JP2019041217A - 振動デバイス及び音響デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】振動を伝達する効率が優れている振動デバイスを提供する。【解決手段】振動デバイス１は、圧電素子１０と、金属からなる振動増幅板２０と、を備えている。振動増幅板２０は、圧電素子１０が接続されている主面２０ａと、主面２０ａと対向している主面２０ｂとを有している。振動増幅板２０の主面２０ｂ側には、少なくとも一つの突起部２１が設けられている。突起部２１は、振動増幅板２０の硬度以上の硬度を有する金属からなる。【選択図】図４

Description

本発明は、振動デバイスと、当該振動デバイスを備える音響デバイスに関する。

圧電素子と、圧電素子が接続されている主面を有している金属板と、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１参照）。特許文献１には、上記振動デバイスと、振動デバイスが固定されている振動板とを備えている音響デバイスが開示されている。

実開昭６１−０４０１００号公報

本発明の第一の態様は、振動を伝達する効率（以下、「振動伝達効率」と称する）が優れている振動デバイスを提供することを目的とする。本発明の第二の態様は、振動伝達効率が優れている音響デバイスを提供することを目的とする。

本発明の第一の態様に係る振動デバイスは、圧電素子と、圧電素子が接続されている第一主面と、第一主面と対向している第二主面とを有していると共に、金属からなる振動増幅板と、を備え、振動増幅板の第二主面側には、突起部が設けられており、突起部は、振動増幅板の硬度以上の硬度を有する金属からなる。

本発明の第一の態様に係る振動デバイスでは、圧電素子が、金属からなる振動増幅板の第一主面と接続されているので、圧電素子の変位に伴い、振動増幅板が振動する。振動増幅板の第二主面側に、金属からなる突起部が設けられている。したがって、突起部が、振動デバイス（振動増幅板）の振動が伝達される被振動部材（たとえば、音響デバイスの振動板など）に当接する場合、振動増幅板の振動が、突起部を通して被振動部材に伝達される。突起部の硬度は振動増幅板の硬度以上であるので、振動増幅板の振動が被振動部材に効率よく伝達される。

突起部の高さは、振動増幅板の厚み以上であってもよい。振動増幅板が、突起部が設けられている領域以外の領域で被振動部材と接触する場合、振動伝達効率が低下すると共に、可聴域でのノイズ（たとえば、びびり音など）が生じるおそれがある。突起部の高さが、振動増幅板の厚み以上である構成では、突起部の高さが振動増幅板の厚み未満である構成に比して、振動増幅板における突起部が設けられている領域以外の領域と被振動部材との間隔が大きい。したがって、振動増幅板が、突起部が設けられている領域以外の領域で被振動部材と接触し難い。この結果、振動伝達効率の低下及びノイズの発生が抑制される。

振動増幅板と突起部とは、同じ金属からなっていてもよい。この場合、突起部を振動増幅板に一体に設けることが可能であり、突起部が設けられている振動増幅板を簡易かつ低コストで実現できる。

圧電素子は、第一主面に直交する方向から見て、第一主面の略中央に位置していてもよく、突起部は、第二主面に直交する方向から見て、第二主面の略中央に位置していてもよい。圧電素子が、第一主面の略中央に位置している場合、振動増幅板の振幅は、振動増幅板（第一及び第二主面）の略中央で大きく、振動増幅板の中央から離れるにしたがって小さい。したがって、突起部が、第二主面の中央に位置している場合、振動増幅板の振動が被振動部材により一層効率よく伝達される。

突起部は、振動増幅板の第二主面が突出することにより構成されていてもよい。振動増幅板の第一主面における突起部に対応する位置には、窪み部が設けられていてもよい。

圧電素子は、振動増幅板が振動するとき、振動増幅板に沿って変形する。振動増幅板の振幅は、振動増幅板（第一及び第二主面）の略中央で大きい。したがって、振動増幅板から圧電素子に作用する力は、振動増幅板（第一主面）の略中央で大きくなる。振動増幅板から圧電素子に作用する力が大きい場合、圧電素子が損傷するおそれがある。

振動増幅板の第一主面における突起部に対応する位置に、窪み部が設けられている場合、窪み部は、第一主面に直交する方向から見て、第一主面の略中央に位置している。振動増幅板の第一主面における窪み部が設けられている領域では、振動増幅板の第一主面における窪み部が設けられていない領域に比して、圧電素子と振動増幅板との間隔が大きい。したがって、振動増幅板（第一主面）の略中央において、振動増幅板から圧電素子に作用する力が小さくなり、圧電素子の損傷が抑制される。

突起部が、振動増幅板の第二主面が突出することにより構成されている場合、突起部が振動増幅板と異なる部材で構成されている場合に比して、振動増幅板の振動が被振動部材に効率よく伝達されると共に、デバイスの信頼性が高い。

