JP2018042231A - 振動デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】変位量の向上が可能な振動デバイスを提供する。【解決手段】互いに対向する第一主面１１ａ及び第二主面１１ｂを有する圧電素体１１と、第一主面１１ａ上に配置されている一対の第一電極１２，１３と、を有する圧電素子１０と、互いに対向する第三主面及び第四主面を有する金属板２１と、第三主面上に配置されている絶縁層２２と、絶縁層２２上に配置されていると共に対応する第一電極１２，１３に物理的に接触している一対の第二電極２３，２４と、を有している振動体２０と、を備え、圧電素子１０と振動体２０とは、絶縁層２２を介して第一主面１１ａと第三主面とが対向するように配置されており、一対の第二電極２３，２４は、第三主面に直交する方向から見て、圧電素子１０から露出し、かつ、絶縁層２２の全ての縁２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄから離間している。【選択図】図１

Description

本発明は、振動デバイスに関する。

互いに対向する第一主面及び第二主面を有する圧電素体と、第一主面上に配置されている一対の第一電極と、を有する圧電素子と、互いに対向する第三主面及び第四主面を有し、かつ、第一電極と電気的に接続されている一対の第二電極を有する振動体と、を備えている振動デバイスが知られている（たとえば、特許文献１）。圧電素子と振動体とは、第一主面と第三主面とが対向するように配置されている。第二電極は、第三主面に直交する方向から見て、圧電素子から露出している。特許文献１に記載の振動デバイスでは、振動体がガラス板を有し、一対の第二電極はガラス板上に配置されている。

特開平０４−７０１００号公報

特許文献１に記載の振動デバイスでは、振動体がガラス板を有している。このため、振動体のＱ値及び強度が比較的低く、変位量の向上が困難である。

本発明は、変位量の向上が図られた振動デバイスを提供することを目的とする。

本発明に係る振動デバイスは、互いに対向する第一主面及び第二主面を有する圧電素体と、第一主面上に配置されている一対の第一電極と、を有する圧電素子と、互いに対向する第三主面及び第四主面を有する金属板と、第三主面上に配置されている絶縁層と、絶縁層上に配置されていると共に対応する第一電極に物理的に接触している一対の第二電極と、を有している振動体と、を備え、圧電素子と振動体とは、絶縁層を介して第一主面と第三主面とが対向するように配置されており、一対の第二電極は、第三主面に直交する方向から見て、圧電素子から露出し、かつ、絶縁層の全ての縁から離間している。

本発明に係る振動デバイスでは、振動体が、第三主面及び第四主面を有する金属板と、第三主面上に配置されている絶縁層と、絶縁層上に配置されている共に対応する第一電極に物理的に接触している一対の第二電極と、を有している。金属板は、ガラス板に比して、高いＱ値及び強度を有する。このため、振動デバイスの変位量が向上する。

本発明に係る振動デバイスでは、第二電極が絶縁層上に配置されているため、第二電極と金属板とが電気的に絶縁されている。第二電極は、第三主面に直交する方向から見て、絶縁層の全ての縁から離間しているため、金属板と確実に電気的に絶縁される。すなわち、振動体がガラス板ではなく金属板を有している場合でも、金属板と第二電極との電気的な絶縁関係が確保される。

圧電素子と振動体とを接合している接着部材を更に備え、一対の第一電極は、対応する第二電極に物理的に接触している複数の凸部を有し、接着部材は、複数の凸部の間に設けられていると共に、対応する第一電極と第二電極とを接合していてもよい。この場合、第一電極と第二電極とは、複数の凸部の間に設けられた接着部材により接合されている。したがって、振動体と圧電素子との接合強度が確保される。

第一電極は、第一主面に直交する方向から見て、第一主面の全ての縁から離間していてもよい。この場合、第一電極が振動デバイス以外の機器が備える導体に接触することが抑制される。

圧電素子は、第二主面上に配置されている第三電極を更に有し、第三電極は、第二主面に直交する方向から見て、第二主面の全ての縁から離間していてもよい。この場合、第三電極が振動デバイス以外の機器が備える導体に接触することが抑制される。

圧電素体は、第一主面と第二主面とを連結する側面を更に有し、第二主面及び側面の全体が露出していてもよい。この場合、圧電素体では、振動体（第三主面）と対向している第一主面以外の表面に電極（導体）が露出しない。したがって、圧電素子が有している電極（導体）が振動デバイス以外の機器が備える導体に接触することが抑制される。

圧電素子は、圧電素体内に配置され、かつ、互いに対向している複数の内部電極と、圧電素体内に配置され、かつ、対応する内部電極と第一電極とを電気的に接続する導体と、を更に有していてもよい。この場合、対応する内部電極と第一電極とを電気的に接続するための導体を圧電素子の表面に配置する必要がない。したがって、圧電素子が有している電極（導体）が振動デバイス以外の機器が備える導体に接触することが抑制される。

