CN1571581A

CN1571581A - 压电型电声变换器

Info

Publication number: CN1571581A
Application number: CNA2004100369722A
Authority: CN
Inventors: 竹岛哲夫; 山内政和; 炭田学
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-04-21
Filing date: 2004-04-20
Publication date: 2005-01-26
Anticipated expiration: 2024-04-20
Also published as: DE102004018301A1; JP3979334B2; CN100525512C; US6888947B2; JP2004328055A; DE102004018301B4; US20040205949A1

Abstract

一种压电型电声变换器，包括大致上矩形的压电振动板，所述压电振动板包括内部电极、具有***于两个压电陶瓷层之间的内部电极的多个层压压电陶瓷层、以及设置于所述压电振动板顶部和底部主表面上的主表面电极，其中所述压电振动板响应施加到主表面电极和内部电极之间的交流信号，产生表面弯曲振动；大于所述压电振动板的树脂膜，该树脂膜具有大致上粘贴于其前表面中心部分的压电振动板；以及外壳，具有用于支撑所述树脂膜外周的支撑。该树脂膜至少对于回流焊接温度具有抗热性，并具有至少一个沿着其前和后方向弯曲、并且在其外周中形成的波状部分，并且通过粘合将包括四个角的所述树脂膜的周边固定于外壳的支撑上。

Description

压电型电声变换器

技术领域

本发明涉及一种例如压电型接收器、压电型发声器以及压电型扩音器之类的压电型电声变换器，更具体地，本发明涉及一种表面安装的电声变换器。

背景技术

传统的电声变换器被广泛用于电子装置、家用电器、便携式电话等中，以便提供能够产生音响警告或操作声音的压电型发声器或压电型接收器。

已知的压电型变换器具有通用结构，其中，通过将压电板附在金属板一个表面上，形成单形态压电振动板，通过粘合将该金属板的周边固定于壳体的内部，并利用盖子覆盖该壳体的开口。

但是，由于这种振动板通过利用具有不发生变化的区域的金属板来约束产生方形(square-type)振动的压电型板，从而产生弯曲振动，因此这种振动板具有较低的声音转换效率并且难于具有紧凑的结构和具有低谐振频率的声音特性。此外，盒子限定了该振动板的***，这引起了更高谐振频率的问题。

日本未审查专利申请No.61-161100提出了一种压电型扩音器，所述压电型扩音器具有将圆形单形态压电型振动板粘贴于圆形合成树脂膜中心位置的结构。该膜具有形成于其中心位置的平坦部分和通过模制形成于平坦部分周边的环形突出部分。

这样提出的电声变换器的优点在于，由于膜和突出部分的弹性，能够得到比上述通过直接将振动板接合到壳体上而形成的电声变换器更宽的频率特性。

但是，由于单形态压电振动板，该振动板难于实现较高的声音转换效率和紧凑结构。此外，由于该振动板和膜均是圆形的，其变形量较小，由此导致不能令人满意的声音转换效率。

日本未审专利申请公开No.2002-10393提出了一种具有较高声音转换效率的压电振动板。该压电振动板具有通过层压两个或三个矩形压电陶瓷层而形成层压片的结构，其中在两个矩形压电陶瓷层之间***了内部电极，并且在其前和后表面上形成了主表面电极。将该陶瓷层沿着其相同的厚度方向进行极化，并且，通过将交流信号施加到主表面电极和内部电极之间，该层压片产生弯曲振动，从而产生声音。

具有上述结构的压电振动板是一种陶瓷层压薄片，并且沿厚度方向一个挨着一个设置的两个振动区域(陶瓷层)沿着彼此相反的方向振动，因此，与将压电板粘贴于金属板上的单形态压电振动板所实现的情况相比，能够实现更大的变形，即，更高的声压。此外，该压电振动板是矩形的，因此，与圆形振动板相比，实现了更大的变形量以及由此产生的更高的声压。

尽管如上所述的该压电振动板具有极佳的声音转换效率，但是这种振动板具有其结构引起的高谐振频率的问题，在这种结构中，当通过壳体等支撑该振动板时，必须通过粘合剂将其周围区域密封而不留出空间。例如，当通过粘合剂将两个尺寸是10毫米×10毫米的压电振动板的两个彼此相对边固定于壳体上并且将另外两个边弹性地密封，以使其可变形时，其谐振频率位于大约1200Hz，从而导致了大约300Hz的显著降低的声压，所述300Hz是人类语音频带的下限。

