JP6363545B2 - 圧電アクチュエータ、音響発生器、音響発生装置および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、圧電アクチュエータ、音響発生器、音響発生装置および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、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１を参照）。

特開平０６−０１４３９６号公報

フレキシブル基板は、一般にポリイミドなどのベースフィルムに配線導体が設けられたものである。このように、ベースフィルムに用いられるポリイミドなどの樹脂は弾性体であることから、圧電素子の振動がフレキシブル基板を伝わりやすい。したがって、フレキシブル基板の一端（圧電素子との接続部）とは反対側の他端にある外部回路との接続部（コネクター部）まで圧電素子の振動が伝わって、ノイズとして検出されるという問題がある。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、圧電素子の振動の伝達により生じるノイズを低減させた圧電アクチュエータ、音響発生器、音響発生装置および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積層体、および該積層体の上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、一端に前記表面電極と電気的に接続された接続部および他端にコネクター部を有するフレキシブル基板とを備え、該フレキシブル基板は前記接続部と前記コネクター部との間の領域に貫通穴を有しており、該貫通穴の内壁に厚み方向に延びる凹部を有していることを特徴とする。

また本発明の音響発生器は、上記の圧電アクチュエータと、該圧電アクチュエータを構成する前記積層体の下面が取り付けられた振動板とを備えてい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てい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ていることを特徴とする。

本発明によれば、フレキシブル基板が変形しやすくなることで、圧電素子の駆動によって生じる振動の伝達を抑制し、ノイズを低減させることができる。

（ａ）は本実施形態の圧電アクチュエータの一例を示す概略斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ線で切断した概略断面図、（ｃ）は（ａ）に示す貫通穴の一部透過斜視図である。 （ａ）は図１（ａ）に示す圧電素子の一例を示す概略斜視図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ線で切断した概略断面図、（ｃ）は（ａ）に示すＢ−Ｂ線で切断した概略断面図である。 本実施形態の音響発生器の一例を示す概略斜視図である。 本実施形態の音響発生器の他の例を示す概略斜視図である。 本実施形態の音響発生装置の一例を示すブロック図である。 本実施形態の電子機器の一例を示すブロック図である。

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概略斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示すＡ−Ａ線で切断した概略断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）に示す貫通穴の一部透過概略斜視図である。また、図２（ａ）は図１（ａ）に示す圧電素子の一例を示す概略斜視図、図２（ｂ）は図２（ａ）に示すＡ−Ａ線で切断した概略断面図、図２（ｃ）は図２（ａ）に示すＢ−Ｂ線で切断した概略断面図である。

図１に示す例の圧電アクチュエータは、内部電極１１および圧電体層１２が積層された積層体１３、および積層体１３の上面に内部電極１１と電気的に接続された表面電極１４を有する圧電素子１と、一端に表面電極１４と電気的に接続された接続部２１および他端にコネクター部２２を有するフレキシブル基板２とを備え、フレキシブル基板２は接続部２１とコネクター部２２との間の領域に貫通穴２３を有しており、貫通穴２３の内壁に厚み方向に延びる凹部２３１を有している。なお、図１においては、複数の凹部２３１を有している例を示している。

本例の圧電アクチュエータ１０は、圧電素子１を備えている。そして、図２に示すように、圧電素子１を構成する積層体１３は、内部電極１１および圧電体層１２が積層されて板状に形成されてなるものである。複数の内部電極１１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１３の長さとしては、例えば１８ｍｍ〜２８ｍｍ、好ましくは２２ｍｍ〜２５ｍｍに設定される。積層体１３の幅は、例えば１ｍｍ〜６ｍｍ、好ましくは３ｍｍ〜４ｍｍに設定される。積層体１３の厚みは、例えば０．２ｍｍ〜１．０ｍｍ、好ましくは０．４ｍｍ〜０．８ｍｍに設定される。

