JP2018129731A - Vibration device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vibration device in which improvement of a displacement amount is achieved.SOLUTION: A vibration device 1 includes a piezoelectric element 10 having a piezoelectric element 11 having first and second main surfaces 11a and 11b opposed to each other and first and second electrodes 12 and 13 disposed on the first main surface 11a, an insulating resin member 20 having a third main surface 20a joined to the piezoelectric element 10 and a fourth main surface 20b opposing the third main surface 20a, a vibrating member 30 made of metal, which has a fifth main surface 30a joined to the fourth main surface 20b of the resin member 20 and a sixth main surface 30b opposing the fifth main surface 30a, third and fourth electrodes 25 disposed on the third main surface 20a of the resin member 20, a first conductive resin layer 27 connecting the first electrode 12 and the third electrode 25, and a second conductive resin layer connecting the second electrode 13 and the fourth electrode.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、振動デバイスに関する。   The present invention relates to a vibrating device.

圧電素子と、互いに対向する一対の主面を有する振動部材とを備え、圧電素子と振動部材の主面とが互いに接合され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及び特許文献2)。   There is known a vibration device that includes a piezoelectric element and a vibration member having a pair of main surfaces facing each other, and the piezoelectric element and the main surface of the vibration member are joined to each other (for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

特開平04−70100号公報JP 04-70100 A

特許文献1に記載の振動デバイスでは、振動部材がガラス板である。このため、振動部材のQ値及び強度が比較的低く、変位量の向上が困難である。   In the vibration device described in Patent Document 1, the vibration member is a glass plate. For this reason, the Q value and strength of the vibration member are relatively low, and it is difficult to improve the displacement.

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。   An object of the present invention is to provide a vibration device in which the amount of displacement is improved.

本発明に係る振動デバイスは、互いに対向する第一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第一及び第二電極と、を有する圧電素子と、圧電素子と接合されている第三主面と第三主面に対向する第四主面とを有する絶縁性の樹脂部材と、樹脂部材の第四主面と接合されている第五主面と第五主面に対向する第六主面とを有すると共に、金属からなる振動部材と、樹脂部材の第三主面上に配置されている第三及び第四電極と、第一電極と第三電極とを接続している第一導電性樹脂層と、第二電極と第四電極とを接続している第二導電性樹脂層と、を備える。   A vibrating device according to the present invention includes a piezoelectric element having first and second main surfaces facing each other, a first and second electrodes arranged on the first main surface, and a piezoelectric element. An insulating resin member having a third main surface bonded to the element and a fourth main surface facing the third main surface; a fifth main surface bonded to the fourth main surface of the resin member; A vibration member made of metal, a third and a fourth electrode disposed on the third main surface of the resin member, a first electrode and a third electrode, having a sixth main surface opposite to the fifth main surface And a second conductive resin layer connecting the second electrode and the fourth electrode.

本発明に係る振動デバイスでは、振動部材が金属からなる。金属からなる振動部材は、ガラスからなる振動部材に比して、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。振動部材と圧電素子とで挟まれた領域には、絶縁性の樹脂部材が配置されている。したがって、振動部材にガラスでなく金属が用いられている場合にも、振動部材と圧電素子との間において短絡が防止されている。圧電素子の第一及び第二電極と第三及び第四電極とは、第一及び第二導電性樹脂層によって接続されている。このため、電極同士が接する場合よりも、振動デバイスの変位量が向上する。   In the vibration device according to the present invention, the vibration member is made of metal. A vibrating member made of metal has a higher Q value and strength than a vibrating member made of glass. For this reason, the displacement amount of the vibration device is improved. An insulating resin member is disposed in a region sandwiched between the vibration member and the piezoelectric element. Therefore, even when a metal is used for the vibration member instead of glass, a short circuit is prevented between the vibration member and the piezoelectric element. The first and second electrodes and the third and fourth electrodes of the piezoelectric element are connected by the first and second conductive resin layers. For this reason, the displacement amount of the vibration device is improved as compared with the case where the electrodes are in contact with each other.

第三及び第四電極は、第一主面に直交する方向から見て、圧電素子と離間していてもよい。圧電素子と樹脂部材とで挟まれた領域に第三及び第四電極が配置されていると、圧電素子は、第三及び第四電極と当接し、振動部材の第五及び第六主面に対して傾くおそれがある。圧電素子が樹脂部材に対して圧着される際には、第三及び第四電極から圧電素子に対して力が加わることで、圧電素体に割れが生じるおそれもある。第三及び第四電極が、第一主面に直交する方向から見て、圧電素子と離間していれば、圧電素子の傾き及び圧電素体の割れが抑制され得る。   The third and fourth electrodes may be separated from the piezoelectric element when viewed from the direction orthogonal to the first main surface. When the third and fourth electrodes are arranged in a region sandwiched between the piezoelectric element and the resin member, the piezoelectric element comes into contact with the third and fourth electrodes, and is on the fifth and sixth main surfaces of the vibration member. There is a risk of tilting. When the piezoelectric element is pressure-bonded to the resin member, a force may be applied to the piezoelectric element from the third and fourth electrodes, and the piezoelectric element body may be cracked. If the third and fourth electrodes are separated from the piezoelectric element when viewed from the direction orthogonal to the first main surface, the inclination of the piezoelectric element and the cracking of the piezoelectric element body can be suppressed.

