WO2014097862A1 - 音響発生器、音響発生装置および電子機器 - Google Patents

音響発生器、音響発生装置および電子機器 Download PDF

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WO2014097862A1
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exciter
generator according
sound generator
sound
circuit board
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PCT/JP2013/082222
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健 岡村
神谷　哲
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京セラ株式会社
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R7/00—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones
    • H04R7/02—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones characterised by the construction
    • H04R7/04—Plane diaphragms
    • H04R7/045—Plane diaphragms using the distributed mode principle, i.e. whereby the acoustic radiation is emanated from uniformly distributed free bending wave vibration induced in a stiff panel and not from pistonic motion
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/06—Arranging circuit leads; Relieving strain on circuit leads
    • H—ELECTRICITY
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    • H04R17/10—Resonant transducers, i.e. adapted to produce maximum output at a predetermined frequency
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    • H04R31/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of transducers or diaphragms therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/50—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure

Definitions

  • the disclosed embodiment relates to a sound generator, a sound generation device, and an electronic apparatus.
  • an acoustic generator using a piezoelectric element is known (see, for example, Patent Document 1).
  • Such an acoustic generator is configured to vibrate a diaphragm by applying a voltage to a piezoelectric element attached to the diaphragm to vibrate, and to output sound by actively utilizing resonance of the vibration.
  • such a sound generator can use a thin film such as a resin film for the diaphragm, it can be configured to be thinner and lighter than a general electromagnetic speaker.
  • the thin film when using a thin film for a diaphragm, the thin film is supported in a state in which a uniform tension is applied, for example, by being sandwiched from a thickness direction by a pair of frame members so as to obtain excellent acoustic conversion efficiency. Is required.
  • the conventional acoustic generator described above actively uses the resonance of the diaphragm that is uniformly tensioned, and therefore, in the frequency characteristics of the sound pressure, the peak (the portion where the sound pressure is higher than the surroundings) and the dip There is a problem that high quality sound quality is difficult to obtain due to the fact that the sound pressure is lower than the surrounding area.
  • the sound generator and the electronic device provided with the sound generator have a problem that it is difficult to obtain good sound quality.
  • One aspect of the embodiments has been made in view of the above, and an object thereof is to provide an acoustic generator, an acoustic generator, and an electronic apparatus that can obtain a favorable frequency characteristic of sound pressure.
  • An acoustic generator includes an exciter that receives an electric signal to vibrate, the vibration exciter attached to the exciter, and the vibration plate that vibrates with the exciter due to vibration of the exciter, And a printed circuit board that is connected to the exciter and inputs an electrical signal to the exciter.
  • a sound generation device includes the sound generator described above and a housing that houses the sound generator.
  • An electronic apparatus includes the above-described acoustic generator, an electronic circuit connected to the acoustic generator, and a housing that houses the electronic circuit and the acoustic generator. It has a function of generating sound from the sound generator.
  • an acoustic generator it is possible to realize an acoustic generator, an acoustic generator, and an electronic device that can obtain good sound pressure frequency characteristics.
  • FIG. 1A is a schematic plan view showing a schematic configuration of a basic sound generator.
  • FIG. 1B is an example of a cross-sectional view taken along line A-A ′ of FIG. 1A.
  • FIG. 1C is another example of a cross-sectional view taken along line A-A ′ of FIG. 1A.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of frequency characteristics of sound pressure.
  • FIG. 3A is a schematic plan view illustrating an example of the configuration of the sound generator according to the embodiment. 3B is an enlarged cross-sectional view taken along line B-B ′ of FIG. 3A.
  • FIG. 4A is a schematic plan view showing one of the modified examples of the flexible substrate.
  • FIG. 4B is a schematic plan view showing one of the modified examples of the flexible substrate.
  • FIG. 5A is a schematic plan view showing one of the modified examples of the flexible substrate.
  • FIG. 5B is a schematic plan view showing one of the modifications of the flexible substrate.
  • FIG. 5C is an enlarged cross-sectional view taken along line C-C ′ of FIG. 5B.
  • FIG. 6A is a diagram illustrating a configuration of the sound generation device according to the embodiment.
  • FIG. 6B is a diagram illustrating a configuration of the electronic device according to the embodiment.
  • FIGS. 1A to 1C a schematic configuration of a basic sound generator 1 'will be described with reference to FIGS. 1A to 1C.
  • 1A is a schematic plan view showing a schematic configuration of the acoustic generator 1 ′
  • FIG. 1B is an example of a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 1A
  • FIG. 1C is an A— line of FIG. 1A. It is another example of A 'line sectional drawing.
  • FIGS. 1A to 1C show a three-dimensional orthogonal coordinate system including a Z-axis having a vertically upward direction as a positive direction and a vertically downward direction as a negative direction.
  • Such an orthogonal coordinate system may also be shown in other drawings used in the following description.
  • FIG. 1A the resin layer 7 (described later) is not shown.
  • FIG. 1B and FIG. 1C show the sound generator 1 ′ greatly exaggerated in the thickness direction (Z-axis direction).
  • the sound generator 1 ' includes a frame 2, a diaphragm 3, a piezoelectric element 5, and lead wires 6a' and 6b '.
  • the case where there is one piezoelectric element 5 is illustrated, but the number of piezoelectric elements 5 is not limited.
  • the frame 2 functions as a support that supports the diaphragm 3 at the peripheral edge of the diaphragm 3.
  • the diaphragm 3 has a plate-like shape or a film-like shape, and its peripheral portion is fixed to the frame body 2 and is supported substantially flat in a state where tension is uniformly applied within the frame of the frame body 2.
  • the frame body 2 is configured by two frame members having a rectangular frame shape and the same shape, and supports the diaphragm 3 by sandwiching the peripheral edge portion of the diaphragm 3. Functions as a body.
  • the diaphragm 3 has a plate-like or film-like shape, and its peripheral portion is sandwiched and fixed by the frame 2 and is substantially flat in a state where tension is uniformly applied within the frame of the frame 2. Supported by
  • the vibrating body 3 a is a portion that has a substantially rectangular shape within the frame of the frame body 2.
  • the diaphragm 3 can be formed using various materials such as resin and metal.
  • the diaphragm 3 can be made of a resin film such as polyethylene or polyimide having a thickness of 10 to 200 ⁇ m.
  • the thickness and material of the frame member constituting the frame body 2 are not particularly limited, and can be formed using various materials such as metal and resin.
  • a stainless steel member having a thickness of 100 to 5000 ⁇ m can be suitably used as the frame member constituting the frame body 2 because of its excellent mechanical strength and corrosion resistance.
  • FIG. 1A shows the frame 2 in which the shape of the inner region is substantially rectangular, but it may be a polygon such as a parallelogram, trapezoid, or regular n-gon. In the present embodiment, as shown in FIG.
  • the piezoelectric element 5 is an exciter that is provided on the surface of the diaphragm 3 (vibrating body 3a) or the like, and that excites the vibrating body 3a by oscillating upon application of a voltage.
  • the piezoelectric element 5 includes, for example, a laminate in which piezoelectric layers 5a, 5b, 5c, and 5d made of ceramics and three internal electrode layers 5e are alternately laminated. Body, surface electrodes 5f and 5g formed on the top and bottom surfaces of the laminate, and external electrodes 5h and 5j formed on the side surface where the internal electrode layer 5e is exposed. Also, lead wires 6a 'and 6b' are connected to the external electrodes 5h and 5j. The lead wires 6a 'and 6b' are conducting wires for inputting an electric signal from the outside.
  • the piezoelectric element 5 has a plate shape, and the main surface on the upper surface side and the lower surface side has a polygonal shape such as a rectangular shape or a square shape.
  • the piezoelectric layers 5a, 5b, 5c, and 5d are polarized as shown by arrows in FIG. 1B or 1C. In other words, polarization is performed such that the direction of polarization with respect to the direction of the electric field applied at a certain moment is reversed between one side and the other side in the thickness direction (Z-axis direction in the figure).
  • the piezoelectric elements 5 When a voltage is applied to the piezoelectric element 5 via the lead wires 6a ′ and 6b ′, for example, at a certain moment, the piezoelectric layers 5c and 5d on the side bonded to the vibrating body 3a contract, and the piezoelectric element 5 The piezoelectric layers 5a and 5b on the upper surface side of the substrate are deformed so as to extend. Therefore, by applying an AC signal to the piezoelectric element 5, the piezoelectric element 5 can bend and vibrate, and the vibrating plate 3 (the vibrating body 3a) can be bent.
