DE19922148C2 - Piezoelektrisches akustisches Bauteil - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft ein piezoelektrisches akustisches Bauteil, z. B. einen piezo­ elektrischen Summer oder einen piezoelektrischen Empfänger.

Beschreibung des Standes der Technik

Piezoelektrische akustische Bauteile wie beispielsweise piezoelektrische Summer, die einen Alarm- oder Betriebston erzeugen, oder piezoelektrische Empfänger, werden häufig beispielsweise in elektronischen Geräten, elektrischen Haus­ haltsgeräten und Mobiltelefonen verwendet.

Wie die Offenlegungsschriften (Kokai) Nr. 7-107593 und 7-203590 japanischer Pa­ tentanmeldungen beschreiben, hat ein solches piezoelektrisches akustisches Bau­ teil typischerweise eine Struktur, bei der eine kreisförmige Metallplatte mit einer auf einer Hauptfläche einer piezoelektrischen Platte ausgebildeten Elektrode verbun­ den ist und dadurch einen unimorphen Vibrationskörper bildet; der Vibrationskörper ist in einem kreisförmigen Gehäuse derart angeordnet, dass die Umfangskante der Metallplatte im Gehäuse gelagert ist; und der offene Teil des Gehäuses ist mit ei­ nem Deckel bedeckt.

Bei Anwendung eines solchen kreisförmigen Vibrationskörpers erhält man aller­ dings nur eine geringe Herstellungseffizienz, einen geringen Wirkungsgrad bei der akustischen Wandlung, und er bietet Schwierigkeiten bei der Realisierung einer Oberflächenbefestigungsstruktur. Diese Probleme werden nachstehend im einzel­ nen beschrieben.

Zunächst werden der Wirkungsgrad bei der akustischen Wandlung und die Her­ stellungseffizienz diskutiert. Ein Herstellungsprozess für ein solches piezoelektri­ sches akustisches Bauteil enthält folgende Schritte: Zunächst wird, wie Fig. 1A zeigt, mittels eines Stanzstempels 41 eine kreisförmige piezoelektrische Platte 42 aus einem Rohblatt 40 ausgestanzt; dann wird, wie die Fig. 1B zeigt, eine kreis­ förmige Metallplatte 43 mit einer auf einer Hauptfläche der piezoelektrischen Platte 42 gebildeten Elektrode mechanisch und elektrisch verbunden; dann wird, wie die Fig. 1C zeigt, mittels eines hochgespannten Gleichstroms ein elektrisches Feld zwischen auf entgegengesetzten Hauptflächen der piezoelektrischen Platte gebil­ deten Elektroden angelegt, das die Polarisierung derselben bewirkt, wodurch man einen Vibrationskörper 44 erhält; der Vibrationskörper 44 wird in einem Gehäuse 45 untergebracht, und Leitungsdrähte 46 und 47, die jeweils mit der auf der anderen Hauptfläche der piezoelektrischen Platte 42 und der Metallplatte 43 gebildeten E­ lektrode verbunden sind, werden aus dem Gehäuse 45 herausgeführt.

Das Ausstanzen der scheibenförmigen piezoelektrischen Platten 42 aus dem Roh­ blatt 40 läßt jedoch einen großen Teil des Rohblatts 40 unbenutzt und führt dadurch zu einer schlechten Materialausnutzung. Da die Ausbildung der Elektroden und die Polarisation nach dem Stanzvorgang für jede Platte einzeln ausgeführt werden, verringert sich der Prozessdurchsatz. Außerdem ist die Gesamteffizienz bei der Herstellung gering, da der Stanzstempel 41 entsprechend der Größe der piezo­ elektrischen Platte 42 hergestellt werden muss.

Fig. 2A zeigt, dass, da der scheibenförmige Vibrationskörper 44 an seinem Um­ fang am Gehäuse 45 befestigt ist, ein Punkt P maximaler Auslenkung nur in seiner Mitte auftritt, so dass sich bei der Auslenkung nur ein kleines Volumen ergibt und außerdem ein geringer Wirkungsgrad bei der akustischen Wandlung. Als Ergebnis wird der Schalldruck bezogen auf die Eingangsenergie klein. Da der Vibrations­ körper 44 außerdem an seinem Umfang begrenzt ist, erzeugt er eine hohe Fre­ quenz. Somit muss der Radius des Vibrationskörpers vergrößert werden, damit dieser mit niedriger Frequenz vibriert.

