JP2006253350A - 圧電振動子 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、従来のものよりも高温高湿下での信頼性を向上させ、更に応力が集中することで発生するひび割れ等による不良を低減させた圧電振動子を提供することを目的とするものである。
【解決手段】 本発明は、円盤状に成形された薄平板のシム材と、前記シム材よりも直径が小さい円盤状に成形された圧電体の表面及び裏面に電極を設けた２枚の圧電素子と、一点からコードを延ばした被覆層の内面に前記圧電素子の表面の電極と同サイズの導通体を付した２枚のフレキシブル基板とからなり、前記シム材の両面に前記圧電素子の裏面の電極を当て、前記圧電素子の表面の電極に前記フレキシブル基板を被せて加圧固着したことを特徴とする圧電振動子の構成とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、圧電素子の振動を駆動源とする圧電振動子において、圧電素子に電力を供給する構造の信頼性を向上させた圧電振動子に関するものである。

圧電ブザーや超音波霧化器などに使用される圧電振動子には、圧電素子１枚とリン青銅又はカーボン等のシム材（弾性補強板）を固着して得るユニモルフ、及び圧電素子２枚を前記シム材の両面に固着して得るバイモルフがある。

尚、圧電素子は、圧電効果を得ることができるセラミックス系又は高分子系の圧電体に電極を設けたものである。特に、セラミックス系の電極としては、銀が安価のため多く利用されている。

従来の圧電ブザーに関しては、使用環境が耐湿性に対してあまり厳しいものではなく、撥水スプレー等のコーティング程度で十分対応が可能であった。また、超音波霧化器に関しても、圧電素子の片面の電極上に振動変位の妨げとなるアルミニウム箔などを貼着しているが、超音波霧化器としての性能は要求に足るものであった。

特許文献１に記載されているように、圧電ポンプの発明も公開されている。圧電ポンプにも同様に、ユニモルフ又はバイモルフの構造があり、シム材として金属又は金属複合樹脂等が使用される。

圧電ポンプの場合も、厳しい環境下、特に耐湿性での要求はあまり無いが、圧電振動子の表面をエポキシ樹脂系塗料や撥水剤でコーティングを施したり、テフロン（登録商標）等の絶縁テープを接着剤等により固着して防水及び防湿効果を得ていた。

また、特許文献２に記載されているように圧電振動装置という発明、特許文献３に記載されているようにバイモルフ型圧電振動子の製造方法という発明、及び特許文献４に記載されているように圧電式加速度センサという発明も公開されている。
特許第３３９１０６６号公報 特開平０８−３０７１５２号公報 特開平０５−１５２６３７号公報 特開平１１−０３７７６２号公報

図１０は、従来の圧電振動子を分解した斜視図である。圧電振動子１０は、圧電素子１２、１２ａ、シム材１３、被覆層１１、１１ａからなる。圧電振動子１０は、圧電素子１２、１２ａを２枚使用するバイモルフの構造であり、シム材１３の両面にそれぞれ圧電素子１２を載せ、更に被覆層１１、１１ａで覆う。

圧電素子１２、１２ａは、粉状のセラミックス等をドクターブレード法やスプレードライ法などにより薄い円盤状など所定の形状にした圧電体１２ｂの表面及び裏面を研磨し、スクリーン印刷などにより銀ペーストを塗布し銀焼きしたもので、表面の電極１２ｃと裏面の電極１２ｄとに分極する。

シム材１３（弾性補強板）は、金属等の電気伝導性を有するものを、圧電素子１２、１２ａよりも若干大きいサイズの薄平板１３ａである。シム材１３には、リード線１３ｂが半田付け又は導電性接着剤などにより接着される。

圧電素子１２、１２ａへの電力供給は、表面の電極１２ｃに対して、リード線１２ｅを半田付け又は導電性接着剤などで接着することにより一点で導通が取られており、裏面の電極１２ｄへの導通は、シム材１３との接触により達成される。

被覆層１１、１１ａは、テフロン（登録商標）等の被覆シート１１ｂであり、シム材１３とほぼ同形状に成形される。圧電素子１２、１２ａ及びシム材１３に被覆シート１１ｂを被せた後、接着剤等により加圧固着され、圧電振動子１０となる。

