[实用新型]采用叉指或螺旋电极的压电扬声器

说明书

技术领域

本实用新型属于扬声器技术领域，特别涉及一种采用叉指或螺旋电极的压电扬声器。

背景技术

扬声器是一种电-力-声换能器，它是音响设备中的重要元件。扬声器在人们平时的日常生活中广泛被使用，带来了很多的便利，汽车、广播、电视、音箱、手机、MP4、电脑等电子产品领域中，扬声器的应用几乎随处可见。扬声器的种类很多，按其能量转换原理可分为电动式(即动圈式)、静电式(即电容式)、电磁式(即舌簧式)、压电式等几种；按频率范围可分为低音扬声器、中音扬声器、高音扬声器，其中动圈式扬声器应用最为广泛。而压电扬声器因其小、薄、轻的特点，在当今器件小型化的趋势下，具有极其光明的前景与未来。

目前大多数压电扬声器的振动发声部分的基本原理为：电极接通交流电，由于逆压电效应，压电陶瓷片产生振动，使金属振膜发生弯曲变形，从而产生振动，进而推动空气振动，产生声压，发出声音。

与传统的动圈扬声器相比，压电扬声器有以下几点优势：

1.压电扬声器结构中不需要磁铁，从而也不会存在任何的磁场对周围的电路产生干扰和影响；

2.压电扬声器的厚度超薄，相比动圈式扬声器，压电扬声器可安装于更为狭小的空间中，这一点使其在当今市场极具有竞争力；

3.压电扬声器具有轻便的特点，重量一般都小于1g，比传统的动圈扬声器轻50％-80％；

4.压电扬声器功耗低，一般小于15mW，是动圈式扬声器消耗功率的1/5-1/2，这大大延长了器件的电池寿命；

5.压电扬声器的声学设计简单，背面只需很少空间，不需要对于动圈扬声器所必须的用于提高声压级的空腔。

在相比于传统扬声器具备很大优势的同时，普通压电扬声器也存在一些缺点。例如，压电扬声器第一阶谐振频率较高，低频特性稍差。这主要跟压电陶瓷的尺寸和约束方式相关。压电扬声器需要很高的驱动电压，驱动电压的高低取决于所使用的压电材料的类型、压电层的大小(包括厚度和体积)以及压电层的层数。

在总厚度不变的情况下，采用多层压电陶瓷会使驱动电压相应地降低，这是一种目前主流的解决方法，但也会带来加工工艺复杂、成本提高的弊端。尤其是，压电扬声器一旦采用多层陶瓷结构，则生产工艺上必须考虑采用Ag-Pb银钯贵金属内电极，以及压电陶瓷低温烧结技术，这些目前最先进的陶瓷烧成技术势必增加压电扬声器的生产成本和产品的后续研发成本。另外，目前多层压电扬声器由于陶瓷介质层与内电极层之间热匹配、电致疲劳与物理性疲劳、制备工艺复杂等因素，形成了生产中所制备的陶瓷和扬声器电学参数的离散性较大。如：静态电容离散范围有300nF，最低频率的离散范围有300～400Hz，阻抗离散范围有200欧姆，平均声压级离散范围有10dB。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、成本低、性能优良的采用叉指或螺旋电极的压电扬声器，其结构包括振膜，粘结在振膜上的压电陶瓷片，压电陶瓷片表面的电极，用来约束振膜的边框，电极分为正电极和负电极两部分，且电极为叉指结构排列、叉指螺旋结构排列、圆形叉指螺旋结构排列、多边形叉指螺旋结构排列。

所述电极还为圆形或多边形同心交错结构排列。

所述压电陶瓷片的轴向截面为圆形、椭圆或矩形。

所述电极粘结于压电陶瓷片的表面，或嵌入压电陶瓷片中。

所述正电极和负电极位于压电陶瓷片的同侧，或分别位于压电陶瓷片的两侧，并在俯视图下保持交错排列。

所述正电极和负电极分别位于压电陶瓷片的两侧的情况时，压电陶瓷片为绝缘材料。

所述振膜仅一面粘结压电陶瓷片，或双面均粘结压电陶瓷片。

所述正电极与负电极之间的距离小于压电陶瓷片厚度的两倍。

本实用新型的有益效果为：

(1)在保持传统平板扬声器优异性能的基础上，不采用银钯(Ag/Pb)内电极结构，由于扬声器电极材料不采用贵金属钯，可明显降低器件的制造成本40％～50％，使得未来所制备的新型压电扬声器的性能接近于多层压电扬声器，而成本却只有多层扬声器的一半；

(2)目前多层压电扬声器采用流延工艺，压电陶瓷介质层与内电极层交替覆盖，形成多层结构，并将压电陶瓷与内电极在炉子中一次烧成；本专利提出的新型扬声器，其电极处理工艺与流延工艺分离，陶瓷烧结后，检验合格再进行电极处理，避免了传统技术中因陶瓷报废而造成内电极浪费的现象；

(3)采用激光照射快速电极成型工艺，可以明显提高压电扬声器的成品率、一致性和生产效率，明显减小陶瓷静态电容和谐振频率的离散性；