JP6717222B2 - Vibrating device - Google Patents
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Description
本発明は、振動デバイスに関する。 The present invention relates to a vibrating device.
互いに対向する第一主面及び第二主面を有する圧電素体と、第一主面上に配置されている一対の第一電極と、を有する圧電素子と、互いに対向する第三主面及び第四主面を有し、かつ、第一電極と電気的に接続されている一対の第二電極を有する振動体と、を備えている振動デバイスが知られている(たとえば、特許文献1)。圧電素子と振動体とは、第一主面と第三主面とが対向するように配置されている。第二電極は、第三主面に直交する方向から見て、圧電素子から露出している。特許文献1に記載の振動デバイスでは、振動体がガラス板を有し、一対の第二電極はガラス板上に配置されている。 A piezoelectric element having a first principal surface and a second principal surface facing each other, and a pair of first electrodes arranged on the first principal surface, and a third principal surface facing each other and A vibrating device including a vibrating body having a fourth main surface and having a pair of second electrodes electrically connected to the first electrode is known (for example, Patent Document 1). .. The piezoelectric element and the vibrating body are arranged so that the first main surface and the third main surface face each other. The second electrode is exposed from the piezoelectric element when viewed from the direction orthogonal to the third main surface. In the vibrating device described in Patent Document 1, the vibrating body has a glass plate, and the pair of second electrodes is arranged on the glass plate.
特許文献1に記載の振動デバイスでは、振動体がガラス板を有している。このため、振動体のQ値及び強度が比較的低く、変位量の向上が困難である。 In the vibrating device described in Patent Document 1, the vibrating body has a glass plate. Therefore, the Q value and strength of the vibrating body are relatively low, and it is difficult to improve the displacement amount.
本発明は、変位量の向上が図られた振動デバイスを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a vibrating device with an improved displacement amount.
本発明に係る振動デバイスは、互いに対向する第一主面及び第二主面を有する圧電素体と、第一主面上に配置されている一対の第一電極と、を有する圧電素子と、互いに対向する第三主面及び第四主面を有する金属板と、第三主面上に配置されている絶縁層と、絶縁層上に配置されていると共に対応する第一電極に物理的に接触している一対の第二電極と、を有している振動体と、を備え、圧電素子と振動体とは、絶縁層を介して第一主面と第三主面とが対向するように配置されており、一対の第二電極は、第三主面に直交する方向から見て、圧電素子から露出し、かつ、絶縁層の全ての縁から離間している。 A vibrating device according to the present invention, a piezoelectric element having a piezoelectric body having a first main surface and a second main surface facing each other, and a pair of first electrodes arranged on the first main surface, A metal plate having a third main surface and a fourth main surface facing each other, an insulating layer arranged on the third main surface, and a first electrode physically arranged on the insulating layer and corresponding to the first electrode. A vibrating body having a pair of second electrodes that are in contact with each other, and the piezoelectric element and the vibrating body are arranged so that the first main surface and the third main surface face each other with an insulating layer interposed therebetween. The pair of second electrodes are exposed from the piezoelectric element and are separated from all the edges of the insulating layer when viewed from the direction orthogonal to the third main surface.
本発明に係る振動デバイスでは、振動体が、第三主面及び第四主面を有する金属板と、第三主面上に配置されている絶縁層と、絶縁層上に配置されている共に対応する第一電極に物理的に接触している一対の第二電極と、を有している。金属板は、ガラス板に比して、高いQ値及び強度を有する。このため、振動デバイスの変位量が向上する。 In the vibrating device according to the present invention, the vibrating body includes a metal plate having a third main surface and a fourth main surface, an insulating layer arranged on the third main surface, and an insulating layer arranged on the insulating layer. A pair of second electrodes that are in physical contact with the corresponding first electrodes. The metal plate has a high Q value and strength as compared with the glass plate. Therefore, the displacement amount of the vibration device is improved.
本発明に係る振動デバイスでは、第二電極が絶縁層上に配置されているため、第二電極と金属板とが電気的に絶縁されている。第二電極は、第三主面に直交する方向から見て、絶縁層の全ての縁から離間しているため、金属板と確実に電気的に絶縁される。すなわち、振動体がガラス板ではなく金属板を有している場合でも、金属板と第二電極との電気的な絶縁関係が確保される。 In the vibrating device according to the present invention, since the second electrode is arranged on the insulating layer, the second electrode and the metal plate are electrically insulated. The second electrode is separated from all the edges of the insulating layer when viewed in the direction orthogonal to the third main surface, and thus is reliably electrically insulated from the metal plate. That is, even when the vibrating body has the metal plate instead of the glass plate, the electrically insulating relationship between the metal plate and the second electrode is secured.
圧電素子と振動体とを接合している接着部材を更に備え、一対の第一電極は、対応する第二電極に物理的に接触している複数の凸部を有し、接着部材は、複数の凸部の間に設けられていると共に、対応する第一電極と第二電極とを接合していてもよい。この場合、第一電極と第二電極とは、複数の凸部の間に設けられた接着部材により接合されている。したがって、振動体と圧電素子との接合強度が確保される。 An adhesive member that joins the piezoelectric element and the vibrating body is further provided, and the pair of first electrodes has a plurality of convex portions that are in physical contact with the corresponding second electrodes, and the adhesive member is a plurality of adhesive members. The first electrode and the corresponding second electrode may be bonded to each other while being provided between the convex portions. In this case, the first electrode and the second electrode are joined by the adhesive member provided between the plurality of convex portions. Therefore, the bonding strength between the vibrating body and the piezoelectric element is secured.
