JP2022039770A - 振動デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】変位量の更なる向上が可能な振動デバイスを提供する。【解決手段】振動デバイス１は、屈曲振動する振動デバイスであって、圧電素子１０と、圧電素子１０が配置されている振動板５０と、を備える。振動板５０には、凹部５１が設けられており、圧電素子１０は、凹部５１内に配置されている。【選択図】図１

Description

本開示は、振動デバイスに関する。

圧電素子と、圧電素子が配置されている振動板と、を備え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）。この振動デバイスでは、振動板を用いることで振幅を増大させ、変位量の向上を図ることができる。

国際公開第２００９／０９８８５９号 登録実用新案第３０５７８９８号公報

本開示の一側面は、変位量の更なる向上が可能な振動デバイスを提供する。

本開示の一側面に係る振動デバイスは、屈曲振動する振動デバイスであって、圧電素子と、圧電素子が配置されている振動板と、を備え、振動板には、凹部が設けられており、圧電素子は、凹部内に配置されている。

この振動デバイスでは、振動板に設けられた凹部内に圧電素子が配置されている。したがって、振動板の主面上に圧電素子が配置されている構成と比べて、圧電素子と振動板との接触面積が増える。これにより、圧電素子の振動が振動板に伝達され易い。よって、変位量を更に向上させることができる。

この振動デバイスは、圧電素子と凹部の内面との間に配置された密着層を更に備えてもよい。この場合、圧電素子の振動が振動板に更に伝達され易くなる。

圧電素子は、圧電素体を有し、圧電素体は、主面と、主面と隣り合うと共に、互いに対向している一対の第一側面と、を有し、主面及び一対の第一側面は、密着層と接していてもよい。この場合、圧電素子の拡がり振動を、密着層を介して一対の第一側面から振動板に伝達することができる。

主面は矩形状を呈しており、圧電素体は、主面と隣り合うと共に、互いに対向している一対の第二側面を更に有し、一対の第二側面も、密着層と接していてもよい。この場合、圧電素子の拡がり振動を、密着層を介して一対の第二側面からも振動板に伝達することができる。

振動板は、積層された第一振動層及び第二振動層を有し、第一振動層は、圧電素子が配置されている配置領域を有し、第二振動層には、配置領域を露出させている開口が設けられていてもよい。この場合、振動板を単層構造の板部材により構成する場合に比べて、凹部を容易に形成することができる。

第二振動層は、第一振動層よりも硬くてもよい。この場合、圧電素子の拡がり振動が第二振動層に伝達され易い。

第一振動層及び第二振動層は、それぞれ金属からなると共に、拡散接合により互いに接合されていてもよい。この場合、接着剤を用いて接着する場合に比べて、圧電素子の振動が振動板に伝達される際の伝達速度の低下を抑制することができる。

本発明の一側面によれば、変位量の更なる向上が可能な振動デバイスが提供される。

図１は、実施形態に係る振動デバイスの断面図である。 図２は、図１の振動デバイスの上面図である。 図３は、図１の振動デバイスの分解斜視図である。 図４は、第一変形例に係る振動デバイスの断面図である。 図５は、第二変形例に係る振動デバイスの上面図である。 図６は、第三変形例に係る振動デバイスの上面図である。 図７は、第四変形例に係る振動デバイスの上面図である。 図７は、第五変形例に係る振動デバイスの上面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

図１～図３を参照して、実施形態に係る振動デバイス１の構成を説明する。図１は、実施形態に係る振動デバイスの断面図である。図２は、図１の振動デバイスの上面図である。図３は、図１の振動デバイスの分解斜視図である。

図１～図３に示されるように、振動デバイス１は、圧電素子１０と、密着層４０と、振動板５０と、配線部材６０とを備えている。振動デバイス１は、屈曲振動（撓み振動）する。なお、図２では、密着層４０の図示が省略されている。

圧電素子１０は、圧電素体１１と、複数の外部電極２１，２２と、複数の内部電極２３，２４，２５と、複数の接続導体２６，２７と、複数のビア導体３１，３３，３５，３７，３９とを有している。本実施形態では、圧電素子１０は、２つの外部電極２１，２２と、３つの内部電極２３，２４，２５と、２つの接続導体２６，２７と、５つのビア導体３１，３３，３５，３７，３９とを有している。