圧電素子の第二主面と樹脂部材の第三主面とを接合する絶縁性の接着層を更に備え、圧電素子は、第二主面上に第一電極と電気的に接続されている第五電極を有し、接着層は、第五電極を覆っていてもよい。この場合、第四電極及び第二導電性樹脂層と第五電極との短絡が防止されている。   An insulating adhesive layer that joins the second main surface of the piezoelectric element and the third main surface of the resin member is further provided, and the piezoelectric element is electrically connected to the first electrode on the second main surface. There may be five electrodes, and the adhesive layer may cover the fifth electrode. In this case, a short circuit between the fourth electrode and the second conductive resin layer and the fifth electrode is prevented.

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。   According to the present invention, it is possible to provide a vibration device in which the amount of displacement is improved.

一実施形態に係る振動デバイスの平面図である。It is a top view of a vibration device concerning one embodiment. 振動デバイスの断面構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the cross-sectional structure of a vibration device. 本実施形態の変形例に係る振動デバイスの平面図である。It is a top view of the vibration device which concerns on the modification of this embodiment.

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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description, the same reference numerals are used for the same elements or elements having the same function, and redundant description is omitted.

まず、図1及び図2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1の平面図である。図2は、振動デバイス1の長辺に平行な平面で振動デバイス1を切断した断面図である。   First, with reference to FIG.1 and FIG.2, the structure of the vibration device which concerns on this embodiment is demonstrated. FIG. 1 is a plan view of a vibrating device 1 according to the present embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view of the vibration device 1 cut along a plane parallel to the long side of the vibration device 1.

振動デバイス1は、図1に示されるように、圧電素子10と、樹脂部材20と、振動部材30と、圧電素子10と樹脂部材20とを接合している接着層40と、樹脂部材20と振動部材30とを接合している接着層50とを備えている。圧電素子10は、圧電素体11と、一対の電極12,13と、電極14と、ビア導体19とを有している。   As shown in FIG. 1, the vibration device 1 includes a piezoelectric element 10, a resin member 20, a vibration member 30, an adhesive layer 40 that joins the piezoelectric element 10 and the resin member 20, and a resin member 20. An adhesive layer 50 that joins the vibration member 30 is provided. The piezoelectric element 10 includes a piezoelectric element body 11, a pair of electrodes 12 and 13, an electrode 14, and a via conductor 19.

圧電素体11は、板形状を有している。本実施形態において圧電素体11は、直方体形状を呈している。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は、互いに対向している主面11a及び主面11bを有している。圧電素体11の主面11a,11bの寸法、すなわち、主面11a,主面11bに直交する方向から見た場合の圧電素子10の寸法は、たとえば、30mm×30mmである。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。主面11aに直交する方向において、たとえば、圧電素子10の厚みは100μmであり、圧電素体11の厚みは70μmであり、電極12,13,14の各々の厚みは15μmである。   The piezoelectric element body 11 has a plate shape. In the present embodiment, the piezoelectric element body 11 has a rectangular parallelepiped shape. The rectangular parallelepiped shape includes a rectangular parallelepiped shape in which corners and ridges are chamfered, and a rectangular parallelepiped shape in which corners and ridges are rounded. The piezoelectric element body 11 has a main surface 11a and a main surface 11b facing each other. The dimensions of the main surfaces 11a and 11b of the piezoelectric element 11, that is, the dimensions of the piezoelectric element 10 when viewed from the direction orthogonal to the main surfaces 11a and 11b are, for example, 30 mm × 30 mm. The shape of the piezoelectric element 11 is not limited to a rectangular parallelepiped shape, and may be, for example, a disk shape. In the direction orthogonal to the main surface 11a, for example, the thickness of the piezoelectric element 10 is 100 μm, the thickness of the piezoelectric element 11 is 70 μm, and the thickness of each of the electrodes 12, 13, and 14 is 15 μm.

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]、PT(PbTiO)、PLZT[(Pb,La)(Zr、Ti)O]、又はチタン酸バリウム(BaTiO)などが挙げられる。圧電素体11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。 The piezoelectric element body 11 is made of a piezoelectric ceramic material. Examples of the piezoelectric ceramic material include PZT [Pb (Zr, Ti) O 3 ], PT (PbTiO 3 ), PLZT [(Pb, La) (Zr, Ti) O 3 ], or barium titanate (BaTiO 3 ). Can be mentioned. The piezoelectric element body 11 is composed of, for example, a sintered body of a ceramic green sheet containing the above-described piezoelectric ceramic material.

図2に示されるように、圧電素体11の主面11a上には、一対の電極12,13が配置されている。圧電素体11の主面11b上には、電極14が配置されている。電極12,13,14は、導電性材料(たとえば、Ag、Pd、又はCuなど)を含む導体である。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。   As shown in FIG. 2, a pair of electrodes 12 and 13 are disposed on the main surface 11 a of the piezoelectric element body 11. An electrode 14 is disposed on the main surface 11 b of the piezoelectric element body 11. The electrodes 12, 13, and 14 are conductors including a conductive material (for example, Ag, Pd, or Cu). These conductors are configured as a sintered body of a conductive paste containing a conductive material.