振動増幅板の突起部での厚みは、振動増幅板の突起部以外の領域での厚みより小さくてもよい。この場合、振動増幅板の突起部での厚みが、振動増幅板の突起部以外の領域での厚み以上である構成に比して、振動増幅板の突起部での剛性が低く、第一主面と平行な方向での圧電素子の変位が振動増幅板により阻害され難い。したがって、圧電素子の変位に伴う振動増幅板の変位（振幅）が大きくなる。

圧電素子と第一主面とが接着剤を介して接続されていてもよい。窪み部は、接着剤で満たされていてもよい。この場合、圧電素子と振動増幅板との接続強度が確保されるので、圧電素子の変位に伴う振動増幅板の振幅が大きくなる。窪み部に満たされている接着剤が、振動増幅板から圧電素子に作用する力を緩衝するので、圧電素子の損傷が抑制される。

突起部の表面は、凸の曲面であってもよい。この場合、突起部が、被振動部材と実質的に点接触するので、振動増幅板の振動が被振動部材により一層効率よく伝達される。

第一主面に直交する方向から見て、圧電素子の面積は、振動増幅板の面積より小さく、かつ、圧電素子は、振動増幅板の外縁より内側に位置していてもよい。この場合、圧電素子の面積が振動増幅板の面積と同等以上である構成に比して、圧電素子が振動デバイスの周囲に位置する部材と接触し難く、圧電素子の損傷が防止される。

圧電素子は、互いに対向する第三主面と第四主面とを有する圧電素体と、第三主面上に配置された第一外部電極と、第四主面上に配置された第二外部電極と、を有していてもよい。圧電素子は、第二外部電極が第一主面と対向するように第一主面と接続されていてもよい。第二外部電極は、振動増幅板と電気的に接続されていてもよい。この場合、第二外部電極には、振動増幅板を通して電圧が印加される。したがって、第二外部電極と外部電源との電気的な接続経路が容易に構築される。

本発明の第二の態様に係る音響デバイスは、上記振動デバイスと、突起部が当接している振動板と、を備えている。

本発明の第二の態様に係る音響デバイスでは、上述したように、突起部が、音響デバイスの振動板に当接しているので、振動増幅板の振動が、突起部を通して振動板に伝達される。突起部の硬度は振動増幅板の硬度以上であるので、振動増幅板の振動が振動板に効率よく伝達される。

突起部は、振動デバイスの突起部に対応する位置が押圧されて、振動板と当接していてもよい。突起部は、振動デバイスの外縁部が押圧されて、振動板と当接していてもよい。いずれの場合も、振動増幅板の振動が振動板により一層効率よく伝達される。

本発明の第一の態様によれば、振動伝達効率が優れている振動デバイスを提供することができる。本発明の第二の態様によれば、振動伝達効率が優れている音響デバイスを提供することができる。

図１は、第１実施形態に係る振動デバイスの斜視図である。 図２は、第１実施形態に係る振動デバイスの斜視図である。 図３は、第１実施形態に係る振動デバイスの断面構成を示す図である。 図４は、第１実施形態に係る振動デバイスの断面構成を示す図である。 図５は、第１実施形態に係る振動デバイスの断面構成を示す図である。 図６は、第２実施形態に係る音響デバイスの断面構成を示す図である。 図７は、第２実施形態の変形例に係る音響デバイスの断面構成を示す図である。 図８は、第２実施形態の変形例に係る音響デバイスの断面構成を示す図である。 図９は、第２実施形態の変形例に係る音響デバイスの断面構成を示す図である。 図１０は、第１実施形態の変形例に係る振動デバイスの斜視図である。 図１１は、第１実施形態の変形例に係る振動デバイスの斜視図である。 図１２は、第１実施形態の変形例に係る振動デバイスの斜視図である。 図１３は、第１実施形態の変形例に係る振動デバイスの斜視図である。 図１４は、第１実施形態の変形例に係る振動デバイスの断面構成を示す図である。

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。

（第一実施形態）
図１〜図４を参照して、第１実施形態に係る振動デバイス１の構成を説明する。図１及び図２は、第１実施形態に係る振動デバイスの斜視図である。図３及び図４は、第１実施形態に係る振動デバイスの断面構成を示す図である。

振動デバイス１は、図１〜図４に示されるように、圧電素子１０と、振動増幅板２０とを備えている。圧電素子１０は、圧電素体１１と、一対の外部電極１３．１５と、を有している。

圧電素体１１は、円板形状を呈している。圧電素体１１は、互いに対向している一対の主面１１ａ．１１ｂと、側面１１ｃと、を有している。主面１１ａの形状及び面積と、主面１１ｂの形状及び面積とは、略同じである。主面１１ａ．１１ｂは、円形状を呈している。本実施形態では、各主面１１ａ．１１ｂは、略真円形状を呈している。

主面１１ａと主面１１ｂとが対向している方向が、第一方向Ｄ１である。第一方向Ｄ１は、各主面１１ａ，１１ｂに直交する方向でもある。側面１１ｃは、主面１１ａと主面１１ｂとを連結するように第一方向Ｄ１に延在している。主面１１ａ，１１ｂと側面１１ｃとは、稜線部を介して、間接的に隣り合っている。圧電素体１１の第一方向Ｄ１での長さ（圧電素体１１の厚み）は、たとえば、４０〜３００μｍである。本実施形態では、圧電素体１１の厚みは、２００μｍである。

