JPH08102995A

JPH08102995A - 電磁音響変換器

Info

Publication number: JPH08102995A
Application number: JP6264514A
Authority: JP
Inventors: Naoyuki Kikawa; 尚之木川; Takahiro Sone; 高裕曽根; Takao Imahori; 能男今堀
Original assignee: Star Micronics Co Ltd
Current assignee: Star Micronics Co Ltd
Priority date: 1994-10-03
Filing date: 1994-10-03
Publication date: 1996-04-16
Anticipated expiration: 2013-04-28
Also published as: CN1087584C; EP0706300A2; US6011856A; FI954674A7; DE69518376T2; EP0706300A3; FI954674L; FI954674A0; EP0706300B1; DE69518376D1; CN1130855A; JP2744413B2

Abstract

(57)【要約】【目的】リフロー半田付けによる加熱による悪影響を
受けることなく、その加熱を利用して最良特性を実現し
た電磁音響変換器を提供する。【構成】ベース（２０）に立設された磁心（２２）に
コイル（２４）を巻回してなる磁気駆動部（１０）を備
えた電磁音響変換器であって、製造時、コイルの高さ
（Ｌ３）を、コイルがリフロー半田付け時の熱膨張によ
って高くなる分（Ｌ２）だけ低く（コイル長Ｌ１を設
定）設定し、又は、コイル（２４）から突出した磁心の
突出長（Ｈ１）を、コイル（２４）がリフロー半田付け
時の熱膨張によって高くなる分（Ｈ２）だけ大きく設定
（突出長としてＨ３を設定）している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リフロー半田付けに適
した電磁音響変換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電磁音響変換器は、携帯電話機、
ページヤー、ポケットベル等、小型の電子機器に告知手
段として搭載されている。このような電子機器に搭載さ
れる電磁音響変換器にあっては、それ自体が小型であっ
て、その構成部品は微細化されており、しかも、電子機
器上での電気的な接続は、リフロー半田付けによる方法
が取られている。このリフロー半田付けは、加熱、溶融
している半田に接続すべき部分を通過させて半田を接続
する方法である。このリフロー温度は３００℃程度と高
く、その熱は接続部分に加えられることは勿論である
が、その接続部以外の部分、特に、電磁音響変換器の磁
気駆動部のコイルはそのリフローによる熱に曝されるの
である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、磁気駆動部
に設置されるコイルには、その形態としてボビンタイプ
とボビンレスタイプとがある。小型化が要請される電磁
音響変換器にあっては、ボビンレスタイプのコイルを用
いたものが主流である。これは電磁音響変換器に占める
コイルの設置空間が狭小化されていることに起因してお
り、狭い空間に設置されるコイルに十分な巻回数を確保
するには、実質的なコイルが占める割合を大きくするこ
とが必要である。また、コイルを形成するワイヤに融着
タイプが使用されたことも、このボビンレス化を実現さ
せた。

【０００４】ところで、このような電磁音響変換器にリ
フロー半田付けを行った場合、半田リフローによる熱が
コイルを変形させ、特に、そのコイル高さを増大させ、
その影響は形状的な変化に止まらず、その結果、音響特
性が悪化し、発生する音色が変化する等、最終的な製品
の品質を低下させるおそれがあった。そのため、ボビン
タイプの使用を余儀なくされる場合があり、また、でき
る限りリフロー温度を低くして半田付けを行う等の対策
を必要としていた。

【０００５】そこで、本発明は、リフロー半田付けの加
熱による悪影響を受けることなく、その加熱を利用して
最良特性を実現した電磁音響変換器を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の電磁音響変換器
は、図１及び図２に例示するように、ベース（２０）に
立設された磁心（２２）にコイル（２４）を巻回してな
る磁気駆動部（１０）を備えた電磁音響変換器であっ
て、製造時、コイルの高さ（Ｌ３）を、コイルがリフロ
ー半田付け時の熱膨張によって高くなる分（Ｌ２）だけ
低く（コイル長Ｌ１を設定）設定したことを特徴とす
る。

