JP2012120097A - Piezoelectric electronic component and electronic device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric electronic component which has low-frequency characteristics, and is capable of obtaining sufficient oscillation energy.SOLUTION: The piezoelectric electronic component 1 has low-frequency characteristics, and is capable of obtaining sufficient oscillation energy by including a shim 3 having a first region 3A and a second region 3B adjacent to the first region 3A on one main surface thereof; a piezoelectric element 2 disposed in the second region 3B; a support member 4 having a part opposed to the piezoelectric element 2 and fixing the shim 3 by the first region 3A; and an elastic member 6 which is positioned between the support member 4 and the piezoelectric element 2, and is disposed in at least one of the support member 4 and the piezoelectric element 2.

Description

本発明は、圧電電子部品および電子機器に関するものである。   The present invention relates to a piezoelectric electronic component and an electronic apparatus.

従来から、圧電電子部品は、圧電エキサイター等の用途に利用されている。例えば、特許文献1には、このような圧電電子部品として、圧電素子および圧電素子が両主面に設けられたシム材から成る振動子と、圧電素子の端部近傍を支持している支持部材とを有する構成のものが記載されている。   Conventionally, piezoelectric electronic components have been used for applications such as piezoelectric exciters. For example, Patent Document 1 discloses, as such a piezoelectric electronic component, a piezoelectric element and a vibrator made of a shim material provided with piezoelectric elements on both main surfaces, and a support member that supports the vicinity of the end of the piezoelectric element. The thing of the structure which has these is described.

このような圧電電子部品は、支持部材が電子機器のパネルに取り付けられる。そして振動子の振動エネルギーは、支持部材を伝わってパネルに伝達し、このパネルが振動板として機能し、音を発生させる。上記の構成の圧電電子部品によれば、支持部材が圧電素子を直接支持するため、振動エネルギーを支持部材にロスなく伝達できる。よって、支持部材から十分な振動エネルギーが取り出せた。   In such a piezoelectric electronic component, the support member is attached to the panel of the electronic device. The vibration energy of the vibrator is transmitted to the panel through the support member, and this panel functions as a diaphragm and generates sound. According to the piezoelectric electronic component having the above configuration, since the support member directly supports the piezoelectric element, vibration energy can be transmitted to the support member without loss. Therefore, sufficient vibration energy can be extracted from the support member.

特開2008−252878号公報JP 2008-252878 A

しかしながら、支持部材により圧電素子を直接支持すると、振動エネルギーは十分得ることはできるが、振動子の共振周波数が高周波数側に移動してしまう。よって、例えば、圧電素子の配置領域から延長されたシムを支持する場合に比して、共振周波数が高周波数側に移動してしまい、十分な低周波特性が得られなかった。   However, when the piezoelectric element is directly supported by the support member, sufficient vibration energy can be obtained, but the resonance frequency of the vibrator moves to the high frequency side. Therefore, for example, as compared with the case where a shim extended from the arrangement region of the piezoelectric element is supported, the resonance frequency moves to the high frequency side, and a sufficient low frequency characteristic cannot be obtained.

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、十分な低周波特性を有する圧電電子部品について、大きい振動エネルギーを得ることにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to obtain a large vibration energy for a piezoelectric electronic component having a sufficiently low frequency characteristic.

本発明の圧電電子部品は、一方の主面に第1の領域および該第1の領域に隣接する第2の領域を有するシムと、前記第2の領域に設けられる圧電素子と、該圧電素子に対向する部分を有し、前記シムを前記第1の領域で固定する支持部材と、該支持部材及び前記圧電素子の間に位置し、前記支持部材及び前記圧電素子の少なくとも一方に設けられている弾性部材とを備えたものである。   The piezoelectric electronic component of the present invention includes a shim having a first region on one main surface and a second region adjacent to the first region, a piezoelectric element provided in the second region, and the piezoelectric element. A support member that fixes the shim in the first region, and is located between the support member and the piezoelectric element, and is provided on at least one of the support member and the piezoelectric element. And an elastic member.

本発明の電子機器は、上記の圧電電子部品を振動源としており、前記支持部材が搭載されるパネルを有することを特徴とするものである。   An electronic apparatus according to the present invention is characterized in that the piezoelectric electronic component described above is used as a vibration source and includes a panel on which the support member is mounted.