圧電素体１１は、圧電材料からなる。本実施形態では、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は、たとえば、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）である。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。

外部電極１３は、主面１１ａ上に配置されている。外部電極１５は、主面１１ｂ上に配置されている。本実施形態では、外部電極１３は、主面１１ａの全体を覆っている。外部電極１５は、主面１１ｂの全体を覆っている。各外部電極１３，１５は、第一方向Ｄ１から見て、円形状を呈している。本実施形態では、各外部電極１３，１５は、略真円形状を呈している。

各外部電極１３．１５は、導電性材料からなる。導電性材料として、たとえば、Ａｇ、Ｐｄ、又はＡｇ−Ｐｄ合金などが用いられる。各外部電極１３．１５は、上記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ている。本実施形態では、圧電素子１０は、圧電素体１１内に配置される内部電極を有していない。

振動増幅板２０は、金属からなり、互いに対向している一対の主面２０ａ，２０ｂを有している。主面２０ａと主面２０ｂとが対向している方向も、第一方向Ｄ１である。第一方向Ｄ１は、各主面２０ａ，２０ｂに直交する方向でもある。振動増幅板２０は、たとえば、Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｎｉ、黄銅、又はステンレス鋼からなる。振動増幅板２０（主面２０ａ，２０ｂ）は、第一方向Ｄ１から見たとき、円形状を呈している。本実施形態では、振動増幅板２０（主面２０ａ，２０ｂ）は、略真円形状を呈している。第一方向Ｄ１での振動増幅板２０の長さ（振動増幅板２０の厚み）は、たとえば、５０〜３００μｍである。本実施形態では、振動増幅板２０の厚みは、２００μｍである。

圧電素子１０は、振動増幅板２０に接着されている。圧電素子１０と振動増幅板２０の主面２０ａとは、接着剤３０を介して接続されている。圧電素子１０は、外部電極１５が振動増幅板２０の主面２０ａと対向するように、主面２０ａと接続されている。すなわち、外部電極１５と主面２０ａとは、接着剤３０を介して対向している。

圧電素子１０は、第一方向Ｄ１から見て、主面２０ａの略中央に位置している。主面２０ａの略中央には、主面２０ａの中心位置だけでなく、製造誤差又は交差によって主面２０ａの中心位置から離れる位置も含まれる。また、主面２０ａの略中央には、主面２０ａの中心から予め設定された微小長さ離れた位置も含む。予め設定された長さとは、たとえば、主面２０ａの半径の８％の長さである。

第一方向Ｄ１から見て、圧電素子１０（主面１１ａ．１１ｂ）の面積は、振動増幅板２０の面積より小さい。圧電素子１０は、第一方向Ｄ１から見て、振動増幅板２０（主面２０ａ）の外縁より内側に位置している。

接着剤３０は、導電性樹脂からなる。外部電極１５は、接着剤３０を通して、振動増幅板２０と電気的に接続されている。導電性樹脂は、樹脂（たとえば、熱硬化性樹脂）と導電性材料（たとえば、金属粉末）とを含んでいる。金属粉末としては、たとえばＡｇ粉末が用いられる。熱硬化性樹脂としては、たとえば、フェノール樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、又はポリイミド樹脂が用いられる。

振動増幅板２０の主面２０ｂ側には、突起部２１が設けられている。突起部２１は、振動増幅板２０の主面２０ｂが突出することにより構成されている。すなわち、突起部２１は、振動増幅板２０と一体に設けられている。突起部２１は、第一方向Ｄ１で主面２０ｂから離れるにしたがって先細る形状を呈している。本実施形態では、突起部２１の表面は、凸の曲面である。本実施形態では、突起部２１の表面は、球帽形状を呈している。振動増幅板２０は、突起部２１が設けられている領域Ｒ１と、領域Ｒ１以外の領域Ｒ２とを有している。

突起部２１は、振動増幅板２０の硬度以上の硬度を有する金属からなる。硬度は、たとえば、ビッカース硬さで規定される。本実施形態では、突起部２１は、振動増幅板２０と同じ金属からなり、突起部２１の硬度と振動増幅板２０の硬度とは同等である。Ｎｉ−Ｆｅ合金のビッカース硬さは、１００〜２３０である。黄銅のビッカース硬さは、８０〜１５０である。ステンレス鋼のビッカース硬さは、１６０〜１９０である。

突起部２１は、第一方向Ｄ１から見て、主面２０ｂの略中央に位置している。主面２０ｂの略中央には、主面２０ｂの中心位置だけでなく、製造誤差又は交差によって主面２０ｂの中心位置から離れる位置も含まれる。また、主面２０ｂの略中央には、主面２０ｂの中心から予め設定された微小長さ離れた位置も含む。予め設定された長さとは、たとえば、主面２０ｂの半径の８％の長さである。

