JP6269822B2 - 振動装置 - Google Patents

Description

本発明は、金属板などの弾性板に圧電振動素子が固定されている振動装置に関する。

従来、振動によって着信を報知する目的などに用いられる振動装置として、種々の振動装置が提案されている。下記の特許文献１には、このような振動装置の一例が開示されている。特許文献１に記載の振動装置では、小型化及び薄型化をねらい、金属板を側面から見てＵ字状の形状となるように曲げ加工することにより、弾性板が形成されている。この弾性板は、屈曲部を介して一方側が板状の固定部、他方側が板状の振動部とされている。振動部には、圧電振動板が設けられている。

また、特許文献１には、上記圧電振動板を駆動する駆動回路がフレキシブルプリント基板に設けられた、駆動装置が開示されている。このフレキシブルプリント基板が、上記固定部の外側表面に固定されている。

ＷＯ２０１０／０２３８０１ Ａ１

この種の振動装置では、電子機器等の小型化や、高機能化による搭載部品の小型化に伴って、より一層の小型化及び薄型化が求められてきている。

本発明の目的は、より一層の薄型化及び小型化をなされた、振動装置を提供することにある。

本発明に係る振動装置は、第１の弾性板部と、上記第１の弾性板部に対向するように配置されている第２の弾性板部と、上記第１の弾性板部と上記第２の弾性板部とを接続している連結部とを有する弾性板と、上記第１の弾性板部における上記第２の弾性板部側の面に設けられた圧電振動素子と、上記第２の弾性板部における上記第１の弾性板部側の面に設けられており、上記圧電振動素子を駆動するための回路の少なくとも一部を形成している回路部と、上記第１の弾性板部の先端部に取り付けられた質量付加部材と、上記圧電振動素子、上記回路部及び上記質量付加部材が取り付けられた上記弾性板を収納するように設けられたパッケージ材とを備える。

本発明に係る振動装置の第１の局面では、上記質量付加部材が、上記第１の弾性板部側に位置している第１の主面と、上記第２の弾性板部側に位置している第２の主面とを有する略板状体からなり、上記第２の主面に、上記第１の弾性板部の先端部から遠ざかるにつれて、上記質量付加部材の厚みが小さくなるように傾斜面部が設けられている。この場合には、質量付加部材が第２の弾性板部に衝突し難く、振幅を大きくできる。従って、第１の弾性板部の変位量を大きくすることができる。

本発明に係る振動装置の第２の局面では、上記質量付加部材の上記第１の主面が、第１の平面部と、該第１の平面部よりも上記第２の主面側に位置している第２の平面部とを有し、上記第１の平面部と上記第２の平面部との間に段差が設けられており、該段差が、上記第１の弾性板部の厚みと同等とされており、上記第１の弾性板部の先端部が上記第２の平面部に設けられている。この場合には、振動装置のより一層の薄型化を進めることができる。

本発明に係る振動装置の第２の局面のある特定の局面では、上記質量付加部材の第１の主面において、上記第２の平面部よりも上記第２の主面側に位置している第３の平面部が上記第２の平面部と段差を介して設けられており、該第２の平面部と、上記第３の平面部との間の上記段差の高さが、上記圧電振動素子の厚み以上とされている。この場合には、振動装置のより一層の薄型化を進めることができる。

本発明に係る振動装置の第２の局面の他の特定の局面では、上記圧電振動素子は、上記第３の平面部に対して隙間を隔てて配置されている。この場合には、圧電振動素子の振動が質量付加部材により阻害され難い。

本発明に係る振動装置の第３の局面では、上記弾性板は、曲げ加工がなされた１枚の金属板である。この場合には、弾性板を容易に得ることができる。

本発明に係る振動装置の第４の局面では、上記パッケージ材が、上記第１の弾性板部に対向するように配置されている天板部を有する。この場合には、振動装置の強度を高めることができる。

本発明に係る振動装置の第４の局面のある特定の局面では、上記パッケージ材の上記天板部が、上記質量付加部材の第１の主面を覆っており、上記天板部の内面が、上記弾性板が振動した場合に、上記質量付加部材の先端部の上記パッケージ材側への変位の終端を規定するストッパーとして作用する。この場合には、第１の弾性板部の過度の変位を抑制することができる。

本発明に係る振動装置の第４の局面の他の特定の局面では、上記第１，第２の弾性板部が上記連結部から延びている方向を長さ方向としたときに、上記パッケージ材の上記天板部が、上記長さ方向において上記連結部側よりも上記質量付加部材側に位置する端縁を有し、上記パッケージ材が上記天板部の上記端縁から上記第２の弾性板部に向かって延びる係止壁を有する。この場合には、第１の弾性板部の変位が抑制され、圧電振動素子に引っ張り応力が加わり難い。従って、圧電振動素子にクラックは生じ難い。

本発明に係る振動装置の第４の局面のさらに他の特定の局面では、上記天板部が、第１及び第２の側縁を有し、上記パッケージ材が、上記天板部の上記第１及び第２の側縁から上記第２の弾性板部側に向かって延びる第１及び第２の側面部を有し、上記第２の弾性板部と上記第１，第２の側面部とが固定されており、上記第２の弾性板部が上記振動装置の底板部を構成している。この場合には、第２の弾性板部がパッケージ材の底板として機能する。

本発明に係る振動装置の第４の局面の別の特定の局面では、上記パッケージ材の上記係止壁が上記底板部に固定されている。この場合には、第１の弾性板部の変位はより確実に抑制され、圧電振動素子に引っ張り応力がより一層加わり難い。

本発明に係る振動装置の第４の局面のさらに別の特定の局面では、上記係止壁が、上記底板部に溶接により固定されている。この場合には、第１の弾性板部の変位はより確実に抑制され、圧電振動素子に引っ張り応力がより一層加わり難い。