Nun wird die Realisierung einer Struktur zur Oberflächenbefestigung beschrieben. Ein piezoelektrisches akustisches Bauteil mit Oberflächenbefestigungsstruktur ist z. B. in der japanischen Gebrauchsmusteroffenlegungsschrift (Kokai) Nr. 3-125396 beschrieben. Diese Struktur hat jedoch folgende Nachteile: Da die Leitungsan­ schlüsse einstückig auf der Metallplatte gebildet werden müssen, wird die Form der Metallplatte kompliziert; damit auch die Leitungsanschlüsse aus dem Gehäuse her­ ausgeführt werden können, verkompliziert sich die Form desselben; und weil die Leitungsanschlüsse mit der piezoelektrischen Platte im Kontakt stehen oder daran befestigt werden müssen, wird die piezoelektrische Platte belastet. Deshalb ist die Realisierung eines solchen piezoelektrischen akustischen Bauteils mit einer für die Oberflächenmontage geeigneten Struktur hinsichtlich Zuverlässigkeit und Herstel­ lungskosten schwierig.

Aus der DE 35 02 501 A1 ist ein Mehrtongeber, insbesondere für Fernsprechappa­ rate, mit einem aus zwei Gehäusehälften zusammengesetzten, dosenförmigen Ge­ häuse bekannt. Das dosenförmige Gehäuse enthält eine piezoelektrisch anregbare Membranscheibe, die zwischen einander gegenüberstehenden, ringförmigen Ab­ sätzen auf der Innenseite der Gehäusehälften jeweils unter Zwischenlage dämp­ fender elastischer Ringe eingespannt ist, wobei einer der ringförmigen Absätze am Umfang verteilt angeordnete, sich an den betreffenden benachbarten elastischen Ring anlegende Vorsprünge aufweist. Um trotz einer Erweiterung der Toleranz­ grenzen für die Fertigung der Teile eine Verbesserung des Frequenzspektrums und eine Erhöhung der Lautstärke zu erreichen, erstrecken sich die Vorsprünge in Ra­ dialrichtung im wesentlichen über die gesamte Ringbreite der dämpfenden elasti­ schen Ringe. Die Vorsprünge weisen über die Ringbreite im wesentlichen eine gleichbleibende Abmessung in Umfangsrichtung auf. Der Mehrtongeber nach der DE 35 02 501 weist eine mit einer kreisrunden piezokeramischen Schicht verse­ hende kreisrunde Metallmembran auf, die mittels zweier elastischer Silikon ringe zwischen den Gehäusehälften befestigt ist.

Aus der DE 34 09 815 C2 ist ein Verfahren zur Herstellung eines einstückigen Ult­ raschallwandlers aus Oxidkeramik bekannt. Der Ultraschallwandler besitzt einen angepassten Wellenwiderstand, wie ihn ein an Flüssigkeiten oder Luft verbessert angepasster, aus mindestens einem Wandlerkörper und einem Anpassungskörper bestehender Ultraschall-Wandler hat. Der Ultraschall-Wandler umfaßt einen recht­ eckigen, plattenförmigen, piezokeramischen Körper, der auf den beiden gegenü­ berliegenden Großflächen ganzflächige Elektroden-Beschichtungen hat.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein piezoelektrisches, akustisches Bauteil mit einer für die Oberflächenmontage geeigneten Struktur hinsichtlich Zuverlässigkeit und Herstellungskosten zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Eine bevorzugte Ausführungsform ist Gegenstand des Unteranspruchs 2.

