JP7006017B2 - 振動デバイス - Google Patents

Description

本発明は、圧電素子を備える振動デバイスに関する。

圧電素子と、圧電素子と電気的に接続されている配線基板と、圧電素子が接着されている振動板と、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）。

特開平０４－０７０１００号公報

特許文献１に記載された振動デバイスでは、以下のような問題点が生じるおそれがある。

配線基板は、振動板に接続されている一端部と、振動デバイスが搭載される電子機器側の部品に接続される他端部と、を有している。配線基板の一端部は、たとえば、振動板に物理的に接続されていると共に、圧電素子と電気的に接続されている。配線基板の他端部は、たとえば、コネクタに電気的かつ物理的に接続される。

配線基板の一端部は、振動板に物理的に接続されているので、振動板から振動が伝わる。配線基板の他端部は、電子機器側の部品に物理的に接続されるので、振動し難い。このため、振動板が振動すると、配線基板の一端部と振動板との接続箇所に機械的負荷が作用する。接続箇所に機械的負荷が作用すると、配線基板と振動板との物理的な接続と、配線基板と圧電素子との電気的な接続とが劣化し、振動デバイスの信頼性が低下するおそれがある。たとえば、配線基板と振動板とが離れ、配線基板と圧電素子とが断線するおそれがある。

本発明の一つの態様は、信頼性の低下が抑制された振動デバイスを提供することを目的とする。

本発明の一つの態様に係る振動デバイスは、圧電素子と、圧電素子と電気的に接続されている配線基板と、圧電素子と配線基板とが接着されている振動板と、を備えている。圧電素子は、圧電材料からなり、互いに対向している第一主面及び第二主面と、第一主面と第二主面とに隣り合う側面と、を有している圧電素体と、圧電素体内に配置されており、第一主面と第二主面とが対向している方向で互いに対向している複数の内部電極と、第一主面上に配置されており、対応する内部電極と電気的に接続されている複数の外部電極と、を有している。圧電素子は、第二主面及び側面で振動板と接着されている。配線基板は、互いに対向している第三主面と第四主面とを有している樹脂膜と、第三主面上に配置されており、対応する外部電極と電気的に接続されている複数の導体と、を有している。配線基板は、第四主面で振動板と接着されている。第四主面と振動板との第一間隔は、第二主面と振動板との第二間隔よりも大きい。

本発明の上記一つの態様に係る振動デバイスでは、圧電素子は、第二主面及び側面で振動板と接着されているので、圧電素子と振動板との物理的な接続強度が高い。第二間隔が第一間隔よりも小さい場合、第二間隔が第一間隔以上である場合に比して、圧電素子と振動板との間隔が小さいので、圧電素子と振動板との間で、圧電素子から振動板に伝わる変位が減衰し難い。したがって、本態様の振動デバイスでは、圧電素子の変位が振動板に効率よく伝わる。

配線基板は、第四主面で振動板と接着されているので、配線基板と振動板との物理的な接続強度は、圧電素子と振動板との物理的な接続強度よりも低い。第一間隔が第二間隔よりも大きい場合、第一間隔が第二間隔以下である場合に比して、配線基板と振動板との間隔が大きいので、振動板と配線基板との間で、振動板から配線基板に伝わる振動が減衰しやすい。したがって、本態様の振動デバイスでは、振動板の振動が配線基板に伝わり難い。

本態様の振動デバイスでは、上述したように、圧電素子の変位が振動板に効率よく伝わるので、振動デバイスの変位量が向上する。本態様の振動デバイスでは、振動デバイスの変位量が向上しているのにもかかわらず、振動板の振動が配線基板に伝わり難いので、配線基板と振動板との接着箇所に機械的負荷が作用し難い。このため、本態様の振動デバイスでは、信頼性の低下が抑制されている。

互いに対応する外部電極と導体とは、導電性樹脂により接続されていてもよい。各導体は、第三主面と接している第五主面と、第五主面と対向していると共に導電性樹脂が接している第六主面と、を有していてもよい。第六主面の振動板からの高さ位置と、外部電極の振動板からの高さ位置とが異なっていてもよい。本形態では、第六主面の振動板からの高さ位置と、外部電極の振動板からの高さ位置とが異なっているので、導体の第六主面と外部電極とで段差が構成される。

