JPH05304697A - 振動子応用部品及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】外装体の充填密度が高く、必要に応じて空洞に
高度の気密性を持たせることができ、空洞内に残存物を
残すことがなく、部品点数及び組み立て工数が少なくて
済み、振動素子の破損や割れ等の生じにくい振動子応用
部品を得る。 【構成】外装体１は絶縁樹脂成型体で構成され、内部に
空洞１１、１２を有する共に、相対向する肉厚部に空洞
１１、１２の内部から外部に連なる孔１３、１４をそれ
ぞれ有している。振動素子２は、振動領域Ａと、非振動
領域Ｂとを含み、空洞１１、１２を孔１３、１４の方向
に２分するように空洞１１、１２内に配置されている。
振動領域Ａは空洞１１、１２内に位置し、非振動領域Ｂ
は少なくとも一部が外装体１の肉厚部内に埋設されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、振動素子を外装体の内
部に組み込んだ振動子応用部品及びその製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】この種の振動子応用部品部の例として
は、セラミックフィルタ、セラミック共振子、トラップ
素子もしくはディスクリミネータ等に用いられる圧電部
品、振動板と圧電振動子とを組み合わせた音響変換用振
動素子を有する発音体、圧電振動子と受圧板とを組み合
わせた受圧用振動素子を有する圧力検出器または同様の
構成になる粉体検知用振動素子を有する粉体検知器等が
ある。これらの振動子応用部品では、その基本的構造と
して、振動障害を生じない振動空間を確保して、外装体
により振動素子を支持する必要がある。その手段とし
て、圧電部品では、振動領域に対応する部分にパラフィ
ンワックスを塗布した後、全体にポーラスなエポキシ樹
脂等の絶縁樹脂コーティングを施し、次に、熱処理する
ことにより、パラフィンワックスを気化させ、内部に空
洞を形成する技術が知られている。気化されたパラフィ
ンワックスは、ポーラスな絶縁樹脂コーティングの気孔
を通して外部に排出される。

【０００３】発音体、圧力検出器及び粉体検知器等で
は、振動素子を、上ケース及び下ケースを組み合わせて
構成されるケース内に配置する構造が一般的である。上
ケース及び下ケースは、金属またはプラスチック等を用
いて個別に形成され、これらを組み合わせて１つのケー
スを作る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の振動子応用部品には次のような問題点がある。 （Ａ）圧電部品では、気化されたパラフィンワックスを
外部に排出して空洞を作るため、外装コーティング層は
ポーラスな層でなければならない。このため、気密性が
不十分になり、信頼性の低下を招く。また、パラフィン
ワックスの外部排出が不完全になり、パラフィンワック
スが空洞内に残存し易い。この残存パラフィンワックス
が酸化され、電極材料を侵食し、特性が劣化する。 （Ｂ）発音体、粉体検知器または圧力検出器等では、上
ケース及び下ケースが個別部品となっていて、上ケース
及び下ケースの組み合わせ工程において、ケース内に振
動素子を取り付け固定する構造となっていたため、部品
点数が多くなるとともに、組み立て工数が増える。ま
た、組み立て時等に圧電振動子に機械的衝撃が加わり、
圧電振動子に破損や割れ等生じてしまうことがある。更
に、音響変換素子または受圧素子の周辺部に応力が集中
し、圧電振動子に破損や割れを生じることがある。

【０００５】そこで、本発明の課題は、上述する従来の
問題点を解決し、外装体の充填密度が高く、必要であれ
ば空洞に対して高度の気密性を確保できるとともに、残
存物を残すことがなく、しかも、部品点数及び組み立て
工数が少なく、量産性に富み、振動子の破損や割れ等を
生じにくい振動子応用部品及びこの振動子応用部品を製
造するのに適した製造方法を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述した課題解決のた
め、本発明は、外装体と、振動素子とを含む振動子応用
部品であって、前記外装体は、絶縁樹脂成型体で構成さ
れ、内部に空洞を有する共に、相対向する肉厚部に前記
空洞の内部から外部に連なる孔をそれぞれ有しており、
前記振動素子は、振動領域と、非振動領域とを有し、前
記空洞を前記孔の方向に２分するように前記空洞内に配
置され、前記振動領域が前記空洞内に位置し、前記非振
動領域の少なくとも一部が前記外装体の肉厚部内に埋設
されている。

