JP6434373B2 - Piezoelectric actuator, piezoelectric vibration device including the same, sound generator, sound generator, electronic device - Google Patents

Piezoelectric actuator, piezoelectric vibration device including the same, sound generator, sound generator, electronic device Download PDF

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Description

本発明は、音響発生器として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、音響発生器、音響発生装置、電子機器に関するものである。   The present invention relates to a piezoelectric actuator suitable as an acoustic generator, a piezoelectric vibration device including the piezoelectric actuator, an acoustic generator, an acoustic generator, and an electronic apparatus.

圧電アクチュエータとして、圧電体層と内部電極層とが積層された積層体を備え、この積層体の内部電極層が導出された側面に外部電極が設けられ、この外部電極に接続されて積層体の主面に表面電極が設けられた圧電素子と、当該圧電素子の表面電極上に導電性接合材を介して配線部材が接合された構成のものが知られている。   The piezoelectric actuator includes a laminated body in which a piezoelectric layer and an internal electrode layer are laminated, and an external electrode is provided on a side surface from which the internal electrode layer of the laminated body is led, and the laminated body is connected to the external electrode. A piezoelectric element having a main surface provided with a surface electrode and a structure in which a wiring member is bonded to the surface electrode of the piezoelectric element via a conductive bonding material are known.

また、このような圧電アクチュエータを振動板に取り付けた音響発生器が知られている(例えば、特許文献1を参照)。この音響発生器は、例えばモバイルコンピューティング機器等、小型の電子機器に組み込まれて使用される。   In addition, an acoustic generator in which such a piezoelectric actuator is attached to a diaphragm is known (see, for example, Patent Document 1). This sound generator is used by being incorporated into a small electronic device such as a mobile computing device.

特開2002−199493号公報JP 2002-199493 A

上記の圧電アクチュエータにおいては、配線部材を接合する導電性接合材が、圧電素子の振動に追従できずに、破損して断線するおそれがあった。   In the piezoelectric actuator described above, the conductive bonding material for bonding the wiring members may not be able to follow the vibration of the piezoelectric element, and may break and break.

また、上記の圧電アクチュエータを用いた音響発生器では、配線部材が接合された部位とこの接合部位から離れた部位とで振動モードに差が生じ、特定の周波数領域に大きな歪が生じて、この歪によって不要振動が発生していた。そして、この不要振動の共振によって、音圧にディップが生じ、音質が低下するおそれがあった。   Also, in the acoustic generator using the above piezoelectric actuator, there is a difference in vibration mode between the part where the wiring member is joined and the part away from this joined part, and a large distortion occurs in a specific frequency region. Unnecessary vibration was generated due to distortion. Then, due to the resonance of the unnecessary vibration, a dip occurs in the sound pressure, and there is a possibility that the sound quality is deteriorated.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、配線部材を接合する導電性接合材の破損を抑制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、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。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and includes a piezoelectric actuator that suppresses breakage of a conductive bonding material that joins wiring members, a piezoelectric vibration device including the piezoelectric actuator, an acoustic generator, an acoustic generator, and an electronic device. The purpose is to provide.

本発明の圧電アクチュエータは、上面に表面電極を有する圧電素子と、前記表面電極に
導電性接合材を介して端部が電気的に接続された配線部材とを備え、前記圧電素子と前記配線部材との接続部の断面において、前記表面電極、前記配線部材および前記導電性接合材によって取り囲まれており、前記配線部材の前記圧電素子から延出する幅方向の長さが前記延出する方向に垂直な方向の長さより大きい空隙があることを特徴とするものである。
The piezoelectric actuator of the present invention includes a piezoelectric element having a surface electrode on an upper surface, and a wiring member having an end portion electrically connected to the surface electrode via a conductive bonding material, and the piezoelectric element and the wiring member In the cross-section of the connection portion, the width of the wiring member extending from the piezoelectric element is surrounded by the surface electrode, the wiring member, and the conductive bonding material in the extending direction. There is a gap larger than the length in the vertical direction .

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、前記圧電素子の下面に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ものである。   According to another aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric vibration device including the above-described piezoelectric actuator and a vibration plate attached to a lower surface of the piezoelectric element.

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、前記振動板の外周部を支持する枠体とを備えていることを特徴とするものである。   According to another aspect of the present invention, there is provided an acoustic generator including the piezoelectric actuator described above and a frame that supports an outer peripheral portion of the diaphragm.

また、本発明の音響発生装置は、上記の圧電アクチュエータと、該圧電アクチュエータを収容する筐体とを備えていることを特徴とするものである。   According to another aspect of the present invention, there is provided an acoustic generator including the above-described piezoelectric actuator and a housing that houses the piezoelectric actuator.

また、本発明の電子機器は、上記の圧電アクチュエータと、該圧電アクチュエータに接続された電子回路と、該電子回路および前記圧電アクチュエータを収容する筐体とを備えていることを特徴とするものである。   According to another aspect of the present invention, there is provided an electronic apparatus comprising the above-described piezoelectric actuator, an electronic circuit connected to the piezoelectric actuator, and a housing that houses the electronic circuit and the piezoelectric actuator. is there.

本発明の圧電アクチュエータによれば、配線部材を接合する導電性接合材の破損を抑制し、断線を抑制することができる。   According to the piezoelectric actuator of the present invention, it is possible to suppress the breakage of the conductive bonding material for bonding the wiring member and to suppress the disconnection.

また本発明の圧電振動装置によれば、導電性接合材の破損を抑制し、断線を抑制した圧電アクチュエータを用いて構成されていることから、長期信頼性に優れたものとすることができる。   Moreover, according to the piezoelectric vibration device of the present invention, since it is configured using the piezoelectric actuator that suppresses breakage of the conductive bonding material and suppresses disconnection, it can be excellent in long-term reliability.

また本発明の音響発生器によれば、導電性接合材の破損を抑制し、断線を抑制した圧電アクチュエータを用いて構成されていることから、長期信頼性に優れたものとすることができる。さらに、圧電アクチュエータを構成する導電性接合材が変形しやすくなることで、歪によって生じるディップが低減されることから、音質に優れた音響発生器とすることができる。   Moreover, according to the acoustic generator of the present invention, since it is configured using the piezoelectric actuator that suppresses breakage of the conductive bonding material and suppresses disconnection, it can be excellent in long-term reliability. Furthermore, since the conductive bonding material constituting the piezoelectric actuator is easily deformed, the dip caused by the distortion is reduced, so that an acoustic generator having excellent sound quality can be obtained.