第一電極は、第一主面に直交する方向から見て、第一主面の全ての縁から離間していてもよい。この場合、第一電極が振動デバイス以外の機器が備える導体に接触することが抑制される。 The first electrode may be separated from all the edges of the first main surface when viewed from the direction orthogonal to the first main surface. In this case, contact of the first electrode with a conductor included in a device other than the vibration device is suppressed.
圧電素子は、第二主面上に配置されている第三電極を更に有し、第三電極は、第二主面に直交する方向から見て、第二主面の全ての縁から離間していてもよい。この場合、第三電極が振動デバイス以外の機器が備える導体に接触することが抑制される。 The piezoelectric element further has a third electrode arranged on the second main surface, and the third electrode is separated from all edges of the second main surface when viewed from a direction orthogonal to the second main surface. May be In this case, contact of the third electrode with a conductor included in a device other than the vibration device is suppressed.
圧電素体は、第一主面と第二主面とを連結する側面を更に有し、第二主面及び側面の全体が露出していてもよい。この場合、圧電素体では、振動体(第三主面)と対向している第一主面以外の表面に電極(導体)が露出しない。したがって、圧電素子が有している電極(導体)が振動デバイス以外の機器が備える導体に接触することが抑制される。 The piezoelectric body may further have a side surface connecting the first main surface and the second main surface, and the entire second main surface and the side surface may be exposed. In this case, in the piezoelectric element, the electrode (conductor) is not exposed on the surface other than the first main surface facing the vibrating body (third main surface). Therefore, it is possible to prevent the electrode (conductor) included in the piezoelectric element from coming into contact with a conductor included in a device other than the vibration device.
圧電素子は、圧電素体内に配置され、かつ、互いに対向している複数の内部電極と、圧電素体内に配置され、かつ、対応する内部電極と第一電極とを電気的に接続する導体と、を更に有していてもよい。この場合、対応する内部電極と第一電極とを電気的に接続するための導体を圧電素子の表面に配置する必要がない。したがって、圧電素子が有している電極(導体)が振動デバイス以外の機器が備える導体に接触することが抑制される。 The piezoelectric element includes a plurality of internal electrodes arranged in the piezoelectric body and facing each other, and a conductor arranged in the piezoelectric body and electrically connecting the corresponding internal electrode and the first electrode. , May be further included. In this case, it is not necessary to dispose a conductor for electrically connecting the corresponding internal electrode and the first electrode on the surface of the piezoelectric element. Therefore, it is possible to prevent the electrode (conductor) included in the piezoelectric element from coming into contact with a conductor included in a device other than the vibration device.
本発明によれば、変位量の向上が図られた振動デバイスを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a vibrating device in which the amount of displacement is improved.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description, the same elements or elements having the same function will be denoted by the same reference symbols, without redundant description.
まず、図1から図5を参照して、本実施形態に係る振動デバイスの構成について説明する。図1は、本実施形態に係る振動デバイスを示す概略斜視図である。図2及び図3は、圧電素子の平面図である。図4は、振動体の平面図である。図5は、圧電素子の断面構成を説明するための図である。 First, the configuration of the vibrating device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 5. FIG. 1 is a schematic perspective view showing a vibrating device according to this embodiment. 2 and 3 are plan views of the piezoelectric element. FIG. 4 is a plan view of the vibrating body. FIG. 5 is a diagram for explaining the cross-sectional structure of the piezoelectric element.