压电型接收器需要一种在从300Hz到3.4kHz的频带中具有几乎平坦的声压特性的电声变换器，此频率带等于人类的语音频带并且能够播放宽带语音。不利的是，上述支撑结构不允许该变换器在宽带范围内具有几乎平坦的声压特性。尽管越大的壳体和振动板产生了越低的谐振频率，但这导致了尺寸较大的电声变换器。

为了解决上述问题，当产生表面弯曲振动的压电振动板具有粘贴于该压电振动板的一个表面上且大于该压电振动板的树脂膜，并且将该膜的外周和外壳的支撑相接合时，能够支撑该压电振动板而不会造成较强的约束。在这种情况下，与传统的通过外壳支撑压电振动板的两边或四边的情况相比，这种压电振动板更可能会振动。结果，即使当该振动板具有与传统振动板相同的尺寸时，也可以使其谐振频率更低，并且由于施加于其上的降低的支撑约束力，还可以使其变形更大，从而实现了高声压。此外，在从基本谐振频率到二次谐振频率的频率区域中，所得到的声压不会下降，从而播放宽带语音。

相反，在具有上述使用的树脂膜的电声变换器中，施加于膜上的应力根据膜和外壳之间的接合状态而变化，从而使振动板具有移位的谐振频率，并因此使其具有波动的频率特性。

尽管还希望电声变换器是可表面安装的，从而能够直接将其安装于电路板，但是由于在回流焊接期间的容量，膜、外壳、粘合剂等发生变形，从而使施加于压电振动板上的应力变化，并因此使其频率特性在回流焊接之前和之后发生变化。

发明内容

为了克服上述问题，本发明的优选实施例提供了一种压电型电声变换器，这种压电型电声变换器防止了频率特性根据膜和外壳之间的接合状态或由于回流焊接期间的热量而波动或变化。

根据本发明的一个优选实施例，一种压电型电声变换器包括大致上矩形的压电振动板，所述压电振动板包括内部电极、具有***于两个压电陶瓷层之间的内部电极的多个层压压电陶瓷层、以及放置于所述压电振动板的顶部和底部主表面上的主表面电极，所述压电振动板响应施加到主表面电极和内部电极之间的交流信号，产生表面弯曲振动；大致上矩形的树脂膜，该树脂膜大于所述压电振动板，且具有大致上粘贴于其前表面的中心部分的压电振动板；以及外壳，所述外壳具有容纳在其中的所述压电振动板和树脂膜，并且具有支撑，用于支撑其上没有附着压电振动板的树脂膜的外周。该树脂膜对于至少一个回流焊接温度具有抗热性，通过粘合，将包括四个角的树脂膜的周边固定于所述外壳的支撑上，压电振动板的面积是没有通过粘合固定于支撑的树脂膜部分的面积的大约40％到大约70％，并且该树脂膜具有至少一个沿着树脂膜前和后方向弯曲的波状部分，该波状部分形成于没有粘贴压电振动板的外周，以及通过粘合将其固定于支撑的周边的内部。

在根据本发明优选实施例的压电型电声变换器中，所述产生表面振动的压电振动板具有大于该压电振动板的、粘贴于该压电振动板一个表面的、大致上是矩形的树脂膜。通过将该膜的周围与外壳的支撑相接合，能够支撑该压电振动板而不会对其进行较强的约束，因此，与传统的直接将压电振动板与外壳相接合的情况相比，这种压电振动板更可能会振动。结果，即使当振动板具有与传统振动板相同的尺寸时，也可以使其谐振频率更低，并且由于施加于其上的降低的支撑约束力，还可以使其变形更大，由此实现高声压。此外，在从基本谐振频率到二次谐振频率的频率区域中，所获得的声压不会下降，从而播放宽带语音。

压电振动板与树脂膜的尺寸比(面积比)与声压特性相关。当压电振动板与树脂膜的面积比是从大约40％到大约70％的范围之内时，声压特性是令人满意的，而当该面积比小于大约40％或大于70％时，声压趋向于降低。根据这种思路，在本发明的优选实施例中，压电振动板与树脂膜的面积比最好处于从大约40％到大约70％的范围内。