電極12及び電極13は、主面11a上において互いに離間している。電極13が主面11aに接している面積は、電極12が主面11aに接している面積よりも大きい。電極14が主面11bに接している面積は、電極12が主面11aに接している面積又は電極13が主面11aに接している面積よりも大きい。電極13及び電極14は、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。   The electrode 12 and the electrode 13 are separated from each other on the main surface 11a. The area where the electrode 13 is in contact with the main surface 11a is larger than the area where the electrode 12 is in contact with the main surface 11a. The area where the electrode 14 is in contact with the main surface 11b is larger than the area where the electrode 12 is in contact with the main surface 11a or the area where the electrode 13 is in contact with the main surface 11a. The electrode 13 and the electrode 14 have regions that overlap each other when viewed from the direction orthogonal to the main surface 11a.

ビア導体19は、電極12と電極14とを物理的かつ電気的に接続している。ビア導体19は、主面11aに直交する方向から見て圧電素子10の側面近傍に配置されており、主面11aから主面11bに貫通している。ビア導体19は、電極12,13,14と同様に、導電性材料(たとえば、Ag、Pd、又はCuなど)からなる導体である。   The via conductor 19 physically and electrically connects the electrode 12 and the electrode 14. The via conductor 19 is disposed in the vicinity of the side surface of the piezoelectric element 10 when viewed from the direction orthogonal to the main surface 11a, and penetrates from the main surface 11a to the main surface 11b. The via conductor 19 is a conductor made of a conductive material (for example, Ag, Pd, or Cu), like the electrodes 12, 13, and 14.

樹脂部材20は、圧電素体11の主面11a,11bに平行な互いに対向する主面20a及び主面20bを有している。樹脂部材20は、膜状又は板状であり、主面20a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。樹脂部材20の形状は、矩形形状に限定されず、たとえば、円形状等でもよい。   The resin member 20 has a main surface 20 a and a main surface 20 b facing each other parallel to the main surfaces 11 a and 11 b of the piezoelectric element body 11. The resin member 20 has a film shape or a plate shape, and has a rectangular shape when viewed from a direction orthogonal to the main surface 20a. The rectangular shape includes, for example, a shape with rounded corners. The shape of the resin member 20 is not limited to a rectangular shape, and may be, for example, a circular shape.

樹脂部材20は、ポリイミド樹脂、PET樹脂、又はポリパラキシリレン樹脂などからなり、絶縁性を有している。主面20aに直交する方向から見て、樹脂部材20の面積は、圧電素子10の面積より大きい。たとえば、樹脂部材20の主面20a,20bの寸法は、40mm×40mmである。主面20aに直交する方向において、樹脂部材20の厚みは、圧電素子10の厚みよりも小さい。たとえば、主面20aに直交する方向における樹脂部材20の厚みは、25μmである。樹脂部材20の熱膨張率は、圧電素子10の熱膨張率よりも大きい。   The resin member 20 is made of polyimide resin, PET resin, polyparaxylylene resin, or the like, and has insulating properties. The area of the resin member 20 is larger than the area of the piezoelectric element 10 when viewed from the direction orthogonal to the main surface 20a. For example, the dimensions of the main surfaces 20a and 20b of the resin member 20 are 40 mm × 40 mm. In the direction orthogonal to the main surface 20 a, the thickness of the resin member 20 is smaller than the thickness of the piezoelectric element 10. For example, the thickness of the resin member 20 in the direction orthogonal to the main surface 20a is 25 μm. The thermal expansion coefficient of the resin member 20 is larger than the thermal expansion coefficient of the piezoelectric element 10.

樹脂部材20の端部には、延出部21が接続されている。本実施形態では、延出部21は、樹脂部材20の外縁の一辺から、主面20aと平行な方向に直線的に、振動部材30の縁を越えて延在している。延出部21は、主面20aに直交する方向から見て振動部材30と重なる領域において、樹脂部材20と同様に振動部材30に接合されている。   An extension portion 21 is connected to the end portion of the resin member 20. In the present embodiment, the extending portion 21 extends linearly from one side of the outer edge of the resin member 20 in a direction parallel to the main surface 20 a and beyond the edge of the vibration member 30. The extension 21 is joined to the vibration member 30 in the same manner as the resin member 20 in a region overlapping the vibration member 30 when viewed from the direction orthogonal to the main surface 20a.

延出部21の幅は、延出部21が接続されている樹脂部材20の辺の長さよりも短く、たとえば12mmである。本実施形態では、延出部21は、樹脂部材20と同一の材料からなる。延出部21の厚みは、少なくとも主面20aに直交する方向から見て振動部材30と重なる領域において、樹脂部材20と同一であり、圧電素子10の厚みよりも小さい。延出部21の熱膨張率も、圧電素子10の熱膨張率よりも大きい。   The width of the extension part 21 is shorter than the length of the side of the resin member 20 to which the extension part 21 is connected, for example, 12 mm. In the present embodiment, the extending portion 21 is made of the same material as the resin member 20. The thickness of the extending portion 21 is the same as that of the resin member 20 at least in the region overlapping the vibration member 30 when viewed from the direction orthogonal to the main surface 20 a, and is smaller than the thickness of the piezoelectric element 10. The thermal expansion coefficient of the extending portion 21 is also larger than the thermal expansion coefficient of the piezoelectric element 10.