積層体１３を構成する内部電極１１は、圧電体層１２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１２と交互に積層されて圧電体層１２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、後述する第１の表面電極１４１および内部電極１１の間に挟まれた圧電体層１２に駆動電圧を印加するものである。この形成材料として、例えば低温焼成に適した銀や銀−パラジウム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２に示すように、内部電極１１を構成する第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１３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１１の長
さは、例えば１７ｍｍ〜２５ｍｍ、好ましくは２１ｍｍ〜２４ｍｍに設定される。内部電極１１の幅は、例えば１ｍｍ〜５ｍｍ、好ましくは２ｍｍ〜４ｍｍに設定される。内部電極１１の厚みは、例えば０．１〜５μｍに設定される。

積層体１３を構成する圧電体層１２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１２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、大きな振動を得るために、２００ｐｍ／Ｖ以上の圧電ｄ３１定数を有することが好ましい。

積層体１３の上面には、側面電極１５を介して内部電極１１と電気的に接続された表面電極１４が設けられている。図２に示すように、表面電極１４は、例えば大きな面積の第１の表面電極１４１、小さな面積の第２の表面電極１４２および第３の表面電極１４３で構成されている。そして、第１の表面電極１４１は第１の内部電極と電気的に接続され、第２の表面電極１４２は上側に配置された第２の内部電極と電気的に接続され、第３の表面電極１４３は下側に配置された第２の内部電極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の表面電極１４１の長さは、例えば１７ｍｍ〜２３ｍｍ、好ましくは１９ｍｍ〜２１ｍｍに設定される。第１の表面電極１４１の幅は、例えば１ｍｍ〜５ｍｍ、好ましくは２ｍｍ〜４ｍｍに設定される。第２の表面電極１４２および第３の表面電極１４３の長さは、例えば１ｍｍ〜３ｍｍに設定される。第２の表面電極１４２および第３の表面電極１４３の幅は、例えば０．５ｍｍ〜１．５ｍｍに設定される。

また、複数の側面電極１５は、積層体１３の少なくとも一つの側面に設けられており、第１の内部電極および第１の表面電極１４１を電気的に接続する第１の側面電極１５１と、第２の内部電極および第２の表面電極１４２を電気的に接続する第２の側面電極１５２と、第２の内部電極および第３の表面電極１４３を電気的に接続する第３の側面電極１５３とを含んでいる。図２に示す例では、第１の側面電極１５１は対向する一対の側面の一方の側面に設けられ、第２の側面電極１５２および第３の側面電極１５３は一方の側面に対向する他方の側面に設けられている。第１の側面電極１５１と、第２の側面電極１５２および第３の側面電極１５３とを異なる側面に設けることで、これらに接続されている第１の内部電極と第２の内部電極との間の絶縁性を確実なものとしている。なお、３つの側面電極１５をそれぞれ異なる側面に設けてもよい。側面電極１５の材料としては、表面電極１４と同様の、銀や銀にシリカを主成分としたガラス等を含有させた銀化合物、ニッケルなどを用いることができる。

なお、表面電極１４と内部電極１１との電気的な接続は、本例のような側面電極１５にかえて、圧電体層１２を貫通する貫通導体によって接続してもよい。

ここで、図２に示す圧電素子１は、電圧の印加を受けて屈曲振動する例えばバイモルフ型の圧電素子である。バイモルフ型とは、例えば駆動したときに積層方向の一方主面側（上側）と他方主面側（下側）とで伸縮の状態が逆になるような圧電素子であって、駆動により屈曲振動するものである。この圧電素子１の一主面である下面を接着剤などで振動板４に接合することで、圧電素子１が振動板４に一定の振動を与えて音を発生させることができる。

なお、圧電素子は、バイモルフ型であってもユニモルフ型であってもよい。ユニモルフ型とは圧電素子を駆動させたときに積層方向に一様に伸縮状態が同じである圧電素子であ
って、それ自体では積層方向およびこの方向に垂直な方向に伸縮するものであるが、振動板に接合させて駆動させると、振動板による拘束を受けて屈曲振動するようになる。