突起部２１の高さＨは、振動増幅板２０の突起部２１以外の領域での厚みＴ１以上である。突起部２１の高さＨは、主面２０ｂを含む仮想平面に直交する方向での、当該仮想平面から突起部２１の先端までの距離で規定される。高さＨは、たとえば、２００〜２０００μｍである。本実施形態では、高さＨは、５００μｍである。厚みＴ１は、たとえば、５０〜３００μｍである。本実施形態では、厚みＴ１は、２００μｍである。

振動増幅板２０の突起部２１での厚みＴ２は、振動増幅板の厚みＴ１より小さい。本実施形態では、厚みＴ２は、１９０μｍである。厚みＴ２は、厚みＴ１と同等であってもよい。この場合、厚みＴ２は、たとえば、５０〜３００μｍである。

振動増幅板２０には、窪み部２３が設けられている。窪み部２３は、主面２０ａにおける突起部２１に対応する位置に設けられている。窪み部２３は、接着剤３０で満たされている。突起部２１及び窪み部２３は、たとえば、振動増幅板２０を主面２０ａ側からポンチで押圧し、振動増幅板２０を塑性変形させることにより形成される。

窪み部２３の深さは、たとえば、１０〜２０００μｍである。本実施形態では、窪み部２３の深さは、３００μｍである。窪み部２３の深さは、主面２０ａを含む仮想平面に直交する方向での、当該仮想平面から窪み部２３の最深位置までの距離で規定される。

図５に示されているように、外部電極１３に、導体３３が接続されており、振動増幅板２０に、導体３５が接続されている。導体３３は、外部電極１３と電気的に接続されている。導体３５は、振動増幅板２０に電気的に接続されている。導体３５は、振動増幅板２０及び接着剤３０を通して、外部電極１５と電気的に接続されている。圧電素子１０には、一対の導体３３．３５を通して、駆動電圧が印加される。

極性が異なる電圧が、導体３３，３５を通して、外部電極１３と外部電極１５とに印加されると、外部電極１３と外部電極１５との間で電界が発生する。圧電素体１１における外部電極１３と外部電極１５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。圧電素子１０は、外部電極１３，１５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と振動増幅板２０とは、互いに接着されているので、振動増幅板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。

以上のように、第１実施形態では、圧電素子１０が、振動増幅板２０の主面２０ａと接続されているので、圧電素子１０の変位に伴い、振動増幅板２０が振動する。振動増幅板２０の主面２０ｂ側に、突起部２１が設けられている。したがって、突起部２１が、振動デバイス１（振動増幅板２０）の振動が伝達される被振動部材３（たとえば、音響デバイスの振動板など）に当接する場合、振動増幅板２０の振動が、突起部２１を通して被振動部材３に伝達される。突起部２１の硬度は振動増幅板２０の硬度以上であるので、振動増幅板２０の振動が被振動部材３に効率よく伝達される。

振動デバイス１では、突起部２１の高さＨは、振動増幅板２０の厚みＴ１以上である。
振動増幅板２０が、領域Ｒ２で被振動部材３と接触する場合、振動伝達効率が低下すると共に、可聴域でのノイズ（たとえば、びびり音など）が生じるおそれがある。振動デバイス１では、突起部２１の高さＨが振動増幅板２０の厚みＴ１未満である振動デバイスに比して、振動増幅板２０の領域Ｒ２と被振動部材３との間隔が大きい。したがって、振動増幅板２０が、領域Ｒ２で被振動部材３と接触し難い。この結果、振動デバイス１では、振動伝達効率の低下及びノイズの発生が抑制される。

振動デバイス１では、振動増幅板２０と突起部２１とは、同じ金属からなるので、突起部２１を振動増幅板２０に一体に設けることが可能である。振動デバイス１では、突起部２１は、振動増幅板２０と一体に設けられている。したがって、突起部２１が設けられている振動増幅板２０を簡易かつ低コストで実現できる。

突起部２１が振動増幅板２０と一体に設けられている場合、突起部２１が振動増幅板２０と別体に設けられている振動デバイスに比して、振動増幅板２０の振動が被振動部材３に効率よく伝達される。突起部２１が振動増幅板２０と別体に設けられている場合、突起部２１と振動増幅板２０とを連結する部材（たとえば、接着剤）により、振動増幅板２０の振動の伝達が阻害されるおそれがある。また、突起部２１を振動増幅板２０の略中央に精度よく設けることが難しく、振動増幅板２０の振動を効率よく伝達できないおそれがある。

圧電素子１０は、第一方向Ｄ１から見て、主面２０ａの略中央に位置している。突起部２１は、第一方向Ｄ１から見て、主面２０ｂの略中央に位置している。圧電素子１０が、主面２０ａの略中央に位置している場合、振動増幅板２０の振幅は、振動増幅板２０（主面２０ａ，２０ｂ）の略中央で大きく、振動増幅板２０の中央から離れるにしたがって小さい。振動デバイス１では、突起部２１が、主面２０ｂの中央に位置しているので、振動増幅板２０の振動が被振動部材３により一層効率よく伝達される。