また本発明の音響発生装置によれば、長期信頼性および音質に優れ、さらに音圧の向上した音響発生装置とすることができる。   Further, according to the sound generator of the present invention, it is possible to provide a sound generator having excellent long-term reliability and sound quality and further improved sound pressure.

また本発明の電子機器によれば、長期信頼性および音質に優れた高性能の電子機器とすることができる。   Further, according to the electronic device of the present invention, a high-performance electronic device excellent in long-term reliability and sound quality can be obtained.

(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平面図であり、(b)は(a)に示す破線領域をA−A線で切断した一例の概略拡大断面図であり、(c)は(b)に示すB−B線で切断した一例の要部拡大断面図である。(A) is a schematic plan view which shows an example of the piezoelectric actuator of this embodiment, (b) is a schematic expanded sectional view of an example which cut | disconnected the broken-line area | region shown in (a) by the AA line, (c ) Is an enlarged cross-sectional view of a main part of an example cut along line BB shown in (b). 図1に示す圧電素子の概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view of the piezoelectric element shown in FIG. (a)および(b)は、図1(b)に示すB−B線で切断した他の例の要部拡大断面図である。(A) And (b) is a principal part expanded sectional view of the other example cut | disconnected by the BB line shown to FIG.1 (b). 図1(b)に示すB−B線で切断した他の例の要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view of the other example cut | disconnected by the BB line shown in FIG.1 (b). 本実施形態の圧電振動装置の一例を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows an example of the piezoelectric vibration apparatus of this embodiment. (a)は本実施形態の音響発生器の一例を示す概略平面図であり、(b)は(a)に示すA−A線で切断した断面の一例を示す概略断面図、(c)は(a)に示すA−A線で切断した断面の他の例を示す概略断面図である。(A) is a schematic plan view which shows an example of the acoustic generator of this embodiment, (b) is a schematic sectional drawing which shows an example of the cross section cut | disconnected by the AA line shown to (a), (c) is It is a schematic sectional drawing which shows the other example of the cross section cut | disconnected by the AA line shown to (a). 本実施形態の音響発生装置の一例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of an example of the sound generator of this embodiment. 本実施形態の電子機器の一例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of an example of the electronic device of this embodiment. 本実施形態および比較例の音響発生器の歪特性を示す図である。It is a figure which shows the distortion characteristic of the acoustic generator of this embodiment and a comparative example.

以下、本実施形態の圧電アクチュエータの一例について図面を参照して説明する。   Hereinafter, an example of the piezoelectric actuator of the present embodiment will be described with reference to the drawings.

図1(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平面図であり、図1(b)は図1(a)に示す破線領域をA−A線で切断した概略断面図であり、図1(c)は図1(b)に示すB−B線で切断した概略断面図である。   FIG. 1A is a schematic plan view showing an example of the piezoelectric actuator of the present embodiment, and FIG. 1B is a schematic cross-sectional view of the broken line area shown in FIG. FIG.1 (c) is the schematic sectional drawing cut | disconnected by the BB line | wire shown in FIG.1 (b).

図1に示す圧電アクチュエータ10は、上面に表面電極11を有する圧電素子1と、表面電極11に導電性接合材2を介して端部が電気的に接続された配線部材3とを備え、圧
電素子1と配線部材3との接続部の断面において、表面電極11、配線部材3および導電性接合材2によって取り囲まれた空隙4がある。
A piezoelectric actuator 10 shown in FIG. 1 includes a piezoelectric element 1 having a surface electrode 11 on an upper surface, and a wiring member 3 having an end portion electrically connected to the surface electrode 11 via a conductive bonding material 2. In the cross section of the connection portion between the element 1 and the wiring member 3, there is a gap 4 surrounded by the surface electrode 11, the wiring member 3, and the conductive bonding material 2.

圧電アクチュエータ10を構成する圧電素子1は、振動板の主面に貼り付けられるなどして取り付けられ、電圧の印加を受けて振動することによって振動板を励振させるもので、例えば図2に示すように、4層のセラミックスからなる圧電体層12と、3層の内部電極層13が交互に積層された積層体と、かかる積層体の一方主面(上面)および他方主面(下面)に形成された表面電極11と、内部電極層13が導出された側面に形成された外部電極14とを備える。   The piezoelectric element 1 constituting the piezoelectric actuator 10 is attached to the main surface of the diaphragm, for example, and excites the diaphragm by vibrating under application of voltage. For example, as shown in FIG. In addition, a laminated body in which piezoelectric layers 12 made of four ceramic layers and three internal electrode layers 13 are alternately laminated, and formed on one main surface (upper surface) and the other main surface (lower surface) of the laminated body. And the external electrode 14 formed on the side surface from which the internal electrode layer 13 is derived.

圧電素子1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、チタン酸ジルコン酸鉛(lead zirconate titanate)、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、Bi層状化合物、タングステンブロンズ構造化合物等の非鉛系圧電体材料等、従来から用いられている圧電セラミックス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に設定される。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。   The piezoelectric layer 12 constituting the piezoelectric element 1 is formed of ceramics having piezoelectric characteristics, and as such ceramics, lead zirconate titanate, lithium niobate, lithium tantalate, Bi layer shape Conventionally used piezoelectric ceramics such as compounds and lead-free piezoelectric materials such as tungsten bronze structure compounds can be used. The thickness of one layer of the piezoelectric layer 12 is set to 0.01 to 0.1 mm, for example, in order to drive with a low voltage. In order to obtain a large bending vibration, it is preferable to have a piezoelectric constant d31 of 200 pm / V or more.

また、圧電素子1を構成する内部電極層13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、一方の側面に導出された第1の内部電極層と他方の側面に導出された第2の内部電極層からなる。内部電極層13は、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の内部電極層および第2の内部電極層が配置される。内部電極層13を形成する材料としては、種々の金属材料を用いることができる。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。なお、銀とパラジウムとからなる金属成分と、圧電体層12を構成するセラミック成分とを含有した材料で内部電極層13を構成した場合、圧電体層12と内部電極層13との焼成収縮差による応力を低減することができるので、積層不良のない圧電素子1を得ることができる。   Further, the internal electrode layer 13 constituting the piezoelectric element 1 is formed by simultaneous firing with the ceramic forming the piezoelectric layer 12, and the first internal electrode layer led to one side surface and the other side surface are formed. It consists of the derived | led-out 2nd internal electrode layer. The internal electrode layers 13 are alternately stacked with the piezoelectric layers 12 to sandwich the piezoelectric layers 12 from above and below, and the first internal electrode layer and the second internal electrode layer are arranged in the stacking order. As a material for forming the internal electrode layer 13, various metal materials can be used. For example, a conductor mainly composed of silver or silver-palladium suitable for low-temperature firing, or a conductor containing copper, platinum, or the like can be used, but a ceramic component or a glass component may be contained therein. In the case where the internal electrode layer 13 is made of a material containing a metal component composed of silver and palladium and a ceramic component that constitutes the piezoelectric layer 12, the firing shrinkage difference between the piezoelectric layer 12 and the internal electrode layer 13. Therefore, the piezoelectric element 1 free from stacking faults can be obtained.