本発明に係る振動装置の第４の局面のさらに別の特定の局面では、上記第１，第２の弾性板部が上記連結部から延びている方向を長さ方向としたときに、上記第２の弾性板部の上記長さ方向の寸法は、上記第１の弾性板部の上記長さ方向の寸法よりも長い。この場合には、第２の弾性板部がパッケージ材の底板として十分に機能する。

本発明に係る振動装置の第４の局面のさらに別の特定の局面では、上記弾性板が振動した場合に、上記質量付加部材の上記第２の弾性板部側への変位の終端を規定するように、上記第２の弾性板部が、上記質量付加部材と対向する位置まで延びている。この場合には、第１の弾性板部のたわみを規制することができるので、圧電振動素子の破壊等が生じ難い。

本発明に係る振動装置の第４の局面のさらに別の特定の局面では、上記第１，第２の弾性板部が上記連結部から延びている方向を長さ方向とし、上記第２の弾性板部における上記第１の弾性板部側の面に平行であり、かつ上記長さ方向と直交する方向に、上記第２の弾性板部が突出している突出部を有し、上記パッケージ材の上記第１，第２の側面部の下端面に、切欠きが設けられており、上記突出部が上記切欠き内に配置されている。この場合には、弾性板のパッケージ材に対する位置決めを容易に行うことができる。

本発明に係る振動装置の第４の局面のさらに別の特定の局面では、上記第２の弾性板部が、上記パッケージ材の上記第１，第２の側面に溶接により固定されている。この場合には、弾性板をパッケージ材に強固に固定することができる。それによって、第２の弾性板部の振動を抑制し、第１の弾性板部をより一層効果的に振動させることができる。

本発明に係る振動装置の第５の局面では、上記第１，第２の弾性板部が上記連結部から延びている方向を長さ方向とし、上記第１の弾性板部と上記第２の弾性板部とが対向している方向を厚み方向とし、上記第１の弾性板部の上記第２の弾性板部側とは反対側の面と、上記圧電振動素子の上記第２の弾性板部側の面との上記厚み方向の中心を通り、かつ上記長さ方向に延びる軸を中心軸とし、上記質量付加部材の重心が上記中心軸よりも上記第２の弾性板部側に位置する。この場合には、圧電振動素子には引っ張り応力ではなく、圧縮応力が加えられる。従って、圧電振動素子においてクラックが生じ難い。

本発明に係る振動装置の第６の局面では、上記圧電振動素子が、圧電体層と、上記圧電体層を介して積層されている複数の内部電極を有する積層型圧電振動素子である。

本発明に係る振動装置の第７の局面では、上記圧電振動素子と、上記回路部とを電気的に接続している電気的接続部材がさらに備えられている。

本発明に係る振動装置の第７の局面のある特定の局面では、上記回路部がフレキシブルプリント基板であり、上記電気的接続部材が上記フレキシブルプリント基板と一体に設けられており、該電気的接続部材が、上記連結部の内側を経て、上記第１の弾性板部に至り、上記圧電素子に電気的に接続されている。この場合には、圧電振動素子と回路部との電気的接続を容易に行うことができる。また、フレキシブルプリント基板は柔軟性に優れているため、弾性板の振動を阻害し難い。

本発明に係る振動装置の第７の局面の他の特定の局面では、上記圧電振動素子が、第１の主面と、第２の主面とを有し、上記圧電振動素子の上記第１の主面側から上記圧電振動素子が上記第１の弾性板部に固定されており、上記圧電振動素子の上記第２の主面に、外部と電気的に接続するための第１及び第２の電極が設けられており、上記第１及び第２の電極に、上記電気的接続部材が電気的に接続されている。この場合には、圧電振動素子に電気的接続部材を容易に接続することができる。

本発明によれば、圧電振動素子が第１の弾性板部の第２の弾性板部側の面に設けられており、回路部が第２の弾性板部の第１の弾性板部側の面に設けられているため、振動装置の小型化、特に薄型化を図ることができる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る振動装置の外観を示す斜視図である。 図２は、本発明の第１の実施形態の振動装置の側面断面図である。 図３は、本発明の第１の実施形態の振動装置のパッケージ材を除く各構成部材の構成を示す分解斜視図である。 図４は、本発明の第１の実施形態の振動装置で用いられている積層型の圧電振動素子を示す斜視図である。 図５（ａ）及び図５（ｂ）は積層型の圧電振動素子内に設けられている励振電極の平面形状を示す各模式的平面断面図である。 図６は、本発明の第１の実施形態の変形例の振動装置の側面断面図である。 図７は、本発明の第１の実施形態で用いられているパッケージ材の底面側から視た斜視図である。 図８は、本発明の第１の実施形態の振動装置において、弾性板に、圧電振動素子及び回路基板が取り付けられている状態の底面側から視た斜視図である。 図９は、本発明の第１の実施形態の変形例において、第１の弾性板部と、第１の弾性板部の両面に設けられた圧電振動素子とを説明するための部分切欠き側面断面図である。 図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、本発明の第１の実施形態の他の変形例において用いられている積層型の圧電振動素子の外観を示す斜視図及びその正面断面図である。 図１１は、本発明の第２の実施形態に係る振動装置の外観を示す斜視図である。 図１２は、図１１中のＡ−Ａ線に沿う振動装置の断面図である。 図１３（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る振動装置の底面図であり、図１３（ｂ）は、上下を逆転して示す斜視図である。 図１４は、本発明の第２の実施形態に係る振動装置のパッケージ材を除く各構成部材を説明するための分解斜視図である。 図１５は、本発明の第２の実施形態で用いられているフレキシブルプリント基板の平面図である。 図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は、第２の実施形態で用いられている圧電振動素子の正面図及び底面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。

なお、本明細書に記載の各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることを指摘しておく。

図１は本発明の第１の実施形態に係る振動装置の外観を示す斜視図であり、図２はその側面断面図である。図３は、本実施形態の振動装置の主要部材を説明するための分解斜視図である。