突起部２１は、振動増幅板２０の主面２０ｂが突出することにより構成されている。振動増幅板２０の主面２０ａにおける突起部２１に対応する位置には、窪み部２３が設けられている。圧電素子１０は、振動増幅板２０が振動するとき、振動増幅板２０に沿って変形する。この圧電素子１０の変形は、圧電素子１０の変位（伸縮）とは異なる変形であり、振動増幅板２０に沿って撓む変形である。

振動増幅板２０の振幅は、振動増幅板２０（主面２０ａ，２０ｂ）の略中央で大きい。したがって、振動増幅板２０から圧電素子１０に作用する力は、振動増幅板２０（主面２０ａ）の略中央で大きくなる。振動増幅板２０から圧電素子１０に作用する力が大きい場合、圧電素子１０（圧電素体１１）が損傷するおそれがある。

振動増幅板２０の主面２０ａにおける突起部２１に対応する位置に、窪み部２３が設けられている場合、窪み部２３は、第一方向Ｄ１から見て、主面２０ａの略中央に位置している。振動増幅板２０の領域Ｒ１では、振動増幅板２０の領域Ｒ２に比して、圧電素子１０と振動増幅板２０との間隔が大きい。したがって、振動増幅板２０（主面２０ａ）の略中央において、振動増幅板２０から圧電素子１０に作用する力が小さくなり、圧電素子１０の損傷が抑制される。

振動デバイス１では、突起部２１が、振動増幅板２０の主面２０ｂが突出することにより構成されている。したがって、振動デバイス１では、突起部２１が振動増幅板２０と異なる部材で構成されている振動デバイスに比して、振動増幅板２０の振動が被振動部材３に効率よく伝達されると共に、デバイスの信頼性が高い。

振動デバイス１では、振動増幅板２０の厚みＴ２は、振動増幅板２０の厚みＴ１より小さく。したがって、振動デバイス１では、振動増幅板２０の厚みＴ２が振動増幅板２０の厚みＴ１以上である振動デバイスに比して、振動増幅板２０の突起部２１での剛性が低く、主面２０ａと平行な方向での圧電素子１０の変位が振動増幅板２０により阻害され難い。この結果、振動デバイス１では、圧電素子１０の変位に伴う振動増幅板２０の変位（振幅）が大きくなる。

振動デバイス１では、圧電素子１０と主面２０ａとが接着剤３０を介して接続されており、窪み部２３は、接着剤３０で満たされている。したがって、圧電素子１０と振動増幅板２０との接続強度が確保されるので、圧電素子１０の変位に伴う振動増幅板２０の振幅が大きくなる。窪み部２３に満たされている接着剤３０が、振動増幅板２０から圧電素子１０に作用する力を緩衝するので、圧電素子１０の損傷が抑制される。

突起部２１の表面は、凸の曲面である。したがって、突起部２１が、被振動部材３と実質的に点接触するので、振動増幅板２０の振動が被振動部材３により一層効率よく伝達される。

突起部２１の表面、すなわち、被振動部材３と対向する面（被振動部材３に当接する面）が平坦面である場合、振動増幅板２０が振動する際に、一つの突起部２１と振動増幅板２０とが複数箇所で当接するおそれがある。振動デバイス１が被振動部材３に対して所望の姿勢で固定されていない場合にも、一つの突起部２１と振動増幅板２０とが複数箇所で当接するおそれがある。一つの突起部２１と振動増幅板２０とが複数箇所で当接していると、可聴域でのノイズ（たとえば、びびり音など）が生じるおそれがある。

これに対し、本実施形態では、突起部２１の表面は、凸の曲面であるので、一つの突起部２１と振動増幅板２０とが複数箇所で当接することはない。したがって、ノイズの発生が抑制される。

突起部２１の表面が、尖った形状（たとえば、円錐形状又は角錐形状）を呈している場合、振動デバイス１が被振動部材３に固定される場合、振動デバイス１は所望の姿勢で固定され難い。この場合、振動デバイス１が被振動部材３に対して傾き、振動増幅板２０が、領域Ｒ２で被振動部材３と接触するおそれがある。振動増幅板２０が振動する際にも、振動デバイス１が被振動部材３に対して傾くおそれがある。

これに対し、本実施形態では、突起部２１の表面は、凸の曲面であるので、振動デバイス１が所望の姿勢で固定され易い。振動増幅板２０が振動する際に、振動デバイス１が被振動部材３に対して傾き難い。

突起部２１の形状が、断面積が小さい柱体状を呈している場合、突起部２１が振動増幅板２０の振動を吸収するおそれがある。これに対し、本実施形態では、突起部２１の表面が球帽形状を呈しているので、突起部２１が振動増幅板２０の振動を吸収し難い。

