JP2019125777A - 圧電素子ユニット - Google Patents
圧電素子ユニット Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019125777A JP2019125777A JP2018208590A JP2018208590A JP2019125777A JP 2019125777 A JP2019125777 A JP 2019125777A JP 2018208590 A JP2018208590 A JP 2018208590A JP 2018208590 A JP2018208590 A JP 2018208590A JP 2019125777 A JP2019125777 A JP 2019125777A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric element
- element unit
- bonding
- piezoelectric
- surface electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
【課題】マイグレーションによるショートや硫化による断線を抑制することができる圧電素子ユニットを提供する。【解決手段】圧電素子ユニット1は、力を電圧に変換する機能及び電圧を力に変換する機能を有する圧電素子2と、圧電素子2と電気的に接合された配線基板3とを備えている。圧電素子2は、複数の面を有し、且つ導電性を有するシム板6と、シム板6のひとつの面である第1の面に接触された圧電体4と、圧電体4の第1の面に接触するように配置された表面電極5と、表面電極5に接合された配線基板3と、表面電極5及び配線基板3が接合する接合領域の周囲を覆う接着部材8と、を備えて構成される。【選択図】図1
Description
本発明は、圧電素子ユニットに関する。
セラミック素体である圧電素子を有するセラミック電子部品が知られている(例えば、特許文献1参照)。
上記特許文献1に記載されたセラミック電子部品は、圧電素子の両平面に銀を主体とした電極と、圧電素子の片面に接着材等により張り合わせ固定された振動板と、圧電素子の電極の表面に錫を主体とした半田材による半田層と、半田層により電極に電気的に接続される出力端子とで構成されている。
圧電素子の電極として用いられる金属電極、特に、銀を主体とした電極は、マイグレーションや硫化を起こしやすい特性を有している。そのため、マイグレーションによるショートや硫化による断線を抑制することが望まれる。
従って、本発明の目的は、マイグレーションによるショートや硫化による断線を抑制することができる圧電素子ユニットを提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、複数の面を有し、且つ導電性を有するシム板と、前記シム板のひとつの面である第1の面に接触された圧電体と、前記圧電体の第1の面に接触するように配置された表面電極と、前記表面電極に接合された配線基板と、前記表面電極及び前記配線基板が接合する接合領域の周囲を覆う接着部材と、を備える圧電素子ユニットを主要な構成としている。
本発明に係る圧電素子ユニットにおいて、前記接着部材は、前記接合領域の全周を覆うことが好ましい。
更に、本発明に係る圧電素子ユニットにおいて、前記接着部材は、前記表面電極の空気と触れる部位を覆うことが好ましい。
更にまた、本発明に係る圧電素子ユニットにおいて、前記接着部材は、絶縁性を有することが好ましい。
更にまた、本発明に係る圧電素子ユニットにおいて、前記接着部材は、前記圧電体の空気と触れる部位を覆うことが好ましい。
更にまた、本発明に係る圧電素子ユニットにおいて、前記接着部材は、前記シム板の第1の面を覆うことが好ましい。
更にまた、本発明に係る圧電素子ユニットにおいて、前記接着部材は嫌気性接着剤からなることが好ましい。
更にまた、本発明に係る圧電素子ユニットにおいて、前記配線基板は、本体部の途中から分岐した分岐部を有する1枚のフレキシブル配線基板からなり、前記本体部は、前記表面電極又は前記シム材の一方に接合される第1パターン電極を有し、前記分岐部は、前記シム材又は前記表面電極の他方に接合される第2パターン電極を有してなることが好ましい。
本発明によれば、マイグレーションによるショートの発生、金属の硫化による断線の発生を抑制することを可能とした圧電素子ユニットが得られる。
本発明の圧電素子ユニット及び圧電素子ユニットの製造方法に係る実施の形態について、以下に添付図面を参照して説明する。なお、実施の形態の説明に用いる図において、各部材を説明し易くするため、各部材の縦横比や間隔等を誇張して示している。
