JP2003304597A - 圧電振動板の製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】接着剤を排除しやすい形状の加圧子を用いるこ
とで、接着剤の厚みを薄くし、圧電セラミック板と金属
板との導通信頼性を高めることができる圧電振動板の製
造方法および装置を提供する。 【解決手段】電極８ａが設けられた圧電セラミック板８
を金属板６に対して接着することにより圧電振動板を製
造する方法であって、金属板６の表面に液状接着剤７を
塗布する工程と、液状接着剤７が塗布された金属板６の
上に圧電セラミック板８を載置する工程と、圧電セラミ
ック板８の背後を、凸面１３を持つ弾性体よりなる加圧
子１０で加圧することにより圧電セラミック板８を金属
板６に対して接着する工程とを含む。接着工程は、加圧
子１０の凸面１３の頂部が圧電セラミック板８の中央部
に接触した後、加圧子１０を加圧することによって、圧
電セラミック板８の周辺部へと接触領域が拡がるように
凸面１３を撓ませ、圧電セラミック板８と金属板６との
間に介在する液状接着剤７を圧電セラミック板８の周辺
部へ押し出すことによって、圧電セラミック板８の電極
８ａと金属板６とをオーミックコンタクト状態とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は圧電振動板の製造方
法および装置、特に圧電セラミック板を金属板に対して
接着する方法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子機器、家電製品、携帯電話機
などにおいて、警報音や動作音を発生する圧電ブザーあ
るいは圧電受話器として、圧電音響部品が広く用いられ
ている。この種の圧電音響部品には、金属板の片面に圧
電セラミック板を貼り付けた圧電振動板が用いられてい
る。圧電振動板は、圧電セラミック板の両面に交番電圧
を印加することにより、圧電セラミック板が平面方向に
伸び縮みすることで全体が屈曲変形し、音を発生するも
のである。

【０００３】圧電セラミック板と金属板とは接着剤で接
着固定されるが、圧電セラミック板に設けられた電極と
金属板は電気的に導通していなければならない。接着剤
としては、接着強度とコストとを考慮して絶縁性の接着
剤が使用される。そして、接着剤の膜厚が極めて薄く
（例えば１０μｍ以下）なるよう加圧し、圧電セラミッ
ク板の電極と金属板とをオーミックコンタクト状態とす
ることで、両者を電気的に導通させてある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図１は、圧電セラミッ
ク板と金属板とを加圧接着するための従来の製造装置を
示す。図において、１は真空吸引される真空室２と凸部
３とを持つ加圧装置であり、４は加圧装置１の凸部３に
取り付けられた加圧子である。加圧子４の下面は平坦面
であり、この下面には、凸部３に設けられた真空吸引穴
３ａと通じるハンドリング用の真空吸引穴４ａが設けら
れている。加圧ステージ９の上には金属板６が載置さ
れ、この金属板６の上に液状接着剤７が塗布されてい
る。液状接着剤７の上に加圧子４の真空吸引穴４ａによ
って吸着された圧電セラミック板８が載置される。圧電
セラミック板８の金属板６との対向面には、予め電極８
ａが形成されている。そして、圧電セラミック板８の背
後から加圧装置１で加圧することにより、圧電セラミッ
ク板８と金属板６とをオーミックコンタクト状態として
いる。

【０００５】セラミック板８の割れや欠けを防止するた
め、加圧子４にはシリコーンゴムなどの弾性体が用いら
れる。しかし、従来の製造装置では、加圧子４の加圧力
がセラミック板８の外周部に集中して、接着剤７が閉じ
込められて接着剤７の厚みが厚くなってしまうという不
具合があった。図２は、加圧子４を加圧した時の圧力分
布を示す。実線で示す形状の加圧子４は、加圧すること
で二点鎖線で示すように変形する。この変形によって、
加圧子４の外周部の圧力が中央部の圧力より高くなり、
図２に示すような圧力分布となる。その結果、セラミッ
ク板８の電極８ａと金属板６との電気的導通が不十分に
なり、圧電振動板としての特性に悪影響を及ぼすという
問題があった。