圧電素子1としては、例えば上面側および下面側の主面が長方形状または正方形状といった多角形の形状、あるいは円形または楕円形といった形状のものを用いることができる。また、圧電素子1としてはユニモルフ構造であっても構わないが、図2に示すようなバイモルフ構造とするのが好ましい。すなわち、ある瞬間に加えられる電界の向きに対する分極の向きが厚み方向における一方側と他方側とで逆転するように分極されているのが好ましい。これにより、圧電アクチュエータ10を振動板に取り付けて音響発生器とした場合における音響発生器の薄型化に貢献するとともに、少ないエネルギーで効率よく振動板を振動させることができる。また、圧電素子1自体が屈曲振動することにより、振動板との接合面での機械的損失を低減できるため、音圧の向上に寄与することができる。   As the piezoelectric element 1, for example, the main surface on the upper surface side and the lower surface side may be a polygonal shape such as a rectangular shape or a square shape, or a circular shape or an elliptical shape. The piezoelectric element 1 may have a unimorph structure, but preferably has a bimorph structure as shown in FIG. That is, it is preferable that the direction of polarization with respect to the direction of the electric field applied at a certain moment is polarized so as to be reversed between one side and the other side in the thickness direction. As a result, it is possible to reduce the thickness of the acoustic generator when the piezoelectric actuator 10 is attached to the diaphragm to form an acoustic generator, and to efficiently vibrate the diaphragm with less energy. In addition, since the piezoelectric element 1 itself undergoes flexural vibration, mechanical loss at the joint surface with the diaphragm can be reduced, which can contribute to improvement in sound pressure.

圧電素子1の表面電極11には、配線部材3の端部が導電性接合材2を介して電気的に接続されている。   An end portion of the wiring member 3 is electrically connected to the surface electrode 11 of the piezoelectric element 1 through the conductive bonding material 2.

配線部材3は、例えばポリイミドなどの樹脂フィルムに銅などの金属箔からなる配線を設けたフレキシブル基板、必要により幅方向にスリットに形成された金属板などの板状体を用いることができる。この配線部材3の幅(圧電素子1から延出する方向に垂直な方向の幅)は、例えば0.8〜2.0mmに設定される。   As the wiring member 3, for example, a flexible substrate in which a wiring made of a metal foil such as copper is provided on a resin film such as polyimide, or a plate-like body such as a metal plate formed in a slit in the width direction as necessary can be used. The width of the wiring member 3 (the width in the direction perpendicular to the direction extending from the piezoelectric element 1) is set to 0.8 to 2.0 mm, for example.

配線部材3の端部を表面電極11に接合する導電性接合材2は、銀ペースト、はんだ、金属粒子と樹脂とを含む導電性接着剤などを用いることができる。導電性接合材2は、接
合強度や電気抵抗等を考慮して、例えば、配線部材3の長手方向(圧電素子1から延出する方向)に1.0〜2.3mmの距離設けられる。幅方向については後述する。
As the conductive bonding material 2 for bonding the end portion of the wiring member 3 to the surface electrode 11, a silver paste, solder, a conductive adhesive containing metal particles and a resin, or the like can be used. The conductive bonding material 2 is provided, for example, at a distance of 1.0 to 2.3 mm in the longitudinal direction of the wiring member 3 (direction extending from the piezoelectric element 1) in consideration of bonding strength, electric resistance, and the like. The width direction will be described later.

そして、図1(b)に示すように、圧電素子1と配線部材3との接続部の断面において、表面電極11、配線部材3および導電性接合材2によって取り囲まれた空隙4がある。   Then, as shown in FIG. 1B, there is a gap 4 surrounded by the surface electrode 11, the wiring member 3, and the conductive bonding material 2 in the cross section of the connection portion between the piezoelectric element 1 and the wiring member 3.

空隙4は、配線部材3の幅100%に対し、例えば40〜85%の幅に形成される。このとき、導電性接合材2は、配線部材3の幅方向の一方側および他方側から内側に向かって、配線部材3の幅100%に対してそれぞれ例えば7.5〜30%の距離もぐり込んだ形状になっている。また、空隙4の高さ、言い換えると、表面電極11と配線部材3との間隔は、例えば0.05〜0.2mmになっている。また、導電性接合材2は、配線部材3の幅方向の一方側および他方側から外側に向かって、配線部材3の幅100%に対してそれぞれ例えば7.5〜30%の距離はみ出した形状になっている。   The gap 4 is formed to have a width of, for example, 40 to 85% with respect to 100% of the width of the wiring member 3. At this time, the conductive bonding material 2 has sunk a distance of, for example, 7.5 to 30% with respect to 100% of the width of the wiring member 3 from one side and the other side in the width direction of the wiring member 3 to the inside. It has a shape. Moreover, the height of the space | gap 4, in other words, the space | interval of the surface electrode 11 and the wiring member 3 is 0.05-0.2 mm, for example. In addition, the conductive bonding material 2 has a shape in which a distance of, for example, 7.5 to 30% protrudes from the one side and the other side in the width direction of the wiring member 3 toward the outside with respect to 100% of the width of the wiring member 3. It has become.

このような圧電アクチュエータ10によれば、導電性接合材2に空隙4があることにより、導電性接合材2が変形しやすくなることから、圧電素子1の振動や連続駆動で生じた熱によって導電性接合材2に加わる応力を緩和することができる。したがって、導電性接合材2の破損を抑制し、断線を抑制できる。   According to such a piezoelectric actuator 10, since the conductive bonding material 2 is easily deformed due to the presence of the gap 4 in the conductive bonding material 2, the conductive bonding material 2 is electrically conductive by vibration of the piezoelectric element 1 or heat generated by continuous driving. The stress applied to the conductive bonding material 2 can be relaxed. Therefore, breakage of the conductive bonding material 2 can be suppressed and disconnection can be suppressed.