Da die piezoelektrische Platte rechteckig ist, wird auf dem Rohblatt beim Ausstan­ zen solcher rechteckiger piezoelektrischer Platten kein Platz verschwendet, so dass die Materialausnutzung gesteigert ist. Da außerdem die Elektrodenbildung und die Polarisation an einem Muttersubstrat erfolgt, aus dem mehrere piezoelektrische Platten ausgeschnitten werden, ist die Herstellungseffizienz gesteigert. Da außer­ dem verschiedenartige piezoelektrische Platten mit unterschiedlichen Dimensionen durch Veränderung der Schnittmaße oder Positionen des Muttersubstrats erzeugt werden können, müssen keine jeweils unterschiedlichen Stanzwerkzeuge zur Her­ stellung piezoelektrischer Platten unterschiedlicher Abmessung zur Verfügung ge­ stellt werden, im Gegensatz zu den bekannten kreisrunden piezoelektrischen akus­ tischen Bauteilen. Besonders läßt sich die Anzahl der verschiedenen Arten z. B. von Gesenken, Spannfuttern und piezoelektrischen Körpern, die in den Herstel­ lungsschritten vom Ausstanzen des Rohblatts bis zum Schneiden des Muttersub­ strats nötig sind verringern, so dass sich die Investitionskosten verringern und die Effizienz bei der Herstellung steigert.

Bei dem erfindungsgemäßen piezoelektrischen akustischen Bauteil sind die einan­ der gegenüberliegenden Längsendabschnitte des rechteckigen Vibrationskörpers über die jeweiligen Stützglieder an dem Befestigungssubstrat befestigt. Deshalb dehnt sich die piezoelektrische Platte aus und zieht sich zusammen, wenn ein Sig­ nal einer vorbestimmten Frequenz zwischen der Metallplatte und der auf der ande­ ren Hauptfläche der piezoelektrischen Platte gebildeten Elektrode angelegt wird, so dass sich der rechteckige Vibrationskörper entsprechend verbiegt. Dabei vibriert der Vibrationskörper in einer Richtung senkrecht zu seiner Hauptfläche, und die einander entgegengesetzten Längsendabschnitte dienen als Vibrationsknoten und, wie in Fig. 2B gezeigt, entsteht ein Punkt P maximaler Auslenkung entlang der Mittellinie in Längsrichtung, d. h. dass sich das Volumen der Auslenkung erhöht. Es ist zu bemerken, dass, obwohl die Lücke zwischen dem Befestigungssubstrat und jedem der einander gegenüberliegenden seitlichen Endabschnitte des Vibrations­ körpers vom Dichtungsmaterial abgedichtet ist, dieses die Vibration des Vibrations­ körpers aufgrund seiner Elastizität nicht behindert. Da ein Teil des Vibrationskör­ pers zwischen den befestigten, einander gegenüberliegenden Längsendabschnitten frei schwingen kann, ist die mit diesem Vibrationskörper erzeugbare Frequenz ge­ ringer, als sie von einem scheibenförmigen Vibrationskörper erzeugbar ist. Anders gesagt kann, wenn eine gegebene Frequenz erzeugt werden soll, ein rechteckiger Vibrationskörper kleiner ausfallen als ein scheibenförmiger Vibrationskörper.

Da der Deckel mit dem Befestigungssubstrat derart verbunden ist, dass er den Vib­ rationskörper nicht berührt, ist damit um den Vibrationskörper herum ein im wesent­ lichen dichter Zustand erreicht, und die Oberflächenmontage läßt sich leicht ausfüh­ ren. Genauer können die erste und zweite Elektrode, die auf dem Befestigungssub­ strat liegen, zu den einander entgegengesetzten Stirnseiten des Befestiguns­ substrats herausgeführt werden und somit als Außenanschlüsse dienen. Dieser Aufbau vereinfacht die Formen der Metallplatte, des Gehäuses und anderer Ele­ mente.

In dem oben beschriebenen piezoelektrischen akustischen Bauteil können die Stützglieder aus einem leitenden Material bestehen, und die Metallplatte des Vibra­ tionskörpers kann fest mit der auf dem Befestigungssubstrat liegenden ersten Schaltungselektrode über das dortige Stützglied verbunden werden, wohingegen die auf der ersten Hauptfläche der piezoelektrischen Platte liegende erste Vibrati­ onskörperelektrode über einen Leitungsdraht mit der auf dem Befestigungssubstrat liegenden zweiten Schaltungselektrode verbunden werden kann.

Da der Vibrationskörper mit dem Befestigungssubstrat elektrisch und mechanisch über die Stützglieder verbunden werden kann, wird der Aufbau des piezoelektri­ schen akustischen Bauteils einfach, und die elektrischen Verbindungen sind zu­ verlässig. Da außerdem kein Leitungsanschluss mit dem Vibrationskörper verbun­ den ist, erfährt dieser auch keine äußere Belastung, und dadurch wird ein sehr zu­ verlässiges piezoelektrisches akustisches Bauteil herstellbar.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug­ nahme auf die Zeichnung beschrieben.