振動デバイス1は、図1に示されるように、圧電素子10と、振動体20と、圧電素子10と振動体20とを接合している接着部材30とを備えている。
As shown in FIG. 1, the vibrating device 1 includes a
圧電素子10は、圧電素体11と、一対の第一電極12,13と、内部電極17a,17b,18a,18bと、パッド導体7a,7b,8a,8bと、第三電極14と、ビア導体19とを有している。圧電素子10は、積層構造を有している。一対の第一電極12,13、複数の内部電極17a,17b,18a,18b、及び第三電極14のいずれかと、圧電素体11の圧電体層とが交互に配置されている。
The
圧電素体11は、直方体形状を呈している。圧電素体11は、互いに対向している第一主面11a及び第二主面11bと、四つの側面11cを有している。第一主面11aは、長方形状を呈しており、四つの縁15a,15b,15c,15dを有している。各側面11cは、第一主面11aと第二主面11bとを連結するように、第一主面11aと第二主面11bとが対向している方向に延在している。直方体形状には、角部及び稜部が面取りされている直方体の形状、及び、角部及び稜部が丸められている直方体の形状も含まれる。圧電素体11の形状は、直方体形状に限らず、たとえば、円盤形状であってもよい。
The
第一主面11aと第二主面11bとが対向している方向が、圧電素体11の厚み方向である。一対の側面11cが対向している方向が、圧電素体11の長手方向であり、他の一対の側面11cが対向している方向が、圧電素体11の幅方向である。圧電素体11の長手方向での長さは、たとえば、50mmである。圧電素体11の幅方向での長さは、たとえば、50mmである。圧電素体11の厚み方向での長さは、たとえば、0.1mmである。
The direction in which the first
圧電素体11では、第一主面11aと第二主面11bとが対向している方向に複数の圧電体層が積層されるように構成されている。本実施形態では、複数の圧電体層が積層されている方向は、第一主面11aと第二主面11bとが対向している方向と一致している。圧電素体11は、圧電セラミック材料からなる。圧電セラミック材料としては、PZT[Pb(Zr、Ti)O3]、PT(PbTiO3)、PLZT[(Pb,La)(Zr、Ti)O3]、又はチタン酸バリウム(BaTiO3)などが挙げられる。各圧電体層は、たとえば、上述した圧電セラミック材料を含むセラミックグリーンシートの焼結体から構成される。実際の圧電素体11では、各圧電体層は、各圧電体層の間の境界が認識できない程度に一体化されている。
The
図2及び図5に示されるように、圧電素体11の第一主面11a上には、一対の第一電極12,13が配置されている。図1、図3、及び図5に示されるように、圧電素体11の第二主面11b上には、第三電極14が配置されている。図5に示されるように、圧電素体11の内部には、互いに対向している複数の内部電極17a,18a,17b,18bが配置されている。図1及び図5に示されるように、圧電素体11の側面11cには、電極は設けられておらず、側面11cの全体が露出している。ここで、側面11cの全体とは、側面11cの全周に亘る第一主面11aと第二主面11bとの間の全ての領域をいう。
As shown in FIGS. 2 and 5, a pair of
第一電極12,13、内部電極17a,17b,18a,18b、パッド導体7a,7b,8a,8b、及び第三電極14は、導電性材料(たとえば、Ag、Pd、又はCuなど)からなり、いずれも導体である。これらの導体は、導電性材料を含む導電性ペーストの焼結体として構成される。
The
一対の第一電極12,13は、図2に示されるように、第一主面11aに直交する方向(第一主面11aと第二主面11bとが対向している方向)から見て、第一主面11aの全ての縁15a,15b,15c,15d、すなわち側面11cから離間している。本実施形態では、第一主面11aに直交する方向から見て、一対の第一電極12,13の縁と第一主面11aの各縁15a,15b,15c,15dとの離間距離は、20μm以上である。
As shown in FIG. 2, the pair of
第一電極12は、第一主面11aに直交する方向から見て円形形状を呈しており、第一電極13よりも第一主面11aの縁15a,15bで画成される角寄りに配置されている。第一電極12は、必ずしも、第一主面11aの角近傍に配置されている必要はない。たとえば、第一電極12は、第一主面11aの縁15a,15b,15c,15dのうちの一つの近傍に配置されていてもよい。
The
第一電極13は、第一主面11a上において第一電極12と離間しており、第一主面11aに直交する方向から見て矩形形状を呈している。この矩形形状には、たとえば、角部が丸められている形状も含まれる。第一電極13は、矩形形状から第一電極12の配置領域が除外された形状を呈している。すなわち、第一電極13は、第一主面11aにおける、第一電極12の配置領域、及び、一対の第一電極12,13と第一主面11aの全ての縁15a,15b,15c,15dとの離間領域以外の領域上に位置している。
The
内部電極17a,17bは、パッド導体7a,7b及びビア導体19により、互いに電気的に接続されている。内部電極18a,18bは、パッド導体8a,8b及びビア導体19により、互いに電気的に接続されている。
The
内部電極17a,17b及びパッド導体7a,7bは、圧電体層を介して互いに対向するように配置されており、第一主面11aから第二主面11bに向かう方向で、内部電極17a、パッド導体7a、内部電極17b、パッド導体7bの順番で配置されている。内部電極18a,18b及びパッド導体8a,8bは、圧電体層を介して互いに対向するように配置されており、第一主面11aから第二主面11bに向かう方向で、パッド導体8a、内部電極18a、パッド導体8b、内部電極18bの順番で配置されている。内部電極17aとパッド導体8a、パッド導体7aと内部電極18a、内部電極17bとパッド導体8b、パッド導体7bと内部電極18bは、第一主面11aと第二主面11bとが対向している方向において、それぞれ同じ層に位置し、互いに同一層上で離間している。
The
内部電極17a,17b,18a,18b及びパッド導体7a,7b,8a,8bは、側面11cから離間している。本実施形態では、第一主面11aに直交する方向から見て、内部電極17a,17b,18a,18b及びパッド導体7a,7b,8a,8bの縁と側面11cとの離間距離は、10μm以上である。
The
パッド導体7a,7b,8a,8bは、第一主面11aに直交する方向から見て円形形状を呈している。すなわち、パッド導体7a,7b,8a,8bは、第一電極12と略同一の形状を呈している。
The
パッド導体7a,7bは、第一主面11aに直交する方向から見て、第一電極12と重なるように隣り合う一対の側面11cで画成される角近傍に配置されている。パッド導体8a,8bは、第一主面11aに直交する方向から見て、パッド導体7a,7bが位置する角とは異なる角近傍に配置されている。パッド導体7a,7b,8a,8bは、必ずしも、隣り合う一対の側面11cで画成される角近傍に配置されている必要はない。たとえぱ、パッド導体7a,7b,8a,8bは、四つの側面11cのうち一つの近傍に配置されていてもよい。