しかしながら、圧電振動子の利用形態の多様化が進み、従来の耐湿性では不十分なものとなった。特許文献２、特許文献３及び特許文献４の発明に関しても、特に防水及び防湿効果を高める対策は施されていない。

また、テフロン（登録商標）等により防水及び防湿を施した圧電振動子を用いた装置では、高温高湿環境下においてはショートしてしまい、圧電セラミックの絶縁抵抗が下がって、圧電素子が振動せず装置として機能しない等の不具合が生じることもある。

更に、従来の電気的接続構造では、振動及び支持による応力が導通接触部に集中してしまい、前記導通接触部の近傍においてひび割れ等が発生するという不具合が生じることもある。

そこで、本発明は、従来のものよりも高温高湿下での信頼性を向上させ、更に応力が集中することで発生するひび割れ等による不良を低減させた圧電振動子を提供することを目的とするものである。

本発明は、上記の課題を解決するために、
電気伝導を有する円盤状に成形された薄平板４ａの一点にリード線４ｂを接続したシム材４と、前記シム材４よりも直径が小さい円盤状に成形されたセラミックス系又は高分子系の圧電体３ｂの表面及び裏面に銀の電極３ｃ、３ｄを設けた２枚の圧電素子３、３ａと、
前記シム材４と同サイズで一点からコード２ｄを延ばした被覆層２ｃの内面に前記圧電素子３、３ａの表面の電極３ｃと同サイズの導通体２ｂを付した２枚のフレキシブル基板２、２ａとからなり、前記シム材４の両面に前記圧電素子３、３ａの裏面の電極３ｄを当て、前記圧電素子３、３ａの表面の電極３ｃに前記フレキシブル基板２、２ａを被せて加圧固着した圧電振動子１であって、前記圧電素子３、３ａへの電力供給を前記フレキシブル基板２、２ａの導通体２ｂと前記シム材４のリード線４ｂにより行うことを特徴とする圧電振動子１、及び円盤状に成形された薄平板７ａのシム材７と、前記シム材７よりも直径が小さい円盤状に成形されたセラミックス系又は高分子系の圧電体６ｂの表面に前記圧電体６ｂより直径の小さい銀の電極６ｃを設け、裏面に前記圧電体６ｂと同サイズの銀の電極６ｄを設けた２枚の圧電素子６、６ａと、前記圧電素子６、６ａと同サイズで一点からコード５ｄを延ばした被覆層５ｃの内面に前記圧電素子６、６ａの表面の電極６ｃと同サイズの導通体５ｂを付し、前記シム材７と同径でリング状の導通体５ｅを前記コード５ｄから分岐させた２枚のフレキシブル基板５、５ａとからなり、前記シム材７の両面に前記フレキシブル基板５、５ａのリング状の導通体５ｅを載せた上で前記圧電素子６、６ａの裏面の電極６ｄを当て、前記圧電素子６、６ａの表面の電極６ｃに前記フレキシブル基板５、５ａの円状の導通体５ｂを被せて加圧固着した圧電振動子１ａであって、前記圧電素子６、６ａへの電力供給を前記フレキシブル基板５、５ａの導通体５ｂ、５ｅで挟み込むことにより行うことを特徴とする圧電振動子１ａの構成とした。

本発明は、以上の構成であるから以下の効果が得られる。第１に、フレキシブル基板（ＦＰＣ）を採用して電力供給することにより、耐水性及び耐湿性を良くすることができ、圧電振動子としての信頼性が大きく向上する。

第２に、フレキシブル基板（ＦＰＣ）の形状を、応力の集中が少なくなるようなものとすることで、ひび割れ等による不良が発生しない安定性の高い圧電振動子を提供することができる。

第３に、フレキシブル基板（ＦＰＣ）の導通体を、圧電素子と接する面積を少なくする形状にすることで、圧電素子への負荷を軽減することができ、高出力の圧電振動子を実現することができる。

防水性及び防湿性を向上させ、かつ、ひび割れ等による不良を低減させるという目的を、テフロン（登録商標）製の被覆シートではなく、フレキシブル基板（ＦＰＣ）を使用することで実現した。