Die Fig. 1A-1C stellen Prozessschritte bei der Herstellung eines kreisför­ migen piezoelektrischen Summers dar;

Fig. 2A ist eine graphische Darstellung der bei einem herkömmlichen kreis­ förmigen Vibrationskörper zu beobachtenden Auslenkungen;

Fig. 2B ist eine graphische Darstellung der bei einem ein bevorzugtes Aus­ führungsbeispiel dieser Erfindung darstellenden rechteckigen Vibrationskörper zu beobachtenden Auslenkungen;

Fig. 3 zeigt perspektiv einen piezoelektrischen Summer, der als ein Beispiel eines ein Ausführungsbeispiel dieser Erfindung darstellenden piezoelektrischen akustischen Bauteils dient;

Fig. 4 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des in Fig. 3 gezeigten piezoelektrischen Summers;

Fig. 5 ist eine Schnittdarstellung längs der Schnittlinie V-V von Fig. 3;

Fig. 6 ist eine graphische Darstellung zum Vergleich eines kreisförmigen Vib­ rationskörpers mit einem rechteckigen Vibrationskörper hinsichtlich der Beziehung zwischen dem Größenmaß und der Resonanzfrequenz;

die Fig. 7A-7C sind Darstellungen, die die Prozessschritte bei der Her­ stellung eines rechteckigen Vibrationskörpers zeigen; und

die Fig. 8A-8D zeigen Prozessschritte bei der Herstellung eines rechtecki­ gen piezoelektrischen Summers.

In den Fig. 3 bis 5 ist ein piezoelektrischer Summer dargestellt, der als ein be­ vorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen piezoelektrischen akusti­ schen Bauteils dient.

Der piezoelektrische Summer enthält einen Vibrationskörper 1 der unimorphen Art, ein Befestigungssubstrat 10 und einen Deckel 20.

Der Vibrationskörper 1 enthält eine rechteckige piezoelektrische Platte 2, die aus piezoelektrischer Keramik wie z. B. PZT (Bleizirkonat-Bleititanat) besteht, und eine rechteckige Metallplatte ist elektrisch und mechanisch mit der zweiten Hauptfläche der piezoelektrischen Platte 2 verbunden. Die Metallplatte 3 besteht aus einem Stoff guter Leitfähigkeit und Federelastizität, z. B. aus Phosphorbronze oder 42Ni. Wenn die Metallplatte 3 aus 42Ni hergestellt ist, hat sie einen thermischen Deh­ nungskoeffizienten, der in der Nähe des von Keramik (z. B. PZT) liegt, so dass ein zuverlässigerer Vibrationskörper 1 erzielbar ist. Eine erste und zweite Vibrations­ körperelektrode 2a und 2b liegen jeweils auf der ersten und zweiten Hauptfläche der piezoelektrischen Platte 2. Die Metallplatte 3 ist mit der zweiten Vibrations­ körperelektrode 2b verbunden und stellt gleichzeitig die elektrische Verbindung zu ihr her. Statt die zweite Vibrationskörperelektrode 2b zu verwenden, kann die Me­ tallplatte 3b direkt mit der zweiten Hauptfläche der piezoelektrischen Platte 2 mittels eines leitenden Klebstoffs verbunden werden, d. h. dass die Metallplatte 3 auch als zweite Vibrationskörperelektrode 2b verwendet werden kann.

Stützglieder 4 und 5 aus leitendem Material sind auf der zweiten Hauptfläche des Vibrationskörpers an den einander gegenüberliegenden Längsendabschnitten be­ festigt. Die Stützglieder 4 und 5 können z. B. durch lineares Auftragen eines leiten­ den Klebstoffs auf die untere Oberfläche der Metallplatte 3 und Aushärten des line­ ar aufgetragenen Klebstoffs oder durch festes Anbringen eines linearen leitenden Materials wie z. B. eines Metalldrahts, an der unteren Oberfläche der Metallplatte 3 gebildet werden.

