JP5730452B1 - 圧電アクチュエータおよびこれを備えた圧電振動装置、携帯端末、音響発生器、音響発生装置、電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 接合部にフレキシブル基板のスルーホール導体を配置しても断線が発生せず、かつ圧電アクチュエータの小型化を実現した圧電アクチュエータおよびこれを備えた圧電振動装置、携帯端末、音響発生器、音響発生装置、電子機器を提供する。【解決手段】 圧電アクチュエータ１は、内部電極１２および圧電体層１３が積層された板状の積層体１４、ならびに積層体１４の一方主面に内部電極１２と電気的に接続された表面電極１５を有する圧電素子１１と、表面電極１５と電気的に接続された配線導体２２を有するフレキシブル基板２と、表面電極１５および配線導体２２を電気的に接続する導電性接合材３とを備え、フレキシブル基板２は圧電素子１１と重なる領域にスルーホール導体２４を有しており、平面視でスルーホール導体２４の周囲の該スルーホール導体２４から離れた位置に導電性接合材３によるフレキシブル基板２と圧電素子１１との接合領域が設けられている。【選択図】 図１

Description

本発明は、圧電振動装置、携帯端末などに好適な圧電アクチュエータおよびこれを備えた圧電振動装置、携帯端末、音響発生器、音響発生装置、電子機器に関するものである。

圧電アクチュエータとして、内部電極と圧電体層とが複数積層された積層体の表面に表面電極を形成してなるバイモルフ型の圧電素子を用いたものや（特許文献１を参照）、圧電素子とフレキシブル基板とを導電性接合材で接合して、圧電素子の表面電極とフレキシブル基板の配線導体とを電気的に接続させたものが知られている（特許文献２を参照）。

特開２００２−１０３９３号公報 特開平６−１４３９６号公報

圧電素子の表面電極とフレキシブル基板に設けられる配線導体との配置の関係で、フレキシブル基板にスルーホール導体を設けて配線導体を引き回す場合がある。この際、圧電アクチュエータの小型化を図るために、フレキシブル基板における圧電素子と重なる領域にスルーホール導体を配置してこの重なる領域の全体を接合しようとすると、接合時の加熱加圧による応力により、スルーホール導体が断線するおそれがあった。一方、スルーホール導体の断線防止のために、スルーホール導体をフレキシブル基板における圧電素子と重なる領域の外側に配置すると、フレキシブル基板の外形寸法が大きくなるため圧電アクチュエータの寸法が大きくなる問題があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、フレキシブル基板における圧電素子と重なる領域にスルーホール導体を配置しても断線が発生せず、かつ圧電アクチュエータの小型化を実現した圧電アクチュエータおよびこれを備えた圧電振動装置、携帯端末、音響発生器、音響発生装置、電子機器を提供することを目的とする。

本発明の圧電アクチュエータは、内部電極および圧電体層が積層された板状の積層体、ならびに該積層体の一方主面に前記内部電極と電気的に接続された表面電極を有する圧電素子と、前記表面電極と電気的に接続された配線導体を有するフレキシブル基板と、前記表面電極および前記配線導体を電気的に接続する導電性接合材とを備え、前記フレキシブル基板は前記圧電素子と重なる領域にスルーホール導体を有しており、平面視で前記スルーホール導体の周囲の該スルーホール導体から離れた位置に前記導電性接合材による前記フレキシブル基板と前記圧電素子との接合領域が設けられていることを特徴とするものである。

また本発明の圧電振動装置は、上記の圧電アクチュエータと、前記積層体の前記他方主面に接合された振動板とを有することを特徴とする。

また本発明の携帯端末は、上記の圧電アクチュエータと、電子回路と、ディスプレイと、筐体とを有しており、前記積層体の他方主面が前記ディスプレイまたは前記筐体に接合されていることを特徴とする。

また、本発明の音響発生器は、圧電アクチュエータと、前記圧電アクチュエータが取り付けられており、該圧電アクチュエータの振動によって振動する振動板と、該振動板の外周部に設けられた枠体とを有することを特徴とする。

また、本発明の音響発生装置は、上記の音響発生器と、該音響発生器を収容する筐体とを備えることを特徴とする。

また、本発明の電子機器は、上記の音響発生器と、該音響発生器に接続された電子回路と、該電子回路および前記音響発生器を収容する筐体とを備え、前記音響発生器から音響を発生させる機能を有することを特徴とする。

本発明によれば、フレキシブル配線基板のスルーホール導体の断線を防止でき、高信頼性の圧電アクチュエータを得ることができる。また、フレキシブル基板の小型化が可能となり、結果として圧電アクチュエータを小型化出来る。さらに、上記圧電アクチュエータを備えた本発明の圧電振動装置、携帯端末、音響発生器、音響発生装置および電子機器は、高信頼性かつ小型化が可能である。

図１（ａ）は本発明の圧電アクチュエータの実施の形態の一例を示す分解斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示すフレキシブル基板２の下面側の配線パターンの一例を示す図である。 図２（ａ）は図１（ａ）に示すＡ−Ａ線で切断した概略断面図、図２（ｂ）は図１（ａ）に示すＢ−Ｂ線で切断した概略縦断面図である。 図１（ｂ）に示すフレキシブル基板２の下面側の配線パターンの他の例を示す図である。 図４（ａ）は本発明の圧電アクチュエータの実施の形態の他の例を示す分解斜視図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）に示すフレキシブル基板２の下面側の配線パターンの一例を示す図である。 図５（ａ）は本発明の圧電アクチュエータの実施の形態の他の例を示す分解斜視図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）に示すフレキシブル基板２の下面側の配線パターンの一例を示す図である。 図６（ａ）および図６（ｂ）は本発明の圧電アクチュエータにおける導電性接合材の形成パターンのバリエーションを示す概略斜視図である。 本発明の圧電アクチュエータの実施の形態の他の例を示す概略縦断面図である。 本発明の圧電アクチュエータの実施の形態の他の例を示す概略縦断面図である。 本発明の圧電振動装置の実施の形態を模式的に示す概略斜視図である。 本発明の携帯端末の実施の形態を模式的に示す概略斜視図である。 図１０に示すＡ−Ａ線で切断した概略断面図である。 図１０に示すＢ−Ｂ線で切断した概略断面図である。 図１３（ａ）は、本発明の音響発生器の実施の形態の概略構成を示す模式的な平面図であり、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＡ−Ａ線で切断した一例の概略断面図、図１３（ｃ）は、図１３（ａ）のＡ−Ａ線で切断した他の例の概略断面図である。 本発明の音響発生装置の実施形態に係る構成を示す図である。 本発明の電子機器の実施形態に係る構成を示す図である。

本発明の圧電アクチュエータの実施の形態の一例について、図面を参照して詳細に説明する。

図１（ａ）は本発明の圧電アクチュエータの実施の形態の一例を示す分解斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示すフレキシブル基板２の下面側の配線パターンの一例を示す図である。また、図２（ａ）は図１（ａ）に示すＡ−Ａ線で切断した概略断面図、図２（ｂ）は図１（ａ）に示すＢ−Ｂ線で切断した概略断面図である。

図１および図２に示す本実施形態の圧電アクチュエータ１は、内部電極１２および圧電体層１３が積層された板状の積層体１４、ならびに積層体１４の一方主面に内部電極１２と電気的に接続された表面電極１５を有する圧電素子１１と、表面電極１５と電気的に接続された配線導体２２を有するフレキシブル基板２と、表面電極１５および配線導体２２を電気的に接続する導電性接合材３とを備え、フレキシブル基板２は圧電素子１１と重なる領域にスルーホール導体２５を有しており、平面視でスルーホール導体２５の周囲の当該スルーホール導体２５から離れた位置に導電性接合材３によるフレキシブル基板２と圧電素子１１との接合領域３０が設けられている。