圧電素体１１は、直方体形状を呈している。直方体形状には、角部及び稜線部が面取りされている直方体の形状、及び、角部及び稜線部が丸められている直方体の形状が含まれる。圧電素体１１は、互いに対向している一対の主面１１ａ，１１ｂと、互いに対向している一対の第一側面１１ｃと、互いに対向している一対の第二側面１１ｄと、を有している。主面１１ａ，１１ｂは、矩形状を呈している。本実施形態では、主面１１ａ，１１ｂは、正方形状を呈している。

一対の主面１１ａ，１１ｂが互いに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。一対の第一側面１１ｃが互いに対向している方向が第二方向Ｄ２である。一対の第二側面１１ｄが互いに対向している方向が第三方向Ｄ３である。一対の第一側面１１ｃ及び一対の第二側面１１ｄは、それぞれ一対の主面１１ａ，１１ｂの間を連結するように第一方向Ｄ１に延在している。

一対の第一側面１１ｃ及び一対の第二側面１１ｄは、それぞれ主面１１ａと隣り合っている。一対の第一側面１１ｃ及び一対の第二側面１１ｄは、それぞれ稜線部を介して主面１１ａと間接的に隣り合っている。一対の第一側面１１ｃ及び一対の第二側面１１ｄは、それぞれ主面１１ｂとも隣り合っている。一対の第一側面１１ｃ及び一対の第二側面１１ｄは、それぞれ稜線部を介して主面１１ｂと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の厚さ）は、たとえば１００μｍ以上５００μｍ以下である。圧電素体１１の第二方向Ｄ２での長さは、たとえば１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下である。圧電素体１１の第三方向Ｄ３での長さは、たとえば２０ｍｍ以上３０ｍｍ以下である。

圧電素体１１は、第一方向Ｄ１に複数の圧電体層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄが積層されて構成されている。圧電素体１１は、第一方向Ｄ１に積層されている複数の圧電体層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄを含んでいる。圧電素体１１では、複数の圧電体層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄが積層されている方向が第一方向Ｄ１と一致する。

各圧電体層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄは、圧電材料からなる。本実施形態では、各圧電体層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ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１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ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１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄは、各圧電体層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄの間の境界が認識できない程度に一体化されている。

圧電体層１７ａは、主面１１ａを有している。圧電体層１７ｄは、主面１１ｂを有している。圧電体層１７ｂ，１７ｃは、圧電体層１７ａと圧電体層１７ｄとの間に位置している。各圧電体層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄの厚さは、たとえば１６μｍ以上３５μｍ以下である。

各外部電極２１，２２は、主面１１ａ上に配置されている。各外部電極２１，２２は、第一方向Ｄ１から見て、主面１１ａ，１１ｂの全ての縁（四辺）から離間している。複数の外部電極２１，２２は、第一方向Ｄ１から見て、互いに離間して配置されている。外部電極２１は、平面視で略矩形状（たとえば、略正方形状）を呈している。外部電極２１の四辺のうち、一方の第一側面１１ｃ寄りの一辺には、他方の第一側面１１ｃ側に凹む凹部が形成されている。外部電極２２は、外部電極２１に形成された凹部内に配置されている。すなわち、外部電極２２は、一方の第一側面１１ｃ寄りに配置されている。外部電極２２は、平面視で略矩形状（たとえば、略正方形状）を呈している。外部電極２１は、主面１１ａの外部電極２２が配置された領域を除く略全体に配置されている。

各外部電極２１，２２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２１，２２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。

複数の内部電極２３，２４，２５と、複数の接続導体２６，２７と、複数のビア導体３１，３３，３５，３７，３９とは、圧電素体１１内に配置されている。複数の内部電極２３，２４，２５、及び、複数の接続導体２６，２７は、圧電素体１１の表面には露出していない。すなわち、複数の内部電極２３，２４，２５、及び、複数の接続導体２６，２７は、各主面１１ａ，１１ｂ、各第一側面１１ｃ、及び、各第二側面１１ｄには露出していない。複数の内部電極２３，２４，２５、及び、複数の接続導体２６，２７は、第一方向Ｄ１から見て、主面１１ａ，１１ｂの全ての縁（四辺）から離間している。

各内部電極２３，２４，２５は、第一方向Ｄ１において互いに異なる位置（層）に配置されている。内部電極２３と内部電極２４とは、第一方向Ｄ１に間隔を有して対向している。内部電極２４と内部電極２５とは、第一方向Ｄ１に間隔を有して対向している。内部電極２３は、圧電体層１７ａと圧電体層１７ｂとの間に位置している。内部電極２４は、圧電体層１７ｂと圧電体層１７ｃとの間に位置している。内部電極２５は、圧電体層１７ｃと圧電体層１７ｄとの間に位置している。

