JP2015162728A - Piezoelectric actuator, piezoelectric vibration device including the same, portable terminal, acoustic generator, and electronic apparatus - Google Patents

Piezoelectric actuator, piezoelectric vibration device including the same, portable terminal, acoustic generator, and electronic apparatus Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric actuator which enables adjustment of piezoelectric characteristics and achieves excellent piezoelectric characteristics, and to provide a piezoelectric vibration device including the piezoelectric actuator, a portable terminal, an acoustic generator, and an electronic apparatus.SOLUTION: In a piezoelectric actuator 1 of the invention, multiple surface electrodes 15 includes: a first surface electrode 151 electrically connected with a first internal electrode 121; a second surface electrode 152 electrically connected with a second internal electrode 122; and a third surface electrode 153 electrically connected with a third internal electrode 123. A flexible substrate 2 includes: a first wiring conductor 221 electrically connected with the first surface electrode 151; a second wiring conductor 222 electrically connected with the second surface electrode 152; and a third wiring conductor 223 electrically connected with the third surface electrode 153.

Description

本発明は、圧電振動装置、携帯端末、音響発生器、電子機器に好適な圧電アクチュエータおよびこれを備えた圧電振動装置、携帯端末、音響発生器、電子機器に関するものである。   The present invention relates to a piezoelectric actuator suitable for a piezoelectric vibration device, a portable terminal, an acoustic generator, and an electronic device, and a piezoelectric vibration device, a portable terminal, an acoustic generator, and an electronic device including the piezoelectric actuator.

複数の内部電極と複数の圧電体層が積層された積層体と、当該積層体の表面に設けられた複数の表面電極とを備えた圧電素子が知られている(例えば、特許文献1を参照)。そして、外部回路と電気的に接続するためのフレキシブル基板が、圧電素子の表面に接続されてなる圧電アクチュエータが知られている。   There is known a piezoelectric element including a laminate in which a plurality of internal electrodes and a plurality of piezoelectric layers are laminated, and a plurality of surface electrodes provided on the surface of the laminate (see, for example, Patent Document 1). ). A piezoelectric actuator is known in which a flexible substrate for electrical connection with an external circuit is connected to the surface of a piezoelectric element.

ここで、バイモルフ構造の圧電素子を備えた従来の圧電アクチュエータにおいて、フレキシブル基板には圧電素子に電圧を印加するための2本の配線が設けられている。   Here, in a conventional piezoelectric actuator provided with a piezoelectric element having a bimorph structure, a flexible substrate is provided with two wires for applying a voltage to the piezoelectric element.

特開2007−109754号公報JP 2007-109754 A

ここで、圧電アクチュエータにおいて圧電特性が目標とする特性からずれている場合にはその圧電特性を調整する必要があるが、2本の配線を有するフレキシブル基板を圧電素子に接続した状態からの特性調整は困難であった。   Here, when the piezoelectric characteristics of the piezoelectric actuator deviate from the target characteristics, it is necessary to adjust the piezoelectric characteristics. However, the characteristics adjustment from the state where the flexible substrate having two wires is connected to the piezoelectric element is required. Was difficult.

圧電特性の調整が可能で、優れた圧電特性の圧電アクチュエータ、およびこれを備えた圧電振動装置、携帯端末、音響発生器、電子機器が求められている。   There is a need for a piezoelectric actuator that can adjust piezoelectric characteristics and has excellent piezoelectric characteristics, and a piezoelectric vibration device, a portable terminal, an acoustic generator, and an electronic device having the piezoelectric actuator.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、圧電特性の調整が可能で、優れた圧電特性の圧電アクチュエータおよびこれを備えた圧電振動装置、携帯端末、音響発生器、電子機器を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a piezoelectric actuator capable of adjusting piezoelectric characteristics and having excellent piezoelectric characteristics, and a piezoelectric vibration device, a portable terminal, an acoustic generator, and an electronic apparatus having the piezoelectric actuator. With the goal.

本発明の圧電アクチュエータは、複数の内部電極および複数の圧電体層が積層された積層体と、該積層体の一方主面に設けられた複数の表面電極と、前記複数の内部電極と前記複数の表面電極と電気的に接続する複数の側面電極とを有する圧電素子、および該圧電素子の一方主面に接合されたフレキシブル基板とを備えた圧電アクチュエータであって、前記複数の内部電極は、一層おきに設けられた第1の内部電極と、前記積層体の一方主面側に配置されて前記第1の内部電極と対向するように一層おきに設けられた第2の内部電極と、前記積層体の他方主面側に配置されて前記第1の内部電極と対向するように一層おきに設けられた第3の内部電極とを含み、前記複数の表面電極は、前記第1の内部電極と電気的に接続された第1の表面電極と、前記第2の内部電極と電気的に接続された第2の表面電極と、前記第3の内部電極と電気的に接続された第3の表面電極とを含み、前記フレキシブル基板は、前記第1の表面電極と電気的に接続された第1の配線導体と、前記第2の表面電極と電気的に接続された第2の配線導体と、前記第3の表面電極と電気的に接続された第3の配線導体とを含んでいることを特徴とする。   The piezoelectric actuator of the present invention includes a laminate in which a plurality of internal electrodes and a plurality of piezoelectric layers are laminated, a plurality of surface electrodes provided on one main surface of the laminate, the plurality of internal electrodes, and the plurality of A piezoelectric element having a plurality of side electrodes electrically connected to the surface electrode, and a flexible substrate joined to one main surface of the piezoelectric element, wherein the plurality of internal electrodes are: First internal electrodes provided every other layer, second internal electrodes arranged every other layer so as to face the first internal electrode and disposed on one main surface side of the laminate, A third internal electrode that is disposed on the other main surface side of the multilayer body and provided in every other layer so as to face the first internal electrode, and the plurality of surface electrodes include the first internal electrode A first surface electrode electrically connected to A second surface electrode electrically connected to the second internal electrode, and a third surface electrode electrically connected to the third internal electrode, and the flexible substrate includes: A first wiring conductor electrically connected to the first surface electrode, a second wiring conductor electrically connected to the second surface electrode, and an electrical connection to the third surface electrode And a third wiring conductor formed.

また、本発明の圧電アクチュエータは、上記の構成において、前記圧電素子が長尺状の板体であって、前記第1の表面電極は前記積層体の前記一方主面の長手方向の一端から他端方向へ延設され、前記第2の表面電極および前記第3の表面電極は前記積層体の長手方向の他端部において間に間隙部を設けて前記積層体の幅方向に配置されているとともに、前記フレキシブル基板は前記圧電素子の前記他端部から長手方向に延出されるように接合され、平面視で前記第1の配線導体が前記第2の配線導体と前記第3の配線導体との間に配置されていることを特徴とする。   In the piezoelectric actuator of the present invention, in the above configuration, the piezoelectric element is a long plate body, and the first surface electrode extends from one end in the longitudinal direction of the one main surface of the laminate. The second surface electrode and the third surface electrode are disposed in the width direction of the stacked body with a gap provided between the other end portions in the longitudinal direction of the stacked body. The flexible substrate is joined so as to extend in the longitudinal direction from the other end portion of the piezoelectric element, and the first wiring conductor and the second wiring conductor and the third wiring conductor in a plan view. It is arrange | positioned between.

また、本発明の圧電アクチュエータは、上記の構成において、前記フレキシブル基板の幅が前記圧電素子の幅と同じかまたはこれよりも狭いことを特徴とする。   Moreover, the piezoelectric actuator of the present invention is characterized in that, in the above configuration, the width of the flexible substrate is the same as or narrower than the width of the piezoelectric element.

また、本発明の圧電アクチュエータは、上記の構成において、前記2の配線導体および前記第3の配線導体は前記第2の表面電極と前記第3の表面電極との間の前記間隙部から引き出されていることを特徴とする。   In the piezoelectric actuator of the present invention, in the above configuration, the second wiring conductor and the third wiring conductor are led out from the gap between the second surface electrode and the third surface electrode. It is characterized by.

また、本発明の圧電アクチュエータは、上記の構成において、前記フレキシブル基板における前記圧電素子と重なる重なり領域に近接してくびれ部が設けられていて、前記フレキシブル基板における前記重なり領域の上から前記くびれ部の少なくとも一部にかけて補強板が設けられていることを特徴とする。   In the piezoelectric actuator of the present invention, in the above configuration, a constricted portion is provided close to an overlapping region that overlaps the piezoelectric element in the flexible substrate, and the constricted portion from above the overlapping region in the flexible substrate. A reinforcing plate is provided over at least a part of the structure.

また、本発明の圧電振動装置は、上記の圧電アクチュエータと、該圧電アクチュエータを構成する前記圧電素子の他方主面に接合された振動板とを有することを特徴とする。   According to another aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric vibration device including the above-described piezoelectric actuator and a vibration plate bonded to the other main surface of the piezoelectric element constituting the piezoelectric actuator.

また、本発明の携帯端末は、上記の圧電アクチュエータと、電子回路と、ディスプレイと、筐体とを有しており、前記圧電アクチュエータを構成する前記圧電素子の他方主面が前記ディスプレイまたは前記筐体に接合されていることを特徴とする。   A portable terminal of the present invention includes the piezoelectric actuator, an electronic circuit, a display, and a housing. The other main surface of the piezoelectric element constituting the piezoelectric actuator is the display or the housing. It is characterized by being joined to the body.

また、本発明の携帯端末は、耳の軟骨および気導の少なくとも一方を通して音情報を伝える振動を生じさせることを特徴とする。   The portable terminal of the present invention is characterized in that it generates vibrations that convey sound information through at least one of ear cartilage and air conduction.

また、本発明の音響発生器は、上記の圧電アクチュエータと、該圧電アクチュエータが取り付けられており、該圧電アクチュエータの振動によって該圧電アクチュエータとともに振動する振動板と、該振動板の外周部に設けられた枠体とを備えていることを特徴とする。   The acoustic generator of the present invention is provided with the piezoelectric actuator described above, a diaphragm that is attached to the piezoelectric actuator, vibrates with the piezoelectric actuator by vibration of the piezoelectric actuator, and an outer peripheral portion of the diaphragm. And a frame body.

また、本発明の電子機器は、上記の音響発生器と、該音響発生器に接続された電子回路と、該電子回路および前記音響発生器を収容する筐体とを備え、前記音響発生器から音響を発生させる機能を有することを特徴とする。   According to another aspect of the invention, there is provided an electronic apparatus including the above-described acoustic generator, an electronic circuit connected to the acoustic generator, and a housing that houses the electronic circuit and the acoustic generator. It has a function of generating sound.

本発明によれば、フレキシブル基板が圧電素子に接続された状態で、電圧印加による圧電特性の調整が出来ることから、優れた圧電特性の圧電アクチュエータを得ることができる。   According to the present invention, since the piezoelectric characteristics can be adjusted by applying a voltage while the flexible substrate is connected to the piezoelectric element, a piezoelectric actuator having excellent piezoelectric characteristics can be obtained.

(a)は本発明の圧電アクチュエータの実施の形態の一例を示す概略斜視図であり、(b)は(a)に示す圧電素子の概略斜視図、(c)は(a)のA−A線で切断した断面図である。(A) is a schematic perspective view which shows an example of embodiment of the piezoelectric actuator of this invention, (b) is a schematic perspective view of the piezoelectric element shown to (a), (c) is AA of (a). It is sectional drawing cut | disconnected by the line. (a)は図1(a)に示すB−B線で切断した断面図、(b)は図1(a)に示すC−C線で切断した断面図である。(A) is sectional drawing cut | disconnected by the BB line shown to Fig.1 (a), (b) is sectional drawing cut | disconnected by the CC line | wire shown to Fig.1 (a). (a)は本発明の圧電アクチュエータの実施の形態の他の例を示す概略斜視図であり、(b)は(a)に示すA−A線で切断した断面図である。(A) is a schematic perspective view which shows the other example of embodiment of the piezoelectric actuator of this invention, (b) is sectional drawing cut | disconnected by the AA line shown to (a). 本発明の圧電アクチュエータの実施の形態の他の例を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the other example of embodiment of the piezoelectric actuator of this invention. 本発明の圧電アクチュエータの実施の形態の他の例を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the other example of embodiment of the piezoelectric actuator of this invention. 本発明の実施の形態の圧電振動装置を模式的に示す概略斜視図である。1 is a schematic perspective view schematically showing a piezoelectric vibration device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態の携帯端末を模式的に示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows typically the portable terminal of embodiment of this invention. 図7に示すA−A線で切断した概略断面図である。It is the schematic sectional drawing cut | disconnected by the AA line shown in FIG. 図7に示すB−B線で切断した概略断面図である。It is the schematic sectional drawing cut | disconnected by the BB line shown in FIG. (a)は、本発明の音響発生器の実施の形態の概略構成を示す模式的な平面図であり、(b)は(a)のA−A線で切断した一例の概略断面図、(c)は、(a)のA−A線で切断した他の例の概略断面図である。(A) is a typical top view which shows schematic structure of embodiment of the acoustic generator of this invention, (b) is a schematic sectional drawing of an example cut | disconnected by the AA line of (a), ( (c) is a schematic sectional drawing of the other example cut | disconnected by the AA line of (a). 本発明の電子機器の実施の形態に係る構成を示す図である。It is a figure which shows the structure which concerns on embodiment of the electronic device of this invention.