本例の圧電アクチュエータ１は圧電素子１１を有しており、本例の圧電素子１１は一方主面が長さ方向と幅方向とを有する矩形状になっている。圧電素子１１を構成する積層体１４は、内部電極１２と圧電体層１３とが積層されて板状に形成されてなるものである。そして、圧電アクチュエータ１は複数の内部電極１２が積層方向に重なる活性部とそれ以外の不活性部とを有し、例えば長尺状に形成されている。携帯端末のディスプレイまたは筐体に取り付ける圧電アクチュエータの場合には、積層体１４の長さとしては、例えば１８ｍｍ〜２８ｍｍが好ましく、２２ｍｍ〜２５ｍｍが更に好ましい。積層体１４の幅は、例えば１ｍｍ〜６ｍｍが好ましく、３ｍｍ〜４ｍｍが更に好ましい。積層体１４の厚みは、例えば０．２ｍｍ〜１．０ｍｍが好ましく、０．４ｍｍ〜０．８ｍｍが更に好ましい。

積層体１４を構成する内部電極１２は、圧電体層１３を形成するセラミックスと同時焼成により形成されたもので、第１の内部電極および第２の内部電極からなる。圧電体層１３と交互に積層されて圧電体層１３を上下から挟んでおり、積層順に第１の内部電極および第２の内部電極が配置されることにより、それらの間に挟まれた圧電体層１３に駆動電圧を印加するものである。この形成材料として、例えば圧電セラミックスとの反応性が低い銀や銀−パラジウム合金を主成分とする導体、あるいは銅、白金などを含む導体を用いることができるが、これらにセラミック成分やガラス成分を含有させてもよい。

図１および図２に示す例では、第１の内部電極および第２の内部電極の端部がそれぞれ積層体１４の対向する一対の側面に互い違いに導出されている。携帯端末のディスプレイまたは筐体に取り付ける圧電アクチュエータの場合には、内部電極１２の長さは、例えば１７ｍｍ〜２５ｍｍが好ましく、２１ｍｍ〜２４ｍｍが更に好ましい。内部電極１２の幅は、例えば１ｍｍ〜５ｍｍが好ましく、２ｍｍ〜４ｍｍが更に好ましい。内部電極１２の厚みは、例えば０．１μｍ〜５μｍが好ましい。

積層体１４を構成する圧電体層１３は、圧電特性を有するセラミックスで形成されたもので、このようなセラミックスとして、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ_３−ＰｂＴｉＯ_３）からなるペロブスカイト型酸化物、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）などを用いることができる。圧電体層１３の１層の厚みは、低電圧で駆動させるために、例えば０．０１〜０．１ｍｍに設定することが好ましい。また、大きな屈曲振動を得るために、２００ｐｍ／Ｖ以上の圧電定数ｄ３１を有することが好ましい。

積層体１４の一方主面には、内部電極１２と電気的に接続された表面電極１５が設けられている。図１に示す形態における表面電極１５は、大きな面積の第１表面電極１５１、小さな面積の第２表面電極１５２および第３表面電極１５３で構成されている。例えば、第１表面電極１５１は第１の内部電極となる内部電極１２と電気的に接続され、第２表面電極１５２は例えば一方主面側に配置された第２の内部電極となる内部電極１２、第３表面電極１５３は例えば他方主面側に配置された第２の内部電極となる内部電極１２と電気的に接続されている。携帯端末のディスプレイまたは筐体に取り付ける圧電アクチュエータの場合には、第１表面電極１５１の長さは、例えば１７ｍｍ〜２３ｍｍが好ましく、１９ｍｍ〜２１ｍｍが更に好ましい。第１表面電極１５１の幅は、例えば１ｍｍ〜５ｍｍが好ましく、２ｍｍ〜４ｍｍが更に好ましい。第２表面電極１５２および第３表面電極１５３の長さは、例えば１ｍｍ〜３ｍｍとするのが好ましい。第２表面電極１５２および第３表面電極１５３の幅は、例えば０．５ｍｍ〜１．５ｍｍとするのが好ましい。

また、圧電アクチュエータ１は、表面電極１５と電気的に接合されたフレキシブル基板２を有している。フレキシブル基板２は、具体的には、例えば樹脂製のベースフィルム２１に配線として配線導体２２およびスルーホール導体２５が設けられ、その上面にカバーフィルム２３が設けられるとともに、下面の圧電素子１１と重なる領域及びその近傍を除く領域にカバーフィルム２３が設けられたものである。ここで、図に示すスルーホール導体２５は、ベースフィルム２１を貫通する穴の内壁表面に導体層が設けられてなる構成になっている。このスルーホール導体２５は、フレキシブル基板２における圧電素子１１と重なる領域に設けられている。また、圧電素子１１の第１表面電極１５１と電気的に接続された配線導体２２は、ベースフィルム２１の下面からスルーホール導体２５を介してベースフィルム２１の上面に引き回されている。一方、圧電素子１１の第２表面電極１５２と電気的に接続された配線導体２２および第３表面電極１５３と電気的に接続された配線導体２２は、ベースフィルム２１の下面に設けられている。このように、配線導体２２がベースフィルム２１の上下に分けられることで、フレキシブル基板２の幅を小さくでき圧電アクチュエータ１を小さくできる。スルーホール導体としては、図に示すものに限られず、穴の内部に導体が充填されたものであってもよい。また、上下の配線導体２２は平面透視にて重なってもよいが、厚みが厚くなるのを考慮して、図に示すように重ならないようにしてもよい。なお、図１（ａ）にはフレキシブル基板２を上方から見た配線パターンの一例が示され、図１（ｂ）にはフレキシブル基板２を下方から見た配線パターンの一例が示されている。

ここで、表面電極１５と接合される配線導体２２の端部は幅広になっているのがよく、さらには図３に示すように、幅広の配線導体２２の端部にスリットを設けるなどして端部が櫛歯状になっているのが好ましく、これにより導電性接合材３と配線導体２２とが３次元的に接合することとなり、フレキシブル基板２と圧電素子１１との接合強度が向上する。また、導電性接合材３の流れ防止にも寄与できる。

なお、フレキシブル基板２の下面に設けられたカバーフィルム２３は、フレキシブル基板２の下面の配線導体２２の表面電極１５との接合領域を除く領域に設けられていればよいが、圧電素子１１と重なる領域およびその近傍領域はカバーフィルム２３が設けられていないことで、カバーフィルム２３の厚みによる影響を受けることなく、確実な電気的接続が得られる。このフレキシブル基板２は、例えば一方の端部で圧電素子１１と接合され、他方の端部で外部回路（コネクタ）と接合されている。

そして、フレキシブル基板２の一部が圧電素子１１を構成する積層体１４の一方主面に導電性接合材３を介して接合され、配線導体２２が導電性接合材３を介して表面電極１５と電気的に接続されている。ここで、後述するように、平面視でスルーホール導体２５の周囲の当該スルーホール導体２５から離れた位置にフレキシブル基板２と圧電素子１１との接合領域３０が設けられている。

なお、スルーホール導体２５の個数に限定はないが、断線の抑制および導通抵抗の低減のために、図に示すように複数個設けられるのが好ましい。また、配線導体２２のパターンについても限定はないが、例えばスルーホール導体２５の開口部の周囲に配線導体２２が設けられることで、スルーホール導体２５との強固な電気的接続が得られる点で好ましい。