延出部21及び樹脂部材20の主面20a上には、圧電素子10と電気的に接続されている一対の電極25,26が設けられている。電極25,26は、樹脂部材20の縁近傍に端部を有し、主面20aに直交する方向から見て圧電素子10から離間している。電極25,26は、樹脂部材20の縁近傍から主面20aに平行な方向に延在している。電極25,26は、延出部21上に設けられている不図示の端部によって、不図示の電源に接続されている。電極25,26は、導電性材料(たとえば、Ag、Pd、又はCuなど)を含む導電性ペーストの焼結体として構成される。   A pair of electrodes 25 and 26 that are electrically connected to the piezoelectric element 10 are provided on the extension portion 21 and the main surface 20 a of the resin member 20. The electrodes 25 and 26 have end portions in the vicinity of the edge of the resin member 20 and are separated from the piezoelectric element 10 when viewed from a direction orthogonal to the main surface 20a. The electrodes 25 and 26 extend from the vicinity of the edge of the resin member 20 in a direction parallel to the main surface 20a. The electrodes 25 and 26 are connected to a power source (not shown) by end portions (not shown) provided on the extending portion 21. The electrodes 25 and 26 are configured as a sintered body of a conductive paste containing a conductive material (for example, Ag, Pd, or Cu).

電極25は、樹脂部材20において、圧電素子10の主面11a上に位置する電極12に、導電性樹脂層27によって電気的に接続されている。電極26は、樹脂部材20において、圧電素子10の主面11a上に配置されている電極13に、導電性樹脂層28によって電気的に接続されている。導電性樹脂層27,28は、合成樹脂(たとえば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、又はイミド樹脂など)と導電性フィラー(Ag、Cu、又はAgめっき処理が施された物質など)とからなる。   The electrode 25 is electrically connected to the electrode 12 positioned on the main surface 11 a of the piezoelectric element 10 in the resin member 20 by the conductive resin layer 27. The electrode 26 is electrically connected to the electrode 13 arranged on the main surface 11 a of the piezoelectric element 10 in the resin member 20 by the conductive resin layer 28. The conductive resin layers 27 and 28 are made of a synthetic resin (for example, an epoxy resin, a urethane resin, or an imide resin) and a conductive filler (such as a substance subjected to Ag, Cu, or Ag plating).

振動部材30は、主面20a,20bに平行な互いに対向する主面30a及び主面30bを有している。振動部材30は、板状であり、主面30a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。上述した延出部21は、振動部材30の短辺側から引き出されている。振動部材30の形状は、矩形形状に限定されず、円形状等でもよい。本実施形態では、主面30aに直交する方向から見て、圧電素子10は、振動部材30の外縁の各辺と圧電素子10の外縁の各辺とが平行となるように、振動部材30の中央近傍に配置されている。   The vibration member 30 has a main surface 30a and a main surface 30b facing each other parallel to the main surfaces 20a and 20b. The vibration member 30 has a plate shape, and has a rectangular shape when viewed from a direction orthogonal to the main surface 30a. The rectangular shape includes, for example, a shape with rounded corners. The extension portion 21 described above is drawn from the short side of the vibration member 30. The shape of the vibration member 30 is not limited to a rectangular shape, and may be a circular shape or the like. In the present embodiment, when viewed from the direction orthogonal to the main surface 30 a, the piezoelectric element 10 includes the vibrating member 30 such that each side of the outer edge of the vibrating member 30 is parallel to each side of the outer edge of the piezoelectric element 10. It is arranged near the center.

主面20aに直交する方向から見て、振動部材30の面積は、圧電素子10の面積及び樹脂部材20の面積より大きい。たとえば、振動部材30の主面30a,30bの寸法は、80m×60mmである。主面20aに直交する方向において、樹脂部材20の厚みは、振動部材30の厚みよりも小さい。主面20aに直交する方向において、振動部材30の厚みは、圧電素子10の厚み以上の大きさである。たとえば、主面20aに直交する方向における振動部材30の厚みは、250μmである。振動部材30の熱膨張率は、圧電素子10及び樹脂部材20の熱膨張率よりも大きい。振動部材30は、Ni、ステンレス鋼、黄銅、又はインバーなどを材料とする金属からなる。   The area of the vibrating member 30 is larger than the area of the piezoelectric element 10 and the area of the resin member 20 when viewed from the direction orthogonal to the main surface 20a. For example, the dimensions of the main surfaces 30a and 30b of the vibration member 30 are 80 m × 60 mm. In the direction orthogonal to the main surface 20 a, the thickness of the resin member 20 is smaller than the thickness of the vibration member 30. In the direction orthogonal to the main surface 20a, the thickness of the vibration member 30 is greater than or equal to the thickness of the piezoelectric element 10. For example, the thickness of the vibrating member 30 in the direction orthogonal to the main surface 20a is 250 μm. The thermal expansion coefficient of the vibration member 30 is larger than the thermal expansion coefficients of the piezoelectric element 10 and the resin member 20. The vibration member 30 is made of a metal made of Ni, stainless steel, brass, or invar.