導電性樹脂は、一般に、樹脂と導電性材料とを含んでいる導電性ペーストを付与し、導電性ペーストに含まれる樹脂を硬化させることにより、形成される。導電性ペーストが、振動板からの高さ位置が高い部位に付与されると、付与された導電性ペーストは、上記段差を伝わり、振動板からの高さ位置が低い部位に達しやすい。この結果、本形態によれば、外部電極と導体とが、導電性樹脂によって確実に電気的かつ物理的に接続される。このため、振動デバイスの信頼性低下がより一層抑制される。

第六主面の振動板からの高さ位置は、外部電極の振動板からの高さ位置よりも低くてもよい。樹脂膜は、圧電素体の側面と対向している第一端面を更に有してもよく、各導体は、圧電素体の側面と対向している第二端面を有していてもよい。第一端面及び第二端面の全体が、振動板と接着されていてもよい。

たとえば、第六主面の振動板からの高さ位置が、外部電極の振動板からの高さ位置よりも高く、かつ、第一端面の一部のみが、振動板と接着されている場合、圧電素子の変位が、第一端面の一部のみに伝わる。この場合、配線基板内に応力が偏在し、配線基板の信頼性が低下するおそれがある。これに対し、本形態では、第六主面の振動板からの高さ位置が、外部電極の振動板からの高さ位置よりも低く、かつ、第一端面及び第二端面の全体が、振動板と接着されているので、圧電素子の変位が、第一端面及び第二端面の全体に伝わる。したがって、配線基板内に応力が偏在し難く、配線基板の信頼性低下が抑制される。また、付与された導電性ペーストが、外部電極から導体により一層達しやすい。これらの結果、本態様では、振動デバイスの信頼性低下が更に抑制される。

第二主面及び側面は、第一接着部材によって振動板と接着されていてもよく、第四主面は、第二接着部材によって振動板と接着されていてもよい。この場合、第一間隔が第二間隔よりも大きい態様の振動デバイスが簡易かつ確実に構成される。

圧電素体の第二主面には、内部電極と電気的に接続されている導体が配置されていなくてもよい。この場合、振動板が金属からなる場合でも、圧電素子（内部電極）と振動板とが電気的に絶縁される。したがって、圧電素子と振動板との短絡が発生し難く、振動デバイスの信頼性が向上する。

側面には、複数の内部電極が露出していなくてもよい。この場合、圧電素子と振動板とがより一層確実に電気的に絶縁される。

複数の外部電極は、第一主面と第二主面とが対向している方向から見て、複数の内部電極の全ての縁から離間していてもよい。この場合、第一主面と第二主面とが対向している方向から見て、複数の外部電極が、第一主面の縁から離間する。したがって、振動板が金属からなる場合でも、圧電素子（外部電極）と振動板とが電気的に絶縁される。

本発明の一つの態様によれば、信頼性の低下が抑制された振動デバイスを提供することができる。

図１は、一実施形態に係る振動デバイスの平面図である。 図２は、本実施形態に係る振動デバイスの断面構成を示す図である。 図３は、本実施形態に係る振動デバイスの断面構成を示す図である。 図４は、本実施形態に係る振動デバイスの断面構成を示す図である。 図５は、本実施形態に係る振動デバイスの断面構成を示す図である。 図６は、圧電素子の構成を示す分解斜視図である。 図７は、圧電素子の平面図である。

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。

図１～図７を参照して、本実施形態に係る振動デバイス１の構成を説明する。図１は、一実施形態に係る振動デバイスの平面図である。図２、図３、図４、及び図５は、本実施形態に係る振動デバイスの断面構成を示す図である。図６は、圧電素子の構成を示す分解斜視図である。図７は、圧電素子の平面図である。

振動デバイス１は、図１に示されるように、圧電素子１０と、配線基板４０と、振動板５０とを備えている。圧電素子１０は、圧電素体１１と、複数の外部電極１３，１５と、を有している。

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一対の主面１１ａ，１１ｂと、四つの側面１１ｃと、を有している。直方体形状には、角部及び稜線部が面取りされている直方体の形状、及び、角部及び稜線部が丸められている直方体の形状が含まれる。主面１１ａ，１１ｂは、矩形状を呈している。本実施形態では、主面１１ａ，１１ｂは、正方形状を呈している。

