CN106448641B - 压电模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够谋求进一步小型化的压电模块。压电模块通过使共振点偏离发送的信号的频带，从而可以避免这样的信号传递距离的缩短并谋求通信的稳定性提高，而且，由于不设置共振空间因而可以容易地谋求进一步的小型化。

Description

压电模块
本发明基于并且要求在2015年8月6日提交的日本专利申请No.2015-156063的优先权，在这里通过引用引入其全部内容。
技术领域
本发明涉及一种发送声波信号的压电模块。
背景技术
一直以来，已知有利用作为发声部件的现有的扬声器(speaker)和搭载于手机等的终端的传声器(mike)，将空气作为介质向终端发送信号的通信方法(专利文献1[日本专利4295781号]等)。
作为上述通信方法的应用，最近考虑从电视机的扬声器发送节目信息的数据或从小型的保健装置发送仅数米左右的距离的数据的应用。
然而，考虑上述通信方法中的利用的通常的扬声器主要是动态型的，该动态型扬声器中，小型化或轻量化、省电化是非常困难的。
因此，在进行发声部件的小型化时，专利文献2[日本特开平11-52958号公报]所公开的那样的、与动态型扬声器相比容易小型化或轻量化、省电化的压电模块是优选的。作为小型的压电模块，可以实现例如13mm直径以下、8mm高度以下的箱体(case)尺寸。
在这样的压电模块中，16～20kHz的频带适合于近距离发送，低于16kHz的频率时由于声音容易听到，因而不适合通信，另外，高于20kHz频率时数据发送速度会变慢，从而不适合数据通信。
然而，在采用上述的小型的压电模块作为发声部件的情况下，在16～20kHz的频带中，有时一部分的信号成为没有到达至位于规定的距离(近距离)的接收用传声器等的不稳定的通信状态。
发明内容
发明人们对该通信的稳定性进行了专门研究，发现了其原因与压电模块的共振点相关。即，发现了压电模块的共振点处于发送的信号的频带时，在该共振点，信号传递距离被显著地缩短。因此，提出了通过使共振点偏离发送的信号的频带，从而避免这样的信号传递距离的缩短并谋求通信的稳定性提高的技术(参照专利文献3[日本专利5578218号])。
但是，由于压电模块的共振空间阻碍压电模块的进一步小型化，因此，期望不具有共振空间的压电模块。
根据本公开，提供了一种能够谋求进一步小型化的压电模块。
本公开的一个方面所涉及的压电模块是发送声波信号的压电模块，具备：压电振动板，其具有相互重叠的正圆板状的压电元件和振动板；一对端子，其设置于压电振动板，并与压电元件电连接；传递部件，其具有布状部件、和形成于该布状部件的两面的粘结材；和振荡部件，其经由所述传递部件以紧贴状态贴附有所述压电振动板，在信号的频率范围内没有压电模块的共振点。
在上述压电模块中，通过使共振点偏离发送的信号的频带，从而可以避免这样的信号传递距离的缩短并谋求通信的稳定性提高，而且，由于没有设置共振空间，因而，可以容易地谋求进一步小型化。
附图说明
图1是表示本公开的实施方式所涉及的压电模块的概略截面图。
图2是表示图1所示的压电模块的共振点附件的等效电路的图。
图3是表示图1所示的压电模块的阻抗特性的图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本公开的实施方式进行详细的说明。另外，在说明中，对相同要素或具有相同功能的要素使用相同符号，省略重复的说明。
本公开所涉及的压电模块是发送以空气为介质的声波信号的装置，在例如0.1m～2m左右的近距离通信中使用。
如图1所示，压电模块1具有在振荡部件10经由传递部件20而贴附有压电振动板30的结构。
振荡部件10为发出声波信号的部分。图1所示的振荡部件10具备具有均匀厚度的板状部分，但振荡部件10的形状只要是能够输出声波信号的形状就没有特别的限定。另外，振荡部件10的构成材料只要是在实用上充分振动的材料就没有特别的限定，例如可以采用聚碳酸酯等。振荡部件10的板状部分的厚度D10例如为0.3～1mm，比下述的压电元件34的厚度厚地设计。
压电振动板30是具备振动板32和压电元件34的圆板状的部件。另外，振动板32和压电元件34经由没有图示的薄的粘结剂层而连接。
振动板32是正圆状的板状体，厚度D32例如为0.08～1.2mm，直径例如为10.7mm。振动板32由金属等的导电材料构成，例如由黄铜构成。
压电元件34具有直径比振动板32小的正圆板状，与振动板32重叠。具体来说，压电元件34和振动板32以同心圆状相互重叠。压电元件34，作为一个例子，厚度D34为0.24mm，直径为例如9mm。压电元件34由以压电材料构成的元件主体36(作为一个例子，厚度0.1mm)、和以三明治状夹持元件主体36的一对电极膜38A、38B(作为一个例子，厚度0.07mm)构成。另外，压电元件24不限于图1所示的单板型，也可以是压电层和内部电极层相互层叠而成的层叠型。另外，压电元件34不一定需要与振动板32以同心圆状重叠，例如，为了充分地确保下述的端子40A的形成区域，也可以以压电元件34的中心与振动板32的中心偏离的状态互相重叠。