また、導電性接合材2が変形しやすくなることで、配線部材3が接合された部位とこの接合部位から離れた部位との振動モードの差が小さくなる。したがって、振動板に取り付けて音響発生器として用いた場合の歪を低減させて、不要振動の共振による音圧のディップを低減し、音質に優れたものとすることができる。   In addition, since the conductive bonding material 2 is easily deformed, a difference in vibration mode between a portion where the wiring member 3 is bonded and a portion away from the bonding portion is reduced. Therefore, the distortion when attached to the diaphragm and used as a sound generator can be reduced, the dip of the sound pressure due to resonance of unnecessary vibration can be reduced, and the sound quality can be improved.

ここで、図3に示すように、空隙4が接続部の先端側および後端側の少なくとも一方で開口しているのが好ましい。なお、図3(a)および図3(b)は、図1(b)に示すB−B線で切断した他の例の要部拡大断面図であり、具体的には、空隙4を横断するように切断して配線部材3側を視た断面図である。   Here, as shown in FIG. 3, it is preferable that the space | gap 4 is opening at least one of the front end side and rear end side of a connection part. 3 (a) and 3 (b) are enlarged cross-sectional views of the main part of another example cut along line BB shown in FIG. 1 (b). Specifically, the gap 4 is crossed. It is sectional drawing which cut | disconnected so that it might see and looked at the wiring member 3 side.

図1に示す形態においては、接続部の先端側および後端側で導電性接合材2が幅方向につながっていたのに対し、図3においては、空隙4が接続部の先端側および後端側の少なくとも一方で開口し、接続部の先端側および後端側の少なくとも一方で導電性接合材2が幅方向につながっていない状態になっている。   In the form shown in FIG. 1, the conductive bonding material 2 is connected in the width direction on the front end side and the rear end side of the connection portion, whereas in FIG. 3, the gap 4 is the front end side and the rear end of the connection portion. At least one of the sides is opened, and the conductive bonding material 2 is not connected in the width direction at least one of the front end side and the rear end side of the connecting portion.

これにより、導電性接合材2がより変形しやすくなって、圧電素子1を駆動させた際の振動や連続駆動で生じた熱によって導電性接合材2に加わる応力をより緩和することができる。したがって、導電性接合材の破損をさらに抑制することができる。   Thereby, the conductive bonding material 2 is more easily deformed, and the stress applied to the conductive bonding material 2 due to vibration generated when the piezoelectric element 1 is driven or heat generated by continuous driving can be further relaxed. Therefore, damage to the conductive bonding material can be further suppressed.

また、導電性接合材2がより変形しやすくなることで、振動板に取り付けて音響発生器として用いた場合の歪をより低減させて、音質をより向上させることができる。   In addition, since the conductive bonding material 2 is more easily deformed, distortion when attached to the diaphragm and used as an acoustic generator can be further reduced, and sound quality can be further improved.

ここで、図3(a)は空隙4が接続部の後端側で開口している構成を示し、図3(b)は空隙4が接続部の先端側および後端側の両方で開口している構成を示しているが、図3(b)の構成のほうがより変形しやすさの点でより効果的である。   Here, FIG. 3A shows a configuration in which the gap 4 is open on the rear end side of the connection portion, and FIG. 3B is a view in which the gap 4 opens on both the front end side and the rear end side of the connection portion. However, the configuration of FIG. 3B is more effective in terms of ease of deformation.

また、図4に示すように、空隙4に面する導電性接合材2の内表面が凹凸を有する形状であるのが好ましい。特に、凹凸は曲面状の凹凸であるのが好ましい。これにより、導電性接合材2の変形時に加わる応力をさらに緩和しやすくなり、振動または熱衝撃での導電性接合材2の破損をさらに抑制できる。なお、平面透視したときの最も低い凹の底点から最も高い凸の頂点までの距離Lは、例えば配線部材3の幅の0.1%以上22.5%以下
の範囲で適宜設定される。
Moreover, as shown in FIG. 4, it is preferable that the inner surface of the conductive bonding material 2 facing the gap 4 has a shape with irregularities. In particular, the unevenness is preferably a curved unevenness. Thereby, it becomes easier to relieve stress applied when the conductive bonding material 2 is deformed, and the damage of the conductive bonding material 2 due to vibration or thermal shock can be further suppressed. Note that the distance L from the lowest concave bottom point to the highest convex vertex when seen in a plan view is appropriately set within a range of 0.1% to 22.5% of the width of the wiring member 3, for example.

さらに、図示しないが、導電性接合材2の外表面が凹凸を有する形状であってもよく、この構成によっても導電性接合材2の変形時に加わる応力を緩和することができる。   Further, although not shown, the outer surface of the conductive bonding material 2 may have an uneven shape, and the stress applied when the conductive bonding material 2 is deformed can also be reduced by this configuration.

次に、本実施形態の圧電アクチュエータ10の製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the piezoelectric actuator 10 of this embodiment will be described.

まず、圧電体層と12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−PbTiO)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。 First, a ceramic green sheet to be a piezoelectric layer and 12 is produced. Specifically, a ceramic slurry is prepared by mixing a calcined powder of piezoelectric ceramic, a binder made of an organic polymer such as acrylic or butyral, and a plasticizer. And a ceramic green sheet is produced using this ceramic slurry by using tape molding methods, such as a doctor blade method and a calender roll method. As the piezoelectric ceramic, any material having piezoelectric characteristics may be used. For example, a perovskite oxide made of lead zirconate titanate (PbZrO 3 —PbTiO 3 ) can be used. As the plasticizer, dibutyl phthalate (DBP), dioctyl phthalate (DOP), or the like can be used.

次に、内部電極層13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、交互に積層された圧電体層12および内部電極層13を備えた積層体を作製する。   Next, a conductive paste to be the internal electrode layer 13 is produced. Specifically, a conductive paste is prepared by adding and mixing a binder and a plasticizer to a silver-palladium metal powder. This conductive paste is applied on the above ceramic green sheet in a pattern of internal electrodes using a screen printing method. Furthermore, after laminating a plurality of ceramic green sheets printed with this conductive paste and performing a binder removal treatment at a predetermined temperature, firing at a temperature of 900 to 1200 ° C., using a surface grinder or the like By performing a grinding process so as to obtain a shape, a laminated body including the piezoelectric layers 12 and the internal electrode layers 13 that are alternately laminated is manufactured.

積層体は、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、どのような製造方法によって作製されてもよい。   A laminated body is not limited to what is produced by said manufacturing method, You may produce by what kind of manufacturing method.