本発明の圧電電子部品によれば、一方の主面に第1の領域および第1の領域に隣接する第2の領域を有するシムと、第2の領域に設けられる圧電素子と、圧電素子に対向する部分を有し、シムを第1の領域で固定する支持部材と、支持部材及び圧電素子の間に位置し、支持部材及び圧電素子の少なくとも一方に設けられている弾性部材とを備えたことから、支持部材によってシムの第1の領域が支持されているので、共振周波数を低周波数側に移動させることができる。また、圧電素子の振動による振動エネルギーは、シムの第1の領域側から支持部材に伝わるだけでなく、第2の領域側からも弾性部材を介して支持部材
に伝わる。その結果、十分な低周波特性を有する圧電電子部品であって、振動エネルギーを大きくすることができる。
According to the piezoelectric electronic component of the present invention, a shim having a first region and a second region adjacent to the first region on one main surface, a piezoelectric element provided in the second region, and a piezoelectric element A support member having opposing portions and fixing the shim in the first region; and an elastic member positioned between the support member and the piezoelectric element and provided on at least one of the support member and the piezoelectric element. Thus, since the first region of the shim is supported by the support member, the resonance frequency can be moved to the low frequency side. Further, vibration energy due to vibration of the piezoelectric element is transmitted not only from the first region side of the shim to the support member but also from the second region side to the support member via the elastic member. As a result, the piezoelectric electronic component having a sufficiently low frequency characteristic can be increased in vibration energy.

(a)は、本発明の実施の形態にかかる圧電電子部品の側面図であり、(b)は、(a)に示す圧電電子部品の上面図である。(A) is a side view of the piezoelectric electronic component concerning embodiment of this invention, (b) is a top view of the piezoelectric electronic component shown to (a). 図1に示す圧電発振子の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the piezoelectric oscillator shown in FIG. 縦軸が圧電電子部品の振動エネルギーを示し、横軸が入力した信号の周波数を示すグラフである。The vertical axis represents the vibration energy of the piezoelectric electronic component, and the horizontal axis represents the frequency of the input signal. 本発明の圧電電子部品の他の例の側面図である。It is a side view of the other example of the piezoelectric electronic component of this invention. (a)、(b)ともに、本発明の圧電電子部品の他の例の側面図である。(A), (b) is a side view of the other example of the piezoelectric electronic component of this invention.

以下に、本発明の圧電電子部品の実施の形態の一例について図面を参照しつつ詳細に説明する。   Hereinafter, an example of an embodiment of a piezoelectric electronic component of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1に示す例の圧電電子部品1は、基本的な構成として、支持部材4と、シム3および圧電素子2から成る圧電振動子5と、弾性部材6と、接続材7とを備えている。   The piezoelectric electronic component 1 of the example shown in FIG. 1 includes a support member 4, a piezoelectric vibrator 5 including a shim 3 and a piezoelectric element 2, an elastic member 6, and a connecting material 7 as a basic configuration. .

圧電電子部品1は、例えば、圧電振動子5の屈曲振動を利用した圧電エキサイターとして使用される。圧電電子部品1は、パネルを有する電子機器の振動源として利用される。この電子機器は、圧電電子部品1を振動源としており、支持部材2が搭載されるパネルを有する構成である。   The piezoelectric electronic component 1 is used as, for example, a piezoelectric exciter that utilizes bending vibration of the piezoelectric vibrator 5. The piezoelectric electronic component 1 is used as a vibration source of an electronic device having a panel. This electronic apparatus uses the piezoelectric electronic component 1 as a vibration source and has a panel on which a support member 2 is mounted.

支持部材4は、圧電素子2に対向する部分4Aを有し、シム3を第1の領域3Aで固定している。支持部材4は、エポキシ系、アクリル系、ポリカーボネート系等の樹脂材料が使用される。図1に示す例においては、シム3の第1の領域3Aへの固定は、接続材7によってなされている。接続材7は、エポキシ系等の樹脂、半田等が使用される。なお、接続材を用いず、シム3は、直接支持部材4に固定されていてもよい。具体的には、固化する前の溶融した状態の支持部材4に、シム3を当接させておく。その状態で、熱を加える等の処理を施すことによって、支持部材4はシム3が固定された状態で固化することとなる。また、支持部材4に設けられた切り欠きにシム3が嵌めこまれて固定されていてもよい。   The support member 4 has a portion 4A facing the piezoelectric element 2 and fixes the shim 3 in the first region 3A. The support member 4 is made of a resin material such as epoxy, acrylic or polycarbonate. In the example shown in FIG. 1, the shim 3 is fixed to the first region 3 </ b> A by the connecting material 7. As the connecting material 7, an epoxy resin or the like, solder, or the like is used. The shim 3 may be directly fixed to the support member 4 without using a connecting material. Specifically, the shim 3 is brought into contact with the molten support member 4 before solidification. In this state, the support member 4 is solidified in a state where the shim 3 is fixed by performing a process such as applying heat. Further, the shim 3 may be fitted into a notch provided in the support member 4 and fixed.