また、本例の圧電アクチュエータ１０はフレキシブル基板２を有しており、このフレキシブル基板２は圧電素子１の表面電極１４と電気的に接続されている。

フレキシブル基板２は、例えば樹脂製のベースフィルム２０１の表面に、配線導体２０２が設けられたプリント配線基板である。具体的にはポリイミド、フォトソルダーレジストの絶縁体などからなるベースフィルム２０１、ベースフィルム２０１の下面に設けられた銅、金等の導電体などからなる配線導体２０２、および圧電素子１と重なる領域を除いて配線導体２０２を覆うように設けられたポリイミド、フォトソルダーレジストの絶縁体などからなるカバーフィルム２０３を備えている。そして、フレキシブル基板２は導電性接合材３を介して圧電素子１に接合され、配線導体２０２が導電性接合材３を介して表面電極１４と電気的に接続されている。このフレキシブル基板２は、一方の端部である接続部２１で圧電素子１と電気的に接続され、他方の端部であるコネクター部２２で外部回路と接続されている。なお、配線導体２０２は後述する貫通穴２３を避けるようにして、配線パターンが形成されている。

フレキシブル基板２の接続部２１と圧電素子の表面電極１４とを電気的に接続する導電性接合材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中に金、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体粒子を分散させてなる導電性接着剤を用いることで、半田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、電気的接続を担う導電粒子と接着を担う樹脂接着剤からなる。具体的には、一つの導電粒子が表面電極１４と配線導体２０２とに接していて、表面電極１４と配線導体２０２との間にあるそれぞれの導電粒子が表面電極１４と配線導体２０２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、面内方向には絶縁が取れるため、狭ピッチの配線においても異極の表面電極１４間で電気的にショートすることがなく、フレキシブル基板２の接続部２１をコンパクトにすることができる。

そして、図１に示すように、フレキシブル基板２は接続部２１とコネクター部２２との間の領域に貫通穴２３を有しており、貫通穴２３の内壁に厚み方向に延びる凹部２３１を有している。特には、貫通穴２３の深さ方向に延びる凹部および凸部が、周方向に沿って凹凸凹凸を繰り返すように、複数の凹部２３１が設けられていることが好ましい。

接続部２１とコネクター部２２との間の領域に、内壁に厚み方向に延びる凹部２３１を有する貫通穴２３が設けられていることにより、貫通穴２３の設けられた部位が変形しやすくなってフレキシブル基板２の長さ方向の伸縮に対する柔軟性が向上する。これにより、フレキシブル基板２が変形しやすくなることで、圧電素子１の駆動によって生じる振動の伝達を抑制し、振動が減衰されてコネクター部２２まで伝わりにくくなる。したがって、ノイズが低減される。

また、圧電素子１との接続部２１に生じる応力をフレキシブル基板２が変形して緩和することで、圧電素子１との接続部２１の剥がれや断線が抑制される。

ここで、貫通穴２３の上から見た形状が、凹部２３１を除いた形状が円形状の場合において、フレキシブル基板２の幅に対する貫通穴２３の直径は例えば２０〜４０％の長さとされる。

そして、貫通穴２３の内壁に複数の凹部２３１が設けられている場合において、当該内壁には例えば円周の長さの０．２〜５％の幅の凹部２３１が周方向に３〜３００個あるのがよい。このとき、凹部２３１は周方向に間隔をあけて設けられてもよく連続して設けられてもよいが、貫通穴２３の内壁の周方向に連続して設けられるのが好ましい。また、フレキシブル基板２の長さ方向への伸縮しやすさの点で、幅方向に向けて設けられた凹部２３１があるのがよい。

また、貫通穴２３の上から見た形状が円形状の場合の貫通穴２３の半径に対する凹部２３１の深さの比は２〜３０％であるのがよい。このときの凹部２３１の深さは、凹部２３１の起点を結ぶような仮想円を描き、この仮想円の中心から凹部２３１の底までの径方向の距離から円周までの距離（半径）を減じることにより得られた値とする。