本発明の圧電アクチュエータの実施の形態の一例について、図面を参照して詳細に説明する。   An example of an embodiment of a piezoelectric actuator of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1(a)は本発明の圧電アクチュエータの実施の形態の一例を示す概略斜視図であり、図1(b)は図1(a)に示す圧電素子の概略斜視図、図1(c)は図1(a)のA−A線断面図、図1(d)は図1(a)のB−B線で切断した断面図である。また、図2(a)は図1(a)に示すB−B線で切断した断面図、図2(b)は図1(a)に示すC−C線で切断した断面図である。   1A is a schematic perspective view showing an example of an embodiment of the piezoelectric actuator of the present invention, FIG. 1B is a schematic perspective view of the piezoelectric element shown in FIG. 1A, and FIG. FIG. 1A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1A, and FIG. 1D is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 2A is a cross-sectional view taken along line BB shown in FIG. 1A, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line CC shown in FIG.

図1および図2に示す例の圧電アクチュエータ1は、複数の内部電極12および複数の圧電体層13が積層された積層体14と、積層体14の一方主面に設けられた複数の表面電極15と、複数の内部電極12と複数の表面電極15と電気的に接続する複数の側面電極16とを有する圧電素子11、および圧電素子11の一方主面に接合されたフレキシブル基板2とを備えた圧電アクチュエータ1であって、複数の内部電極12は、一層おきに設けられた第1の内部電極121と、積層体14の一方主面側に配置されて第1の内部電極121と対向するように一層おきに設けられた第2の内部電極122と、積層体14の他方主面側に配置されて第1の内部電極121と対向するように一層おきに設けられた第3の内部電極123とを含み、複数の表面電極15は、第1の内部電極121と電気的に接続された第1の表面電極151と、第2の内部電極122と電気的に接続された第2の表面電極152と、第3の内部電極123と電気的に接続された第3の表面電極153とを含み、フレキシブル基板2は、第1の表面電極151と電気的に接続された第1の配線導体221と、第2の表面電極152と電気的に接続された第2の配線導体222と、第3の表面電極153と電気的に接続された第3の配線導体223とを含んでいる。   The piezoelectric actuator 1 of the example shown in FIGS. 1 and 2 includes a laminated body 14 in which a plurality of internal electrodes 12 and a plurality of piezoelectric layers 13 are laminated, and a plurality of surface electrodes provided on one main surface of the laminated body 14. 15, a piezoelectric element 11 having a plurality of internal electrodes 12 and a plurality of side electrodes 16 electrically connected to the plurality of surface electrodes 15, and a flexible substrate 2 joined to one main surface of the piezoelectric element 11. In the piezoelectric actuator 1, the plurality of internal electrodes 12 are arranged on the first main surface side of the multilayer body 14 so as to face the first internal electrodes 121. Second internal electrodes 122 provided in every other layer, and third internal electrodes arranged in every other layer so as to face the first internal electrode 121 and disposed on the other main surface side of the laminate 14 123, The number of surface electrodes 15 includes a first surface electrode 151 electrically connected to the first internal electrode 121, a second surface electrode 152 electrically connected to the second internal electrode 122, The flexible substrate 2 includes a first wiring conductor 221 electrically connected to the first surface electrode 151, a second surface electrode 153 electrically connected to the third internal electrode 123, and a second surface electrode 153 electrically connected to the first surface electrode 151. The second wiring conductor 222 electrically connected to the front surface electrode 152 and the third wiring conductor 223 electrically connected to the third surface electrode 153 are included.

本例の圧電アクチュエータ1は圧電素子11を有しており、圧電素子11を構成する積層体14は、複数の内部電極12と複数の圧電体層13とが積層されて板状に形成されてなるものである。そして、圧電アクチュエータ1は複数の内部電極12が積層方向に重なる活性部とそれ以外の不活性部とを有し、例えば長尺状に形成されている。携帯端末のディスプレイまたは筐体に取り付ける圧電アクチュエータ1の場合、積層体14の長さとしては、例えば18mm〜28mmが好ましく、22mm〜25mmが更に好ましい。積層体14の幅は、例えば1mm〜6mmが好ましく、3mm〜4mmが更に好ましい。積層体14の厚みは、例えば0.2mm〜1.0mmが好ましく、0.4mm〜0.8mmが更に好ましい。   The piezoelectric actuator 1 of this example has a piezoelectric element 11, and a laminated body 14 constituting the piezoelectric element 11 is formed in a plate shape by laminating a plurality of internal electrodes 12 and a plurality of piezoelectric layers 13. It will be. The piezoelectric actuator 1 has an active portion in which a plurality of internal electrodes 12 overlap in the stacking direction and an inactive portion other than the active portion, and is formed in a long shape, for example. In the case of the piezoelectric actuator 1 attached to a display or casing of a mobile terminal, the length of the laminate 14 is preferably, for example, 18 mm to 28 mm, and more preferably 22 mm to 25 mm. The width of the laminated body 14 is preferably 1 mm to 6 mm, for example, and more preferably 3 mm to 4 mm. The thickness of the laminate 14 is preferably, for example, 0.2 mm to 1.0 mm, and more preferably 0.4 mm to 0.8 mm.

積層体14を構成する複数の内部電極12は、複数の圧電体層13を形成するセラミックスと同時焼成により形成されたもので、圧電体層13と交互に積層されて圧電体層13を上下から挟んでいる。具体的には、一層おきに設けられた第1の内部電極121と、積層体14の一方主面側に配置されて第1の内部電極121と対向するように一層おきに設けられた第2の内部電極122と、積層体14の他方主面側に配置されて第1の内部電極121と対向するように一層おきに設けられた第3の内部電極123と含んでいる。積層体14の上側に第2の内部電極122および第1の内部電極121が配置され、積層体14の下側に第3の内部電極123および第1の内部電極121が配置されることにより、それらの間に挟まれた圧電体層13に駆動電圧を印加するものである。この形成材料として、例えば圧電セラミックスとの反応性が低い銀や銀−パラジウム合金を主成分とする導体、あるいは銅、白金などを含む導体を用いることができるが、これらにセラミック成分やガラス成分を含有させてもよい。   The plurality of internal electrodes 12 constituting the multilayer body 14 are formed by simultaneous firing with ceramics that form the plurality of piezoelectric layers 13, and are alternately stacked with the piezoelectric layers 13 so that the piezoelectric layers 13 are arranged from above and below. It is sandwiched. Specifically, the first internal electrodes 121 provided every other layer and the second internal electrodes provided every other layer so as to face the first internal electrode 121 are disposed on the one main surface side of the multilayer body 14. Internal electrodes 122 and third internal electrodes 123 disposed on the other main surface side of the laminated body 14 and provided in every other layer so as to face the first internal electrodes 121. By arranging the second internal electrode 122 and the first internal electrode 121 on the upper side of the multilayer body 14 and arranging the third internal electrode 123 and the first internal electrode 121 on the lower side of the multilayer body 14, A drive voltage is applied to the piezoelectric layer 13 sandwiched between them. As this forming material, for example, a conductor mainly composed of silver or silver-palladium alloy having low reactivity with piezoelectric ceramics, or a conductor containing copper, platinum or the like can be used. You may make it contain.

図1および図2に示す例では、第1の内部電極121の端部が積層体14の対向する一対の側面のうちの一方に導出され、第2の内部電極122の端部および第3の内部電極123の端部が積層体14の対向する一対の側面のうちの他方に導出されている。携帯端末のディスプレイまたは筐体に取り付ける圧電アクチュエータの場合には、内部電極12の長さは、例えば17mm〜25mmが好ましく、21mm〜24mmが更に好ましい。内部電極12の幅は、例えば1mm〜5mmが好ましく、2mm〜4mmが更に好ましい。内部電極12の厚みは、例えば0.1μm〜5μmが好ましい。   In the example shown in FIGS. 1 and 2, the end of the first internal electrode 121 is led out to one of a pair of opposing side surfaces of the multilayer body 14, and the end of the second internal electrode 122 and the third An end portion of the internal electrode 123 is led out to the other of the pair of opposing side surfaces of the multilayer body 14. In the case of a piezoelectric actuator attached to a display or casing of a mobile terminal, the length of the internal electrode 12 is preferably, for example, 17 mm to 25 mm, and more preferably 21 mm to 24 mm. For example, the width of the internal electrode 12 is preferably 1 mm to 5 mm, and more preferably 2 mm to 4 mm. The thickness of the internal electrode 12 is preferably 0.1 μm to 5 μm, for example.

積層体14を構成する圧電体層13は、圧電特性を有するセラミックスで形成されたもので、このようなセラミックスとして、例えばチタン酸ジルコン酸鉛(PbZrO−PbTiO)からなるペロブスカイト型酸化物、ニオブ酸リチウム(LiNbO)、タンタル酸リチウム(LiTaO)などを用いることができる。圧電体層13の1層の厚みは、低電圧で駆動させるために、例えば0.01〜0.1mmに設定することが好ましい。また、大きな屈曲振動を得るために、200pm/V以上の圧電定数d31を有することが好ましい。 The piezoelectric layer 13 constituting the laminated body 14 is formed of ceramics having piezoelectric characteristics. As such ceramics, for example, a perovskite oxide made of lead zirconate titanate (PbZrO 3 -PbTiO 3 ), Lithium niobate (LiNbO 3 ), lithium tantalate (LiTaO 3 ), or the like can be used. The thickness of one layer of the piezoelectric layer 13 is preferably set to 0.01 to 0.1 mm, for example, so as to be driven at a low voltage. In order to obtain a large bending vibration, it is preferable to have a piezoelectric constant d31 of 200 pm / V or more.

積層体14の一方主面には、内部電極12と電気的に接続された複数の表面電極15が設けられている。図1および図2に示す形態における複数の表面電極15は、大きな面積の第1の表面電極151、小さな面積の第2の表面電極152および第3の表面電極153で構成されている。例えば、第1の表面電極151は第1の内部電極121と電気的に接続され、第2の表面電極152は一方主面側に配置された第2の内部電極122、第3の表面電極153は他方主面側に配置された第3の内部電極123と電気的に接続されている。携帯端末のディスプレイまたは筐体に取り付ける圧電アクチュエータの場合には、第1の表面電極151の長さは、例えば17mm〜23mmが好ましく、19mm〜21mmが更に好ましい。第1の表面電極151の幅は、例えば1mm〜5mmが好ましく、2mm〜4mmが更に好ましい。第2の表面電極152および第3の表面電極153の長さは、例えば1mm〜3mmとするのが好ましい。第2の表面電極152および第3の表面電極153の幅は、例えば0.5mm〜1.5mmとするのが好ましい。   A plurality of surface electrodes 15 electrically connected to the internal electrode 12 are provided on one main surface of the multilayer body 14. The plurality of surface electrodes 15 in the form shown in FIGS. 1 and 2 are configured by a first surface electrode 151 having a large area, a second surface electrode 152 having a small area, and a third surface electrode 153. For example, the first surface electrode 151 is electrically connected to the first internal electrode 121, and the second surface electrode 152 is a second internal electrode 122 and a third surface electrode 153 arranged on one main surface side. Is electrically connected to a third internal electrode 123 disposed on the other main surface side. In the case of a piezoelectric actuator attached to a display or casing of a portable terminal, the length of the first surface electrode 151 is preferably, for example, 17 mm to 23 mm, and more preferably 19 mm to 21 mm. The width of the first surface electrode 151 is, for example, preferably 1 mm to 5 mm, and more preferably 2 mm to 4 mm. The lengths of the second surface electrode 152 and the third surface electrode 153 are preferably 1 mm to 3 mm, for example. The widths of the second surface electrode 152 and the third surface electrode 153 are preferably 0.5 mm to 1.5 mm, for example.