【０００７】上述した振動子応用部品を得るための本発
明に係る製造方法は、有機物付着工程、外装体成型工程
及び有機物除去工程を含んでおり、前記有機物付着工程
は、前記振動素子の両面側において、少なくとも振動領
域に有機物を付着させる工程であり、前記外装体成型工
程は、前記有機物の上から前記振動素子の両面側に絶縁
樹脂成型体を成型すると共に、少なくとも前記振動素子
の両面側において前記有機物に連なり、かつ、外部に開
口する孔を形成する工程であり、前記有機物除去工程
は、前記有機物を前記孔を通して外部に排出し、空洞を
形成する工程である。

【０００８】

【作用】外装体は内部に空洞を有しており、振動素子
は、空洞内に配置され、振動領域が空洞内に位置してい
るから、空洞により、振動障害を生じない振動空間を確
保した振動子応用部品が得られる。

【０００９】振動素子は、非振動領域が外装体の肉厚部
内に埋設され、支持されているから、外装体の他に、振
動素子を支持するための部材が不要である。このため、
部品点数が少なくて済む。

【００１０】外装体は、絶縁樹脂成型体で構成されてい
るから、充填密度が高い。このため、振動子応用部品で
は、外装体によって囲まれた空洞の気密性を高め、信頼
性を向上させることができる。外装体は樹脂成型体で構
成され、振動素子は非振動領域の少なくとも一部が外装
体の肉厚部内に埋設されているから、振動素子の周辺部
に応力が集中することがない。このため、振動素子の振
動特性の変動、振動素子を構成する圧電振動子等の破
損、割れ等を防止できる。

【００１１】外装体は、肉厚部に空洞の内部から外部に
連なる孔を有しているから、圧電部品の製造工程におい
て、空洞を形成するために充填されたパラフィンワック
ス、レジスト等の有機物を、孔を通して確実に外部に排
出できる。このため、パラフィンワックスやレジストの
残存率が皆無又は極めて小さくなる。発音体では、更
に、振動板の振動に伴って発生する音を孔を通して外部
に放出でき、圧力検知器では孔を通して圧力を導入で
き、粉体検知器では粉体を導入できる。

【００１２】外装体は、樹脂成型体で構成され、内部に
空洞を有しており、振動板は外装体の空洞内に配置さ
れ、周辺が外装体の肉厚部内に埋設されて支持されてい
るから、次に述べる射出成型法を用いて製造でき、量産
性が向上する。

【００１３】上述した振動子応用部品を得るため、ま
ず、有機物付着工程において、振動素子の両面側におい
て、少なくとも振動領域に有機物を付着させる。次に、
外装体成型工程において、有機物の上から振動素子の両
面側に絶縁樹脂成型体を成型すると共に、少なくとも振
動素子の両面側において有機物に連なり、かつ、外部に
開口する孔を形成する。樹脂成型体は、外装体となるも
ので、射出成型法等の量産性に富む製造方法によって能
率よく製造できる。

【００１４】次に、有機物除去工程において、有機物を
孔を通して外部に排出し、空洞を形成する。これによ
り、外装体を構成する樹脂成型体の内部に、振動に必要
な空間を構成する空洞が形成される。得られる空洞は、
有機物付着工程によって付着された有機物の形状によっ
て定まる。従って、付着される有機物の形状、体積等を
制御することにより、空洞の形状、容積等を制御でき
る。この空洞制御、調整により、発音体では音圧や音質
等を調整することができる。

【００１５】また、有機物を空洞内に残存させることな
く確実に排出し、残存有機物による振動素子の電極劣化
や振動特性のバラツキを防止し、信頼性の高い振動子応
用部品を得ることができる。