Der Vibrationskörper 1 ist elektrisch und mechanisch über die Stützglieder 4 und 5 auf dem isolierenden Befestigungssubstrat 10 befestigt bzw. mit diesem verbunden. Insbesondere ist die untere Oberfläche des Stützglieds 4 mittels eines leitfähigen Klebers (nicht gezeigt) mit einer auf dem Befestigungssubstrat 10 liegenden ersten Schaltungselektrode 11 verbunden, während die untere Oberfläche des Stützglieds 5 mit leitfähigem oder isolierendem Klebstoff (nicht gezeigt) auf einem Teil des Be­ festigungssubstrats 10 befestigt ist, auf dem keine Elektrode liegt. Der Vibrations­ körper 1 ist auf diese Weise stabil und sicher an den in Längsrichtung einander ge­ genüberliegenden Endbereichen des Befestigungssubstrats 10 befestigt, während ein vorgegebener Abstand oder eine Lücke zwischen dem Vibrationskörper 1 und dem Befestigungssubstrat 10 eingehalten ist. Deshalb kann der Vibrationskörper 1 in vertikaler Richtung vibrieren, wobei seine einander in Längsrichtung gegenüber­ liegenden Endbereiche als Schwingungsknoten dienen.

Gemäß der obigen Beschreibung werden die Stützglieder 4 und 5 fest an der zweiten Hauptfläche des Vibrationskörpers 1 angebracht, und dann werden die unteren Oberflächen der Stützglieder 4 und 5 an dem Befestigungssubstrat 10 mit dem leitfähigen Klebstoff verbunden. Jedoch können auch der Schritt, der die Stützglieder 4 und 5 bildet und ein Schritt, der den Vibrationskörper 1 mit dem Be­ festigungssubstrat 10 verbindet, gleichzeitig und zusammen ausgeführt werden. Genauer kann der leitfähige Klebstoff linear auf der oberen Oberfläche des Befesti­ gungssubstrats 10 oder auf der unteren Oberfläche(zweite Hauptfläche) des Vibra­ tionskörpers 1 aufgedruckt oder mit einem Spender aufgebracht werden. Dann werden vor dem Aushärten des leitfähigen Klebstoffs das Befestigungssubstrat 10 und der Vibrationskörper 1 miteinander verbunden, während gleichzeitig der Ab­ stand oder die Lücke zwischen ihnen frei gehalten wird. Danach läßt man den leit­ fähigen Klebstoff aushärten. Dieser Prozess weist weniger Schritte auf und verbes­ sert daher die Herstellungseffizienz.

Die erste Hauptfläche des Vibrationskörpers 1, d. h. seine erste Vibrationskörper­ elektrode 2a ist durch einen Leitungsdraht 6 mit einer zweiten Schaltungselektrode 12 verbunden, die auf dem Befestigungssubstrat 10 liegt. Die erste Schaltungs­ elektrode 11 liegt auf der oberen Oberfläche des Befestigungssubstrats 10 an ei­ nem Bereich, der durch eine der gegenüberliegenden Stirnflächen begrenzt ist und erstreckt sich über diese Stirnfläche zur Rückseite des Befestigungssubstrats 10. Die zweite Schaltungselektrode 12 liegt auf der oberen Oberfläche des Befesti­ gungssubstrats 10 an einem Bereich, der durch die andere Stirnfläche begrenzt ist und erstreckt sich über diese Stirnfläche zur Rückseite des Befestigungssubstrats 10. Eine Lücke zwischen dem Befestigungssubstrats 10 und jeder der einander gegenüberliegenden seitlichen Endbereiche des Vibrationskörpers 1 ist mit einem elastischen Dichtungsmaterial 13, z. B. mit Silikonkautschuk ausgefüllt und definiert so einen akustischen Raum 14 (siehe Fig. 5) zwischen dem Vibrationskörper 1 und dem Befestigungssubstrat 10. Es ist zu bemerken, dass der akustische Raum 14 nicht notwendigerweise vollständig dicht sein muss. Z. B. kann ein geeignetes Dämpfungsloch in dem Befestigungssubstrat 10 so liegen, dass eine Verbindung mit dem Äußeren des Bauteils hergestellt ist. Das Dichtungsmaterial 13 behindert aufgrund seiner Elastizität die Vibrations des Vibrationskörpers 1 nicht.