本発明によれば、変位量の向上が図られた振動デバイスを提供することができる。

一実施形態に係る振動デバイスを示す概略斜視図である。 圧電素子の平面図である。 圧電素子の平面図である。 振動体の平面図である。 圧電素子の断面構成を説明するための図である。 圧電素子と振動体とが接合されている状態を説明するための図である。 本実施形態の変形例に係る振動デバイスの断面構成を説明するための図である。 本実施形態の変形例に係る振動デバイスの断面構成を説明するための図である。 本実施形態の変形例に係る振動デバイスの断面構成を説明するための図である。 本実施形態の更なる変形例に係る振動デバイスを示す平面図である。 本実施形態の更なる変形例に係る振動デバイスを示す平面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

まず、図１から図５を参照して、本実施形態に係る振動デバイスの構成について説明する。図１は、本実施形態に係る振動デバイスを示す概略斜視図である。図２及び図３は、圧電素子の平面図である。図４は、振動体の平面図である。図５は、圧電素子の断面構成を説明するための図である。

振動デバイス１は、図１に示されるように、圧電素子１０と、振動体２０と、圧電素子１０と振動体２０とを接合している接着部材３０とを備えている。

圧電素子１０は、圧電素体１１と、一対の第一電極１２，１３と、内部電極１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂと、パッド導体７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂと、第三電極１４と、ビア導体１９とを有している。圧電素子１０は、積層構造を有している。一対の第一電極１２，１３、複数の内部電極１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ、及び第三電極１４のいずれかと、圧電素体１１の圧電体層とが交互に配置されている。

圧電素体１１は、直方体形状を呈している。圧電素体１１は、互いに対向している第一主面１１ａ及び第二主面１１ｂと、四つの側面１１ｃを有している。第一主面１１ａは、長方形状を呈しており、四つの縁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄを有している。各側面１１ｃは、第一主面１１ａと第二主面１１ｂとを連結するように、第一主面１１ａと第二主面１１ｂとが対向している方向に延在している。直方体形状には、角部及び稜部が面取りされている直方体の形状、及び、角部及び稜部が丸められている直方体の形状も含まれる。圧電素体１１の形状は、直方体形状に限らず、たとえば、円盤形状であってもよい。

第一主面１１ａと第二主面１１ｂとが対向している方向が、圧電素体１１の厚み方向である。一対の側面１１ｃが対向している方向が、圧電素体１１の長手方向であり、他の一対の側面１１ｃが対向している方向が、圧電素体１１の幅方向である。圧電素体１１の長手方向での長さは、たとえば、５０ｍｍである。圧電素体１１の幅方向での長さは、たとえば、５０ｍｍである。圧電素体１１の厚み方向での長さは、たとえば、０．１ｍｍである。

圧電素体１１では、第一主面１１ａと第二主面１１ｂとが対向している方向に複数の圧電体層が積層されるように構成されている。本実施形態では、複数の圧電体層が積層されている方向は、第一主面１１ａと第二主面１１ｂとが対向している方向と一致している。圧電素体１１は、圧電セラミック材料からなる。圧電セラミック材料としては、ＰＺＴ［Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ_３］、ＰＴ（ＰｂＴｉＯ_３）、ＰＬＺＴ［（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ_３］、又はチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）などが挙げられる。各圧電体層は、たとえば、上述した圧電セラミック材料を含むセラミックグリーンシートの焼結体から構成される。実際の圧電素体１１では、各圧電体層は、各圧電体層の間の境界が認識できない程度に一体化されている。

図２及び図５に示されるように、圧電素体１１の第一主面１１ａ上には、一対の第一電極１２，１３が配置されている。図１、図３、及び図５に示されるように、圧電素体１１の第二主面１１ｂ上には、第三電極１４が配置されている。図５に示されるように、圧電素体１１の内部には、互いに対向している複数の内部電極１７ａ，１８ａ，１７ｂ，１８ｂが配置されている。図１及び図５に示されるように、圧電素体１１の側面１１ｃには、電極は設けられておらず、側面１１ｃの全体が露出している。ここで、側面１１ｃの全体とは、側面１１ｃの全周に亘る第一主面１１ａと第二主面１１ｂとの間の全ての領域をいう。

第一電極１２，１３、内部電極１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ、パッド導体７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂ、及び第三電極１４は、導電性材料（たとえば、Ａｇ、Ｐｄ、又はＣｕなど）からなり、いずれも導体である。これらの導体は、導電性材料を含む導電性ペーストの焼結体として構成される。