また、圧電アクチュエータ1は、圧電素子11の一方主面に接合されたフレキシブル基板2を有している。フレキシブル基板2は、例えば樹脂製のベースフィルム21の表面に3本の配線導体22(第1の配線導体221、第2の配線導体222、第3の配線導体223)が設けられたフレキシブル・プリント配線基板である。   The piezoelectric actuator 1 has a flexible substrate 2 bonded to one main surface of the piezoelectric element 11. The flexible substrate 2 is a flexible print in which three wiring conductors 22 (a first wiring conductor 221, a second wiring conductor 222, and a third wiring conductor 223) are provided on the surface of a base film 21 made of resin, for example. It is a wiring board.

そして、フレキシブル基板2の一部が圧電素子11の一方主面に導電性接合材3を介して接合され、配線導体22が導電性接合材3を介して表面電極15と電気的に接続されている。具体的には、第1の配線導体221が第1の表面電極151と電気的に接続され、
第2の配線導体222が第2の表面電極152と電気的に接続され、第3の配線導体223が第3の表面電極153と電気的に接続されている。このフレキシブル基板2は、例えば一方の端部で圧電素子11と接合され、他方の端部で外部回路(コネクタ)と接合されている。
A part of the flexible substrate 2 is bonded to one main surface of the piezoelectric element 11 via the conductive bonding material 3, and the wiring conductor 22 is electrically connected to the surface electrode 15 via the conductive bonding material 3. Yes. Specifically, the first wiring conductor 221 is electrically connected to the first surface electrode 151,
The second wiring conductor 222 is electrically connected to the second surface electrode 152, and the third wiring conductor 223 is electrically connected to the third surface electrode 153. For example, the flexible substrate 2 is joined to the piezoelectric element 11 at one end, and joined to an external circuit (connector) at the other end.

なお、本例では、さらに圧電素子11との接合部及びその近傍を除く領域にカバーフィルム23が設けられている。圧電素子11と重なる領域およびその近傍領域はカバーフィルム23が設けられていないことで、カバーフィルム23の厚みによる影響を受けることなく、確実な電気的接続が得られる。   In this example, a cover film 23 is further provided in a region excluding the joint portion with the piezoelectric element 11 and the vicinity thereof. Since the cover film 23 is not provided in the region overlapping with the piezoelectric element 11 and the vicinity thereof, reliable electrical connection can be obtained without being affected by the thickness of the cover film 23.

導電性接合材3としては、導電性接着剤やはんだ等が用いられるが、好ましくは導電性接着剤であるのがよい。例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂、あるいは合成ゴムなどの樹脂接着剤32中に、例えば金、銅、ニッケル、または金メッキした樹脂ボールなどからなる導電粒子31を分散させてなる導電性接着剤を用いることで、はんだに比べて振動によって生じる応力を低減することができるためである。より好ましくは、導電性接着剤の中でも異方性導電材であるのがよい。異方性導電材は、電気的接合を担う導電粒子31と接着を担う樹脂接着剤32からなり、一つの導電粒子31が表面電極15と配線導体22とに接している。すなわち、表面電極15と配線導体22との間にあるそれぞれの導電粒子31が表面電極15と配線導体22とに接している。この異方性導電材は、厚み方向には導通が取れ、面内方向には絶縁が取れるため、狭ピッチの配線においても異極の表面電極間で電気的にショートすることがなく、フレキシブル基板2との接続部をコンパクトにすることができる。   As the conductive bonding material 3, a conductive adhesive, solder, or the like is used, but a conductive adhesive is preferable. For example, conductive particles 31 made of, for example, gold, copper, nickel, or gold-plated resin balls are dispersed in a resin adhesive 32 such as acrylic resin, epoxy resin, silicone resin, polyurethane resin, or synthetic rubber. This is because the use of an adhesive can reduce stress caused by vibration compared to solder. More preferably, the conductive adhesive is preferably an anisotropic conductive material. The anisotropic conductive material is composed of conductive particles 31 responsible for electrical bonding and a resin adhesive 32 responsible for adhesion, and one conductive particle 31 is in contact with the surface electrode 15 and the wiring conductor 22. That is, the respective conductive particles 31 between the surface electrode 15 and the wiring conductor 22 are in contact with the surface electrode 15 and the wiring conductor 22. Since this anisotropic conductive material can conduct in the thickness direction and insulate in the in-plane direction, even in a narrow pitch wiring, there is no electrical short between the surface electrodes of different polarities, and a flexible substrate The connection part with 2 can be made compact.

また、導電性接合材3が圧電素子11とフレキシブル基板2との重なる領域から当該重なる領域の外側まで延在している部分を有していてもよい。なお、延在した導電性接合材3は、当該延在した領域において圧電素子11またはフレキシブル基板2と接合されている。なお、延在した距離d1は、例えば0.05mm〜1.5mmに設定される。   Further, the conductive bonding material 3 may have a portion extending from the overlapping region of the piezoelectric element 11 and the flexible substrate 2 to the outside of the overlapping region. The extended conductive bonding material 3 is bonded to the piezoelectric element 11 or the flexible substrate 2 in the extended region. The extended distance d1 is set to 0.05 mm to 1.5 mm, for example.

この構成によれば、延在した導電性接合材3により圧電素子11とフレキシブル基板2との接合面積が増すことによって、接合強度が高まるとともに振動を吸収する効果が高まる。また、破壊起点が延在した導電性接合材3の端部へ移動することにより破壊しにくくなる。その結果、長時間駆動してもフレキシブル基板2が圧電素子11から剥がれるのを抑制できる。   According to this configuration, the bonding area between the piezoelectric element 11 and the flexible substrate 2 is increased by the extended conductive bonding material 3, so that the bonding strength is enhanced and the effect of absorbing vibration is increased. Moreover, it will become difficult to destroy by moving to the edge part of the electroconductive joining material 3 in which the fracture start point extended. As a result, the flexible substrate 2 can be prevented from peeling from the piezoelectric element 11 even when driven for a long time.

また、本例の圧電アクチュエータ1は、図3に示すように、フレキシブル基板2の上方から見て圧電素子11と重なる領域に固着された補強板4を備えていてもよい。補強板4とは、フレキシブル基板2の圧電素子11との接合領域を補強するためのもので、例えばガラスエポキシ(FR−4)、コンポジット(CEM−3)、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリエステルなどの樹脂、ステンレス、アルミニウムおよびそれらの合金などの金属で、例えば厚み50〜200μmとされたものである。   In addition, as shown in FIG. 3, the piezoelectric actuator 1 of this example may include a reinforcing plate 4 fixed to a region overlapping the piezoelectric element 11 when viewed from above the flexible substrate 2. The reinforcing plate 4 is used to reinforce the bonding region of the flexible substrate 2 with the piezoelectric element 11. For example, glass epoxy (FR-4), composite (CEM-3), polyetherimide, polyimide, polyester, etc. It is a metal such as resin, stainless steel, aluminum and alloys thereof, and has a thickness of 50 to 200 μm, for example.

さらに、補強板4には屈曲部41が設けられていてもよい。屈曲部41とは、フレキシブル基板2が補強板4の厚み方向(圧電素子11の積層方向)に折れ曲がった部位のことである。この構成によれば、補強板4によってフレキシブル基板2の振動が吸収されるとともに、振動が補強板4の屈曲部41に達した際、屈曲部41によってさらに振動エネルギーを吸収され、振動が減衰する。その結果、フレキシブル基板2は長時間駆動してもはがれにくくなる。   Further, the reinforcing plate 4 may be provided with a bent portion 41. The bent portion 41 is a portion where the flexible substrate 2 is bent in the thickness direction of the reinforcing plate 4 (the stacking direction of the piezoelectric elements 11). According to this configuration, the vibration of the flexible substrate 2 is absorbed by the reinforcing plate 4, and when the vibration reaches the bent portion 41 of the reinforcing plate 4, vibration energy is further absorbed by the bent portion 41 and the vibration is attenuated. . As a result, the flexible substrate 2 is difficult to peel off even when driven for a long time.

上述したように、フレキシブル基板2は、第1の表面電極151と電気的に接続された第1の配線導体221と、第2の表面電極152と電気的に接続された第2の配線導体2
22と、第3の表面電極153と電気的に接続された第3の配線導体223とを含んでいる。
As described above, the flexible substrate 2 includes the first wiring conductor 221 electrically connected to the first surface electrode 151 and the second wiring conductor 2 electrically connected to the second surface electrode 152.
22 and a third wiring conductor 223 electrically connected to the third surface electrode 153.

圧電素子11の分極時には、積層体14の上半分の領域と下半分の領域とで、分極方向が逆になるようにプラスマイナス逆に電圧を印加するために、第1の表面電極151、第2の表面電極152および第3の表面電極153が設けられている。そして、このように分極された圧電素子11に、従来のような2本の配線導体(第1の表面電極151に接続された配線導体、第2の表面電極152および第3の表面電極153に接続された配線導体)が設けられたフレキシブル基板2を接合することで、2本の配線導体へ電圧を印加したときに、上半分の領域が伸びたときは下半分の領域が縮み、上半分の領域が縮んだ時は下半分の領域が伸びるという撓み振動をさせることができる。圧電アクチュエータ1はいわゆるバイモルフ型の圧電アクチュエータであって、表面電極15から電気信号が入力されて一方主面および他方主面が屈曲面となるように屈曲振動するものである。   When the piezoelectric element 11 is polarized, the first surface electrode 151, the first surface electrode 151, and the second surface electrode 151 are applied so that the polarization direction is reversed in the upper half region and the lower half region of the laminate 14. Two surface electrodes 152 and a third surface electrode 153 are provided. Then, the piezoelectric element 11 thus polarized is connected to two conventional wiring conductors (a wiring conductor connected to the first surface electrode 151, a second surface electrode 152, and a third surface electrode 153). By joining the flexible substrate 2 provided with the connected wiring conductors), when a voltage is applied to the two wiring conductors, when the upper half region expands, the lower half region contracts, and the upper half When the region is contracted, it is possible to cause a flexural vibration in which the lower half region extends. The piezoelectric actuator 1 is a so-called bimorph type piezoelectric actuator, which receives an electrical signal from the surface electrode 15 and vibrates and vibrates so that one main surface and the other main surface are bent surfaces.

ところが、積層体14の上半分の領域と下半分の領域とで幅や長さのバラツキや厚みバラツキがあることがあり、同じ電圧を印加しても変位量が全く同一とならない場合がある。このような場合に、2本の配線導体を備えたフレキシブル基板2では、あとから再度分極電圧を変えて分極をすることにより調整することができない。   However, the upper half region and the lower half region of the laminate 14 may have variations in width and length and thickness variations, and even when the same voltage is applied, the amount of displacement may not be exactly the same. In such a case, the flexible substrate 2 having two wiring conductors cannot be adjusted by changing the polarization voltage again and performing polarization later.

これに対し、フレキシブル基板2の配線導体22をそれぞれの表面電極15に対応するように設けたことで、圧電素子11にフレキシブル基板2を接合した後の圧電アクチュエータ1の状態で、積層体14の上半分の領域と下半分の領域とにそれぞれ分極電圧を印加できるので、圧電アクチュエータ1に撓み量の個体差があったとしても分極電圧値を変更して再調整することで、撓み量をそろえることができる。したがって、優れた圧電特性の圧電アクチュエータ1を得ることができる。   On the other hand, by providing the wiring conductors 22 of the flexible substrate 2 so as to correspond to the respective surface electrodes 15, in the state of the piezoelectric actuator 1 after the flexible substrate 2 is joined to the piezoelectric element 11, Since a polarization voltage can be applied to each of the upper half region and the lower half region, even if there is an individual difference in the deflection amount of the piezoelectric actuator 1, the polarization voltage value is changed and readjusted to make the deflection amount uniform. be able to. Therefore, the piezoelectric actuator 1 having excellent piezoelectric characteristics can be obtained.