【００１６】

【実施例】図１は本発明に係る発音体の断面図ある。図
において、１は外装体、２は振動素子である。３は封止
部材である。

【００１７】外装体１は、樹脂成型体で構成され、内部
に空洞１１、１２を有し、相対する肉厚部のそれぞれに
空洞１１、１２の内部から外部に連なる孔１３、１４を
有している。絶縁樹脂成型体は射出成型等の手段によっ
て成型（モールド）されたものである。外装体１を構成
する絶縁樹脂材料の例としては、ＡＢＳ樹脂やガラス繊
維強化プラスチックなどを挙げることができる。孔１４
は封止部材４によって封止されている。封止部材３は外
装体１と同様の絶縁樹脂材料によって構成するのが望ま
しい。発音体、粉体検知器、圧力検知器等では、孔１
３、１４の何れか一方を開口させ、他方、例えば、孔１
４を封止部材４によって封止する。振動子応用部品で
は、図２に示すように、孔１３、１４の何れも、封止部
材４によって封止する。発音体では、空洞１１、１２の
形状、内容積は音響特性に密接に関連する。従って、こ
れらを変えることにより、音響特性を調整し、音圧や音
質の調整を行うことができる。また、孔１３、１４のう
ち、放音孔として用いる方、即ち、図示の場合、孔１３
の直径を変えることによっても、音圧や音質の調整を行
うことができる。

【００１８】振動素子２は、振動領域Ａと、非振動領域
Ｂとを有し、空洞１１、１２を孔１３、１４の方向に２
分するように空洞１１、１２内に配置されて、振動領域
Ａが空洞１１、１２内に位置し、非振動領域Ｂの少なく
とも一部が外装体１の肉厚部内に埋設され、支持されて
いる。

【００１９】上述のように、外装体１は内部に空洞１
１、１２を有しており、振動素子２は、空洞１１、１２
内に配置され、振動領域Ａが空洞１１、１２内に位置し
ているから、空洞１１、１２により、振動障害を生じな
い振動空間を確保できる。

【００２０】振動素子２は、非振動領域Ｂが外装体１の
肉厚部内に埋設され、支持されているから、外装体１の
他に、振動素子２を支持するための部材が不要である。
このため、部品点数が少なくて済む。

【００２１】外装体１は、絶縁樹脂成型体で構成されて
いるから、充填密度が高い。このため、圧電部品では、
外装体１によって囲まれた空洞１１、１２の気密性を高
め、信頼性を向上させることができる。しかも、外装体
１は樹脂成型体で構成され、振動素子２は非振動領域Ｂ
の少なくとも一部が外装体１の肉厚部内に埋設され、支
持されているから、振動素子２の周辺部に組み立てに伴
う応力が集中することがない。このため、振動素子２の
振動特性の変動、振動素子２を構成する圧電振動子等の
破損、割れ等を防止できる。

【００２２】外装体１は、肉厚部に空洞１１、１２の内
部から外部に連なる孔１３、１４を有しているから、圧
電部品の製造工程において、空洞１１、１２を形成する
ために充填されたパラフィンワックス、レジスト等の有
機物を、孔１３、１４を通して確実に外部に排出でき
る。このため、パラフィンワックスやレジストの残存率
が皆無又は極めて小さくなる。発音体では、更に、振動
素子２の振動に伴って発生する音を孔１３を通して外部
に放出でき、圧力検知器では孔１３を通して圧力を導入
でき、粉体検知器では粉体を導入できる。

【００２３】図３は本発明に係る振動子応用部品の別の
実施例を示す断面図である。この実施例では、外装体１
は内部に２つの互いに独立する空洞１１、１２を有し、
空洞１１、１２のそれぞれは、外部に連なる孔１３、１
４を有している。振動素子２は２つの振動領域Ａ１、Ａ
２を持ち、振動領域Ａ１、Ａ２のそれぞれが空洞１１、
１２の内部に配置され、非振動領域Ｂ１〜Ｂ３の少なく
とも一部が外装体１の肉厚部内に埋設され、支持されて
いる。各孔１３、１４は封止部材３１〜３４によって封
止されている。