一対の第一電極１２，１３は、図２に示されるように、第一主面１１ａに直交する方向（第一主面１１ａと第二主面１１ｂとが対向している方向）から見て、第一主面１１ａの全ての縁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ、すなわち側面１１ｃから離間している。本実施形態では、第一主面１１ａに直交する方向から見て、一対の第一電極１２，１３の縁と第一主面１１ａの各縁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄとの離間距離は、２０μｍ以上である。

第一電極１２は、第一主面１１ａに直交する方向から見て円形形状を呈しており、第一電極１３よりも第一主面１１ａの縁１５ａ，１５ｂで画成される角寄りに配置されている。第一電極１２は、必ずしも、第一主面１１ａの角近傍に配置されている必要はない。たとえば、第一電極１２は、第一主面１１ａの縁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄのうちの一つの近傍に配置されていてもよい。

第一電極１３は、第一主面１１ａ上において第一電極１２と離間しており、第一主面１１ａに直交する方向から見て矩形形状を呈している。この矩形形状には、たとえば、角部が丸められている形状も含まれる。第一電極１３は、矩形形状から第一電極１２の配置領域が除外された形状を呈している。すなわち、第一電極１３は、第一主面１１ａにおける、第一電極１２の配置領域、及び、一対の第一電極１２，１３と第一主面１１ａの全ての縁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄとの離間領域以外の領域上に位置している。

内部電極１７ａ，１７ｂは、パッド導体７ａ，７ｂ及びビア導体１９により、互いに電気的に接続されている。内部電極１８ａ，１８ｂは、パッド導体８ａ，８ｂ及びビア導体１９により、互いに電気的に接続されている。

内部電極１７ａ，１７ｂ及びパッド導体７ａ，７ｂは、圧電体層を介して互いに対向するように配置されており、第一主面１１ａから第二主面１１ｂに向かう方向で、内部電極１７ａ、パッド導体７ａ、内部電極１７ｂ、パッド導体７ｂの順番で配置されている。内部電極１８ａ，１８ｂ及びパッド導体８ａ，８ｂは、圧電体層を介して互いに対向するように配置されており、第一主面１１ａから第二主面１１ｂに向かう方向で、パッド導体８ａ、内部電極１８ａ、パッド導体８ｂ、内部電極１８ｂの順番で配置されている。内部電極１７ａとパッド導体８ａ、パッド導体７ａと内部電極１８ａ、内部電極１７ｂとパッド導体８ｂ、パッド導体７ｂと内部電極１８ｂは、第一主面１１ａと第二主面１１ｂとが対向している方向において、それぞれ同じ層に位置し、互いに同一層上で離間している。

内部電極１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ及びパッド導体７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂは、側面１１ｃから離間している。本実施形態では、第一主面１１ａに直交する方向から見て、内部電極１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ及びパッド導体７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂの縁と側面１１ｃとの離間距離は、１０μｍ以上である。

パッド導体７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂは、第一主面１１ａに直交する方向から見て円形形状を呈している。すなわち、パッド導体７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂは、第一電極１２と略同一の形状を呈している。

パッド導体７ａ，７ｂは、第一主面１１ａに直交する方向から見て、第一電極１２と重なるように隣り合う一対の側面１１ｃで画成される角近傍に配置されている。パッド導体８ａ，８ｂは、第一主面１１ａに直交する方向から見て、パッド導体７ａ，７ｂが位置する角とは異なる角近傍に配置されている。パッド導体７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂは、必ずしも、隣り合う一対の側面１１ｃで画成される角近傍に配置されている必要はない。たとえぱ、パッド導体７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂは、四つの側面１１ｃのうち一つの近傍に配置されていてもよい。

内部電極１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂは、第一主面１１ａに直交する方向から見て矩形形状を呈している。この矩形形状には、たとえば、角部が丸められている形状も含まれる。内部電極１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂは、第一電極１３と略同一の形状を呈している。

第三電極１４は、図３に示されるように、第二主面１１ｂに直交する方向から見て、第二主面１１ｂの全ての縁１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ、すなわち側面１１ｃから離間している。本実施形態では、第二主面１１ｂに直交する方向から見て、第三電極１４の縁と第二主面１１ｂの各縁１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄとの離間距離は、２０μｍ以上である。第三電極１４は、第一主面１１ａに直交する方向から見て矩形形状を呈している。この矩形形状には、たとえば、角部が丸められている形状も含まれている。

第一電極１３、内部電極１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ、及び第三電極１４は、第一主面に直交する方向から見て、互いに重なっている領域を有している。