The
内部電極17a,17b,18a,18bは、第一主面11aに直交する方向から見て矩形形状を呈している。この矩形形状には、たとえば、角部が丸められている形状も含まれる。内部電極17a,17b,18a,18bは、第一電極13と略同一の形状を呈している。
The
第三電極14は、図3に示されるように、第二主面11bに直交する方向から見て、第二主面11bの全ての縁16a,16b,16c,16d、すなわち側面11cから離間している。本実施形態では、第二主面11bに直交する方向から見て、第三電極14の縁と第二主面11bの各縁16a,16b,16c,16dとの離間距離は、20μm以上である。第三電極14は、第一主面11aに直交する方向から見て矩形形状を呈している。この矩形形状には、たとえば、角部が丸められている形状も含まれている。
As shown in FIG. 3, the
第一電極13、内部電極17a,17b,18a,18b、及び第三電極14は、第一主面に直交する方向から見て、互いに重なっている領域を有している。
The
ビア導体19は、圧電素体11の内部、かつ、第一主面11aに直交する方向から見て側面11c近傍に設けられている。ビア導体19は、第一主面11aと第二主面11bとが対向している方向で隣り合う導体(内部電極17a,17b,18a,18b、パッド導体7a,7b,8a,8b、第一電極12,13)を物理的かつ電気的に接続している。ビア導体19は、第一主面11aと第二主面11bとが対向している方向で隣り合う上記導体の間に位置している圧電体層を貫通している。第一電極12、内部電極17a、パッド導体7a、内部電極17b、パッド導体7b、及び第三電極14が、ビア導体19を通して電気的に接続されている。第一電極13、パッド導体8a、内部電極18a、パッド導体8b、及び内部電極18bが、ビア導体19を通して電気的に接続されている。
The via
本実施形態では、第一主面11aと第二主面11bとが対向している方向で隣り合う上記導体の接続が、一対のビア導体19で実現されている。第一主面11aと第二主面11bとが対向している方向で隣り合う上記導体の接続は、一つのビア導体19で実現されていてもよく、三つ以上のビア導体19で実現されていてもよい。ビア導体19は、第一主面11aに直交する方向から見て、対応するパッド導体7a,7b,8a,8bと重なる領域に位置している。
In the present embodiment, the pair of via
振動体20は、金属板21と、金属板21上に配置されている絶縁層22と、絶縁層22上に配置されている一対の第二電極23,24とを有している。振動体20は、絶縁層22を介して金属板21と圧電素体11とが対向するように配置されている。振動体20と圧電素子10とは、接着部材30により接合されている。振動体20は、第一主面11aに直交する方向から見て、矩形形状を呈している。矩形形状には、たとえば、角部が丸められている形状も含まれる。振動体20の形状は、矩形形状に限定されない。
The vibrating
金属板21は、第一主面11aに直交する方向から見て矩形形状を呈しており、互いに対向する第三主面21a及び第四主面21bを有している。この矩形形状には、たとえば、角部が丸められている形状も含まれる。金属板21の材料には、Ni、ステンレス鋼、黄銅、又はインバーなどが挙げられる。金属板21の第三主面21aの寸法は、たとえば80mm×90mmである。第三主面21aの面積は、少なくとも圧電素子10の第一主面11aの面積より大きい。
The
絶縁層22は、金属板21の第三主面21a上に配置されている。絶縁層22の材料には、ポリイミド樹脂又はエポキシ樹脂などが挙げられる。絶縁層22の厚さは、たとえば5μmである。絶縁層22は、金属板21の第三主面21aを覆っている。本実施形態では、絶縁層22は、第三主面21aの全体を覆っている。
The insulating
一対の第二電極23,24は、図4に示されるように、第一主面11aに直交する方向から見て、振動体20の中央部分から第三主面21aの縁22aに向かって延在している線形状を有している。各第二電極23,24の一端は、振動体20の中央部分に位置しており、各第二電極23,24の他端は、縁22aの近傍で、かつ、縁22aから離間して位置している。第二電極23と第二電極24とは、第三主面21a上で互いに離間している。一対の第二電極23,24は、第三主面21aに直交する方向から見て、圧電素子10から露出している。一対の第二電極23,24は、第三主面21aに直交する方向から見て、縁22aだけでなく、絶縁層22の三つの縁22b,22c,22dからも離間している。
As shown in FIG. 4, the pair of
本実施形態では、第三主面21aに直交する方向から見て、一対の第二電極23,24の上記他端と絶縁層22の縁22aとの離間距離は、5μm以上である。第二電極23,24は、線形状に限定されない。第二電極23,24は、たとえば、Au、Sn、又はNiなどからなる。
In the present embodiment, the separation distance between the other ends of the pair of
一対の第二電極23,24は、図6に示されるように、対応する第一電極12,13に物理的に接触している。一対の第一電極12,13は、振動体20(第二電極23,24)と対向する面側に複数の凸部Aを有している。第一電極12の凸部Aが第二電極23に物理的に接触し、第一電極13の凸部Aが第二電極24に物理的に接触している。第二電極23の第一電極12に接触する面は、第一電極12の振動体20と対向する面に比べて平坦である。第二電極24の第一電極13に接触する面も、第一電極13の振動体20と対向する面に比べて平坦である。
The pair of
接着部材30は、図6に示されているように、複数の凸部Aの間に設けられており、対応する第一電極12,13と第二電極23,24とを接合している。第一電極12と第二電極23とが接着部材30で接合されていると共に、第一電極13と第二電極24とが接着部材30で接合されている。
As shown in FIG. 6, the
本実施形態では、接着部材30は、図5に示されるように、絶縁層22と第一主面11aとを接合していると共に、側面11cの一部と絶縁層22とを接合している。接着部材30には、エポキシ樹脂、又はアクリル系樹脂などが用いられる。接着部材30は、導電性フィラーを含まない。
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the
次に、振動デバイス1の動作及び作用効果について説明する。 Next, the operation and effect of the vibrating device 1 will be described.