一対の主面１１ａ，１１ｂが対向している方向が第一方向Ｄ１である。第一方向Ｄ１は、各主面１１ａ，１１ｂに直交する方向でもある。四つの側面１１ｃは、一対の主面１１ａ，１１ｂの間を連結するように第一方向Ｄ１に延在している。主面１１ａ，１１ｂと各側面１１ｃとは、稜線部を介して、間接的に隣り合っている。圧電素体１１の第一方向Ｄ１での長さ（圧電素体１１の厚み）は、たとえば１００μｍである。

圧電素体１１は、図６にも示されるように、第一方向Ｄ１に複数の圧電体層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄが積層されて構成されている。本実施形態では、圧電素体１１は、四つの圧電体層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄを含んでいる。圧電素体１１では、複数の圧電体層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄが積層されている方向が第一方向Ｄ１と一致する。

各圧電体層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄは、圧電材料からなる。本実施形態では、各圧電体層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ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）Ｏ_３］、ＰＴ（ＰｂＴｉＯ_３）、ＰＬＺＴ［（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ_３］、又はチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）などが挙げられる。各圧電体層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ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１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄは、各圧電体層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄの間の境界が認識できない程度に一体化されている。

圧電体層１７ａは、主面１１ａを有している。圧電体層１７ｄは、主面１１ｂを有している。圧電体層１７ｂ，１７ｃは、圧電体層１７ａと圧電体層１７ｄとの間に位置している。圧電体層１７ａ，１７ｄの厚みは、圧電体層１７ｂ，１７ｃの厚みよりも小さい。圧電体層１７ａ，１７ｄの厚みは、たとえば３３μｍであり、圧電体層１７ｂ，１７ｃの厚みは、たとえば１６μｍである。

圧電素子１０は、図２、図３、図４、及び図６に示されるように、圧電素体１１内に配置されている複数の内部電極１９，２１，２３を備えている。本実施形態では、圧電素子１０は、三つの内部電極１９，２１，２３を備えている。

内部電極１９，２１，２３は、導電性材料からなる。導電性材料として、たとえばＡｇ、Ｐｄ、又はＡｇ－Ｐｄ合金などが用いられる。内部電極１９，２１，２３は、上記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ている。内部電極１９，２１，２３は、略矩形状（たとえば、略正方形状）を呈している。

各内部電極１９，２１，２３は、第一方向Ｄ１において異なる位置（層）に配置されている。内部電極１９と内部電極２１とは、第一方向Ｄ１に間隔を有して対向している。内部電極２１と内部電極２３とは、第一方向Ｄ１に間隔を有して対向している。内部電極１９は、圧電体層１７ａと圧電体層１７ｂとの間に位置している。内部電極２１は、圧電体層１７ｂと圧電体層１７ｃとの間に位置している。内部電極２３は、圧電体層１７ｃと圧電体層１７ｄとの間に位置している。

各内部電極１９，２１，２３は、圧電素体１１の表面には露出していない。すなわち、各内部電極１９，２１，２３は、側面１１ｃには露出していない。したがって、各内部電極１９，２１，２３は、図７に示されるように、第一方向Ｄ１から見て、主面１１ａ，１１ｂの全ての縁（四辺）から離間している。

複数の外部電極１３，１５は、主面１１ａ上に配置されている。外部電極１３は、複数の外部電極１３ａ，１３ｂを含んでいる。本実施形態では、外部電極１３は、二つの外部電極１３ａ，１３ｂを含んでいる。外部電極１５は、複数の外部電極１５ａ，１５ｂを含んでいる。本実施形態では、外部電極１５は、二つの外部電極１５ａ，１５ｂを含んでいる。各外部電極１３ａ，１３ｂ，１５ａ，１５ｂは、第一方向Ｄ１から見て、略長円形状を呈している。

各外部電極１３，１５（各外部電極１３ａ，１３ｂ，１５ａ，１５ｂ）は、導電性材料からなる。導電性材料として、たとえば、Ａｇ、Ｐｄ、又はＡｇ－Ｐｄ合金などが用いられる。各外部電極１３，１５は、上記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ている。

各外部電極１３，１５（各外部電極１３ａ，１３ｂ，１５ａ，１５ｂ）は、図７に示されるように、第一方向Ｄ１から見て、主面１１ａ，１１ｂの全ての縁（四辺）から離間している。各外部電極１３，１５（各外部電極１３ａ，１３ｂ，１５ａ，１５ｂ）は、図７に示されるように、第一方向Ｄ１から見て、内部電極１９，２１，２３の全ての縁（四辺）から離間している。