樹脂部材20は、図2に示しているように、主面20aに直交する方向から見て、振動部材30の端部からGap(a)だけ離れ、圧電素子10の端部からGap(b)だけ離れて位置している。振動部材30の短辺方向において、Gap(a)は振動部材30の短辺の長さの2%以上であり、Gap(b)は振動部材30の短辺に平行な圧電素子10の辺の長さの2%以上である。振動部材30の長辺方向において、Gap(a)は振動部材30の長辺の長さの2%以上であり、Gap(b)は振動部材30の長辺に平行な圧電素子10の辺の長さの2%以上である。   As shown in FIG. 2, the resin member 20 is separated from the end of the vibration member 30 by Gap (a) and viewed from the end of the piezoelectric element 10 as viewed from the direction orthogonal to the main surface 20a. Is located just away. In the short side direction of the vibrating member 30, Gap (a) is 2% or more of the length of the short side of the vibrating member 30, and Gap (b) is the length of the side of the piezoelectric element 10 parallel to the short side of the vibrating member 30. 2% or more of the length. In the long side direction of the vibration member 30, Gap (a) is 2% or more of the length of the long side of the vibration member 30, and Gap (b) is the length of the side of the piezoelectric element 10 parallel to the long side of the vibration member 30. 2% or more of the length.

すなわち、振動部材30の主面30a,30bの寸法が80mm×60mmである場合、樹脂部材20の端部は、振動部材30の長辺から2mm以上離れて位置し、振動部材30の短辺から2mm以上離れて位置している。主面11aに直交する方向から見た場合の圧電素子10の寸法が30mm×30mmである場合、樹脂部材20の端部は、圧電素子10の長辺から0.5mm以上離れて位置し、圧電素子10の短辺から0.5mm以上離れて位置している。   That is, when the dimensions of the main surfaces 30 a and 30 b of the vibration member 30 are 80 mm × 60 mm, the end portion of the resin member 20 is located 2 mm or more away from the long side of the vibration member 30 and from the short side of the vibration member 30. It is located at a distance of 2 mm or more. When the dimension of the piezoelectric element 10 when viewed from the direction orthogonal to the main surface 11a is 30 mm × 30 mm, the end of the resin member 20 is located at least 0.5 mm away from the long side of the piezoelectric element 10, It is located at least 0.5 mm away from the short side of the element 10.

たとえば、図2に示している樹脂部材20の主面20a,20bの寸法は、32mm×32mmである。Gap(a)は14mmであり、Gap(b)は24mmである。図3に示している樹脂部材20の主面20a,20bの寸法は、76mm×56mmである。Gap(a)は2mmであり、Gap(b)は2mmである。図3は、本実施形態の変形例に係る振動デバイス1の平面図である。   For example, the dimensions of the main surfaces 20a and 20b of the resin member 20 shown in FIG. 2 are 32 mm × 32 mm. Gap (a) is 14 mm and Gap (b) is 24 mm. The dimensions of the main surfaces 20a and 20b of the resin member 20 shown in FIG. 3 are 76 mm × 56 mm. Gap (a) is 2 mm and Gap (b) is 2 mm. FIG. 3 is a plan view of the vibration device 1 according to a modification of the present embodiment.

接着層40は、絶縁性を有しており、圧電素子10と樹脂部材20の主面20aとを接合している。本実施形態では、接着層40は、圧電素子10の主面11b側だけでなく、側面にも付着されている。接着層40は、圧電素子10の主面11b上に配置されている電極14を覆っている。すなわち、電極14は、接着層40と圧電素体11とに囲まれており、露出していない。接着層40の厚みは、たとえば7μm以下である。   The adhesive layer 40 has an insulating property, and joins the piezoelectric element 10 and the main surface 20a of the resin member 20. In the present embodiment, the adhesive layer 40 is attached not only to the main surface 11 b side of the piezoelectric element 10 but also to the side surface. The adhesive layer 40 covers the electrode 14 disposed on the main surface 11 b of the piezoelectric element 10. That is, the electrode 14 is surrounded by the adhesive layer 40 and the piezoelectric element body 11 and is not exposed. The thickness of the adhesive layer 40 is, for example, 7 μm or less.

接着層50は、絶縁性を有しており、樹脂部材20の主面20bと振動部材30の主面30aとを接合している。延出部21は、接着層50によって、主面20aに直交する方向から見て振動部材30と重なる領域で振動部材30と接合されている。接着層50の厚みは、たとえば7μm以下である。   The adhesive layer 50 has an insulating property, and joins the main surface 20 b of the resin member 20 and the main surface 30 a of the vibration member 30. The extending portion 21 is joined to the vibration member 30 by the adhesive layer 50 in a region overlapping the vibration member 30 when viewed from the direction orthogonal to the main surface 20a. The thickness of the adhesive layer 50 is, for example, 7 μm or less.

接着層50が振動部材30に接着している接着面積は、接着層40が樹脂部材20に接着している接着面積より大きい。本実施形態では、接着層40は、圧電素子10の主面11b側の全体に接着されており、接着層50は、樹脂部材20の主面20bの全体に接着されている。   The adhesion area where the adhesive layer 50 adheres to the vibration member 30 is larger than the adhesion area where the adhesive layer 40 adheres to the resin member 20. In the present embodiment, the adhesive layer 40 is bonded to the entire main surface 11 b side of the piezoelectric element 10, and the adhesive layer 50 is bonded to the entire main surface 20 b of the resin member 20.