  • the main surface of the piezoelectric element 5 is bonded to the main surface of the diaphragm 3 (vibrating body 3a) with an adhesive such as an epoxy resin.
  • the materials constituting the piezoelectric layers 5a, 5b, 5c and 5d have conventionally been lead-free piezoelectric materials such as lead zirconate titanate, Bi layered compounds and tungsten bronze structure compounds.
  • the used piezoelectric ceramics can be used.
  • various metal materials can be used as the material of the internal electrode layer 5e.
  • the piezoelectric layers 5a, 5b, 5c, and 5d are contained, the piezoelectric layers 5a, 5b, 5c, and 5d and the internal electrode layer 5e Since the stress due to the difference in thermal expansion can be reduced, the piezoelectric element 5 free from stacking faults can be obtained.
  • the sound generator 1 ′ is arranged so as to cover the surfaces of the piezoelectric element 5 and the vibrating body 3a in the frame of the frame 2, and the vibrating body 3a and the piezoelectric element 5 are disposed. And a resin layer 7 integrated with each other.
  • the resin layer 7 is preferably formed using, for example, an acrylic resin so that the Young's modulus is about 1 MPa to 1 GPa.
  • the moderate damper effect can be induced by embedding the piezoelectric element 5 in the resin layer 7, the resonance phenomenon can be suppressed, and the peak or dip in the frequency characteristic of the sound pressure can be suppressed to be small.
  • 1B or 1C shows a state in which the resin layer 7 is formed so as to have the same height as the frame 2, but it is sufficient that the piezoelectric element 5 is embedded, for example, the resin layer 7 may be formed to be higher than the height of the frame 2.
  • the vibrating body 3a, the piezoelectric element 5 and the resin layer 7 are integrated to form a so-called composite vibrating body that vibrates integrally.
  • the bimorph multilayer piezoelectric element is taken as an example of the piezoelectric element 5.
  • the piezoelectric element 5 is not limited to this.
  • the expanding and contracting piezoelectric element 5 is attached to the vibrating body 3a. It may be a unimorph type.
  • the diaphragm 3 (vibrating body 3a) is supported in a state where tension is uniformly applied in the frame of the frame body 2.
  • the sound pressure changes rapidly at a specific frequency, and it is difficult to flatten the frequency characteristic of the sound pressure.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of frequency characteristics of sound pressure.
  • the vibrating body 3 a is supported substantially flat in a state where tension is uniformly applied within the frame of the frame body 2.
  • the height of the peak P is lowered (see the arrow 201 in the figure), the peak width is widened (see the arrow 202 in the figure), and the peak P or dip (not shown) is reduced. It is effective to take measures to make it smaller.
  • the lead wires 6a 'and 6b' are conducting wires for inputting an electric signal from the outside.
  • the lead wires 6a are also induced by resonance of the vibrating body 3a. “6b” itself is also vibrating.
  • the lead wires 6a 'and 6b' are made of general linear metal wires or vinyl wires, the lead wires 6a 'and 6b' are vibrated because they are thin and have low rigidity. It does not affect the vibration of the vibrating body 3a so much.
  • a printed board such as a flexible board is used as the lead wires 6a 'and 6b'. Since the printed circuit board is more rigid than the lead wires 6a ′ and 6b ′ described above and has a structure in which a plurality of wirings are provided on one resin sheet, vibration transmitted to each wiring is generated in one resin sheet. The vibration can be disturbed in the printed circuit board by being mixed, and the damper effect can be generated by the resin forming the printed circuit board to suppress the resonance. While reducing the height of the peak P, the peak width can be increased.
  • FIG. 3A is a schematic plan view illustrating an example of the configuration of the sound generator 1 according to the embodiment.
  • FIG. 3B is an enlarged cross-sectional view taken along line B-B ′ of FIG. 3A.
  • the printed board is a flexible printed board generally called FPC (Flexible Printed Circuits), and is abbreviated as “flexible board”.
  • FPC Flexible Printed Circuits
  • the resin layer 7 may be omitted as in FIG. 1A for convenience of explanation.
  • the sound generator 1 includes a flexible substrate 6 instead of the lead wires 6a 'and 6b' shown in FIGS. 1A to 1C.
  • the flexible substrate 6 includes an insulator 6a, a wiring conductor 6b, and a via conductor 6c.
  • the insulator 6a is a base of the flexible substrate 6 and is formed using a resin such as polyimide.
  • a resin such as polyimide.
  • the diaphragm 3 (vibrating body 3a) and the insulating body 6a are made of the same material, such as the insulator 6a also using polyimide. It is more suitable when formed using.
  • the flexible substrate 6 is preferably provided in a state where tension is not applied.
  • the wiring conductor 6b is a conductor made of a metal foil such as copper or aluminum formed in an adhesive layer formed on the insulator 6a.
  • the flexible substrate 6 has a multilayer structure
  • the insulator 6a includes a first insulator layer 6aa, a second insulator layer 6ab, and a third insulator layer. 6ac.
  • the wiring conductor 6b includes a first wiring conductor layer 6ba and a second wiring conductor layer 6bb.
  • the first wiring conductor layer 6ba is formed between the first insulator layer 6aa and the second insulator layer 6ab.
  • the second wiring conductor layer 6bb is formed between the second insulator layer 6ab and the third insulator layer 6ac.
  • the via conductor 6c is provided as a through-hole penetrating the flexible substrate 6, and connects the first wiring conductor layer 6ba and the second wiring conductor layer 6bb by electrical connection.
  • the via conductor 6c may be provided as a non-through hole.
  • the third insulator layer 6ac exposes the second wiring conductor layer 6bb at one end portion of the flexible substrate 6.
  • the exposed second wiring conductor layer 6bb is joined to the external electrodes 5h and 5j (see FIG. 1B or 1C) of the piezoelectric element 5.
  • terminal portion 6d a portion where the wiring conductor 6b included in the flexible substrate 6 is exposed and a portion joined to the piezoelectric element 5 is referred to as a “terminal portion 6d”.
  • the terminal portion 6d is joined to the piezoelectric element 5 using, for example, an anisotropic conductive resin obtained by mixing fine metal particles having conductivity with a thermosetting resin. Moreover, you may join using solder. Moreover, you may join using the conductive adhesive which consists of silver paste etc.
  • the terminal portion 6d is joined to the piezoelectric element 5 in a state of being covered with the insulator 6a in a plan view.
  • the terminal portion 6d is not only the external electrodes 5h and 5j of the piezoelectric element 5 but also the external electrode 5h such as the piezoelectric layer 5a (see FIG. 1B or FIG. 1C) through the bonding material such as the anisotropic conductive resin described above. 5j is joined in contact with the portions other than 5j.
  • the degeneration of the resonance mode can be solved and dispersed, the height of the peak P can be lowered, and the peak width can be widened. Therefore, it is possible to flatten the frequency characteristic of sound pressure and obtain a good frequency characteristic of sound pressure.
  • the vibration of the piezoelectric element 5 is also partially affected by the damper effect in the vicinity of the bonding region of the flexible substrate 6, so that there is a difference in sound pressure around the piezoelectric element 5 near and far from the flexible substrate 6. .
  • the resonance condition of the vibrating body 3a can be disturbed, and the resonance frequency can be partially unbalanced.
  • the frequency characteristic of sound pressure can be flattened, and a good frequency characteristic of sound pressure can be obtained.
  • the height of the piezoelectric element 5 can be reduced.
  • the acoustic generator 1 can be reduced in size.
  • the terminal portion 6d is joined to the piezoelectric element 5 in a state of being covered with the insulator 6a in a plan view.
  • the resonance condition of the vibrating body 3a can be disturbed, and the resonance frequency can be partially unbalanced.
  • the frequency characteristic of sound pressure can be flattened, and a good frequency characteristic of sound pressure can be obtained.
  • a part of the flexible substrate 6 such as the insulator 6a is formed using the same material as that of the diaphragm 3, and the Young's modulus is the same by being provided in a state where no tension is applied.
  • the resonance frequency can be different.
  • the damper effect can be generated by not resonating the flexible substrate 6 with respect to the resonance frequency of the vibrating body 3a, the resonance peak P can be suppressed and the frequency characteristics of the sound pressure can be flattened. That is, it is possible to obtain a favorable frequency characteristic of sound pressure.