接続導体２６は、内部電極２３と同じ層に位置している。接続導体２６は、圧電体層１７ａと圧電体層１７ｂとの間に位置している。内部電極２３と接続導体２６とは、互いに離間している。接続導体２６は、圧電体層１７ａを介して外部電極２１と第一方向Ｄ１で対向している。接続導体２６は、圧電体層１７ｂを介して内部電極２４と第一方向Ｄ１で対向している。

内部電極２３は、平面視で略矩形状（たとえば、略正方形状）を呈している。内部電極２３の四辺のうち、一方の第一側面１１ｃ寄りの一辺には、他方の第一側面１１ｃ側に凹む凹部が形成されている。接続導体２６は、内部電極２３に形成された凹部内に配置されている。すなわち、接続導体２６は、一方の第一側面１１ｃ寄りに配置されている。接続導体２６は、平面視で略矩形状（たとえば、略正方形状）を呈している。内部電極２３は、圧電体層１７ａと圧電体層１７ｂとの間において、接続導体２６が配置された領域を除く略全体に配置されている。

接続導体２７は、内部電極２４と同じ層に位置している。接続導体２７は、圧電体層１７ｂと圧電体層１７ｃとの間に位置している。内部電極２４と接続導体２７とは、互いに離間している。接続導体２７は、圧電体層１７ｂを介して内部電極２３と第一方向Ｄ１で対向している。接続導体２７は、圧電体層１７ｃを介して内部電極２５と第一方向Ｄ１で対向している。

内部電極２４は、平面視で略矩形状（たとえば、略正方形状）を呈している。内部電極２４の四辺のうち、一方の第一側面１１ｃ寄りの一辺には、他方の第一側面１１ｃ側に凹む凹部が形成されている。接続導体２７は、内部電極２４に形成された凹部内に配置されている。すなわち、接続導体２７は、一方の第一側面１１ｃ寄りに配置されている。接続導体２７は、平面視で略矩形状（たとえば、略正方形状）を呈している。内部電極２４は、圧電体層１７ｂと圧電体層１７ｃとの間において、接続導体２７が配置された領域を除く略全体に配置されている。内部電極２４は、平面視で外部電極２１と同形状を呈している。

ビア導体３１は、圧電体層１７ａを貫通している。ビア導体３１は、外部電極２１と接続されていると共に、接続導体２６と接続されている。ビア導体３１は、外部電極２１と接続導体２６とを電気的に接続している。

ビア導体３３は、圧電体層１７ａを貫通している。ビア導体３３は、外部電極２２と接続されていると共に、内部電極２３と接続されている。ビア導体３３は、外部電極２２と内部電極２３とを電気的に接続している。

ビア導体３５は、圧電体層１７ｂを貫通している。ビア導体３５は、接続導体２６と接続されていると共に、内部電極２４と接続されている。ビア導体３５は、接続導体２６と内部電極２４とを電気的に接続している。

ビア導体３７は、圧電体層１７ｂを貫通している。ビア導体３７は、内部電極２３と接続されていると共に、接続導体２７と接続されている。ビア導体３７は、内部電極２３と接続導体２７とを電気的に接続している。

ビア導体３９は、圧電体層１７ｃを貫通している。ビア導体３９は、接続導体２７と接続されていると共に、内部電極２５と接続されている。ビア導体３９は、接続導体２７と内部電極２５とを電気的に接続している。

外部電極２１は、ビア導体３１、接続導体２６、及び、ビア導体３５を通じて、内部電極２４と電気的に接続されている。外部電極２２は、ビア導体３３を通じて内部電極２３と電気的に接続されている。外部電極２２は、ビア導体３３、内部電極２３、ビア導体３７、接続導体２７、及びビア導体３９を通じて内部電極２５と電気的に接続されている。外部電極２１及び外部電極２２には、互いに異なる極性の電圧が印加される。内部電極２３及び内部電極２５には、外部電極２２と同じ極性の電圧が印加される。内部電極２４には、外部電極２１と同じ極性の電圧が印加される。

各内部電極２３，２４，２５、各接続導体２６，２７、及び、各ビア導体３１，３３，３５，３７，３９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。各内部電極２３，２４，２５、各接続導体２６，２７、及び、各ビア導体３１，３３，３５，３７，３９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。ビア導体３１，３３，３５，３７，３９は、対応する圧電体層１７ａ，１７ｂ，１７ｃを形成するためのセラミックグリーンシートに形成された貫通孔に充填された導電性ペーストが焼結することにより形成される。