树脂膜具有至少一个沿着其前和后方向弯曲的波状部分，该波状部分位于没有粘贴压电振动板的外周以及通过粘合将该树脂膜固定于支撑的周边的内部。换句话说，形成了该波状部分以使其对应于树脂膜和外壳的支撑之间的至少接合部分。利用这种结构，即使当施加于膜上的应力根据膜和外壳之间的接合状态而变化时，由于波状部分的弹性，吸收了这种应力的变化，从而使得该振动板具有恒定的谐振频率并因此具有稳定的频率特性。

同样地，尽管由于回流焊接期间产生的热量而向膜、外壳、粘合剂等施加了热应力，由于膜的波状部分的弹性，吸收了这些应力，从而稳定了施加于压电振动板上的应力，由此，防止了使该压电振动板具有移位的谐振频率和变化的频率特性。

优选地，所述膜、外壳、压电振动板、粘合剂等由对于至少回流焊接温度(例如，大约220℃到260℃)具有抗热性的材料构成。

在该压电型电声变换器中，波状部分最好位于沿着树脂膜周边的位置。

当波状部分位于沿着树脂膜周边的位置时，该波状部分能够吸收沿着任意方向施加的应力，从而使振动板的频率特性的变化最小。

特别地，当通过粘合将树脂膜的周边固定于外壳的支撑时，该波状部分最好位于沿着该树脂膜周边的位置。

该压电振动板可以具有波状部分位于沿着除每一边中心之外的树脂膜的每一边的结构，并且施加到未形成相应波状部分的树脂膜各个边的中心部分的导电粘合剂将压电振动板的电极设置在外壳中的相应接线端相连。

有时，该导电粘合剂用于对压电振动板的电极和设置于外壳中的相应接线端进行相互电连接。在这种情况下，当该导电粘合剂延伸到相应的波状部分时，该波状部分的具有减少的应力吸收效果，因此引起了频率特性的波动。

为了避免上述问题，通过沿着除了每一边的中心部分之外的树脂膜的每一边形成波状部分并通过沿着没有波状部分的该边的空隙部分施加导电粘合剂，使压电振动板的电极与相应的接线端彼此电连接，同时保持了波状部分的应力吸收效果。

在该压电型电声变换器中，优选地，将最好由粘弹性(visco-elastic)材料构成的加重件附加到压电振动板上。

当压电振动板具有将层压压电振动板粘贴于树脂膜上的结构时，由于在从基本谐振频率到二次谐振频率的频率区域中其声压会下降，因此不能使声压特性平坦。为了使声压特性平坦，只应该使二次谐振频率更低而不使基本谐振频率发生改变。

因此，当将由粘弹性材料构成的加重件附加到压电振动板上时，可以只使二次谐振频率更低而不会改变基本谐振频率，由此实现了平坦的声压特性。同时，由于当该加重件延伸到树脂膜上时会使频率特性恶化，因此，必须施加加重体而使其不延伸到压电振动板的外部。

根据附加加重件的质量能够调整声压频率特性。由于当该加重件具有过高的杨氏模数时不太可能降低二次谐振频率，因此该加重件最好由诸如硅橡胶之类的粘弹性材料构成。更具体地，在压电型电声变换器中，加重体的杨氏模数最好不大于大约10MPa。

在该压电型电声变换器中，优选地，加重体的质量与包括树脂膜的压电振动板的总质量之比不大于大约0.4。

尽管随着附加质量比的增大，在低于二次谐振频率的频率区域中声压下降，二次谐振频率变低，且声压的下降变小，因此在上述频率区域中的声压特性变得更加平坦。同时，当附加质量比变得过大时，在低于基本谐振频率的频率区域中声压下降。

当质量比不大于大约0.4时，能够减少在上述频率区域中的声压下降，同时，能够防止在低于基本谐振频率的频率区域中的下降。

在该压电型电声变换器中，加重体的杨氏模数最好不大于大约10MPa。

理想地，该加重件由低弹性材料构成，以使二次谐振频率更低。当加重件的杨氏模数超过大约10MPa时，不太可能使二次谐振频率更低，由此，加重件的杨氏模数最好不大于大约10MPa，从而有效地使二次谐振频率更低。