  • the vibration wave propagating from the vibrating body 3a can be reflected by the metal particles contained in the anisotropic conductive resin. Moreover, a damper effect can be given to the resin portion of the anisotropic conductive resin.
  • the vibration wave can be disturbed, the reflected wave reflected from the piezoelectric element 5 toward the vibrating body 3a can also be disturbed, and the resonance frequency can be partially unbalanced. Therefore, it is possible to vary the sound pressure peak P at the resonance point and flatten the frequency characteristic of the sound pressure. That is, it is possible to obtain a favorable frequency characteristic of sound pressure.
  • the vibration wave propagating from the vibrating body 3a can be irregularly reflected by the solder.
  • the reflected wave reflected toward the vibrating body 3a from the piezoelectric element 5 can be disturbed, it is possible to make the resonance frequencies not partially uniform.
  • the sound pressure peak P at the resonance point can be varied to flatten the frequency characteristic of the sound pressure. That is, it is possible to obtain a favorable frequency characteristic of sound pressure.
  • the region where the metal particles are connected and the region where the resin is dispersed can be mixed between the piezoelectric element 5 and the flexible substrate 6.
  • the vibration wave propagating from the vibrating body 3a can be reflected or propagated in the region where the metal particles are connected, and the damper wave can be obtained in the region where the resin is dispersed, thereby vigorously disturbing the vibration wave.
  • the reflected wave reflected from the piezoelectric element 5 toward the vibrating body 3a can also be disturbed, and the resonance frequency can be partially unbalanced. Therefore, it is possible to vary the sound pressure peak P at the resonance point and flatten the frequency characteristic of the sound pressure. That is, it is possible to obtain a favorable frequency characteristic of sound pressure.
  • the wiring conductor 6b has a multilayer structure and is included in the flexible substrate 6, whereby the resonance condition of the vibrating body 3a can be disturbed. Specifically, when vibration propagates from the vibrating body 3a to the flexible substrate 6, the first wiring conductor layer 6ba and the second wiring conductor layer 6bb are individually vibrated to disturb the resonance condition of the vibrating body 3a. It will be.
  • the resonance frequencies can be partially unbalanced, so that the sound pressure peak P at the resonance point can be varied and the frequency characteristics of the sound pressure can be flattened. That is, it is possible to obtain a favorable frequency characteristic of sound pressure.
  • the wiring conductor 6b is interlayer-connected by the via conductor 6c, so that the via conductor 6c can be referred to as a “node”, and resonance induced in the dimension of the wiring conductor 6b can be generated. .
  • the resonance condition of the vibrating body 3a can be disturbed by this, the resonance frequency can be partially unbalanced. Therefore, it is possible to flatten the frequency characteristic of sound pressure and obtain a good frequency characteristic of sound pressure.
  • the terminal portion 6d includes the surface electrode 5f electrically connected to the external electrode 5h, the surface electrode 5f electrically connected to the external electrode 5j, and a portion excluding the surface electrode 5f (that is, the surface electrode 5f).
  • the piezoelectric substrate 5 is bonded to the piezoelectric element 5 while being in contact with both of the piezoelectric body 5 and the piezoelectric body 5 so that the vibration of the flexible substrate 6 caused by the deformation of the piezoelectric body is propagated as noise to the vibrating body 3a. Can do.
  • “contacting” is not limited to direct contact, and may be in contact via a bonding material.
  • the resonance frequencies can be partially unbalanced, so that the sound pressure peak P at the resonance point can be varied and the frequency characteristics of the sound pressure can be flattened. That is, it is possible to obtain a favorable frequency characteristic of sound pressure.
  • the flexible substrate 6 is bonded not to the longitudinal center of the piezoelectric element 5 but to the end thereof, when the piezoelectric element 5 vibrates, an effect of constraining the position with the largest displacement occurs.
  • the amount of displacement at both ends in the longitudinal direction can be made different, the resonance of the surrounding diaphragm 3 can be suppressed, and the peak dip can be suppressed.
  • FIGS. 4A to 5C are schematic plan views showing one of modifications of the flexible substrate 6 in order.
  • FIG. 5C is an enlarged sectional view taken along line C-C ′ of FIG. 5B.
  • the terminal portion 6d of the flexible substrate 6 is formed into a tip-break shape in which the tip portion is divided along the extending direction of the wiring conductor 6b, and then the tip-break shape is divided. It is good also as joining to the piezoelectric element 5 for every part s1 and s2.
  • the vibration wave propagating around the flexible substrate 6 can be reduced.
  • the resonance frequencies can be partially unbalanced, so that the sound pressure peak P at the resonance point can be varied and the frequency characteristics of the sound pressure can be flattened. That is, it is possible to obtain a favorable frequency characteristic of sound pressure.
  • the insulator 6a of the flexible substrate 6 is formed to have a wide width so as to cover not only the region along the wiring conductor 6b but also the entire piezoelectric element 5 in plan view. Also good.
  • the damper effect can be given to the entire piezoelectric element 5, but also the sound pressure can be more effectively differentiated near and far from the wiring conductor 6b, so that the resonance condition of the vibrating body 3a is disturbed. Can be made.
  • the resonance frequencies can be partially unbalanced, the frequency characteristics of sound pressure can be flattened, and good frequency characteristics of sound pressure can be obtained.
  • the flexible substrate 6 may be provided with a terminal plate 6e provided with an external terminal 6f at the other end serving as a connection point with the outside.
  • the terminal board 6e can disturb the vibration wave around the terminal board 6e by picking up the vibration around the sound generator 1.
  • the resonance frequency can be partially unbalanced, the frequency characteristic of the sound pressure can be flattened and a good frequency characteristic of the sound pressure can be obtained.
  • the strength of the flexible substrate 6 can be increased by being connected to the terminal board 6e, it is possible to prevent disconnection due to bending and improve durability. Further, by providing the terminal board 6e, it is possible to obtain convenience at the time of wiring that it is easy to connect from the outside.
  • the terminal plate 6 e may be fixed to the frame body 2.
  • the vibration wave can be disturbed around the terminal plate 6e when the frame 2 is vibrated by being induced by the vibration of the vibration plate 3 (vibrating body 3a).
  • the resonance frequencies can be partially unbalanced, so that the sound pressure peak P at the resonance point can be varied and the frequency characteristics of the sound pressure can be flattened. That is, it is possible to obtain a favorable frequency characteristic of sound pressure.
  • the thickness h1 of the terminal board 6e is preferably larger than the thickness h2 of the flexible substrate 6.
  • the volume of the terminal board 6e it is possible to more easily pick up the surrounding vibration waves.
  • the vibration wave can be more effectively disturbed around the terminal board 6e.
  • the resonance frequency can be more effectively made partially non-uniform and the frequency characteristic of the sound pressure can be flattened, so that a good frequency characteristic of the sound pressure can be obtained.
  • the strength of the terminal board 6e can of course be increased by taking a large thickness, it is possible to more effectively prevent disconnection due to bending and improve durability.
  • FIG. 6A is a diagram illustrating a configuration of the sound generation device 20 according to the embodiment
  • FIG. 6B is a diagram illustrating a configuration of the electronic device 50 according to the embodiment.
  • FIG. 6A is a diagram illustrating a configuration of the sound generation device 20 according to the embodiment
  • FIG. 6B is a diagram illustrating a configuration of the electronic device 50 according to the embodiment.
  • only the component required for description is shown and description about a general component is abbreviate
  • the sound generator 20 is a sounding device such as a so-called speaker, and includes, for example, a sound generator 1 and a housing 30 that houses the sound generator 1 as shown in FIG. 6A.
  • the housing 30 resonates the sound generated by the sound generator 1 and radiates the sound to the outside through an opening (not shown) formed in the housing 30.
  • the sound pressure in a low frequency band can be increased.
  • the sound generator 1 can be mounted on various electronic devices 50.
  • the electronic device 50 is a mobile terminal device such as a mobile phone or a tablet terminal.
  • the electronic device 50 includes an electronic circuit 60.
  • the electronic circuit 60 includes, for example, a controller 50a, a transmission / reception unit 50b, a key input unit 50c, and a microphone input unit 50d.
  • the electronic circuit 60 is connected to the sound generator 1 and has a function of outputting an audio signal to the sound generator 1.