シム3は、図1に示す例においては、一方の主面および他方の主面に第1の領域3Aおよび第1の領域3Aに隣接する第2の領域3Bを有している。シム3は、例えば42アロイ等のニッケル合金あるいはその他の金属からなる。また、このシム3は、支持部材4で支持されている方の端部を固定端とし、他方の端部を自由端として振動する部材である。また、シム3は、可撓性を有する。シム3の寸法は、例えば長さが20〜40mm、幅が3.5〜5.5mm、厚みが0.2〜0.35mmの短冊形状であることが好ましい。   In the example shown in FIG. 1, the shim 3 has a first region 3 </ b> A and a second region 3 </ b> B adjacent to the first region 3 </ b> A on one main surface and the other main surface. The shim 3 is made of, for example, a nickel alloy such as 42 alloy or other metals. The shim 3 is a member that vibrates with the end portion supported by the support member 4 as a fixed end and the other end portion as a free end. The shim 3 has flexibility. The dimensions of the shim 3 are preferably strips having a length of 20 to 40 mm, a width of 3.5 to 5.5 mm, and a thickness of 0.2 to 0.35 mm, for example.

圧電素子2は、図2に示すように、シム3に接着される側の主面に、電極2bを覆うようにして、エポキシ系樹脂またはアクリル系樹脂等からなる絶縁性接着剤8が塗布され、この絶縁性接着剤8を介してシム材3の主面に貼り付けられている。圧電素子2の絶縁性接着剤8を介してのシム3の主面への貼り付けは、例えば常温で約2分間加圧することによって行なわれる。   As shown in FIG. 2, the piezoelectric element 2 is coated with an insulating adhesive 8 made of an epoxy resin or an acrylic resin on the main surface to be bonded to the shim 3 so as to cover the electrode 2b. The insulating adhesive 8 is attached to the main surface of the shim material 3. Affixing of the piezoelectric element 2 to the main surface of the shim 3 through the insulating adhesive 8 is performed, for example, by applying pressure at room temperature for about 2 minutes.

図1に示す例では、圧電素子2は、シム3の一方の主面(下面)の第2の領域3Bに設けられているとともに、シム3の他方の主面(上面)の、第2の領域3Bに対応する領域にも、さらに圧電素子2が設けられている。   In the example shown in FIG. 1, the piezoelectric element 2 is provided in the second region 3 </ b> B of one main surface (lower surface) of the shim 3, and the second main surface (upper surface) of the shim 3 The piezoelectric element 2 is further provided in a region corresponding to the region 3B.

図2に示す例のように、圧電素子2は、圧電基板2aが5〜15層程度積層されており、これらの基板表面または基板間に電極2bが設けられて成る。一方の電位の電極2bは、一方の端面の端面電極2cに接続されている。他方の電位の電極2bは、他方の端面の端面電極2dに接続されている。端面電極2c、2dは、圧電基板2aおよび電極2bからなる積層体の端面にそれぞれ設けられている。   As in the example shown in FIG. 2, the piezoelectric element 2 is formed by laminating about 5 to 15 layers of piezoelectric substrates 2a, and an electrode 2b is provided between these substrates or between the substrates. One potential electrode 2b is connected to one end facet electrode 2c. The other potential electrode 2b is connected to the other end face electrode 2d. The end surface electrodes 2c and 2d are respectively provided on the end surfaces of the laminate composed of the piezoelectric substrate 2a and the electrode 2b.

圧電基板2aは、チタン酸ジルコン酸鉛(PbZr1−xTi),チタン酸鉛(PbTiO),ニオブ酸ナトリウム・カリウム(Na1−xNbO),ビスマス層状化合物(例:MBiTi15、M:2価のアルカリ土類金属元素)等を基材とする圧電セラミックス、または水晶,タンタル酸リチウム(LiTaO)等の圧電単結晶からなる。 The piezoelectric substrate 2a is lead zirconate titanate (PbZr 1-x Ti x O 3), lead titanate (PbTiO 3), sodium-potassium niobate (Na 1-x K x NbO 3), bismuth layered compound (e.g. : MBi 4 Ti 4 O 15 , M: a divalent alkaline earth metal element) or the like, or a piezoelectric single crystal such as quartz or lithium tantalate (LiTaO 3 ).

なお、圧電基板2aは、例えば、長さが10〜25mm、幅が3〜5mm、厚みが20〜50μmの直方体形状とする。   The piezoelectric substrate 2a has, for example, a rectangular parallelepiped shape having a length of 10 to 25 mm, a width of 3 to 5 mm, and a thickness of 20 to 50 μm.

さらに、例えば、圧電電子部品1全体の薄型化の観点から、圧電素子2の厚みは5mm以下とすることが好ましい。   Furthermore, for example, from the viewpoint of reducing the thickness of the entire piezoelectric electronic component 1, the thickness of the piezoelectric element 2 is preferably 5 mm or less.