【０００７】また、本発明の電磁音響変換器は、図１
及び図２に例示するように、ベース（２０）に立設され
た磁心（２２）にコイル（２４）を巻回してなる磁気駆
動部（１０）を備えた電磁音響変換器であって、製造
時、コイル（２４）から突出した磁心の突出長（Ｈ１）
を、コイル（２４）がリフロー半田付け時の熱膨張によ
って高くなる分（Ｈ２）だけ大きく設定（突出長として
Ｈ３を設定）したことを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明の電磁音響変換器は、リフロー半田付け
によって加熱されたコイルは膨張してその高さが変化
し、その結果、電磁音響変換器の特性を変化させ、特
に、音響特性を悪化させる。本発明の電磁音響変換器に
あっては、リフロー半田付けの温度及び処理時間がほぼ
一定であって、その場合のコイルが膨張する大きさ（高
さ）は製造上、正確に知ることができる。そこで、本発
明の電磁音響変換器は、コイルが膨張する高さの分だ
け、製造時のコイルの高さを低く設定している。その結
果、リフロー半田付けによる加熱を受けたとき、コイル
の高さが膨張によって最適な高さに移行（最適化）し、
電磁音響変換器の特性は、製造時の特性からリフロー半
田付けによる加熱で向上するのである。換言すれば、製
品出荷時には特性的に半完成品である電磁音響変換器
が、リフロー処理による加熱を受けて最適な最終製品に
変身するものであると言える。

【０００９】電磁音響変換器が製造時に最適な形態ない
し状態にあったとしても、電子機器に搭載された場合に
リフロー半田付けによって音響特性が変化し、所望の特
性が得られないとしたなら、製品としての使命に悖るこ
とになる。しかし、本発明の電磁音響変換器にあって
は、リフロー半田付けによる加熱を受けて最適な特性が
得られるものであって、最終製品である電子機器への貢
献度は期待以上のものとなるのである。

【００１０】また、本発明の電磁音響変換器において
は、製造時、コイルからの磁心の突出長を、コイルがリ
フロー温度による膨張によって長くなる分だけ長く設定
しても、請求項１の本発明と同様のリフロー半田付けを
経て最上の特性が得られるものである。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を図面に示した実施例を参照し
て詳細に説明する。

【００１２】図１は、本発明の電磁音響変換器の縦断面
図を示している。この電磁音響変換器にあっては、外装
ケース２は合成樹脂の成形体であって、円筒形の本体ケ
ース４と碗状を成す蓋ケース６とを接合し、その内部に
共鳴板８及び磁気駆動部１０を内蔵するとともに、共鳴
板８の上面側に共鳴室１２が形成されている。そして、
蓋ケース６の中央部には、内部側に突出した円筒体を成
す放音孔１４が形成されている。この放音孔１４は、共
鳴板８の中央部に対向しており、共鳴板８の振動を受
け、その共鳴音を外部に放出させる。

【００１３】共鳴板８は、磁性材料で形成された円板で
あって、その中央部には共鳴板８の質量を増強する磁片
１６が固定されている。この共鳴板８は、本体ケース４
に形成された段部１８に設置されており、この段部１８
には一定の間隔を設けて蓋ケース６側の端面部が対向し
ており、その結果、共鳴板８が段部１８から離脱するの
を防止している。

【００１４】磁気駆動部１０は、共鳴板８を磁気振動さ
せる駆動源である。この磁気駆動部１０には、基板部材
としてベース２０が設置されており、このベース２０
は、磁性材料で形成された円板である。このベース２０
の中央部には円柱状を成す磁心２２が立設されており、
この磁心２２の周囲には、コイル２４が設置されている
とともに、このコイル２４と同心円を成す環状マグネッ
ト２６がコイル２４の外周囲との間に空間２７を設けて
設置されている。

【００１５】磁心２２の頂部と共鳴板８との間には一定
の空隙２８が形成されている。この空隙２８は、共鳴板
８の振動許容空間を成している。そして、この空隙２８
を介してベース２０、磁心２２、共鳴板８及び環状マグ
ネット２６によって、閉磁路が形成されている。この閉
磁路には、環状マグネット２６が持つ磁力がバイアス磁
界として作用しており、環状マグネット２６側に共鳴板
８を吸引し、その結果、共鳴板８は、本体ケース４側の
段部１８上に固定されている。そして、コイル２４に
は、端子３０、３２を通して加えられる交流入力によっ
て交番磁界が生じ、この交番磁界とバイアス磁界との相
互作用によって共鳴板８を空隙２８の前後方向に振動さ
せ、その振動は端子３０、３２に加えられた交流入力が
持つ周波数に依存する。この振動の結果、共鳴室１２に
音響が生じ、その音響が放音孔１４から放出されるので
ある。

【００１６】端子３０、３２は、棒状端子であって、外
装ケース２の背面側に設置された基板３４に貫通させ、
その端部の加締め及び半田付けによって立設されてい
る。図示しないが、端子３０、３２には、コイル２４の
端部が半田付け等の手段で電気的に接続されている。ま
た、図示しないが、各端子３０、３２は電子機器の配線
基板を貫通させて導電パターンに半田付けされて電気的
に接続されるが、その接続にはリフロー半田付けが用い
られる。