外部電極１３ａと外部電極１３ｂとは、隣り合っている。外部電極１５ａと外部電極１５ｂとは、隣り合っている。四つの外部電極１３ａ，１３ｂ，１５ａ，１５ｂは、主面１１ａの一辺のみに沿って配置されている。外部電極１３ｂと外部電極１５ａとが、隣り合っている。

各外部電極１３ａ，１３ｂは、それぞれ複数のビア導体３１を通して接続導体２５と電気的に接続されている。接続導体２５は、内部電極１９と同じ層に位置している。接続導体２５は、圧電体層１７ａと圧電体層１７ｂとの間に位置している。内部電極１９と接続導体２５とは、離間している。接続導体２５は、第一方向Ｄ１で、外部電極１３ａ，１３ｂと対向している。複数のビア導体３１は、外部電極１３ａ，１３ｂと接続されていると共に、接続導体２５と接続されている。

各外部電極１５ａ，１５ｂは、それぞれ複数のビア導体３３を通して内部電極１９と電気的に接続されている。内部電極１９は、第一方向Ｄ１で、外部電極１５ａ，１５ｂと対向している。複数のビア導体３３は、外部電極１５ａ，１５ｂと接続されていると共に、内部電極１９と接続されている。

接続導体２５は、複数のビア導体３５を通して内部電極２１と電気的に接続されている。接続導体２５は、第一方向Ｄ１で、内部電極２１と対向している。複数のビア導体３５は、接続導体２５と接続されていると共に、内部電極２１と接続されている。

内部電極１９は、それぞれ複数のビア導体３７を通して接続導体２７と電気的に接続されている。接続導体２７は、内部電極２１と同じ層に位置している。接続導体２７は、圧電体層１７ｂと圧電体層１７ｃとの間に位置している。内部電極２１と接続導体２７とは、離間している。接続導体２７は、第一方向Ｄ１で、内部電極１９と対向している。複数のビア導体３７は、内部電極１９と接続されていると共に、接続導体２７と接続されている。

接続導体２７は、複数のビア導体３９を通して内部電極２３と電気的に接続されている。接続導体２７は、第一方向Ｄ１で、内部電極２３と対向している。複数のビア導体３９は、接続導体２７と接続されていると共に、内部電極２３と接続されている。

各外部電極１３ａ，１３ｂは、複数のビア導体３１、接続導体２５、及び、複数のビア導体３５を通して内部電極２１と電気的に接続されている。各外部電極１５ａ，１５ｂは、複数のビア導体３３を通して内部電極１９と電気的に接続されている。各外部電極１５ａ，１５ｂは、複数のビア導体３３、内部電極１９、複数のビア導体３７、接続導体２７、及び、複数のビア導体３９を通して内部電極２３と電気的に接続されている。

接続導体２５，２７及びビア導体３１，３３，３５，３７，３９は、導電性材料からなる。導電性材料として、たとえば、Ａｇ、Ｐｄ、又はＡｇ－Ｐｄ合金などが用いられる。接続導体２５，２７及びビア導体３１，３３，３５，３７，３９は、上記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ている。接続導体２５，２７は、略矩形状を呈している。ビア導体３１，３３，３５，３７，３９は、対応する圧電体層１７ａ，１７ｂ，１７ｃを形成するためのセラミックグリーンシートに形成された貫通孔に充填された導電性ペーストが焼結することにより形成される。

圧電素体１１の主面１１ｂには、内部電極１９，２３と電気的に接続されている導体及び内部電極２１と電気的に接続されている導体は配置されていない。本実施形態では、主面１１ｂを第一方向Ｄ１から見たとき、主面１１ｂの全体が露出している。主面１１ａ，１１ｂは、自然面である。自然面とは、焼成により成長した結晶粒の表面により構成される面である。

圧電素体１１の各側面１１ｃにも、内部電極１９，２３と電気的に接続されている導体及び内部電極２１と電気的に接続されている導体は配置されていない。本実施形態では、各側面１１ｃを当該側面１１ｃと直交する方向から見たとき、各側面１１ｃの全体が露出している。本実施形態では、各側面１１ｃも、自然面である。