接着層40,50には、樹脂又は両面テープ等が用いられる。たとえば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シアノアクリエート樹脂、又は嫌気硬化型のアクリル樹脂などが用いられる。特に、嫌気硬化型のアクリル樹脂が用いられることで、樹脂部材20の熱による変形が防止される。エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シアノアクリエート樹脂が用いられる場合には、接着層40,50が低温で硬化されることで、樹脂部材20の熱による変形が抑制される。接着層40,50は、導電性フィラーを含まない。   For the adhesive layers 40 and 50, resin, double-sided tape or the like is used. For example, an epoxy resin, a urethane resin, a cyanoacrylate resin, an anaerobic curable acrylic resin, or the like is used. In particular, the use of an anaerobic curable acrylic resin prevents the resin member 20 from being deformed by heat. When an epoxy resin, a urethane resin, or a cyanoacrylate resin is used, the adhesive layers 40 and 50 are cured at a low temperature, so that deformation of the resin member 20 due to heat is suppressed. The adhesive layers 40 and 50 do not contain a conductive filler.

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。   Next, the operation and effect of the vibration device 1 will be described.

電極12及び電極13に極性が異なる電圧が印加されると、電極12に電気的に接続されている電極14と電極13との間で電界が発生する。したがって、圧電素体11において、電極13と電極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。   When voltages having different polarities are applied to the electrode 12 and the electrode 13, an electric field is generated between the electrode 14 and the electrode 13 that are electrically connected to the electrode 12. Therefore, in the piezoelectric element 11, the region sandwiched between the electrode 13 and the electrode 14 becomes the active region, and displacement occurs in the active region. That is, when an AC voltage is applied to the pair of electrodes 12 and 13, the piezoelectric element 10 repeatedly expands and contracts according to the frequency of the applied AC voltage.

圧電素子10と樹脂部材20とは、接着層40によって接合されている。樹脂部材20と振動部材30とは、接着層50によって接合されている。このため、振動部材30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、振動部材30のQ値及び強度が高いほど、振動部材30の変位量が向上する。   The piezoelectric element 10 and the resin member 20 are joined by an adhesive layer 40. The resin member 20 and the vibration member 30 are joined by an adhesive layer 50. For this reason, the vibration member 30 flexes and vibrates integrally with the piezoelectric element 10 according to repeated expansion and contraction in the piezoelectric element 10. At this time, the higher the Q value and strength of the vibration member 30, the more the displacement amount of the vibration member 30 is improved.

振動デバイス1では、振動部材30は金属からなる。金属からなる振動部材30は、ガラスからなる振動部材に比して、高いQ値及び強度を有する。このため、振動デバイス1では、変位量が向上されている。   In the vibration device 1, the vibration member 30 is made of metal. The vibration member 30 made of metal has a higher Q value and strength than a vibration member made of glass. For this reason, in the vibration device 1, the amount of displacement is improved.

振動部材30と圧電素子10とで挟まれた領域には、絶縁性の樹脂部材20が配置されている。このため、振動部材30にガラスでなく金属が用いられている場合にも、振動部材30と圧電素子10との間において短絡が防止されている。電極25,26が絶縁性の樹脂部材20上に配置されているため、電極25,26と振動部材30との間において短絡が防止されている。   An insulating resin member 20 is disposed in a region sandwiched between the vibration member 30 and the piezoelectric element 10. For this reason, even when a metal is used for the vibrating member 30 instead of glass, a short circuit is prevented between the vibrating member 30 and the piezoelectric element 10. Since the electrodes 25 and 26 are disposed on the insulating resin member 20, a short circuit is prevented between the electrodes 25 and 26 and the vibration member 30.

圧電素子10の電極12,13と電極25,26とは、導電性樹脂層27,28によって接続されている。このため、電極同士が接する場合よりも、振動デバイス1の変位量が向上する。   The electrodes 12 and 13 and the electrodes 25 and 26 of the piezoelectric element 10 are connected by conductive resin layers 27 and 28. For this reason, the displacement amount of the vibration device 1 improves compared with the case where electrodes contact.

電極25,26は、主面20aに直交する方向から見て、圧電素子10と離間している。圧電素子10と樹脂部材20とで挟まれた領域に電極25,26が配置されていると、圧電素子10は、電極25,26と当接して振動部材30の主面30a,30bに対して傾くおそれがある。圧電素子10が樹脂部材20に対して圧着される際には、電極25,26から圧電素子10に対して力が加わることで、圧電素体11に割れが生じるおそれもある。電極25,26が、主面20aに直交する方向から見て、圧電素子10と離間していれば、圧電素子10の傾き及び圧電素体11の割れが抑制され得る。   The electrodes 25 and 26 are separated from the piezoelectric element 10 when viewed from the direction orthogonal to the main surface 20a. When the electrodes 25 and 26 are arranged in a region sandwiched between the piezoelectric element 10 and the resin member 20, the piezoelectric element 10 comes into contact with the electrodes 25 and 26 and is against the main surfaces 30 a and 30 b of the vibration member 30. There is a risk of tilting. When the piezoelectric element 10 is pressure-bonded to the resin member 20, a force may be applied to the piezoelectric element 10 from the electrodes 25 and 26, so that the piezoelectric element body 11 may be cracked. If the electrodes 25 and 26 are separated from the piezoelectric element 10 when viewed from the direction orthogonal to the main surface 20a, the inclination of the piezoelectric element 10 and the cracking of the piezoelectric element body 11 can be suppressed.