【００１７】そして、図２に示すように、ベース２０に
は、円柱状を成す磁心２２が立設されてポールピース部
が構成されている。即ち、ベース２０の中央には、磁心
２２の本体部より小径の固定孔３６が形成され、この固
定孔３６には、磁心２２に形成されている小径部３８が
圧入され、磁心２２の中心軸とベース２０とは互いに直
交するように設定されている。この実施例では、ベース
２０に磁心２２が圧入されているが、ベース２０及び磁
心２２は、このような固定形態に限定されるものではな
い。ベース２０と磁心２２とは単一の部材で形成するこ
とが可能であって、例えば、ベース２０を成す金属板を
成形加工して磁心２２を突出させることができる。ま
た、両者を別部材として形成した場合でも、溶接によっ
て結合することが可能である。何れにしても、ベース２
０と磁心２２とは両者が磁気的に結合した状態が実現で
きればよく、その形態はどのようなものでもよい。

【００１８】また、磁心２２には、コイル２４が固定さ
れる。このコイル２４の設置形態は、磁心２２に直巻き
の他、予め円筒状に巻回したものを装着する等の方法を
取ることができる。そして、コイル２４の高さ（製造時
の高さ）をＬ１とする。完成品としての電磁音響変換器
をリフロー半田付けした場合、そのリフロー温度による
加熱で熱膨張して増加する高さ、即ち、膨張高さをＬ
２、膨張後の最適なコイル高さ（最終高さ）をＬ３とす
ると、コイル高さＬ１は、電子機器への実装時の最適な
コイル高さＬ３より膨張高さＬ２だけを減じた高さ、Ｌ
１＝Ｌ３−Ｌ２となる。

【００１９】この関係を磁心２２側を見ると、コイル２
４から磁心２２が突出する高さ、即ち、突出長（製造時
の長さ）をＨ１、リフロー温度による加熱によってコイ
ル２４が膨張した際の膨張高さをＬ２、電子機器への実
装時の最適な突出長（最終長）をＨ３とすると、製造
時、コイル２４の端面から磁心２２の突出長Ｈ１は、Ｈ
１＝Ｈ２＋Ｈ３に設定する。即ち、磁心２２とコイル２
４との端面間には、製造時、磁心２２側に突出長Ｈ１を
設定し、この突出長Ｈ１が磁心２２とコイル２４との端
面間の段差となる。

【００２０】次に、コイル高さＬ１を成すコイル２４の
形成方法について説明する。比較のため、従来のコイル
２４の高さをＬ３とすると、第１の方法は、このコイル
高さＬ３より巻回数を少なくしてコイル高さＬ１を設定
する方法である。また、第２の方法は、巻回数を同一に
して、コイル２４を形成するワイヤの直径を小さく設定
する方法である。

【００２１】次に、図３は、このコイル２４に用いられ
るワイヤ４０を示している。このワイヤ４０には、融着
マグネットワイヤ等の熱溶着性又は溶剤固着性のワイヤ
が用いられている。即ち、このワイヤ４０は、断面円形
を成す銅等からなる導体４２の周囲にポリウレタン等か
らなる絶縁皮膜４４を形成し、その表面にポリアミド系
やその他、熱可塑性樹脂等からなる融着皮膜４６を形成
したものである。

【００２２】次に、図４は、コイル２４の実施例を示し
ている。この実施例のコイル２４は、多重巻きとされて
いる。ワイヤ４０の表面には、融着皮膜４６が形成され
ているので、熱溶着性ワイヤでは巻回しながら加熱によ
って溶融、硬化させることができ、また、溶剤固着性ワ
イヤでは巻回しながらアルコール等の溶剤によって溶
融、硬化させることができる。そして、巻回されたコイ
ルは、コイル２４として成形される。それ故、磁心２２
上に巻回した後、硬化させ、又は、別途巻回、硬化させ
たコイル２４を磁心２２に装着、固定することができ
る。

【００２３】このように構成された電磁音響変換器は、
製品として出荷され、携帯電話機等の電子機器に実装さ
れ、電気的な接続はリフロー半田付けによって行われる
のである。その場合、内蔵されているコイル２４は、リ
フロー温度によって加熱され、熱膨張を生じる。

【００２４】この熱膨張の結果、図５に示すように、磁
気駆動部１０のコイル２４は軸方向に伸長し、図６に示
すように、コイル２４の高さＬ１は、膨張高さＬ２が加
わり、最適な高さＬ３に移行する。その結果、磁心２２
の突出長Ｈ１は、コイル２４の熱膨張の結果、膨張高さ
Ｈ２だけ減じられ、最適な突出長Ｈ３に変化している。