圧電素体１１の主面１１ｂには、内部電極２３，２５と電気的に接続されている導体、及び、内部電極２４と電気的に接続されている導体は配置されていない。本実施形態では、主面１１ｂを第一方向Ｄ１から見たとき、主面１１ｂの全体が露出している。主面１１ａ，１１ｂは、自然面である。自然面とは、焼成により成長した結晶粒の表面により構成される面である。

圧電素体１１の各第一側面１１ｃ、及び、各第二側面１１ｄにも、内部電極２３，２５と電気的に接続されている導体、及び、内部電極２４と電気的に接続されている導体は配置されていない。本実施形態では、各第一側面１１ｃを第二方向Ｄ２から見たとき、各第一側面１１ｃの全体が露出している。各第二側面１１ｄを第三方向Ｄ３から見たとき、各第二側面１１ｄの全体が露出している。各第一側面１１ｃ及び各第二側面１１ｄも、自然面である。

振動板５０には、圧電素子１０が配置されている。振動板５０は、たとえば、金属からなる。振動板５０は、たとえば、Ｎｉ－Ｆｅ合金、Ｎｉ、黄銅、又はステンレス鋼からなる。振動板５０は、樹脂からなってもよい。本実施形態では、振動板５０は一部材からなっている。振動板５０は、単層構造の板部材により構成されている。

振動板５０は、互いに対向している主面５０ａ，５０ｂを有している。主面５０ａ，５０ｂは、たとえば矩形状を呈している。主面５０ａ，５０ｂは、一対の長辺と一対の短辺とを有する長方形状を呈している。本実施形態では、主面５０ａ，５０ｂの長辺方向（すなわち、振動板５０の長手方向）は、第二方向Ｄ２と一致する。主面５０ａ，５０ｂの短辺方向（すなわち、振動板５０の短手方向）は、第三方向Ｄ３と一致する。圧電素子１０は、主面５０ａ側に配置されている。圧電素子１０は、振動板５０の第二方向Ｄ２及び第三方向Ｄ３における略中央に配置されている。

主面５０ａ，５０ｂの長辺の長さ（振動板５０の第二方向Ｄ２の長さ）は、たとえば、６０ｍｍ以上８０ｍｍ以下である。主面５０ａ，５０ｂの短辺の長さ（振動板５０の第三方向Ｄ３の長さ）は、たとえば、３０ｍｍ以上６０ｍｍ以下である。振動板５０の厚さ（第一方向Ｄ１の長さ）は、たとえば、１００μｍ以上２５０μｍ以下である。

主面５０ａには、凹部５１が設けられている。凹部５１の深さ（凹部５１の第一方向Ｄ１の長さ）は、振動板５０の厚さ未満であり、たとえば、１０μｍ以上１００μｍ未満である。圧電素子１０は、凹部５１内に設けられている。凹部５１は、底面５３と、互いに対向している一対の第一内側面５５と、互いに対向している一対の第二内側面５７と、を有している。底面５３、一対の第一内側面５５、及び、一対の第二内側面５７は、凹部５１の内面を構成している。底面５３は、たとえは、矩形状を呈している。実施形態では、底面５３は、正方形状を呈している。

一対の第一内側面５５が互いに対向している方向は、第二方向Ｄ２と一致している。各第一内側面５５は、第一方向Ｄ１に延在し、底面５３と主面５０ａとを接続している。各第一内側面５５は、底面５３と隣り合うと共に、主面５０ａと隣り合っている。各第一内側面５５は、矩形状を呈している。各第一側面１１ｃと主面１１ｂとの間の稜線部が曲面で構成されている場合、各第一内側面５５と底面５３とは、当該稜線部に沿う曲面で接続されていてもよい。

一対の第二内側面５７が互いに対向している方向は、第三方向Ｄ３と一致している。各第二内側面５７は、第一方向Ｄ１に延在し、底面５３と主面５０ａとを接続している。各第二内側面５７は、底面５３と隣り合うと共に、主面５０ａと隣り合っている。各第二内側面５７は、矩形状を呈している。各第二側面１１ｄと主面１１ｂとの間の稜線部が曲面で構成されている場合、各第二内側面５７と底面５３とは、当該稜線部に沿う曲面で接続されていてもよい。