(圧電素子ユニットの全体構成)
図1において、圧電素子ユニット1は、力を電圧に変換する機能及び電圧を力に変換する機能を有する圧電素子2と、圧電素子2と電気的に接合された配線基板3とを備えている。
図1において、圧電素子ユニット1は、力を電圧に変換する機能及び電圧を力に変換する機能を有する圧電素子2と、圧電素子2と電気的に接合された配線基板3とを備えている。
圧電素子2は、板状の圧電体4と、圧電体4の表面に設けられた表面電極5と、圧電体4の裏面に設けられたシム板6とを有している。圧電素子2は、複数の面を有し、且つ導電性を有するシム板6と、シム板6のひとつの面である第1の面に接触された圧電体4と、圧電体4の第1の面に接触するように配置された表面電極5と、表面電極5に接合された配線基板3と、表面電極5及び配線基板3が接合する接合領域の周囲を覆う接着部材8と、を備えて構成されている。これにより、シム板6と圧電体4、圧電体4と表面電極5は電気的に接続される。
圧電体4は、強誘電体の部材が分極されて形成され、電圧の印加により伸縮することで変位、振動等を発生させることができるアクチュエータである。圧電体4の第1の面には、表面電極5が接合され、第1の面と反対側の第2の面は、シム板6と接触している。圧電体4の材料については、任意の公知の圧電材料を特に制限なく用いることができる。本実施の形態では、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)あるいはチタン酸バリウムなどのセラミックス材料が用いられる。
表面電極5の材料については、任意の公知の導電材料を特に制限なく用いることができる。本実施の形態では、銀ペースト材料による表面電極5が形成されている。
シム板6は、複数の面を有し、且つ導電性を有する板状の部材である。シム板6のひとつの面である第1の面には、圧電体4が接触される。図1等に示すように、第1の面と反対側の第2の面には、本実施の形態では、部材等は配置されない。シム板6の材料については、弾性及び可撓性を有する任意の公知の導電性を有する金属材料を特に制限なく用いることができる。
圧電素子2に給電するための配線基板3の基材には、任意の公知の絶縁材料を特に制限なく用いることができる。本実施の形態では、可撓性を有する長尺帯状のポリイミド樹脂等からなる絶縁フィルムが用いられる。
図示例による配線基板3は、絶縁フィルムの片面に導電材料からなる配線パターンが形成された本体部3aと、本体部3aの途中から分岐した分岐部3bとを有する1枚のフレキシブル配線基板からなる。導電材料については、任意の公知の導電材料を特に制限なく用いることができる。
配線基板3の本体部3aは、図示しない導電性接着剤を介して圧電素子2の表面電極5と接合することで電気的に接続される第1パターン電極7aを有している。一方の分岐部3bは、図示しない導電性接着剤を介してシム板6の表面接合部と接合することにより電気的に接続される第2パターン電極7bを有している。
配線基板3の本体部3a及び分岐部3bは、圧電素子2の表面電極5及びシム板6に対応して段差をもって形成されている。1枚のフレキシブル配線基板によって圧電素子2に給電することができるため、部品点数の低減や配線の効率化等を図ることができる。なお、配線基板3の本体部3aをシム板6の表面接合部と電気的に接合して使用し、配線基板3の分岐部3bを表面電極5と電気的に接合して使用することができるのは勿論である。
(圧電素子ユニットの保護構造)
上記のように構成された圧電素子ユニット1は、圧電体4の電気接合部の周囲を絶縁性の接着部材8により覆うことで、硫化しにくい電極材料を用いた場合でも、空気中に含まれる水分、硫化水素等の硫黄成分から保護する構造となっている。また、接着部材8は、絶縁性を有してもよい。絶縁性を有する場合、第1パターン電極7aとシム板6の間が接着部材8で覆われても、ショートの発生を抑制することができる。
上記のように構成された圧電素子ユニット1は、圧電体4の電気接合部の周囲を絶縁性の接着部材8により覆うことで、硫化しにくい電極材料を用いた場合でも、空気中に含まれる水分、硫化水素等の硫黄成分から保護する構造となっている。また、接着部材8は、絶縁性を有してもよい。絶縁性を有する場合、第1パターン電極7aとシム板6の間が接着部材8で覆われても、ショートの発生を抑制することができる。