導電性接合材３としては、導電性接着剤やはんだ等が用いられるが、好ましくは導電性接着剤であるのがよい。例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂、あるいは合成ゴムなどの樹脂接着剤３２中に、例えば金、銅、ニッケル、または金メッキした樹脂ボールなどからなる導電粒子３１を分散させてなる導電性接着剤を用いることで、はんだに比べて振動によって生じる応力を低減することができるためである。より好ましくは、導電性接着剤の中でも異方性導電材であるのがよい。異方性導電材は、電気的接合を担う導電粒子３１と接着を担う樹脂接着剤３２からなり、一つの導電粒子３１が表面電極１５と配線導体２２とに接している。すなわち、表面電極１５と配線導体２２との間にあるそれぞれの導電粒子３１が表面電極１５と配線導体２２とに接している。この異方性導電材は、厚み方向には導通が取れ、面内方向（積層体１４の一方主面に平行な面方向）には絶縁が取れるため、フレキシブル基板２の配線パターンピッチおよび圧電素子１１の表面電極１５パターンピッチを狭くしても、電気的短絡が発生せず、接合領域３０を小さくできる。なお、図１に示す例では、導電性接合材３として異方性導電材を用いた構成を示している。

また、図示しないが、圧電アクチュエータ１は、フレキシブル基板２の上方から見て少なくとも圧電素子１１と重なる領域に設けられた補強板を備えていてもよい。補強板とは、フレキシブル基板２の圧電素子１１と重なる領域を補強するためのもので、例えばガラスエポキシ（ＦＲ−４）、コンポジット（ＣＥＭ−３）、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリエステルなどの樹脂、ステンレス、アルミニウムおよびそれらの合金などの金属で、例えば厚み５０〜２００μｍとされたものである。

そして、本発明においては、前述したように、フレキシブル基板２は圧電素子１１と重なる領域にスルーホール導体２５を有しており、平面視でスルーホール導体２５の周囲の当該スルーホール導体２５から離れた位置に導電性接合材３によるフレキシブル基板２と圧電素子１１との接合領域３０が設けられている。

ここで、接合領域３０とは、表面電極１５の表面（上面）を含む圧電素子１１の表面と配線導体２２の表面（下面）を含むフレキシブル基板２の表面との間の導電性接合材３が充填されている領域のことを意味している。なお、この接合領域３０には、導電性接合材３がフレキシブル基板２と接触する面積と圧電素子１１と接触する面積とで異なる場合、例えば導電性接合材３の断面が台形状になっている場合も含まれる。このような場合であっても、導電性接合材３とフレキシブル基板２とが接触している領域がスルーホール導体２５から離れていればよく、このような形態も本発明に含まれる。また、離れた位置として、スルーホールの開口部（スルーホール導体２５）から例えば２００〜６００μｍ離れている状態であるのがよい。また、後述するようにスルーホール導体２５に応力が加わりにくいような程度に空間が設けられればよい。

このような構成とすることによって、フレキシブル基板２におけるスルーホール導体２５と圧電素子１１との間に空間（隙間）ができる。したがって、フレキシブル基板２の圧電素子１１への接合時および使用時においても、スルーホール導体２５に応力が加わりにくい構造となり、スルーホール導体２５の断線を防止できる。

さらに、フレキシブル基板２におけるスルーホール導体２５と圧電素子１１との間に空間（隙間）ができることで、フレキシブル基板２が圧電素子１１の変形に追従しやすくなって圧電素子１１の変形を阻害しにくくなるため、効率よく振動させて携帯端末や音響発生器の音圧を向上させることができる。

ここで、図４に示すように、導電性接合材３による接合領域３０が複数設けられているのが好ましい。

このような構成とすることで、導電性接合材３の接合領域３０における厚みがそれほど盛り上がらずに均一化されることにより、フレキシブル基板２と圧電素子１１との接合強度が向上する。

また、圧電素子１１は振動により自己発熱するため、導電性接合材３による接合領域３０の温度が上昇し、接合強度が低下するおそれがある。したがって、圧電素子１１を連続駆動すると、導電性接合材３が剥離し、信頼性が低下するおそれがある。これに対し、導電性接合材３の接合面積や体積を小さくすることで、雰囲気（空気）に触れる導電性接合材３の表面積が増えて放熱効果が高まるため、導電性接合材３の剥離を抑制でき、連続駆動での信頼性を向上できる。

さらに、導電性接合材３の接合面積が小さくなり、導電性接合材３の質量も小さくできるため、圧電素子１１の振動がダンピングされにくくなり、効率よく圧電素子１１を振動させることができる。したがって、振動板を効率よく励振でき、また携帯端末や音響発生器の音圧を向上できる。

特に、積層体１４の一方主面が矩形状であり、導電性接合材３による接合領域３０が当該圧電素子１１の一方主面の長さ方向に離れて設けられているのが好ましい。圧電素子１１は、主に長さ方向の端部が上下するように屈曲振動をすることから、この構成によれば、導電性接合材３による接合領域３０が長さ方向に分かれているので、圧電素子１１の振動がよりダンピングされにくくなることとなり、さらに効率よく圧電素子１１を屈曲振動させることができる。

具体的な構成としては、図４に示すように、積層体１４の一方主面が矩形状であり、表面電極１５が、第１表面電極１５１、第２表面電極１５２および第３表面電極１５３を含み、第２表面電極１５２および第３表面電極１５３が前記一方主面の幅方向に互いに離れて設けられており、第１表面電極１５１が前記一方主面の長さ方向に第２表面電極１５２および第３表面電極１５３から離れて設けられており、接合領域３０が、第１の接合領域３０１、第２の接合領域３０２および第３の接合領域３０３を含み、第１の接合領域３０１が第１表面電極１５１上に設けられており、第２の接合領域３０２が第２表面電極１５２上に設けられており、第３の接合領域３０３が第３表面電極１５３上に設けられた構成が挙げられる。

このとき、フレキシブル基板２の配線導体２２は、スルーホール導体２５に接続された第１配線導体２２１と、スルーホール導体２５に接続されていない第２配線導体２２２および第３配線導体２２３とを含み、第１表面電極１５１が第１の接合領域３０１を介して第１配線導体２２１と接続されており、第２表面電極１５２が第２の接合領域３０２を介して第２配線導体２２２と接続されており、第３表面電極１５３が第３の接合領域３０３を介して第３配線導体２２３と接続されている。

一方、図５に示すように、積層体１４の一方主面が矩形状であり、表面電極１５が、第１表面電極１５１、第２表面電極１５２および第３表面電極１５３を含み、第２表面電極１５２および第３表面電極１５３が前記一方主面の幅方向に互いに離れて設けられており、第１表面電極１５１が前記一方主面の長さ方向に第２表面電極１５２および第３表面電極１５３から離れて設けられており、接合領域３０が、第１の接合領域３０１および第２の接合領域３０２を含み、第１の接合領域３０１が第１表面電極１５１上に設けられており、第２の接合領域３０２が第２表面電極１５２上および第３表面電極１５３上に跨がって設けられている構成であってもよい。

このとき、フレキシブル基板２の配線導体２２は、スルーホール導体２５に接続された第１配線導体２２１と、スルーホール導体２５に接続されていない第２配線導体２２２とを含み、第１表面電極１５１が第１の接合領域３０１を介して第１配線導体２２１と接続されており、第２表面電極１５２および第３表面電極１５３が第２の接合領域３０２を介して第２配線導体２２２と接続されている構成になっている。

さらに、効果的には、図６（ａ）に示すように、積層体１４の一方主面が矩形状であり、接合領域３０（第１の接合領域３０１および第２の接合領域３０２）が前記一方主面の幅方向に延びており、平面透視したときに帯状をなしている構成が好ましい。具体的には、図６（ａ）には、第１の表面電極１５１の上に幅方向に帯状に延びた３列の導電性接合材３が配置されるとともに、第２の表面電極１５２の上から第３の表面電極１５３の上にかけて幅方向に帯状に延びた３列の導電性接合材３が配置された例が示されている。この構成によれば、主に長さ方向の端部が上下するような屈曲振動に対して、圧電素子１１の振動がさらにダンピングされにくくなることとなり、さらに効率よく圧電素子１１を振動させることができる。