  • the sound generator 1 generates sound based on the sound signal input from the electronic circuit 60.
  • the electronic device 50 includes a display unit 50e, an antenna 50f, and the sound generator 1. Further, the electronic device 50 includes a housing 40 that accommodates these devices.
  • each device including the controller 50a is accommodated in one housing 40, but the accommodation form of each device is not limited. In the present embodiment, it is sufficient that at least the electronic circuit 60 and the sound generator 1 are accommodated in one housing 40.
  • the controller 50 a is a control unit of the electronic device 50.
  • the transmission / reception unit 50b transmits / receives data via the antenna 50f based on the control of the controller 50a.
  • the key input unit 50c is an input device of the electronic device 50 and accepts a key input operation by an operator.
  • the microphone input unit 50d is also an input device of the electronic device 50, and accepts a voice input operation by an operator.
  • the display unit 50e is a display output device of the electronic device 50, and outputs display information based on the control of the controller 50a.
  • the sound generator 1 operates as a sound output device in the electronic device 50.
  • the sound generator 1 is connected to the controller 50a of the electronic circuit 60, and emits sound upon application of a voltage controlled by the controller 50a.
  • the electronic device 50 is described as a portable terminal device.
  • the electronic device 50 is not limited to the type of the electronic device 50, and may be applied to various consumer devices having a function of emitting sound.
  • flat-screen TVs and car audio devices can of course be used for products having a function of emitting sound such as "speak", for example, various products such as vacuum cleaners, washing machines, refrigerators, microwave ovens, etc. .
  • the sound generator includes an exciter (piezoelectric element), a flat vibrating body, and a printed board (flexible board).
  • the exciter vibrates when an electric signal is input thereto.
  • the vibrator is provided with the exciter, and vibrates with the exciter by the vibration of the exciter.
  • the printed circuit board is connected to the exciter and inputs an electrical signal to the exciter.
  • the sound generator according to the embodiment it is possible to obtain a favorable frequency characteristic of sound pressure.
  • the printed board is a flexible board
  • the embodiment is not limited to the flexible board.
  • a rigid substrate formed by using FR4 (Flame Retardant Type 4) as a base material and attaching a metal foil or the like may be used.
  • a rigid flexible substrate in which a flexible substrate and a rigid substrate are integrated may be used. Even in the case where these are used, as in the case of the flexible substrate in the embodiment, a terminal portion with the wiring conductor exposed is formed at the tip portion, and bonding to the piezoelectric element is performed via the terminal portion. Good.
  • the piezoelectric element is provided on one main surface of the vibrating body.
  • the present invention is not limited thereto, and the piezoelectric element is provided on both surfaces of the vibrating body. It may be provided.
  • the case where the resin layer is formed so as to cover the piezoelectric element and the vibrating body in the frame of the frame is taken as an example.
  • Such a resin layer is not necessarily formed, but it is preferable to form a resin layer.
  • the diaphragm is configured by a thin film such as a resin film
  • the present invention is not limited to this.
  • the diaphragm may be configured by a plate-like member.
  • the support body that supports the diaphragm is a frame and the periphery of the diaphragm is supported has been described as an example.
  • the present invention is not limited to this.
  • it is good also as supporting only the both ends of the longitudinal direction or a transversal direction of a diaphragm.
  • the exciter is a piezoelectric element
  • the exciter is not limited to the piezoelectric element, and has a function of vibrating when an electric signal is input. What is necessary is just to have.
  • an electrodynamic exciter for vibrating a speaker
  • an electrostatic exciter for vibrating a speaker