上述したように、圧電素子10において、第一電極13、内部電極17a,17b,18a,18b、及び第三電極14は、第一主面に直交する方向から見て、互いに重なっている領域を有している。内部電極17a,17b及び第三電極14は、ビア導体19及びパッド導体7a,7bにより第一電極12に電気的に接続されている。内部電極18a,18b及び第三電極14は、ビア導体19及びパッド導体8a,8bにより第一電極13に電気的に接続されている。
As described above, in the
たとえば、第一電極12及び第一電極13に極性が異なる電圧が印加されると、第一電極13、内部電極17a、内部電極18a、内部電極17b、内部電極18b、第三電極14の間で電界が発生する。したがって、圧電素体11における、第一電極13と内部電極17aとで挟まれた領域、内部電極17aと内部電極18aとで挟まれた領域、内部電極18aと内部電極17bとで挟まれた領域、内部電極17bと内部電極18bとで挟まれた領域、及び内部電極18bと第三電極14とで挟まれた領域が、活性領域となり、当該活性領域に変位が発生する。すなわち、圧電素子10は、一対の第一電極12,13に交流電圧が印加されると、印加された交流電圧の周波数に応じて伸縮を繰り返す。
For example, when voltages having different polarities are applied to the
圧電素子10と振動体20とは、絶縁層22を介して第一主面11aと第三主面21aとが対向するように配置され、接着部材30により互いに接合されている。このため、振動体20は、圧電素子10における伸縮の繰り返しに応じて、圧電素子10と一体に撓み振動を行う。このとき、振動体20のQ値及び強度が高いほど、振動体20の変位量が向上する。
The
振動デバイス1では、振動体20は、金属板21を有している。金属板21を有している振動体20は、金属板21の代わりにガラス板を有している振動体に比して、高いQ値及び強度を有する。このため、振動デバイス1の変位量が向上する。
In the vibrating device 1, the vibrating
振動デバイス1では、第二電極23,24が絶縁層22上に配置されているため、第二電極23,24と金属板21とが電気的に絶縁されている。第二電極23,24は、第三主面21aに直交する方向から見て、絶縁層22の全ての縁22a,22b,22c,22dから離間しているため、金属板21と確実に電気的に絶縁される。すなわち、振動体20がガラス板ではなく金属板21を有している場合でも、金属板21と第二電極23,24との電気的な絶縁関係が確保されている。
In the vibrating device 1, since the
第一電極12,13と第二電極23,24とは、複数の凸部Aの間に設けられた接着部材30により接合されている。したがって、振動体20と圧電素子10との接合強度が確保されている。本実施形態では、絶縁層22と第一主面11aとが接着部材30により接合されていると共に、側面11cの一部と絶縁層22とが接着部材30により接合されている。このため、振動体20と圧電素子10との接合強度がより一層高められている。
The
第一電極12,13は、第一主面11aに直交する方向から見て、第一主面11aの全ての縁15a,15b,15c,15dから離間している。このため、第一電極12,13が振動デバイス1の表面に露出せず、第一電極12,13が振動デバイス1以外の機器が備える導体に接触することが抑制されている。
The
圧電素子10は、第二主面11b上に配置されている第三電極14を更に有し、第三電極14は、第二主面11bに直交する方向から見て、第二主面11bの全ての縁16a,16b,16c,16dから離間している。このため、第三電極14が振動デバイス1以外の機器が備える導体に接触することが抑制されている。
The
圧電素子10は、圧電素体11内に配置され、かつ、対応する内部電極17a,17b,18a,18bと第一電極12,13とを電気的に接続するビア導体19を有している。このため、対応する対応する内部電極17a,17b,18a,18bと第一電極12,13とを電気的に接続するための導体を圧電素子10の表面に配置する必要がない。したがって、圧電素子10が有している導体(内部電極17a,17b,18a,18b、及び、パッド導体7a,7b,8a,8b)が振動デバイス1以外の機器が備える導体に接触することが抑制されている。
The
接着部材30は、導電性フィラーを含まない。第一電極12,13と第二電極23,24との電気的な接続は、第一電極12,13と第二電極23,24との物理的な接触のみにより成立している。接着部材30は、第一電極12,13と第二電極23,24との電気的な接続には寄与していない。接着部材30は、導電性フィラーを含んでいる接着部材に比して、同一体積に含まれる樹脂成分が多く、接着強度が高い。したがって、振動体20と圧電素子10との接合強度が高められている。
The
次に、図7〜図9を参照して、本実施形態の変形例に係る振動デバイス1の構成を説明する。図7〜図9は、振動デバイス1の変形例に係る断面構成を説明するための図である。 Next, the configuration of the vibrating device 1 according to the modified example of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 7 to 9. 7 to 9 are diagrams for explaining a cross-sectional configuration according to a modified example of the vibration device 1.