配線基板3及びシム板6の対向面間に形成された隙間には、マイグレーションによるショートや断線を抑制するための接着部材8が設けられている。接着部材8としては、絶縁性を有する任意の公知の接着材料を特に制限なく用いることができる。本実施の形態では、液状アクリル系などの嫌気性接着剤が用いられる。
図示例のように、接着部材8は、配線基板3の第1パターン電極7a及び表面電極5が接合する接合領域9aの周囲に設けられてもよい。また、接着部材8は、接合領域9aの全周に設けられてもよい。さらに、接着部材8は、表面電極5の空気と触れる部位に設けられてもよい。
このような接着部材8の配置により、配線や電極に用いた金属が空気中に含まれる硫化水素等の硫黄成分と反応して生成される金属硫化物の発生が抑えられ、圧電素子2のマイグレーションによるショートの発生や金属の硫化による断線の発生が抑制される。
マイグレーションは、特に、銀ペースト材料からなる表面電極5で生じ易いことから、表面電極5と配線基板3の第1パターン電極7aとが接合する接合領域9aの周囲を少なくとも覆うように配線基板3の裏面から圧電体4の側面に至るまでの配置領域に接着部材8を塗布して形成された構成を採用することができる。この接合領域9a以外の表面電極5の露出した側面が接着部材8によって覆われるため、圧電素子2のマイグレーションによるショートや圧電素子2及び配線基板3間の断線を抑制することができる。
接着部材8は、配線基板3の裏面から圧電体4の側面だけでなく、圧電体4及びシム板6が接合する接合領域9bの周囲と、シム板6及び配線基板3が接合する接合領域9cの周囲とを不連続に覆うように設けても構わない。
(圧電素子ユニットの製造方法)
図2(a)、(b)及び(c)を参照すると、これらの図には、圧電素子ユニット1の製造工程の一例が示されている。
図2(a)、(b)及び(c)を参照すると、これらの図には、圧電素子ユニット1の製造工程の一例が示されている。
圧電素子ユニット1を製造する方法は、図2(a)に示すように、圧電素子2を準備する工程と、図2(b)に示すように、圧電素子2に配線基板3を電気的に接合する工程と、図2(c)に示すように、接着部材8を塗布して形成する工程とを含む一連の工程により達成される。
図2(a)において、圧電素子2の準備工程は、定法に従い、加工で得られた圧電体4の一方の面に表面電極5を有するとともに、圧電体4の他方の面にシム板6を有している圧電素子2を形成して準備する工程である。
図2(b)において、配線基板3の接合工程は、定法に従い、準備した圧電素子2に配線基板3を接合する。圧電素子2の表面電極5に配線基板3の第1パターン電極7aを導電性接着剤で接着固定し、圧電素子2のシム板6の表面接合部に配線基板3の第2パターン電極7bを導電性接着剤で接着固定することにより、表面電極5及びシム板6が電気的に接続される。
導電性接着剤を用いて、配線基板3を圧電体4及びシム板6に接着固定する場合は、例えば圧電体4及びシム板6の所定の位置に導電性接着剤用ペーストを塗布した後、配線基板3を当接させた状態で導電性接着剤用ペーストを硬化させることで配線基板3が圧電体4及びシム板6に接着固定される。なお、導電性接着剤用ペーストは、配線基板3の第1及び第2パターン電極7a,7bに塗布してもよい。
図2(c)に示すように、接着部材8の形成工程は、定法に従い、配線基板3及びシム板6の対向面間の隙間に接着部材8を塗布する。接着部材8は、配線基板3及び表面電極5が接合する接合領域9aの周囲から圧電体4及びシム板6が接合する接合領域9bの周囲を経て、シム板6及び配線基板3が接合する接合領域9cの周囲に至るまでの配置領域に連続的に形成される。すなわち、接着部材8は、接合領域9aの周囲を覆うことができ、また、接合領域9aの全周を覆うことができる。また、接着部材8は、接合領域9bの周囲を経て、シム板6及び配線基板3が接合する接合領域9cの周囲に至るまでの領域を覆うことができる。
また、図2(c)に示すように、接着部材8は、表面電極の空気と触れる部位10a、圧電体の空気と触れる部位10bに塗布され、それぞれの空気と触れる部位を覆うことができる。
接合領域9a、接合領域9b、及び接合領域9cの周囲に形成された接着部材8の接着力により、配線基板3、圧電体4、及びシム板6が固定される。接着部材8は絶縁性を有しているため、接合領域9aの周囲、接合領域9bの周囲、及び接合領域9cの周囲の絶縁性は保たれる。
以上の一連の工程によって、圧電素子2と配線基板3とが電気的かつ機械的に接合され、所要の圧電素子ユニット1が完成する。
(実施の形態の効果)
以上のように構成された実施の形態に係る圧電素子ユニット1及びその製造方法によれば、配線や電極に用いた金属の周囲に接着部材8を配置しているので、上記効果に加えて、次の効果が得られる。