振動デバイス１では、第一方向Ｄ１から見て、圧電素子１０の面積は、振動増幅板２０の面積より小さく、かつ、圧電素子１０は、振動増幅板２０の外縁より内側に位置している。したがって、振動デバイス１では、圧電素子１０の面積が振動増幅板２０の面積と同等以上である振動デバイスに比して、圧電素子１０が振動デバイス１の周囲に位置する部材と接触し難く、圧電素子１０の損傷が防止される。

圧電素子１０は、互いに対向する主面１１ａと主面１１ｂとを有する圧電素体１１と、主面１１ａ上に配置された外部電極１３と、主面１１ｂ上に配置された外部電極１５と、を有している。圧電素子１０は、外部電極１５が主面２０ａと対向するように主面２０ａと接続されている。外部電極１５は、振動増幅板２０と電気的に接続されている。外部電極１５には、振動増幅板２０を通して電圧が印加される。したがって、振動デバイス１では、外部電極１５と外部電源との電気的な接続経路が容易に構築される。

（第２実施形態）
図６を参照して、第２実施形態に係る音響デバイス４０の構成を説明する。図６は、第２実施形態に係る音響デバイスの断面構成を示す図である。

音響デバイス４０は、図６に示されるように、振動デバイス１と、振動板４１と、押圧部材４３と、を有している。振動板４１は、上述した被振動部材３に対応する部材である。

振動板４１は、突起部２１と当接している。振動板４１は、板状の部材である。振動板４１は、たとえば、金属又は樹脂からなる。振動板４１は、電子機器の筐体又は車両のボディパネルで構成されていてもよい。振動板４１は、スピーカの振動板を構成していてもよい。

押圧部材４３は、基材４５と、複数の係止片４７と、押圧片４９とを有している。基材４５は、振動デバイス１と対向するように配置される。複数の係止片４７と押圧片４９とは、基材４５から延在している。本実施形態では、複数の係止片４７と押圧片４９とは、基材４５と直交する方向に延在している。押圧部材４３は、たとえば樹脂からなる。押圧部材４３を構成する樹脂としては、たとえば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ樹脂）、ＡＢＳ樹脂、又はポリプロピレン樹脂が用いられる。基材４５と、複数の係止片４７と、押圧片４９とは、一体に形成されている。

各係止片４７は、振動板４１に形成されている貫通孔４１ａに挿通される。各係止片４７は、貫通孔４１ａに挿通された状態で、振動板４１と係止する。各係止片４７と振動板４１とが係止された状態で、押圧部材４３は振動板４１に固定される。貫通孔４１ａは、シール部材４２によって封止されていてもよい。

押圧片４９は、圧電素子１０（外部電極１３）に当接し、振動デバイス１を押圧する。押圧部材４３が振動板４１に固定された状態で、押圧片４９は、外部電極１３における突起部２１に対応する位置に接触しており、振動デバイス１（圧電素子１０）における突起部２１に対応する位置を押圧している。突起部２１は、振動デバイス１の突起部２１に対応する位置が押圧されて、振動板４１と当接している。本実施形態では、第一方向Ｄ１から見て、押圧片４９の位置は、突起部２１の位置と略一致している。

押圧部材４３は、押圧片４９で振動デバイス１と当接している。押圧部材４３における押圧片４９以外の部位は、振動デバイス１と当接していない。押圧部材４３は、振動増幅板２０と当接していない。振動デバイス１は、突起部２１で振動板４１と当接している。振動デバイス１における突起部２１以外の部位は、振動板４１と当接していない。突起部２１が設けられている領域以外の領域（すなわち、図３に示されている領域Ｒ２）は、振動板４１から離間している。

突起部２１と振動板４１とは、点接触している。突起部２１が振動板４１に当接することにより、振動板４１が変形し、突起部２１と振動板４１とが微小面積で接触していてもよい。この場合、突起部２１と振動板４１とは、実質的に点接触している。微小面積とは、たとえば、突起部２１の表面積の５％の面積である。

以上のように、第２実施形態では、突起部２１が、振動板４１に当接している。したがって、振動増幅板２０の振動が、突起部２１を通して振動板４１に伝達される。突起部２１の硬度は振動増幅板２０の硬度以上であるので、振動増幅板２０の振動が振動板４１に効率よく伝達される。

押圧部材４３（押圧片４９）は、振動デバイス１の突起部２１に対応する位置を押圧する。押圧部材４３（押圧片４９）からの押圧力は、振動デバイス１（圧電素子１０）に直接伝わる。押圧部材４３によって、突起部２１は、振動板４１と当接する。したがって、振動増幅板２０の振動が振動板４１により一層効率よく伝達される。

第２実施形態では、押圧部材４３における押圧片４９以外の部位は、振動デバイス１と当接していないので、振動増幅板２０の振動が押圧部材４３によって阻害されることはない。振動デバイス１における突起部２１以外の部位は、振動板４１と当接していないので、振動伝達効率の低下及びノイズは生じ難い。