ここで、図に示すように、圧電素子11は長尺状の板体であって、第1の表面電極151は積層体の一方主面の長手方向の一端から他端方向へ延設され、第2の表面電極152および第3の表面電極153は積層体14の長手方向の他端部において間に間隙部を設けて積層体14の幅方向に配置されている。そして、フレキシブル基板2は圧電素子11の他端部から長手方向に延出されるように接合され、平面視で第1の配線導体221が第2の配線導体222と第3の配線導体223との間に配置されているのが好ましい。   Here, as shown in the figure, the piezoelectric element 11 is a long plate body, and the first surface electrode 151 extends from one end in the longitudinal direction of one main surface of the laminate to the other end direction. The second surface electrode 152 and the third surface electrode 153 are arranged in the width direction of the multilayer body 14 with a gap provided at the other end portion in the longitudinal direction of the multilayer body 14. The flexible substrate 2 is joined so as to extend in the longitudinal direction from the other end of the piezoelectric element 11, and the first wiring conductor 221 is connected to the second wiring conductor 222 and the third wiring conductor 223 in plan view. It is preferable to arrange between them.

圧電素子11(積層体14)が長尺状の板体である場合には、圧電素子11は長手方向に屈曲振動する。そのため、圧電素子11の長手方向と交差する方向(短手方向)へフレキシブル基板2を延出させる、言い換えれば圧電素子11の長辺からフレキシブル基板2を延出させると、圧電素子11の振動によってフレキシブル基板2が幅方向にねじれやすくなり、フレキシブル基板2が圧電素子11から剥がれやすくなる可能性がある。これに対して、フレキシブル基板2が圧電素子11の他端部から長手方向に延出されるように接合されていることで、圧電素子11の振動によってフレキシブル基板2がねじれにくくなるので、フレキシブル基板2が圧電素子11から剥がれる可能性が低減されて信頼性の高い圧電アクチュエータ1となる。このとき、圧電素子11の他端から離れた第1の表面電極151に接続されている第1の配線導体221が、圧電素子11の他端部に設けられた第2の表面電極152および第3の表面電極153にそれぞれ接続された、第2の配線導体222と第3の配線導体223との間に配置されていると、フレキシブル基板2の幅方向における配線導体の配置バランスがよいので、圧電素子11の振動によるフレキシブル基板2のねじれがより小さいものとなり、フレキシブル基板2が圧電素子11から剥がれる可能性がより低減されてより信頼性の高い圧電アクチュエータ1となる。   When the piezoelectric element 11 (laminated body 14) is a long plate, the piezoelectric element 11 bends and vibrates in the longitudinal direction. Therefore, when the flexible substrate 2 is extended in a direction (short direction) intersecting the longitudinal direction of the piezoelectric element 11, in other words, when the flexible substrate 2 is extended from the long side of the piezoelectric element 11, the vibration of the piezoelectric element 11 causes There is a possibility that the flexible substrate 2 is easily twisted in the width direction and the flexible substrate 2 is easily peeled off from the piezoelectric element 11. On the other hand, since the flexible substrate 2 is joined so as to extend in the longitudinal direction from the other end portion of the piezoelectric element 11, the flexible substrate 2 is hardly twisted by vibration of the piezoelectric element 11. The possibility of peeling from the piezoelectric element 11 is reduced, and the piezoelectric actuator 1 with high reliability is obtained. At this time, the first wiring conductor 221 connected to the first surface electrode 151 away from the other end of the piezoelectric element 11 includes the second surface electrode 152 provided at the other end of the piezoelectric element 11 and the first surface electrode 152. 3 is arranged between the second wiring conductor 222 and the third wiring conductor 223 respectively connected to the surface electrode 153 of the third, because the arrangement balance of the wiring conductors in the width direction of the flexible substrate 2 is good, The twist of the flexible substrate 2 due to the vibration of the piezoelectric element 11 becomes smaller, and the possibility that the flexible substrate 2 is peeled from the piezoelectric element 11 is further reduced, so that the piezoelectric actuator 1 with higher reliability can be obtained.

また、図1および図4に示すように、フレキシブル基板2の幅が圧電素子11の幅と同
じかまたはこれよりも狭いのが好ましい。このようにすることで、圧電アクチュエータ1を携帯端末、電子機器などに搭載する際に場所をとらず、小型化や狭スペースへの搭載に貢献できる。また、フレキシブル基板2が圧電素子11から幅方向にはみ出す部分、すなわち圧電素子11の振動によってねじれやすい部分がないので、フレキシブル基板2が圧電素子11から剥がれる可能性がより低減されてより信頼性の高い圧電アクチュエータ1となる。
Further, as shown in FIGS. 1 and 4, the width of the flexible substrate 2 is preferably the same as or narrower than the width of the piezoelectric element 11. By doing in this way, when mounting the piezoelectric actuator 1 in a portable terminal, an electronic device, etc., a space is saved and it can contribute to size reduction and mounting to a narrow space. Further, since there is no portion where the flexible substrate 2 protrudes in the width direction from the piezoelectric element 11, that is, a portion that is easily twisted by vibration of the piezoelectric element 11, the possibility that the flexible substrate 2 is peeled off from the piezoelectric element 11 is further reduced and more reliable. A high piezoelectric actuator 1 is obtained.

また、図4に示すように、平面視で、第2の配線導体222および第3の配線導体223は第2の表面電極152と第3の表面電極153との間から引き出されていてもよい。このようにすることで、第1の配線導体221、第2の配線導体222および第3の配線導体223をフレキシブル基板2の幅方向の中央部に配置することとなるので、圧電素子11の振動によるフレキシブル基板2のねじれがより小さいものとなり、フレキシブル基板2が圧電素子11から剥がれる可能性がより低減されてより信頼性の高い圧電アクチュエータ1となる。   In addition, as shown in FIG. 4, the second wiring conductor 222 and the third wiring conductor 223 may be drawn from between the second surface electrode 152 and the third surface electrode 153 in plan view. . By doing so, the first wiring conductor 221, the second wiring conductor 222, and the third wiring conductor 223 are arranged in the center of the flexible substrate 2 in the width direction. As a result, the twist of the flexible substrate 2 is reduced, and the possibility that the flexible substrate 2 is peeled off from the piezoelectric element 11 is further reduced, so that the piezoelectric actuator 1 is more reliable.

この場合において、第2の配線導体222の先端部および第3の配線導体223の先端部は、櫛歯状になっているのがよい。このようにすることで、第2の配線導体222および第3の配線導体223を幅の小さいものとしても、第2の表面電極152および第3の表面電極153との接続部における第2の配線導体222および第3の配線導体223の面積を大きくすることができるので接続信頼性を確保することができる。   In this case, it is preferable that the distal end portion of the second wiring conductor 222 and the distal end portion of the third wiring conductor 223 have a comb shape. In this way, even if the second wiring conductor 222 and the third wiring conductor 223 have a small width, the second wiring at the connection portion with the second surface electrode 152 and the third surface electrode 153 is used. Since the areas of the conductor 222 and the third wiring conductor 223 can be increased, connection reliability can be ensured.

さらに、図5に示すように、フレキシブル基板2における圧電素子11と重なる重なり領域に近接してくびれ部20が設けられていて、フレキシブル基板2における重なり領域の上からくびれ部20の少なくとも一部にかけて補強板4が設けられているのが好ましい。このようなくびれ部20の存在によって、くびれ部20での変形性がよいことで携帯端末、電子機器などへの搭載容易性が向上するとともに、補強板4によって圧電素子11の振動がフレキシブル基板2を伝達していくのを抑制することができ、不要な振動によるノイズを抑制することができる。また、フレキシブル基板2における重なり領域の上からくびれ部20の少なくとも一部にかけて補強板4が設けられていることにより、接合領域である重なり領域から離れた位置でフレキシブル基板2が曲がりやすくなり、接合領域に応力が加わり難くなるので、フレキシブル基板2の曲げに対する接合強度が増し、信頼性が向上する。   Further, as shown in FIG. 5, a constricted portion 20 is provided close to the overlapping region of the flexible substrate 2 that overlaps the piezoelectric element 11, and extends from above the overlapping region of the flexible substrate 2 to at least a part of the constricted portion 20. A reinforcing plate 4 is preferably provided. Due to the presence of the constricted portion 20, the deformability at the constricted portion 20 is improved, thereby improving the ease of mounting on a portable terminal, an electronic device, etc. Can be suppressed, and noise caused by unnecessary vibration can be suppressed. In addition, since the reinforcing plate 4 is provided from above the overlapping region of the flexible substrate 2 to at least a part of the constricted portion 20, the flexible substrate 2 is easily bent at a position away from the overlapping region that is the bonding region. Since it becomes difficult to apply stress to the region, the bonding strength against bending of the flexible substrate 2 is increased, and the reliability is improved.

なお、圧電素子11の他方主面を平坦にしておくことにより、例えば振動を加える対象物(例えば後述する振動板など)に他方主面を貼り合わせたときに、振動を加える対象物と一体となって屈曲振動を起こしやすくなり、全体として屈曲振動の効率を上げることができる。   In addition, by making the other main surface of the piezoelectric element 11 flat, for example, when the other main surface is bonded to an object to be subjected to vibration (for example, a vibration plate described later), it is integrated with the object to be vibrated. As a result, bending vibration is easily generated, and the efficiency of bending vibration can be improved as a whole.

次に、本実施の形態の圧電アクチュエータ1の製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the piezoelectric actuator 1 of the present embodiment will be described.

まず、圧電体層13となるセラミックグリーンシートを作製する。具体的には、圧電セラミックスの仮焼粉末と、アクリル系,ブチラール系等の有機高分子からなるバインダーと、可塑剤とを混合してセラミックスラリーを作製する。そして、ドクターブレード法、カレンダーロール法等のテープ成型法を用いることにより、このセラミックスラリーを用いてセラミックグリーンシートを作製する。圧電セラミックスとしては圧電特性を有するものであればよく、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PbZrO−PbTiO)からなるペロブスカイト型酸化物等を用いることができる。また、可塑剤としては、フタル酸ジブチル(DBP),フタル酸ジオクチル(DOP)等を用いることができる。 First, a ceramic green sheet to be the piezoelectric layer 13 is produced. Specifically, a ceramic slurry is prepared by mixing a calcined powder of piezoelectric ceramic, a binder made of an organic polymer such as acrylic or butyral, and a plasticizer. And a ceramic green sheet is produced using this ceramic slurry by using tape molding methods, such as a doctor blade method and a calender roll method. As the piezoelectric ceramic, any material having piezoelectric characteristics may be used. For example, a perovskite oxide made of lead zirconate titanate (PbZrO 3 —PbTiO 3 ) can be used. As the plasticizer, dibutyl phthalate (DBP), dioctyl phthalate (DOP), or the like can be used.

次に、内部電極12となる導電性ペーストを作製する。具体的には、銀−パラジウム合
金の金属粉末にバインダーおよび可塑剤を添加混合することによって導電性ペーストを作製する。この導電性ペーストを上記のセラミックグリーンシート上に、スクリーン印刷法を用いて内部電極12のパターンで塗布する。さらに、この導電性ペーストが印刷されたセラミックグリーンシートを複数枚積層し、所定の温度で脱バインダー処理を行なった後、900〜1200℃の温度で焼成し、平面研削盤等を用いて所定の形状になるよう研削処理を施すことによって、交互に積層された内部電極12および圧電体層13を備えた積層体14を作製する。
Next, a conductive paste to be the internal electrode 12 is produced. Specifically, a conductive paste is prepared by adding and mixing a binder and a plasticizer to a silver-palladium alloy metal powder. This conductive paste is applied on the ceramic green sheet in the pattern of the internal electrodes 12 using a screen printing method. Furthermore, after laminating a plurality of ceramic green sheets printed with this conductive paste and performing a binder removal treatment at a predetermined temperature, firing at a temperature of 900 to 1200 ° C., using a surface grinder or the like By performing a grinding process so as to have a shape, a laminated body 14 including the internal electrodes 12 and the piezoelectric body layers 13 that are alternately laminated is manufactured.