以上のように構成された実施の形態に係る圧電素子ユニット1及びその製造方法によれば、配線や電極に用いた金属の周囲に接着部材8を配置しているので、上記効果に加えて、次の効果が得られる。
配線基板3及び表面電極5が接合する接合領域9a、圧電体4及びシム板6が接合する接合領域9b、並びにシム板6及び配線基板3が接合する接合領域9cが接着部材8によって補強されることになる。これにより、電気的接続を維持することが可能となり、接着等の強度や防水を維持することができる。
接着部材8として、空気を遮断することにより硬化する嫌気性接着剤を用いるため、加熱焼成は不要である。圧電素子2全体を空気中に含まれる水分、硫化水素等の硫黄成分から保護する構造を有する圧電素子ユニット1を簡単にかつ容易に製造することができる。
マイグレーションによるショートや断線の抑制と接着等の強度や防水の向上とを同時に達成することができる。
なお、圧電素子として、1枚の圧電体4からなるモノモルフ型の圧電素子2の一例を例示したが、2枚の圧電体からなるバイモルフ型の圧電素子、又は複数枚の圧電素子を積層することによって構成される積層モノモルフ型の圧電素子などの公知の任意の圧電素子を用いることができる。
以上の説明からも明らかなように、本発明に係る実施の形態、変形例、及び図示例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。従って、上記実施の形態、変形例、及び図示例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
1…圧電素子ユニット、2…圧電素子、3…配線基板、3a…本体部、3b…分岐部、4…圧電体、5…表面電極、6…シム板、7a…第1パターン電極、7b…第2パターン電極、8…接着部材、9a,9b,9c…接合領域、10a,10b…空気と触れる部位
Claims (8)
- 複数の面を有し、且つ導電性を有するシム板と、
前記シム板のひとつの面である第1の面に接触された圧電体と、
前記圧電体の第1の面に接触するように配置された表面電極と、
前記表面電極に接合された配線基板と、
前記表面電極及び前記配線基板が接合する接合領域の周囲を覆う接着部材と、
を備える圧電素子ユニット。 - 前記接着部材は、前記接合領域の全周を覆う、請求項1に記載の圧電素子ユニット。
- 前記接着部材は、前記表面電極の空気と触れる部位を覆う、請求項1又は2に記載の圧電素子ユニット。
- 前記接着部材は、絶縁性を有する、請求項1から3のいずれか1項に記載の圧電素子ユニット。
- 前記接着部材は、前記圧電体の空気と触れる部位を覆う、請求項1から4のいずれか1項に記載の圧電素子ユニット。
- 前記接着部材は、前記シム板の前記第1の面を覆う、請求項1から5のいずれか1項に記載の圧電素子ユニット。
- 前記接着部材は嫌気性接着剤からなる、請求項1から6のいずれか1項に記載の圧電素子ユニット。
- 前記配線基板は、本体部の途中から分岐した分岐部を有する1枚のフレキシブル配線基板からなり、
前記本体部は、前記表面電極又は前記シム材の一方に接合される第1パターン電極を有し、
前記分岐部は、前記シム材又は前記表面電極の他方に接合される第2パターン電極を有してなる、請求項1に記載の圧電素子ユニット。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2018/046490 WO2019138799A1 (ja) | 2018-01-15 | 2018-12-18 | 圧電素子ユニット |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018004048 | 2018-01-15 | ||
JP2018004048 | 2018-01-15 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019125777A true JP2019125777A (ja) | 2019-07-25 |
Family
ID=67399092
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018208590A Pending JP2019125777A (ja) | 2018-01-15 | 2018-11-06 | 圧電素子ユニット |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2019125777A (ja) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04102680U (ja) * | 1991-02-14 | 1992-09-04 | 株式会社東海理化電機製作所 | 超音波振動子 |