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11および外部電極14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11および外部電極14を形成する。   Thereafter, a silver glass-containing conductive paste prepared by adding a binder, a plasticizer, and a solvent to a mixture of conductive particles mainly composed of silver and glass is laminated in a pattern of the surface electrode 11 and the external electrode 14. After printing and drying on the main surface and the side surface of the substrate by a screen printing method or the like, baking is performed at a temperature of 650 to 750 ° C. to form the surface electrode 11 and the external electrode 14.

なお、表面電極11と内部電極層13とを電気的に接続する場合、圧電体層12を貫通するビアを形成して接続してもよい。   When the surface electrode 11 and the internal electrode layer 13 are electrically connected, a via that penetrates the piezoelectric layer 12 may be formed and connected.

次に、導電性接合材2を用いて、配線部材3の端部を圧電素子1の表面電極11に接合する。この際、導電性接合材2のペーストを空隙4が形成されるようなパターンで塗布したり、このようなパターンのシート状に形成された導電性接合材2を配線部材3と表面電極11との間に挟んだ状態で加熱加圧したりして接合してもよい。また、圧電素子1の所定の位置に配線部材3を載せ、配線部材3と表面電極11との間に空隙4ができるように、配線部材3の上から導電性接合材2を塗布形成することで、少なくとも一方で空隙が開口した形態を作製することもできる。   Next, the end of the wiring member 3 is bonded to the surface electrode 11 of the piezoelectric element 1 using the conductive bonding material 2. At this time, the paste of the conductive bonding material 2 is applied in a pattern in which the gap 4 is formed, or the conductive bonding material 2 formed in a sheet shape of such a pattern is connected to the wiring member 3 and the surface electrode 11. They may be joined by heating and pressurization while sandwiched between them. Further, the wiring member 3 is placed at a predetermined position of the piezoelectric element 1 and the conductive bonding material 2 is applied and formed on the wiring member 3 so that a gap 4 is formed between the wiring member 3 and the surface electrode 11. Thus, it is possible to produce a form in which at least one of the gaps is open.

以上の製法により、本実施形態の圧電アクチュエータ10を作製することができる。   The piezoelectric actuator 10 of this embodiment can be manufactured by the above manufacturing method.

次に、本実施形態の圧電振動装置の一例について説明する。   Next, an example of the piezoelectric vibration device of the present embodiment will be described.

図5は、本実施形態の圧電振動装置の一例を示す概略斜視図であり、図5に示す圧電振
動装置20は、上述の圧電アクチュエータ10と、圧電アクチュエータ10を構成する圧電素子1の下面に取り付けられた振動板5とを備えている。なお、図5においては、導電接合材2および配線部材3は省略している。
FIG. 5 is a schematic perspective view illustrating an example of the piezoelectric vibration device according to the present embodiment. The piezoelectric vibration device 20 illustrated in FIG. 5 is provided on the lower surface of the piezoelectric actuator 10 described above and the piezoelectric element 1 constituting the piezoelectric actuator 10. And an attached diaphragm 5. In FIG. 5, the conductive bonding material 2 and the wiring member 3 are omitted.

振動板5は、例えば矩形状の薄板であり、アクリル樹脂やガラス等の剛性および弾性が大きい樹脂材料を好適に用いて形成することができる。また、振動板5の厚みは、例えば0.3mm〜1.5mmに設定される。振動板5は、圧電アクチュエータ10を構成する圧電素子1の他方主面(下面)に、接合部材を介して接合されている。この接合部材としては、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ものなどで、例えば10μm〜2000μmの厚みのものが用いられる。圧電素子1の他方主面の全面が接合部材を介して振動板5に接合されていてもよく、一部に接合されていない領域があってもよい。   The diaphragm 5 is, for example, a rectangular thin plate, and can be formed by suitably using a resin material having high rigidity and elasticity such as acrylic resin or glass. Moreover, the thickness of the diaphragm 5 is set to, for example, 0.3 mm to 1.5 mm. The diaphragm 5 is bonded to the other main surface (lower surface) of the piezoelectric element 1 constituting the piezoelectric actuator 10 via a bonding member. As this joining member, for example, a double-sided tape in which a pressure-sensitive adhesive is attached to both surfaces of a base material made of a nonwoven fabric or the like, or a structure containing an adhesive having elasticity, for example, a thickness of 10 μm to 2000 μm is used. The entire surface of the other main surface of the piezoelectric element 1 may be bonded to the diaphragm 5 via a bonding member, or there may be a region that is not bonded to a part.

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素子1を屈曲振動させ、それによって、振動板5を振動させる圧電振動装置として機能する。   The piezoelectric vibration device of this example having such a configuration functions as a piezoelectric vibration device that causes the piezoelectric element 1 to bend and vibrate by applying an electrical signal, thereby vibrating the diaphragm 5.

本例の圧電振動装置20は、導電性接合材2の破損を抑制し、断線を抑制し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、長期信頼性に優れた圧電振動装置とすることができる。   Since the piezoelectric vibration device 20 of the present example is configured using the piezoelectric actuator 10 that suppresses breakage of the conductive bonding material 2 and suppresses disconnection, the piezoelectric vibration device 20 is excellent in long-term reliability. it can.

次に、本実施形態の音響発生器の一例について説明する。   Next, an example of the sound generator of this embodiment will be described.

図6は本実施形態の音響発生器の一例を示す概略断面図であり、図6に示す音響発生器30は、上述の圧電アクチュエータ10と、圧電素子1の下面に取り付けられた振動板5と、振動板5の外周部を支持する枠体6とを備えている。なお、図6(b)および図6(c)では、圧電アクチュエータ10を構成する配線部材3および導電性接合材2は省略している。   FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an example of the sound generator of the present embodiment. The sound generator 30 shown in FIG. 6 includes the above-described piezoelectric actuator 10 and the diaphragm 5 attached to the lower surface of the piezoelectric element 1. And a frame 6 that supports the outer peripheral portion of the diaphragm 5. In FIG. 6B and FIG. 6C, the wiring member 3 and the conductive bonding material 2 constituting the piezoelectric actuator 10 are omitted.

圧電素子1は、電圧の印加を受けて振動することによって振動板5を振動させる励振器である。圧電素子1の主面と振動板5の主面とがエポキシ系樹脂等の接着剤により接合され、圧電素子1が屈曲振動することにより、圧電素子1が振動板5に一定の振動を与えて音を発生させることができる。   The piezoelectric element 1 is an exciter that vibrates the diaphragm 5 by receiving a voltage and vibrating. The main surface of the piezoelectric element 1 and the main surface of the diaphragm 5 are joined by an adhesive such as an epoxy resin, and the piezoelectric element 1 flexurally vibrates, so that the piezoelectric element 1 gives a certain vibration to the diaphragm 5. Sound can be generated.