積層体14は、上記の製造方法によって作製されるものに限定されるものではなく、内部電極12と圧電体層13とを複数積層してなる積層体14を作製できれば、どのような製造方法によって作製されてもよい。   The laminated body 14 is not limited to the one produced by the above manufacturing method, and any production method can be used as long as the laminated body 14 formed by laminating a plurality of internal electrodes 12 and piezoelectric layers 13 can be produced. It may be produced.

その後、銀を主成分とする導電性粒子とガラスとを混合したものに、バインダー,可塑剤および溶剤を加えて作製した銀ガラス含有導電性ペーストを、表面電極15のパターンで積層体14の主面および側面にスクリーン印刷法等によって印刷して乾燥させた後、650〜750℃の温度で焼き付け処理を行ない、表面電極15および側面電極16を形成する。   Thereafter, a silver glass-containing conductive paste prepared by adding a binder, a plasticizer, and a solvent to a mixture of conductive particles mainly composed of silver and glass is used as a main electrode of the laminate 14 in a pattern of the surface electrode 15. After printing on the surface and side surfaces by screen printing or the like and drying, baking is performed at a temperature of 650 to 750 ° C. to form the surface electrode 15 and the side electrode 16.

そして、表面電極15または側面電極16に電圧を印加して、圧電体層13の分極処理を行い、圧電素子が作製される。   Then, a voltage is applied to the surface electrode 15 or the side electrode 16 to polarize the piezoelectric layer 13 to produce a piezoelectric element.

なお、表面電極15と内部電極12とを電気的に接続する場合、圧電体層13を貫通するビアを形成して接続しても、積層体14の側面に側面電極を形成しても良く、どのような製造方法によって作製されてもよい。   When the surface electrode 15 and the internal electrode 12 are electrically connected, a via that penetrates the piezoelectric layer 13 may be formed or connected, or a side electrode may be formed on the side surface of the multilayer body 14, It may be produced by any manufacturing method.

次に、フレキシブル基板2および補強板3を用意する。例えば、あらかじめ所望の形状に加工された例えば厚み125μmのポリイミドシート(補強板用多数個取りシート)を、フレキシブル基板2(ベースフィルム21)が多数配列されたシート(ベースフィルム用多数個取りシート)の配線導体22が設けられていない側の面の所定の位置に、熱硬化型接着剤を用いて貼り合せる。ここで、屈曲部31を有する補強板3は、フレキシブル基板2をシートから金型等を用いて切り離す際(個片にする際)に、補強板3もあわせて最終形状に加工されてもよく、金型などであらかじめ最終形状に加工した補強板3を所定の位置に最初から貼り合せてもよい。   Next, the flexible substrate 2 and the reinforcing plate 3 are prepared. For example, a polyimide sheet (multiple sheet for reinforcing plate) having a thickness of, for example, 125 μm that has been processed into a desired shape in advance, and a sheet in which a large number of flexible substrates 2 (base film 21) are arranged (multiple sheet for base film) Is attached to a predetermined position on the surface where the wiring conductor 22 is not provided using a thermosetting adhesive. Here, the reinforcing plate 3 having the bent portion 31 may be processed into a final shape together with the reinforcing plate 3 when the flexible substrate 2 is separated from the sheet using a mold or the like (when it is made into individual pieces). Alternatively, the reinforcing plate 3 processed into a final shape in advance with a mold or the like may be bonded to a predetermined position from the beginning.

次に、導電性接合部材を用いて、フレキシブル基板2を圧電素子11に接続固定(接合)する。   Next, the flexible substrate 2 is connected and fixed (bonded) to the piezoelectric element 11 using a conductive bonding member.

まず、圧電素子11の所定の位置に例えば半田、銀ペースト、異方性導電材などからなる導電性接合部材用ペーストをスクリーン印刷等の手法を用いて塗布形成する。その後、フレキシブル基板2を当接させた状態で導電性接合部材用ペーストを硬化させることにより、フレキシブル基板2を圧電素子11に接続固定する。なお、導電性接合部材用ペーストは、フレキシブル基板2側に塗布形成しておいてもよい。   First, a conductive bonding member paste made of, for example, solder, silver paste, anisotropic conductive material or the like is applied and formed at a predetermined position of the piezoelectric element 11 using a technique such as screen printing. Then, the flexible substrate 2 is connected and fixed to the piezoelectric element 11 by curing the conductive bonding member paste in a state where the flexible substrate 2 is brought into contact therewith. The conductive bonding member paste may be applied and formed on the flexible substrate 2 side.

導電性接合部材が導電性接着剤の場合であって、導電性接着剤を構成する樹脂が熱可塑性樹脂からなる場合は、導電性接着剤を圧電素子11またはフレキシブル基板2の所定の位置に塗布形成した後、圧電素子11とフレキシブル基板2とを導電性接着剤を介して当接させた状態で加熱加圧することで、熱可塑性樹脂が軟化流動し、その後常温に戻すことで、再び熱可塑性樹脂が硬化し、フレキシブル基板2が圧電素子11に接続固定される。   When the conductive bonding member is a conductive adhesive and the resin constituting the conductive adhesive is made of a thermoplastic resin, the conductive adhesive is applied to a predetermined position of the piezoelectric element 11 or the flexible substrate 2. After forming, the thermoplastic resin softens and flows by heating and pressurizing in a state where the piezoelectric element 11 and the flexible substrate 2 are in contact with each other via a conductive adhesive, and then returned to room temperature to be thermoplastic again. The resin is cured and the flexible substrate 2 is connected and fixed to the piezoelectric element 11.

また、上述では、導電性接着剤を圧電素子11またはフレキシブル基板2に塗布形成す
る手法を示したが、予めシート状に形成された導電性接着剤のシートを圧電素子11とフレキシブル基板2との間に挟んだ状態で加熱加圧して接合してもよい。
In the above description, the method of applying and forming the conductive adhesive on the piezoelectric element 11 or the flexible substrate 2 has been described. However, a sheet of the conductive adhesive formed in a sheet shape in advance between the piezoelectric element 11 and the flexible substrate 2 is used. You may heat-press and join in the state pinched | interposed.

さらに、所望の形状をした金型を用いて、後述するフレキシブル基板2を圧電素子11に接合すると同時に、補強板3をフレキシブル基板2に固着し、補強板3に屈曲部31を形成するようにしてもよい。   Further, a flexible substrate 2 (to be described later) is bonded to the piezoelectric element 11 using a mold having a desired shape, and at the same time, the reinforcing plate 3 is fixed to the flexible substrate 2 and the bent portion 31 is formed on the reinforcing plate 3. May be.

以上の方法により、圧電アクチュエータ1を作製することができる。   The piezoelectric actuator 1 can be manufactured by the above method.

なお、作製された圧電アクチュエータ1に容量値のずれがあった場合には、分極電圧値を調整することで容量値を再調整する。分極電圧と容量値に相関があるため、分極電圧値を調整することで容量値を調整し、圧電アクチュエータ1の容量ばらつきを抑えることが可能である。   If there is a deviation in the capacitance value of the manufactured piezoelectric actuator 1, the capacitance value is readjusted by adjusting the polarization voltage value. Since there is a correlation between the polarization voltage and the capacitance value, the capacitance value can be adjusted by adjusting the polarization voltage value, and the capacitance variation of the piezoelectric actuator 1 can be suppressed.

通常、フレキシブル基板が圧電素子に接続された状態の圧電アクチュエータにおいて、フレキシブル基板に設けられる配線導体が2本の場合、積層体の対向する一対の側面のうちの他方に導出された一方主面側(上側)の内部電極と他方主面側(下側)の内部電極とが電気的に接続されて同時に電圧が印加されるため、容量値のばらつきによって圧電アクチュエータの変位が目標値からずれている際に、再調整が不可能であった。   Usually, in a piezoelectric actuator in which a flexible substrate is connected to a piezoelectric element, when there are two wiring conductors provided on the flexible substrate, one main surface side led out to the other of a pair of opposing side surfaces of the laminate Since the (upper) internal electrode and the other main surface (lower) internal electrode are electrically connected and voltage is applied at the same time, the displacement of the piezoelectric actuator deviates from the target value due to variations in capacitance values. In some cases, readjustment was impossible.

これに対し、本発明の圧電アクチュエータ1は、フレキシブル基板2に設けられる配線導体22が3本であって、圧電素子10の一方主面側(上側)の内部電極12と電気的に接続された配線導体22と他方主面側(下側)の内部電極12と電気的に接続された配線導体22とがそれぞれ独立して存在しているため、一方主面側(上側)の内部電極12と他方主面側(下側)の内部電極12とに独立して電圧を印加することができるため、圧電アクチュエータ1に容量値のずれがあった場合に、一方主面側(上側)と他方主面側(下側)とに個別に電圧を印加することができる。   On the other hand, the piezoelectric actuator 1 of the present invention has three wiring conductors 22 provided on the flexible substrate 2 and is electrically connected to the internal electrode 12 on one main surface side (upper side) of the piezoelectric element 10. Since the wiring conductor 22 and the wiring conductor 22 electrically connected to the internal electrode 12 on the other main surface side (lower side) exist independently, the internal electrode 12 on the one main surface side (upper side) Since a voltage can be applied independently to the internal electrode 12 on the other main surface side (lower side), when there is a deviation in the capacitance value of the piezoelectric actuator 1, the one main surface side (upper side) and the other main surface side A voltage can be individually applied to the surface side (lower side).

本実施形態の圧電振動装置は、図6に示すように、圧電アクチュエータ1と、圧電アクチュエータ1を構成する圧電素子11の他方主面に接合された振動板81とを有するものである。なお、圧電素子11の一方主面に接合されたフレキシブル基板2は図6では省略している。   As shown in FIG. 6, the piezoelectric vibration device of the present embodiment includes a piezoelectric actuator 1 and a vibration plate 81 joined to the other main surface of the piezoelectric element 11 constituting the piezoelectric actuator 1. Note that the flexible substrate 2 bonded to one main surface of the piezoelectric element 11 is omitted in FIG.

振動板81は、例えば矩形状の薄板である。振動板81は、アクリル樹脂やガラス等の剛性および弾性が大きい材料を好適に用いて形成することができる。また、振動板81の厚みは、例えば0.4mm〜1.5mmに設定される。   The diaphragm 81 is, for example, a rectangular thin plate. The diaphragm 81 can be preferably formed using a material having high rigidity and elasticity, such as acrylic resin or glass. Moreover, the thickness of the diaphragm 81 is set to 0.4 mm to 1.5 mm, for example.

振動板81は、圧電素子11の他方主面に、接合部材82を介して接合されている。接合部材82を介して、振動板81に他方主面の全面が接合されていてもよく、略全面が接合されていてもよい。   The diaphragm 81 is joined to the other main surface of the piezoelectric element 11 via a joining member 82. The entire surface of the other main surface may be bonded to the vibration plate 81 via the bonding member 82, or the substantially entire surface may be bonded.

接合部材82は、フィルム状の形状を有している。また、接合部材82は、振動板81よりも柔らかく変形しやすいもので形成されており、振動板81よりもヤング率,剛性率,体積弾性率等の弾性率や剛性が小さい。すなわち、接合部材82は、圧電アクチュエータ1(圧電素子11)の駆動によって振動板81を振動させたときに変形可能であり、同じ力が加わったときに、振動板81よりも大きく変形するものである。そして、接合部材82の一方主面(図の+z方向側の主面)には積層体11の他方主面(図の−z方向側の主面)が全体的に固着され、接合部材82の他方主面(図の−z方向側の主面)には振動板81の一方主面(図の+z方向側の主面)の一部が固着されている。   The joining member 82 has a film shape. Further, the joining member 82 is formed of a material that is softer and more easily deformed than the vibration plate 81, and has a smaller elastic modulus and rigidity such as Young's modulus, rigidity, and bulk elastic modulus than the vibration plate 81. That is, the joining member 82 can be deformed when the diaphragm 81 is vibrated by driving the piezoelectric actuator 1 (piezoelectric element 11), and deforms more greatly than the diaphragm 81 when the same force is applied. is there. Then, the other main surface (main surface on the −z direction side in the drawing) of the multilayer body 11 is fixed to one main surface (main surface on the + z direction side in the drawing) of the bonding member 82, so A part of one main surface (main surface on the + z direction side in the drawing) of the diaphragm 81 is fixed to the other main surface (main surface on the −z direction side in the drawing).