振動装置１は、携帯型電子機器の振動報知機能などに用いることができる。図１〜図３に示すように、振動装置１は、弾性板２を有する。弾性板２は、弾性を有する適宜の材料からなる。このような材料としては、金属や合成樹脂を挙げることができる。なかでも、ステンレス鋼などの金属が好ましい。それによって、弾性板２における、振動の機械的損失を小さくすることができる。

弾性板２は、第１の弾性板部２ａと、第１の弾性板部２ａと対向するように配置されている第２の弾性板部２ｂとを有する。第１の弾性板部２ａと、第２の弾性板部２ｂは、特に限定されないが、矩形板状の形状を有する。

第１の弾性板部２ａと第２の弾性板部２ｂとは、連結部としての屈曲連結部２ｃにより接続されている。屈曲連結部２ｃは、本実施形態では、図２に示すように、側面視において、Ｕ字状の形状を有している。上記弾性板２は、曲げ加工がなされた１枚の金属板である。なお、連結部の形状は、Ｕ字状に限るものではなく、例えばコの字状等であってもよい。

第１の弾性板部２ａの内面、すなわち第２の弾性板部２ｂと対向している面に、圧電振動素子３が設けられている。圧電振動素子３は、熱硬化性樹脂系接着剤などの適宜の接着剤を用いて第１の弾性板部２ａに固定されている。圧電振動素子３は、矩形板状の形状を有している。図２及び図３では、圧電振動素子３を略図的に示しているが、その詳細を図４及び図５を参照して説明する。

図４に示すように、圧電振動素子３は、複数の圧電セラミック層を有するセラミック積層体４を有する。セラミック積層体４内には、圧電体層としての圧電セラミック層を介して複数の内部電極が積層されている。より具体的には、本実施形態では、図５（ａ）に示す複数の第１の内部電極５と、図５（ｂ）に示す複数の第２の内部電極６とが交互に積層されている。なお、第１，第２の内部電極５，６は、それぞれ少なくとも１層以上積層されていればよい。

第１の内部電極５は、セラミック積層体４の側面４ａに引き出されている引き出し部５ａを有する。第２の内部電極６も、引き出し部６ａを有する。引き出し部６ａも、側面４ａに引き出されている。図４に示すように、セラミック積層体４の側面４ａには、第１，第２の外部電極７，８が設けられている。第１，第２の外部電極７，８に、引き出し部５ａ，６ａがそれぞれ接続されている。

上記圧電振動素子３は、複数の内部電極５，６を有する積層型の圧電振動素子である。第１，第２の外部電極７，８間に交流電界を印加することにより、圧電振動素子３が面内方向に伸縮する。

上記セラミック積層体４を構成する材料としては、ＰＺＴ系セラミックスのような適宜の圧電セラミックスを用いることができる。第１，第２の内部電極５，６及び第１，第２の外部電極７，８は、適宜の金属もしくは合金からなる。

圧電振動素子３は、図２に示す第１の弾性板部２ａに貼り合わされている。より具体的には、圧電振動素子３の一方の主面４ｂが第１の弾性板部２ａに貼り合わされている。

圧電振動素子３が伸縮すると、第１の弾性板部２ａには、反りが生じる。それに伴って、第１の弾性板部２ａは、その先端部が図２の下方に変位した状態と、上方に変位した状態とを繰り返し、振動する。

図２及び図３に示すように、回路部としての回路基板９が第２の弾性板部２ｂの内面に固定されている。すなわち、第２の弾性板部２ｂの第１の弾性板部２ａと対向している側の面に、回路基板９が固定されている。この固定は、適宜の接着剤や、適宜の接着シートを用いて行うことができる。

回路基板９は、ガラスエポキシ基板やポリイミドなどの合成樹脂からなる適宜の基板材料からなる。この回路基板９には、上記圧電振動素子３に給電し、駆動するための駆動回路の少なくとも一部が形成されている。図２に示すように、第１，第２のリード線１１，１２により、回路基板９が圧電振動素子３に電気的に接続されている。図２では明瞭ではないが、上記第１，第２のリード線１１，１２の端部が、それぞれ、図４に示した外部電極７，８に電気的に接続されることになる。接続方法としては、導電性接着剤や、半田を用いることができる。特に半田を用いる場合には、半田接続部周辺に樹脂で構成される補強材を塗布することが望ましい。

なお、回路部は回路基板には限定されない。回路部は、圧電振動素子３を駆動するための回路の少なくとも一部を形成していればよい。例えば、回路部は、配線エレメントなどからなっていてもよい。

本実施形態の振動装置１では、上記圧電振動素子３が第１の弾性板部２ａの第２の弾性板部２ｂ側の面に設けられている。回路基板９が第２の弾性板部２ｂの第１の弾性板部２ａ側の面に設けられている。すなわち、第１の弾性板部２ａと、第２の弾性板部２ｂとで挟まれた領域に、圧電振動素子３と、回路基板９とが配置されている。従って、振動装置１の小型化、特に薄型化を図ることができる。

加えて、第１，第２のリード線１１，１２による電気的接続部分の長さを短くすることができる。また、このような電気的接続構造の簡略化を図ることができる。

第１の弾性板部２ａの先端部には、質量付加部材１３が固定されている。質量付加部材１３により、振動装置１の共振周波数を調整することができる。また、質量付加部材１３を加えることで、弾性板２からなる振り子の先端質量を大きくし、振動装置１の振動を大きくすることができる。質量付加部材１３は、適宜の金属または、金属と樹脂の合成材料、セラミックス等からなる。好ましくは、質量付加作用が高いため、タングステンなどの密度の高い金属が望ましい。