接着層40は、絶縁性であり、電極14を覆っている。このため、電極26及び導電性樹脂層28と、電極14との短絡が防止されている。   The adhesive layer 40 is insulative and covers the electrode 14. For this reason, a short circuit between the electrode 26 and the conductive resin layer 28 and the electrode 14 is prevented.

振動デバイス1では、上述したように、主面20aと直交する方向から見て、絶縁性を有する樹脂部材20の面積は、圧電素子10の面積より大きい。このため、樹脂部材20によって圧電素子10と振動部材30との短絡の発生が抑制されている。接着層50が振動部材30に接着している接着面積は、接着層40が樹脂部材20に接着している接着面積より大きい。このため、樹脂部材20と圧電素子10との接着面積と、樹脂部材20と振動部材30との接着面積とが同じである振動デバイス1よりも、振動部材30の端部における変位が向上されている。すなわち、圧電素子10が振動部材30よりも小さくとも、振動部材30の端部における変位が確保されている。したがって、振動デバイス1では、圧電素子10と振動部材30との間における短絡の発生が抑制されていると共に、振動部材30の端部で十分な変位が得られる。   In the vibration device 1, as described above, the area of the resin member 20 having insulation is larger than the area of the piezoelectric element 10 when viewed from the direction orthogonal to the main surface 20 a. For this reason, occurrence of a short circuit between the piezoelectric element 10 and the vibration member 30 is suppressed by the resin member 20. The adhesion area where the adhesive layer 50 adheres to the vibration member 30 is larger than the adhesion area where the adhesive layer 40 adheres to the resin member 20. For this reason, the displacement at the end of the vibration member 30 is improved as compared with the vibration device 1 in which the adhesion area between the resin member 20 and the piezoelectric element 10 and the adhesion area between the resin member 20 and the vibration member 30 are the same. Yes. That is, even when the piezoelectric element 10 is smaller than the vibration member 30, the displacement at the end of the vibration member 30 is ensured. Therefore, in the vibration device 1, the occurrence of a short circuit between the piezoelectric element 10 and the vibration member 30 is suppressed, and a sufficient displacement can be obtained at the end of the vibration member 30.

振動部材30の変位は、圧電素子10が接合されている部分が最も大きく、圧電素子10から離れるほど減少する。このため、振動部材30の変位は、振動部材30の短辺近傍において最小である。振動デバイス1では、延出部21は、振動部材30の変位が最小となる短辺側から引き出されているため、振動部材30から剥がれ難い。   The displacement of the vibration member 30 is the largest at the portion where the piezoelectric element 10 is bonded, and decreases as the distance from the piezoelectric element 10 increases. For this reason, the displacement of the vibration member 30 is minimum in the vicinity of the short side of the vibration member 30. In the vibrating device 1, the extending portion 21 is pulled out from the short side where the displacement of the vibrating member 30 is minimized, and thus is difficult to peel off from the vibrating member 30.

金属からなる振動部材30は圧電素子10に比べて熱膨張率が大きいため、温度変化によって振動部材30が変形するおそれがある。厚みが小さいほど剛性は低くため、振動部材30は厚みが小さいほど変形しやすい。したがって、振動部材30の厚みが小さいと、温度変化に起因する振動部材30の変形によって圧電素子10に外力が加わることで、圧電素子10に割れが生じやすい。振動部材30が変形しやすいと、振動部材30が他部材に接合された態様では、振動デバイス1が駆動される場合に接合の剥がれも生じやすい。   Since the vibration member 30 made of metal has a larger coefficient of thermal expansion than the piezoelectric element 10, the vibration member 30 may be deformed by a temperature change. Since the rigidity is lower as the thickness is smaller, the vibration member 30 is more easily deformed as the thickness is smaller. Therefore, when the thickness of the vibration member 30 is small, an external force is applied to the piezoelectric element 10 due to the deformation of the vibration member 30 due to a temperature change, so that the piezoelectric element 10 is likely to be cracked. When the vibration member 30 is easily deformed, in the aspect in which the vibration member 30 is bonded to another member, peeling of the bond is likely to occur when the vibration device 1 is driven.

この点、主面20aに直交する方向において、振動部材30の厚みは、圧電素子10の厚み以上の大きさである。したがって、振動部材30の厚みが確保されているため、破損し難い。絶縁性の樹脂部材20の厚みが、圧電素子10及び振動部材30の厚みよりも小さいため、振動デバイス1の振動が人間の触覚によって認知されやすい。   In this regard, the thickness of the vibrating member 30 is greater than or equal to the thickness of the piezoelectric element 10 in the direction orthogonal to the main surface 20a. Therefore, since the thickness of the vibration member 30 is ensured, it is difficult to break. Since the thickness of the insulating resin member 20 is smaller than the thickness of the piezoelectric element 10 and the vibration member 30, the vibration of the vibration device 1 is easily recognized by human tactile sense.