以下に、添付図面に基づいて、本発明である圧電振動子について詳細に説明する。図１は、本発明である圧電振動子のフレキシブル基板とシム材のリード線で導通を取るタイプの斜視図であり、図２は、本発明である圧電振動子のフレキシブル基板とシム材のリード線で導通を取るタイプを分解した斜視図である。

圧電振動子１は、電気伝導を有する円盤状に成形された薄平板４ａの一点にリード線４ｂを接続したシム材４と、前記シム材４よりも直径が小さい円盤状に成形されたセラミックス系又は高分子系の圧電体３ｂの表面及び裏面に銀の電極３ｃ、３ｄを設けた２枚の圧電素子３、３ａと、前記シム材４と同サイズで一点からコード２ｄを延ばした被覆層２ｃの内面に前記圧電素子３、３ａの表面の電極３ｃと同サイズの導通体２ｂを付した２枚のフレキシブル基板２、２ａとからなり、前記シム材４の両面に前記圧電素子３、３ａの裏面の電極３ｄを当て、前記圧電素子３、３ａの表面の電極３ｃに前記フレキシブル基板２、２ａを被せて加圧固着した圧電振動子１であって、前記圧電素子３、３ａへの電力供給を前記フレキシブル基板２、２ａの導通体２ｂと前記シム材４のリード線４ｂにより行うことを特徴とする。

圧電振動子１は、シム材４の上面に圧電素子３、下面に圧電素子３ａを載せ、更に圧電素子３の上側をフレキシブル基板２、圧電素子３ａの下側をフレキシブル基板２ａで覆い、接着剤等で加圧固着したものである。

フレキシブル基板２及びフレキシブル基板２ａ（ＦＰＣ）は、被覆層２ｃ及び被覆層２ｃに連設されるコード２ｄの内側、即ち、圧電素子３、３ａのある側に、導通体２ｂを付けたものである。

被覆層２ｃは、耐熱性、機械的強度及び耐摩耗性に優れたポリイミド樹脂などの柔軟なエンジニアリングプラスチック樹脂を材質としており、円形など薄いシート状に成形したものである。

導通体２ｂは、銅などの導通可能な金属を円形の箔状に成形したものである。振動する圧電素子３、３ａへの水分の侵入を極力防ぐために、テフロン（登録商標）よりも透水性のない薄い金属を使用する。また、導通パターンを考慮することにより、圧電素子３、３ａの振動時の応力集中を軽減することができる。

コード２ｄは、被覆層２ｃの周上の一点から延びた薄い帯状の線であり、被覆層２ｃと同様に、内側に線状の導通体２ｂが通る。加圧固着する際は、シム材４のリード線４ｂを挟んだ上で、フレキシブル基板２のコード２ｄと、フレキシブル基板２ａのコード２ｄとを接着する。

フレキシブル基板２、２ａを使用した場合、一点での導通ではなく、振動する径方向及び屈曲方向に対して均一性が取れて安定するため、圧電素子３、３ａが振動した際に応力が集中するのを緩和することができる。

圧電素子３及び圧電素子３ａは、圧電体３ｂの表面に電極３ｃ、裏面に電極３ｄを設けたものであり、電極３ｃ及び電極３ｄに電力を供給すると逆圧電効果により圧電体３ｂが振動する。

圧電体３ｂは、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸バリウム、チタン酸鉛などのセラミック系、又はポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などの高分子有機系の物質を円盤状など所定の形状に成形したものである。

電極３ｃ及び電極３ｄは、ショート不良を低減するためにニッケルやクロム等を用い、めっき、蒸着又はスパッタリングなどの方法により付着させる。尚、ニッケルを利用する際は、クロムを下地としてニッケルを載せることが好ましい。また、パラジウムや白金を利用することもできる。

尚、蒸着とは、真空中で金属や化合物などを加熱蒸発させ、蒸気を目的物の表面に薄膜状に付けることであり、スパッタリングとは、金属などに不活性ガスを吹きつけ、弾き出された分子を目的物の表面に薄膜状に付けることである。

表面の電極３ｃは、圧電素子３に示すように、圧電体３ｂより若干内側に小さくしたサイズで設け、裏面の電極３ｄは、圧電素子３ａに示すように、圧電体３ｂとほぼ同じサイズで設ける。