【０００６】そこで、本発明の目的は、接着剤を排除し
やすい形状の加圧子を用いることで、接着剤の厚みを薄
くかつ均一化し、圧電セラミック板と金属板との導通信
頼性を高めることができる圧電振動板の製造方法および
装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係る発明は、電極が設けられた圧電セラ
ミック板を金属板に対して接着することにより圧電振動
板を製造する方法において、上記金属板の表面に液状接
着剤を塗布する工程と、上記液状接着剤が塗布された金
属板の上に圧電セラミック板を載置する工程と、上記圧
電セラミック板の背後を、凸面を持つ弾性体よりなる加
圧子で加圧することにより圧電セラミック板を金属板に
対して接着する工程とを含み、上記接着工程は、上記加
圧子の凸面の頂部が上記圧電セラミック板の中央部に接
触した後、上記加圧子を加圧することによって、圧電セ
ラミック板の周辺部へと接触領域が拡がるように凸面を
撓ませ、圧電セラミック板と金属板との間に介在する液
状接着剤を圧電セラミック板の周辺部へ押し出すことに
よって、圧電セラミック板の電極と金属板とをオーミッ
クコンタクト状態とすることを特徴とする圧電振動板の
製造方法を提供する。

【０００８】また、請求項３に係る発明は、電極が設け
られた圧電セラミック板を金属板に対して接着剤を介し
て接着することにより圧電振動板を製造する装置であっ
て、中央部に頂部を持ち、周辺部に到るに従い高さが低
くなる凸面を持つ弾性体よりなる加圧子を備え、上記金
属板の上に液状接着剤を間にして載置された圧電セラミ
ック板の背後を上記加圧子で加圧することにより、加圧
子の凸面の接触領域が圧電セラミック板の中央部から周
辺部へと拡がるように撓み、圧電セラミック板と金属板
との間に介在する液状接着剤を圧電セラミック板の周辺
部へ押し出すことによって、圧電セラミック板の電極と
金属板とをオーミックコンタクト状態とすることを特徴
とする圧電振動板の製造装置を提供する。

【０００９】金属板の表面に液状接着剤を塗布した後、
金属板の上に圧電セラミック板を載置し、その背後を凸
面を持つ弾性体よりなる加圧子で加圧する。まず最初に
加圧子の凸面の頂部が圧電セラミック板の中央部に接触
し、加圧子を加圧することで、加圧子は凸面の頂部から
周辺部へと接触領域が拡がるように弾性変形する。この
とき、圧電セラミック板と金属板との間に介在する液状
接着剤は、中央部から周辺部へと押し出され、接着剤の
膜厚を極薄な厚みにできる。このように、加圧子の接触
面外周部で発生していた加圧力の集中が緩和され、接着
剤の排除が行いやすくなる。そのため、圧電セラミック
板の電極と金属板とをオーミックコンタクト状態とする
ことができ、圧電セラミック板と金属板との導通信頼性
を高めることができる。

【００１０】接着剤としては絶縁性の接着剤が使用され
る。例えば、アクリル系，エポキシ系などの熱硬化性接
着剤や、ＵＶ硬化接着剤などが使用されるが、望ましく
は嫌気性接着剤を使用するのがよい。圧電セラミック板
と金属板との間に介在する接着剤は、加圧状態のまま硬
化させるのが望ましいが、熱硬化性接着剤やＵＶ硬化樹
脂の場合、加圧力を保持したまま硬化処理を行うことが
難しい。これに対し、嫌気性接着剤の場合は、加圧と同
時に硬化するので、金属板と圧電セラミック板との間の
接着剤の膜厚を極薄状態としたまま硬化させることがで
きる。