Ein Harzdeckel 20 ist mit und auf dem Befestigungssubstrat 10 derart verbunden, dass er den Vibrationskörper überdeckt, jedoch nicht berührt. Der Deckel 20 hat in seinem Deckenbereich ein Schallloch, durch das der Summerton von dem Bauteil nach außen abgestrahlt wird.

Fig. 6 vergleicht hinsichtlich der Beziehung zwischen ihrer Größe und ihrer Reso­ nanzfrequenz einen kreisförmigen Vibrationskörper mit einem rechteckigen Vibrati­ onskörper.

Aus Fig. 6 erkennt man, dass für dieselbe Resonanzfrequenz die Größe (Länge) des rechteckigen Vibrationskörpers kleiner als die Größe (Durchmesser) des kreisförmigen Vibrationskörpers sein kann. Anders gesagt erzeugt, wenn der recht­ eckige und der kreisförmige Vibrationskörper die gleiche Größe haben, ein recht­ eckiger Vibrationskörper eine niedrigere Resonanzfrequenz als der kreisförmige Vibrationskörper.

Der Vergleich in Fig. 6 wurde unter Einsatz einer 50 µm dicken piezoelektrischen Platte aus PZT (Bleizirkonat-Bleititanat) und einer 50 µm dicken Metallplatte aus 42Ni ausgeführt. Der rechteckige Vibrationskörper hatte ein Verhältnis seiner Länge L zu seiner Breite W von 1,67.

Die Fig. 7A bis 7C zeigen einen Herstellungsprozess zur Herstellung des Vibra­ tionskörpers 1. Zunächst wird, wie Fig. 7A zeigt, mit einem Stanzstempel 31 ein rechteckiges Muttersubstrat 32 aus einem Rohblatt 30 ausgestanzt.

Dann werden, wie Fig. 7B zeigt, an dem Muttersubstrat 32 Elektroden gebildet und dieses polarisiert, und dann wird das Muttersubstrat 32 in Richtung von Längs- und Querschnittlinien CL zerschnitten, und man erhält die piezoelektrischen Platten 2.

Dann wird, wie in Fig. 7C gezeigt ist, die piezoelektrische Platte 2 durch einen leitenden Klebstoff mit der Metallplatte 3 verbunden, deren Form die gleiche ist, wie die der piezoelektrischen Platte 2. Die Stützglieder 4 und 5 werden auf der unteren Oberfläche der Metallplatte 3 an entgegengesetzten Endbereichen derselben gebil­ det, und damit erhält man den Vibrationskörper 1.

Da das Muttersubstrat 32, welches aus dem Rohblatt 30 auszustanzen ist, eine rechteckige Form hat, lassen sich die genutzten Teile des Rohblatts 30 verkleinern und dadurch eine hohe Materialausnutzung erzielen. Da die Bildung der Elektroden und die Polarisation auf dem Muttersubstrat 32 ausgeführt werden kann, aus dem dann eine Vielzahl piezoelektrischer Platten 2 ausgeschnitten werden, was bedeu­ tet, dass diese Behandlungsschritte für die vielen piezoelektrischen Platten 2 gleichzeitig erfolgen können, ist die Herstellungseffizienz hoch. Da verschiedenarti­ ge piezoelektrische Platten mit unterschiedlichen Entwurfsdimensionen durch Än­ derung der Schnittabmessungen oder Positionen auf dem Muttersubstrat erzeugt werden können, kann die Größe des Stanzstempels 32 unverändert bleiben, was wiederum die Ausrüstungskosten reduziert. Insbesondere kann die Anzahl ver­ schiedenartiger Gesenke, Spannfutter und piezoelektrischer Körper, wie sie bei den Herstellungsschritten vom Ausstanzen des Rohblatts 30 bis zum Schneiden des Muttersubstrats 32 verwendet werden, beträchtlich reduziert werden.

Entsprechend den in den Fig. 7B und 7C dargestellten Herstellungsschritten wird, nachdem das Muttersubstrat 32 in die einzelnen piezolektrischen Platten 2 zerschnitten worden ist, jede piezoelektrische Platte 2 mit der Metallplatte 3 ver­ bunden. Allerdings kann das Muttersubstrat 32, bei dem die Bildung von Elektroden und die Polarisation bereits erfolgt ist, auch mit einem metallischen Muttersubstrat verbunden werden. Dann kann der resultierende Verbundkörper in Vibrationskörper zerschnitten werden, die jeweils aus einer piezoelektrischen Platte 2 und einer Metallplatte 3 bestehen.