シム材４は、薄平板４ａにリード線４ｂを接続した弾性補強板である。バイモルフの構造の場合、シム材４の両面には、圧電素子３、３ａの裏面の電極３ｄを当て、更に圧電素子３、３ａの表面の電極３ｃには、フレキシブル基板２、２ａの導通体２ｂを当てる。

薄平板４ａは、リン青銅、カーボン又は金属複合樹脂などの電気伝導を有するものを、円盤状など所定の形状に成形したものである。尚、薄平板４ａは、圧電素子３、３ａやフレキシブル基板２、２ａよりも若干大きめのサイズにする。

リード線４ｂは、薄平板４ａへの導通を確保するための導線であり、薄平板４ａの周上の一点において、半田付け又は導電性接着剤などにより接着される。加圧固着された状態では、フレキシブル基板２、２ａのコード２ｄの間を通る。

圧電素子３、３ａの表面の電極３ｃへの導通は、フレキシブル基板２、２ａの導通体２ｂを介すことで、また、圧電素子３、３ａの裏面の電極３ｄへの導通は、シム材４の薄平板４ａを介すことで確保され、フレキシブル基板２、２ａのコード２ｄ及びシム材４のリード線４ｂを通じて電力供給される。

尚、圧電振動子１は、圧電素子３と圧電素子３ａを使用するバイモルフの構造であるが、圧電素子３又は圧電素子３ａのいずれか一方のみを使用するユニモルフの構造とすることもできる。

圧電振動子１は、フレキシブル基板２、２ａを利用することで、高温高湿下における圧電素子３、３ａの絶縁不良が低減されるので、駆動時に高温高湿となる装置内に組み込んでも圧電素子３、３ａの振動停止が起こることは無くなる。

図３は、本発明である圧電振動子のフレキシブル基板とシム材のリード線で導通を取るタイプの断面図及び一部拡大図である。上図は、圧電振動子１のシム材４、圧電素子３、３ａ、及びフレキシブル基板２、２ａを加圧固着した状態の断面であり、下図は、左端の丸で囲んだ部分を拡大したものである。

断面図において、中央のシム材４の上側には、圧電素子３が載せられ、フレキシブル基板２が被せられる。また、シム材４の下側には、圧電素子３ａが載せられ、フレキシブル基板２ａが被せられる。

シム材４の右端にはリード線４ｂが接着されており、フレキシブル基板２のコード２ｄと、フレキシブル基板２ａのコード２ｄの間に挟まれた状態で右方に延びる。フレキシブル基板２、２ａの導通体２ｂとシム材４のリード線４ｂが電源等に接続されることで電力が供給される。

拡大図において、シム材４の薄平板４ａの上には、圧電体３ｂの表面の電極３ｃを上、裏面の電極３ｄを下にして圧電素子３を載せ、更に被覆層２ｃを上、導通体２ｂを下にしてフレキシブル基板２を被せる。

尚、圧電振動子１は、シム材４の薄平板４ａを中心として上下対象であり、圧電素子３ａ及びフレキシブル基板２ａについても、圧電素子３及びフレキシブル基板２の場合と同様である。

中心となるシム材４は、圧電体３ｂの裏面の電極３ｄを当てるため、圧電素子３、３ａよりも直径が大きい。また、フレキシブル基板２、２ａの導通体２ｂも圧電体３ｂの表面の電極３ｃを当てるだけの大きさを有する。

更に、フレキシブル基板２、２ａの被覆層２ｃは、防水及び防湿のため、導通体２ｂ及び圧電素子３、３ａを覆うだけの大きさを有し、加圧固着することにより全体が接着される。

圧電素子３、３ａは、表面の電極３ｃと裏面の電極３ｄに分極するが、表面の電極３ｃには、フレキシブル基板２、２ａの導通体２ｂを当て、裏面の電極３ｄには、シム材４の薄平板４ａを当てることで導通させる。

図４は、本発明である圧電振動子のフレキシブル基板で圧電素子を挟み込んで導通を取るタイプの斜視図であり、図５は、本発明である圧電振動子のフレキシブル基板で圧電素子を挟み込んで導通を取るタイプを分解した場合の斜視図である。