【００１１】請求項２，４のように、加圧子の凸面の頂
部に平面部が設けられ、この平面部に圧電セラミック板
を吸着するための真空吸引穴が設けられており、上記金
属板の上に圧電セラミック板を載置する工程は、上記加
圧子の真空吸引穴によって圧電セラミック板の背面を吸
着した状態で行うのがよい。すなわち、加圧子を圧電セ
ラミック板をハンドリングする手段として用いることに
より、圧電セラミック板を金属板に対して所定の位置に
正確に位置決めして接着することができる。

【００１２】本発明の加圧子の凸面形状は、球面Ｒ、円
筒状Ｒ、円錐形状、角錐形状、Ｖ形状など如何なる形状
でもよい。なお、Ｒ面とは真円の円弧面である必要はな
く、２次曲線的な変形した円弧面を含むものである。円
形の圧電セラミック板を金属板に接着する場合には、球
面Ｒが望ましく、方形の圧電セラミック板を金属板に接
着する場合には、円筒状Ｒが望ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】図３，図４は本発明にかかる圧電
振動板の製造装置の第１実施例を示す。加圧子１０を除
き、他の構成は図１と同様であるため、図１と同一部分
には同一符号を付して重複説明を省略する。加圧子１０
はシリコーンゴムなどの弾性体で形成されており、加圧
装置１の円柱形凸部３に嵌合する嵌合部１１と、圧電セ
ラミック板８を加圧する厚肉な加圧部１２とを備えてい
る。図４に示すように、加圧部１２の下面には球面Ｒ状
の凸面１３が形成されており、凸面１３の頂部には平面
部１４が設けられ、この平面部１４にハンドリング用の
真空吸引穴１５が複数個設けられている。真空吸引穴１
５は、凸部３に設けられた真空吸引穴３ａを介して真空
室２に接続され、さらに真空吸引装置へと接続されてい
る。この実施例の加圧子１０は、円板状の圧電セラミッ
ク板８を接着するのに適したものであり、加圧部１２お
よび平面部１４が円形に形成され、凸面１３は球面Ｒ状
に形成されている。

【００１４】圧電セラミック板８を金属板６に接着する
工程は次の通りである。まず、金属板６の表面に液状接
着剤７を塗布する。液状接着剤７の塗布方法は、スクリ
ーン印刷、ディスペンス、転写などの公知の方法を用い
ることができる。塗布位置は、圧電セラミック板８の接
着領域全域でもよいし、圧電セラミック板８の接着位置
の中央部のみでもよい。次に、圧電セラミック板８の背
面中央部を、加圧子１０の平面部１４で吸着し、液状接
着剤７が塗布された金属板６の上に載置する。圧電セラ
ミック板８の下面には予め電極８ａが設けられている。
次に、圧電セラミック板８の背後を、加圧子１０で加圧
することにより圧電セラミック板８を金属板６に対して
接着する。このとき、まず加圧子１０の凸面１３の頂部
である平面部１４が圧電セラミック板８の中央部を加圧
し、さらに加圧子１０を加圧することによって、圧電セ
ラミック板８の周辺部へと接触領域が拡がるように凸面
１３が撓む。そのため、圧電セラミック板８と金属板６
との間に介在する液状接着剤７は圧電セラミック板８の
中央部から周辺部へと押し出され、接着剤７の厚みが極
薄状態となるため、圧電セラミック板８の電極８ａと金
属板６とをオーミックコンタクト状態とすることができ
る。オーミックコンタクトとは、電極８ａの表面に存在
する微小な凹凸が薄い接着剤層７を介して金属板６と接
触することによって、電気的に導通状態となることをい
う。

【００１５】接着剤７としてＵＶ硬化型の嫌気性接着剤
を使用するのがよい。すなわち、嫌気性接着剤を使用し
た場合には、加圧子１０で圧電セラミック板８を加圧す
ると同時に接着剤７が硬化するので、加圧子１０の加圧
力を解除した後も、オーミックコンタクト状態が変化せ
ず、極めて簡単でかつ信頼性の高い接着方法を実現でき
るからである。なお、圧電セラミック板８の外周部に漏
れ出た接着剤７は硬化しないので、ＵＶを照射すること
で簡単に硬化させることができる。