  • an electromagnetic exciter well known as an exciter for vibrating a speaker
  • the electrodynamic exciter is such that an electric current is passed through a coil disposed between the magnetic poles of a permanent magnet to vibrate the coil.
  • the electrostatic exciter is composed of two metals facing each other. A bias and an electric signal are passed through the plate to vibrate the metal plate, and an electromagnetic exciter is an electric signal that is passed through the coil to vibrate a thin iron plate.

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Abstract

　【課題】良好な音圧の周波数特性を得ること。　【解決手段】実施形態に係る音響発生器は、励振器と、扁平な振動体と、プリント基板とを備える。上記励振器は、電気信号が入力されて振動する。上記振動体は、上記励振器が取り付けられており、かかる励振器の振動によってこの励振器とともに振動する。上記プリント基板は、上記励振器に接続され、かかる励振器へ電気信号を入力する。

Description

音響発生器、音響発生装置および電子機器
　開示の実施形態は、音響発生器、音響発生装置および電子機器に関する。
　従来、圧電素子を用いた音響発生器が知られている（たとえば、特許文献１参照）。かかる音響発生器は、振動板に取り付けた圧電素子に電圧を印加して振動させることによって振動板を振動させ、かかる振動の共振を積極的に利用することで音響を出力するものである。
　また、かかる音響発生器は、振動板に樹脂フィルムなどの薄膜を用いることができるため、一般的な電磁式スピーカなどに比べて薄型かつ軽量に構成することが可能である。
　なお、振動板に薄膜を用いる場合、薄膜は、優れた音響変換効率を得られるように、たとえば一対の枠部材によって厚み方向から挟持されることによって均一に張力をかけられた状態で支持されることが求められる。
特開２００４－０２３４３６号公報
　しかしながら、上記した従来の音響発生器は、均一に張力がかけられた振動板の共振を積極的に利用するが故に、音圧の周波数特性においてピーク（周囲よりも音圧が高い部分）およびディップ（周囲よりも音圧が低い部分）が生じやすく、良質な音質を得にくいという問題があった。
　また、上記音響発生器を備えた音響発生装置および電子機器も、同様に良好な音質を得にくいという問題があった。
　実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、良好な音圧の周波数特性を得ることができる音響発生器、音響発生装置および電子機器を提供することを目的とする。
　実施形態の一態様に係る音響発生器は、電気信号が入力されて振動する励振器と、前記励振器が取り付けられており、該励振器の振動によって該励振器とともに振動する振動板と、前記励振器に接続され、該励振器へ電気信号を入力するプリント基板とを備えている。
　また、実施形態の一態様に係る音響発生装置は、上記の音響発生器と、該音響発生器を収容する筐体とを備えている。
　また、実施形態の一態様に係る電子機器は、上記の音響発生器と、該音響発生器に接続された電子回路と、該電子回路および前記音響発生器を収容する筐体とを備え、前記音響発生器から音響を発生させる機能を有している。
　実施形態の一態様によれば、良好な音圧の周波数特性を得ることのできる音響発生器、音響発生装置および電子機器を実現できる。
図１Ａは、基本的な音響発生器の概略構成を示す模式的な平面図である。 図１Ｂは、図１ＡのＡ－Ａ’線断面図の一例である。 図１Ｃは、図１ＡのＡ－Ａ’線断面図の他の例である。 図２は、音圧の周波数特性の一例を示す図である。 図３Ａは、実施形態に係る音響発生器の構成の一例を示す模式的な平面図である。 図３Ｂは、図３ＡのＢ－Ｂ’線断面拡大図である。 図４Ａは、フレキシブル基板の変形例の一つを示す模式的な平面図である。 図４Ｂは、フレキシブル基板の変形例の一つを示す模式的な平面図である。 図５Ａは、フレキシブル基板の変形例の一つを示す模式的な平面図である。 図５Ｂは、フレキシブル基板の変形例の一つを示す模式的な平面図である。 図５Ｃは、図５ＢのＣ－Ｃ’線断面拡大図である。 図６Ａは、実施形態に係る音響発生装置の構成を示す図である。 図６Ｂは、実施形態に係る電子機器の構成を示す図である。
　以下、添付図面を参照して、本願の開示する音響発生器、音響発生装置および電子機器の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
　まず、実施形態に係る音響発生器１の説明に先立って、基本的な音響発生器１’の概略構成について、図１Ａ～図１Ｃを用いて説明する。図１Ａは、音響発生器１’の概略構成を示す模式的な平面図であり、図１Ｂは、図１ＡのＡ－Ａ’線断面図の一例であり、図１Ｃは、図１ＡのＡ－Ａ’線断面図の他の例である。
　なお、説明を分かりやすくするために、図１Ａ～図１Ｃには、鉛直上向きを正方向とし、鉛直下向きを負方向とするＺ軸を含む３次元の直交座標系を図示している。かかる直交座標系は、後述の説明に用いる他の図面でも示す場合がある。
　また、図１Ａにおいては、樹脂層７（後述）の図示を省略している。また、説明を分かりやすくするために、図１Ｂおよび図１Ｃは、音響発生器１’を厚み方向（Ｚ軸方向）に大きく誇張して示している。
　図１Ａに示すように、音響発生器１’は、枠体２と、振動板３と、圧電素子５と、リード線６ａ’、６ｂ’とを備える。なお、図１Ａに示すように、以下の説明では、圧電素子５が１個である場合を例示するが、圧電素子５の個数を限定するものではない。
　また、図１Ｂに一例として示すように、枠体２は、振動板３の周縁部で振動板３を支持する支持体として機能する。振動板３は、板状やフィルム状の形状を有しており、その周縁部が枠体２に固定され、枠体２の枠内において均一に張力をかけられた状態で略扁平に支持される。
　また、図１Ｃに示す一例では、枠体２は、矩形の枠状で同一形状を有する２枚の枠部材によって構成されており、振動板３の周縁部を挟み込んで振動板３を支持する支持体として機能する。振動板３は、板状やフィルム状の形状を有しており、その周縁部が枠体２に挟み込まれて固定され、枠体２の枠内において均一に張力をかけられた状態で略扁平に支持される。
　この場合、２枚の枠部材で振動板３を挟むことで、振動板３の張りを安定させることができるので、音響発生器１’の周波数特性を長期間変動しない耐久性のあるものとすることができるからさらに良い。
　なお、振動板３のうち枠体２の内周よりも内側の部分、すなわち、振動板３のうち枠体２に挟み込まれておらず自由に振動することができる部分を振動体３ａとする。すなわち、振動体３ａは、枠体２の枠内において略矩形状をなす部分である。
　また、振動板３は、樹脂や金属等の種々の材料を用いて形成することができる。たとえば、厚さ１０～２００μｍのポリエチレン、ポリイミド等の樹脂フィルムで振動板３を構成することができる。
　また、枠体２を構成する枠部材の厚みや材質などについても、特に限定されるものではなく、金属や樹脂など種々の材料を用いて形成することができる。たとえば、機械的強度および耐食性に優れるという理由から、厚さ１００～５０００μｍのステンレス製のものなどを枠体２を構成する枠部材として好適に用いることができる。
　なお、図１Ａには、その内側の領域の形状が略矩形状である枠体２を示しているが、平行四辺形、台形および正ｎ角形といった多角形であってもよい。本実施形態では、図１Ａに示すように、略矩形状であるものとする。
　圧電素子５は、振動板３（振動体３ａ）の表面に貼り付けられるなどして設けられ、電圧の印加を受けて振動することによって振動体３ａを励振する励振器である。
　かかる圧電素子５は、図１Ｂまたは図１Ｃに示すように、たとえば、４層のセラミックスからなる圧電体層５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄと、３層の内部電極層５ｅが交互に積層された積層体と、かかる積層体の上面および下面に形成された表面電極５ｆ、５ｇと、内部電極層５ｅが露出した側面に形成された外部電極５ｈ、５ｊとを備える。また、外部電極５ｈ、５ｊには、リード線６ａ’、６ｂ’が接続される。リード線６ａ’、６ｂ’は、外部から電気信号を入力する導線である。
　なお、圧電素子５は板状であり、上面側および下面側の主面が長方形状または正方形状といった多角形をなしている。また、圧電体層５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、図１Ｂまたは図１Ｃに矢印で示すように分極されている。すなわち、ある瞬間に加えられる電界の向きに対する分極の向きが厚み方向（図のＺ軸方向）における一方側と他方側とで逆転するように分極されている。
　そして、リード線６ａ’、６ｂ’を介して圧電素子５に電圧が印加されると、たとえば、ある瞬間において、振動体３ａに接着された側の圧電体層５ｃ、５ｄは縮み、圧電素子５の上面側の圧電体層５ａ、５ｂは延びるように変形する。よって、圧電素子５に交流信号を与えることにより、圧電素子５が屈曲振動し、振動板３（振動体３ａ）に屈曲振動を与えることができる。
　また、圧電素子５は、その主面が、振動板３（振動体３ａ）の主面と、エポキシ系樹脂等の接着剤により接合されている。
　なお、圧電体層５ａ、５ｂ、５ｃおよび５ｄを構成する材料には、チタン酸ジルコン酸鉛（lead　zirconate  titanate）、Ｂｉ層状化合物、タングステンブロンズ構造化合物等の非鉛系圧電体材料等、従来から用いられている圧電セラミックスを用いることができる。