ビア導体１９は、圧電素体１１の内部、かつ、第一主面１１ａに直交する方向から見て側面１１ｃ近傍に設けられている。ビア導体１９は、第一主面１１ａと第二主面１１ｂとが対向している方向で隣り合う導体（内部電極１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ、パッド導体７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂ、第一電極１２，１３）を物理的かつ電気的に接続している。ビア導体１９は、第一主面１１ａと第二主面１１ｂとが対向している方向で隣り合う上記導体の間に位置している圧電体層を貫通している。第一電極１２、内部電極１７ａ、パッド導体７ａ、内部電極１７ｂ、パッド導体７ｂ、及び第三電極１４が、ビア導体１９を通して電気的に接続されている。第一電極１３、パッド導体８ａ、内部電極１８ａ、パッド導体８ｂ、及び内部電極１８ｂが、ビア導体１９を通して電気的に接続されている。

本実施形態では、第一主面１１ａと第二主面１１ｂとが対向している方向で隣り合う上記導体の接続が、一対のビア導体１９で実現されている。第一主面１１ａと第二主面１１ｂとが対向している方向で隣り合う上記導体の接続は、一つのビア導体１９で実現されていてもよく、三つ以上のビア導体１９で実現されていてもよい。ビア導体１９は、第一主面１１ａに直交する方向から見て、対応するパッド導体７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂと重なる領域に位置している。

振動体２０は、金属板２１と、金属板２１上に配置されている絶縁層２２と、絶縁層２２上に配置されている一対の第二電極２３，２４とを有している。振動体２０は、絶縁層２２を介して金属板２１と圧電素体１１とが対向するように配置されている。振動体２０と圧電素子１０とは、接着部材３０により接合されている。振動体２０は、第一主面１１ａに直交する方向から見て、矩形形状を呈している。矩形形状には、たとえば、角部が丸められている形状も含まれる。振動体２０の形状は、矩形形状に限定されない。

金属板２１は、第一主面１１ａに直交する方向から見て矩形形状を呈しており、互いに対向する第三主面２１ａ及び第四主面２１ｂを有している。この矩形形状には、たとえば、角部が丸められている形状も含まれる。金属板２１の材料には、Ｎｉ、ステンレス鋼、黄銅、又はインバーなどが挙げられる。金属板２１の第三主面２１ａの寸法は、たとえば８０ｍｍ×９０ｍｍである。第三主面２１ａの面積は、少なくとも圧電素子１０の第一主面１１ａの面積より大きい。

絶縁層２２は、金属板２１の第三主面２１ａ上に配置されている。絶縁層２２の材料には、ポリイミド樹脂又はエポキシ樹脂などが挙げられる。絶縁層２２の厚さは、たとえば５μｍである。絶縁層２２は、金属板２１の第三主面２１ａを覆っている。本実施形態では、絶縁層２２は、第三主面２１ａの全体を覆っている。

一対の第二電極２３，２４は、図４に示されるように、第一主面１１ａに直交する方向から見て、振動体２０の中央部分から第三主面２１ａの縁２２ａに向かって延在している線形状を有している。各第二電極２３，２４の一端は、振動体２０の中央部分に位置しており、各第二電極２３，２４の他端は、縁２２ａの近傍で、かつ、縁２２ａから離間して位置している。第二電極２３と第二電極２４とは、第三主面２１ａ上で互いに離間している。一対の第二電極２３，２４は、第三主面２１ａに直交する方向から見て、圧電素子１０から露出している。一対の第二電極２３，２４は、第三主面２１ａに直交する方向から見て、縁２２ａだけでなく、絶縁層２２の三つの縁２２ｂ，２２ｃ，２２ｄからも離間している。

本実施形態では、第三主面２１ａに直交する方向から見て、一対の第二電極２３，２４の上記他端と絶縁層２２の縁２２ａとの離間距離は、５μｍ以上である。第二電極２３，２４は、線形状に限定されない。第二電極２３，２４は、たとえば、Ａｕ、Ｓｎ、又はＮｉなどからなる。

一対の第二電極２３，２４は、図６に示されるように、対応する第一電極１２，１３に物理的に接触している。一対の第一電極１２，１３は、振動体２０（第二電極２３，２４）と対向する面側に複数の凸部Ａを有している。第一電極１２の凸部Ａが第二電極２３に物理的に接触し、第一電極１３の凸部Ａが第二電極２４に物理的に接触している。第二電極２３の第一電極１２に接触する面は、第一電極１２の振動体２０と対向する面に比べて平坦である。第二電極２４の第一電極１３に接触する面も、第一電極１３の振動体２０と対向する面に比べて平坦である。

接着部材３０は、図６に示されているように、複数の凸部Ａの間に設けられており、対応する第一電極１２，１３と第二電極２３，２４とを接合している。第一電極１２と第二電極２３とが接着部材３０で接合されていると共に、第一電極１３と第二電極２４とが接着部材３０で接合されている。