振動板81よりも変形可能な接合部材82で圧電素子11と振動板81とを接合することで、圧電アクチュエータ1から振動が伝達されたとき、変形可能な接合部材82が振動板81よりも大きく変形する。   When the vibration is transmitted from the piezoelectric actuator 1 by joining the piezoelectric element 11 and the diaphragm 81 with the joining member 82 that is deformable than the diaphragm 81, the deformable joining member 82 is larger than the diaphragm 81. Deform.

このとき、振動板81から反射される逆位相の振動を変形可能な接合部材82で緩和することができるので、圧電アクチュエータ1(圧電素子11)が周囲の振動の影響を受けずに振動板81へ強い振動を伝達させることができる。   At this time, the anti-phase vibration reflected from the vibration plate 81 can be mitigated by the deformable joining member 82, so that the piezoelectric actuator 1 (piezoelectric element 11) is not affected by the surrounding vibration and the vibration plate 81. Strong vibrations can be transmitted.

中でも、接合部材82の少なくとも一部が粘弾性体で構成されていることで、圧電アクチュエータ1(圧電素子11)からの強い振動を振動板81へ伝える一方、振動板81から反射される弱い振動を接合部材82が吸収することができる点で好ましい。例えば、不織布等からなる基材の両面に粘着剤が付着された両面テープや、弾性を有する接着剤を含む構成の接合部材を用いることができ、これらの厚みとしては例えば10μm〜2000μmのものを用いることができる。   In particular, since at least a part of the joining member 82 is made of a viscoelastic body, strong vibration from the piezoelectric actuator 1 (piezoelectric element 11) is transmitted to the vibration plate 81, while weak vibration reflected from the vibration plate 81. Is preferable in that the bonding member 82 can absorb. For example, it is possible to use a double-sided tape in which an adhesive is attached to both surfaces of a base material made of nonwoven fabric or the like, or a joining member including an adhesive having elasticity, and the thickness thereof is, for example, 10 μm to 2000 μm. Can be used.

接合部材82は、単一のものであっても、いくつかの部材からなる複合体であっても構わない。このような接合部材82としては、例えば、不織布等からなる基材の両面に粘着剤が付着された両面テープや、弾性を有する接着剤である各種弾性接着剤等を好適に用いることができる。また、接合部材82の厚みは、圧電アクチュエータ1(圧電素子11)の屈曲振動の振幅よりも大きいことが望ましいが、厚すぎると振動が減衰されるので、例えば、0.1mm〜0.6mmに設定される。ただし、本発明の圧電振動装置においては、接合部材82の材質に限定はなく、接合部材82が振動板81よりも固く変形し難いもので形成されていても構わない。また、場合によっては、接合部材82を有さない構成であっても構わない。   The joining member 82 may be a single member or a composite made up of several members. As such a joining member 82, for example, a double-sided tape in which a pressure-sensitive adhesive is attached to both surfaces of a base material made of a nonwoven fabric or the like, various elastic adhesives that are adhesives having elasticity, and the like can be suitably used. Further, the thickness of the bonding member 82 is preferably larger than the amplitude of the bending vibration of the piezoelectric actuator 1 (piezoelectric element 11). However, if the thickness is too thick, the vibration is attenuated. Is set. However, in the piezoelectric vibration device of the present invention, the material of the bonding member 82 is not limited, and the bonding member 82 may be formed of a material that is harder and more difficult to deform than the vibration plate 81. Moreover, depending on the case, the structure which does not have the joining member 82 may be sufficient.

このような構成を備える本例の圧電振動装置は、電気信号を加えることによって圧電アクチュエータ1(圧電素子11)を屈曲振動させ、それによって、振動板81を振動させる圧電振動装置として機能する。なお、振動板81の長さ方向における他方端部(図の−y方向端部や振動板81の周縁部等を、図示せぬ支持部材によって支持しても構わない。   The piezoelectric vibration device of this example having such a configuration functions as a piezoelectric vibration device that flexibly vibrates the piezoelectric actuator 1 (piezoelectric element 11) by applying an electric signal, thereby vibrating the vibration plate 81. The other end in the length direction of the diaphragm 81 (the end in the −y direction in the figure, the peripheral edge of the diaphragm 81, etc. may be supported by a support member not shown).

本例の圧電振動装置は、圧電素子11の平坦な他方主面に振動板81が接合されている。これにより、圧電素子11と振動板81とが強固に接合された圧電振動装置とすることができる。   In the piezoelectric vibration device of this example, a diaphragm 81 is joined to the other flat main surface of the piezoelectric element 11. Thereby, a piezoelectric vibration device in which the piezoelectric element 11 and the vibration plate 81 are firmly bonded can be obtained.

また、本例の圧電振動装置は、優れた圧電特性の圧電アクチュエータ1を用いて構成されていることから、高性能の圧電振動装置とすることができる。   Moreover, since the piezoelectric vibration device of this example is configured using the piezoelectric actuator 1 having excellent piezoelectric characteristics, it can be a high-performance piezoelectric vibration device.

本実施形態の携帯端末は、図7〜図9に示すように、圧電アクチュエータ1と、電子回路(図示せず)と、ディスプレイ91と、筐体92とを有しており、圧電アクチュエータ1を構成する圧電素子11の他方主面がディスプレイ91または筐体92に接合されていることを特徴とする。なお、図6は本発明の携帯端末を模式的に示す概略斜視図であり、図8は図7に示すA−A線で切断した概略断面図、図9は図7に示すB−B線で切断した概略断面図である。圧電素子11の一方主面に接合されたフレキシブル基板は図8および図9では省略している。   As shown in FIGS. 7 to 9, the mobile terminal of the present embodiment includes the piezoelectric actuator 1, an electronic circuit (not shown), a display 91, and a housing 92. The other main surface of the constituting piezoelectric element 11 is bonded to a display 91 or a casing 92. 6 is a schematic perspective view schematically showing the portable terminal of the present invention, FIG. 8 is a schematic cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. 7, and FIG. 9 is a line BB shown in FIG. It is the schematic sectional drawing cut | disconnected by. A flexible substrate bonded to one main surface of the piezoelectric element 11 is omitted in FIGS.

本例では、圧電アクチュエータ1はディスプレイ91のカバーとなる筐体92の一部に取り付けられ、この筐体92の一部が振動板922として機能するようになっている。   In this example, the piezoelectric actuator 1 is attached to a part of a casing 92 that serves as a cover for the display 91, and a part of the casing 92 functions as the diaphragm 922.

筐体92は、1つの面が開口した箱状の筐体本体921と、筐体本体921の開口を塞ぐ振動板922とを有している。この筐体92(筐体本体921および振動板922)は
、剛性および弾性率が大きい合成樹脂等の材料を好適に用いて形成することができる。
The housing 92 includes a box-shaped housing main body 921 having one surface opened, and a diaphragm 922 that closes the opening of the housing main body 921. The casing 92 (the casing main body 921 and the diaphragm 922) can be formed preferably using a material such as a synthetic resin having high rigidity and elastic modulus.

振動板922の周縁部は、筐体本体921に接合材93を介して振動可能に取り付けられている。接合材93は、振動板922よりも柔らかく変形しやすいもので形成されており、振動板922よりもヤング率,剛性率,体積弾性率等の弾性率や剛性が小さい。すなわち、接合材93は変形可能であり、同じ力が加わったときに振動板922よりも大きく変形する。   A peripheral edge portion of the vibration plate 922 is attached to the housing main body 921 via a bonding material 93 so as to vibrate. The bonding material 93 is formed of a material that is softer and easier to deform than the diaphragm 922, and has a smaller elastic modulus and rigidity such as Young's modulus, rigidity, and bulk modulus than the diaphragm 922. That is, the bonding material 93 can be deformed, and deforms more greatly than the diaphragm 922 when the same force is applied.

接合材93は、単一のものであっても、いくつかの部材からなる複合体であっても構わない。このような接合材93としては、例えば不織布等からなる基材の両面に粘着剤が付着された両面テープ等を好適に用いることができる。接合材93の厚みは、厚くなりすぎて振動が減衰されないように設定されており、例えば0.1mm〜0.6mmに設定される。ただし、本発明の携帯端末においては、接合材93の材質に限定はなく、接合材93が振動板922よりも固く変形し難いもので形成されていても構わない。また、場合によっては、接合材93を有さない構成であっても構わない。   The bonding material 93 may be a single material or a composite material composed of several members. As such a bonding material 93, for example, a double-sided tape in which an adhesive is attached to both surfaces of a base material made of a nonwoven fabric or the like can be suitably used. The thickness of the bonding material 93 is set so that vibration is not attenuated due to being too thick, and is set to, for example, 0.1 mm to 0.6 mm. However, in the mobile terminal of the present invention, the material of the bonding material 93 is not limited, and the bonding material 93 may be formed of a material that is harder than the vibration plate 922 and hardly deforms. Moreover, depending on the case, the structure which does not have the joining material 93 may be sufficient.

電子回路(図示せず)としては、例えば、ディスプレイ91に表示させる画像情報や携帯端末によって伝達する音声情報を処理する回路や、通信回路等が例示できる。これらの回路の少なくとも1つであってもよいし、全ての回路が含まれていても構わない。また、他の機能を有する回路であってもよい。さらに、複数の電子回路を有していても構わない。なお、電子回路と圧電アクチュエータ1とは図示しない接続用配線で接続されている。   Examples of the electronic circuit (not shown) include a circuit that processes image information displayed on the display 91 and audio information transmitted by the mobile terminal, a communication circuit, and the like. At least one of these circuits may be included, or all the circuits may be included. Further, it may be a circuit having other functions. Furthermore, you may have a some electronic circuit. The electronic circuit and the piezoelectric actuator 1 are connected by a connection wiring (not shown).

ディスプレイ91は、画像情報を表示する機能を有する表示装置であり、例えば、液晶ディスプレイ,有機ELディスプレイ等の既知のディスプレイを好適に用いることができる。なお、ディスプレイ91は、タッチパネルのような入力装置を有するものであっても良い。また、ディスプレイ91のカバー(振動板922)が、タッチパネルのような入力装置を有するものであっても構わない。さらに、ディスプレイ91全体や、ディスプレイ91の一部が振動板として機能するようにしても構わない。   The display 91 is a display device having a function of displaying image information. For example, a known display such as a liquid crystal display or an organic EL display can be suitably used. The display 91 may have an input device such as a touch panel. Moreover, the cover (diaphragm 922) of the display 91 may have an input device such as a touch panel. Further, the entire display 91 or a part of the display 91 may function as a diaphragm.

携帯端末は、アンテナなどを介してデータの送受信などを行う通信手段(通信部)を有しているものである。たとえば、スマートフォンに代表される携帯電話や、タブレットPC、ノート型PCと言ったモバイル機器、ゲーム機などが挙げられる。   The portable terminal has a communication means (communication unit) that transmits and receives data via an antenna or the like. For example, mobile phones such as smartphones, mobile devices such as tablet PCs and notebook PCs, game machines, and the like can be given.

ここで、圧電アクチュエータ1と筐体92(振動板922)とが該筐体92(振動板922)よりも変形可能な接合部材を用いて接合されているのが好ましい。すなわち、図8および図9においては接合部材82が変形可能な接合部材である。   Here, it is preferable that the piezoelectric actuator 1 and the housing 92 (the vibration plate 922) are joined by using a joining member that can be deformed more than the housing 92 (the vibration plate 922). That is, in FIG. 8 and FIG. 9, the joining member 82 is a deformable joining member.