圧電振動子１ａは、円盤状に成形された薄平板７ａのシム材７と、前記シム材７よりも直径が小さい円盤状に成形されたセラミックス系又は高分子系の圧電体６ｂの表面に前記圧電体６ｂより直径の小さい銀の電極６ｃを設け、裏面に前記圧電体６ｂと同サイズの銀の電極６ｄを設けた２枚の圧電素子６、６ａと、前記圧電素子６、６ａと同サイズで一点からコード５ｄを延ばした被覆層５ｃの内面に前記圧電素子６、６ａの表面の電極６ｃと同サイズの導通体５ｂを付し、前記シム材７と同径でリング状の導通体５ｅを前記コード５ｄから分岐させた２枚のフレキシブル基板５、５ａとからなり、前記シム材７の両面に前記フレキシブル基板５、５ａのリング状の導通体５ｅを載せた上で前記圧電素子６、６ａの裏面の電極６ｄを当て、前記圧電素子６、６ａの表面の電極６ｃに前記フレキシブル基板５、５ａの円状の導通体５ｂを被せて加圧固着した圧電振動子１ａであって、前記圧電素子６、６ａへの電力供給を前記フレキシブル基板５、５ａの導通体５ｂ、５ｅで挟み込むことにより行うことを特徴とする。

圧電振動子１ａは、シム材７の上面に圧電素子６、下面に圧電素子６ａを載せ、圧電素子６の上側及び下側をフレキシブル基板５、圧電素子６ａの下側及び上側をフレキシブル基板５ａで挟んだ上で、接着剤等で加圧固着する。

フレキシブル基板５及びフレキシブル基板５ａ（ＦＰＣ）は、被覆層５ｃ及び被覆層５ｃに連設されるコード５ｄの内側に導通体５ｂを付け、更にコード５ｄからは、被覆層５ｃを有さない導通体５ｅと連設するコード５ｆが分岐する。尚、コード５ｆはコード５ｄの被覆層５ｃに付けられるが、導通体５ｂと導通体５ｅとは接触しない。

被覆層５ｃは、被覆層２ｃと同様に、耐熱性、機械的強度及び耐摩耗性に優れたポリイミド樹脂などの柔軟なエンジニアリングプラスチック樹脂を材質としており、円形など薄いシート状に成形する。

導通体５ｂ及び導通体５ｅは、導通体２ｂと同様、銅などの導通可能な金属を箔状に成形したものである。導通体５ｂは円形状であるが、導通体５ｅは導通体５ｂよりも大きく、周上の一点が空いたリング状である。

コード５ｄは、被覆層５ｃの周上の一点から延びた薄い帯状の線であり、内側に線状の導通体５ｂが通る。また、コード５ｆは、導通体５ｅの空いた部分の両端から延びた２本の線であり、導通体５ｂと接触しないだけの間隔を有する。

圧電素子６及び圧電素子６ａは、圧電素子３、３ａと同様に、圧電体６ｂの表面に電極６ｃ、裏面に電極６ｄを設けたものである。尚、圧電体６ｂ、電極６ｃ及び電極６ｄの形状や材質についても、圧電体３ｂ、電極３ｃ及び電極３ｄと同様である。

シム材７は、薄平板４ａと同様の薄平板７ａのみであるが、薄平板７ａの材質は、金属等の電気伝導を有するものに限定されず、樹脂、セラミック又は樹脂と金属を合成させた材料などを使用することができる。

バイモルフの構造の場合、シム材７の両面には、フレキシブル基板５、５ａの導通体５ｅを置いた上で圧電素子６、６ａの裏面の電極６ｄを当て、更に圧電素子６、６ａの表面の電極６ｃには、フレキシブル基板５、５ａの導通体５ｂを当てる。

圧電素子６、６ａの表面の電極６ｃは、フレキシブル基板５、５ａの導通体５ｂにより導通を取り、圧電素子６、６ａの裏面の電極６ｄは、フレキシブル基板５、５ａの導通体５ｅにより導通を取るため、電極６ｄをシム材７と接触させて導通を取る必要はない。

尚、圧電振動子１ａも、圧電振動子１と同様に、圧電素子６と圧電素子６ａを使用するバイモルフの構造であるが、圧電素子６又は圧電素子６ａのいずれか一方のみを使用するユニモルフの構造とすることができる。