JP2003304597A (ja) * | 2002-04-11 | 2003-10-24 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電振動板の製造方法および製造装置 |
JP2006253350A (ja) * | 2005-03-10 | 2006-09-21 | Nippon Keiki Works Ltd | 圧電振動子 |
-
2018
- 2018-11-06 JP JP2018208590A patent/JP2019125777A/ja active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04102680U (ja) * | 1991-02-14 | 1992-09-04 | 株式会社東海理化電機製作所 | 超音波振動子 |
JP2003304597A (ja) * | 2002-04-11 | 2003-10-24 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電振動板の製造方法および製造装置 |
JP2006253350A (ja) * | 2005-03-10 | 2006-09-21 | Nippon Keiki Works Ltd | 圧電振動子 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7447324B2 (en) | Piezoelectric sounding body and electronic device using the same | |
JP2018152541A (ja) | 振動デバイス | |
JP2006351602A (ja) | 積層型圧電アクチュエータ素子 | |
JP2007329431A (ja) | 圧電型エキサイタ | |
JP2007173456A (ja) | 積層型圧電バイモルフ素子およびその製造方法 | |
JPS6317354B2 (ja) | ||
KR20080049639A (ko) | 컨덴서 마이크로폰의 제조 방법 및 컨덴서 마이크로폰 | |
WO2019138799A1 (ja) | 圧電素子ユニット | |
JP2019125777A (ja) | 圧電素子ユニット | |
CN110098315B (zh) | 层叠压电陶瓷部件和压电器件 | |
JPH0740613B2 (ja) | 積層型圧電体の製造方法 | |
JPS63153870A (ja) | 電歪効果素子 | |
JP6825404B2 (ja) | 振動デバイス | |
US11362261B2 (en) | Multi-layer piezoelectric ceramic component and piezoelectric device | |
JPH034576A (ja) | 積層型圧電素子 | |
US10642363B1 (en) | Tactile feedback module, method for making same, and touch device | |
KR101553254B1 (ko) | 압전 액츄에이터, 압전 진동 장치 및 휴대 단말 | |
JP2008041991A (ja) | 積層型圧電アクチュエータ素子 | |
JP3041608B2 (ja) | バイモルフアクチュエータ | |
JP3534274B2 (ja) | 積層圧電体およびその製造方法 | |
JP2006245027A (ja) | 積層型圧電素子 | |
JPS5838004B2 (ja) | 圧電素子部品 | |
WO2016158730A1 (ja) | 圧電発電素子及び圧電発電装置 | |
JP2018152838A (ja) | 振動デバイス | |
JP2012529180A (ja) | 圧電積層アクチュエータアセンブリ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210528 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220510 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20221101 |