压电振动板30进一步具备用于对压电元件34施加电压的端子40A、40B。端子40A设置于振动板32的压电元件34侧的表面(更详细地说，该表面的配置有压电元件34的区域的剩余区域)。即，端子40A经由具有导电性的振动板32而与压电元件34的振动板32侧的电极膜38A电连接。端子40B直接设置于压电元件34的振动板32侧的相反侧的电极膜38B，与电极膜38B电连接。在一对端子40A、40B，分别安装于连接于没有图示的电源的引线50A、50B。
传递部件20是在振荡部件10与压电振动板30之间使两者紧贴的部件。传递部件20与振荡部件10的一个面10a紧贴，并且紧贴于压电振动板30的振动板32。传递部件20是将布状部件21作为基材且在其两面设置有粘结材22A、22B的薄片状的部件。传递部件20的厚度D20例如为1.2～1.6mm。另外，如图1所示，传递部件20设置于比压电振动板30的载置区域(所谓占用空间(footprint))更宽的区域，使压电振动板30在载置区域的整个区域上与振荡部件10紧贴。
传递部件20的布状部件21例如为纤维素纤维的无纺布。传递部件20的粘结材22A、22B由例如丙烯酸类粘合剂构成。传递部件20为了将压电振动板30的振动传递至振荡部件10而由具有适于振动的传递的范围的硬度的材料构成。例如，硅酮树脂由于粘着时的硬度过低并且吸收振动，因此，不能用于传递部件20。另一方面，环氧树脂由于粘着时的硬度过高并且难以传播振动，因此，仍然不能用于传递部件20。
上述的压电模块1中，如果在一对端子40A、40B间输入电压的方向交替地变化的信号(交流电压)，则压电元件34向面方向伸缩。然后，起因于压电元件34的伸缩的振动传递至振荡部件10，振荡部件10从另一个面10b发出规定频率的声波。另外，由于压电元件34是正圆板状，因此，仅产生基本频率(一次振幅模式)的共振。具有正圆板状以外的形状(四边形板状等)的压电元件中，会产生一次振幅模式以外的共振。
接着，对上述的压电模块1的共振点，一边参照图2和图3一边进行说明。
压电模块1的共振点(共振频率(fr)和***振频率(fa))，基于图2所示的那样的共振频率附近的等效电路，可以如以下所述进行表示。
[数1]
Figure BDA0001069334980000041
[数2]
Figure BDA0001069334980000042
在图2和上述二式中，L1表示串联电感、C1表示串联电容、C0表示并联电容、R1表示串联电阻。
再有，在实际求得压电模块1的共振频率(fr)和***振频率(fa)的情况下，在压电模块1的端子对40A、40B上连接阻抗分析仪，扫描频率，测定阻抗和相位并算出共振点。作为阻抗分析仪，例如可以使用惠普公司(Hewlett-Packard Company)制4194。
图3是表示压电模块1的阻抗特性的图表，在图表中表示共振点fr、fa。如该图表所示，在压电模块1，存在起因于振荡部件10、传递部件20、压电振动板30、端子对40A、40B等的构成部件的多个共振点fr、fa。
压电模块1，作为发送的信号的频率范围，使用图3中用点表示的18kHz附近的频带(更具体来说，16kHz～20kHz频带)。压电模块1中，16～20kHz的频带适于近距离发送，低于16kHz的频率时由于声音容易听到，因而不适合通信，另外，高于20kHz的频率时数据发送速度变慢，从而不适合数据通信。
再有，在压电模块1中，在16～20kHz的频带中，压电模块1的任意的共振点fr、fa都不存在。这是基于在压电模块的共振点fr、fa的任一者处于发送的信号的频带时，在该共振点上，信号传递距离被显著地缩短的见解。这可以认为是由于发送压电模块的声音信号的能量被压电模块的共振能量消耗，因此，缩短了其信号传递距离。
因此，通过压电模块1的任意的共振点fr、fa都偏离发送的信号的频带即18kHz附近的频带，从而避免了共振点上产生的信号传递距离的缩短。即，在压电模块1中，由于在发送的信号的频带的整个区域中没有信号传递距离的缩短，因此，可以在如设计那样的距离中可靠地进行通信，并且可以实现通信的高稳定性。
如以上所说明的那样，压电模块1中，通过使共振点偏离发送的信号的频带，从而可以避免这样的信号传递距离的缩短并且可以谋求通信的稳定性提高。此外，由于压电模块1是没有设置共振空间而发送声波信号的结构，因此，不会被共振空间阻碍而可以容易地谋求进一步的小型化。

Claims (1)

1.一种压电模块，其特征在于，
是发送声波信号的压电模块，
具备：
压电振动板，具有相互重叠的正圆板状的压电元件和振动板；
一对端子，设置于所述压电振动板，并与所述压电元件电连接；
传递部件，具有布状部件和形成于该布状部件的两面的粘结材；和
振荡部件，经由所述传递部件以紧贴状态贴附有所述压电振动板，
所述振荡部件是发出所述声波信号的部分，
在所述信号的频率范围内没有压电模块的共振点，
所述压电元件的直径比所述振动板的直径小，
所述振动板由导电材料构成并且具有与所述压电元件相对的面，
所述振动板的所述面具有与所述压电元件重叠的部分和与所述压电元件不重叠的部分，
所述一对端子中的一方形成于所述振动板的所述面上的与所述压电元件不重叠的部分。
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