振動板5は、張力がかかっている状態でその外周部が枠体6に固定されていて、圧電素子1の振動によって圧電素子1とともに振動するようになっている。この振動板5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5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5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。   The outer periphery of the vibration plate 5 is fixed to the frame body 6 in a tensioned state, and vibrates together with the piezoelectric element 1 by the vibration of the piezoelectric element 1. The diaphragm 5 can be formed using various materials such as resin and metal. For example, the diaphragm 5 can be made of a resin film such as polyethylene, polyimide, or polypropylene having a thickness of 10 to 200 μm. Since the resin film is a material having a lower elastic modulus and mechanical Q value than a metal plate or the like, the diaphragm 5 is made of a resin film, so that the diaphragm 20 bends and vibrates with a large amplitude, thereby reducing the sound pressure. It is possible to reduce the difference between the resonance peak and the dip by widening the width of the resonance peak and reducing the height in the frequency characteristics.

枠体6は、振動板5の外周部で振動板5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6(b)に示すように一つの枠部材(上枠部材61)からなるものでもよく、図6(c)に示すように二つの枠部材(上枠部材61および下枠部材62)からなるものでもよい。この場合、二つの枠部材で振動板5を挟むことで、振動板5の張りを安定させることができる。なお、上枠部材61および下枠部材62は、それぞれの厚みが例えば100〜5000μmとされる。   The frame body 6 functions as a support body that supports the diaphragm 5 at the outer peripheral portion of the diaphragm 5, and can be formed using various materials such as metals such as stainless steel and resins. The frame 6 may be composed of one frame member (upper frame member 61) as shown in FIG. 6 (b), and two frame members (upper frame member 61 and upper frame member 61 and as shown in FIG. 6 (c)). The lower frame member 62) may be used. In this case, the tension of the diaphragm 5 can be stabilized by sandwiching the diaphragm 5 between the two frame members. The upper frame member 61 and the lower frame member 62 have a thickness of, for example, 100 to 5000 μm.

本例の音響発生器30においては、図6(b)および図6(c)に示すように、圧電素子1の上面、配線部材3の端部および導電性接合材2を覆う樹脂層7をさらに有するのが好ましい。樹脂層7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7に圧電素子1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6(b)および図6(c)に示すように、樹脂層7は上枠部材61と同じ高さとなるように形成されていてもよい。   In the acoustic generator 30 of this example, as shown in FIGS. 6B and 6C, the resin layer 7 covering the upper surface of the piezoelectric element 1, the end of the wiring member 3, and the conductive bonding material 2 is provided. Furthermore, it is preferable to have. As the resin layer 7, for example, an acrylic resin can be used. By embedding the piezoelectric element 1 in the resin layer 7, an appropriate damper effect can be induced, so that the resonance phenomenon can be suppressed and the peak or dip in the frequency characteristic of the sound pressure can be suppressed small. Note that, as shown in FIGS. 6B and 6C, the resin layer 7 may be formed to be the same height as the upper frame member 61.

本例の音響発生器30は、導電性接合材2の破損を抑制し、断線を抑制し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、長期信頼性に優れた音響発生器とすることができる。また、圧電アクチュエータ10を構成する導電性接合材2が変形しやすくなることで、歪によって生じるディップが低減されることから、音質の優れた音響発生器とすることができる。   Since the acoustic generator 30 of the present example is configured using the piezoelectric actuator 10 that suppresses breakage of the conductive bonding material 2 and suppresses disconnection, the acoustic generator 30 can be an acoustic generator having excellent long-term reliability. it can. Further, since the conductive bonding material 2 constituting the piezoelectric actuator 10 is easily deformed, the dip caused by the distortion is reduced, so that an acoustic generator having excellent sound quality can be obtained.

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。   Next, an example of an embodiment of the sound generator of the present invention will be described.

音響発生装置40は、いわゆるスピーカのような発音装置であり、図7に示すように、たとえば、圧電アクチュエータ10と、圧電アクチュエータ10を収容する筐体70を備える。ここで、音響発生装置40は、圧電アクチュエータ10が例えば図5に示すように筐体70の一部を振動板5として筐体70の内側に取り付けられた構成でもよい。また、音響発生装置40は、圧電アクチュエータ10が例えば図6に示すように振動板5と枠体6とを備えた音響発生器30として用いられ、この音響発生器30が筐体70の内部に収容された構成でもよい。   The sound generation device 40 is a sound generation device such as a so-called speaker, and includes, for example, a piezoelectric actuator 10 and a housing 70 that houses the piezoelectric actuator 10 as illustrated in FIG. 7. Here, the acoustic generator 40 may have a configuration in which the piezoelectric actuator 10 is attached to the inside of the casing 70 with a part of the casing 70 as the diaphragm 5 as shown in FIG. 5, for example. Moreover, the acoustic generator 40 is used as an acoustic generator 30 in which the piezoelectric actuator 10 includes the diaphragm 5 and the frame body 6 as shown in FIG. 6, for example. A housed configuration may be used.

筐体70は、圧電アクチュエータ10または音響発生器30によって発せられ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、共鳴空間を確保できるため、例えば低周波数帯域における音圧を高めることができる。   The housing 70 resonates the sound emitted by the piezoelectric actuator 10 or the sound generator 30 and radiates sound from an opening (not shown) formed in the housing 70 to the outside. By having such a casing 70, a resonance space can be secured, so that, for example, sound pressure in a low frequency band can be increased.

かかる音響発生装置40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。   Such a sound generator 40 can be used alone as a speaker, and can be suitably incorporated into a portable terminal, a thin television, a tablet terminal, or the like, as will be described later. Moreover, it can also be incorporated into home appliances that have not been prioritized in terms of sound quality, such as refrigerators, microwave ovens, vacuum cleaners, and washing machines.

本例の音響発生装置40は、上述の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、長期信頼性および音質に優れ、さらに音圧の向上した音響発生装置とすることができる。   Since the sound generator 40 of this example is configured using the piezoelectric actuator 10 described above, it can be a sound generator excellent in long-term reliability and sound quality and further improved in sound pressure.

次に、音響発生器を搭載した電子機器について、図8を用いて説明する。図8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、両図には、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。   Next, an electronic device equipped with an acoustic generator will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of the electronic device 50 according to the embodiment. In addition, in both figures, only the component required for description is shown and description about a general component is abbreviate | omitted.