フレキシブル基板５、５ａを使用した場合、圧電素子６、６ａの両面において、一点での導通ではなく、振動する径方向及び屈曲方向に対して均一性が取れて安定するため、圧電素子６、６ａが振動した際に応力が集中するのを更に緩和することができる。

図６は、本発明である圧電振動子のフレキシブル基板で圧電素子を挟み込んで導通を取るタイプの断面図及び一部拡大図である。上図は、圧電振動子１ａのシム材７、圧電素子６、６ａ、及びフレキシブル基板５、５ａを加圧固着した状態の断面であり、下図は、左端の丸で囲んだ部分を拡大したものである。

断面図において、中央のシム材７の上側には、フレキシブル基板５で挟んだ圧電素子６が載せられ、また、シム材７の下側には、フレキシブル基板５ａで挟んだ圧電素子６ａが載せられる。

フレキシブル基板５のコード５ｆはコード５ｄに接続され、フレキシブル基板５ａのコード５ｆもコード５ｄに接続され、右方に延びる。フレキシブル基板５、５ａの導通体５ｂと導通体５ｅが電源等に接続されることで電力が供給される。

拡大図において、シム材７の薄平板７ａの上には、フレキシブル基板５の導通体５ｅを置いた上で、圧電体６ｂの表面の電極６ｃを上、裏面の電極６ｄを下にして圧電素子６を載せ、更に被覆層５ｃを上、導通体５ｂを下にしてフレキシブル基板５を被せる。

尚、圧電振動子１ａは、シム材７の薄平板７ａを中心として上下対象であり、圧電素子６ａ及びフレキシブル基板５ａについても、圧電素子６及びフレキシブル基板５の場合と同様である。

フレキシブル基板５の導通体５ｅはリング状であるが、圧電体３ｂの裏面の電極３ｄに対し、最も外側の円周に当てることができる大きさにする。尚、中心となるシム材７は、導通体５ｅを当てるため、導通体５ｅとほぼ同じ大きさである圧電素子６、６ａよりも直径が大きくなる。

また、フレキシブル基板５、５ａの導通体５ｂも圧電体６ｂの表面の電極６ｃを当てるだけの大きさを有し、更に、フレキシブル基板５、５ａの被覆層５ｃは、導通体５ｂを覆うだけの大きさを有する。

圧電素子６、６ａは、表面の電極６ｃと裏面の電極６ｄに分極するが、表面の電極６ｃには、フレキシブル基板５、５ａの導通体５ｂを当て、裏面の電極６ｄには、フレキシブル基板５、５ａの導通体５ｅを当てることで導通させる。導通パターンを考慮することで圧電素子６、６ａの振動時の応力集中を軽減することができる。

図７は、本発明である圧電振動子のフレキシブル基板で圧電素子を挟み込んで導通を取るタイプにおいて、円状の導通体を有するフレキシブル基板の平面図及び断面図である。尚、上図がフレキシブル基板５の平面図であり、下図が上図に対応した断面図である。

平面図において、被覆層５ｃは、左側の円形状の部分と、右側の線状の部分とが連設され、被覆層５ｃから内側に小さくした大きさの導通体５ｂが、被覆層５ｃの内側に設けられる。

導通体５ｅは、被覆層５ｃの円形状の部分に対応する箇所は、被覆層５ｃの外側を通るようなリング状であり、被覆層５ｃの線状の部分に対応する箇所は、被覆層５ｃの両側を通るような２本の線状であって、被覆層５ｃとの間には空間５ｇが存在する。

導通体５ｅの形状は円形状でも良いが、リング状とするのは、圧電素子６の振動に対する負荷を軽減し、変位量を向上させるため、また、導通体５ｂと接触してショート不良が発生するのを防止するためである。

コード５ｄでは、被覆層５ｃの中心に導通体５ｂ、両端に導通体５ｂを挟むようにして導通体５ｅが通っており、コード５ｆの箇所から導通体５ｅのみが被覆層５ｃから離れて分岐する。