また、凹部２３１の上から見た形状としては、Ｕ字状、Ｖ字状などが挙げられるが、変形しやすさの点から底が尖ったＶ字状の形状であるのがよい。

なお、貫通穴２３の上から見た形状が凹凸を除いて楕円状の場合は、フレキシブル基板２の幅に対する貫通穴２３の円相当径が例えば２０〜４０％の長さとされ、この場合の凹部２３１の個数、幅、深さなどは、上述と同様である。

特に、フレキシブル基板２が、ベースフィルム２０１と、ベースフィルム２０１の下面に設けられた配線導体２０２と、圧電素子１と重なる領域を除いて配線導体２０２を下側から被覆するカバーフィルム２０３とを含む３層以上の積層領域を有している場合に、この積層領域に貫通穴２３を設けるのが効果的である。３層以上積層されて厚みのある部位は変形しにくいため、この領域に貫通穴２３を設けることで、より振動が減衰されてフレキシブル基板２と外部回路とを接続するコネクター部２２に伝わりにくくなるから、よりノイズを低減できる。

なお、図１では、フレキシブル基板２が圧電素子１の幅方向に向かって延出されているが、圧電素子１の長手方向に向かって延出されていてもよい。また、図１では、フレキシブル基板２が長尺状になっているが、このような形状に限られず、表面電極１４と配線導体２０２との位置関係により適した形状であればよい。

次に、本実施形態の圧電アクチュエータの製造方法について説明する。

まず、圧電体層１２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１１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１１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１１および圧電体層１２を備えた積層体１３を作製する。

積層体１３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、内部電極と圧電体層とを複数積層してなる積層体を作製できれば、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、表面電極のパターンで積層体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１４を形成する。

なお、表面電極１４と内部電極１１とを電気的に接続する場合、積層体１３の側面に側面電極１５を形成してもよく、圧電体層１２を貫通するビアを形成してもよい。

次に、フレキシブル基板２を作製する。まず、ベースフィルム２０１となるシート（ベースフィルム２０１用多数個取りシート）の上に板状の導体を貼り、エッチングまたは機械加工等によりこの導体をパターンニングして配線導体２０２を形成し、さらに配線導体２０２の上からカバーフィルム２０３となるになるシート（カバーフィルム２０３用多数個取りシート）を貼り付け、フレキシブル基板２が多数配列されたシート（フレキシブル基板２用多数個取りシート）を用意する。そして、フレキシブル基板２をシートからプレス金型等を用いて切り離す際（個片にする際）に、貫通穴２３を打ち抜き、最終形状に加工される。場合によっては、あらかじめ貫通穴２３を加工したベースフィルム２０１となるシートの上に、同様に貫通穴２３を加工したカバーフィルム２０３となるシートを貼り合せてもよい。

ここで、貫通穴２３を打ち抜くプレス金型として、内壁に厚み方向に延びる凹部２３１を有する貫通穴２３の形状に打ち抜くようにされた金型を用いることで、フレキシブル基板２に所望の貫通穴２３を形成することができる。

次に、導電性接合材３を用いて、フレキシブル基板２を圧電素子１に接合する。

まず、圧電素子１の所定の位置に導電性接合材用ペーストをスクリーン印刷等の手法を用いて塗布形成する。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合材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１に接合する。なお、導電性接合材用ペーストは、フレキシブル基板側に塗布形成しておいてもよい。

導電性接合材３が導電性接着剤である場合であって、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、導電性接着剤を圧電素子１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、圧電素子１とフレキシブル基板２とを導電性接合材３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が圧電素子１に接続固定され、圧電アクチュエータ１０が作製される。

また、上述では、導電性接着剤を圧電素子１またはフレキシブル基板２に塗布形成する手法を示したが、予めシート状に形成された導電性接着剤のシートを圧電素子１とフレキシブル基板２との間に挟んだ状態で加熱加圧して接合してもよい。

以上の製造方法により、本実施形態の圧電アクチュエータが作製される。

次に、本発明の音響発生器の実施形態の一例について説明する。

本実施形態としての音響発生器１００は、図３に示すように、上述の圧電アクチュエータ１０と、圧電アクチュエータ１０を構成する積層体１３の下面が取り付けられた振動板４とを備えている。なお、図３では、フレキシブル基板は省略している。