圧電素子１０は、主面１１ｂが底面５３と対向するように凹部５１内に配置されている。主面１１ｂの全体が底面５３と対向している。第一側面１１ｃは、第一内側面５５と対向している。第二側面１１ｄは、第二内側面５７と対向している。第一側面１１ｃと第一内側面５５との間隔、及び、第二側面１１ｄと第二内側面５７との間隔は、それぞれ０．１ｍｍ以上である。０．１ｍｍ以上とすることにより、密着層４０による接着ばらつき、又は、密着層４０による変位吸収などの不具合が抑制される。本実施形態では、凹部５１の深さは、圧電素子１０の厚さよりも浅いが、圧電素子１０の厚さと同等であってもよいし、圧電素子１０の厚さよりも深くてもよい。

圧電素子１０は凹部５１から突出している。すなわち、外部電極２１，２２の表面は、主面５０ａよりも外側に位置している。本実施形態では、主面１１ａは凹部５１よりも外側に位置している。圧電素子１０のうち、凹部５１から突出している部分の第一方向Ｄ１の長さは、圧電素子１０のうち、凹部５１内に配置されている部分の第一方向Ｄ１の長さよりも短くてもよいし、長くてもよい。圧電素子１０のうち、凹部５１から突出している部分の第一方向Ｄ１の長さは、圧電素子１０のうち、凹部５１内に配置されている部分の第一方向Ｄ１の長さよりも短い方が、より圧電素子１０の振動を振動板５０に伝達し易い。

凹部５１は、たとえば、研削により形成される。この場合、研削により底面５３に複数の溝が形成される。複数の溝が延在する方向が振動板５０の長手方向（第二方向Ｄ２）と一致するように、凹部５１が形成される。

密着層４０は、圧電素子１０と凹部５１の内面との間に配置されている。密着層４０は、圧電素子１０と凹部５１の内面とを互いに接合している。密着層４０は、主面１１ｂと底面５３との間、第一側面１１ｃと第一内側面５５との間、及び、第二側面１１ｄと第二内側面５７との間に配置されている。主面１１ｂと、一対の第一側面１１ｃと、一対の第二側面１１ｄとは、密着層４０と接している。

密着層４０は、主面１１ｂと底面５３との間に配置されている部分と、第一側面１１ｃと第一内側面５５との間に配置されている部分と、第二側面１１ｄと第二内側面５７との間に配置されている部分とを有している。密着層４０の各部分は、互いに接続されて連続している。密着層４０の各部分は、一体的に設けられている。

密着層４０は、接着剤樹脂からなる。密着層４０は、たとえば、エポキシ樹脂からなる。密着層４０がエポキシ樹脂からなる場合、たとえば、密着層４０が両面テープ等の接着シートである場合に比べて、圧電素子１０の振動が密着層４０に吸収されることが抑制される。本実施形態では、密着層４０の縁部４０ａは、凹部５１の外側に設けられている。縁部４０ａは、主面５０ａに接合されている。縁部４０ａは、各第一側面１１ｃ及び各第二側面１１ｄのうち、凹部５１から露出した部分にも接合されている。縁部４０ａは、たとえば、圧電素子１０を振動板５０に配置する際に凹部５１内に設けられた未硬化状態の接着剤樹脂が、圧電素子１０により凹部５１の外に押し出され、硬化することにより形成される。

配線部材６０は、圧電素子１０と電気的かつ物理的に接続されている。配線部材６０は、ベース６１と、導体６３，６５とを有している。ベース６１は、たとえば、樹脂からなっている。導体６３，６５は、ベース６１の一方面に設けられている。導体６３，６５は、たとえば、ベース６１の一方面に接着されている。

配線部材６０は、導体６３，６５を覆うようにベース６１の一方面と接合されたカバー（不図示）を更に有している。導体６３，６５の一端部は、カバーから露出している。配線部材６０の一端部は、接続部材（不図示）によって、圧電素子１０と接合されている。接続部材は、たとえば、異方性導電ペースト又は異方性導電膜が硬化することにより形成される。導体６３の一端部は、接続部材に含まれる複数の金属粒子によって、外部電極２１と電気的に接合されている。導体６５の一端部は、接続部材に含まれる複数の金属粒子によって、外部電極２２と電気的に接合されている。

配線部材６０は、樹脂層７０によって振動板５０と接合されている。樹脂層７０は、配線部材６０のカバーと主面５０ａとを接合している。樹脂層７０は、主面５０ａの一方の短辺に沿って配置されている。樹脂層７０は、たとえば、ニトリルゴムからなる。