【００２４】図４は本発明に係る振動子応用部品の他の
実施例を示す図である。この実施例は、セラミックフィ
ルタ、セラミック共振子、トラップ素子もしくはディス
クリミネータ等に用いられる圧電部品に本発明を適用し
た具体例を示している。振動素子２は圧電基板２１を含
んでいる。圧電基板２１は２つの振動領域Ａ１、Ａ２を
有し、振動領域Ａ１は振動電極２２〜２４によって構成
され、振動領域Ａ２は振動電極２５〜２７によって構成
されている。振動電極２２〜２４のうち、振動電極２２
及び２３は圧電基板２１の一面上において間隔を隔てて
分割して設けられ、振動電極２４は圧電基板２１の他面
側において振動電極２２、２３と共通に対向するように
設けられている。外装体１は内部に互いに独立する空洞
１１、１２の２つの組を有し、空洞１１、１２のそれぞ
れは、外部に連なる孔１３、１４を有している。振動素
子２は、振動領域Ａ１が空洞１１、１２の内部に配置さ
れ、振動領域Ａ２が空洞１１、１２の内部に配置され、
非振動領域Ｂ１〜Ｂ３が外装体１の肉厚部内に埋設さ
れ、支持されている。各孔１３、１４は封止部材３１、
３２によって封止されている。

【００２５】外装体１は、肉厚部に空洞１１、１２の内
部から外部に連なる孔１３、１４を有しているから、振
動子応用部品の製造工程において、空洞１１、１２を形
成するために充填されたパラフィンワックス、レジスト
等の有機物を、孔１３、１４を通して確実に外部に排出
できる。このため、パラフィンワックスやレジストの残
存率が皆無又は極めて小さくなる。

【００２６】図５〜図８は図４に示した圧電部品の製造
工程を示す図である。図５は圧電振動子搭載工程、図６
は有機物付着工程、図７は外装体成型工程、図８は有機
物除去工程をそれぞれ示している。図５に示す圧電振動
素子２に対し、図６の有機物付着工程で、圧電基板２１
の両面側において、少なくとも振動領域Ａ１、Ａ２に有
機物４１、４２を付着させる。付着手段は、レジストの
場合、例えば印刷またはシート状に加工したものを付着
することができる。有機物４１、４２は有機溶剤によっ
て溶解できるものを用いる。このような有機物は種々市
販されている。

【００２７】次に、乾燥工程等を経た後、図７に示すよ
うに、射出成形等の手段によって、有機物４１、４２の
上から圧電基板２１の両面側に絶縁樹脂成型体１をモー
ルドによって成形する。この外装体成型工程において、
少なくとも圧電基板２１の両面側において有機物４１、
４２に連なり、かつ、外部に開口する孔１３、１４を同
時に形成する。

【００２８】次に、図８に示すように、有機物除去工程
において、有機物４１、４２を孔１３、１４を通して外
部に排出し、空洞１１、１２を形成する。この除去工程
では、全体を有機溶剤中に入れて洗浄しながら、有機物
４１、４２を選択的に溶解させ、孔１３、１４から排出
する。これにより、有機物４１、４２がほぼ完全に除去
される。有機溶剤は有機物４１、４２を溶解するのに適
したものを用いることは当然である。この後、封止工程
において、孔１３、１４を閉塞する封止部材３１、３２
（図１参照）を付与する。図示は省略するが、図１〜図
３に示した振動子応用部品も同様の工程によって製造さ
れる。

【００２９】上述したように、全工程を通して、圧電振
動素子２に機械的衝撃が加わることがないし、圧電振動
素子２の周辺部に応力が集中することもない。このた
め、圧電振動子２の破損や割れを防止できる。

【００３０】また、空洞１１、１２を形成するために付
着された有機物４１、４２を、空洞１１、１２内に残存
させることなく、孔１３、１４を通して、確実に排出
し、残存有機物による圧電振動子２の電極劣化や振動特
性のバラツキを防止できる。この後、封止工程におい
て、孔１３、１４を閉塞する封止部材（図４参照）を付
与する。

【００３１】外装体２は、絶縁樹脂成型体で構成されて
いるから、充填密度が高い。このため、外装体２によっ
て囲まれた空洞１１、１２の気密性が高くなり、信頼性
が向上する。