また、図６（ｂ）に示すように、積層体１４の一方主面が矩形状であり、複数の前記接合領域３０（第１の接合領域３０１および第２の接合領域３０２）が前記一方主面の幅方向に間隔を置いて並んで設けられている構成でもよい。具体的には、図６（ｂ）には、第１の表面電極１５１の上に幅方向に間隔を置いて並べられた３個の導電性接合材３が配置されるとともに、第２の表面電極１５２の上から第３の表面電極１５３の上にかけて３個の導電性接合材３が配置された例が示されている。この構成によれば、幅方向の屈曲振動に対して、圧電素子１１の振動がよりダンピングされにくくなることとなり、より効率よく圧電素子１１を振動させることができる。

なお、第１表面電極１５１と第２表面電極１５２および第３表面電極１５３との間に圧電体層１３が露出した表面電極が設けられていない領域がある場合において、この領域の直上にスルーホール導体２５が位置しているのが好ましい。すなわち、平面透視したときに、一方主面のスルーホール導体２５と重なる領域には、圧電体層１３の表面が露出しているのが好ましい。フレキシブル基板２と圧電素子１１とが重なる領域を小さくしたうえで、導電性接合材３による配線導体２２と第１表面電極１５１、第２表面電極１５２および第３表面電極１５３との電気的な接続領域を大きく確保できるとともに、スルーホール導体２５と圧電素子１１との間の空間（隙間）を十分に確保できることから、フレキシブル基板２が圧電素子１１の変形により追従しやすくなって、より圧電素子１１の変形を阻害しにくくなる。したがって、より効率よく振動させて携帯端末や音響発生器の音圧を向上させることができる。

また、圧電素子１１の第１表面電極１５１、第２表面電極１５２および第３表面電極１５３は振動により発熱するため、スルーホール導体２５が第１表面電極１５１、第２表面電極１５２および第３表面電極１５３の直上にあるとその熱がスルーホール導体２５に伝わり易くなる。したがって連続駆動すると、スルーホール導体２５とベースフィルム２１との熱膨張差により断線するおそれがあり、信頼性が低下する。よって、平面透視したときに、一方主面のスルーホール導体２５と重なる領域に圧電体層１３の表面が露出していることで、連続駆動による発熱の影響を受け難くなり、スルーホール導体２５の断線が抑制され、信頼性が向上する。

圧電素子１１の振動によりフレキシブル基板２も変形するため、第１表面電極１５１と電気的に接続されたスルーホール導体２５が、他極側の表面電極（第２表面電極１５２および第３表面電極１５３）と接触して短絡してしまう可能性を確実になくすという点では、第１表面電極１５１と第２表面電極１５２および第３表面電極１５３との間に圧電体層１３が露出した表面電極が設けられていない領域がある場合のこの領域の直上または第１表面電極１５１の直上にスルーホール導体２５を配置するのが有効である。

また、図７に示すように、導電性接合材３は、フレキシブル基板２が圧電素子１１から延出した領域まで延びて設けられているのが好ましい。このような構成とすることで、はみ出した導電性接合材３により、例えばメニスカスが形成されるなどして導電性接合材３と圧電素子１１との接合面積や導電性接合材３とフレキシブル基板２との接合面積が増えることにより、フレキシブル基板２の接合強度がさらに向上する。また、露出した配線導体２２が覆われて保護される効果もある。

また、図８に示すように、スルーホール導体２５の圧電素子１１に面する側がカバーフィルム２３で覆われているのが好ましい。このような構成とすることで、導電性接合材３がスルーホール２４に入り込むことを確実に防止し、その硬化収縮等による応力が発生しないことにより、スルーホール導体２５の断線を防止できる。

次に、本実施の形態の圧電アクチュエータ１の製造方法について説明する。

まず、圧電体層１３となるセラミックグリーンシートを作製する。具体的には、圧電セラミックスの仮焼粉末と、アクリル系，ブチラール系等の有機高分子からなるバインダーと、可塑剤とを混合してセラミックスラリーを作製する。そして、ドクターブレード法、カレンダーロール法等のテープ成型法を用いることにより、このセラミックスラリーを用いてセラミックグリーンシートを作製する。圧電セラミックスとしては圧電特性を有するものであればよく、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ_３−ＰｂＴｉＯ_３）からなるペロブスカイト型酸化物等を用いることができる。また、可塑剤としては、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ），フタル酸ジオクチル（ＤＯＰ）等を用いることができる。

次に、内部電極１２となる導電性ペーストを作製する。具体的には、銀−パラジウム合金の金属粉末にバインダーおよび可塑剤を添加混合することによって導電性ペーストを作製する。この導電性ペーストを上記のセラミックグリーンシート上に、スクリーン印刷法を用いて内部電極１２のパターンで塗布する。さらに、この導電性ペーストが印刷されたセラミックグリーンシートを複数枚積層し、所定の温度で脱バインダー処理を行なった後、９００〜１２００℃の温度で焼成し、平面研削盤等を用いて所定の形状になるよう研削処理を施すことによって、交互に積層された内部電極１２および圧電体層１３を備えた積層体１４を作製する。

積層体１４は、上記の製造方法によって作製されるものに限定されるものではなく、内部電極１２と圧電体層１３とを複数積層してなる積層体１４を作製できれば、どのような製造方法によって作製されてもよい。

その後、銀を主成分とする導電性粒子とガラスとを混合したものに、バインダー，可塑剤および溶剤を加えて作製した銀ガラス含有導電性ペーストを、表面電極１５のパターンで積層体１４の主面および側面にスクリーン印刷法等によって印刷して乾燥させた後、６５０〜７５０℃の温度で焼き付け処理を行ない、表面電極１５を形成する。

なお、表面電極１５と内部電極１２とを電気的に接続する場合、圧電体層１３を貫通するビアを形成して接続しても、積層体１４の側面に側面電極を形成しても良く、どのような製造方法によって作製されてもよい。

フレキシブル基板２は、例えば、ベースフィルム２１が多数配列されたシート（ベースフィルム用多数個取りシート）としてのポリイミドフィルムに接着剤を用いて配線導体２２となる銅箔をベースフィルム２１の両面に貼りつける。次に、配線導体２２の導体パターンをフォトリソグラフィー手法にて形成する。このとき、圧電素子１１との接合領域の配線導体２２の端部を櫛歯状の形状としてもよい。

そして、フレキシブル基板２と圧電素子１１との重なる領域内に、スルーホール導体２５用の貫通孔をドリル加工により形成する。次に、電解メッキにより配線導体２２および貫通孔内壁に同時に銅メッキすることで、スルーホール導体２５を作製するとともに、配線導体２２と接合させる。絶縁のためと配線導体２２保護のため、カバーフィルム２３となるポリイミドフィルムを熱硬化性接着剤によりベースフィルム２１の両面に貼り付ける。また、圧電素子１１との接合領域に形成されたスルーホール導体２５に蓋をするようにもカバーフィルム２３を貼り付けてもよい。

圧電素子１１との接合領域および携帯端末等のマザーボードとの接続用の配線導体２２にニッケル、金メッキを行った後、必要により補強板２６となる厚み１５０μｍのポリイミドシート（補強板用多数個取りシート）を熱硬化接着剤により所定の位置に貼り付け、金型プレス加工により所望の形状に打ち抜くことで、フレキシブル基板２を作製することができる。