配線基板４０は、図５にも示されているように、樹脂膜４１と、複数の導体４３，４５と、被覆膜４７と、を有している。本実施形態では、配線基板４０は、一対の導体４３，４５を備えている。配線基板４０は、たとえばフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）である。配線基板４０は、所定の方向に延在している。

樹脂膜４１は、互いに対向している一対の主面４１ａ，４１ｂと、端面４１ｃと、互いに対向している一対の側面４１ｄと、を有している。樹脂膜４１は、電気絶縁性を有している。樹脂膜４１は、たとえばポリイミド樹脂からなる。

端面４１ｃは、一対の主面４１ａ，４１ｂの間を連結するように第一方向Ｄ１に延在している。端面４１ｃは、一つの側面１１ｃと対向している。一対の側面４１ｄは、一対の主面４１ａ，４１ｂの間を連結するように第一方向Ｄ１に延在している。一対の側面４１ｄは、上記所定の方向に沿って延在している。本実施形態では、主面４１ｂを主面４１ａと主面４１ｂとが対向している方向から見たとき、主面４１ｂの全体が露出している。

一対の導体４３，４５は、樹脂膜４１（主面４１ａ）上に配置されている。導体４３と導体４５とは、上記所定の方向に延在している。導体４３と導体４５とは、導体４３，４５が延在している方向と交差する方向で離間している。各導体４３，４５は、たとえば銅からなる。

導体４３は、互いに対向している一対の主面４３ａ，４３ｂと、端面４３ｃと、互いに対向している一対の側面４３ｄと、を有している。主面４３ｂは、主面４１ａと接している。端面４３ｃは、一対の主面４３ａ，４３ｂの間を連結するように第一方向Ｄ１に延在している。端面４３ｃは、一つの側面１１ｃと対向している。一対の側面４３ｄは、一対の主面４３ａ，４３ｂの間を連結するように第一方向Ｄ１に延在している。一対の側面４３ｄは、上記所定の方向に沿って延在している。本実施形態では、端面４１ｃと端面４３ｃとは、略同一平面上に位置している。

導体４５は、互いに対向している一対の主面４５ａ，４５ｂと、端面４５ｃと、互いに対向している一対の側面４５ｄと、を有している。主面４５ｂは、主面４１ａと接している。端面４５ｃは、一対の主面４５ａ，４５ｂの間を連結するように第一方向Ｄ１に延在している。端面４５ｃは、一つの側面１１ｃと対向している。一対の側面４５ｄは、一対の主面４５ａ，４５ｂの間を連結するように第一方向Ｄ１に延在している。一対の側面４５ｄは、上記所定の方向に沿って延在している。側面４３ｄと側面４５ｄとは、互いに対向している。本実施形態では、端面４１ｃと端面４５ｃとは、略同一平面上に位置している。

被覆膜４７は、各導体４３，４５の一部を覆うように、各導体４３，４５上に配置されている。上記所定の方向での各導体４３，４５の両端部は、被覆膜４７から露出している。被覆膜４７は、主面４１ａにおける各導体４３，４５から露出している領域を覆うように、主面４１ａにも配置されている。上記所定の方向での樹脂膜４１の両端部も、被覆膜４７から露出している。被覆膜４７は、各導体４３，４５（主面４３ａ，４５ａ及び一対の側面４３ｄ，４５ｄ）と接しているとともに、樹脂膜４１（主面４１ａ）と接している。樹脂膜４１と被覆膜４７とは、互いに接している領域で接合されている。被覆膜４７は、たとえばポリイミド樹脂からなる。被覆膜４７から露出している各導体４３，４５の両端部には、たとえば金フラッシュめっきが施されている。

主面４１ａと主面４１ｂとが対向している方向での配線基板４０の長さ（配線基板４０の厚み）は、主面４１ａと主面４１ｂとが対向している方向での樹脂膜４１の長さ（樹脂膜４１の厚み）と、主面４１ａと主面４１ｂとが対向している方向での導体４３，４５の長さ（導体４３，４５の厚み）と、主面４１ａと主面４１ｂとが対向している方向での被覆膜４７の長さ（被覆膜４７の厚み）との合計で規定される。本実施形態では、配線基板４０の厚みは、たとえば７０μｍである。樹脂膜４１の厚みは、たとえば２０μｍである。各導体４３，４５の厚みは、たとえば２０μｍである。樹脂膜４１の厚みと各導体４３，４５の厚みとは、異なっていてもよい。