　また、内部電極層５ｅの材料としては、種々の金属材料を用いることができる。たとえば、銀とパラジウムとからなる金属成分と、圧電体層５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを構成するセラミック成分とを含有した場合、圧電体層５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄと内部電極層５ｅとの熱膨張差による応力を低減することができるので、積層不良のない圧電素子５を得ることができる。
　また、図１Ｂまたは図１Ｃに示すように、音響発生器１’は、枠体２の枠内において圧電素子５および振動体３ａの表面に被せるように配置されて、振動体３ａおよび圧電素子５と一体化された樹脂層７をさらに備えてもよい。
　樹脂層７は、たとえば、アクリル系樹脂を用いてヤング率が１ＭＰａ～１ＧＰａの範囲程度となるように形成されることが好ましい。なお、かかる樹脂層７に圧電素子５を埋設することで適度なダンパー効果を誘発させることができるので、共振現象を抑制して、音圧の周波数特性におけるピークやディップを小さく抑えることができる。
　また、図１Ｂまたは図１Ｃには、樹脂層７が、枠体２と同じ高さとなるように形成された状態を示しているが、圧電素子５が埋設されていればよく、たとえば、樹脂層７が枠体２の高さよりも高くなるように形成されてもよい。
　このように、振動体３ａ、圧電素子５および樹脂層７は一体化されており、一体的に振動するいわば複合振動体を構成している。
　なお、図１Ｂまたは図１Ｃでは、圧電素子５として、バイモルフ型の積層型圧電素子を例に挙げたが、これに限られるものではなく、たとえば、伸縮する圧電素子５を振動体３ａに貼り付けたユニモルフ型であっても構わない。
　ところで、図１Ａ～図１Ｃに示したように、振動板３（振動体３ａ）は、枠体２の枠内において均一に張力をかけられた状態で支持されている。このような場合、圧電素子５の振動に誘導された共振に起因するピークディップや歪みが生じるために、特定の周波数において音圧が急激に変化し、音圧の周波数特性が平坦化しづらい。
　かかる点を、図２に図示する。図２は、音圧の周波数特性の一例を示す図である。図１Ａの説明で既に述べたように、振動体３ａは、枠体２の枠内において均一に張力をかけられた状態で略扁平に支持されている。
　しかしながら、このような場合、振動体３ａの共振によって特定の周波数にピークが集中して縮退するため、図２に示すように、周波数領域全体にわたって急峻なピークやディップが散在して生じやすい。
　一例として、図２において破線の閉曲線ＰＤで囲んで示した部分に着目する。このようなピークが生じる場合、周波数によって音圧にばらつきが生じることとなるため、良好な音質を得にくくなる。
　こうした場合、図２に示すように、ピークＰの高さを下げ（図中の矢印２０１参照）、かつ、ピーク幅を広げ（図中の矢印２０２参照）、ピークＰやディップ（図示略）を小さくするような方策をとることが有効である。
　ここで、リード線６ａ’、６ｂ’に着目する。リード線６ａ’、６ｂ’は、上述のように、外部から電気信号を入力する導線であるが、振動体３ａが振動する際には、その振動体３ａの共振に誘導されてやはりリード線６ａ’、６ｂ’自体も振動している。
　ただし、かかるリード線６ａ’、６ｂ’が、一般的な線状の金属線やビニール線などで構成された場合、細く、また、剛性も低いことから、リード線６ａ’、６ｂ’の振動は、振動体３ａの振動へあまり影響を与えない。
　そこで、本実施形態では、リード線６ａ’、６ｂ’としてフレシキブル基板のようなプリント基板を用いることとした。プリント基板は上述のリード線６ａ’、６ｂ’に比べて剛性があり、複数の配線を１枚の樹脂シートに設けた構造であるため、それぞれの配線に伝わる振動を１枚の樹脂シート内で混成させてプリント基板内で振動を乱れさせることができる上に、かかるプリント基板を形成する樹脂によってダンパー効果を生じさせ、共振を抑えることができるこれにより、共振モードの縮退を解いて分散させ、ピークＰの高さを下げるとともに、ピーク幅を広げることができる。
　また、樹脂層７を備える場合において、プリント基板が樹脂層７に埋まることで、振動板３と樹脂層７との間に、樹脂層７と異なる弾性の材料を設けることとなる。ここで、プリント基板の配線を通じて、圧電素子５の振動を直接伝搬させるために、プリント基板周辺の樹脂層７の振動波が大きく乱れるために共振を抑止して、ピークディップを抑えることができる。
　以下、実施形態に係る音響発生器１について、具体的に図３Ａおよび図３Ｂを用いて説明する。図３Ａは、実施形態に係る音響発生器１の構成の一例を示す模式的な平面図である。また、図３Ｂは、図３ＡのＢ－Ｂ’線断面拡大図である。
　なお、本実施形態では、プリント基板が、一般にＦＰＣ（Flexible　Printed  Circuits）と呼ばれるフレキシブルプリント基板であるものとし、「フレキシブル基板」と略して記載することとする。
　また、図３Ａの模式的な平面図を含め、以下に示す各図面では、説明の便宜上、図１Ａと同様に樹脂層７の図示を省略する場合がある。
　図３Ａに示すように、音響発生器１は、図１Ａ～図１Ｃに示したリード線６ａ’、６ｂ’に代えて、フレキシブル基板６を備える。フレキシブル基板６は、絶縁体６ａと、配線導体６ｂと、ビア導体６ｃとを有している。
　絶縁体６ａは、フレキシブル基板６の基体であり、ポリイミドなどの樹脂を用いて形成される。なお、振動板３（振動体３ａ）がポリイミドを用いて形成される場合、絶縁体６ａもまたポリイミドを用いるといったように、振動板３（振動体３ａ）と絶縁体６ａは、同一の素材を用いて形成されるとより好適である。
　また、振動板３は張力をかけられた状態で支持されているが、フレキシブル基板６は張力をかけられていない状態で設けられることが好ましい。
　配線導体６ｂは、絶縁体６ａ上に形成された接着層に形成される、銅またはアルミニウムなどの金属箔からなる導体である。
　ここで、図３Ｂに示すように、たとえば、フレキシブル基板６は、多層構造をなしており、絶縁体６ａは、第１絶縁体層６ａａと、第２絶縁体層６ａｂと、第３絶縁体層６ａｃとからなる。
　また、配線導体６ｂは、第１配線導体層６ｂａと、第２配線導体層６ｂｂとからなる。第１配線導体層６ｂａは、第１絶縁体層６ａａおよび第２絶縁体層６ａｂの間に形成される。第２配線導体層６ｂｂは、第２絶縁体層６ａｂおよび第３絶縁体層６ａｃの間に形成される。
　ビア導体６ｃは、フレキシブル基板６を貫通する貫通孔として設けられ、第１配線導体層６ｂａおよび第２配線導体層６ｂｂを層間接続して導通させる。なお、ビア導体６ｃは、非貫通孔として設けられてもよい。なお、この第１配線導体層６ｂａおよび第２配線導体層６ｂｂを層間接続して導通させるためのビア導体６ｃを設けることにより、例えば枠体２が導体からなる場合において、絶縁性を確保するために配線導体６ｂを枠体２から遠ざける効果を奏することができる。
　また、第３絶縁体層６ａｃは、フレキシブル基板６の一方端部において第２配線導体層６ｂｂを露出させている。そして、かかる露出された第２配線導体層６ｂｂが、圧電素子５の外部電極５ｈ、５ｊ（図１Ｂまたは図１Ｃ参照）に接合される。
　なお、図３Ｂに示すように、本実施形態では、かかるフレキシブル基板６に含まれる配線導体６ｂを露出させた部位であり、圧電素子５に接合される部位を「端子部６ｄ」と呼称する。
　ここで、端子部６ｄは、たとえば、熱硬化性樹脂に導電性を持つ微細な金属粒子を混ぜ合わせた異方性導電樹脂を用いて圧電素子５に接合される。また、半田を用いて接合されてもよい。また、銀ペーストなどからなる導電性接着剤を用いて接合されてもよい。
　そして、端子部６ｄは、図３Ａに示すように、平面視では絶縁体６ａに覆われた状態で圧電素子５に接合される。このとき、端子部６ｄは、前述の異方性導電樹脂といった接合材を介し、圧電素子５の外部電極５ｈ、５ｊだけでなく、圧電体層５ａ（図１Ｂまたは図１Ｃ参照）といった外部電極５ｈ、５ｊを除く部分とも接触しつつ接合される。
　このように音響発生器１を構成することにより得られる効果について説明する。まず、配線導体６ｂの周囲を樹脂などからなる絶縁体６ａが覆ったフレキシブル基板６を導線として用いることによって、樹脂によるダンパー効果を得て共振のピークＰを抑えることができる。
　これにより、共振モードの縮退を解いて分散させ、ピークＰの高さを下げるとともに、ピーク幅を広げることができる。したがって、音圧の周波数特性を平坦化させ、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。
　また、圧電素子５の振動も、フレキシブル基板６の接合領域近傍で部分的にダンパー効果を受けるので、圧電素子５の周囲では、フレキシブル基板６の近くと遠くで音圧に差が生じることとなる。
　すなわち、振動体３ａの共振条件に乱れを生じさせ、共振周波数を部分的に揃わなくさせることができる。これにより、音圧の周波数特性を平坦化させ、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。
　また、フレキシブル基板６を導線として用いることによって、圧電素子５の低背化を図ることができる。すなわち、音響発生器１の小型化に資することができる。
　また、上述のように、端子部６ｄは、平面視では絶縁体６ａに覆われた状態で圧電素子５に接合される。これにより、外部電極５ｈ、５ｊとの接合部は、完全に樹脂で覆われるので、樹脂によるダンパー効果を効果的に与えることができる。
　また、圧電素子５に対し、やはりフレキシブル基板６の接合領域近傍で部分的にダンパー効果を与えられるので、フレキシブル基板６の近くと遠くで音圧に差を生じさせることができる。
　すなわち、振動体３ａの共振条件に乱れを生じさせ、共振周波数を部分的に揃わなくさせることができる。これにより、音圧の周波数特性を平坦化させ、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。