まず、図7に示された変形例の構成を説明する。本変形例では、圧電素子10は、図5に示された圧電素子10が有している第三電極14を有していない。本変形例の圧電素子10は、導体として、内部電極17a,17b,17c,18a,18b、パッド導体7a,7b,8a,8b、第一電極12,13、及びビア導体19を有している。本変形例の圧電素子10では、側面11cに加えて、第二主面11bの全体が露出している。したがって、本変形例の圧電素体11では、振動体20(第三主面21a)と対向している第一主面11a以外の表面に電極(導体)が露出しない。したがって、圧電素子10が有している導体(内部電極17a,17b,17c,18a,18b、及び、パッド導体7a,7b,8a,8b)が振動デバイス1以外の機器が備える導体に接触することが抑制されている。
First, the configuration of the modification shown in FIG. 7 will be described. In this modification, the
次に、図8に示された変形例の構成を説明する。本変形例では、圧電素子10は、内部電極を有していない。本変形例の圧電素子10は、導体として、第一電極12,13、第三電極14、及びビア導体19のみを有している。第三電極14は、一つのビア導体19を通して第一電極12と電気的に接続されている。第一電極13及び第三電極14は、第一主面11aに直交する方向から見て、互いに重なっている領域を有している。
Next, the configuration of the modification shown in FIG. 8 will be described. In this modification, the
たとえば、本変形例では、圧電素子10において、第一電極12及び第一電極13に極性が異なる電圧が印加されると、第一電極13と第三電極14との間で電界が発生する。したがって、圧電素体11における、第一電極13と第三電極14とで挟まれた領域が、活性領域となり、当該活性領域に変位が発生する。すなわち、本変形例でも、圧電素子10は、一対の第一電極12,13に交流電圧が印加されることにより、印加された交流電圧の周波数に応じて伸縮を繰り返す。
For example, in the present modification, when voltages having different polarities are applied to the
次に、図9に示された変形例の構成を説明する。本変形例では、圧電素子10は、導体として、第一電極12,13と、内部電極17aと、内部電極18a,18bと、ビア導体19とを有している。第一電極12は、一つのビア導体19を通して内部電極17aと電気的に接続されている。第一電極13は、一つのビア導体19を通して内部電極18a,18bと電気的に接続されている。内部電極18bは、圧電素体11内に位置している。すなわち、圧電素体11では、側面11cに加えて、第二主面11bの全体が露出している。振動デバイス1の表面に、圧電素子10が有している導体(内部電極17a,18a,18b)が露出していないため、当該導体(内部電極17a,18a,18b)が振動デバイス1以外の機器が備える導体に接触することが抑制されている。
Next, the configuration of the modification shown in FIG. 9 will be described. In the present modification, the
本変形例では、第一電極13の面積が小さく、第一主面11aに直交する方向から見て、第一電極13は内部電極17aと重なっていない。このため、本変形例の圧電素子10では、主に、内部電極17a,18a,18bの間で発生する電界により、変位が発生する。
In this modification, the area of the
次に、図10を参照して、本実施形態の更なる変形例に係る振動デバイス1Aについて説明する。図10は、本変形例に係る振動デバイスを示す平面図である。
Next, with reference to FIG. 10, a vibrating
本変形例に係る振動デバイス1Aは、上述した振動デバイス1と同様に、振動デバイス1は、図1に示されるように、圧電素子10と、振動体20と、圧電素子10と振動体20とを接合している接着部材30(不図示)とを備えている。図10に示されるように、振動デバイス1Aでは、圧電素子10、金属板21、絶縁層22、及び第二電極23,24の形状が、上述した振動デバイス1とは異なっている。
As in the vibration device 1 described above, the
本変形例の圧電素子10では、たとえば、圧電素体11の長手方向での長さが20mmであり、圧電素体11の幅方向の長さが10mmである。第三電極14の縁と第二主面11bの各縁16a,16b,16c,16dとの離間距離は、第1実施形態と同様に、20μm以上である。
In the
金属板21は、第二主面11bに直交する方向から見て、円形形状を呈している。金属板21の寸法は、たとえば直径30mmである。第二主面11bに直交する方向から見て、金属板21の中央には、絶縁層22を介して、圧電素子10が設けられている。
The
第二電極24は、振動体20の中央部分から縁に向かって線状に延在している線状電極部24aと、振動体20の縁に沿って環状に延在している環状電極部24bとを含んでいる。線状電極部24aは、一端が圧電素子10に電気的に接続され、他端が環状電極部24bの内周に接続されている。環状電極部24bは、振動体20の縁から離間して位置している。環状電極部24bの外周と振動体20の縁との離間距離は、第1実施形態と同様に、5μm以上である。
The
第二電極23は、振動体20の中央部分から縁に向かって線状に、かつ、線状電極部24aと平行に延在している線状電極部23aと、環状電極部24bの内周に沿って環状に延在している環状電極部23bとを含んでいる。線状電極部23aは、一端が圧電素子10に電気的に接続され、他端が環状電極部23bの内周に接続されている。第二電極23と第二電極24とは、離間している。環状電極部23bの外周と環状電極部24bの内周との離間距離は、500μm以上である。
The
環状電極部23bは、一部が切れた環状であり、端部25a,25bを含んでいる。端部25a及び端部25bは、線状電極部24aを挟んで、互いに対向している。すなわち、線状電極部24aは、端部25aと端部25bとの間を通って、金属板21の縁に延在しており、環状電極部24bの内周に接続されている。環状電極部23bは、圧電素子10から離間している。
The ring-shaped
次に、図11を参照して、本実施形態の更なる変形例に係る振動デバイス1Bについて説明する。図11は、本変形例に係る振動デバイスを示す平面図である。
Next, with reference to FIG. 11, a vibrating