参考附图，从以下优选实施例的详细描述中，本发明的其它特征、组件、性质和优点会变得更加明显。

附图说明

图1是根据本发明第一优选实施例的压电型电声变换器实例的透视分解图；

图2是图1所示压电型电声变换器的平面图，其中去除了盖子和弹性密封剂；

图3是沿着图2所示的线A-A截取的截面图；

图4是具有树脂膜的振动板的分解透视图；

图5(a)和(b)分别是具有树脂膜的振动板的平面图和沿着图5(a)所示的线B-B截取的截面图；

图6是压电振动板的放大透视图；

图7是沿着图6所示直线C-C得到的压电振动板的截面图；

图8是示出了振动板面积比和相对声压之间关系的曲线图；

图9(a)和9(b)是两个电声变换器之间回流焊接之前和之后的声压特性比较图，其中一个配置有具有无波状部分的膜的压电振动板，而另一个配置有具有波状部分的膜的压电振动板；

图10(a)到(c)是根据本发明优选实施例的具有树脂膜的其它实例的振动板的平面图；

图11是根据本发明第二优选实施例的电声变换器的平面图；

图12是示出了根据本发明第一优选实施例的压电振动板和第二优选实施例的压电振动板的声压特性的比较图；

图13是示出了附加质量比和基本谐振频率变化之间关系的图；

图14是示出了附加质量比和二次谐振频率变化之间关系的图；

图15是示出了附加质量比和在大约100Hz处声压变化之间关系的曲线图图；

图16是示出了附加质量比和在声压下降频率区域内的声压变化之间关系的曲线图；以及

图17是示出了根据所加质量的面积比，附加重量的弹性模数和二次谐振频率的频率变化之间关系的曲线图。

具体实施方式

图1到7示出了根据本发明第一优选实施例的表面安装压电型电声变换器。

根据本优选实施例的电声变换器能够播放具有在类似压电接收器的人类语音频带(大约300Hz到大约3.4kHz)中几乎平坦的声压特性的宽带语音，且该电声变换器包括：层压压电振动板1、树脂膜10、壳体20以及盖子30。壳体20和盖子30限定了外壳。

如图6和7所示，优选地，通过层压两个压电陶瓷层1a和1b来形成振动板1，且该振动板具有形成于其顶部和底部主表面上的主表面电极2和3，且陶瓷层1a和1b具有***其间的内部电极4。如图中的粗箭头所示，这两个陶瓷层1a和1b沿着相同的厚度方向极化。对分别接近于顶部和底部表面的主表面电极2和3进行设置，以使其长度稍微短于振动板1一边的长度，且其一端与设置于振动板1一个端面的端面电极5相连。因此，顶部和底部表面上的主表面电极2和3彼此相连。优选地，内部电极4大致上与主表面电极2和3对称，且其一端远离端面电极5而另一端与设置于振动板1另一个端面上的端面电极6相连。振动板1还具有放置于另一端部的顶部和底部表面、并且与端面电极6相连的辅助电极7。辅助电极7可以是具有恒定宽度的带状电极或按照使其仅仅与切口8b和另一个切口(未示出)相对应的方式设置的部分电极，这将在随后进行说明。

在本实施例中，优选地，陶瓷层1a和1b由具有大致上正方形的石墨-锆酸盐-钛酸盐(lead-zirconate-titanate)陶瓷(PZT)构成，例如所述方形具有大约7毫米到大约8毫米的边长和每一层大约15微米(一共大约30微米)的厚度。

振动板1具有设置于其顶部和底部表面上的树脂层8和9，从而覆盖了主表面电极2和3。对树脂层8和9进行设置，从而定义了用于防止振动板1由于坠落碰撞而破裂的保护层，且按照需要有选择地使用。前表面上的树脂层8具有形成于其两个彼此相对的边的中心部分的切口8a和8b，通过所述切口分别暴露了主表面电极2和一个辅助电极7。此外，后表面的树脂层9具有形成的另一个切口(未示出)以使其面对切口8b，通过该切口使另一个辅助电极7暴露。

优选地，本优选实施例的树脂层8和9由具有厚度是大约5微米到大约10微米的聚酰胺-酰亚胺(polyamide-imide)树脂构成。

利用粘合剂11将振动板1与大于振动板1的大致上是矩形的树脂膜10的前表面的大致上的中心部分相接合。例如，该粘合剂11是环氧粘合剂。

优选地，树脂膜10比压电振动板1薄，并且最好由杨氏模数在大约500MPa到大约15,000MPa范围内的树脂材料构成。理想地，树脂膜10对于至少一个回流焊接温度(例如，大约300℃)具有抗热性。更具体地，树脂膜10最好由例如环氧、丙烯酸、聚酰亚胺或聚酰胺酰亚胺材料构成。