Nachstehend wird ein Prozess zur Herstellung eines piezoelektrischen Summers bezogen auf die Fig. 8A bis 8D beschrieben.

Zunächst wird, wie Fig. 8A zeigt, der Vibrationskörper 1 mit den dazwischenlie­ genden Stützgliedern 4 und 5 mit dem Befestigungssubstrat 10 verbunden, auf dem bereits zuvor die erste und zweite Schaltungselektrode 11 und 12 gebildet worden sind. In diesem Fall wird der Stützkörper 4 mit der ersten Schaltungselektrode 11 und der Stützkörper 5 mit einem Bereich des Befestigungskörpers 10, auf dem kei­ ne Elektroden ausgebildet sind, verbunden.

Dann wird, wie Fig. 8B zeigt, die Vibrationskörperelektrode 2a der piezoelektri­ schen Platte 2 mit der zweiten Schaltungselektrode 12 durch einen Schaltungsdraht 6 verbunden. Diese Verbindung läßt sich beispielsweise mit einer Drahtbondier­ methode ausführen. Bevorzugt ist der Leitungsdraht 6 mit der Vibrationskörper­ elektrode 2a an einer Stelle verbunden, die oberhalb des Stützglieds 5 liegt, wel­ ches als Vibrationsknoten des Vibrationskörpers 1 dient.

Dann wird, wie Fig. 8C zeigt, Silikonkautschuk 13 in die Lücke zwischen dem Be­ festigungssubstrat 10 und jedem der einander seitlich gegenüberliegender Endab­ schnitte des Vibrationskörpers 1 eingebracht und dadurch ein akustischer Raum 14 zwischen dem Vibrationskörper 1 und dem Befestigungssubstrat gebildet. Hier ist zu bemerken, dass der Bereich, wo Silikonkautschuk 13 aufgebracht wird, nicht auf die seitlich gegenüberliegenden Endabschnitte des Vibrationskörpers 1 beschränkt ist; statt dessen kann alternativ Silikonkautschuk 13 auf die gesamte Peripherie des Vibrationskörpers aufgetragen werden.

Schließlich wird, wie Fig. 8D zeigt, der Deckel 20 mit dem Befestigungssubstrat 10 derart verbunden, dass er den Vibrationskörper 1 überdeckt.

Auf diese Weise wird das oberflächenmontierbare piezoelektrische akustische Bauteil hergestellt.

Übereinstimmend mit dem oben beschriebenen Herstellungsprozess, werden der Vibrationskörper 1 und der Deckel 20 einzeln mit jedem Befestigungssubstrat 10 verbunden. Jedoch kann ein Mutterbefestigungssubstrat statt dem Befestigungs­ substrat 10 angewendet werden. In diesem Fall enthält der Herstellungsprozess Schritte, mit denen eine Anzahl Vibrationskörper 1 in konstanten Abständen mit dem Mutterbefestigungssubstrat verbunden werden, bei denen eine Anzahl von Deckeln 20 mit dem Mutterbefestigungssubstrat derart verbunden werden, dass sie die entsprechenden Vibrationskörper 1 überdecken, und bei denen das Mutter­ befestigungssubstrat zerschnitten wird, wodurch man einzelne piezoelektrische a­ kustische Bauteile erhält.

Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel wurde in der Weise beschrieben, dass das Befestigungssubstrat 10 einen einzelnen Vibrationskörper 1 trägt. Jedoch ist diese Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Das Befestigungs­ substrat 10 kann mehrere Vibrationskörper 1 tragen. In diesem Fall können auf dem Befestigungssubstrat 10 einzelne Elektroden, die den Vibrationskörpern 1 ent­ sprechen, ausgebildet werden. Durch Verbindung dieser Elektroden mit den ent­ sprechenden Vibrationskörpern 1 können die Vibrationskörper 1 einzelne unter­ schiedlich hohe Töne erzeugen.