図8に示すように、本例の電子機器50は、圧電アクチュエータ10と、圧電アクチュエータ10に接続された電子回路80と、電子回路80および圧電アクチュエータ10を収容する筐体70とを備える。ここで、電子機器50は、圧電アクチュエータ10が例えば図5に示すように筐体70の一部を振動板5として筐体70の内側に取り付けられた構成でもよい。また、電子機器50は、圧電アクチュエータ10が例えば図6に示すように振動板5と枠体6とを備えた音響発生器30として用いられ、この音響発生器30が筐体70の内部に収容された構成でもよい。さらに、電子機器50は、圧電アクチュエータ1
0が別の筐体に収容されてなる音響発生装置が、筐体70の内部に収容された構成でもよい。
As shown in FIG. 8, the electronic apparatus 50 of this example includes the piezoelectric actuator 10, an electronic circuit 80 connected to the piezoelectric actuator 10, and a housing 70 that houses the electronic circuit 80 and the piezoelectric actuator 10. Here, the electronic device 50 may have a configuration in which the piezoelectric actuator 10 is attached to the inside of the housing 70 with a part of the housing 70 as the diaphragm 5 as illustrated in FIG. 5, for example. Further, in the electronic device 50, the piezoelectric actuator 10 is used as an acoustic generator 30 including a diaphragm 5 and a frame body 6 as shown in FIG. It may also be configured. Further, the electronic device 50 includes the piezoelectric actuator 1
The sound generator in which 0 is housed in another housing may be housed in the housing 70.

電子機器50は、電子回路80を備える。電子回路80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80は、圧電アクチュエータ10に接続されており、圧電アクチュエータ10へ音声信号を出力する機能を有している。圧電アクチュエータ10は電子回路80から入力された音声信号に基づいて音響を発生させる。   The electronic device 50 includes an electronic circuit 80. The electronic circuit 80 includes, for example, a controller 50a, a transmission / reception unit 50b, a key input unit 50c, and a microphone input unit 50d. The electronic circuit 80 is connected to the piezoelectric actuator 10 and has a function of outputting an audio signal to the piezoelectric actuator 10. The piezoelectric actuator 10 generates sound based on the audio signal input from the electronic circuit 80.

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11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80と圧電アクチュエータ10とが、1つの筐体70に収容されていればよい。   The electronic device 50 includes a display unit 50e, an antenna 50f, and the sound generator 10. Further, the electronic device 50 includes a housing 70 that accommodates these devices. Although FIG. 11 shows a state in which each device including the controller 50a is accommodated in one casing 70, the accommodation form of each device is not limited. In the present embodiment, it is sufficient that at least the electronic circuit 80 and the piezoelectric actuator 10 are accommodated in one housing 70.

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もので、例えば、液晶ディスプレイ,有機ELディスプレイ等の既知のディスプレイを用いることができる。   The controller 50 a is a control unit of the electronic device 50. The transmission / reception unit 50b transmits / receives data via the antenna 50f based on the control of the controller 50a. The key input unit 50c is an input device of the electronic device 50 and accepts a key input operation by an operator. The microphone input unit 50d is also an input device of the electronic device 50, and accepts a voice input operation by an operator. The display unit 50e is a display output device of the electronic device 50 and outputs display information based on the control of the controller 50a. For example, a known display such as a liquid crystal display or an organic EL display can be used.

そして、圧電アクチュエータ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、圧電アクチュエータ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。   The piezoelectric actuator 10 operates as an acoustic output device in the electronic device 50. The piezoelectric actuator 10 is connected to the controller 50a of the electronic circuit 60, and emits sound in response to application of a voltage controlled by the controller 50a.

なお、図8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、「話す」といった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。   In FIG. 8, the electronic device 50 is described as a portable terminal device. However, the electronic device 50 is not limited to the type of the electronic device 50, and may be applied to various consumer devices having a function of emitting sound. . For example, flat-screen TVs and car audio devices can of course be used for products having a function of emitting sound such as "speak", for example, various products such as vacuum cleaners, washing machines, refrigerators, microwave ovens, etc. .

このような電子機器50は、上述の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、長期信頼性および音質に優れた高性能の電子機器とすることができる。   Since such an electronic device 50 is configured using the piezoelectric actuator 10 described above, it can be a high-performance electronic device excellent in long-term reliability and sound quality.

音響発生器の実施例について説明する。具体的には、図6(c)に示す音響発生器を以下に示すように作製した。   An embodiment of the sound generator will be described. Specifically, the sound generator shown in FIG. 6C was manufactured as shown below.

圧電素子は、縦14mm、横20mm、厚み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8層とした。圧電体層は、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。   The piezoelectric element had a structure in which piezoelectric layers having a length of 14 mm, a width of 20 mm, and a thickness of 30 μm were alternately laminated, and the total number of piezoelectric layers was eight. The piezoelectric layer was formed of lead zirconate titanate. As the internal electrode, an alloy of silver palladium was used.

振動板はポリエチレンテレフタレートからなるフィルム、枠体は外周が縦20mm、横30mm、内周が縦17、横27mm、幅3mmのステンレス製のものを用いた。   The diaphragm was a film made of polyethylene terephthalate, and the frame was made of stainless steel having an outer circumference of 20 mm in length and 30 mm in width, an inner circumference of 17 in length, 27 mm in width and 3 mm in width.

配線部材は、ポリイミドフィルムに銅箔を貼り付けてなる幅1.2mmのフレキシブル
基板を用いた。
As the wiring member, a flexible substrate having a width of 1.2 mm formed by attaching a copper foil to a polyimide film was used.

配線部材を圧電素子に接合する導電性接合材には、銀ペーストを用いた。   A silver paste was used as the conductive bonding material for bonding the wiring member to the piezoelectric element.

ここで、本実施例として導電性接合材に空隙があるもの、比較例として導電性接合材に空隙の無いものを作製した。   Here, a conductive bonding material having a void was prepared as a present example, and a conductive bonding material having no void was prepared as a comparative example.

具体的には、本実施例の導電性接合材は、フレキシブル基板の下に幅方向の一方側から0.1mm、他方側から0.2mm、先端側から0.1mmもぐりこみ、フレキシブル基板の外側には幅方向の一方側に0.2mm、他方側に0.15mm、先端側に0.2mmの幅で形成されたものを用いた。なお、空隙の高さ(表面電極と配線部材との間隔)は、0.1mmであった。   Specifically, the conductive bonding material of this example is 0.1 mm from one side in the width direction under the flexible substrate, 0.2 mm from the other side, and 0.1 mm from the tip side, and is placed outside the flexible substrate. Was formed with a width of 0.2 mm on one side in the width direction, 0.15 mm on the other side, and 0.2 mm on the tip side. Note that the height of the gap (the distance between the surface electrode and the wiring member) was 0.1 mm.