樹脂部材20の主面20a上には、圧電素子10と電気的に接続されている一対の電極25,26が設けられている。このため、圧電素子10に電圧を印加する電極25,26が、省スペースで簡易に設けられる。上記構成によれば、電極25,26を配置するスペースが確保されると共に、圧電素子10と振動部材30との短絡の抑制、及び振動部材30の端部における変位の確保が実現される。   On the main surface 20 a of the resin member 20, a pair of electrodes 25 and 26 that are electrically connected to the piezoelectric element 10 are provided. For this reason, the electrodes 25 and 26 for applying a voltage to the piezoelectric element 10 are simply provided in a space-saving manner. According to the above configuration, a space for arranging the electrodes 25 and 26 is ensured, a short circuit between the piezoelectric element 10 and the vibration member 30 is suppressed, and a displacement at the end of the vibration member 30 is ensured.

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。   The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not necessarily limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

たとえば、圧電素子10は、圧電素体11内に一つ又は複数の内部電極を有する積層構造であってもよい。この場合、圧電素体11は複数の圧電体層を含み、内部電極と圧電体層とが交互に配置される。   For example, the piezoelectric element 10 may have a laminated structure having one or a plurality of internal electrodes in the piezoelectric element body 11. In this case, the piezoelectric element 11 includes a plurality of piezoelectric layers, and the internal electrodes and the piezoelectric layers are alternately arranged.

振動デバイス1では、電極12,13が圧電素体11の主面11a上に配置され、電極14が主面11b上に配置されているが、電極12,13が主面11b上に配置され、電極14が主面11a上に配置されてもよい。   In the vibration device 1, the electrodes 12 and 13 are disposed on the main surface 11a of the piezoelectric element body 11, and the electrode 14 is disposed on the main surface 11b. However, the electrodes 12 and 13 are disposed on the main surface 11b. The electrode 14 may be disposed on the main surface 11a.

電極12を設けずに、主面11a上に電極13のみが配置されてもよい。この場合、電極25は、電極14に直接又は導電性フィラーを通して、電気的に接続される。   Only the electrode 13 may be disposed on the main surface 11a without providing the electrode 12. In this case, the electrode 25 is electrically connected to the electrode 14 directly or through a conductive filler.

振動部材30は装置等の筐体であってもよいし、振動部材30が装置等の筐体に面接着によって実装されてもよい。   The vibration member 30 may be a housing such as a device, or the vibration member 30 may be mounted on a housing such as a device by surface bonding.

1…振動デバイス、10…圧電素子、11…圧電素体、11a,11b…圧電素体の主面、12,13,14…圧電素子の電極、20…樹脂部材、20a,20b…樹脂部材の主面、25,26…電極、27,28…導電性樹脂層、30…振動部材、30a,30b…振動部材の主面、40,50…接着層。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vibration device, 10 ... Piezoelectric element, 11 ... Piezoelectric body, 11a, 11b ... Main surface of piezoelectric body, 12, 13, 14 ... Electrode of piezoelectric element, 20 ... Resin member, 20a, 20b ... Resin member Main surfaces, 25, 26 ... electrodes, 27, 28 ... conductive resin layers, 30 ... vibrating members, 30a, 30b ... main surfaces of vibrating members, 40, 50 ... adhesive layers.

Claims (3)

互いに対向する第一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第一及び第二電極と、を有する圧電素子と、
前記圧電素子と接合されている第三主面と前記第三主面に対向する第四主面とを有する絶縁性の樹脂部材と、
前記樹脂部材の前記第四主面と接合されている第五主面と前記第五主面に対向する第六主面とを有するとともに、金属からなる振動部材と、
前記樹脂部材の前記第三主面上に配置されている第三及び第四電極と、
前記第一電極と前記第三電極とを接続している第一導電性樹脂層と、
前記第二電極と前記第四電極とを接続している第二導電性樹脂層と、を備える、振動デバイス。
A piezoelectric element having a piezoelectric element body having first and second main surfaces opposed to each other, and first and second electrodes disposed on the first main surface;
An insulating resin member having a third main surface joined to the piezoelectric element and a fourth main surface facing the third main surface;
A vibration member made of metal, having a fifth main surface joined to the fourth main surface of the resin member and a sixth main surface facing the fifth main surface;
Third and fourth electrodes disposed on the third main surface of the resin member;
A first conductive resin layer connecting the first electrode and the third electrode;
A vibration device comprising: a second conductive resin layer connecting the second electrode and the fourth electrode.
前記第三及び第四電極は、前記第一主面に直交する方向から見て、前記圧電素子と離間している、請求項1に記載の振動デバイス。   The vibrating device according to claim 1, wherein the third and fourth electrodes are separated from the piezoelectric element when viewed from a direction orthogonal to the first main surface. 前記圧電素子と前記樹脂部材の前記第三主面とは、絶縁性の接着層により接合されており、
前記圧電素子は、前記第二主面上に配置されていると共に前記第一電極と電気的に接続されている第五電極を有し、
前記接着層は、前記第五電極を覆っている、請求項1又2に記載の振動デバイス。
The piezoelectric element and the third main surface of the resin member are joined by an insulating adhesive layer,
The piezoelectric element has a fifth electrode disposed on the second main surface and electrically connected to the first electrode,
The vibrating device according to claim 1, wherein the adhesive layer covers the fifth electrode.
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