振動板５０は、金属からなり、互いに対向している主面５０ａ，５０ｂを有している。振動板５０は、たとえば、Ｎｉ－Ｆｅ合金、Ｎｉ、黄銅、又はステンレス鋼からなる。振動板５０（主面５０ａ，５０ｂ）は、主面５０ａと主面５０ｂとが対向している方向から見たとき、矩形状を呈している。主面５０ａと主面５０ｂとが対向している方向での振動板５０の長さ（振動板５０の厚み）は、たとえば２５０μｍである。

圧電素子１０及び配線基板４０は、振動板５０と接着されている。圧電素体１１の主面１１ｂと振動板５０の主面５０ａとが互いに対向しており、樹脂膜４１の主面４１ｂと振動板５０の主面５０ａとが互いに対向している。すなわち、主面１１ｂと主面５０ａとが接着されていると共に、主面４１ｂと主面５０ａとが接着されている。

圧電素子１０及び配線基板４０が振動板５０に接着された状態では、第一方向Ｄ１と、主面４１ａと主面４１ｂとが対向している方向と、主面５０ａと主面５０ｂとが対向している方向と、は略同じである。第一方向Ｄ１から見て、圧電素子１０は、振動板５０の中央部に配置されている。

圧電素子１０は、接着部材５５によって、主面１１ｂと四つの側面１１ｃとで振動板５０と接着されている。接着部材５５は、圧電素子１０と振動板５０とを接着する部材である。本実施形態では、主面１１ｂと四つの側面１１ｃとの全体が、接着部材５５で覆われている。すなわち、主面１１ｂと四つの側面１１ｃとの全体が、接着部材５５と接している。主面１１ａは、接着部材５５に覆われておらず、接着部材５５から露出している。主面１１ｂと主面５０ａとは、接着部材５５を介して、間接的に対向している。

配線基板４０は、接着部材５７によって、樹脂膜４１の主面４１ｂで振動板５０と接着されている。接着部材５７は、配線基板４０と振動板５０とを接着する部材である。本実施形態では、主面４１ｂの、振動板５０上に位置している領域の全体が、接着部材５７で覆われている。すなわち、主面４１ｂの上記領域の全体が、接着部材５７と接している。一対の側面４１ｄは、接着部材５７に覆われておらず、接着部材５７から露出している。一対の側面４１ｄは、接着部材５５にも覆われておらず、接着部材５５から露出している。主面４１ｂと主面５０ａとは、接着部材５７を介して、間接的に対向している。

樹脂膜４１の端面４１ｃと、一対の導体４３，４５の各端面４３ｃ，４５ｃとは、接着部材５７に覆われておらず、接着部材５７から露出している。各端面４１ｃ，４３ｃ，４５ｃは、接着部材５５に覆われており、接着部材５５と接している。本実施形態では、各端面４１ｃ，４３ｃ，４５ｃの全体が、接着部材５５と接している。すなわち、各端面４１ｃ，４３ｃ，４５ｃの全体が、接着部材５５によって、振動板５０と接着されている。

接着部材５５，５７には、たとえば樹脂（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５５，５７は、導電性のフィラーを含んでおらず、電気絶縁性を有している。接着部材５５と接着部材５７とは、異なる樹脂からなっていてもよく、同じ樹脂からなっていてもよい。

主面４１ｂと振動板５０（主面５０ａ）との間隔Ｇ２は、主面１１ｂと振動板５０（主面５０ａ）との間隔Ｇ１よりも大きい。間隔Ｇ１は、主面１１ｂと主面５０ａとの間に位置している接着部材５５の厚みでもある。間隔Ｇ２は、主面４１ｂと主面５０ａとの間に位置している接着部材５７の厚みでもある。間隔Ｇ２は、たとえば１０～３０μｍである。間隔Ｇ１は、たとえば７μｍである。

圧電素子１０と配線基板４０とは、振動板５０上で隣り合っている。配線基板４０は、第一方向Ｄ１から見て、四つの外部電極１３ａ，１３ｂ，１５ａ，１５ｂが沿って配置されている主面１１ａの一辺と隣り合っている。第一方向Ｄ１から見て、圧電素子１０と配線基板４０とは離れている。圧電素子１０と配線基板４０との間隔は、たとえば、０ｍｍより大きく、１ｍｍ以下である。