次に、導電性接合材３として例えば導電性接着剤を用いて、フレキシブル基板２を積層体１４に接続固定（接合）する。まず、積層体１４の所定の位置に導電性接合ペーストをスクリーン印刷、ディスペンス等の手法を用いて塗布形成する。この際、導電性接合材３はフレキシブル基板２のスルーホール導体２５を設ける位置から離れた位置に塗布形成する。塗布された導電性接合材３の形状は、例えば接合領域内で、スルーホール導体２５から離れるように二分割されている、スルーホール導体２５の周囲を囲うなど、スルーホール導体２５と導電性接合材３とが接合時および接合後も接触しないようにすればどのような形状でもかまわない。また、導電性接着剤は、フレキシブル基板２側に塗布形成しても良い。

その後、フレキシブル基板２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により、フレキシブル基板２を圧電素子１１に接続固定する。

導電性接着剤を構成する樹脂が熱可塑性樹脂からなる場合は、導電性接着剤を積層体１４またはフレキシブル基板２の所定の位置に塗布形成した後、積層体１４とフレキシブル基板２とを導電性接着剤を介して当接させた状態で加熱加圧することで、熱可塑性樹脂が軟化流動し、その後常温に戻すことで、再び熱可塑性樹脂が硬化し、フレキシブル基板２が積層体１４に接続固定される。この際、加熱加圧する圧子はフレキシブル基板２のスルーホールを避ける形状とし、スルーホール導体２５を直接的に加熱加圧しない。ただし、塗布形成した導電性接合材３を確実に加熱加圧できるようにする。

また、導電性接合材として異方性導電材を用いる場合は、近接する導電粒子が接触しないように加圧量を制御する必要がある。

なお、導電性接合材３が、接合領域３０よりフレキシブル基板２が圧電素子１１から延出した領域にまで延びて設けられている構成とするには、異方性導電材などの導電性接合材３を積層体１４もしくはフレキシブル基板２の所定の位置に余分に塗布形成した後、導電性接合材３を延在させるようにして積層体１４とフレキシブル基板２を圧着すればよい。この際、塗布の厚みは３０μｍ以上とするのが好ましい。

特に、導電性接合材３を、圧電素子１１の側面に回り込むように延在させたり、フレキシブル基板２の側面に回り込むように延在させたり、カバーフィルム２３から露出した配線導体２２を覆わせたりするには、これらの部位で特に多く塗布するようにすればよい。

また、導電性接合材３がフレキシブル基板２の延出されている方向に延在したり、圧電素子１１の一端部側の端から延在したりした構成とするのも、同様にこれらの部位で特に多く塗布するようにすればよい。

本実施形態の圧電振動装置は、図９に示すように、圧電アクチュエータ１と、圧電アクチュエータ１に含まれる圧電素子１１を構成する積層体１４の他方主面に接合された振動板８１とを有するものである。なお、圧電素子１１を構成する積層体１４の一方の主面に接合されたフレキシブル基板２は図９では省略している。

振動板８１は、例えば矩形状の薄板である。振動板８１は、アクリル樹脂やガラス等の剛性および弾性が大きい材料を好適に用いて形成することができる。また、振動板８１の厚みは、例えば０．４ｍｍ〜１．５ｍｍに設定される。

振動板８１は、圧電素子１１を構成する積層体１４の他方主面に、接合部材８２を介して接合されている。接合部材８２を介して、振動板８１に他方主面の全面が接合されていてもよく、略全面が接合されていてもよい。

接合部材８２は、フィルム状の形状を有している。また、接合部材８２は、振動板８１よりも柔らかく変形しやすいもので形成されており、振動板８１よりもヤング率，剛性率，体積弾性率等の弾性率や剛性が小さい。すなわち、接合部材８２は、圧電アクチュエータ１（圧電素子１１）の駆動によって振動板８１を振動させたときに変形可能であり、同じ力が加わったときに、振動板８１よりも大きく変形するものである。そして、接合部材８２の一方主面（図の＋ｚ方向側の主面）には積層体１４の他方主面（図の−ｚ方向側の主面）が全体的に固着され、接合部材８２の他方主面（図の−ｚ方向側の主面）には振動板８１の一方主面（図の＋ｚ方向側の主面）の一部が固着されている。

変形可能な接合部材８２で積層体１４と振動板８１とを接合することで、圧電アクチュエータ１（圧電素子１１）から振動が伝達されたとき、変形可能な接合部材８２が振動板８１よりも大きく変形する。

このとき、振動板８１から反射される逆位相の振動を変形可能な接合部材８２で緩和することができるので、圧電アクチュエータ１（圧電素子１１）が周囲の振動の影響を受けずに振動板８１へ強い振動を伝達させることができる。

中でも、接合部材８２の少なくとも一部が粘弾性体で構成されていることで、圧電アクチュエータ１（圧電素子１１）からの強い振動を振動板８１へ伝える一方、振動板８１から反射される弱い振動を接合部材８２が吸収することができる点で好ましい。例えば、不織布等からなる基材の両面に粘着剤が付着された両面テープや、弾性を有する接着剤を含む構成の接合部材を用いることができ、これらの厚みとしては例えば１０μｍ〜２０００μｍのものを用いることができる。

接合部材８２は、単一のものであっても、いくつかの部材からなる複合体であっても構わない。このような接合部材８２としては、例えば、不織布等からなる基材の両面に粘着剤が付着された両面テープや、弾性を有する接着剤である各種弾性接着剤等を好適に用いることができる。また、接合部材８２の厚みは、圧電アクチュエータ１（圧電素子１１）の屈曲振動の振幅よりも大きいことが望ましいが、厚すぎると振動が減衰されるので、例えば、０．１ｍｍ〜０．６ｍｍに設定される。ただし、本発明の圧電振動装置においては、接合部材８２の材質に限定はなく、接合部材８２が振動板８１よりも固く変形し難いもので形成されていても構わない。また、場合によっては、接合部材８２を有さない構成であっても構わない。

このような構成を備える本例の圧電振動装置は、電気信号を加えることによって圧電アクチュエータ１（圧電素子１１）を屈曲振動させ、それによって、振動板８１を振動させる圧電振動装置として機能する。なお、振動板８１の長さ方向における他方端部（図の−ｙ方向端部や振動板８１の周縁部等を、図示せぬ支持部材によって支持しても構わない。

また、本例の圧電振動装置は、圧電素子１１の平坦な他方主面に振動板８１が接合されている。これにより、積層体１４と振動板８１とが強固に接合された圧電振動装置とすることができる。

本例の圧電振動装置は、高信頼性かつ小型の圧電アクチュエータ１を用いて構成されていることから、高信頼性かつ小型の圧電振動装置とすることができる。

本実施形態の携帯端末は、図１０〜図１２に示すように、圧電アクチュエータ１と、電子回路（図示せず）と、ディスプレイ９１と、筐体９２とを有しており、圧電素子１１を構成する積層体１４の他方主面が筐体９２に接合されたものである。なお、図１０は本発明の携帯端末を模式的に示す概略斜視図であり、図１１は図１０に示すＡ−Ａ線で切断した概略断面図、図１２は図１０に示すＢ−Ｂ線で切断した概略断面図である。積層体１４の一方の主面に接合されたフレキシブル基板は図１１および図１２では省略している。

ここで、積層体１４と筐体９２とが変形可能な接合部材を用いて接合されているのが好ましい。すなわち、図１１および図１２においては接合部材８２が変形可能な接合部材である。

変形可能な接合部材８２で積層体１４と筐体９２とを接合することで、圧電アクチュエータ１（圧電素子１１）から振動が伝達されたとき、変形可能な接合部材８２が筐体９２よりも大きく変形する。

このとき、筐体９２から反射される逆位相の振動を変形可能な接合部材８２で緩和することができるので、圧電アクチュエータ１（圧電素子１１）が周囲の振動の影響を受けずに筐体９２へ強い振動を伝達させることができる。

