同じでも異なっていてもよい。
【0050】
図1Aに示すように、貫通部64は、端子貫通孔16に挿通される部分である。
図4Bに示すように、貫通部64の一部には、回り止め部64aが形成してあってもよい。回り止め部64aは、たとえば偏平断面形状または湾曲形状を有していてもよい。たとえば偏平形状断面は、円形断面の導電端子60の一部を両側からプレス加工することで容易に成形することができる。また、たとえば湾曲形状は、導電端子60の一部を曲折加工することで容易に成形することができる。
【0051】
回り止め部64aの形状に合わせて、
図1Aに示す貫通孔16の段面形状を変化させることで、貫通部64を介して、導電端子60は、ケース下部10bに対して、回り止めされて取り付けられる。このように構成することで、
図3に示すように、ケース下部10bの内面20に位置する水平部66の位置決めと、立上部68の位置決めとが容易になされ、組み立てが容易になる。
【0052】
導電端子60の材質としては、導電端子50と同じであることが好ましいが、異なっていてもよい。また、導電端子60の作り方は、導電端子50と同様であるが、異なっていてもよい。
【0053】
本実施形態の圧電発音体2では、
図1Bに示すように、外部接続部52,62に近い水平部56,66は、固着部24a内に埋め込まれており、
図3に示すように、立上部58,68に近い水平部56,66は、上段面21と中段面22との間の段差壁面212に沿って、ケース10の内面20に露出している。内面20に露出している水平部56,66は、段差壁面212と中段面22の双方に接触していることが好ましい。
【0054】
図1Aに示すように、本実施形態の圧電発音体2では、立上部58,68の撓み変形などにより発生するスプリング力により、導電端子50,60の接触部59,69が圧電振動板4に良好に接続する。しかも、
図3に示すように、立上部58,66に連続する水平部56,66は、ケース下部10bの内面20の中段面22と上段面21との境界に沿って形成してある段差壁面212に沿って配置してある。
【0055】
このために、導電端子50,60の立上部58,68に作用するスプリング力は、ケース内面20に露出している水平部56,66を、段差壁面212と中段面22とに押し付けるように作用する。そのため、導電端子50,60に作用するスプリング力が
図1Bに示す固着部24aに直接に作用することを抑制することができる。
【0056】
したがって、本実施形態に係る圧電発音体2では、外部接続部52,62からハンダリフロー時の熱が導電端子50,60に伝わり、その熱が樹脂で構成してある固着部24aに伝わったとしても、次の事態を避けることができる。すなわち、固着部24aと導電端子50,60の水平部56,66との固着、または固着部24aと貫通部54,64との固着が緩む方向にスプリング力が作用することを抑制することができる。そのため、圧電振動板4に対する立上部58,68の撓み変形によるスプリング力が弱まることを防止することができ、接触部59,69と圧電振動板4との接続信頼性を向上させることができる。
【0057】
また本実施形態では、接触部59,69に近い立上部58,68は、下段面23の軸方向の上部に位置する。このように構成することで、接触部59,69に近い立上部58,68と下段面23との距離を大きくすることが可能になり、立上部58,68の撓み変形を大きく設定することが可能になる。その結果、導電端子の接触部59,69と圧電振動板4との接続信頼性をさらに向上させることができる。あるいは、圧電発音体2のZ軸高さ方向の小型化を図ることもできる。
【0058】
さらに本実施形態では、
図1Bに示す固着部24a,24aは、
図3に示すように、上段面21に形成してある固着用凸部24が熱融着されて形成してある。たとえば固着用凸部24のZ軸上面に加熱コテを当てることで、固着用凸部24を熱変形させることができる。すなわち、熱カシメ法により、外部接続部52,62に近い側の水平部56,56の一部をケース下部10bと一体化して
図1Bに示す固着部24a,24aを成形することができる。
【0059】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
【0060】
たとえば
図4Cに示すように、回り止め部56aは、水平部56(66でもよい)の一部に形成してもよい。水平部56の一部に形成される回り止め部56aの少なくとも一部は、
図1Bに示す固着部24aの内部に埋め込まれてもよいが、固着部24aから露出していてもよい。この場合の回り止め部56aは、中段面22(XY面)に平行であることが好ましいが、必ずしもそうではなくてもよい。
【0061】
また、圧電振動板4が有する基板は、必ずしも金属板4bである必要はない。たとえば、電極が圧電振動子4a側を向く基板4の表面全体を被覆し、その基板側電極に他方の導電端子60を接触させる場合、基板自体は絶縁体であってもよい。この場合も上述の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。