优选地，在本优选实施例中使用的树脂膜10由具有大约10毫米边长、大约7.5微米厚度以及大约3400MPa杨氏模数的大致上正方形的聚酰亚胺膜构成。

压电振动板1与树脂膜10的尺寸比(面积比)与声压特性相关。发明人发现当压电振动板1与树脂膜10的面积比在大约40％到大约70％范围内时，声压特性是最令人满意的，而当面积比小于大约40％或大于大约70％时，声压趋向于下降。根据这种思路，压电振动板1与树脂膜10的面积比最好在大约40％到大约70％的范围之内。

图8示出了附在边长是大约10毫米的大致上矩形的树脂膜10上的压电振动板1的面积比和该压电振动板1的相对声压(dB)之间的关系。将相对声压定义为声压转换值，其中当压电振动板1在频率100Hz受到大约1×10^-6m³的变形量时，将其设为0dB。

从图中可以清楚看到，当压电振动板的面积比处于大约40％到70％范围内时，相对声压大致上大于0dB，因此声压特性是令人满意的。另一方面，当面积比小于大约40％或大于大约70％时，相对声压趋向于更加急剧地降低。由于当其面积比是大约55％时得到了压电振动板1在100Hz的最大变形，因此从声压特性的角度出发，振动板1的最佳面积比是大约55％。

树脂膜10具有在从振动板1向外延伸的***部分中通过模制形成的波状部分12。在本优选实施例中，沿着不包括其中心部分的树脂膜的每一边，形成了每一个波状部分12，即沿着四个角中的每一个，从而形成了类似字母L的形状。波状部分12具有沿树脂膜10的前和后方向弯曲的形状，从而工作时能够缓解以沿着其表面的方向施加到树脂膜10的应力。尽管本优选实施例中的波状部分12具有宽度是大约0.5毫米且深度是大约0.2毫米的向上突出的形状，但是它还可以具有向下突出的形状或反复向上和向下弯曲的波状板的形状。此外，其横截面形状可以如拱顶那样弯曲。如稍后将描述的，尽管在其四个角附近将树脂膜10与壳体20的支撑20f相接合，然而优选地，可以形成波状部分12以使其至少与上述接合部分相对应。

当如上所述，局部地设置了波状部分12时，最好沿着至少大约30％的壳体20的周长设置波状部分12，以便提供缓解应力的效果。

优选地，壳体20由诸如陶瓷、树脂或玻璃环氧树脂等绝缘材料制成，并且形成了具有底壁20a和四个侧壁20b到20e的立方盒。如果壳体20由树脂构成，诸如液晶聚合体(LCP)、间同立构聚苯乙烯(SPS)、聚苯硫醚(PPS)或环氧树脂之类的抗热树脂是理想的，以便抵抗回流焊接。四个侧壁20b到20e具有设置于其内周的围绕支撑20f，以便支撑树脂膜10外周的下表面，并且两个彼此相对的侧壁20b和20d分别具有在延伸到侧壁20b和20d内部的支撑20f附近暴露的一对接线端21和22的内部连接器21a和22a。优选地，通过模制形成接线端21和22，以使其可***壳体20中，且接线端21和22分别具有从壳体20向外突出并且向壳体20的底部弯曲的外部连接器21b和22b，以使其沿着侧壁22b和22d的外表面延伸。在本优选实施例中，将终端21和22的每一个内部连接器21a和22a分为两部分，以使分为两部分的内部连接器21a和22a在壳体20的拐角附近延伸。

尽管沿着壳体20的整个内周形成了支撑20f，以便支撑树脂膜10的整个外周，然而，可以部分地设置支撑20f，以使其只支撑树脂膜10的四个角处的下表面。

壳体20具有设置于支撑20f之外和四个侧壁20b到20e之内的导板20g，以便引导树脂膜10的外周。每一个导板20g具有一个形成于其内表面并逐渐向内及向下倾斜的倾斜表面，从而沿着倾斜表面引导树脂膜以便将其准确地放置于支撑20f上。如图3所示，形成了支撑20f，以使其位于比接线端21和22的内部连接器21a和22a低一个梯级(step)的位置。利用这种结构，当将树脂膜10放置于支撑20f之上时，振动板1的上表面大致上与接线端21和22的内部连接器21a和22a的上表面是持平的。