中でも、接合部材８２の少なくとも一部が粘弾性体で構成されていることで、圧電アクチュエータ１（圧電素子１１）からの強い振動を筐体９２へ伝える一方、筐体９２から反射される弱い振動を接合部材８２が吸収することができる点で好ましい。例えば、不織布等からなる基材の両面に粘着剤が付着された両面テープや、弾性を有する接着剤を含む構成の接合部材を用いることができ、これらの厚みとしては例えば１０μｍ〜２０００μｍのものを用いることができる。

そして、本例では、積層体１４はディスプレイ９１のカバーとなる筐体９２の一部であるパネルに取り付けられ、この筐体９２の一部が振動板９２２として機能するようになっている。

なお、本例では積層体１４が筐体９２に接合されたものを示したが、積層体１４がディスプレイ９１に接合されていてもよい。

筐体９２は、１つの面が開口した箱状の筐体本体９２１と、筐体本体９２１の開口を塞ぐ振動板９２２とを有している。この筐体９２（筐体本体９２１および振動板９２２）は、剛性および弾性率が大きい合成樹脂等の材料を好適に用いて形成することができる。

振動板９２２の周縁部は、筐体本体９２１に接合材９３を介して振動可能に取り付けられている。接合材９３は、振動板９２２よりも柔らかく変形しやすいもので形成されており、振動板９２２よりもヤング率，剛性率，体積弾性率等の弾性率や剛性が小さい。すなわち、接合材９３は変形可能であり、同じ力が加わったときに振動板９２２よりも大きく変形する。

接合材９３は、単一のものであっても、いくつかの部材からなる複合体であっても構わない。このような接合材９３としては、例えば不織布等からなる基材の両面に粘着剤が付着された両面テープ等を好適に用いることができる。接合材９３の厚みは、厚くなりすぎて振動が減衰されないように設定されており、例えば０．１ｍｍ〜０．６ｍｍに設定される。ただし、本発明の携帯端末においては、接合材９３の材質に限定はなく、接合材９３が振動板９２２よりも固く変形し難いもので形成されていても構わない。また、場合によっては、接合材９３を有さない構成であっても構わない。

電子回路（図示せず）としては、例えば、ディスプレイ９１に表示させる画像情報や携帯端末によって伝達する音声情報を処理する回路や、通信回路等が例示できる。これらの回路の少なくとも１つであってもよいし、全ての回路が含まれていても構わない。また、他の機能を有する回路であってもよい。さらに、複数の電子回路を有していても構わない。なお、電子回路と圧電アクチュエータ１とは図示しない接続用配線で接続されている。

ディスプレイ９１は、画像情報を表示する機能を有する表示装置であり、例えば、液晶ディスプレイおよび有機ＥＬディスプレイ等の既知のディスプレイを好適に用いることができる。なお、ディスプレイ９１は、タッチパネルのような入力装置を有するものであっても良い。また、ディスプレイ９１のカバー（振動板９２２）が、タッチパネルのような入力装置を有するものであっても構わない。さらに、ディスプレイ９１全体や、ディスプレイ９１の一部が振動板として機能するようにしても構わない。

本例の携帯端末は、高信頼性かつ小型の圧電アクチュエータ１を用いて構成されていることから、高信頼性かつ小型の携帯端末とすることができる。

また、本実施形態の携帯端末は、ディスプレイ９１または筐体９２が、耳の軟骨または気導を通して音情報を伝える振動を生じさせることを特徴とする。本例の携帯端末は、振動板（ディスプレイ９１または筐体９２）を直接または他の物を介して耳に接触させて、耳の軟骨に振動を伝えることによって音情報を伝達することができる。すなわち、振動板（ディスプレイ９１または筐体９２）を直接または間接的に耳に接触させて、耳の軟骨に振動を伝えることによって音情報を伝達することができる。これにより、例えば、周囲が騒がしいときにおいても音情報をクリアに伝達することができ、難聴者でも音声を認識することが可能な携帯端末を得ることができる。なお、振動板（ディスプレイ９１または筐体９２）と耳との間に介在する物は、例えば、携帯端末のカバーであっても良いし、ヘッドホンやイヤホンでも良く、振動を伝達可能な物であればどんなものでも構わない。また、振動板（ディスプレイ９１または筐体９２）から発生する音を空気中に伝播させることにより、音情報を伝達するような携帯端末であっても構わない。さらに、複数のルートを介して音情報を伝達するような携帯端末であっても構わない。

本例の携帯端末は、高信頼性かつ小型の圧電アクチュエータ１を用いて構成されていることから、高信頼性かつ小型で、高品質な音情報を伝達することができる。

また、本実施形態の音響発生器１０は、図１３に示すように、上述の圧電アクチュエータ１と、圧電アクチュエータ１が取り付けられており、圧電アクチュエータ１の振動によって圧電アクチュエータ１とともに振動する振動板２０と、振動板２０の外周部の少なくとも一部に設けられ、振動板２０を支持する支持体としての枠体３０とを備えている。

圧電アクチュエータ１は、電圧の印加を受けて振動することによって振動板２０を励振する励振器である。圧電アクチュエータ１の主面と振動板２０の主面とがエポキシ系樹脂等の接着剤により接合され、圧電アクチュエータ１が屈曲振動することにより、圧電アクチュエータ１が振動板２０に一定の振動を与えて音を発生させることができる。

振動板２０は、張力がかかっている状態でその周縁部が枠体３０に固定されていて、圧電素子アクチュエータ１の振動によって圧電アクチュエータ１とともに振動するようになっている。この振動板２０は樹脂や金属等の種々の材料を用いて形成することができ、例えば厚さ１０〜２００μｍのポリエチレン、ポリイミド、ポリプロピレン等の樹脂フィルムで振動板２０を構成することができる。樹脂フィルムは金属板などに比べて弾性率および機械的なＱ値の低い材料であるため、振動板２０を樹脂フィルムにより構成することで、振動板２０を大きな振幅で屈曲振動させ、音圧の周波数特性における共振ピークの幅を広く、高さを低くして共振ピークとディップとの差を低減することができる。

枠体３０は、振動板２０の周縁部で振動板２０を支持する支持体として機能し、例えばステンレスなどの金属、樹脂など種々の材料を用いて形成することができる。この枠体３０は、図１３（ｂ）に示すように一つの枠部材（上枠部材３０１）からなるものでもよく、図１３（ｃ）に示すように二つの枠部材（上枠部材３０１および下枠部材３０２）からなるものでもよい。この場合、二つの枠部材で振動板２０を挟むことで、振動板２０の張りを安定させることができる。なお、上枠部材３０１および下枠部材３０２は、それぞれの厚みが例えば１００〜５０００μｍとされる。

本例の音響発生器１０においては、図１３（ｂ）および図１３（ｃ）に示すように、圧電アクチュエータ１から振動板２０の表面の少なくとも一部（例えば圧電アクチュエータ１の周辺部）までを覆うように設けられた樹脂層４０をさらに有するのが好ましい。樹脂層４０としては、例えばアクリル系樹脂を用いることができる。かかる樹脂層４０に圧電アクチュエータ１（圧電素子１１）を埋設することで適度なダンパー効果を誘発させることができるので、共振現象を抑制して、音圧の周波数特性におけるピークやディップを小さく抑えることができる。なお、図１３（ｂ）および図１３（ｃ）に示すように、樹脂層４０は上枠部材３０１と同じ高さとなるように形成されていてもよい。