断面図において、一番上に被覆層５ｃがあり、下側に導通体５ｂが接着されており、更に下側にコード５ｄからコード５ｆが分岐することにより導通体５ｅが存在する。尚、導通体５ｅの点線箇所はリング状で空いている部分であり、左端の導通体５ｅと右側のコード５ｆとは繋がっている。

導通体５ｂと導通体５ｅとの間の空間５ｇに、圧電素子６を挟み込むことにより、圧電素子６の表面の電極６ｃと裏面の電極６ｄに対し、フレキシブル基板５のみで導通を確保することができる。

図８は、本発明である圧電振動子のフレキシブル基板で圧電素子を挟み込んで導通を取るタイプにおいて、同心円状の導通体を有するフレキシブル基板の平面図であり、図９は、本発明である圧電振動子のフレキシブル基板で圧電素子を挟み込んで導通を取るタイプにおいて、螺旋状の導通体を有するフレキシブル基板の平面図である。

図８のフレキシブル基板８（ＦＰＣ）は、同心円状に中を抜いた導通体８ａ、８ｂ、８ｃであることを特徴とし、図９のフレキシブル基板９（ＦＰＣ）は、螺旋状に中を抜いた導通体９ａであることを特徴とする。

フレキシブル基板５は、導通体５ｂが円形状であり、圧電素子６の表面の電極６ｃに密着されることで、防水及び防湿効果を向上させているが、その分、圧電素子６の振動に対して負荷が掛ってしまう。

フレキシブル基板８は、導通体８ａ、導通体８ｂ及び導通体８ｃを同心円状に配置し、間を抜いたもので、一番外側の導通体８ａがコード８ｅに延びることで導通を確保する。尚、被覆層８ｄ、導通体８ｆ、コード８ｇ及び空間８ｈについては、被覆層５ｃ、導通体５ｅ、コード５ｆ及び空間５ｇと同様である。

フレキシブル基板９は、導通体９ａを螺旋状に配置し、間を抜いたものである。螺旋状であるため導通体９ａは繋がっており、導通体９ａがコード９ｃに延びることで導通を確保する。尚、被覆層９ｂ、導通体９ｄ、コード９ｅ及び空間９ｆについては、被覆層５ｃ、導通体５ｅ、コード５ｆ及び空間５ｇと同様である。

導通体５ｂと同様の機能を確保しつつ、導通体５ｂの一部を省略した形状に変更することにより、圧電素子６と接する面積が小さくなり、圧電素子６の振動に対する負荷を更に軽減することができるため、より変位量を向上させることができる。

尚、導通体５ｂから変更する場合の形状は、フレキシブル基板８又はフレキシブル基板９における形状に限られず、圧電素子６を覆うように構成されていれば、どのような形状にしても問題はないので、コストダウンやダウンサイジングを図ることができる。

以上のように、本発明である圧電振動子１、１ａは、フレキシブル基板２、２ａ（ＦＰＣ）を採用して電力供給することにより、耐水性及び耐湿性を良くすることができ、圧電振動子１、１ａとしての信頼性が大きく向上する。

また、フレキシブル基板２、２ａ（ＦＰＣ）の形状を、応力の集中が少なくなるようなものとすることで、ひび割れ等による不良が発生しない安定性の高い圧電振動子１、１ａを提供することができる。

更に、フレキシブル基板８、９（ＦＰＣ）の導通体８ａ〜８ｃ、９ａを、圧電素子６、６ａと接する面積を少なくする形状にすることで、圧電素子６、６ａへの負荷を軽減することができ、高出力の圧電振動子１、１ａを実現することができる。

本発明である圧電振動子のフレキシブル基板とシム材のリード線で導通を取るタイプの斜視図である。 本発明である圧電振動子のフレキシブル基板とシム材のリード線で導通を取るタイプを分解した斜視図である。 本発明である圧電振動子のフレキシブル基板とシム材のリード線で導通を取るタイプの断面図及び一部拡大図である。 本発明である圧電振動子のフレキシブル基板で圧電素子を挟み込んで導通を取るタイプの斜視図である。 本発明である圧電振動子のフレキシブル基板で圧電素子を挟み込んで導通を取るタイプを分解した場合の斜視図である。 本発明である圧電振動子のフレキシブル基板で圧電素子を挟み込んで導通を取るタイプの断面図及び一部拡大図である。 本発明である圧電振動子のフレキシブル基板で圧電素子を挟み込んで導通を取るタイプにおいて、円状の導通体を有するフレキシブル基板の平面図及び断面図である。 本発明である圧電振動子のフレキシブル基板で圧電素子を挟み込んで導通を取るタイプにおいて、同心円状の導通体を有するフレキシブル基板の平面図である。 本発明である圧電振動子のフレキシブル基板で圧電素子を挟み込んで導通を取るタイプにおいて、螺旋状の導通体を有するフレキシブル基板の平面図である。 従来の圧電振動子を分解した斜視図である。