配線部材６０は、圧電素子１０の第二方向Ｄ２の一方の端部に接続され、第二方向Ｄ２の一方側に延在している。第三方向Ｄ３から見て、配線部材６０の一端部だけが圧電素子１０と重なっている。したがって、圧電素子１０の振動が配線部材６０によって阻害され難い。

以上説明した振動デバイス１では、振動板５０に設けられた凹部５１内に圧電素子１０が配置されている。振動板５０の主面５０ａ上に圧電素子１０が配置されている構成では、主面１１ｂの面積が、圧電素子１０と振動板５０との接触面積となる。これに対し、振動デバイス１では、圧電素子１０と振動板５０との接触面積が、一対の第一側面１１ｃの面積及び一対の第二側面１１ｄの面積だけ増える。これにより、圧電素子１０の振動が振動板５０に伝達され易い。よって、振動デバイス１によれば、変位量を更に向上させることができる。

圧電素子１０と凹部５１の内面との間には、密着層４０が配置されている。これにより、圧電素子１０の主面１１ｂ、一対の第一側面１１ｃ、及び一対の第二側面１１ｄは、凹部５１の底面５３、一対の第一内側面５５、及び一対の第二内側面５７とそれぞれ密着している。よって、圧電素子１０の振動が、主面１１ｂ、一対の第一側面１１ｃ、及び一対の第二側面１１ｄから、底面５３、一対の第一内側面５５、及び一対の第二内側面５７にそれぞれ更に伝達され易くなる。このように、圧電素子１０の振動が振動板５０に更に伝達され易くなるので、変位量を一層向上させることができる。

圧電素子１０の振動は拡がり振動であり、圧電素子１０は厚さ方向に直交する方向に伸縮する。これにより、一対の第一側面１１ｃは、一対の第一内側面５５に対し第二方向Ｄ２に応力を与える。また、一対の第二側面１１ｄは、一対の第二内側面５７に対し第三方向Ｄ３に応力を与える。これにより、振動板５０が屈曲振動する。その結果、振動デバイス１は全体として屈曲振動する。

振動デバイス１では、圧電素子１０が凹部５１から突出している。このため、配線部材６０を圧電素子１０に容易に接続することができる。よって、配線部材６０と圧電素子１０との接続部分に加わる応力を抑制することができる。

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。

図４は、第一変形例に係る振動デバイスの断面図である。図４に示される振動デバイス１Ａは、二部材からなる振動板５０Ａを備える点で図１に示される振動デバイス１と相違し、その他の点で一致している。以下では、振動デバイス１との相違点を中心とし、振動デバイス１Ａについて説明する。

振動板５０Ａは、多層構造の板部材により構成されている。振動板５０Ａは、積層された第一振動層８１及び第二振動層８２を有している。第一振動層８１及び第二振動層８２は、それぞれ金属からなる。第一振動層８１及び第二振動層８２は、たとえば、拡散接合によって互いに接合されている。拡散接合では、２つの母材を溶融することなく加熱することで原子レベルの拡散が起こり、２つの母材が接合される。

拡散接合によれば、接着剤を用いて接着する場合に比べて、圧電素子１０の振動が振動板５０Ａに伝達される際の伝達速度の低下を抑制することができる。また、接着剤を用いて接着する場合、接着剤が第一振動層８１及び第二振動層８２の間から凹部５１にはみ出すおそれがある。このような接着剤のはみ出しが生じると、圧電素子１０を凹部５１内に配置し難くなるおそれがある。拡散接合によれば、接着剤のはみ出しが生じない。

第一振動層８１及び第二振動層８２は、たとえば、互いに異なる金属材料からなる。第一振動層８１は、たとえば、ＳＵＳ３０３等の柔軟性の高い金属材料からなる。これにより、第一振動層８１の柔軟性が高まるので、第一振動層８１の屈曲振動が容易となる。第二振動層８２は、たとえば、４２Ｎｉ等の硬い金属材料からなる。これにより、圧電素子１０の振動が、第二振動層８２に伝達され易い。

第一振動層８１は、第二振動層８２よりも厚い。第一振動層８１の厚さは、第二振動層８２の厚さの１．５倍以上２倍以下である。第一振動層８１の厚さは、たとえば、５０μｍ以上１００μｍ以下である。第一振動層８１の厚さが１００μｍ以下であることにより、第一振動層８１を容易に屈曲振動させることができる。第二振動層８２の厚さは、たとえば、１０μｍ以上１００μｍ未満である。