質量付加部材１３は、第１の弾性板部２ａ側に位置している第１の主面１３Ａと、第２の弾性板部２ｂ側に位置している第２の主面１３Ｂとを有する。この第２の主面１３Ｂにおいて、傾斜面部１３ａが設けられている。この傾斜面部１３ａは、第１の弾性板部２ａの先端部から遠ざかるにつれて、質量付加部材１３の厚み（質量付加部材１３の第１の主面１３Ａと質量付加部材１３の第２の主面１３Ｂとの距離）が小さくなるように設けられている。なお、傾斜面部１３ａは質量付加部材１３の第１の主面１３Ａに配置されても良い。

また、上記質量付加部材１３の第１の主面１３Ａは、階段状の形状を有する。より具体的には、上記第１の主面１３Ａは、段差を介して連ねられている第１の平面部１３ｂ、第２の平面部１３ｃ、及び第３の平面部１３ｄを有する。第１の平面部１３ｂと第２の平面部１３ｃとの段差の高さが、第１の弾性板部２ａの厚みと同等とされている。図２に示すように、第１の弾性板部２ａの先端部が、第２の平面部１３ｃに設けられている。より具体的には、第１の弾性板部２ａは、上記段差に先端部が当接され、かつ先端部近傍が第２の平面部１３ｃに載置されている。従って、第１の弾性板部２ａの外面、すなわち第２の弾性板部２ｂと対向していない面と、第１の平面部１３ｂとが面一とされている。

第２の平面部１３ｃと第３の平面部１３ｄも、別の段差を介して連ねられている。この別の段差の高さは、圧電振動素子３の厚み以上とされている。圧電振動素子３の先端部が上記段差近くに配置されている。

図６に示す変形例の振動装置４１のように、圧電振動素子３が質量付加部材４３の第３の平面部４３ｄに対して隙間Ｇを隔てて配置されていてもよい。この場合は、圧電振動素子３の振動が質量付加部材４３により阻害され難い。

もっとも、図２に示すように、圧電振動素子３の一方の主面４ｂと反対側の面が、第３の平面部１３ｄに当接もしくは固定されていてもよい。

上記質量付加部材１３では、第１の平面部１３ｂと第２の平面部１３ｃとが段差を介して連ねられており、第２の平面部１３ｃと第３の平面部１３ｄとが別の段差を介して連ねられている。従って、第１の弾性板部２ａや圧電振動素子３の厚みが上記段差及び別の段差の高さの合計寸法内に吸収される。よって、大型化を招くことなく、質量付加部材１３を第１の弾性板部２ａの先端部に固定することができる。

図１に示すように、振動装置１は、カバー材としてのパッケージ材１４を有する。パッケージ材１４は、適宜の金属もしくは合成樹脂からなる。好ましくは、機械的強度に優れているため、金属が望ましい。より好ましくは、防錆性に優れているためステンレスが望ましい。

パッケージ材１４は、天板部１４ａと、天板部１４ａに一方端が連ねられている第１，第２の側面部１４ｂ，１４ｃとを有する。

図７は、パッケージ材１４を底面側から示す斜視図である。第１の側面部１４ｂの他端と、第２の側面部１４ｃの他端は、底板部１４ｄにより連ねられている。ここで、図２に示した第１，第２の弾性板部２ａ，２ｂが屈曲連結部２ｃから延びている方向を長さ方向とする。底板部１４ｄは、パッケージ材１４の長さ方向中央から一方側にのみ設けられている。底板部１４ｄは、前述した第２の弾性板部２ｂが固定される部分に相当する。

図７に示した状態のパッケージ材１４に挿入される弾性板の要部を図８に示す。第２の弾性板部２ｂの第１の弾性板部２ａ側の面に回路基板９が固定されている。第１の弾性板部２ａの第２の弾性板部２ｂ側の面に圧電振動素子３が固定されている。なお、図８では、圧電振動素子３の外部電極７，８の図示は省略してあることを指摘しておく。また、図８に示すように、第２の弾性板部２ｂの一方側の側縁には、切欠き２ｆが設けられている。

なお、図３に示すように、第１の弾性板部２ａの一方側の側縁にも切欠き２ｇが設けられている。この切欠き２ｇは、圧電振動素子３の第１，第２の外部電極７，８が金属からなる第１の弾性板部２ａと接触することを防止するために設けられている。

図８に示す向きのまま、第２の弾性板部２ｂが、図７に示す向きのパッケージ材１４内に挿入される。実際には、弾性板２に上記圧電振動素子３、質量付加部材１３も固定された構造体が上記パッケージ材１４内に組み込まれる。

外部から回路基板９を介して、交流電界が圧電振動素子３に印加されると、圧電振動素子３が伸縮する。その結果、第１の弾性板部２ａの先端部が図２における上下方向に変位するように振動する。そして、質量付加部材１３が設けられているため、十分な振動強度を得ることができ、パッケージ材１４で囲まれた振動装置１全体が振動し、バイブレータとして動作することとなる。

また、振動装置１では、上記のように小型化、特に薄型化を図ることが可能とされている。

さらに、好ましくは弾性板２が振動した場合に、質量付加部材１３の先端部のパッケージ材１４側への変位の終端を規定するストッパーとしてパッケージ材１４の天板部１４ａの内面が作用することが望ましい。すなわち、落下等の衝撃や外部からの衝撃が加わった場合に、弾性板２の第１の弾性板部２ａの先端部が図２における上方に大きく変位するおそれがある。この変位が大きすぎると、圧電振動素子３のセラミックス部分が割れたり、欠けたりするおそれがある。これに対して、本実施形態では、弾性板２が過剰に振動した場合に、上記パッケージ材１４の天板部１４ａの内面に質量付加部材１３の先端部が当接し、それによって、それ以上第１の弾性板部２ａが天板部１４ａ側に変位しないように構成されている。すなわち、天板部１４ａの内面が上記ストッパーとして作用する。従って、圧電振動素子３におけるセラミックスの割れや欠けが生じ難い。