圧電基板2aがセラミック材料から成る場合は、以下のようにして圧電基板2aが製造される。まず、グリーンシートを作製する。この方法としては、例えば、原料粉末にバインダを加えてプレスする方法が用いられる。また、原料粉末を水や分散剤とともにボールミルを用いて混合した後に乾燥し、バインダ,溶剤,可塑剤等を加えてドクターブレード法により成型する方法を用いてもよい。   When the piezoelectric substrate 2a is made of a ceramic material, the piezoelectric substrate 2a is manufactured as follows. First, a green sheet is produced. As this method, for example, a method of adding a binder to the raw material powder and pressing it is used. Further, a method may be used in which the raw material powder is mixed with water and a dispersant using a ball mill, dried and then molded by a doctor blade method by adding a binder, a solvent, a plasticizer and the like.

次に、このグリーンシートを、1100〜1400℃のピーク温度で0.5〜8時間焼成して基板
を形成する。次に、この基板に80〜200℃の温度にて、例えば、厚み方向に3〜6kV/
mmの電圧をかけて分極処理を施すことによって、所望の圧電特性を有した圧電基板2aが得られる。
Next, this green sheet is baked at a peak temperature of 1100 to 1400 ° C. for 0.5 to 8 hours to form a substrate. Next, the substrate is heated at a temperature of 80 to 200 ° C., for example, 3 to 6 kV / in the thickness direction.
A piezoelectric substrate 2a having desired piezoelectric characteristics is obtained by applying a polarization treatment by applying a voltage of mm.

また、圧電基板2aが圧電単結晶材料からなる場合は、圧電基板2aとなる圧電単結晶材料のインゴット(母材)を所定の結晶方向となるように切断することによって、所望の圧電特性を有した圧電基板2aが得られる。   When the piezoelectric substrate 2a is made of a piezoelectric single crystal material, the piezoelectric single crystal material ingot (base material) to be the piezoelectric substrate 2a is cut so as to have a predetermined crystal direction, thereby providing desired piezoelectric characteristics. Thus obtained piezoelectric substrate 2a is obtained.

電極2bおよび端面電極2c、2dは、導電性の観点からは金,銀,銅またはアルミニウム等の金属膜からなることが好ましい。電極2bの厚みは0.1〜5μmの範囲とするこ
とが好ましい。電極となる金属膜を0.1μmよりも厚くすることにより、例えば、大気中
において高温にさらされた場合に、酸化によって導電性が低下することを抑制することができる。また、金属膜を5μmよりも薄くすることにより、金属膜が応力で剥離するのを防ぐことができる。
The electrode 2b and the end face electrodes 2c, 2d are preferably made of a metal film such as gold, silver, copper or aluminum from the viewpoint of conductivity. The thickness of the electrode 2b is preferably in the range of 0.1 to 5 μm. By making the metal film to be an electrode thicker than 0.1 μm, for example, when exposed to a high temperature in the atmosphere, it is possible to suppress a decrease in conductivity due to oxidation. In addition, by making the metal film thinner than 5 μm, it is possible to prevent the metal film from being peeled off by stress.

このような電極2bとなる金属膜の被着には、真空蒸着法,CVD(Chemical Vapor Deposition:化学気相堆積)法またはスパッタリング法等が利用できる。   For the deposition of the metal film to be the electrode 2b, a vacuum deposition method, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, a sputtering method, or the like can be used.

このとき、圧電基板2aと電極2bとの密着性を高めるために、例えば、クロムのように、圧電基板2aを構成するセラミック材料との密着性が高い金属からなる下地電極層を予め設け、その上に所望の金属膜を設けてもよい。   At this time, in order to improve the adhesion between the piezoelectric substrate 2a and the electrode 2b, for example, a base electrode layer made of a metal having high adhesion to the ceramic material constituting the piezoelectric substrate 2a, such as chromium, is provided in advance. A desired metal film may be provided thereon.

また、電極2bは、例えば、銀または銅等の金属フィラーを含有し、低温ガラスをバインダとする導電性ペーストを、所定の温度で焼き付けて形成することもできる。端面電極
2c、2dも同様に、ペーストの焼付けによって形成される。なお、電極2bの厚みは5〜30μmの範囲とすることが好ましい。電極2bとなる電極膜を5μmよりも厚くすることにより、金属フィラー間の接触不良による導通抵抗の増大を抑制することができる。また、30μmよりも薄くすることにより、電極2bの質量効果による圧電基板2aの振動特性の劣化を防ぐことができる。
In addition, the electrode 2b can be formed by baking a conductive paste containing a metal filler such as silver or copper and using low temperature glass as a binder at a predetermined temperature. Similarly, the end electrodes 2c and 2d are formed by baking a paste. The thickness of the electrode 2b is preferably in the range of 5 to 30 μm. By making the electrode film to be the electrode 2b thicker than 5 μm, it is possible to suppress an increase in conduction resistance due to poor contact between the metal fillers. Further, by making the thickness thinner than 30 μm, it is possible to prevent the deterioration of the vibration characteristics of the piezoelectric substrate 2a due to the mass effect of the electrode 2b.