　また、上述のように、絶縁体６ａのようなフレキシブル基板６の一部を振動板３と同一の素材を用いて形成し、張力のかけられていない状態で設けられることによって、ヤング率は同じであるものの、共振周波数は異なるものにすることができる。
　したがって、振動体３ａの共振周波数に対してフレキシブル基板６を共振させないことでダンパー効果を生じさせることができるので、共振のピークＰを抑え、音圧の周波数特性を平坦化させることができる。すなわち、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。
　また、上述のように、接合材として異方性導電樹脂を用いることによって、振動体３ａから伝播してきた振動波を、異方性導電樹脂に含まれる金属粒子で反射させることができる。また、異方性導電樹脂の樹脂の部分ではダンパー効果を与えることができる。
　これにより、振動波を乱すことができるので、圧電素子５から振動体３ａへ向かって反射する反射波もまた乱すことができ、共振周波数を部分的に揃わなくさせることができる。したがって、共振点の音圧のピークＰをばらつかせ、音圧の周波数特性を平坦化させることができる。すなわち、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。
　また、上述のように、接合材として半田を用いることによって、振動体３ａから伝播してきた振動波を半田で乱反射させることができる。これにより、圧電素子５から振動体３ａへ向かって反射する反射波を乱すことができるので、共振周波数を部分的に揃わなくさせることができる。したがって、この場合も、共振点の音圧のピークＰをばらつかせ、音圧の周波数特性を平坦化させることができる。すなわち、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。
　また、上述のように、接合材として導電性樹脂を用いることによって、圧電素子５とフレキシブル基板６の間に、金属粒子が連結した領域とその間に樹脂が分散した領域を混在させることができる。
　したがって、振動体３ａから伝播してきた振動波を、金属粒子が連結した領域では反射したり伝播させたりするとともに、樹脂が分散した領域ではダンパー効果を得て、振動波を激しく乱すことができる。
　これにより、圧電素子５から振動体３ａへ向かって反射する反射波もまた乱すことができ、共振周波数を部分的に揃わなくさせることができる。したがって、共振点の音圧のピークＰをばらつかせ、音圧の周波数特性を平坦化させることができる。すなわち、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。
　また、上述のように、配線導体６ｂが、多層構造をなしてフレキシブル基板６に含まれることによって、振動体３ａの共振条件を乱すことができる。具体的には、振動体３ａからフレキシブル基板６に振動が伝播した際に、第１配線導体層６ｂａと第２配線導体層６ｂｂとを個別に振動させることにより、振動体３ａの共振条件を乱すこととなる。
　これにより、共振周波数を部分的に揃わなくさせることができるので、共振点の音圧のピークＰをばらつかせ、音圧の周波数特性を平坦化させることができる。すなわち、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。
　また、上述のように、配線導体６ｂが、ビア導体６ｃによって層間接続されることによって、ビア導体６ｃをいわば「節」にして、配線導体６ｂの寸法に誘導された共振を生じさせることができる。
　この場合もまた、これにより振動体３ａの共振条件を乱すことができるので、共振周波数を部分的に揃わなくさせることができる。したがって、音圧の周波数特性を平坦化させ、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。
　また、上述のように、端子部６ｄが、外部電極５ｈに電気的に接続された表面電極５ｆおよび外部電極５ｊに電気的に接続された表面電極５ｆと、この表面電極５ｆを除く部分（すなわち、圧電素子５の本体部分である圧電体）との両方に接触しつつ圧電素子５へ接合されることによって、圧電体の変形にともなうフレキシブル基板６の振動を振動体３ａへノイズとして伝播させることができる。なお、接触しているとは、直接接触している場合だけに限らず、接合材を介して接触していても良い。
　これにより、共振周波数を部分的に揃わなくさせることができるので、共振点の音圧のピークＰをばらつかせ、音圧の周波数特性を平坦化させることができる。すなわち、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。
　また、圧電素子５の長手方向の中央ではなく端のほうにフレキシブル基板６が接合されることで、圧電素子５が振動したときに、最も変位の大きな位置を拘束する効果が生じるので、圧電素子の長手方向の両端の変位量を異ならせることができ、周囲の振動板３の共振を抑止して、ピークディップを抑えることができる。
　次に、図４Ａ～図５Ｃを用いて、フレキシブル基板６の変形例について順次説明する。図４Ａ～図５Ｂは順に、フレキシブル基板６の変形例の一つを示す模式的な平面図である。また、図５Ｃは、図５ＢのＣ－Ｃ’線断面拡大図である。
　図４Ａに示すように、フレキシブル基板６の端子部６ｄは、先端部が配線導体６ｂの延在方向に沿って分割された先割れ形状に形成されたうえで、かかる先割れ形状の分割された部分ｓ１、ｓ２ごとに圧電素子５へ接合されることとしてもよい。
　かかる場合、端子部６ｄは、その先端部を自在に変形させて振動波を減衰させるので、フレキシブル基板６の周辺を伝播する振動波を小さくさせることができる。これにより、共振周波数を部分的に揃わなくさせることができるので、共振点の音圧のピークＰをばらつかせ、音圧の周波数特性を平坦化させることができる。すなわち、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。
　また、図４Ｂに示すように、フレキシブル基板６の絶縁体６ａは、配線導体６ｂに沿った領域だけでなく、平面視で圧電素子５全体を覆うように、その幅を広くとって形成されてもよい。
　これにより、圧電素子５全体にダンパー効果を与えられるだけでなく、配線導体６ｂの近くと遠くでより効果的に音圧に差をつけることができるので、振動体３ａの共振条件に乱れを生じさせることができる。すなわち、共振周波数を部分的に揃わなくさせることができるので、音圧の周波数特性を平坦化させ、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。
　つづいて、図５Ａに示すように、フレキシブル基板６は、外部との接続点となるその他方端部に、外部端子６ｆが設けられた端子板６ｅを備えることとしてもよい。かかる場合、端子板６ｅは、音響発生器１の周囲の振動を拾うことで端子板６ｅの周囲の振動波を乱れさせることができる。
　したがって、共振周波数を部分的に揃わなくさせることができるので、音圧の周波数特性を平坦化させ、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。
　また、フレキシブル基板６は、端子板６ｅに接続されることでその強度を増すことができるので、折れ曲がりによる断線などを防ぎ、耐久性を向上させることもできる。また、端子板６ｅを設けることによって、外部からの接続を行いやすくなるといった配線時の利便性も得ることができる。
　また、図５Ｂに示すように、かかる端子板６ｅは、枠体２に固定して設けられてもよい。この場合、振動板３（振動体３ａ）の振動に誘導されて枠体２が振動する際に、端子板６ｅの周囲で振動波を乱すことができる。
　また、とりわけ、外部端子６ｆに電気信号が入力された場合、外部端子６ｆの周囲は部分的に温度上昇するため、熱膨張を起こして振動波は乱れやすい。これにより、枠体２から振動体３ａへ返る反射波を乱すことができる。
　そして、その結果、共振周波数を部分的に揃わなくさせることができるので、共振点の音圧のピークＰをばらつかせ、音圧の周波数特性を平坦化させることができる。すなわち、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。
　また、端子板６ｅが枠体２に固定して設けられることによって、外力による接続部への負荷を低減することができる。したがって、より耐久性を向上させることができる。
　なお、端子板６ｅの外部端子６ｆには、外部の駆動回路への配線が半田や導電性接着材で接合される。ここで、枠体２に外部端子６ｆが固定されていることで、圧電素子５から伝搬してきた振動を駆動回路に伝えることが無いので、特有の周波数で外部端子６ｆにおける接続部のインピーダンス整合が不整合になることが無くなる。
　図５Ｃに示すように、端子板６ｅの厚みｈ１は、フレキシブル基板６の厚みｈ２よりも大きいことが好ましい。このように、端子板６ｅの容積を大きくすることで、その周囲の振動波をより拾いやすくすることができる。
　したがって、端子板６ｅの周囲でより効果的に振動波を乱すことができる。すなわち、より効果的に共振周波数を部分的に揃わなくさせ、音圧の周波数特性を平坦化させることができるので、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。
　また、大きく厚みをとることで、無論、端子板６ｅの強度を増すことができるので、より効果的に折れ曲がりによる断線などを防ぎ、耐久性を向上させることができる。
　次に、これまで説明してきた実施形態に係る音響発生器１を搭載した音響発生装置および電子機器について、図６Ａおよび図６Ｂを用いて説明する。図６Ａは、実施形態に係る音響発生装置２０の構成を示す図であり、図６Ｂは、実施形態に係る電子機器５０の構成を示す図である。なお、両図には、説明に必要となる構成要素のみを示しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。