本例の音響発生器１０は、高信頼性かつ小型の圧電アクチュエータ１を用いて構成されていることから、高信頼性かつ小型な音響発生器とすることができる。

次に、本発明の音響発生装置の実施の形態の一例について説明する。

音響発生装置８０は、いわゆるスピーカのような発音装置であり、図１４に示すように、たとえば、音響発生器１０と、音響発生器１０を収容する筐体７０を備える。筐体７０は、音響発生器１０の発する音響を内部で共鳴させるとともに、筐体７０に形成された図示せぬ開口から音響を外部へ放射する。このような筐体７０を有することにより、たとえば低周波数帯域における音圧を高めることができる。

かかる音響発生装置８０は、スピーカとして単独で用いることができる他、後述するように、携帯端末や薄型テレビ、あるいはタブレット端末などへ好適に組み込むことが可能である。また、冷蔵庫、電子レンジ、掃除機、洗濯機などのように、従来、音質については重視されなかった家電製品に組み込むこともできる。

本発明の音響発生装置８０は、高信頼性かつ小型の音響発生器１０を用いているため、高信頼性かつ小型の音響発生装置が得られる。

次に、音響発生器を搭載した電子機器について、図１５を用いて説明する。図１５は、実施形態に係る電子機器５０の構成を示す図である。なお、図には、説明に必要となる構成要素のみを示しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。

図１５に示すように、本例の電子機器５０は、音響発生器１０と、音響発生器１０に接続された電子回路６０と、電子回路６０および音響発生器１０を収容する筐体７０とを備え、音響発生器１０から音響を発生させる機能を有する。

電子機器５０は、電子回路６０を備える。電子回路６０は、たとえば、コントローラ５０ａと、送受信部５０ｂと、キー入力部５０ｃと、マイク入力部５０ｄとから構成される。電子回路６０は、音響発生器１０に接続されており、音響発生器１０へ音声信号を出力する機能を有している。音響発生器１０は電子回路６０から入力された音声信号に基づいて音響を発生させる。

また、電子機器５０は、表示部５０ｅと、アンテナ５０ｆと、音響発生器１０とを備える。また、電子機器５０は、これら各デバイスを収容する筐体７０を備える。なお、図１５では、１つの筐体７０にコントローラ５０ａをはじめとする各デバイスがすべて収容されている状態をあらわしているが、各デバイスの収容形態を限定するものではない。本実施形態では、少なくとも電子回路６０と音響発生器１０とが、１つの筐体７０に収容されていればよい。

コントローラ５０ａは、電子機器５０の制御部である。送受信部５０ｂは、コントローラ５０ａの制御に基づき、アンテナ５０ｆを介してデータの送受信などを行う。キー入力部５０ｃは、電子機器５０の入力デバイスであり、操作者によるキー入力操作を受け付ける。マイク入力部５０ｄは、同じく電子機器５０の入力デバイスであり、操作者による音声入力操作などを受け付ける。表示部５０ｅは、電子機器５０の表示出力デバイスであり、コントローラ５０ａの制御に基づき、表示情報の出力を行う。

そして、音響発生器１０は、電子機器５０における音響出力デバイスとして動作する。なお、音響発生器１０は、電子回路６０のコントローラ５０ａに接続されており、コントローラ５０ａによって制御された電圧の印加を受けて音響を発することとなる。

なお、図１５では、電子機器５０が携帯用端末装置であるものとして説明を行ったが、電子機器５０の種別を問うものではなく、音響を発する機能を有する様々な民生機器に適用されてよい。たとえば、薄型テレビやカーオーディオ機器は無論のこと、音響を発する機能を有する製品、例を挙げれば、掃除機や洗濯機、冷蔵庫、電子レンジなどといった種々の製品に用いられてよい。

このような電子機器５０は、高信頼性かつ小型の圧電アクチュエータ１を用いて構成されていることから、高信頼性かつ小型な電子機器とすることができる。
上述したように高信頼性かつ小型の圧電アクチュエータ１を用いた音響発生器１０を含む構成とされていることから、耐久性に優れ、長期間安定して駆動することができる。また、筐体７０を備えることで、低周波数の音圧を上昇させることができる。

次に、本発明の圧電アクチュエータの具体例について説明する。

以下に示すように、圧電アクチュエータを作製した。

圧電素子は、長さが２３．５ｍｍ、幅が３．３ｍｍ、厚みが０．５ｍｍの長尺状とした。また、圧電素子は、厚みが３０μｍの圧電体層と内部電極とが交互に積層された構造とし、圧電体層の総数は１６層とした。圧電体層は、Ｚｒの一部をＳｂで置換したチタン酸ジルコン酸鉛で形成した。内部電極は、銀パラジウムの合金を用いた。

銀パラジウムからなる導電性ペーストが印刷されたセラミックグリーンシートを積層した後、加圧密着させ、所定の温度で脱脂を行った後、１０００℃で焼成を行い、積層焼結体を得た。

次に、銀からなる導電性ペーストを用いて表面電極を内部電極よりも幅方向の両端で１ｍｍずつ長くなるように印刷し、表面電極を得た。

表面電極を介して、内部電極間（第１の電極間、第２の電極間）に、２ｋＶ／ｍｍの電界強度の電圧を印加し、圧電素子に分極を施した。

また、フレキシブル基板は以下のように作製した。まず、ベースフィルムが多数配列されたシート（ベースフィルム用多数個取りシート）としてのポリイミドフィルムに接着剤を用いて配線導体となる銅箔をベースフィルムの両面に貼りつけた。次に、配線導体の導体パターンをフォトリソグラフィー手法にて形成した。圧電素子との接合領域の配線導体の端部は櫛歯状の形状とした。フレキシブル基板と圧電素子との重なる領域内に、スルーホール導体用の貫通孔をドリル加工により形成した。次に、電解メッキにより配線導体および貫通孔内壁に同時に銅メッキすることで、スルーホール導体を作製するとともに、配線導体と接合させる。絶縁のためと配線導体保護のため、カバーフィルムとなるポリイミドフィルムを熱硬化性接着剤によりベースフィルム両面に貼り付けた。また、圧電素子との接合領域に形成されたスルーホール導体に蓋をするようにもカバーフィルムを貼り付けた。次に、圧電素子との接合領域および携帯端末等のマザーボードとの接続用の配線導体部にニッケル、金メッキを行った後、補強板となる厚み１５０μｍのポリイミドシート（補強板用多数個取りシート）を熱硬化接着剤により所定の位置に貼り付け、金型プレス加工により所望の形状に打ち抜くことで、フレキシブル基板を作製した。

フレキシブル基板の配線導体と表面電極とを電気的に接続するために、異方性導電粒子を含む異方性導電材を使用した。異方性導電粒子とは、粒径約３０μｍの導電粒子として、アクリル樹脂からなる粒子本体に下地コートとしてＮｉメッキを施した金メッキをコートしたものである。異方性導電材としての導電性ペーストは、この異方性導電粒子を合成ゴム系接着剤に分散したペーストであり、スクリーン印刷で表面電極上に印刷した後、乾燥させることで異方性導電材を形成した。フレキシブル基板のスルーホール導体形成位置から異方性導電材を離した位置に形成するため、印刷パターンを接合領域内で２分割した形状とした。フレキシブル基板を圧電素子の接合領域に異方性導電材を介して当接させた状態で、加熱加圧することで異方性導電材を軟化流動させ、両者を接合し圧電アクチュエータを作製した。なお、加熱加圧は圧電素子に形成した異方性導電材と同様に２分割した圧子でフレキシブル基板の補強板側から実施し、スルーホール導体に応力を加えることなく、かつ異方性導電材全体を加熱加圧して本発明実施例の圧電アクチュエータを作製した。

一方、比較例として、同一のフレキシブル基板および、圧電素子を使用し、異方性導電材および加熱加圧用の圧子を２分割せず、異方性導電材をスルーホール導体から離さずに設け、接合時にスルーホール導体に応力を加えた圧電アクチュエータを作製した。