壳体20还具有在底壁20a的一部分处形成的、靠近侧壁20c的第一声发射孔20h。

将具有树脂膜10的振动板1容纳于壳体20中，并将树脂膜10的周边放置于壳体20的支撑20f上。然后，接线端21和22的内部连接器21a和22a和与内部连接器21a和22a相对的树脂膜10的部分具有施加到其间的弹性粘合剂13，以便通过粘合剂将树脂膜10固定于壳体20上。在固化状态，弹性粘合剂13的杨氏模数(Young’s modulus)小于导电粘合剂14，这将在下文中进行说明。例如，优选地，可以使用杨氏模数大约是3.7×10⁶Pa的氨基甲酸酯粘合剂。优选地，施加每一种弹性粘合剂以形成类似小丘的堆积形状。

在将树脂膜10固定于壳体20之后，将两个导电粘合剂14施加到从切口8a露出的主表面电极2和接线端21的内部连接器21a之间、以及从切口8b露出的辅助电极7和接线端22的内部连接器22a之间，以便形成类似曲柄的形状。例如，一个导电粘合剂14通过没有树脂膜10的相应波状部分12的一个空隙部分12a向外延伸，并围绕波状部分12的外部绕行，其中，分别将导电粘合剂14的两端施加到主表面电极2和内部连接器21a。在该状态下，由于未将导电粘合剂14施加到波状部分12上，因此波状部分12不会失去应力吸收效果。此外，由于将每一个导电粘合剂14施加到了具有类似小丘的堆积形状的相应弹性粘合剂13上，因此防止了将导电粘合剂14的固化收缩应力或约束力施加到树脂膜10上。

类似地，另一个导电粘合剂14通过没有树脂膜10的相应波状部分12的相应空隙部分12a延伸，并围绕波状部分12的外部绕行，并置于弹性粘合剂13上方，其中分别将导电粘合剂14的两端施加到相应的辅助电极7和内部连接器22a。

优选地，导电粘合剂14是在固化之后具有低杨氏模数的导电胶体(paste)，从而不会限制树脂膜10的变形。在本优选实施例中，最好使用固化之后杨氏模数是大约0.3×10⁹Pa的氨基甲酸酯导电胶体。当在施加之后通过加热固化了导电粘合剂14时，分别使主表面电极2和接线端21的内部连接器21a、以及相应的辅助电极7和接线端22的内部连接器22a进行电连接。

在将振动板1和接线端21和22的内部连接器21a和22a相互连接之后，将弹性密封剂15施加到树脂膜10的四周和壳体20的内周之间，以便密封树脂膜10和壳体20之间的空间。优选地，弹性密封剂15是一种杨氏模数尽可能小的弹性粘合剂，从而允许树脂膜10进行变形。在本实施例中，最好使用固化之后杨氏模数是大约3.0×10⁵Pa的硅有机粘合剂。

在如上所述将具有树脂膜10的振动板1贴附于壳体20之后，利用粘合剂31将盖子30与壳体20的上开口相接合。由于盖子30由与壳体20相类似的材料构成，通过将盖子30与壳体20接合，盖子30和振动板1具有形成在其间的声空间。盖子30具有形成于其中的第二声发射孔32。

如上所述，完成了该表面安装压电型电声变换器。

在根据本优选实施例的电声变换器中，当将预定的交流电压施加于接线端21和22之间时，其极化方向和电场方向与振动板1相同的一个压电陶瓷层沿着其表面的方向缩短，而其极化方向和电场方向与振动板1的相反的另一压电陶瓷层沿着其表面的方向伸长，从而使整个振动板1沿着其厚度方向弯曲。

将压电振动板1粘贴于比其自身大的树脂层10上，并利用壳体20的支撑20f支撑其上没有粘贴振动板1的树脂层10的外周，由此没有强烈地限制振动板1的变形。结果，即使当振动板1具有与传统振动板相同的尺寸时，也可以使其谐振频率较低，并且由于施加到其上的减小了的支撑约束力，还可以使其变形更大，因此实现了较高的声压。

图9(a)和(b)是回流焊接之前和之后两个电声变换器的声压特性的比较图，其中，图9(a)示出了具有压电振动板的电声变换器，所述压电振动板具有没有波状部分的树脂膜，而图9(b)示出了具有压电振动板的另一电声变换器，所述压电振动板具有包括如图4和5所示的波状部分的树脂膜。