本実施形態では、接着部材３０は、図５に示されるように、絶縁層２２と第一主面１１ａとを接合していると共に、側面１１ｃの一部と絶縁層２２とを接合している。接着部材３０には、エポキシ樹脂、又はアクリル系樹脂などが用いられる。接着部材３０は、導電性フィラーを含まない。

次に、振動デバイス１の動作及び作用効果について説明する。

上述したように、圧電素子１０において、第一電極１３、内部電極１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ、及び第三電極１４は、第一主面に直交する方向から見て、互いに重なっている領域を有している。内部電極１７ａ，１７ｂ及び第三電極１４は、ビア導体１９及びパッド導体７ａ，７ｂにより第一電極１２に電気的に接続されている。内部電極１８ａ，１８ｂ及び第三電極１４は、ビア導体１９及びパッド導体８ａ，８ｂにより第一電極１３に電気的に接続されている。

たとえば、第一電極１２及び第一電極１３に極性が異なる電圧が印加されると、第一電極１３、内部電極１７ａ、内部電極１８ａ、内部電極１７ｂ、内部電極１８ｂ、第三電極１４の間で電界が発生する。したがって、圧電素体１１における、第一電極１３と内部電極１７ａとで挟まれた領域、内部電極１７ａと内部電極１８ａとで挟まれた領域、内部電極１８ａと内部電極１７ｂとで挟まれた領域、内部電極１７ｂと内部電極１８ｂとで挟まれた領域、及び内部電極１８ｂと第三電極１４とで挟まれた領域が、活性領域となり、当該活性領域に変位が発生する。すなわち、圧電素子１０は、一対の第一電極１２，１３に交流電圧が印加されると、印加された交流電圧の周波数に応じて伸縮を繰り返す。

圧電素子１０と振動体２０とは、絶縁層２２を介して第一主面１１ａと第三主面２１ａとが対向するように配置され、接着部材３０により互いに接合されている。このため、振動体２０は、圧電素子１０における伸縮の繰り返しに応じて、圧電素子１０と一体に撓み振動を行う。このとき、振動体２０のＱ値及び強度が高いほど、振動体２０の変位量が向上する。

振動デバイス１では、振動体２０は、金属板２１を有している。金属板２１を有している振動体２０は、金属板２１の代わりにガラス板を有している振動体に比して、高いＱ値及び強度を有する。このため、振動デバイス１の変位量が向上する。

振動デバイス１では、第二電極２３，２４が絶縁層２２上に配置されているため、第二電極２３，２４と金属板２１とが電気的に絶縁されている。第二電極２３，２４は、第三主面２１ａに直交する方向から見て、絶縁層２２の全ての縁２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄから離間しているため、金属板２１と確実に電気的に絶縁される。すなわち、振動体２０がガラス板ではなく金属板２１を有している場合でも、金属板２１と第二電極２３，２４との電気的な絶縁関係が確保されている。

第一電極１２，１３と第二電極２３，２４とは、複数の凸部Ａの間に設けられた接着部材３０により接合されている。したがって、振動体２０と圧電素子１０との接合強度が確保されている。本実施形態では、絶縁層２２と第一主面１１ａとが接着部材３０により接合されていると共に、側面１１ｃの一部と絶縁層２２とが接着部材３０により接合されている。このため、振動体２０と圧電素子１０との接合強度がより一層高められている。

第一電極１２，１３は、第一主面１１ａに直交する方向から見て、第一主面１１ａの全ての縁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄから離間している。このため、第一電極１２，１３が振動デバイス１の表面に露出せず、第一電極１２，１３が振動デバイス１以外の機器が備える導体に接触することが抑制されている。

圧電素子１０は、第二主面１１ｂ上に配置されている第三電極１４を更に有し、第三電極１４は、第二主面１１ｂに直交する方向から見て、第二主面１１ｂの全ての縁１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄから離間している。このため、第三電極１４が振動デバイス１以外の機器が備える導体に接触することが抑制されている。

圧電素子１０は、圧電素体１１内に配置され、かつ、対応する内部電極１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂと第一電極１２，１３とを電気的に接続するビア導体１９を有している。このため、対応する対応する内部電極１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂと第一電極１２，１３とを電気的に接続するための導体を圧電素子１０の表面に配置する必要がない。したがって、圧電素子１０が有している導体（内部電極１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ、及び、パッド導体７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂ）が振動デバイス１以外の機器が備える導体に接触することが抑制されている。