これらの圧電アクチュエータに対して、まず、フレキシブル基板の引き剥がし強度確認を各２０個行った。比較例の圧電アクチュエータでは平均５Ｎであったが、本発明実施例の圧電アクチュエータでは平均１０Ｎと約２倍の強度であることが確認できた。

次に、それぞれの圧電アクチュエータを振動板に貼り付けて、１ｋＨｚの周波数で、実効値±１０Ｖｒｍｓの正弦波信号を印加する、駆動試験を実施した。どちらの圧電アクチュエータも振動板の変位量が４μｍの振動が確認できた。その後、実効値±１０Ｖｒｍｓのノイズ信号を１６８時間連続で印加する信頼性試験を行った。試験後、比較例の圧電アクチュエータではフレキシブル基板を介した静電容量測定の値が０ｎＦであったが、本発明実施例の圧電アクチュエータでは、２，５００ｎＦの静電容量が確認された。比較例の圧電アクチュエータの内部を解析してみると、フレキシブル基板のスルーホール導体が断線しており、電圧がかかっていなかった。これに対し本発明の圧電アクチュエータはスルーホール導体の断線は見られなかった。比較例の圧電アクチュエータについては、スルーホール導体に応力を加えることにより、導体にマイクロクラックが発生し、信頼性試験をすることで完全に断線したものと推定することができる。

本発明の圧電アクチュエータを用いることで、フレキシブル基板と圧電素子の接合強度が高く、かつ連続駆動した場合でもフレキシブル基板のスルーホール導体が断線することがない高い信頼性を有することが確認できた。

１：圧電アクチュエータ
１１：圧電素子
１２：内部電極
１３：圧電体層
１４：積層体
１５：表面電極
２：フレキシブル基板
２１：ベースフィルム
２２：配線導体
２３：カバーフィルム
２５：スルーホール導体
２６：補強板
３：導電性接合材
３１：導電粒子
３２：樹脂接着剤
８１：振動板
８２：接合部材
９１：ディスプレイ
９２：筐体
９２１：筐体本体
９２２：振動板
９３：接合材
１０：音響発生器
２０：振動板
３０：枠体
３０１：上枠部材
３０２：下枠部材
４０：樹脂層
５０：電子機器
６０：電子回路
７０：筐体
８０：音響発生装置

Claims (20)

1. 内部電極および圧電体層が積層された板状の積層体、ならびに該積層体の一方主面に前記内部電極と電気的に接続された表面電極を有する圧電素子と、前記表面電極と電気的に接続された配線導体を有するフレキシブル基板と、前記表面電極および前記配線導体を電気的に接続する導電性接合材とを備え、
   前記フレキシブル基板は前記圧電素子と重なる領域にスルーホール導体を有しており、平面透視したときに前記スルーホール導体の周囲の該スルーホール導体から離れた位置に前記導電性接合材による前記フレキシブル基板と前記圧電素子との接合領域が設けられていることを特徴とする圧電アクチュエータ。
2. 前記接合領域が複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
3. 前記積層体の一方主面が矩形状であり、前記接合領域が前記一方主面の長さ方向に離れて設けられていることを特徴とする請求項２に記載の圧電アクチュエータ。
4. 前記積層体の一方主面が矩形状であり、前記表面電極が、第１表面電極、第２表面電極および第３表面電極を含み、前記第２表面電極および前記第３表面電極が前記一方主面の幅方向に互いに離れて設けられており、前記第１表面電極が前記一方主面の長さ方向に前記第２表面電極および前記第３表面電極から離れて設けられており、
   前記接合領域が、第１の接合領域、第２の接合領域および第３の接合領域を含み、前記第１の接合領域が前記第１表面電極上に設けられており、前記第２の接合領域が前記第２表面電極上に設けられており、前記第３の接合領域が前記第３表面電極上に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の圧電アクチュエータ。
5. 前記フレキシブル基板の配線導体は、前記スルーホール導体に接続された第１配線導体と、前記スルーホール導体に接続されていない第２配線導体および第３配線導体とを含み、前記第１表面電極が前記第１の接合領域を介して前記第１配線導体と接続されており、前記第２表面電極が前記第２の接合領域を介して前記第２配線導体と接続されており、前記第３表面電極が前記第３の接合領域を介して前記第３配線導体と接続されていることを特徴とする請求項４に記載の圧電アクチュエータ。
6. 前記積層体の一方主面が矩形状であり、前記表面電極が、第１表面電極、第２表面電極および第３表面電極を含み、前記第２表面電極および前記第３表面電極が前記一方主面の幅方向に互いに離れて設けられており、前記第１表面電極が前記一方主面の長さ方向に前記第２表面電極および前記第３表面電極から離れて設けられており、
   前記接合領域が、第１の接合領域および第２の接合領域を含み、前記第１の接合領域が前記第１表面電極上に設けられており、前記第２の接合領域が前記第２表面電極上および前記第３表面電極上に跨がって設けられていることを特徴とする請求項２に記載の圧電アクチュエータ。
7. 前記フレキシブル基板の配線導体は、前記スルーホール導体に接続された第１配線導体と、前記スルーホール導体に接続されていない第２配線導体とを含み、前記第１表面電極が前記第１の接合領域を介して前記第１配線導体と接続されており、前記第２表面電極および前記第３表面電極が前記第２の接合領域を介して前記第２配線導体と接続されていることを特徴とする請求項６に記載の圧電アクチュエータ。
8. 前記積層体の一方主面が矩形状であり、前記接合領域が前記一方主面の幅方向に延びており、平面透視したときに帯状をなしていることを特徴とする請求項２に記載の圧電アクチュエータ。
9. 前記積層体の一方主面が矩形状であり、複数の前記接合領域が前記一方主面の幅方向に間隔を置いて並んで設けられていることを特徴とする請求項２に記載の圧電アクチュエータ。
10. 平面透視したときに、前記一方主面の前記スルーホール導体と重なる領域には、前記圧電体層の表面が露出していることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
11. 前記導電性接合材は、前記接合領域より前記フレキシブル基板が前記圧電素子から延出した領域にまで延びて設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
12. 前記スルーホール導体の前記圧電素子に面する側がカバーフィルムで覆われていることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
13. 前記導電性接合材が異方性導電材であることを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
14. 前記表面電極と接合される前記配線導体の端部が櫛歯状であることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
15. 請求項１乃至請求項１４のいずれかに記載の圧電アクチュエータと、前記積層体の前記他方主面に接合された振動板とを有することを特徴とする圧電振動装置。
16. 請求項１乃至請求項１４のうちのいずれかに記載の圧電アクチュエータと、電子回路と、ディスプレイと、筐体とを有しており、前記積層体の他方主面が前記ディスプレイまたは前記筐体に接合されていることを特徴とする携帯端末。
17. 請求項１乃至請求項１４のいずれかに記載の圧電アクチュエータと、該圧電アクチュエータが取り付けられており、該圧電アクチュエータの振動によって振動する振動板と、該振動板の外周部に設けられた枠体とを有することを特徴とする音響発生器。
18. 前記圧電アクチュエータおよび前記振動板の表面の少なくとも一部を覆うように設けられた樹脂層を有することを特徴とする請求項１７に記載の音響発生器。
19. 請求項１７または請求項１８に記載の音響発生器と、該音響発生器を収容する筐体とを備えることを特徴とする音響発生装置。
20. 請求項１７または請求項１８に記載の音響発生器と、該音響発生器に接続された電子回路と、該電子回路および前記音響発生器を収容する筐体とを備え、前記音響発生器から音響を発生させる機能を有することを特徴とする電子機器。

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