電極2bの寸法は、圧電基板2aの寸法によって適宜設定される。例えば、圧電基板2aの寸法が、長さが2mm、幅が0.5mm、厚みが0.2mmである場合は、電極2bの寸法は、圧電基板2aの長さ方向の寸法が1.5mmであり、圧電基板2aの幅方向の寸法が0.5mmであり、厚みが1μmである。   The dimension of the electrode 2b is appropriately set according to the dimension of the piezoelectric substrate 2a. For example, when the dimensions of the piezoelectric substrate 2a are 2 mm in length, 0.5 mm in width, and 0.2 mm in thickness, the dimension of the electrode 2b is 1.5 mm in the length direction of the piezoelectric substrate 2a. The substrate 2a has a widthwise dimension of 0.5 mm and a thickness of 1 μm.

弾性部材6は、図1に示す例のように、支持部材4及び圧電素子2の間に位置し、支持部材4及び圧電素子2の双方に設けられていることが好ましい。図1に示す例では、弾性部材6は、支持部材4及び圧電素子2の双方に接着している。この場合には、弾性部材6が支持部材4及び圧電素子2のいずれか一方にだけ設けられている場合と比べて、圧電振動子5を支持部材4に対して確実に固定できる。よって、圧電電子部品1の強度を向上させることができるので好ましい。   The elastic member 6 is preferably located between the support member 4 and the piezoelectric element 2 and provided on both the support member 4 and the piezoelectric element 2 as in the example shown in FIG. In the example shown in FIG. 1, the elastic member 6 is bonded to both the support member 4 and the piezoelectric element 2. In this case, the piezoelectric vibrator 5 can be reliably fixed to the support member 4 as compared with the case where the elastic member 6 is provided only on one of the support member 4 and the piezoelectric element 2. Therefore, it is preferable because the strength of the piezoelectric electronic component 1 can be improved.

この弾性部材6としては、ABS樹脂、シリコーン樹脂、ゴム等の弾性を有する部材が用いられる。弾性部材6の弾性率は、1MPa〜1GPaである。この弾性部材6は、厚みが30〜200μmである。また、弾性部材6の寸法は、例えば、圧電素子2の長辺方向が1〜4mmであって、短辺方向が2〜6mmである。   As this elastic member 6, a member having elasticity such as ABS resin, silicone resin, rubber or the like is used. The elastic modulus of the elastic member 6 is 1 MPa to 1 GPa. The elastic member 6 has a thickness of 30 to 200 μm. Further, the dimensions of the elastic member 6 are, for example, 1 to 4 mm in the long side direction of the piezoelectric element 2 and 2 to 6 mm in the short side direction.

以上の構成によって、支持部材4によってシム3の第1の領域3Aが支持されているので、共振周波数を高周波数側に移動することを抑制できる。また、圧電振動子5の振動エネルギーが、シム3の第2の領域3B側から弾性部材6を介して支持部材4に伝達されると共に、シム3の第1の領域3A側からも支持部材4に伝達される。よって、支持部材4に複数の箇所から振動エネルギーが伝達されるので、この支持部材4が搭載されたパネル(不図示)には、十分な振動エネルギーが効率良く伝達されることとなる。従って、十分な低周波特性を有する圧電電子部品1であって、振動エネルギーを大きくすることができる。   With the above configuration, since the first region 3A of the shim 3 is supported by the support member 4, it is possible to suppress the resonance frequency from moving to the high frequency side. The vibration energy of the piezoelectric vibrator 5 is transmitted from the second region 3B side of the shim 3 to the support member 4 via the elastic member 6, and also from the first region 3A side of the shim 3. Is transmitted to. Therefore, since vibration energy is transmitted to the support member 4 from a plurality of locations, sufficient vibration energy is efficiently transmitted to a panel (not shown) on which the support member 4 is mounted. Therefore, in the piezoelectric electronic component 1 having a sufficiently low frequency characteristic, vibration energy can be increased.

次に、圧電電子部品1を、圧電エキサイターとして使用した場合についてその駆動方法を以下に説明する。圧電素子2の端面電極2c、2dにはそれぞれリード電極(不図示)が接続される。一端が端面電極2cに接続されているリード電極は、その他端が駆動電源(不図示)の一方の側に接続されている。また、一端が端面電極2dに接続されているリード電極は、その他端が駆動電源(不図示)の他方の側に接続されている。なお、この駆動電源は、所定の周波数の交流電流を供給する。   Next, a driving method for the case where the piezoelectric electronic component 1 is used as a piezoelectric exciter will be described below. Lead electrodes (not shown) are connected to the end face electrodes 2c and 2d of the piezoelectric element 2, respectively. The lead electrode having one end connected to the end surface electrode 2c has the other end connected to one side of a drive power source (not shown). Further, the lead electrode having one end connected to the end face electrode 2d has the other end connected to the other side of the drive power supply (not shown). The drive power supply supplies an alternating current having a predetermined frequency.