次に、図７〜図９を参照して、第２実施形態の変形例に係る音響デバイス４０の構成を説明する。図７〜図９は、第２実施形態の変形例に係る音響デバイスの断面構成を示す図である。

図７に示された変形例では、音響デバイス４０は、振動デバイス１と、振動板４１と、押圧部材４３と、を有している。振動板４１は、電極５１を有している。押圧部材４３は、電極５３を有している。図７に示された音響デバイス４０は、一対の電極５１，５３を備えている点で、図６に示された音響デバイス４０と相違している。

電極５１は、振動板４１の振動増幅板２０と対向する面に配置されている。電極５１は、振動板４１における突起部２１に対応する位置に設けられている。振動板４１と電気的に絶縁されている。電極５１には、第一導体（不図示）が電気的に接続されている。電極５１は、金属（たとえば、ステンレス鋼）からなる。電極５１は、突起部２１と当接している。電極５１は、振動増幅板２０と電気的に接続されている。第一導体は、電極５１、振動増幅板２０、及び接着剤３０を通して、外部電極１５と電気的に接続されている。

電極５３は、押圧片４９に配置されている。電極５３は、押圧片４９における圧電素子１０と対向する面に設けられている。電極５３は、外部電極１３と当接しており、外部電極１３と電気的に接続されている。電極５３には、第二導体（不図示）が電気的に接続されている。電極５３は、金属（たとえば、ステンレス鋼）からなる。押圧部材４３（押圧片４９）からの押圧力は、電極５３を通して、振動デバイス１（圧電素子１０）に伝わる。

第一導体は、電極５１、振動増幅板２０、及び接着剤３０を通して、外部電極１５と電気的に接続されている。第二導体は、電極５３を通して、外部電極１３と電気的に接続されている。本変形例では、圧電素子１０には、第一及び第二導体を通して、駆動電圧が印加される。

突起部２１と電極５１とは、点接触している。突起部２１が電極５１に当接することにより、電極５１が変形し、突起部２１と電極５１とが微小面積で接触していてもよい。この場合、突起部２１と電極５１とは、実質的に点接触している。微小面積とは、たとえば、突起部２１の表面積の５％の面積である。

本変形例では、突起部２１が、振動板４１に配置されている電極５１に当接している。したがって、振動増幅板２０の振動が、突起部２１及び電極５１を通して振動板４１に伝達される。突起部２１の硬度は振動増幅板２０の硬度以上であるので、振動増幅板２０の振動が振動板４１に効率よく伝達される。電極５１は、金属からなる。したがって、電極５１は、振動増幅板２０の振動の伝達を阻害し難い。

押圧部材４３（押圧片４９）は、振動デバイス１の突起部２１に対応する位置を押圧する。押圧部材４３（押圧片４９）からの押圧力は、電極５３を通して、振動デバイス１（圧電素子１０）に伝わる。押圧部材４３によって、突起部２１は、振動板４１と当接する。したがって、振動増幅板２０の振動が振動板４１により一層効率よく伝達される。

図８に示された変形例では、音響デバイス４０は、振動デバイス１と、振動板４１と、押圧部材４３と、を有している。図８に示された音響デバイス４０では、押圧片４９の構成が、図６に示された音響デバイス４０と相違している。

押圧片４９は、振動増幅板２０に当接し、振動デバイス１を押圧する。押圧部材４３が振動板４１に固定された状態で、押圧片４９は、振動増幅板２０の外縁部に接触しており、振動増幅板２０の外縁部を押圧している。突起部２１は、振動増幅板２０の外縁部が押圧されて、振動板４１と当接している。

押圧片４９は、振動増幅板２０の外縁部の全周と接触していてもよい。押圧部材４３は、複数の押圧片４９を有していてもよい。この場合、複数の押圧片４９は、振動増幅板２０の外縁部に沿って等間隔で位置するように、配置されていてもよい。複数の押圧片４９が、振動増幅板２０の外縁部と接触する。

本変形例でも、突起部２１が、振動板４１に当接しているので、上述したように、振動増幅板２０の振動が振動板４１に効率よく伝達される。押圧部材４３（押圧片４９）は、振動増幅板２０の外縁部を押圧する。押圧部材４３（押圧片４９）からの押圧力は、振動デバイス１（振動増幅板２０）に直接伝わる。押圧部材４３によって、突起部２１は、振動板４１と当接する。したがって、振動増幅板２０の振動が振動板４１により一層効率よく伝達される。

図９に示された変形例では、音響デバイス４０は、振動デバイス１と、振動板４１と、押圧部材４３と、を有している。図９に示された音響デバイス４０は、電極５１を備えている点で、図６に示された音響デバイス４０と相違している。