接着部材３０は、導電性フィラーを含まない。第一電極１２，１３と第二電極２３，２４との電気的な接続は、第一電極１２，１３と第二電極２３，２４との物理的な接触のみにより成立している。接着部材３０は、第一電極１２，１３と第二電極２３，２４との電気的な接続には寄与していない。接着部材３０は、導電性フィラーを含んでいる接着部材に比して、同一体積に含まれる樹脂成分が多く、接着強度が高い。したがって、振動体２０と圧電素子１０との接合強度が高められている。

次に、図７〜図９を参照して、本実施形態の変形例に係る振動デバイス１の構成を説明する。図７〜図９は、振動デバイス１の変形例に係る断面構成を説明するための図である。

まず、図７に示された変形例の構成を説明する。本変形例では、圧電素子１０は、図５に示された圧電素子１０が有している第三電極１４を有していない。本変形例の圧電素子１０は、導体として、内部電極１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１８ａ，１８ｂ、パッド導体７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂ、第一電極１２，１３、及びビア導体１９を有している。本変形例の圧電素子１０では、側面１１ｃに加えて、第二主面１１ｂの全体が露出している。したがって、本変形例の圧電素体１１では、振動体２０（第三主面２１ａ）と対向している第一主面１１ａ以外の表面に電極（導体）が露出しない。したがって、圧電素子１０が有している導体（内部電極１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１８ａ，１８ｂ、及び、パッド導体７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂ）が振動デバイス１以外の機器が備える導体に接触することが抑制されている。

次に、図８に示された変形例の構成を説明する。本変形例では、圧電素子１０は、内部電極を有していない。本変形例の圧電素子１０は、導体として、第一電極１２，１３、第三電極１４、及びビア導体１９のみを有している。第三電極１４は、一つのビア導体１９を通して第一電極１２と電気的に接続されている。第一電極１３及び第三電極１４は、第一主面１１ａに直交する方向から見て、互いに重なっている領域を有している。

たとえば、本変形例では、圧電素子１０において、第一電極１２及び第一電極１３に極性が異なる電圧が印加されると、第一電極１３と第三電極１４との間で電界が発生する。したがって、圧電素体１１における、第一電極１３と第三電極１４とで挟まれた領域が、活性領域となり、当該活性領域に変位が発生する。すなわち、本変形例でも、圧電素子１０は、一対の第一電極１２，１３に交流電圧が印加されることにより、印加された交流電圧の周波数に応じて伸縮を繰り返す。

次に、図９に示された変形例の構成を説明する。本変形例では、圧電素子１０は、導体として、第一電極１２，１３と、内部電極１７ａと、内部電極１８ａ，１８ｂと、ビア導体１９とを有している。第一電極１２は、一つのビア導体１９を通して内部電極１７ａと電気的に接続されている。第一電極１３は、一つのビア導体１９を通して内部電極１８ａ，１８ｂと電気的に接続されている。内部電極１８ｂは、圧電素体１１内に位置している。すなわち、圧電素体１１では、側面１１ｃに加えて、第二主面１１ｂの全体が露出している。振動デバイス１の表面に、圧電素子１０が有している導体（内部電極１７ａ，１８ａ，１８ｂ）が露出していないため、当該導体（内部電極１７ａ，１８ａ，１８ｂ）が振動デバイス１以外の機器が備える導体に接触することが抑制されている。

本変形例では、第一電極１３の面積が小さく、第一主面１１ａに直交する方向から見て、第一電極１３は内部電極１７ａと重なっていない。このため、本変形例の圧電素子１０では、主に、内部電極１７ａ，１８ａ，１８ｂの間で発生する電界により、変位が発生する。

次に、図１０を参照して、本実施形態の更なる変形例に係る振動デバイス１Ａについて説明する。図１０は、本変形例に係る振動デバイスを示す平面図である。

本変形例に係る振動デバイス１Ａは、上述した振動デバイス１と同様に、振動デバイス１は、図１に示されるように、圧電素子１０と、振動体２０と、圧電素子１０と振動体２０とを接合している接着部材３０（不図示）とを備えている。図１０に示されるように、振動デバイス１Ａでは、圧電素子１０、金属板２１、絶縁層２２、及び第二電極２３，２４の形状が、上述した振動デバイス１とは異なっている。

本変形例の圧電素子１０では、たとえば、圧電素体１１の長手方向での長さが２０ｍｍであり、圧電素体１１の幅方向の長さが１０ｍｍである。第三電極１４の縁と第二主面１１ｂの各縁１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄとの離間距離は、第１実施形態と同様に、２０μｍ以上である。

金属板２１は、第二主面１１ｂに直交する方向から見て、円形形状を呈している。金属板２１の寸法は、たとえば直径３０ｍｍである。第二主面１１ｂに直交する方向から見て、金属板２１の中央には、絶縁層２２を介して、圧電素子１０が設けられている。