【００２５】この電磁音響変換器の実験結果は次の通り
である。

【００２６】ａ．コイル２４の巻回数の減少コイル２４が熱膨張で伸長する分だけワイヤ４０の巻回
数を少なくして高さＬ１を設定したコイル２４を使用し
て電磁音響変換器を形成した。例えば、コイル長Ｌ１を
１．４ｍｍから１．２５ｍｍに変更し、膨張高さ分とし
て０．１５ｍｍ低下させた。このようにコイル２４の巻
回数を少なくしてコイル長Ｌ１を小さくした場合、その
分だけ、コイル２４側の起磁力（アンペアターン）が低
下することとなる。しかし、共鳴室１２の容積を拡大す
ることにより、共鳴効果を高めることができ、その場
合、この起磁力の低下を補償することができる。

【００２７】ｂ．導体径が同一で絶縁皮膜４４や融着皮
膜４６を薄くして外径を細くしたワイヤ４０を使用して
コイル長Ｌ１を短縮このようなワイヤ４０を用いた場合には、巻回数を減少
させることなく、コイル長Ｌ１を設定できる。その方法
としては、ワイヤ４０の使用により、コイル２４の高さ
方向の層数を１層分程度少なく巻き、コイル２４の外周
方向に１層分多く巻くことである。この場合、コイル２
４の外径は変化しない。実験によれば、コイル高さＬ１
を１．４ｍｍから１．３ｍｍに変更し、０．１ｍｍ程度
低下させることができた。この場合には、ａの場合のよ
うに、コイル２４が発生する起磁力の変化はなく、共鳴
室１２の調整等は不要であって、従来の電磁音響変換器
と同等の音圧特性が得られた。

【００２８】ｃ．リフロー前後の音圧特性ａ及びｂの場合共に音圧特性に問題はなく、リフロー温
度と同等の温度によって加熱した場合、コイル２４の形
状変化に伴う不良品は生じなかった。ワイヤ４０に熱風
固着タイプのポリウレタン銅線を使用したコイル２４の
膨張高さＬ２は、１０〜１５％であって、例えば、コイ
ル長Ｌ１＝１．４ｍｍのコイル２４にあっては、その膨
張高さＬ２は１４０〜２１０μｍであり、コイル２４の
外径側の変化は殆ど見られなかった。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
次の効果が得られる。ａ．リフロー温度による加熱処理によってコイル高さを
最適化できるので、出荷時の製品にあっては、通常特性
を呈するが、電子機器に実装された場合にリフロー半田
付けによる加熱によって最良特性を持つ電磁音響変換器
に変身させることができ、電子機器に搭載後、その最良
特性を発揮させることができる。ｂ．従来、出荷時の製品では最良特性を呈する電磁音響
変換器が電子機器に実装された場合にリフロー半田付け
の加熱によって生じた特性変化や製品の不良化を確実に
防止できる。ｃ．コイルを形成するワイヤには熱変形の小さいものを
使用する必要はなく、その変形を管理するだけでよく、
汎用品であるワイヤを使用したコイルを用いることがで
きるので、電磁音響変換器の製造コストを低減すること
ができるとともに、製造上、ワイヤの品質管理が容易に
なる。ｄ．コイルに熱変形の小さいワイヤを使用した場合に
は、熱膨張を見込んで、コイルの小型化を図ることがで
き、歩留りを高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電磁音響変換器の一実施例を示す縦断
面図である。

【図２】ポールピース部の構造を示す拡大断面図であ
る。

【図３】コイルに用いるワイヤを示す断面図である。

【図４】コイルの巻回態様を示す拡大断面図である。

【図５】本発明の電磁音響変換器の一実施例を示す縦断
面図である。

【図６】ポールピース部の構造を示す拡大断面図であ
る。

【符号の説明】１０磁気駆動部２０ベース２２磁心２４コイルＬ１コイル高さ（製造時の設定高）Ｌ２膨張高さＬ３コイル高さ（最終長）Ｈ１突出長（製造時の設定長）Ｈ２膨張長さＨ３突出長（最終長）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ベースに立設された磁心にコイルを巻回
してなる磁気駆動部を備えた電磁音響変換器であって、
製造時、前記コイルの高さを、前記コイルがリフロー半
田付け時の熱膨張によって高くなる分だけ低く設定した
ことを特徴とする電磁音響変換器。
【請求項２】ベースに立設された磁心にコイルを巻回
してなる磁気駆動部を備えた電磁音響変換器であって、
製造時、前記コイルから露出した前記磁心の突出長を、
前記コイルがリフロー半田付け時の熱膨張によって高く
なる分だけ大きく設定したことを特徴とする電磁音響変
換器。