なお、本発明は上述した実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更,改良等が可能である。   The present invention is not limited to the embodiments described above, and various changes and improvements can be made without departing from the scope of the present invention.

例えば、図1においては、シム3の両主面に圧電素子2が設けられた例を示したが、図4に示すように、これらが設けられているのは、シム3の一方の主面のみであってもよい。   For example, FIG. 1 shows an example in which the piezoelectric elements 2 are provided on both main surfaces of the shim 3, but these are provided on one main surface of the shim 3 as shown in FIG. It may be only.

また、図1に示す例においては、弾性部材6は、支持部材4及び圧電素子2の間に位置し、支持部材4及び圧電素子2の双方に設けられている。しかし、弾性部材6は、支持部材4及び圧電素子2の間に位置すれば、この構成に拘らない。例えば、図5(a)に示すように、弾性部材6は、支持部材4にのみ設けられていることが好ましい。この場合には
、圧電発振子5の振幅が小さいときには、圧電素子2が弾性部材6に接触しない。よって、圧電発振子5の振幅が小さいときには、圧電発振子5はシム3のみで支持されている。従って、この場合には、より低周波特性を得ることができる。一方、圧電発振子5の振幅が大きいときには、圧電素子2が弾性部材6に接触するようになる。よって、シム3の第1の領域3A側だけでは伝達しきれなくなった振動エネルギーを、シム3の第2の領域3B側からも弾性部材6を介して支持部材2に伝達できるようになる。
In the example shown in FIG. 1, the elastic member 6 is located between the support member 4 and the piezoelectric element 2 and is provided in both the support member 4 and the piezoelectric element 2. However, as long as the elastic member 6 is located between the support member 4 and the piezoelectric element 2, it does not depend on this configuration. For example, as shown in FIG. 5A, the elastic member 6 is preferably provided only on the support member 4. In this case, when the amplitude of the piezoelectric oscillator 5 is small, the piezoelectric element 2 does not contact the elastic member 6. Therefore, when the amplitude of the piezoelectric oscillator 5 is small, the piezoelectric oscillator 5 is supported only by the shim 3. Therefore, in this case, a lower frequency characteristic can be obtained. On the other hand, when the amplitude of the piezoelectric oscillator 5 is large, the piezoelectric element 2 comes into contact with the elastic member 6. Therefore, the vibration energy that cannot be transmitted only on the first region 3A side of the shim 3 can be transmitted to the support member 2 via the elastic member 6 also from the second region 3B side of the shim 3.

また、図5(b)に示すように、弾性部材6が、圧電素子2にのみ設けられている場合にも、図5(a)に示す例と同様の効果を奏することができるので好ましい。   Further, as shown in FIG. 5B, it is preferable that the elastic member 6 is provided only on the piezoelectric element 2 because the same effect as the example shown in FIG. 5A can be obtained.

また、弾性部材6は、圧電素子2の中央部より第1の領域3A側に設けられていることが好ましい。特に、弾性部材6は、図1に示す例のように、圧電素子2の第1の領域3A側の端部に設けられていることが好ましい。この場合には、弾性部材6が圧電素子2の振動を妨げることが抑制される。従って、所望の周波数特性を得やすくなる。   The elastic member 6 is preferably provided on the first region 3 </ b> A side from the central portion of the piezoelectric element 2. In particular, the elastic member 6 is preferably provided at the end of the piezoelectric element 2 on the first region 3A side as in the example shown in FIG. In this case, it is suppressed that the elastic member 6 prevents the vibration of the piezoelectric element 2. Therefore, it becomes easy to obtain a desired frequency characteristic.

さらに、図1に示す例のように、弾性部材6の端面と、圧電素子2の端面とは略同一平面となるよう揃えられていてもよい。また、弾性部材6の端面は、第1の領域3A側に、圧電素子2の端面を超えて延在していることが好ましい。この場合には、弾性部材6と圧電素子2との接着面積を増加させずに、弾性部材6と支持部材4の対向部分4Aとの接着面積を増加させることができる。よって、圧電素子2の振動を妨げることなく、弾性部材6と支持部材4との接着強度を高め、両者の剥離を防止することができる。   Further, as in the example shown in FIG. 1, the end face of the elastic member 6 and the end face of the piezoelectric element 2 may be aligned so as to be substantially in the same plane. The end face of the elastic member 6 preferably extends beyond the end face of the piezoelectric element 2 on the first region 3A side. In this case, the adhesion area between the elastic member 6 and the facing portion 4A of the support member 4 can be increased without increasing the adhesion area between the elastic member 6 and the piezoelectric element 2. Therefore, without interfering with the vibration of the piezoelectric element 2, the adhesive strength between the elastic member 6 and the support member 4 can be increased, and peeling of both can be prevented.