また、上記圧電振動素子３として積層型の圧電振動素子を用いているため、小型化を進めた場合であっても、充分な強度の振動を得ることができる。もっとも、本発明において圧電振動素子は積層型の圧電振動素子に限定されない。様々な圧電振動素子を用いることができる。

上記実施形態では、第１の弾性板部２ａの内面にのみ圧電振動素子３を設けたが、図９に示すように、さらに第１の弾性板部２ａの外側にも、圧電振動素子３Ａを設け、バイモルフ駆動してもよい。もっとも、薄型化を図るためには、上記実施形態のように第１の弾性板部２ａの第２の弾性板部２ｂ側に対向している面にのみ圧電振動素子３を設けることが望ましい。

また、上記積層型の圧電振動素子３に代えて、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示す積層型の圧電振動素子２１を用いてもよい。圧電振動素子２１では、圧電セラミックスからなるセラミック積層体４内に、複数の第１，第２の内部電極５，６が積層されている駆動部４Ａに、帰還部４Ｂが積層されている。帰還部４Ｂでは、複数の第３及び第４の内部電極２２，２３がセラミックスを介して積層されている。第３，第４の内部電極２２，２３も、第１，第２の内部電極５，６と同様にセラミック積層体４の側面４ａに引き出されている。側面４ａには、第１，第２の外部電極７，８に加えて、第３，第４の外部電極２４，２５が設けられている。第３，第４の外部電極２４，２５は、第３，第４の内部電極２２，２３にそれぞれ電気的に接続されている。圧電振動素子２１では、帰還電極としての第３，第４の内部電極２２，２３が設けられているため、自励振駆動することができる。

図１１は、本発明の第２の実施形態に係る振動装置３１の外観を示す斜視図であり、図１２は図１１中のＡ−Ａ線に沿う振動装置３１の断面図であり、図１３（ａ）はこの振動装置の底面図であり、図１３（ｂ）は、この振動装置を上下逆転して示す斜視図である。

また、図１４は、第２の実施形態においてパッケージ材を除いた各構成部材を説明するための分解斜視図である。

図１１〜図１３に示すように、振動装置３１は、パッケージ材３４を有する。本実施形態の振動装置３１は、パッケージ材３４の形状及び後述する弾性板２Ａの形状において、第１の実施形態の振動装置１と異なっている。以下、第１の実施形態と同一部分については同一の参照番号を付することにより第１の実施形態の説明を適宜援用することとする。

弾性板２Ａにおいて、第１，第２の弾性板部２ａ，２ｂが屈曲連結部２ｃから延びている方向を長さ方向とする。パッケージ材３４は、天板部３４ａを有する。天板部３４ａは、矩形の平面形状を有し、上記長さ方向に延びている。天板部３４ａには、第１，第２の側面部３４ｂ，３４ｃが連ねられている。より具体的には、天板部３４ａの長さ方向に延びる第１，第２の側縁から下方に延びるように、第１，第２の側面部３４ｂ，３４ｃが設けられている。すなわち、第１，第２の側面部３４ｂ，３４ｃは、天板部３４ａから、第２の弾性板部２ｂに向かって延びている。

さらに、パッケージ材３４は、天板部３４ａに一方端が連ねられている係止壁３４ｅも有する。より具体的には、天板部３４ａは、長さ方向において屈曲連結部２ｃ側よりも質量付加部材１３側に位置する端縁を有する。該端縁から第２の弾性板部２ｂに向かって延びるように、係止壁３４ｅが設けられている。

パッケージ材３４は、金属板や合成樹脂などの適宜の剛性材料からなる。本実施形態では、機械的強度に優れているため、パッケージ材３４は金属からなる。金属板を折り曲げ加工することによりパッケージ材３４を容易に得ることができる。

振動装置３１では、パッケージ材３４が底板部を有しない。その代わりに、第２の弾性板部２ｂが、パッケージ材３４の第１，第２の側面部３４ｂ，３４ｃに固定されている。すなわち、第２の弾性板部２ｂが、振動装置３１の底板部を構成している。

固定方法は特に限定されないが、本実施形態では、溶接によって、第２の弾性板部２ｂが、パッケージ材３４に接合されている。この接合の構造については後程詳細に説明する。

ここで、第１の弾性板部２ａと第２の弾性板部２ｂとが対向している方向を厚み方向とする。図１２に示すように、第１の弾性板部２ａの第２の弾性板部２ｂ側とは反対側の面と圧電振動素子３３の第２の弾性板部２ｂ側の面との厚み方向の中心を通り、かつ長さ方向に延びる軸を中心軸Ｂとする。このとき、本実施形態では、質量付加部材１３の重心は中心軸Ｂよりも第２の弾性板部２ｂ側に位置する。

図１２に示すように、第２の弾性板部２ｂの前述した長さ方向寸法は、第１の弾性板部２ａの長さ方向寸法よりも長い。この場合には、第２の弾性板部２ｂにより、第１の弾性板部２ａと質量付加部材１３とを確実に保護することができる。すなわち、第２の弾性板部２ｂを、パッケージの底板部として十分機能させることができる。

振動装置３１では、パッケージ材３４が底板部を有しないため、振動装置１に比べて、より一層の薄型化を図ることができる。

振動装置３１では、第２の弾性板部２ｂは、上記長さ方向において、質量付加部材１３と対向する位置まで延びている。従って、第１の弾性板部２ａの先端部に固定された質量付加部材１３が振動に際し下方に過剰に変位したとしても、質量付加部材１３が第２の弾性板部２ｂに衝突することにより、質量付加部材１３の変位の終端を規定することができる。すなわち、過剰な変位を規制するストッパーとして、第２の弾性板部２ｂが作用する。従って、過剰な変位による第１の弾性板部２ａのたわみを抑制することができる。よって、圧電振動素子３３の破壊が生じ難い。特に、圧電振動素子３３が、圧電セラミックスからなる場合、セラミックスの破壊を効果的に抑制することができる。