从这些图中可以清楚看到，在没有设置波状部分的情况下，在回流焊接之后，处于基本谐振频率(大约300Hz)的声压电平增大，并且基本谐振频率也向着较高频率一侧变化。此外，二次谐振频率(大约2500Hz)略微向着较低频率一侧变化。

相反，在设置了波状部分的情况下，基本谐振频率和二次谐振频率几乎没有变化，并且在回流焊接前和后之间的声压电平也几乎没有变化，因此实现了非常稳定的声压特性。

图10(a)到(c)示出了具有树脂膜的其它压电振动板示例，其中图10(a)示出了一种压电振动板，该压电振动板具有将波状部分12沿着树脂膜10的四周设置的结构；图10(b)示出了另一种压电振动板，该压电振动板具有在除了树脂膜10的每一边的中心部分和四角之外，将波状部分12沿着树脂膜10的四边设置的结构；以及图10(c)示出了另一种压电振动板，该压电振动板具有除了树脂膜10四角之外，将波状部分12沿着树脂膜的四边设置的结构。

在任一情况下，在本发明的优选实施例中都能够得到与第一优选

实施例相同的优点。

图11示出了根据本发明第二优选实施例的电声变换器。

在本优选实施例中，优选地，仅将由粘弹性材料构成的加重件40添加到压电振动板1上。

理想地，加重件40由在固化状态下的杨氏模数不大于10MPa的的诸如硅有机粘合剂之类的材料构成。

图12示出了具有树脂膜的压电振动板的声压特性比较图(根据ITU-T3.2规定的测量条件，利用低漏电耦合器进行测量)。在图中，(a)表示根据本发明第一优选实施例的振动板声压特性，该曲线示出了在从基本谐振频率到二次谐振频率的频率区域内，所获得的具有几乎平坦的特性的声压，从而能够播放宽带语音。由于不利的是，该特性具有其中声压下降的、低于二次谐振频率的频率区域(大约1kHz到大约2kHz)，因此最好是尽可能地防止这种声压的下降。

因此，在第二优选实施例中，仅将由粘弹性材料构成的加重件40添加到压电振动板1上，以便使二次谐振频率更低，并使在低于二次谐振频率的频率范围内的声压下降更小。在这种情况下，需要上述设置，而不影响基本谐振频率和该处的声压。

在图12中，(b)和(c)分别表示了根据第二优选实施例的振动板的声压特性，其中附加质量比分别是大约0.18和大约0.58。附加质量比由下面的等式给出：

附加质量比＝重物的质量/(树脂膜+粘合剂+振动板+树脂层)的质量。

从图12中可以清楚看出，随着附加质量比变大，二次谐振频率随之变低，且减少了在大约1kHz到大约2kHz频率区域的声压下降，因此提高了在此频率区域内的声压特性，从而使其更平坦。同时，当附加质量比变得过大时，由于附加质量的增大更可能限制压电振动板1的变形，处于低于基本谐振频率的频率区域的声压会降低。

图13和14分别示出了附加质量比和基本谐振频率变化之间的关系以及附加质量比和二次谐振频率变化之间的关系。

当附加质量比增大时，基本谐振频率略微增大，而二次谐振频率降低。

图15示出了100Hz处附加质量比和声压变化之间的关系，而图16示出了在声压下降频率区域内，附加质量比和声压变化之间的关系。

从这些图中可以得知，随着附加质量的增大，100Hz处的声压降低，而声压下降频率区域内的声压增大。随着附加质量比变得更大，声压很可能会降低，并且当附加质量比变得大于大约0.4左右时，二级谐振频率也不大可能会变低。根据这种思路的结果，附加质量比最好不大于大约0.4。

优选地，附加重物，即加重件最好由低弹性材料构成，以使二次谐振频率更低。当相反，加重件由高弹性材料构成时，振动板弹性的表观模数增大，由此引起了谐振频率的增大。图17示出了具有相同质量的附加重物的弹性模数(杨氏模数)和二次谐振频率的频率变化之间的关系，其中，将每一个加重件与振动板的面积比作为变量参数。