符号の説明

１ 圧電振動子
１ａ 圧電振動子
２ フレキシブル基板
２ａ フレキシブル基板
２ｂ 導通体
２ｃ 被覆層
３ 圧電素子
３ａ 圧電素子
３ｂ 圧電体
３ｃ 電極
３ｄ 電極
４ シム材
４ａ 薄平板
４ｂ リード線
５ フレキシブル基板
５ａ フレキシブル基板
５ｂ 導通体
５ｃ 被覆層
５ｄ コード
５ｅ 導通体
５ｆ コード
５ｇ 空間
６ 圧電素子
６ａ 圧電素子
６ｂ 圧電体
６ｃ 電極
６ｄ 電極
７ シム材
７ａ 薄平板
８ フレキシブル基板
８ａ 導通体
８ｂ 導通体
８ｃ 導通体
８ｄ 被覆層
８ｅ コード
８ｆ 導通体
８ｇ コード
８ｈ 空間
９ フレキシブル基板
９ａ 導通体
９ｂ 被覆層
９ｃ コード
９ｄ 導通体
９ｅ コード
９ｆ 空間
１０ 圧電振動子
１１ 被覆層
１１ａ 被覆層
１１ｂ 被覆シート
１２ 圧電素子
１２ａ 圧電素子
１２ｂ 圧電体
１２ｃ 電極
１２ｄ 電極
１２ｅ リード線
１３ シム材
１３ａ 薄平板
１３ｂ リード線

Claims (4)

1. 電気伝導を有する円盤状に成形された薄平板の一点にリード線を接続したシム材と、前記シム材よりも直径が小さい円盤状に成形されたセラミックス系又は高分子系の圧電体の表面及び裏面に銀の電極を設けた２枚の圧電素子と、前記シム材と同サイズで一点からコードを延ばした被覆層の内面に前記圧電素子の表面の電極と同サイズの導通体を付した２枚のフレキシブル基板とからなり、前記シム材の両面に前記圧電素子の裏面の電極を当て、前記圧電素子の表面の電極に前記フレキシブル基板を被せて加圧固着した圧電振動子であって、前記圧電素子への電力供給を前記フレキシブル基板の導通体と前記シム材のリード線により行うことを特徴とする圧電振動子。
2. 円盤状に成形された薄平板のシム材と、前記シム材よりも直径が小さい円盤状に成形されたセラミックス系又は高分子系の圧電体の表面に前記圧電体より直径の小さい銀の電極を設け、裏面に前記圧電体と同サイズの銀の電極を設けた２枚の圧電素子と、前記圧電素子と同サイズで一点からコードを延ばした被覆層の内面に前記圧電素子の表面の電極と同サイズの導通体を付し、前記シム材と同径でリング状の導通体を前記コードから分岐させた２枚のフレキシブル基板とからなり、前記シム材の両面に前記フレキシブル基板のリング状の導通体を載せた上で前記圧電素子の裏面の電極を当て、前記圧電素子の表面の電極に前記フレキシブル基板の円状の導通体を被せて加圧固着した圧電振動子であって、前記圧電素子への電力供給を前記フレキシブル基板の導通体で挟み込むことにより行うことを特徴とする圧電振動子。
3. フレキシブル基板の導通体を、同心円状又は螺旋状に中を抜いた形状としたことを特徴とする請求項２に記載の圧電振動子。
4. 圧電素子に設ける電極を、パラジウム、白金、ニッケル、クロム又はクロムを下地としたニッケルのいずれかをメッキ又は蒸着により付したことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の圧電振動子。

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