振動装置３１においても、第１の弾性板部２ａの下面に圧電振動素子３３が固定されている。図１６（ａ）及び図１６（ｂ）に示すように、圧電振動素子３３は、第１の主面３３ａと、第１の主面３３ａと対向している第２の主面３３ｂとを有する。第１の主面３３ａ側から、圧電振動素子３３は、第１の弾性板部２ａに固定される。

図１２に示すように、本実施形態では、パッケージ材３４が係止壁３４ｅを有する。係止壁３４ｅと質量付加部材１３との距離は、係止壁３４ｅに衝撃が加わった際に、質量付加部材１３が係止壁３４ｅに当接する程度の距離とされている。よって、質量付加部材１３側から地面などに衝突した場合、質量付加部材１３は係止壁３４ｅに当接する。そのため、第１の弾性板部２ａの変位が抑制され、第１の弾性板部２ａに反りが生じ難い。よって、圧電振動素子３３に引っ張り応力が加わり難い。従って、圧電振動素子３３においてクラックが生じ難い。

他方、質量付加部材１３の重心は中心軸Ｂよりも第２の弾性板部２ｂ側に位置する。よって、屈曲連結部２ｃ側から地面などに衝突した場合には、第１の弾性板部２ａは、質量付加部材１３が第２の弾性板部２ｂ側に近づくように変位し易い。そのため、第１の弾性板部２ａの長さ方向中央部が、パッケージ材３４の天板部３４ａに近づくように反り易い。よって、圧電振動素子３３には、引っ張り応力ではなく、圧縮応力が加えられる。従って、セラミックスを用いた圧電振動素子３３においてクラックが生じ難い。

本実施形態では、係止壁３４ｅは第２の弾性板部２ｂに固定されている。なお、係止壁３４ｅは、第２の弾性板部２ｂに限らず、振動装置の底板部を構成している部分に固定されていればよい。例えば、パッケージ材が底面部を有する場合は、パッケージ材の底面部に係止壁が固定されていてもよい。このとき、パッケージ材の底面部の一部が、天板部側からの平面視において、天板部の質量付加部材側の端縁と重なるように位置していればよい。

あるいは、係止壁は、第２の弾性板部の第１の弾性板部側の面に至るまで延びていなくてもよく、振動装置の底面部を構成している部分に固定されていなくてもよい。この場合においても、係止壁により第１の弾性板部の変位を抑制することができる。もっとも、振動装置の底面部に係止壁が固定されている方が、第１の弾性板部の変位をより確実に抑制することができる。

図１６（ｂ）に示すように、圧電振動素子３３の第２の主面３３ｂに、第１の電極３３ｃと第２の電極３３ｄとが設けられている。第１の電極３３ｃは、圧電振動素子３３を励振させるように設けられている。図１６（ａ）に示すように、第１の電極３３ｃと圧電体層を介して対向するように、他方の振動電極３３ｅが第１の主面３３ａ側に設けられている。振動電極３３ｅが、ビアホール電極または圧電体の側面を経由した接続電極（図示せず）により、第２の電極３３ｄに電気的に接続されている。

第１の電極３３ｃ及び第２の電極３３ｄが、圧電振動素子３３を駆動するために図１２に示すフレキシブルプリント基板３９に電気的に接続される。本実施形態では、第１の実施形態の回路基板９に代えて、フレキシブルプリント基板３９が備えられている。図１５は、このフレキシブルプリント基板３９の平面図である。図１５に示すように、フレキシブルプリント基板３９には一体に、電気的接続部３９ａが設けられている。

フレキシブルプリント基板３９は、第２の弾性板部２ｂに固定されている。そして、電気的接続部３９ａは、第２の弾性板部２ｂから屈曲連結部２ｃの内側を経て、第１の弾性板部２ａ側に至っている。第１の弾性板部２ａ側において、図１５に示す電気的接続部３９ａに設けられた第１，第２の配線３９ｅ，３９ｆが、前述した圧電振動素子３３の第１，第２の電極３３ｃ，３３ｄにそれぞれ電気的に接続されている。

フレキシブルプリント基板３９及び電気的接続部３９ａは例えば熱硬化性ポリイミドなどの柔軟性を有する樹脂フィルムを用いて構成されている。従って、圧電振動素子３３との電気的接続作業を容易に行うことができる。

図１５に示すように、フレキシブルプリント基板３９は、第２の弾性板部２ｂよりも側方にはみ出している側方延長部３９ｂを有する。側方延長部３９ｂには、切欠き３９ｃ，３９ｄが設けられている。この切欠き３９ｃ，３９ｄに沿う部分が、外部との電気的接続部分である。外部との電気的接続部分が、パッケージ材３４及び第２の弾性板部２ｂの側方にはみ出ているため、外部との電気的接続を容易に行うことができる。

本実施形態においても、上記圧電振動素子３３及び回路基板としてのフレキシブルプリント基板３９は、それぞれ、第１の弾性板部２ａ及び第２の弾性板部２ｂの内側の面に設けられている。よって、振動装置３１においても、振動装置１と同様に、小型化、特に薄型化を図ることができる。さらに、前述したように、振動装置３１では、パッケージ材３４が底板部を有しないため、振動装置１に比べて、より一層の薄型化を図ることができる。

振動装置３１の製造に際しては、図１４に示した各構成部材を組み立てる。すなわち、パッケージ材３４を除いた残りの部材を組み立てる。次に、パッケージ材３４と、第２の弾性板部２ｂとを接合する。より具体的には、第１，第２の側面部３４ｂ，３４ｃ及び係止壁３４ｅと、第２の弾性板部２ｂとを接合する。従って、振動装置１に比べて、製造工程の簡略化も図り得る。