一方、比較例の導電性接合材は、フレキシブル基板の外側に幅方向の一方側に0.2mm、他方側に0.15mm、先端側に0.2mmの幅で形成され、フレキシブル基板の下には空隙が形成されないように全領域にもぐりこんだ構成のものを用いた。なお、表面電極と配線部材との距離は、0.1mmであった。   On the other hand, the conductive bonding material of the comparative example is formed on the outer side of the flexible substrate with a width of 0.2 mm on one side in the width direction, 0.15 mm on the other side, and 0.2 mm on the tip side. Used a structure that was embedded in the entire region so that voids were not formed. The distance between the surface electrode and the wiring member was 0.1 mm.

上記2種類の音響発生器について、7Vrmsの電圧にて駆動させ、連続駆動の信頼性を確認したところ、空隙のない比較例の音響発生器では、約1200時間で導電性接合材の破損を確認し、これを起因とした断線が発生していた。これに対し、空隙のある本発明実施例の音響発生器では、同じ時間では導電性接合材の破損は確認されず、信頼性が向上すること確認できた。   When the above two types of acoustic generators were driven at a voltage of 7 Vrms and the reliability of continuous driving was confirmed, the acoustic generator of the comparative example without gaps confirmed that the conductive bonding material was damaged in about 1200 hours. However, disconnection caused by this occurred. On the other hand, in the sound generator according to the embodiment of the present invention having a gap, it was confirmed that the conductive bonding material was not damaged at the same time, and the reliability was improved.

また、2種類の音響発生器について、図9のグラフに示すように歪を測定した。なお、図9に示すグラフは、縦軸に歪、横軸に周波数をとったものであり、本発明実施例の音響発生器を実線で、比較例の音響発生器を破線で示している。   Moreover, distortion was measured about two types of sound generators, as shown in the graph of FIG. In the graph shown in FIG. 9, the vertical axis represents strain and the horizontal axis represents frequency, and the acoustic generator of the embodiment of the present invention is indicated by a solid line, and the acoustic generator of a comparative example is indicated by a broken line.

図9のグラフに示すように、両者の歪みを比較した際に、空隙のある本発明実施例の音響発生器の歪みが空隙のない比較例の音響発生器に比べて約20%から約10%へと改善されていることがわかる。特に、3kHz付近で大きく改善していることがわかる。   As shown in the graph of FIG. 9, when the distortions of the two are compared, the distortion of the sound generator of the embodiment of the present invention having a gap is about 20% to about 10% compared to the sound generator of the comparative example having no gap. It can be seen that it has been improved to%. In particular, it can be seen that there is a significant improvement near 3 kHz.

このように、本実施形態によれば、信頼性を向上させ、同時に歪みを低下させて周波数特性を改善できることがわかる。   Thus, according to this embodiment, it can be seen that the frequency characteristics can be improved by improving the reliability and simultaneously reducing the distortion.

1・・圧電素子
11・・表面電極
12・・圧電体層
13・・内部電極層
14・・外部電極
2・・導電性接合材
3・・配線部材
4・・空隙
20・・圧電振動装置
5・・振動板
30・・音響発生器
6・・枠体
61・・上枠部材
62・・下枠部材
40・・音響発生装置
50・・電子機器
70・・筐体
80・・電子回路
1 .. Piezoelectric element 11 .. Surface electrode 12 .. Piezoelectric layer 13 .. Internal electrode layer 14 .. External electrode 2 .. Conductive bonding material 3 .. Wiring member 4 .. Air gap 20. · · Diaphragm 30 · · Sound generator 6 · · Frame body 61 · · Upper frame member 62 · · Lower frame member 40 · · Sound generator 50 · · Electronic equipment 70 · · Case 80 · · Electronic circuit

Claims (7)

上面に表面電極を有する圧電素子と、前記表面電極に導電性接合材を介して端部が電気的に接続された配線部材とを備え、前記圧電素子と前記配線部材との接続部の断面において、前記表面電極、前記配線部材および前記導電性接合材によって取り囲まれており、前記配線部材の前記圧電素子から延出する方向の長さが前記延出する方向に垂直な幅方向の長さより大きい空隙があることを特徴とする圧電アクチュエータ。 In the cross section of the connection portion between the piezoelectric element and the wiring member, comprising: a piezoelectric element having a surface electrode on the upper surface; and a wiring member whose end is electrically connected to the surface electrode via a conductive bonding material. The length of the wiring member extending in the direction extending from the piezoelectric element is greater than the length in the width direction perpendicular to the extending direction, being surrounded by the surface electrode, the wiring member, and the conductive bonding material. A piezoelectric actuator characterized by having an air gap. 前記空隙が、前記接続部の先端側および後端側の少なくとも一方で開口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。   2. The piezoelectric actuator according to claim 1, wherein the gap opens at least one of a front end side and a rear end side of the connection portion. 前記空隙に面する前記導電性接合材の内表面が凹凸を有する形状であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の圧電アクチュエータ。   3. The piezoelectric actuator according to claim 1, wherein an inner surface of the conductive bonding material facing the gap has an uneven shape. 請求項1乃至請求項3のうちのいずれかに記載の圧電アクチュエータと、前記圧電素子の下面に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圧電振動装置。   A piezoelectric vibration device comprising: the piezoelectric actuator according to claim 1; and a vibration plate attached to a lower surface of the piezoelectric element. 請求項1乃至請求項3のうちのいずれかに記載の圧電アクチュエータと、前記圧電素子の下面に取り付けられた振動板と、該振動板の外周部を支持する枠体とを備えていることを特徴とする音響発生器。   A piezoelectric actuator according to any one of claims 1 to 3, a diaphragm attached to a lower surface of the piezoelectric element, and a frame body that supports an outer peripheral portion of the diaphragm. A featured sound generator. 請求項1乃至請求項3のうち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。   An acoustic generator comprising: the piezoelectric actuator according to any one of claims 1 to 3; and a housing that accommodates the piezoelectric actuator. 請求項1乃至請求項3のうち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に接続された電子回路と、該電子回路および前記圧電アクチュエータ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。   A piezoelectric actuator according to any one of claims 1 to 3, an electronic circuit connected to the piezoelectric actuator, and a housing that houses the electronic circuit and the piezoelectric actuator. Electronic equipment.
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