振動板４は、例えば矩形状の薄板である。振動板４は、例えば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用いて形成することができる。また、振動板４の厚みは、例えば０．４ｍｍ〜１．５ｍｍに設定される。

圧電アクチュエータ１０を構成する積層体１３の下面が、接合材５を介して振動板４に接合されている。なお、振動板４に積層体１３の下面の全面が接合されていてもよく、積層体１３の下面の一部が接合されていなくてもよい。

接合材５は、例えば振動板４よりも柔らかく変形しやすいもので形成され、振動板４よりもヤング率が小さい。すなわち、接合材５は、圧電アクチュエータ１０の駆動によって振動板４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４よりも大きく変形するものである。接合材５として、例えばフィルム状の形状を有するものが挙げられる。

変形可能な接合材５で圧電アクチュエータ１０を構成する積層体１３と振動板４とを接合することで、圧電アクチュエータ１０から振動が伝達されたとき、接合材５が振動板４よりも大きく変形する。このとき、振動板４から反射される逆位相の振動を変形可能な接合材５で緩和することができるので、圧電アクチュエータ１０が周囲の振動の影響を受けずに振動板４へ強い振動を伝達させることができる。

特に、接合材５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１０からの強い振動を振動板４へ伝える一方、振動板４から反射される弱い振動を接合材５が吸収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。

また、他の例としての音響発生器１１０は、図４に示すように、振動板４の外周部に枠体６を備えている。このように、音響発生器は、必要により振動板４の外周部に枠体６が設けられた構成のものであってもよい。なお、図４では、フレキシブル基板は省略している。

振動板４は、例えば張力がかけられた状態でその外周部が枠体６に固定されている。また、圧電素子１が振動板４に例えば接着剤などで接着されていて、圧電素子１の振動によって振動板４は圧電素子１とともに振動するようになっている。この振動板４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４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４を樹脂フィルムにより構成することで、振動板４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６は、振動板４の外周部で振動板４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６は、図４に示すように一つの枠部材（上枠部材）からなる構成としたものでもよく、振動板４の
反対側にも枠部材（下枠部材）を設けて二つの枠部材（上枠部材および下枠部材）からなる構成としたものでもよい。この場合、二つの枠部材で振動板４を挟むことで、振動板４の張りを安定させることができる。なお、上枠部材および下枠部材は、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１１０においては、図示しないが、圧電素子１から振動板４の表面の少なくとも一部（例えば圧電素子１の周辺部）までを覆うように設けられた樹脂層をさらに有するのが好ましい。樹脂層としては、例えばアクリル系樹脂を用いることができる。かかる樹脂層に圧電素子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、樹脂層は上枠部材と同じ高さとなるように形成されていてもよい。

本例の音響発生器は、ノイズが低減された圧電アクチュエータ１０を用いて構成されていることから、高性能の音響発生器１００，１１０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４０は、いわゆるスピーカーのような発音装置であり、図５に示すように、音響発生器１００，１１０と、音響発生器１００，１１０を収容する筐体３０とを備える。なお、筐体３０の一部が音響発生器１００，１１０を構成する振動板４になっていてもよく、筐体３０が音響発生器１００，１１０を収容するとは、音響発生器１００，１１０の一部（圧電素子１）を収容している状態も含むことを意味している。

筐体３０は、音響発生器１００，１１０の発する音響を内部で共鳴させるとともに、筐体３０に形成された図示せぬ開口から音響を外部へ放射する。この筐体３０は、例えば、アルミニウムやマグネシウム合金などの金属、ポリカーボネートなどの樹脂、木材など、種々の材料を用いて形成することができる。このような筐体３０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４０は、スピーカー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４０は、ノイズが低減された圧電アクチュエータ１０を用いて構成されていることから、高性能の音響発生装置が得られる。また、筐体３０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、本発明の電子機器の実施形態の一例について説明する。

図６は、本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６においては、電子機器５０が携帯端末である場合の例を示しており、説明に必要となる構成要素のみを記載し、一般的な構成要素についての記載を省略している。