【００１６】図５は、加圧子１０の変形と圧力分布とを
示す。従来のように加圧子の加圧面が平面である場合に
は、図２に示すように、加圧子の変形に伴ってその外周
部に加圧力が集中し、圧力分布が一様でないという問題
があったが、本発明のように加圧子１０の加圧面が凸面
１３で構成されている場合には、加圧子１０が変形して
も、その外周部の加圧力の集中を緩和でき、圧力分布を
ほぼ一様にすることができる。しかも、上述のように中
央部から外周部に向かって加圧力が付与されるので、接
着剤７の排除が円滑に行われ、高品質の接着構造を得る
ことができる。

【００１７】図４において、加圧子１０の硬度５０°
（ＪＩＳ−Ａ）、加圧部の直径φ２０ｍｍ、平面部の直
径φ１０ｍｍ、加圧力１０ｋｇ、凸面１３の曲率半径１
２５ｍｍとした場合、圧電セラミック板８の電極８ａと
金属板６との導通不良の発生率を１ｐｐｍ以下とするこ
とができた。従来構造の加圧子（硬度５０°、加圧径φ
２０ｍｍ、加圧力１０ｋｇ）を用いた場合には、導通不
良の発生率が１００００ｐｐｍであった。つまり、本発
明では不良発生率を１／１００００以下にすることがで
きた。また、従来の平坦状の加圧子を用いた場合、接着
剤の厚みが８〜１５μｍ程度であったのに対し、本発明
にかかる凸面状の加圧子を用いた場合、接着剤の厚みを
８〜１０μｍとすることができた。すなわち、接着剤の
厚みを薄くできるだけでなく、厚みばらつきを小さくで
きたことにより、導通不良を大幅に低減できた。

【００１８】図６は加圧子１０の第２実施例を示す。こ
の実施例の加圧子１０Ａは、嵌合部１１と、圧電セラミ
ック板８を加圧する厚肉な加圧部１２とを備え、加圧部
１２の下面には凸面１３が形成されている。凸面１３の
頂部には平面部１４が設けられ、この平面部１４にハン
ドリング用の真空吸引穴１５が複数個設けられている。
この実施例の加圧子１０Ａは、方形の圧電セラミック板
８を接着するのに適したものであり、加圧部１２および
平面部１４が平面視方形状に形成され、凸面１３は円筒
Ｒ状に形成されている。

【００１９】図７〜図９はそれぞれ加圧子の第３〜第５
実施例を示す。第３実施例の加圧子１０Ｂは円形の圧電
セラミック板８を接着するのに適したものであり、凸面
１３の形状のみが第１実施例（図４参照）と異なる。す
なわち、凸面１３は四角錐状に形成され、その頂部に四
角形状の平面部１４が形成されている。第４実施例の加
圧子１０Ｃも、円形の圧電セラミック板８を接着するの
に適したものであり、凸面１３は三角錐状に形成され、
その頂部に三角形状の平面部１４が形成されている。第
５実施例の加圧子１０Ｄは、方形の圧電セラミック板８
を接着するのに適したものであり、凸面１３が勾配をも
った平面に形成されている点を除き、第２実施例（図６
参照）と同様である。上記第３〜第５実施例の場合も、
第１実施例と同様な作用効果を有する。

【００２０】上記実施例のほか円錐形状や角錐形状など
如何なる形状でもよい。また、上記実施例では、加圧子
の凸面の頂部に平面部を設け、この平面部に真空吸引穴
を設けた例を示したが、これは圧電セラミック板をハン
ドリングするためであり、ハンドリングする必要がない
場合は、平面部および真空吸引穴は必ずしも必要ではな
い。本発明は、金属板の片面に圧電セラミック板を接着
したユニモルフ型振動板に限るものではなく、金属板の
両面に圧電セラミック板を接着したバイモルフ型振動板
にも適用できる。