Die oben beschriebene Ausführungsform erwähnt ein Stützglied aus leitfähigem Material. Jedoch ist diese Erfindung nicht darauf beschränkt. Die Stützglieder kön­ nen aus einem isolierenden Material (z. B. aus Klebstoff) bestehen. In diesem Fall können die Metallplatte und die erste Elektrode, die auf dem Befestigungssubstrat gebildet ist, beispielsweise mit Lot, leitfähigem Klebstoff oder durch einen Leitungs­ draht miteinander verbunden werden.

Die piezoelektrische Platte und die Metallplatte müssen nicht notwendigerweise dieselbe Größe haben. Z. B. kann die Metallplatte auch etwas größer sein als die piezoelektrische Platte. Z. B. hängt, wenn die Metallplatte länger als die piezoelekt­ rische Platte ist, die erzeugte Resonanzfrequenz von dem Längenunterschied ab.

Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel erwähnt den Leitungsdraht zur Ver­ bindung der auf der zweiten Hauptfläche der piezoelektrischen Platte angeordneten zweiten Vibrationskörperelektrode mit der auf dem Befestigungssubstrat liegenden zweiten Schaltungselektrode. Diese Erfindung ist jedoch darauf nicht beschränkt. Ein Zuleitungsanschluss kann statt dem leitenden Draht verwendet werden. In die­ sem Fall kann ein Endbereich des Zuleitungsanschluss' in einen elastischen Kon­ takt mit der auf der zweiten Hauptfläche der piezoelektrischen Platte liegenden zweiten Vibrationskörperelektrode gebracht werden oder damit fest mittels Lot oder einer leitenden Paste verbunden werden.

Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel erwähnt einen Vibrationskörper vom unimorphen Typ. Diese Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Stattdessen kann ein bimorpher Vibrationskörper, der eine piezoelektrische Platte und zwei an den entgegengesetzten Seiten der piezoelektrischen Platte angebrachte Metall­ platten enthält verwendet werden.

Claims (2)

1. Piezoelektrisches akustisches Bauteil mit
einem Vibrationskörper (1), der eine rechteckige piezoelektrische Platte (2) mit einer ersten Hauptfläche und einer zweiten Hauptfläche, eine erste auf der ersten Hauptfläche der piezoelektrischen Platte (2) liegende Vibrationskörper­ elektrode (2a) und eine auf der zweiten Hauptfläche der piezoelektrischen Platte (2) angeordnete rechteckige Metallplatte (3) aufweist;
einem Befestigungssubstrat (10), auf dem eine erste Schaltungselektrode (11) und eine zweite Schaltungselektrode (12) angeordnet sind, von denen die erste Schaltungselektrode (11) mit der Metallplatte (3) und die zweite Schal­ tungselektrode (12) mit der ersten Vibrationskörperelektrode (2a) verbunden sind und der Vibrationskörper (1) auf dem Befestigungssubstrat (10) über Stützglieder (4, 5) an Endabschnitten des Vibrationskörpers (1) montiert ist, die einander in Längsrichtung des Vibrationskörpers (1) gegenüberliegen;
einem elastischen Dichtungsmaterial (13), das eine Lücke (14) zwischen dem Befestigungssubstrat (10) und den jeweiligen seitlichen Endabschnitten des Vibrationskörpers (1) abdichtet und dadurch einen akustischen Raum zwi­ schen dem Vibrationskörper (1) und dem Befestigungssubstrat (10) bildet; und
einem Deckel (20), in dem ein Schallloch (21) angebracht ist und der auf und mit dem Befestigungssubstrat (10) derart verbunden ist, dass er den Vibrati­ onskörper (1) bedeckt, aber nicht berührt.

2. Piezoelektrisches akustisches Bauteil nach Anspruch 1, bei dem die Stütz­ glieder (4, 5) aus elektrisch leitendem Material bestehen und die Metallplatte (3) des Vibrationskörpers (1) fest mit der ersten, auf dem Befestigungs­ substrat (10) liegenden Schaltungselektrode über das Stützglied (4) verbun­ den ist, während die auf der ersten Hauptfläche der piezoelektrischen Platte (2) liegende erste Vibrationskörperelektrode durch einen Leitungsdraht (6) mit der auf dem Befestigungssubstrat (10) liegenden zweiten Schaltungselektrode (12) verbunden ist.