図６に示すように、本例の電子機器５０は、音響発生器１００，１１０と、音響発生器１００，１１０に接続された電子回路と、電子回路および音響発生器を収容する筐体７０とを備えており、音響発生器１００，１１０から音響を発生させる機能を有する。なお、電子機器５０としては、音響発生器１００，１１０を筐体７０にそのまま収容するもののみならず、音響発生器１００，１１０を収容した音響発生装置４０（音響発生器１と筐体３０とからなるもの）を筐体７０に収容する構成のものも含まれる。

電子機器５０は、電子回路６０を備えている。電子回路６０としては、例えば、コントローラ６０ａと、送受信部６０ｂと、キー入力部６０ｃと、マイク入力部６０ｄとを含んでいる。さらに、表示部５０ａ（ディスプレイ）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、通信回路等も含まれる。電子回路６０は、音響発生器１００，１１０に接続されており、音響発生器１００，１１０へ音声信号を出力する機能を有している。音響発生器１００，１１０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５０ａと、アンテナ５０ｂと、音響発生器１００，１１０とを備えている。また、電子機器５０は、これら各デバイスを収容する筐体７０を備えている。なお、図６では、１つの筐体７０にコントローラ６０ａ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１００，１１０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６０ａは、電子機器５０の制御部である。送受信部６０ｂは、コントローラ６０ａの制御に基づき、アンテナ５０ｂを介してデータの送受信などを行う。キー入力部６０ｃ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。キー入力部６０ｃは、ボタン状のキーであってもよいし、表示部５０ａと一体となっているタッチパネルであってもよい。マイク入力部６０ｄ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５０ａは、電子機器５０の表示出力デバイスであり、コントローラ６０ａの制御に基づき、表示情報の出力を行う。なお、表示部５０ａ（ディスプレイ）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。

そして、音響発生器１００，１１０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１００，１１０は、電子回路６０のコントローラ６０ａに接続されており、コントローラ６０ａ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６では、電子機器５０が携帯端末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、ノイズの低減された圧電アクチュエータ１０を用いて構成されていることから、高性能の電子機器とすることができる。

１０ 圧電アクチュエータ
１ 圧電素子
１１ 内部電極
１２ 圧電体層
１３ 積層体
１４ 表面電極
１４１ 第１の表面電極
１４２ 第２の表面電極
１４３ 第３の表面電極
１５ 側面電極
１５１ 第１の側面電極
１５２ 第２の側面電極
１５３ 第３の側面電極
２ フレキシブル基板
２１ 接続部
２２ コネクター部
２３ 貫通穴
２３１ 凹部
２０１ ベースフィルム
２０２ 配線導体
２０３ カバーフィルム
３ 導電性接合材
４ 振動板
５ 接合材
６ 枠体
１００，１１０ 音響発生器
４０ 音響発生装置
５０ 電子機器
３０，７０ 筐体

Claims (6)

1. 内部電極および圧電体層が積層された積層体、および該積層体の上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、一端に前記表面電極と電気的に接続された接続部および他端にコネクター部を有するフレキシブル基板とを備え、該フレキシブル基板は前記接続部と前記コネクター部との間の領域に貫通穴を有しており、該貫通穴の内壁に厚み方向に延びる凹部を有していることを特徴とする圧電アクチュエータ。
2. 前記フレキシブル基板は、ベースフィルムと、該ベースフィルムの下面に設けられた配線導体と、前記圧電素子と重なる領域を除いて前記配線導体を下側から被覆するカバーフィルムとを含む３層以上の積層領域を有しており、該積層領域に前記貫通穴を有し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. 請求項１または請求項２に記載の圧電アクチュエータと、該圧電アクチュエータを構成する前記積層体の下面が取り付けられた振動板とを備えていることを特徴とする音響発生器。
4. 前記振動板の外周部に設けられた枠体を有していることを特徴とする請求項３に記載の音響発生器。
5. 請求項３または請求項４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ていることを特徴とする音響発生装置。
6. 請求項３または請求項４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ていることを特徴とする電子機器。

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