筐体92よりも変形可能な接合部材82で圧電アクチュエータ1と筐体92とを接合することで、圧電アクチュエータ1から振動が伝達されたとき、変形可能な接合部材82が筐体92よりも大きく変形する。この接合部材82は、圧電アクチュエータ1の駆動によって筐体92を振動させたときに変形可能であり、同じ力が加わったときに、筐体92よりも大きく変形するものである。このような接合部材82は、例えばフィルム状の形状を有している。そして、筐体92よりも柔らかく変形しやすいもので形成されており、筐体92よりもヤング率,剛性率,体積弾性率等の弾性率や剛性が小さい。   By joining the piezoelectric actuator 1 and the housing 92 with a joining member 82 that can be deformed more than the housing 92, the deformable joining member 82 is larger than the housing 92 when vibration is transmitted from the piezoelectric actuator 1. Deform. The joining member 82 can be deformed when the housing 92 is vibrated by driving the piezoelectric actuator 1, and is deformed to be larger than the housing 92 when the same force is applied. Such a joining member 82 has, for example, a film shape. The housing 92 is made of a material that is softer and more easily deformed, and has a smaller elastic modulus and rigidity such as Young's modulus, rigidity, and bulk modulus than the housing 92.

このとき、筐体92から反射される逆位相の振動を変形可能な接合部材82で緩和することができるので、圧電アクチュエータ1が周囲の振動の影響を受けずに筐体92へ強い振動を伝達させることができる。   At this time, the anti-phase vibration reflected from the casing 92 can be mitigated by the deformable joining member 82, so that the piezoelectric actuator 1 transmits strong vibration to the casing 92 without being affected by the surrounding vibration. Can be made.

中でも、接合部材82の少なくとも一部が粘弾性体で構成されていることで、圧電アク
チュエータ1からの強い振動を筐体92へ伝える一方、筐体92から反射される弱い振動を接合部材82が吸収することができる点で好ましい。例えば、不織布等からなる基材の両面に粘着剤が付着された両面テープや、弾性を有する接着剤を含む構成の接合部材を用いることができ、これらの厚みとしては例えば10μm〜2000μmのものを用いることができる。
In particular, since at least a part of the joining member 82 is made of a viscoelastic body, strong vibration from the piezoelectric actuator 1 is transmitted to the housing 92, while the joining member 82 transmits weak vibration reflected from the housing 92. It is preferable in that it can be absorbed. For example, it is possible to use a double-sided tape in which an adhesive is attached to both surfaces of a base material made of nonwoven fabric or the like, or a joining member including an adhesive having elasticity, and the thickness thereof is, for example, 10 μm to 2000 μm. Can be used.

本例では圧電アクチュエータ1が筐体92に接合されたものを示したが、圧電アクチュエータ1がディスプレイ91に接合されていてもよく、この場合、圧電アクチュエータ1とディスプレイ91とが該ディスプレイ91よりも変形可能な接合部材を用いて接合されているのが好ましい。   In this example, the piezoelectric actuator 1 is bonded to the housing 92. However, the piezoelectric actuator 1 may be bonded to the display 91. In this case, the piezoelectric actuator 1 and the display 91 are more than the display 91. It is preferable to join using a deformable joining member.

また、本実施形態の携帯端末は、ディスプレイ91または筐体92が、耳の軟骨または気導を通して音情報を伝える振動を生じさせることを特徴とする。本例の携帯端末は、振動板(ディスプレイ91または筐体92)を直接または他の物を介して耳に接触させて、耳の軟骨に振動を伝えることによって音情報を伝達することができる。すなわち、振動板(ディスプレイ91または筐体92)を直接または間接的に耳に接触させて、耳の軟骨に振動を伝えることによって音情報を伝達することができる。これにより、例えば、周囲が騒がしいときにおいても音情報をクリアに伝達することができ、騒音下でもクリアに音声が聞え、難聴者でも音声を認識することが可能な携帯端末を得ることができる。なお、振動板(ディスプレイ91または筐体92)と耳との間に介在する物は、例えば、携帯端末のカバーであっても良いし、ヘッドホンやイヤホンでも良く、振動を伝達可能な物であればどんなものでも構わない。また、振動板(ディスプレイ91または筐体92)から発生する音を空気中に伝播させることにより、音情報を伝達するような携帯端末であっても構わない。さらに、複数のルートを介して音情報を伝達するような携帯端末であっても構わない。   In addition, the mobile terminal according to the present embodiment is characterized in that the display 91 or the casing 92 generates vibration that transmits sound information through the ear cartilage or air conduction. The portable terminal of this example can transmit sound information by transmitting a vibration to the cartilage of the ear by bringing the diaphragm (display 91 or housing 92) into contact with the ear directly or via another object. That is, sound information can be transmitted by bringing a vibration plate (display 91 or housing 92) into direct or indirect contact with the ear and transmitting vibration to the cartilage of the ear. Thereby, for example, sound information can be transmitted clearly even when the surroundings are noisy, and a mobile terminal can be obtained in which sound can be heard clearly even under noise, and even a hearing-impaired person can recognize the sound. Note that the object interposed between the diaphragm (display 91 or housing 92) and the ear may be, for example, a cover of a mobile terminal, a headphone or an earphone, and any object that can transmit vibration. Anything can be used. Further, it may be a portable terminal that transmits sound information by propagating sound generated from the diaphragm (display 91 or housing 92) in the air. Furthermore, it may be a portable terminal that transmits sound information via a plurality of routes.

本例の携帯端末によれば、優れた圧電特性の圧電アクチュエータ1を用いて構成されていることから、高音質の携帯端末を得ることができる。   According to the portable terminal of this example, since it is configured using the piezoelectric actuator 1 having excellent piezoelectric characteristics, a high-quality portable terminal can be obtained.

また、本実施形態の音響発生器10は、図10に示すように、上述の圧電アクチュエータ1と、圧電アクチュエータ1が取り付けられており、圧電アクチュエータ1の振動によって圧電アクチュエータ1とともに振動する振動板20と、振動板20の外周部に設けられた枠体30とを備えているものである。   Further, as shown in FIG. 10, the acoustic generator 10 of the present embodiment has the piezoelectric actuator 1 described above and the piezoelectric actuator 1 attached thereto, and a diaphragm 20 that vibrates together with the piezoelectric actuator 1 due to the vibration of the piezoelectric actuator 1. And a frame body 30 provided on the outer peripheral portion of the diaphragm 20.

圧電アクチュエータ1は、電圧の印加を受けて振動することによって振動板20を励振する励振器である。圧電アクチュエータ1の主面と振動板20の主面とがエポキシ系樹脂等の接着剤により接合され、圧電アクチュエータ1が屈曲振動することにより、圧電アクチュエータ1が振動板20に一定の振動を与えて音を発生させることができる。   The piezoelectric actuator 1 is an exciter that excites the diaphragm 20 by vibrating under application of a voltage. The main surface of the piezoelectric actuator 1 and the main surface of the vibration plate 20 are joined by an adhesive such as an epoxy resin, and the piezoelectric actuator 1 bends and vibrates, so that the piezoelectric actuator 1 gives a certain vibration to the vibration plate 20. Sound can be generated.

振動板20は、張力がかかっている状態でその周縁部が枠体30に固定されていて、圧電素子アクチュエータ1の振動によって圧電アクチュエータ1とともに振動するようになっている。この振動板20は樹脂や金属等の種々の材料を用いて形成することができ、例えば厚さ10〜200μmのポリエチレン、ポリイミド、ポリプロピレン等の樹脂フィルムで振動板20を構成することができる。樹脂フィルムは金属板などに比べて弾性率および機械的なQ値の低い材料であるため、振動板20を樹脂フィルムにより構成することで、振動板20を大きな振幅で屈曲振動させ、音圧の周波数特性における共振ピークの幅を広く、高さを低くして共振ピークとディップとの差を低減することができる。   The periphery of the diaphragm 20 is fixed to the frame 30 in a state where tension is applied, and the diaphragm 20 vibrates with the piezoelectric actuator 1 by the vibration of the piezoelectric element actuator 1. The diaphragm 20 can be formed using various materials such as resin and metal. For example, the diaphragm 20 can be formed of a resin film such as polyethylene, polyimide, or polypropylene having a thickness of 10 to 200 μm. Since the resin film is a material having a lower elastic modulus and mechanical Q value than a metal plate or the like, the diaphragm 20 is made of a resin film, so that the diaphragm 20 bends and vibrates with a large amplitude, thereby reducing the sound pressure. It is possible to reduce the difference between the resonance peak and the dip by widening the width of the resonance peak and reducing the height in the frequency characteristics.

枠体30は、振動板20の周縁部で振動板20を支持する支持体として機能し、例えばステンレスなどの金属、樹脂など種々の材料を用いて形成することができる。この枠体3
は、図10(b)に示すように一つの枠部材(上枠部材301)からなるものでもよく、図10(c)に示すように二つの枠部材(上枠部材301および下枠部材302)からなるものでもよい。この場合、二つの枠部材で振動板20を挟むことで、振動板2の張りを安定させることができる。なお、上枠部材301および下枠部材302は、それぞれの厚みが例えば100〜5000μmとされる。
The frame body 30 functions as a support body that supports the diaphragm 20 at the periphery of the diaphragm 20, and can be formed using various materials such as metals such as stainless steel and resins. This frame 3
May be composed of one frame member (upper frame member 301) as shown in FIG. 10B, and two frame members (upper frame member 301 and lower frame member 302 as shown in FIG. 10C). ). In this case, the tension of the diaphragm 2 can be stabilized by sandwiching the diaphragm 20 between the two frame members. The upper frame member 301 and the lower frame member 302 have a thickness of, for example, 100 to 5000 μm.

本例の音響発生器10においては、図10(b)および図10(c)に示すように、圧電アクチュエータ1から振動板20の表面の少なくとも圧電アクチュエータ1の周辺部までを覆うように設けられた樹脂層40をさらに有するのが好ましい。樹脂層40としては、例えばアクリル系樹脂を用いることができる。かかる樹脂層40に圧電アクチュエータ1(圧電素子11)を埋設することで適度なダンパー効果を誘発させることができるので、共振現象を抑制して、音圧の周波数特性におけるピークやディップを小さく抑えることができる。なお、図10(b)および図10(c)に示すように、樹脂層40は上枠部材301と同じ高さとなるように形成されていてもよい。   In the acoustic generator 10 of this example, as shown in FIGS. 10B and 10C, the acoustic generator 10 is provided so as to cover from the piezoelectric actuator 1 to at least the periphery of the piezoelectric actuator 1 on the surface of the diaphragm 20. It is preferable to further have a resin layer 40. As the resin layer 40, for example, an acrylic resin can be used. By embedding the piezoelectric actuator 1 (piezoelectric element 11) in the resin layer 40, an appropriate damper effect can be induced, so that the resonance phenomenon is suppressed and the peak or dip in the frequency characteristic of the sound pressure is suppressed to be small. Can do. 10B and 10C, the resin layer 40 may be formed to have the same height as the upper frame member 301.

このような音響発生器10は、優れた圧電特性の圧電アクチュエータ1を用いて構成されていることから、高音質の音を発することができる。   Since such a sound generator 10 is configured using the piezoelectric actuator 1 having excellent piezoelectric characteristics, it can emit high-quality sound.

次に、音響発生器を搭載した電子機器について、図11を用いて説明する。図11は、実施形態に係る電子機器50の構成を示す図である。なお、図には、説明に必要となる構成要素のみを示しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。   Next, an electronic device equipped with an acoustic generator will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of the electronic device 50 according to the embodiment. In the figure, only components necessary for explanation are shown, and descriptions of general components are omitted.

図11に示すように、本例の電子機器50は、音響発生器10と、音響発生器10に接続された電子回路60と、電子回路60および音響発生器10を収容する筐体70とを備え、音響発生器10から音響を発生させる機能を有する。   As shown in FIG. 11, the electronic device 50 of this example includes an acoustic generator 10, an electronic circuit 60 connected to the acoustic generator 10, and a housing 70 that houses the electronic circuit 60 and the acoustic generator 10. And having a function of generating sound from the sound generator 10.

電子機器50は、電子回路60を備える。電子回路60は、たとえば、コントローラ50aと、送受信部50bと、キー入力部50cと、マイク入力部50dとから構成される。電子回路60は、音響発生器10に接続されており、音響発生器10へ音声信号を出力する機能を有している。音響発生器10は電子回路60から入力された音声信号に基づいて音響を発生させる。   The electronic device 50 includes an electronic circuit 60. The electronic circuit 60 includes, for example, a controller 50a, a transmission / reception unit 50b, a key input unit 50c, and a microphone input unit 50d. The electronic circuit 60 is connected to the sound generator 10 and has a function of outputting an audio signal to the sound generator 10. The sound generator 10 generates sound based on the sound signal input from the electronic circuit 60.