上記接合に際しては、溶接、あるいはろう剤などの接合剤を用いた適宜の接合方法を用いることができる。好ましくは、製造が容易であり、接合強度に優れているため溶接法が用いられることが望ましい。この接合部分の詳細を、以下において説明する。

図１３（ａ）に示すように、振動装置３１では、パッケージ材３４の第１，第２の側面部３４ｂ，３４ｃの図１２における下方の端面に、切欠き３４ｂ１，３４ｃ１がそれぞれ複数設けられている。

他方、第２の弾性板部２ｂは、第１，第２の側縁２ｂ１，２ｂ２を有する。第１，第２の側縁２ｂ１，２ｂ２は、前述した長さ方向に延びている。そして、第１，第２の側縁２ｂ１，２ｂ２には、第２の弾性板部２ｂにおける第１の弾性板部２ａ側の面に平行であり、かつ長さ方向と直交する方向に、第２の弾性板部２ｂが突出している複数の突出部２ｂ３，２ｂ４がそれぞれ設けられている。突出部２ｂ３，２ｂ４は、第１，第２の側面部３４ｂ，３４ｃに設けられた切欠き３４ｂ１，３４ｃ１に入り込んでいる。

上記切欠き３４ｂ１，３４ｃ１と、突出部２ｂ３，２ｂ４とを用いることにより、接合に際しての位置決めを容易に行うことができる。ここで、長さ方向及び厚み方向に垂直な方向を幅方向とする。このとき、第２の弾性板部２ｂと、パッケージ材３４との長さ方向及び幅方向の双方の位置決めを容易に行い得る。

第２の弾性板部２ｂの側縁２ｂ１，２ｂ２が、パッケージ材３４の第１，第２の側面部３４ｂ，３４ｃの内側面に当接されている。従って、溶接に際しては、第２の弾性板部２ｂの側縁に連なる側面を第１の側面部３４ｂまたは第２の側面部３４ｃの内側面と溶接すればよい。それによって、接合強度を十分に高めることができる。さらに、上記第２の弾性板部２ｂに設けられている突出部と、切欠き３４ｂ１，３４ｃ１に臨んでいる側面部分とを溶接してもよい。それによって接合強度をさらに高めることができる。

加えて、第２の弾性板部２ｂの先端部が、パッケージ部材３４の内側面に当接されている。よって、溶接に際しては、第２の弾性板部２ｂの先端部に連なる側面と係止壁３４ｅの内側面とを溶接すればよい。それによって、接合強度をさらに高めることができる。よって、係止壁３４ｅにより、第１の弾性板部の変位をより確実に抑制することができる。従って、圧電振動素子においてクラックがより一層生じ難い。

なお、第２の弾性板部２ｂの第１の弾性板部側の面が、係止壁３４ｅの図１２における下方の端部に当接されていてもよい。この場合は、第２の弾性板部２ｂの上記面と係止壁３４ｅの上記端部とを溶接すればよい。

上記溶接は、好ましくは、レーザー光の照射等により行うことが望ましい。それによって、溶接を容易に行うことができる。特に、上記第２の弾性板部２ｂの側縁に連なる側面部をパッケージ材３４の第１，第２の側面部３４ｂ，３４ｃに溶接する場合には、レーザー光の照射径を大きくすることができ、望ましい。

振動装置３１は、上述した構造以外については、第１の実施形態の振動装置１と同様である。

なお、振動装置３１においても、回路基板としては、フレキシブルプリント基板３９に代えて、第１の実施形態で用いた回路基板９を用いてもよい。また、圧電振動素子３３に代えて、第１の実施形態の説明で挙げられた各種圧電振動素子を用いてもよい。その他の構成についても、適宜、第１，第２の実施形態間で置換可能な構成要素を置換し、あるいは組み合わせてもよい。

１…振動装置
２，２Ａ…弾性板
２ａ…第１の弾性板部
２ｂ…第２の弾性板部
２ｂ１，２ｂ２…第１，第２の側縁
２ｂ３，２ｂ４…突出部
２ｃ…屈曲連結部
２ｆ，２ｇ…切欠き
３，３Ａ…圧電振動素子
４…セラミック積層体
４Ａ…駆動部
４Ｂ…帰還部
４ａ…側面
４ｂ…主面
５，６…第１，第２の内部電極
５ａ，６ａ…引き出し部
７，８…第１，第２の外部電極
９…回路基板
１１，１２…第１，第２のリード線
１３…質量付加部材
１３ａ…傾斜面部
１３ｂ…第１の平面部
１３ｃ…第２の平面部
１３ｄ…第３の平面部
１３Ａ，１３Ｂ…第１，第２の主面
１４…パッケージ材
１４ａ…天板部
１４ｂ，１４ｃ…第１，第２の側面部
１４ｄ…底板部
２１…圧電振動素子
２２，２３…第３，第４の内部電極
２４，２５…第３，第４の外部電極
３１…振動装置
３３…圧電振動素子
３３ａ，３３ｂ…第１，第２の主面
３３ｃ，３３ｄ…第１，第２の電極
３３ｅ…振動電極
３４…パッケージ材
３４ａ…天板部
３４ｂ，３４ｃ…第１，第２の側面部
３４ｂ１，３４ｃ１…切欠き
３４ｅ…係止壁
３９…フレキシブルプリント基板
３９ａ…電気的接続部
３９ｂ…側方延長部
３９ｃ，３９ｄ…切欠き
３９ｅ，３９ｆ…第１，第２の配線
４１…振動装置
４３…質量付加部材
４３ｄ…第３の平面部

Claims (20)