図11に示されるように、本変形例に係る振動デバイス1Bと上述した振動デバイス1では、振動体20上に配置されている圧電素子10の数が異なっている。振動デバイス1Bは、複数の圧電素子10と、振動体20と、各圧電素子10と振動体20とを接合している接着部材30(不図示)とを備えている。
As shown in FIG. 11, the vibrating
図11に示されている圧電素子10では、たとえば、圧電素体11の長手方向での長さが30mmであり、圧電素体11の幅方向の長さが30mmである。第三電極14の縁と第二主面11bの各縁16a,16b,16c,16dとの離間距離は、第1実施形態と同様に、20μm以上である。
In the
金属板21は、第二主面11aに直交する方向から見て、矩形形状を呈している。この矩形形状には、たとえば、角部が丸められている形状も含まれる。金属板21の第三主面21aの寸法は、たとえば1600mm×1200mmである。
The
本実施形態では、1個の振動体20に対して12個の圧電素子10が行列状に配置されている。10個の圧電素子10が振動体20の縁に沿って配置されており、2個の圧電素子10が振動体20の中央に配置されている。すなわち、振動体20の中央に配置されている圧電素子10は、振動体20の縁に沿って配置されている圧電素子10に囲まれている。
In this embodiment, 12
図11に示されているように、各圧電素子10に対して一対の第二電極23,24が設けられている。いずれの第二電極23,24も振動体20の縁に向かって延在している。より具体的には、いずれの第二電極23,24も、一端が対応する圧電素子10に電気的に接続され、他端が振動体20の縁近傍に設けられると共に振動体20の縁から離間している。
As shown in FIG. 11, a pair of
振動体20の縁に沿って配置されている圧電素子10には、線状の第二電極23,24が電気的に接続されている。振動体20の中央に配置されている圧電素子10には、L字形状の第二電極23,24が電気的に接続されている。L字形状の第二電極23,24は、それぞれ、金属板21の長辺に向かって延在する線状電極部23c,24cと、金属板21の短辺に向かって延在する線状電極部23d,24dとを有している。
The linear
線状電極部23c,24cは、一端が圧電素子10に電気的に接続されており、他端が線状電極部23d,24dに連結されている。線状電極部23d,24dは、一端が線状電極部23c,24cに連結されており、他端が振動体20の縁に向かって延在している。
The
図11に示されている変形例に係る振動デバイス1Bでは、振動体20の縁の各辺に対する各圧電素子10の位置に応じて、各第二電極23,24の間隔が疎となるように、第二電極23,24は異なる四辺に向かって延在している。たとえば、振動体20の縁に沿って配置されている圧電素子10では、該圧電素子10に接続されている第二電極23,24は、最も近い縁の辺に向かって延在している。振動体20に設けられている第二電極23及び第二電極24の全てが、振動体20の縁の一辺に向かって延在していてもよい。
In the vibrating
第二電極23と第二電極24とが、振動体20の縁の互いに異なる辺に向かって延在していてもよい。この場合、第二電極23と第二電極24とが、振動体20の縁の互いに対向する辺に向かって延在してもよい。全ての圧電素子10の第二電極23が、振動体20の縁の一辺に向かって延在し、全ての圧電素子10の第二電極24が、第二電極23が延在する方向に位置する辺とは異なる一辺に向かって延在していてもよい。
The
以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not necessarily limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
圧電素子10内に配置されている内部電極17a,17b,17c,18a,18bの数は、上述した実施形態及び変形例に示された数に限定されない。
The number of
本実施形態では、電界を発生させる内部電極17a,17b,17c,18a,18b、第一電極12,13、及び第三電極14は、矩形形状を呈しているが、これに限定されない。たとえば、内部電極17a,17b,17c,18a,18b、第一電極12,13、及び第三電極14は、第一主面11aに直交する方向から見て、円形形状などを呈していてもよい。
In the present embodiment, the
絶縁層22は、必ずしも、金属板21の第三主面21aの全体を覆っている必要はない。第二電極23,24と金属板21とが電気的に絶縁されていれば、絶縁層22は、第三主面21aの全体を覆っていなくてもよい。すなわち、金属板21の第三主面21aの一部が、絶縁層22から露出していてもよい。この場合でも、一対の第二電極23,24は、絶縁層22の全ての縁から離間している。
The insulating
圧電素子10の第一電極12,13が凸部Aを有しているが、振動体20の第二電極23,24が凸部を有してもよい。
Although the
接着部材30は、導電性フィラーを含んでいてもよい。この場合、第一電極12と第二電極23とがより一層確実に電気的に接続されると共に、第一電極13と第二電極24とがより一層確実に電気的に接続される。本実施形態では、絶縁層22と第一主面11aとが接着部材30により接合されていると共に、側面11cの一部と絶縁層22とが接着部材30により接合されているが、絶縁層22と第一主面11aとが接合されている必要はなく、また、側面11cの一部と絶縁層22とが接合されている必要はない。
The
1,1A,1B…振動デバイス、10…圧電素子、11…圧電素体、11a…第一主面、11b…第二主面、12,13…第一電極、20…振動体、21…金属板、21a…第三主面、21b…第四主面、22…絶縁層、22a,22b,22c,22d…絶縁層の縁。 1, 1A, 1B... Vibrating device, 10... Piezoelectric element, 11... Piezoelectric element, 11a... First principal surface, 11b... Second principal surface, 12, 13... First electrode, 20... Vibrating body, 21... Metal Plate, 21a... Third main surface, 21b... Fourth main surface, 22... Insulating layer, 22a, 22b, 22c, 22d... Edge of insulating layer.
Claims (10)
互いに対向する第三主面及び第四主面を有する金属板と、前記第三主面上に配置されている絶縁層と、前記絶縁層上に配置されていると共に対応する前記第一電極に物理的に接触している一対の第二電極と、を有している振動体と、を備え、