从图17中可以清楚看出，当弹性模数模数超过10MPa时，二次谐振频率趋向于增大。此外，附加面积比越大，则能够有效地使二次谐振频率变得更低。

可以通过例如配载容易地施加该附加重物。

本发明并不局限于上述优选实施例，且能够在其精神范围内进行修改。

尽管优选地，通过层压两个压电陶瓷层形成根据上述优选实施例的每一个压电振动板，然而，可以通过层压三个或更多压电陶瓷层形成所述压电振动板。在这种情况下，***层用作不产生方形振动的虚拟层。

此外，本发明并不局限于将压电振动板粘贴于树脂膜一个表面的结构，还可以是将两个压电振动板粘贴于树脂膜的前和后表面的结构。

本发明的外壳并不局限于具有通过凹下的壳体和平面盖子形成的结构。例如，外壳可以具有凹下的壳体和凹下的盖子彼此相对且彼此相连的结构，或可选地，外壳可以具有另一种结构，其中将具有薄膜的压电振动板固定于具有支撑的大致上矩形框架的内部，且该框架具有固定于其前和后表面的盖子。此外，该外壳还可以具有另一种结构，其中将支撑放置于平板上，并将具有树脂膜的压电振动板固定于该支撑上，且其上覆盖有盖子。

作为使用粘合剂的替代，通过超声波焊接或热焊接，将树脂膜固定于外壳上。

本发明的接线端并不局限于那些如上述优选实施例的通过模制形成以使其能够被***的接线端，例如，接线端可以是从壳体的支撑的上表面向外伸出的或薄或厚的膜电极。

尽管已经针对优选实施例描述了本发明，然而，对于本领域技术人员而言显而易见，可以按照多种方式修改该公开的发明，并且本公开的发明可以假设除了那些具体阐明及上述实施例之外的多个实施例。因此，所附权利要求意图涵盖落在本发明的真正精神和范围内的本发明的所有修改。

Claims

1.一种压电型电声变换器，包括：

大致上矩形的压电振动板，所述压电振动板包括内部电极、具有***于两个压电陶瓷层之间的内部电极的多个层压压电陶瓷层、以及设置于所述压电振动板的顶部和底部主表面上的主表面电极，其中，所述压电振动板响应施加到主表面电极和内部电极之间的交流信号，产生表面弯曲振动；

大致上矩形的树脂膜，所述树脂膜大于所述压电振动板，且具有大致上粘贴于其前表面的中心部分的压电振动板；

以及外壳，所述外壳具有容纳在其中的所述压电振动板和树脂膜，并且具有支撑，用于支撑其上没有附着压电振动板的树脂膜的外周；其中

所述树脂膜至少对回流焊接温度具有抗热性；

通过粘合，将包括四个角的树脂膜的周边固定于所述外壳的支撑上；

所述压电振动板的面积是没有通过粘合固定于支撑的树脂膜部分的面积的大约40％到大约70％；以及

所述树脂膜具有至少一个沿着其前和后方向弯曲的波状部分，将所述波状部分设置于没有粘贴压电振动板的外周，并且设置于通过粘合将所述树脂膜固定于支撑的周边的内部。

2.根据权利要求1所述的压电型电声变换器，其特征在于沿着所述树脂膜的周围设置所述至少一个波状部分。

3.根据权利要求1所述的压电型电声变换器，其特征在于沿着除每一边的中心部分之外的树脂膜的每一边设置所述的至少一个波状部分，施加到没有定位相应波状部分的树脂膜的所述边的中心部分的导电粘合剂将压电振动板的电极与设置在外壳中的相应接线端相连。

4.根据权利要求1所述的压电型电声变换器，其特征在于所述压电振动板具有由添加到其上的粘弹性材料构成的加重件。

5.根据权利要求4所述的压电型电声变换器，其特征在于所述加重件的质量与包括树脂膜的压电振动板的总质量之比不大于大约0.4。

6.根据权利要求4所述的压电型电声变换器，其特征在于所述加重件的杨氏模数不大于大约10MPa。

7.根据权利要求1所述的压电型电声变换器，其特征在于所述多个压电陶瓷层沿着其厚度的共同方向极化。

8.根据权利要求1所述的压电型电声变换器，其特征在于所述主表面电极短于所述振动板一边的长度。

9.根据权利要求1所述的压电型电声变换器，其特征在于所述多个层压压电陶瓷层具有大致上方形的形状。

10.根据权利要求1所述的压电型电声变换器，其特征在于还包括设置所述压电振动板顶部和底部表面的树脂层，从而覆盖所述主表面电极。