第二電極２４は、振動体２０の中央部分から縁に向かって線状に延在している線状電極部２４ａと、振動体２０の縁に沿って環状に延在している環状電極部２４ｂとを含んでいる。線状電極部２４ａは、一端が圧電素子１０に電気的に接続され、他端が環状電極部２４ｂの内周に接続されている。環状電極部２４ｂは、振動体２０の縁から離間して位置している。環状電極部２４ｂの外周と振動体２０の縁との離間距離は、第１実施形態と同様に、５μｍ以上である。

第二電極２３は、振動体２０の中央部分から縁に向かって線状に、かつ、線状電極部２４ａと平行に延在している線状電極部２３ａと、環状電極部２４ｂの内周に沿って環状に延在している環状電極部２３ｂとを含んでいる。線状電極部２３ａは、一端が圧電素子１０に電気的に接続され、他端が環状電極部２３ｂの内周に接続されている。第二電極２３と第二電極２４とは、離間している。環状電極部２３ｂの外周と環状電極部２４ｂの内周との離間距離は、５００μｍ以上である。

環状電極部２３ｂは、一部が切れた環状であり、端部２５ａ，２５ｂを含んでいる。端部２５ａ及び端部２５ｂは、線状電極部２４ａを挟んで、互いに対向している。すなわち、線状電極部２４ａは、端部２５ａと端部２５ｂとの間を通って、金属板２１の縁に延在しており、環状電極部２４ｂの内周に接続されている。環状電極部２３ｂは、圧電素子１０から離間している。

次に、図１１を参照して、本実施形態の更なる変形例に係る振動デバイス１Ｂについて説明する。図１１は、本変形例に係る振動デバイスを示す平面図である。

図１１に示されるように、本変形例に係る振動デバイス１Ｂと上述した振動デバイス１では、振動体２０上に配置されている圧電素子１０の数が異なっている。振動デバイス１Ｂは、複数の圧電素子１０と、振動体２０と、各圧電素子１０と振動体２０とを接合している接着部材３０（不図示）とを備えている。

図１１に示されている圧電素子１０では、たとえば、圧電素体１１の長手方向での長さが３０ｍｍであり、圧電素体１１の幅方向の長さが３０ｍｍである。第三電極１４の縁と第二主面１１ｂの各縁１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄとの離間距離は、第１実施形態と同様に、２０μｍ以上である。

金属板２１は、第二主面１１ａに直交する方向から見て、矩形形状を呈している。この矩形形状には、たとえば、角部が丸められている形状も含まれる。金属板２１の第三主面２１ａの寸法は、たとえば１６００ｍｍ×１２００ｍｍである。

本実施形態では、１個の振動体２０に対して１２個の圧電素子１０が行列状に配置されている。１０個の圧電素子１０が振動体２０の縁に沿って配置されており、２個の圧電素子１０が振動体２０の中央に配置されている。すなわち、振動体２０の中央に配置されている圧電素子１０は、振動体２０の縁に沿って配置されている圧電素子１０に囲まれている。

図１１に示されているように、各圧電素子１０に対して一対の第二電極２３，２４が設けられている。いずれの第二電極２３，２４も振動体２０の縁に向かって延在している。より具体的には、いずれの第二電極２３，２４も、一端が対応する圧電素子１０に電気的に接続され、他端が振動体２０の縁近傍に設けられると共に振動体２０の縁から離間している。

振動体２０の縁に沿って配置されている圧電素子１０には、線状の第二電極２３，２４が電気的に接続されている。振動体２０の中央に配置されている圧電素子１０には、Ｌ字形状の第二電極２３，２４が電気的に接続されている。Ｌ字形状の第二電極２３，２４は、それぞれ、金属板２１の長辺に向かって延在する線状電極部２３ｃ，２４ｃと、金属板２１の短辺に向かって延在する線状電極部２３ｄ，２４ｄとを有している。

線状電極部２３ｃ，２４ｃは、一端が圧電素子１０に電気的に接続されており、他端が線状電極部２３ｄ，２４ｄに連結されている。線状電極部２３ｄ，２４ｄは、一端が線状電極部２３ｃ，２４ｃに連結されており、他端が振動体２０の縁に向かって延在している。

図１１に示されている変形例に係る振動デバイス１Ｂでは、振動体２０の縁の各辺に対する各圧電素子１０の位置に応じて、各第二電極２３，２４の間隔が疎となるように、第二電極２３，２４は異なる四辺に向かって延在している。たとえば、振動体２０の縁に沿って配置されている圧電素子１０では、該圧電素子１０に接続されている第二電極２３，２４は、最も近い縁の辺に向かって延在している。振動体２０に設けられている第二電極２３及び第二電極２４の全てが、振動体２０の縁の一辺に向かって延在していてもよい。