前記圧電素子と前記振動体とは、前記絶縁層を介して前記第一主面と前記第三主面とが対向するように配置されており、
前記一対の第二電極は、前記第三主面に直交する方向から見て、前記圧電素子から露出し、かつ、前記絶縁層の全ての縁から離間している、振動デバイス。 A piezoelectric element having a piezoelectric body having a first main surface and a second main surface facing each other, and a pair of first electrodes arranged on the first main surface,
A metal plate having a third main surface and a fourth main surface facing each other, an insulating layer arranged on the third main surface, and a corresponding first electrode arranged on the insulating layer A pair of second electrodes that are in physical contact, and a vibrating body having,
The piezoelectric element and the vibrating body are arranged so that the first main surface and the third main surface are opposed to each other via the insulating layer,
The vibrating device in which the pair of second electrodes are exposed from the piezoelectric element and are separated from all edges of the insulating layer when viewed in a direction orthogonal to the third main surface.
前記一対の第一電極は、対応する前記第二電極に物理的に接触している複数の凸部を有し、
前記接着部材は、前記複数の凸部の間に設けられていると共に、対応する前記第一電極と前記第二電極とを接合している、請求項1に記載の振動デバイス。 Further comprising an adhesive member joining the piezoelectric element and the vibrating body,
The pair of first electrodes has a plurality of convex portions that are in physical contact with the corresponding second electrodes,
The vibrating device according to claim 1, wherein the adhesive member is provided between the plurality of convex portions, and joins the corresponding first electrode and the corresponding second electrode.
前記第三電極は、前記第二主面に直交する方向から見て、前記第二主面の全ての縁から離間している、請求項1〜4のいずれか一項に記載の振動デバイス。 The piezoelectric element further has a third electrode arranged on the second main surface,
Said third electrode, said when viewed from the direction perpendicular to the second major surface is spaced from all edges of the second main surface, the vibration device according to any one of claims 1-4.
前記第二主面及び前記側面の全体が露出している、請求項1〜4のいずれか一項に記載の振動デバイス。 The piezoelectric element further has a side surface connecting the first main surface and the second main surface,
It said second main surface and the whole of the side surface is exposed, the vibration device according to any one of claims 1-4.
前記圧電素体内に配置され、かつ、互いに対向している複数の内部電極と、
前記圧電素体内に配置され、かつ、対応する前記内部電極と前記第一電極とを電気的に接続する導体と、を更に有している、請求項1〜6のいずれか一項に記載の振動デバイス。 The piezoelectric element is
A plurality of internal electrodes arranged in the piezoelectric body and facing each other,
Wherein arranged in the piezoelectric element assembly, and the corresponding conductor connecting said internal electrode and the first electrode electrically further comprises a according to any one of claims 1 to 6 Vibrating device.
前記一対の第二電極は、前記第三主面の前記縁に向かって延在している、請求項1〜8のいずれか一項に記載の振動デバイス。 The insulating layer covers up to the edge of the third main surface of the metal plate,
The pair of second electrodes extend toward the edge of the third main surface, the vibration device according to any one of claims 1-8.
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