また、電子機器50は、表示部50eと、アンテナ50fと、音響発生器10とを備える。また、電子機器50は、これら各デバイスを収容する筐体70を備える。なお、図11では、1つの筐体70にコントローラ50aをはじめとする各デバイスがすべて収容されている状態をあらわしているが、各デバイスの収容形態を限定するものではない。本実施形態では、少なくとも電子回路60と音響発生器10とが、1つの筐体70に収容されていればよい。   The electronic device 50 includes a display unit 50e, an antenna 50f, and the sound generator 10. Further, the electronic device 50 includes a housing 70 that accommodates these devices. Although FIG. 11 shows a state in which each device including the controller 50a is accommodated in one casing 70, the accommodation form of each device is not limited. In the present embodiment, it is only necessary that at least the electronic circuit 60 and the sound generator 10 are accommodated in one housing 70.

コントローラ50aは、電子機器50の制御部である。送受信部50bは、コントローラ50aの制御に基づき、アンテナ50fを介してデータの送受信などを行う。キー入力部50cは、電子機器50の入力デバイスであり、操作者によるキー入力操作を受け付ける。マイク入力部50dは、同じく電子機器50の入力デバイスであり、操作者による音声入力操作などを受け付ける。表示部50eは、電子機器50の表示出力デバイスであり、コントローラ50aの制御に基づき、表示情報の出力を行う。   The controller 50 a is a control unit of the electronic device 50. The transmission / reception unit 50b transmits / receives data via the antenna 50f based on the control of the controller 50a. The key input unit 50c is an input device of the electronic device 50 and accepts a key input operation by an operator. The microphone input unit 50d is also an input device of the electronic device 50, and accepts a voice input operation by an operator. The display unit 50e is a display output device of the electronic device 50, and outputs display information based on the control of the controller 50a.

そして、音響発生器10は、電子機器50における音響出力デバイスとして動作する。なお、音響発生器10は、電子回路60のコントローラ50aに接続されており、コントローラ50aによって制御された電圧の印加を受けて音響を発することとなる。   The sound generator 10 operates as a sound output device in the electronic device 50. The sound generator 10 is connected to the controller 50a of the electronic circuit 60, and emits sound upon application of a voltage controlled by the controller 50a.

図11では、電子機器50が携帯用端末装置であるものとして説明を行ったが、電子機器50の種別を問うものではなく、音響を発する機能を有する様々な民生機器に適用されてよい。たとえば、薄型テレビやカーオーディオ機器は無論のこと、音響を発する機能を有する製品、例を挙げれば、掃除機や洗濯機、冷蔵庫、電子レンジなどといった種々の製品に用いられてよい。   In FIG. 11, the electronic device 50 has been described as a portable terminal device. However, the electronic device 50 is not limited to the type of the electronic device 50, and may be applied to various consumer devices having a function of generating sound. For example, flat-screen televisions and car audio devices can of course be used for products having a function of generating sound, for example, various products such as vacuum cleaners, washing machines, refrigerators, microwave ovens, and the like.

本例の電子機器50によれば、音質の向上した音響発生器1を用いて構成されていることから、高音質の電子機器を得ることができる。また、筐体70を備えることで、低周波数の音圧を上昇させることができる。   According to the electronic device 50 of this example, since the sound generator 1 with improved sound quality is used, a high sound quality electronic device can be obtained. In addition, by providing the housing 70, it is possible to increase the low-frequency sound pressure.

1:圧電アクチュエータ
11:圧電素子
12:内部電極
121:第1の内部電極
122:第2の内部電極
123:第3の内部電極
13:圧電体層
14:積層体
15:表面電極
151:第1の表面電極
152:第2の表面電極
153:第3の表面電極
16:側面電極
2:フレキシブル基板
21:ベースフィルム
22:配線導体
221:第1の配線導体
222:第2の配線導体
223:第3の配線導体
23:カバーフィルム
3:導電性接合材
31:導電粒子
32:樹脂接着剤
4:補強板
41:屈曲部
81:振動板
82:接合部材
91:ディスプレイ
92:筐体
921:筐体本体
922:振動板
93:接合材
10:音響発生器
20:振動板
30:枠体
301:上枠部材
302:下枠部材
40:樹脂層
50:電子機器
60:電子回路
70:筐体
50a:コントローラ
50b:送受信部
50c:キー入力部
50d:マイク入力部
50e:表示部
50f:アンテナ
1: piezoelectric actuator 11: piezoelectric element 12: internal electrode 121: first internal electrode 122: second internal electrode 123: third internal electrode 13: piezoelectric layer 14: laminate 15: surface electrode 151: first Surface electrode 152: second surface electrode 153: third surface electrode 16: side electrode 2: flexible substrate 21: base film 22: wiring conductor 221: first wiring conductor 222: second wiring conductor 223: second 3 wiring conductor 23: cover film 3: conductive bonding material 31: conductive particles 32: resin adhesive 4: reinforcing plate 41: bending portion 81: vibration plate 82: bonding member 91: display 92: housing 921: housing Main body 922: Diaphragm 93: Bonding material 10: Sound generator 20: Diaphragm 30: Frame body 301: Upper frame member 302: Lower frame member 40: Resin layer 50: Electronic device 60: Electronic circuit 70: Housing 50a Controller 50b: transceiver 50c: key input unit 50d: microphone input unit 50e: Display unit 50f: Antenna

Claims (10)

複数の内部電極および複数の圧電体層が積層された積層体と、該積層体の一方主面に設けられた複数の表面電極と、前記複数の内部電極と前記複数の表面電極とを電気的に接続する複数の側面電極とを有する圧電素子と、該圧電素子の一方主面に接合されたフレキシブル基板とを備えた圧電アクチュエータであって、前記複数の内部電極は、一層おきに設けられた第1の内部電極と、前記積層体の一方主面側に配置されて前記第1の内部電極と対向するように一層おきに設けられた第2の内部電極と、前記積層体の他方主面側に配置されて前記第1の内部電極と対向するように一層おきに設けられた第3の内部電極とを含み、前記複数の表面電極は、前記第1の内部電極と電気的に接続された第1の表面電極と、前記第2の内部電極と電気的に接続された第2の表面電極と、前記第3の内部電極と電気的に接続された第3の表面電極とを含み、前記フレキシブル基板は、前記第1の表面電極と電気的に接続された第1の配線導体と、前記第2の表面電極と電気的に接続された第2の配線導体と、前記第3の表面電極と電気的に接続された第3の配線導体とを含んでいることを特徴とする圧電アクチュエータ。   A laminate in which a plurality of internal electrodes and a plurality of piezoelectric layers are laminated, a plurality of surface electrodes provided on one main surface of the laminate, and the plurality of internal electrodes and the plurality of surface electrodes are electrically connected A piezoelectric actuator comprising a piezoelectric element having a plurality of side electrodes connected to the piezoelectric element and a flexible substrate bonded to one main surface of the piezoelectric element, wherein the plurality of internal electrodes are provided every other layer. A first internal electrode; a second internal electrode disposed on every other layer so as to face the first internal electrode and disposed on one main surface side of the laminate; and the other main surface of the laminate And a plurality of third internal electrodes provided on every other side so as to face the first internal electrode, and the plurality of surface electrodes are electrically connected to the first internal electrode. The first surface electrode and the second internal electrode electrically A second surface electrode connected and a third surface electrode electrically connected to the third internal electrode, wherein the flexible substrate is electrically connected to the first surface electrode; A first wiring conductor; a second wiring conductor electrically connected to the second surface electrode; and a third wiring conductor electrically connected to the third surface electrode. A piezoelectric actuator characterized by that. 前記圧電素子は長尺状の板体であって、前記第1の表面電極は前記積層体の前記一方主面の長手方向の一端から他端方向へ延設され、前記第2の表面電極および前記第3の表面電極は前記積層体の長手方向の他端部において間に間隙部を設けて前記積層体の幅方向に配置されているとともに、前記フレキシブル基板は前記圧電素子の前記他端部から長手方向に延出されるように接合され、平面視で前記第1の配線導体が前記第2の配線導体と前記第3の配線導体との間に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の圧電アクチュエータ。   The piezoelectric element is a long plate body, and the first surface electrode extends from one end to the other end in the longitudinal direction of the one main surface of the laminate, and the second surface electrode and The third surface electrode is disposed in the width direction of the multilayer body with a gap provided between the other end portions in the longitudinal direction of the multilayer body, and the flexible substrate is disposed on the other end portion of the piezoelectric element. And the first wiring conductor is disposed between the second wiring conductor and the third wiring conductor in a plan view. The piezoelectric actuator according to 1. 前記フレキシブル基板の幅が前記圧電素子の幅と同じかまたはこれよりも狭いことを特徴とする請求項2に記載の圧電アクチュエータ。   The piezoelectric actuator according to claim 2, wherein a width of the flexible substrate is equal to or smaller than a width of the piezoelectric element. 平面視で、前記2の配線導体および前記第3の配線導体は前記第2の表面電極と前記第3の表面電極との間の前記間隙部から引き出されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のうちのいずれかに記載の圧電アクチュエータ。   2. The plan view of claim 2, wherein the second wiring conductor and the third wiring conductor are led out from the gap between the second surface electrode and the third surface electrode. The piezoelectric actuator according to claim 3. 前記フレキシブル基板における前記圧電素子と重なる重なり領域に近接してくびれ部が設けられていて、前記フレキシブル基板における前記重なり領域の上から前記くびれ部の少なくとも一部にかけて補強板が設けられていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のうちのいずれかに記載の圧電アクチュエータ。   A constricted portion is provided close to an overlapping region of the flexible substrate that overlaps the piezoelectric element, and a reinforcing plate is provided from above the overlapping region of the flexible substrate to at least a part of the constricted portion. The piezoelectric actuator according to any one of claims 1 to 4, wherein the piezoelectric actuator is characterized. 請求項1乃至請求項5のうちのいずれかに記載の圧電アクチュエータと、該圧電アクチュエータを構成する前記圧電素子の他方主面に接合された振動板とを有することを特徴とする圧電振動装置。   6. A piezoelectric vibration device comprising: the piezoelectric actuator according to claim 1; and a vibration plate joined to the other main surface of the piezoelectric element constituting the piezoelectric actuator. 請求項1乃至請求項5のうちのいずれかに記載の圧電アクチュエータと、電子回路と、ディスプレイと、筐体とを有しており、
前記圧電アクチュエータを構成する前記圧電素子の他方主面が前記ディスプレイまたは前記筐体に接合されていることを特徴とする携帯端末。
The piezoelectric actuator according to any one of claims 1 to 5, an electronic circuit, a display, and a housing,
A portable terminal, wherein the other main surface of the piezoelectric element constituting the piezoelectric actuator is joined to the display or the casing.
前記ディスプレイまたは前記筐体は、耳の軟骨および気導の少なくとも一方を通して音情報を伝える振動を生じさせることを特徴とする請求項7に記載の携帯端末。   8. The portable terminal according to claim 7, wherein the display or the casing generates vibration that transmits sound information through at least one of ear cartilage and air conduction. 請求項1乃至請求項5のうちのいずれかに記載の圧電アクチュエータと、該圧電アクチュエータが取り付けられており、該圧電アクチュエータの振動によって該圧電アクチュエ
ータとともに振動する振動板と、該振動板の外周部に設けられた枠体とを備えていることを特徴とする音響発生器。
A piezoelectric actuator according to any one of claims 1 to 5, a diaphragm to which the piezoelectric actuator is attached, which vibrates with the piezoelectric actuator by vibration of the piezoelectric actuator, and an outer peripheral portion of the diaphragm A sound generator comprising: a frame body provided on the sound generator.
請求項9に記載の音響発生器と、該音響発生器に接続された電子回路と、該電子回路および前記音響発生器を収容する筐体とを備え、前記音響発生器から音響を発生させる機能を有することを特徴とする電子機器。   A function of generating sound from the sound generator, comprising: the sound generator according to claim 9; an electronic circuit connected to the sound generator; and a housing that houses the electronic circuit and the sound generator. An electronic device comprising:
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