【００３２】外装体２は、肉厚部に空洞２の内部から外
部に連なる孔１３、１４を有しているから、孔１３、１
４が封止部材３１、３２によって封止される以前の製造
工程において、空洞１１、１２を形成するために充填さ
れた有機物４１、４２を、孔１３、１４を通して確実に
外部に排出できる。このため、空洞１１、１２の内部に
おける有機物４１、４２の残存率が皆無又は極めて小さ
くなる。

【００３３】また、上記工程を通して最終的に得られる
空洞１１、１２は、有機物付着工程によって付着された
有機物４１、４２の形状によって定まる。従って、発音
体を製造する場合、付着される有機物４１、４２の形
状、体積等を制御することにより、空洞１１、１２の形
状、容積等を制御し、音圧や音質等を調整することがで
きる。

【００３４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、次
のような効果が得られる。 （ａ）外装体は内部に空洞を有しており、振動素子は、
空洞内に配置され、振動領域が空洞内に位置しているか
ら、空洞により、振動障害を生じない振動空間を確保し
た振動子応用部品が得られる。 （ｂ）振動素子は、非振動領域が外装体の肉厚部内に埋
設され、支持されているから、部品点数及び組み立て工
数の少ない振動子応用部品を提供できる。 （ｃ）外装体は、絶縁樹脂成型体で構成されているか
ら、充填密度が高くなり、圧電部品では、外装体によっ
て囲まれた空洞の気密性を高め、信頼性を向上させるこ
とができる。 （ｄ）外装体は樹脂成型体で構成され、振動素子は非振
動領域の少なくとも一部が外装体の肉厚部内に埋設され
ているから、振動素子の周辺部に組立等に伴う応力が集
中するのを回避し、振動素子の振動特性の変動、振動素
子を構成する圧電振動子等の破損、割れ等を防止した振
動子応用部品を提供できる。 （ｅ）外装体は、肉厚部に空洞の内部から外部に連なる
孔を有しているから、空洞形成に用いられた有機物を孔
を通して確実に外部に排出でき、残存有機物による振動
素子の電極劣化や振動特性のバラツキを防止し、信頼性
の高い振動子応用部品を得ることができる。発音体で
は、更に、振動板の振動に伴って発生する音を孔を通し
て外部に放出でき、圧力検知器では孔を通して圧力を導
入でき、粉体検知器では粉体を導入できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る振動子応用部品の断面図である。

【図２】本発明に係る振動子応用部品の別の実施例を示
す部分断面図である。

【図３】本発明に係る振動子応用部品の別の実施例を示
す部分断面図である。

【図４】本発明に係る振動子応用部品の別の実施例を示
す部分断面図である。

【図５】〜

【図８】図４に示した振動子応用部品の製造工程を示す
図である。

【符号の説明】

１ 外装体 ２ 振動素子 １１、１２ 空洞 １３、１４ 孔

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外装体と、振動素子とを含む振動子応用
   部品であって、 前記外装体は、絶縁樹脂成型体で構成され、内部に空洞
   を有すると共に、相対向する肉厚部に前記空洞の内部か
   ら外部に連なる孔をそれぞれ有しており、 前記振動素子は、振動領域と、非振動領域とを含み、前
   記空洞を前記孔の方向に２分するように前記空洞内に配
   置され、前記振動領域が前記空洞内に位置し、前記非振
   動領域の少なくとも一部が前記外装体の肉厚部内に埋設
   されている振動子応用部品。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の振動子応用部品を製造
   する方法であって、有機物付着工程、外装体成型工程及
   び有機物除去工程を含んでおり、 前記有機物付着工程は、前記振動素子の両面側におい
   て、少なくとも振動領域に有機物を付着させる工程であ
   り、 前記外装体成型工程は、前記有機物の上から前記振動素
   子の両面側に絶縁樹脂成型体を成型すると共に、少なく
   とも前記振動素子の両面側において前記有機物に連な
   り、かつ、外部に開口する孔を形成する工程であり、 前記有機物除去工程は、前記有機物を前記孔を通して外
   部に排出し、空洞を形成する工程である振動子応用部品
   の製造方法。
3. 【請求項３】 前記有機物除去工程は、前記有機物を溶
   剤によって選択的に溶解させる工程を含む請求項２に記
   載の振動子応用部品の製造方法。