1. 第１の弾性板部と、前記第１の弾性板部に対向するように配置されている第２の弾性板部と、前記第１の弾性板部と前記第２の弾性板部とを接続している連結部とを有する弾性板と、
   前記第１の弾性板部における前記第２の弾性板部側の面に設けられた圧電振動素子と、
   前記第２の弾性板部における前記第１の弾性板部側の面に設けられており、前記圧電振動素子を駆動するための回路の少なくとも一部を形成している回路部と、
   前記第１の弾性板部の先端部に取り付けられた質量付加部材と、
   前記圧電振動素子、前記回路部及び前記質量付加部材が取り付けられた前記弾性板を収納するように設けられたパッケージ材とを備え、
   前記第１，第２の弾性板部が前記連結部から延びている方向を長さ方向とし、前記第１の弾性板部と前記第２の弾性板部とが対向している方向を厚み方向とし、前記第１の弾性板部の前記第２の弾性板部側とは反対側の面と、前記圧電振動素子の前記第２の弾性板部側の面との前記厚み方向の中心を通り、かつ前記長さ方向に延びる軸を中心軸とし、前記質量付加部材の重心が前記中心軸よりも前記第２の弾性板部側に位置する、振動装置。
2. 前記質量付加部材が、前記第１の弾性板部側に位置している第１の主面と、前記第２の弾性板部側に位置している第２の主面とを有する略板状体からなり、前記第２の主面に、前記第１の弾性板部の先端部から遠ざかるにつれて、前記質量付加部材の厚みが小さくなるように傾斜面部が設けられている、請求項１に記載の振動装置。
3. 前記質量付加部材の前記第１の主面が、第１の平面部と、該第１の平面部よりも前記第２の主面側に位置している第２の平面部とを有し、前記第１の平面部と前記第２の平面部との間に段差が設けられており、該段差が、前記第１の弾性板部の厚みと同等とされており、前記第１の弾性板部の先端部が前記第２の平面部に設けられている、請求項２に記載の振動装置。
4. 前記質量付加部材の第１の主面において、前記第２の平面部よりも前記第２の主面側に位置している第３の平面部が前記第２の平面部と段差を介して設けられており、該第２の平面部と、前記第３の平面部との間の前記段差の高さが、前記圧電振動素子の厚み以上とされている、請求項３に記載の振動装置。
5. 前記圧電振動素子は、前記第３の平面部に対して隙間を隔てて配置されている、請求項４に記載の振動装置。
6. 前記弾性板は、曲げ加工がなされた１枚の金属板である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の振動装置。
7. 前記パッケージ材が、前記第１の弾性板部に対向するように配置されている天板部を有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の振動装置。
8. 前記パッケージ材の前記天板部が、前記質量付加部材の第１の主面を覆っており、前記天板部の内面が、前記弾性板が振動した場合に、前記質量付加部材の先端部の前記パッケージ材側への変位の終端を規定するストッパーとして作用する、請求項７に記載の振動装置。
9. 前記第１，第２の弾性板部が前記連結部から延びている方向を長さ方向としたときに、前記パッケージ材の前記天板部が、前記長さ方向において前記連結部側よりも前記質量付加部材側に位置する端縁を有し、
   前記パッケージ材が前記天板部の前記端縁から前記第２の弾性板部に向かって延びる係止壁を有する、請求項８に記載の振動装置。
10. 前記天板部が、第１及び第２の側縁を有し、
    前記パッケージ材が、前記天板部の前記第１及び第２の側縁から前記第２の弾性板部側に向かって延びる第１及び第２の側面部を有し、
    前記第２の弾性板部と前記第１，第２の側面部とが固定されており、前記第２の弾性板部が前記振動装置の底板部を構成している、請求項７〜９のいずれか１項に記載の振動装置。
11. 前記パッケージ材の前記係止壁が前記底板部に固定されている、請求項１０に記載の振動装置。
12. 前記係止壁が、前記底板部に溶接により固定されている、請求項１１に記載の振動装置。
13. 前記第１，第２の弾性板部が前記連結部から延びている方向を長さ方向としたときに、前記第２の弾性板部の前記長さ方向の寸法は、前記第１の弾性板部の前記長さ方向の寸法よりも長い、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の振動装置。
14. 前記弾性板が振動した場合に、前記質量付加部材の前記第２の弾性板部側への変位の終端を規定するように、前記第２の弾性板部が、前記質量付加部材と対向する位置まで延びている、請求項１３に記載の振動装置。
15. 前記第１，第２の弾性板部が前記連結部から延びている方向を長さ方向とし、前記第２の弾性板部における前記第１の弾性板部側の面に平行であり、かつ前記長さ方向と直交する方向に、前記第２の弾性板部が突出している突出部を有し、
    前記パッケージ材の前記第１，第２の側面部の下端面に、切欠きが設けられており、
    前記突出部が前記切欠き内に配置されている、請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の振動装置。
16. 前記第２の弾性板部が、前記パッケージ材の前記第１，第２の側面部に溶接により固定されている、請求項１０〜１５のいずれか１項に記載の振動装置。
17. 前記圧電振動素子が、圧電体層と、前記圧電体層を介して積層されている複数の内部電極を有する積層型圧電振動素子である、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の振動装置。
18. 前記圧電振動素子と、前記回路部とを電気的に接続している電気的接続部材をさらに備える、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の振動装置。
19. 前記回路部がフレキシブルプリント基板であり、前記電気的接続部材が前記フレキシブルプリント基板と一体に設けられており、該電気的接続部材が、前記連結部の内側を経て、前記第１の弾性板部に至り、前記圧電素子に電気的に接続されている、請求項１８に記載の振動装置。
20. 前記圧電振動素子が、第１の主面と、第２の主面とを有し、前記圧電振動素子の前記第１の主面側から前記圧電振動素子が前記第１の弾性板部に固定されており、前記圧電振動素子の前記第２の主面に、外部と電気的に接続するための第１及び第２の電極が設けられており、前記第１及び第２の電極に、前記電気的接続部材が電気的に接続されている、請求項１８または１９に記載の振動装置。

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