第二電極２３と第二電極２４とが、振動体２０の縁の互いに異なる辺に向かって延在していてもよい。この場合、第二電極２３と第二電極２４とが、振動体２０の縁の互いに対向する辺に向かって延在してもよい。全ての圧電素子１０の第二電極２３が、振動体２０の縁の一辺に向かって延在し、全ての圧電素子１０の第二電極２４が、第二電極２３が延在する方向に位置する辺とは異なる一辺に向かって延在していてもよい。

以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

圧電素子１０内に配置されている内部電極１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１８ａ，１８ｂの数は、上述した実施形態及び変形例に示された数に限定されない。

本実施形態では、電界を発生させる内部電極１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１８ａ，１８ｂ、第一電極１２，１３、及び第三電極１４は、矩形形状を呈しているが、これに限定されない。たとえば、内部電極１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１８ａ，１８ｂ、第一電極１２，１３、及び第三電極１４は、第一主面１１ａに直交する方向から見て、円形形状などを呈していてもよい。

絶縁層２２は、必ずしも、金属板２１の第三主面２１ａの全体を覆っている必要はない。第二電極２３，２４と金属板２１とが電気的に絶縁されていれば、絶縁層２２は、第三主面２１ａの全体を覆っていなくてもよい。すなわち、金属板２１の第三主面２１ａの一部が、絶縁層２２から露出していてもよい。この場合でも、一対の第二電極２３，２４は、絶縁層２２の全ての縁から離間している。

圧電素子１０の第一電極１２，１３が凸部Ａを有しているが、振動体２０の第二電極２３，２４が凸部を有してもよい。

接着部材３０は、導電性フィラーを含んでいてもよい。この場合、第一電極１２と第二電極２３とがより一層確実に電気的に接続されると共に、第一電極１３と第二電極２４とがより一層確実に電気的に接続される。本実施形態では、絶縁層２２と第一主面１１ａとが接着部材３０により接合されていると共に、側面１１ｃの一部と絶縁層２２とが接着部材３０により接合されているが、絶縁層２２と第一主面１１ａとが接合されている必要はなく、また、側面１１ｃの一部と絶縁層２２とが接合されている必要はない。

１，１Ａ，１Ｂ…振動デバイス、１０…圧電素子、１１…圧電素体、１１ａ…第一主面、１１ｂ…第二主面、１２，１３…第一電極、２０…振動体、２１…金属板、２１ａ…第三主面、２１ｂ…第四主面、２２…絶縁層、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ…絶縁層の縁。

Claims (6)

1. 互いに対向する第一主面及び第二主面を有する圧電素体と、前記第一主面上に配置されている一対の第一電極と、を有する圧電素子と、
   互いに対向する第三主面及び第四主面を有する金属板と、前記第三主面上に配置されている絶縁層と、前記絶縁層上に配置されていると共に対応する前記第一電極に物理的に接触している一対の第二電極と、を有している振動体と、を備え、
   前記圧電素子と前記振動体とは、前記絶縁層を介して前記第一主面と前記第三主面とが対向するように配置されており、
   前記一対の第二電極は、前記第三主面に直交する方向から見て、前記圧電素子から露出し、かつ、前記絶縁層の全ての縁から離間している、振動デバイス。
2. 前記圧電素子と前記振動体とを接合している接着部材を更に備え、
   前記一対の第一電極は、対応する前記第二電極に物理的に接触している複数の凸部を有し、
   前記接着部材は、前記複数の凸部の間に設けられていると共に、対応する前記第一電極と前記第二電極とを接合している、請求項１に記載の振動デバイス。
3. 前記第一電極は、前記第一主面に直交する方向から見て、前記第一主面の全ての縁から離間している、請求項１又は２に記載の振動デバイス。
4. 前記圧電素子は、前記第二主面上に配置されている第三電極を更に有し、
   前記第三電極は、前記第二主面に直交する方向から見て、前記第二主面の全ての縁から離間している、請求項１〜３のいずれか一項に記載の振動デバイス。
5. 前記圧電素体は、前記第一主面と前記第二主面とを連結する側面を更に有し、
   前記第二主面及び前記側面の全体が露出している、請求項１〜３のいずれか一項に記載の振動デバイス。
6. 前記圧電素子は、
   前記圧電素体内に配置され、かつ、互いに対向している複数の内部電極と、
   前記圧電素体内に配置され、かつ、対応する前記内部電極と前記第一電極とを電気的に接続する導体と、を更に有している、請求項１〜５のいずれか一項に記載の振動デバイス。

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