第一振動層８１は、互いに対向している一対の主面８１ａ，８１ｂを有している。主面８１ａは、圧電素子１０が配置されている配置領域８１ｃを有している。配置領域８１ｃは、凹部５１の底面５３を構成している。

第二振動層８２は、互いに対向している一対の主面８２ａ，８２ｂを有している。第二振動層８２は、主面８２ｂが主面８１ａと対向するように第一振動層８１上に配置されている。すなわち、主面８１ａと主面８２ｂとが互いに接合されている。第二振動層８２は、配置領域８１ｃを露出させている開口８２ｃが設けられている。開口８２ｃ内には、圧電素子１０が配置されている。開口８２ｃは、第二振動層８２を厚さ方向に貫通する貫通孔である。開口８２ｃの内側面は、凹部５１の第一内側面５５及び第二内側面５７を構成している。

振動デバイス１Ａにおいても、振動デバイス１と同様の効果が得られる。加えて、振動デバイス１Ａでは、振動デバイス１に比べて、凹部５１を容易に形成することができる。振動デバイス１では、振動板５０は単層構造の板部材により構成され、凹部５１は研削等により形成される。この場合、凹部５１の深さ方向の寸法精度を向上させ難い。また、底面５３の面精度を向上させ難い。これに対し、振動デバイス１Ａでは、凹部５１の深さは、第二振動層８２の厚さによって決まるので、凹部５１の深さ方向の寸法精度を容易に向上させることができる。また、底面５３は、第一振動層８１の主面８１ａにより構成されるので、底面５３の面精度を容易に向上させることができる。

振動デバイス１Ａでは、第一振動層８１及び第二振動層８２を互いに異なる材料により形成することができる。これにより、第二振動層８２が第一振動層８１よりも硬い構成とすることができる。この場合、圧電素子１０の拡がり振動が第二振動層８２に伝達され易い。また、第二振動層８２は、第一振動層８１よりも柔軟性が高い構成とすることができる。この場合、第一振動層８１を容易に屈曲振動させることができる。

図５は、第二変形例に係る振動デバイスの上面図である。なお、図５では、密着層４０の図示が省略されている。図５に示される振動デバイス１Ｂは、凹部５１の四隅に４つの膨出部５９が設けられている点で、図２に示される振動デバイス１と相違している。４つの膨出部５９は、主面５０ａ，５０ｂの対向方向（第一方向Ｄ１）から見て、凹部５１の四隅から膨出したような略円形状を呈している。膨出部５９は、凹部５１と接続されている。膨出部５９の底面は、底面５３と同一平面をなし、連続している。第一方向Ｄ１から見て、各膨出部５９には、圧電素子１０の各角部（すなわち、第一側面１１ｃと第二側面１１ｄとの間の稜線部）が配置されている。膨出部５９によれば、圧電素子１０が伸縮する際、圧電素子１０の各角部に応力が集中することを抑制し、圧電素子１０の破損を抑制することができる。

図６は、第三変形例に係る振動デバイスの上面図である。なお、図６では、密着層４０の図示が省略されている。図６に示される振動デバイス１Ｃは、第一側面１１ｃと第一内側面５５との間隔、及び、第二側面１１ｄと第二内側面５７との間隔がそれぞれ狭くなっている点で、図５に示される振動デバイス１Ｂと相違している。振動デバイス１Ｃにおいても、振動デバイス１Ｂと同様に、圧電素子１０の各角部に変位による応力が集中することを抑制し、圧電素子１０の破損を抑制することができる。振動デバイス１Ｃでは、圧電素子１０と凹部５１との間隔が狭く設計されているので、密着層４０による接着ばらつき、又は変位吸収などの不具合が抑制される。

図７は、第四変形例に係る振動デバイスの上面図である。なお、図７では、密着層４０の図示が省略されている。図７に示される振動デバイス１Ｄは、凹部５１の形状の点で、図２に示される振動デバイス１と相違している。振動デバイス１Ｄでは、凹部５１が振動板５０の第三方向Ｄ３の両端まで設けられており、一対の第二内側面５７を有していない。よって、密着層４０は、一対の第二側面１１ｄに設けられているが、一対の第二側面１１ｄに設けられていなくてもよい。

振動デバイス１Ｄによれば、凹部５１を容易に製造することができる。また、凹部５１が広いので、密着層４０を構成する接着剤樹脂の余りを収容することができる。これにより、接着剤樹脂の余りによる変位吸収などの不具合が抑制される。加えて、振動デバイス１Ｄでは、振動デバイス１に比べて、第一側面１１ｃと第一内側面５５との間隔が狭くなっている。これにより、第一側面１１ｃと第一内側面５５との間において、密着層４０による接着ばらつき、又は変位吸収などの不具合が抑制される。