　音響発生装置２０は、いわゆるスピーカのような発音装置であり、図６Ａに示すように、たとえば、音響発生器１と、音響発生器１を収容する筐体３０を備える。筐体３０は、音響発生器１の発する音響を内部で共鳴させるとともに、筐体３０に形成された図示せぬ開口から音響を外部へ放射する。このような筐体３０を有することにより、たとえば低周波数帯域における音圧を高めることができる。
　また、音響発生器１は、種々の電子機器５０に搭載することができる。たとえば、次に示す図６Ｂでは、電子機器５０が、携帯電話やタブレット端末のような携帯端末装置であるものとする。
　図６Ｂに示すように、電子機器５０は、電子回路６０を備える。電子回路６０は、たとえば、コントローラ５０ａと、送受信部５０ｂと、キー入力部５０ｃと、マイク入力部５０ｄとから構成される。電子回路６０は、音響発生器１に接続されており、音響発生器１へ音声信号を出力する機能を有している。音響発生器１は電子回路６０から入力された音声信号に基づいて音響を発生させる。
　また、電子機器５０は、表示部５０ｅと、アンテナ５０ｆと、音響発生器１とを備える。また、電子機器５０は、これら各デバイスを収容する筐体４０を備える。
　なお、図６Ｂでは、１つの筐体４０にコントローラ５０ａをはじめとする各デバイスがすべて収容されている状態をあらわしているが、各デバイスの収容形態を限定するものではない。本実施形態では、少なくとも電子回路６０と音響発生器１とが、１つの筐体４０に収容されていればよい。
　コントローラ５０ａは、電子機器５０の制御部である。送受信部５０ｂは、コントローラ５０ａの制御に基づき、アンテナ５０ｆを介してデータの送受信などを行う。
　キー入力部５０ｃは、電子機器５０の入力デバイスであり、操作者によるキー入力操作を受け付ける。マイク入力部５０ｄは、同じく電子機器５０の入力デバイスであり、操作者による音声入力操作などを受け付ける。
　表示部５０ｅは、電子機器５０の表示出力デバイスであり、コントローラ５０ａの制御に基づき、表示情報の出力を行う。
　そして、音響発生器１は、電子機器５０における音響出力デバイスとして動作する。なお、音響発生器１は、電子回路６０のコントローラ５０ａに接続されており、コントローラ５０ａによって制御された電圧の印加を受けて音響を発することとなる。
　ところで、図６Ｂでは、電子機器５０が携帯用端末装置であるものとして説明を行ったが、電子機器５０の種別を問うものではなく、音響を発する機能を有する様々な民生機器に適用されてよい。たとえば、薄型テレビやカーオーディオ機器は無論のこと、「話す」といった音響を発する機能を有する製品、例を挙げれば、掃除機や洗濯機、冷蔵庫、電子レンジなどといった種々の製品に用いられてよい。
　上述してきたように、実施形態に係る音響発生器は、励振器（圧電素子）と、扁平な振動体と、プリント基板（フレキシブル基板）とを備える。上記励振器は、電気信号が入力されて振動する。上記振動体は、上記励振器が取り付けられており、かかる励振器の振動によってこの励振器とともに振動する。上記プリント基板は、上記励振器に接続され、かかる励振器へ電気信号を入力する。
　したがって、実施形態に係る音響発生器によれば、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。
　ところで、上述した実施形態では、プリント基板がフレキシブル基板である場合を例示した説明を行ったが、フレキシブル基板に限られるものではない。たとえば、ＦＲ４（Flame  Retardant　Type　4）を基材とし、金属箔を貼り付けるなどして形成されたリジッド基板を用いることとしてもよい。
　あるいは、フレキシブル基板とリジッド基板とを一体化させたリジッドフレキシブル基板を用いることとしてもよい。なお、これらを用いる場合でも、実施形態におけるフレキシブル基板の場合と同様に、その先端部には配線導体を露出させた端子部を形成し、かかる端子部を介して圧電素子への接合を行えばよい。
　また、上述した実施形態では、振動体の一方の主面に圧電素子を設けた場合を主に例示して説明を行ったが、これに限られるものではなく、振動体の両面に圧電素子が設けられてもよい。
　また、上述した実施形態では、枠体の枠内において圧電素子および振動体を覆ってしまうように樹脂層を形成する場合を例に挙げている。かかる樹脂層を必ずしも形成しなくともよいが、樹脂層を形成するのが好ましい。
　また、上述した実施形態では、樹脂フィルムなどの薄膜で振動板を構成する場合を例に挙げたが、これに限られるものではなく、たとえば、板状の部材で構成することとしてもよい。
　また、上述した実施形態では、振動板を支持する支持体が枠体であり、振動板の周縁を支持する場合を例に挙げたが、これに限られるものではない。たとえば、振動板の長手方向あるいは短手方向の両端のみを支持することとしてもよい。
　また、上述した実施形態では、励振器が圧電素子である場合を例に挙げて説明したが、励振器としては、圧電素子に限定されるものではなく、電気信号が入力されて振動する機能を有しているものであればよい。
　たとえば、スピーカを振動させる励振器としてよく知られた、動電型の励振器や、静電型の励振器や、電磁型の励振器であっても構わない。
　なお、動電型の励振器は、永久磁石の磁極の間に配置されたコイルに電流を流してコイルを振動させるようなものであり、静電型の励振器は、向き合わせた２つの金属板にバイアスと電気信号とを流して金属板を振動させるようなものであり、電磁型の励振器は、電気信号をコイルに流して薄い鉄板を振動させるようなものである。
　さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
　　１’　音響発生器
　　２　　枠体
　　３　　振動板
　　３ａ　振動体
　　５　　圧電素子
　　５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ　圧電体層
　　５ｅ　内部電極層
　　５ｆ、５ｇ　表面電極層
　　５ｈ、５ｊ　外部電極
　　６　　フレキシブル基板
　　６ａ　絶縁体
　　６ａａ　第１絶縁体層
　　６ａｂ　第２絶縁体層
　　６ａｃ　第３絶縁体層
　　６ｂ　配線導体
　　６ｂａ　第１配線導体層
　　６ｂｂ　第２配線導体層
　　６ａ’、６ｂ’　リード線
　　６ｃ　ビア導体
　　６ｄ　端子部
　　６ｅ　端子板
　　６ｆ　外部端子
　　７　　樹脂層
　２０　　音響発生装置
　３０、４０　筐体
　５０　　電子機器
　５０ａ　コントローラ
　５０ｂ　送受信部
　５０ｃ　キー入力部
　５０ｄ　マイク入力部
　５０ｅ　表示部
　５０ｆ　アンテナ
　６０　　電子回路
　　Ｐ　　ピーク
　　ｈ１、ｈ２　厚み
　　ｓ１、ｓ２　先割れ形状の分割された部分

Claims (18)

  1. 　電気信号が入力されて振動する励振器と、前記励振器が取り付けられており、該励振器の振動によって該励振器とともに振動する振動板と、前記励振器に接続され、該励振器へ電気信号を入力する配線導体を有するプリント基板とを備えていることを特徴とする音響発生器。
  2. 　前記プリント基板は、該プリント基板に含まれる配線導体を露出させた部位であり、前記励振器に接合される部位である端子部を有しており、
    該端子部は、平面視では、前記プリント基板を形成する絶縁体に覆われていることを特徴とする請求項１に記載の音響発生器。
  3. 　前記プリント基板の一部は、前記振動板を形成する素材と同一の素材からなることを特徴とする請求項１または２に記載の音響発生器。
  4. 　前記端子部は、異方性導電樹脂を用いて前記励振器へ接合されていることを特徴とする請求項２に記載の音響発生器。
  5. 　前記端子部は、半田を用いて前記励振器へ接合されていることを特徴とする請求項２に記載の音響発生器。
  6. 　前記端子部は、導電性樹脂を用いて前記励振器へ接合されていることを特徴とする請求項２に記載の音響発生器。
  7. 　前記配線導体は、多層構造をなして前記プリント基板に含まれていることを特徴とする請求項１～６のいずれか一つに記載の音響発生器。
  8. 　前記プリント基板はビア導体を有しており、前記配線導体は前記ビア導体を通じて層間接続されていることを特徴とする請求項７に記載の音響発生器。
  9. 　前記端子部は、前記プリント基板の一方端部に設けられており、該一方端部が前記配線導体の延在方向に沿って分割された先割れ形状に形成され、該先割れ形状の分割された部分ごとに前記励振器へ接合されていることを特徴とする請求項２～６のいずれか一つに記載の音響発生器。
  10. 　前記端子部は、前記励振器の表面電極と該表面電極を除く部分との両方に接触しつつ前記励振器へ接合されていることを特徴とする請求項２～６、９のいずれか一つに記載の音響発生器。
  11. 　前記プリント基板は、他方端部に端子板を有することを特徴とする請求項１～１０のいずれか一つに記載の音響発生器。
  12. 　前記振動板の外周部に設けられ、該振動板を支持する枠体をさらに備え、
    　前記端子板は、前記枠体に設けられていることを特徴とする請求項１１に記載の音響発生器。
  13. 　前記端子板の厚みは、前記プリント基板の厚みより大きいことを特徴とする請求項１１または１２に記載の音響発生器。
  14. 　前記プリント基板は、フレキシブル基板であることを特徴とする請求項１～１３のいずれか一つに記載の音響発生器。
  15. 　前記振動板は、樹脂フィルムからなることを特徴とする請求項１～１４のいずれか一つに記載の音響発生器。
  16. 　前記励振器は、バイモルフ型の積層型圧電素子であることを特徴とする請求項１～１５のいずれか一つに記載の音響発生器。
  17. 　請求項１～１６のいずれか一つに記載の音響発生器と、該音響発生器を収容する筐体とを備えていることを特徴とする音響発生装置。
  18. 　請求項１～１６のいずれか一つに記載の音響発生器と、該音響発生器に接続された電子回路と、該電子回路および前記音響発生器を収容する筐体とを備え、
    前記音響発生器から音響を発生させる機能を有することを特徴とする電子機器。
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