【００２１】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項
１，３に係る発明によれば、金属板の表面に液状接着剤
を塗布した後、金属板の上に圧電セラミック板を載置
し、その背後を凸面を持つ弾性体よりなる加圧子で加圧
するようにしたので、加圧子の接触面外周部で発生して
いた加圧力の集中が緩和され、圧電セラミック板と金属
板との間に介在する液状接着剤は、中央部から周辺部へ
と押し出され、接着剤の膜厚を極薄な厚みにできる。そ
のため、圧電セラミック板の電極と金属板とをオーミッ
クコンタクト状態とすることができ、圧電セラミック板
と金属板との導通信頼性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】圧電セラミック板と金属板とを加圧接着するた
めの従来の製造装置の断面図である。

【図２】従来の加圧子の変形と圧力分布とを示す図であ
る。

【図３】本発明にかかる製造装置の断面図である。

【図４】図３の製造装置に用いられる加圧子の正面図お
よび底面図である。

【図５】本発明にかかる加圧子の変形と圧力分布とを示
す図である。

【図６】加圧子の第２実施例の正面図および底面図であ
る。

【図７】加圧子の第３実施例の正面図および底面図であ
る。

【図８】加圧子の第４実施例の正面図および底面図であ
る。

【図９】加圧子の第５実施例の正面図および底面図であ
る。

【符号の説明】

６ 金属板 ７ 接着剤 ８ 圧電セラミック板 １０ 加圧子 １３ 凸面 １４ 平面部 １５ 真空吸引穴

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電極が設けられた圧電セラミック板を金属
   板に対して接着することにより圧電振動板を製造する方
   法において、 上記金属板の表面に液状接着剤を塗布する工程と、 上記液状接着剤が塗布された金属板の上に圧電セラミッ
   ク板を載置する工程と、 上記圧電セラミック板の背後を、凸面を持つ弾性体より
   なる加圧子で加圧することにより圧電セラミック板を金
   属板に対して接着する工程とを含み、 上記接着工程は、上記加圧子の凸面の頂部が上記圧電セ
   ラミック板の中央部に接触した後、上記加圧子を加圧す
   ることによって、圧電セラミック板の周辺部へと接触領
   域が拡がるように凸面を撓ませ、圧電セラミック板と金
   属板との間に介在する液状接着剤を圧電セラミック板の
   周辺部へ押し出すことによって、圧電セラミック板の電
   極と金属板とをオーミックコンタクト状態とすることを
   特徴とする圧電振動板の製造方法。
2. 【請求項２】上記加圧子の凸面の頂部に平面部が設けら
   れ、この平面部に圧電セラミック板を吸着するための真
   空吸引穴が設けられており、 上記金属板の上に圧電セラミック板を載置する工程は、 上記加圧子の真空吸引穴によって圧電セラミック板の背
   面を吸着した状態で行うことを特徴とする請求項１に記
   載の圧電振動板の製造方法。
3. 【請求項３】電極が設けられた圧電セラミック板を金属
   板に対して接着剤を介して接着することにより圧電振動
   板を製造する装置であって、 中央部に頂部を持ち、周辺部に到るに従い高さが低くな
   る凸面を持つ弾性体よりなる加圧子を備え、 上記金属板の上に液状接着剤を間にして載置された圧電
   セラミック板の背後を上記加圧子で加圧することによ
   り、加圧子の凸面の接触領域が圧電セラミック板の中央
   部から周辺部へと拡がるように撓み、圧電セラミック板
   と金属板との間に介在する液状接着剤を圧電セラミック
   板の周辺部へ押し出すことによって、圧電セラミック板
   の電極と金属板とをオーミックコンタクト状態とするこ
   とを特徴とする圧電振動板の製造装置。
4. 【請求項４】上記加圧子の凸面の頂部に平面部が設けら
   れ、この平面部に圧電セラミック板を吸着するための真
   空吸引穴が設けられていることを特徴とする請求項３に
   記載の圧電振動板の製造装置。