図８は、第五変形例に係る振動デバイスの上面図である。なお、図８では、密着層４０の図示が省略されている。図８に示される振動デバイス１Ｅは、凹部５１の形状の点で、図７に示される振動デバイス１Ｄと相違している。振動デバイス１Ｅでは、凹部５１が振動板５０の第三方向Ｄ３の両端近傍まで設けられているものの、当該両端には達していない。密着層４０は、一対の第二内側面５７とは接していない。密着層４０は、一対の第二側面１１ｄに設けられているが、一対の第二側面１１ｄに設けられていなくてもよい。

振動デバイス１Ｅによれば、振動板５０の強度を向上させることができる。振動デバイス１Ｅにおいても、振動デバイス１Ｄと同様に、凹部５１が広いので、密着層４０を構成する接着剤樹脂の余りを収容することができる。加えて、第一側面１１ｃと第一内側面５５との間隔が狭くなっているので、第一側面１１ｃと第一内側面５５との間において、密着層４０による接着ばらつき、又は変位吸収などの不具合が抑制される。

振動デバイス１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅでは、圧電素子１０はモノモルフ型の素子であるが、圧電素子１０はバイモルフ型の素子であってもよい。

振動デバイス１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃでは、一対の第一側面１１ｃ及び一対の第二側面１１ｄが全て密着層４０と接しているため、圧電素子１０の拡がり振動を振動板５０に効果的に伝達することができるが、たとえば、一対の第一側面１１ｃが密着層４０と接し、一対の第二側面１１ｄが密着層４０と接していない構成であってもよい。一対の第一側面１１ｃは、振動板５０の長手方向において互いに対向している。よって、一対の第一側面１１ｃが密着層４０と接していることにより、圧電素子１０の拡がり振動のうち、振動板５０の長手方向に沿う振動が、振動板５０に伝達される。この結果、一対の第二側面１１ｄが密着層４０と接し、一対の第一側面１１ｃが密着層４０と接していない構成と比べて、振動板５０を大きく振動させることができる。

振動デバイス１Ａでは、第一振動層８１及び第二振動層８２は、互いに接着剤により接合されていてもよい。

振動デバイス１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅでは、圧電素子１０は凹部５１から突出していなくてもよい。たとえば、外部電極２１，２２の表面は、主面５０ａと同一平面上に位置していてもよいし、主面５０ａよりも内側に位置していてもよい。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ…振動デバイス、１０…圧電素子、１１…圧電素体、１１ｂ…主面、１１ｃ…第一側面、１１ｄ…第二側面、４０…密着層、５０，５０Ａ…振動板、５１…凹部、５３…底面、５５…第一内側面、５７…第二内側面、８１…第一振動層、８１ｃ…配置領域、８２…第二振動層、８２ｃ…開口。

Claims (7)

1. 屈曲振動する振動デバイスであって、
   圧電素子と、
   前記圧電素子が配置されている振動板と、を備え、
   前記振動板には、凹部が設けられており、
   前記圧電素子は、前記凹部内に配置されている、
   振動デバイス。
2. 前記圧電素子と前記凹部の内面との間に配置された密着層を更に備える、
   請求項１に記載の振動デバイス。
3. 前記圧電素子は、圧電素体を有し、
   前記圧電素体は、主面と、前記主面と隣り合うと共に、互いに対向している一対の第一側面と、を有し、
   前記主面及び前記一対の第一側面は、前記密着層と接している、
   請求項２に記載の振動デバイス。
4. 前記主面は矩形状を呈しており、
   前記圧電素体は、前記主面と隣り合うと共に、互いに対向している一対の第二側面を更に有し、
   前記一対の第二側面も、前記密着層と接している、
   請求項３に記載の振動デバイス。
5. 前記振動板は、積層された第一振動層及び第二振動層を有し、
   前記第一振動層は、前記圧電素子が配置されている配置領域を有し、
   前記第二振動層には、前記配置領域を露出させている開口が設けられている、
   請求項１～４のいずれか一項に記載の振動デバイス。
6. 前記第二振動層は、前記第一振動層よりも硬い、
   請求項５に記載の振動デバイス。
7. 前記第一振動層及び前記第二振動層は、それぞれ金属からなると共に、拡散接合により互いに接合されている、請求項５又は６に記載の振動デバイス。
   
   

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