弾性部材6は、前述した接着材7より弾性率が低いことが好ましい。この場合には、接着材7の方が、弾性部材6より固定力が高くなる。よって、圧電振動子5は、主にシム3の端部において、接着材7を介して支持部材4で固定されることとなる。従って、弾性部材6による圧電素子2の固定力は、シム3の方に比べて小さい。よって、圧電振動子5の共振周波数が高周波側に移動するのをさらに抑制することができる。なお、弾性部材6の弾性率は1MPa〜1GPa、接続材7の弾性率は100MPa〜100GPaの範囲からそれぞれ適宜選択される。   The elastic member 6 preferably has a lower elastic modulus than the adhesive 7 described above. In this case, the adhesive 7 has a higher fixing force than the elastic member 6. Therefore, the piezoelectric vibrator 5 is fixed by the support member 4 via the adhesive 7 mainly at the end portion of the shim 3. Therefore, the fixing force of the piezoelectric element 2 by the elastic member 6 is smaller than that of the shim 3. Therefore, the resonance frequency of the piezoelectric vibrator 5 can be further suppressed from moving to the high frequency side. The elastic modulus of the elastic member 6 is appropriately selected from the range of 1 MPa to 1 GPa, and the elastic modulus of the connecting member 7 is appropriately selected from the range of 100 MPa to 100 GPa.

圧電電子部品1および比較例の圧電電子部品との特性の違いを、図を用いて以下に説明する。まず、圧電電子部品1について説明する。   Differences in characteristics between the piezoelectric electronic component 1 and the comparative piezoelectric electronic component will be described below with reference to the drawings. First, the piezoelectric electronic component 1 will be described.

シム3は、長さが35mm、幅が4.5mm、厚みが0.3mmの短冊形状であって、材質は42アロイとした。圧電素子2は、長さが31mm、幅が4.1mm、厚みが0.55μmとした。ま
た、圧電素子2は、シム3の両主面に配置した。圧電素子2の電極2bは、長さが30.4mm、幅が3.5mm、厚みを2μmとした。
The shim 3 was a strip shape having a length of 35 mm, a width of 4.5 mm, and a thickness of 0.3 mm, and the material was 42 alloy. The piezoelectric element 2 had a length of 31 mm, a width of 4.1 mm, and a thickness of 0.55 μm. The piezoelectric element 2 is disposed on both main surfaces of the shim 3. The electrode 2b of the piezoelectric element 2 had a length of 30.4 mm, a width of 3.5 mm, and a thickness of 2 μm.

支持部材4とシム3とが接着している部分は、シム3の長さ方向が2mmであり、シム3の幅方向は4.5mmとした。支持部材4の対向部分4Aと圧電素子2とが接着している
部分は、圧電素子2の長さ方向が2.5mmであって、圧電素子2の幅方向は4.1mmとした。
In the portion where the support member 4 and the shim 3 are bonded, the length direction of the shim 3 is 2 mm, and the width direction of the shim 3 is 4.5 mm. In the portion where the facing portion 4A of the support member 4 and the piezoelectric element 2 are bonded, the length direction of the piezoelectric element 2 is 2.5 mm, and the width direction of the piezoelectric element 2 is 4.1 mm.

支持部材4のうち圧電素子2に対向する部分4Aは、シム3の長さ方向が3mmであり、シム3の幅方向は4.5mmとした。接続材7は、弾性率が2GPaであって、厚みが5
0μmであるエポキシ樹脂が使用した。弾性部材6は、弾性率が30MPaであって、厚みが100μmであるシリコーン樹脂が使用した。
In the supporting member 4, the portion 4 </ b> A facing the piezoelectric element 2 is 3 mm in the length direction of the shim 3 and 4.5 mm in the width direction of the shim 3. The connecting material 7 has an elastic modulus of 2 GPa and a thickness of 5
An epoxy resin of 0 μm was used. As the elastic member 6, a silicone resin having an elastic modulus of 30 MPa and a thickness of 100 μm was used.

次に、比較例の圧電電子部品について説明する。この圧電電子部品の支持部材は、圧電
電子部品1における弾性部材6を有さないものとした。この圧電電子部品の、その他の寸法および形状は、圧電電子部品1と同様とした。
Next, a piezoelectric electronic component of a comparative example will be described. The support member for the piezoelectric electronic component does not have the elastic member 6 in the piezoelectric electronic component 1. Other dimensions and shapes of the piezoelectric electronic component were the same as those of the piezoelectric electronic component 1.

これらの圧電電子部品1および比較例の圧電電子部品それぞれに対して、所定の周波数の交流電流を印加して、発生する振動エネルギーを測定した。印加する交流電流の周波数は、図3の横軸に示すように、所定の範囲内で変化させるものとした。   An alternating current having a predetermined frequency was applied to each of the piezoelectric electronic component 1 and the piezoelectric electronic component of the comparative example, and the generated vibration energy was measured. The frequency of the alternating current to be applied was changed within a predetermined range as shown on the horizontal axis of FIG.