本変形例でも、振動増幅板２０の振動が振動板４１に効率よく伝達されると共に、振動増幅板２０の振動が振動板４１により一層効率よく伝達される。

以上、本発明の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（圧電素体１１及び外部電極１３，１５）は、図１０に示されるように、第一方向Ｄ１から見たとき、矩形形状を呈していてもよい。振動増幅板２０（主面２０ａ，２０ｂ）も、図１０及び図１１に示されるように、第一方向Ｄ１から見たとき、矩形形状を呈していてもよい。図１０及び図１１に示された振動デバイス１では、圧電素子１０及び振動増幅板２０の形状が、第１実施形態に係る振動デバイス１と相違する。

図１２及び図１３に示されるように、振動増幅板２０の主面２０ｂ側には、複数の突起部２１が設けられていてもよい。この場合、複数の突起部２１は、第一方向Ｄ１から見て、圧電素子１０（圧電素体１１）と重なる位置に設けられている。複数の突起部２１が、第一方向Ｄ１から見て、圧電素子１０と重なる位置に設けられている場合、突起部２１が圧電素子１０と重なる位置に設けられていない振動デバイスに比して、振動増幅板２０の振動が振動板４１に効率よく伝達される。

複数の突起部２１が振動増幅板２０に設けられる場合、一つの突起部２１が、第一方向Ｄ１から見て、主面２０ｂの略中央に位置していてもよい。複数の突起部２１は、主面２０ｂの中心位置からの距離が同等となるように位置していてもよい。主面２０ｂの略中央に位置していない突起部２１の間隔は、同等であってもよい。

図１４に示されるように、突起部２１は、振動増幅板２０と別体に設けられていてもよい。この場合、突起部２１は、振動増幅板２０の硬度以上の硬度を有する金属であれば、振動増幅板２０と突起部２１とは、異なる金属材料からなっていてもよい。たとえば、振動増幅板２０がステンレス鋼からなると共に、突起部２１が機械構造用炭素鋼鋼材（たとえば、Ｃ４５（ＩＳＯ ６８３−１：２０１２））からなっていてもよい。振動増幅板２０には、窪み部２３は設けられていない。突起部２１が振動増幅板２０と別体に設けられている場合でも、振動増幅板２０に窪み部２３が設けられていてもよい。

１…振動デバイス、３…被振動部材、１０…圧電素子、１１…圧電素体、１１ａ，１１ｂ…主面、１３，１５…外部電極、２０…振動増幅板、２０ａ，２０ｂ…主面、２１…突起部、２３…窪み部、３０…接着剤、４０…音響デバイス、４１…振動板、４３…押圧部材、４９…押圧片、Ｄ１…第一方向。

Claims (13)

1. 圧電素子と、
   前記圧電素子が接続されている第一主面と、前記第一主面と対向している第二主面とを有していると共に、金属からなる振動増幅板と、を備え、
   前記振動増幅板の前記第二主面側には、突起部が設けられており、
   前記突起部は、前記振動増幅板の硬度以上の硬度を有する金属からなる、振動デバイス。
2. 前記突起部の高さは、前記振動増幅板の厚み以上である、請求項１に記載の振動デバイス。
3. 前記振動増幅板と前記突起部とは、同じ金属からなる、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、前記第一主面に直交する方向から見て、前記第一主面の略中央に位置し、
   前記突起部は、前記第二主面に直交する方向から見て、前記第二主面の略中央に位置している、請求項１〜３のいずれか一項に記載の振動デバイス。
5. 前記突起部は、前記振動増幅板の前記第二主面が突出することにより構成されており、
   前記振動増幅板の前記第一主面における前記突起部に対応する位置には、窪み部が設けられている、請求項４に記載の振動デバイス。
6. 前記振動増幅板の前記突起部での厚みは、前記振動増幅板の前記突起部以外の領域での厚みより小さい、請求項５に記載の振動デバイス。
7. 前記圧電素子と前記第一主面とが接着剤を介して接続されており、
   前記窪み部は、前記接着剤で満たされている、請求項５又は６に記載の振動デバイス。
8. 前記突起部の表面は、凸の曲面である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の振動デバイス。
9. 前記第一主面に直交する方向から見て、前記圧電素子の面積は、前記振動増幅板の面積より小さく、かつ、前記圧電素子は、前記振動増幅板の外縁より内側に位置している、請求項１〜８のいずれか一項に記載の振動デバイス。
10. 前記圧電素子は、互いに対向する第三主面と第四主面とを有する圧電素体と、前記第三主面上に配置された第一外部電極と、前記第四主面上に配置された第二外部電極と、を有し、
    前記圧電素子は、前記第二外部電極が前記第一主面と対向するように前記第一主面と接続されており、
    前記第二外部電極は、前記振動増幅板と電気的に接続されている、請求項１〜９のいずれか一項に記載の振動デバイス。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の振動デバイスと、
    前記突起部が当接している振動板と、を備えている、音響デバイス。
12. 前記突起部は、前記振動デバイスの前記突起部に対応する位置が押圧されて、前記振動板と当接している、請求項１１に記載の音響デバイス。
13. 前記突起部は、前記振動デバイスの外縁部が押圧されて、前記振動板と当接している、請求項１１に記載の音響デバイス。

Images