なお、電圧の印加にあたっての圧電電子部品1の駆動方法を以下に示す。まず、圧電素子2の端面電極2c、2dにはそれぞれリード電極を接続した。一端が端面電極2cに接続されているリード電極は、他端を駆動電源の一方の側に接続した。また、一端が端面電極2dに接続されているリード電極は、他端を駆動電源(不図示)の他方の側に接続した。なお、比較例の圧電電子部品も同様の駆動方法とした。   In addition, the drive method of the piezoelectric electronic component 1 in the application of a voltage is shown below. First, lead electrodes were connected to the end face electrodes 2c and 2d of the piezoelectric element 2, respectively. The lead electrode having one end connected to the end face electrode 2c has the other end connected to one side of the drive power source. Further, the lead electrode having one end connected to the end face electrode 2d was connected to the other side of the drive power source (not shown). The same driving method was used for the piezoelectric electronic component of the comparative example.

図3において、破線は、比較例の圧電電子部品の振動モードであり、実線は、圧電電子部品1の振動モードである。   In FIG. 3, the broken line is the vibration mode of the piezoelectric electronic component of the comparative example, and the solid line is the vibration mode of the piezoelectric electronic component 1.

破線の振動モードは、低周波数側の共振周波数が約550Hzであった。この共振周波数
で、振動エネルギーが約−21dBNであった。それに対して、実線の振動モードは、低周波数側の共振周波数が約550Hzであり、この共振周波数で、振動エネルギーが約−8d
BNであった。よって、破線の振動モードおよび実線の振動モードは、低周波数側の共振周波数がほぼ同じ値であった。一方、低周波数側の共振周波数の振動エネルギーは、実線の振動モードの方が、破線の振動モードより、約13dBN大きかった。結果として、圧電電子部品1は比較例の圧電電子部品と比較して、ほぼ同じ共振周波数において、振動エネルギーが大きくなっていることが分かった。
In the broken line vibration mode, the resonance frequency on the low frequency side was about 550 Hz. At this resonance frequency, the vibration energy was about -21 dBN. On the other hand, in the solid line vibration mode, the resonance frequency on the low frequency side is about 550 Hz, and the vibration energy is about −8 d at this resonance frequency.
It was BN. Therefore, the vibration mode indicated by the broken line and the vibration mode indicated by the solid line have substantially the same resonance frequency on the low frequency side. On the other hand, the vibration energy of the resonance frequency on the low frequency side was about 13 dBN greater in the vibration mode indicated by the solid line than in the vibration mode indicated by the broken line. As a result, it has been found that the vibration energy of the piezoelectric electronic component 1 is larger at substantially the same resonance frequency as compared with the piezoelectric electronic component of the comparative example.

1:圧電電子部品
2:圧電素子
2a:圧電基板
2b:電極
2c、2d:端面電極
3:シム材
4:支持部材
5:圧電発振子
6:弾性部材
1: piezoelectric electronic component 2: piezoelectric element 2a: piezoelectric substrate 2b: electrode 2c, 2d: end face electrode 3: shim material 4: support member 5: piezoelectric oscillator 6: elastic member

Claims (5)

一方の主面に第1の領域および該第1の領域に隣接する第2の領域を有するシムと、
前記第2の領域に設けられる圧電素子と、
該圧電素子に対向する部分を有し、前記シムを前記第1の領域で固定する支持部材と、
該支持部材及び前記圧電素子の間に位置し、前記支持部材及び前記圧電素子の少なくとも一方に設けられている弾性部材とを備えた圧電電子部品。
A shim having a first region on one main surface and a second region adjacent to the first region;
A piezoelectric element provided in the second region;
A support member having a portion facing the piezoelectric element and fixing the shim in the first region;
A piezoelectric electronic component comprising: an elastic member positioned between the support member and the piezoelectric element and provided on at least one of the support member and the piezoelectric element.
前記弾性部材は、前記支持部材及び前記圧電素子の双方に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の圧電電子部品。   The piezoelectric electronic component according to claim 1, wherein the elastic member is provided on both the support member and the piezoelectric element. 前記弾性部材は、前記圧電素子の中央部より前記第1の領域側に設けられていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の圧電電子部品。   The piezoelectric electronic component according to claim 1, wherein the elastic member is provided closer to the first region than a central portion of the piezoelectric element. 前記シムの他方の主面の、前記第2の領域に対応する領域に、さらに圧電素子が設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の圧電電子部品。   The piezoelectric electronic component according to claim 1, wherein a piezoelectric element is further provided in a region corresponding to the second region on the other main surface of the shim. 請求項1に記載の圧電電子部品を振動源としており、前記支持部材が搭載されるパネルを有することを特徴とする電子機器。   An electronic apparatus comprising the piezoelectric electronic component according to claim 1 as a vibration source and a panel on which the support member is mounted.
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