第一方向Ｄ１から見て、導体４３，４５が延在している方向（上記所定の方向）と、四つの外部電極１３ａ，１３ｂ，１５ａ，１５ｂが沿って配置されている上記一辺とは、交差している。本実施形態では、導体４３，４５が延在している方向と、四つの外部電極１３ａ，１３ｂ，１５ａ，１５ｂが沿って配置されている上記一辺とは、略直交している。

図２及び図３に示されるように、一対の導体４３，４５の各主面４３ａ，４５ａの振動板５０（主面５０ａ）からの高さ位置（以下、「第一高さ位置」と称する）と、各外部電極１３，１５（各外部電極１３ａ，１３ｂ，１５ａ，１５ｂ）の振動板５０（主面５０ａ）からの高さ位置（以下、「第二高さ位置」と称する）とが異なっている。本実施形態では、第一高さ位置が、第二高さ位置よりも低い。本実施形態では、各端面４１ｃ，４３ｃ，４５ｃの全体が、接着部材５５を介して、一つの側面１１ｃと間接的に対向している。

互いに対向する側面１１ｃと端面４１ｃ，４３ｃ，４５ｃとの間には、接着部材５５が存在している。接着部材５５の表面５５ａは、主面１１ａと主面４３ａとを連結すると共に主面１１ａと主面４５ａとを連結するように、延在している。表面５５ａは、第一高さ位置と第二高さ位置との差に応じて、主面１１ａから主面４３ａ，４５ａに向けて傾斜している。

振動デバイス１は、図１～図３に示されるように、外部電極１３ａ，１３ｂと導体４３とを電気的に接続する接続部材６１と、外部電極１５ａ，１５ｂと導体４５とを電気的に接続する接続部材６３と、を備えている。

接続部材６１は、複数の外部電極１３ａ，１３ｂと接続されている一端部６１ａと、導体４３（主面４３ａ）と接続されている他端部６１ｂとを有している。接続部材６１の他端部６１ｂは、導体４３における被覆膜４７から露出している一端部と接続されている。接続部材６１の他端部６１ｂは、主面４３ａと接している。導体４３は、接続部材６１、外部電極１３ａ，１３ｂ（外部電極１３）、複数のビア導体３１、接続導体２５、及び、複数のビア導体３５を通して内部電極２１と電気的に接続されている。

接続部材６３は、複数の外部電極１５ａ，１５ｂと接続されている一端部６３ａと、導体４５（主面４５ａ）と接続されている他端部６３ｂとを有している。接続部材６３の他端部６３ｂは、導体４５における被覆膜４７から露出している一端部と接続されている。接続部材６３の他端部６３ｂは、主面４５ａと接している。導体４５は、接続部材６３、外部電極１５ａ，１５ｂ（外部電極１５）、複数のビア導体３３を通して内部電極１９と電気的に接続されていると共に、更に、複数のビア導体３７、接続導体２７、及び、複数のビア導体３９を通して内部電極２３と電気的に接続されている。

接続部材６１，６３は、導電性樹脂からなる。導電性樹脂は、樹脂（たとえば、熱硬化性樹脂）と導電性材料（たとえば、金属粉末）とを含んでいる。金属粉末としては、たとえばＡｇ粉末が用いられる。熱硬化性樹脂としては、たとえば、フェノール樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、又はポリイミド樹脂などが用いられる。接続部材６１，６３の硬度は、接着部材５５の硬度よりも小さい。

接続部材６１は、外部電極１３ａ，１３ｂと導体４３の一端部（主面４３ａ）とに接するように、接着部材５５上に配置されている。接続部材６３は、外部電極１５ａ，１５ｂと導体４５の一端部（主面４５ａ）とに接するように、接着部材５５上に配置されている。接続部材６１，６３は、接着部材５５と接している。

極性が異なる電圧が、導体４３，４５を通して、外部電極１３（１３ａ，１３ｂ）と外部電極１５（１５ａ，１５ｂ）とに印加されると、内部電極２１と内部電極１９，２３との間で電界が発生する。圧電体層１７ｂにおける内部電極１９と内部電極２１とで挟まれた領域と、圧電体層１７ｃにおける内部電極２１と内部電極２３とで挟まれた領域とが、活性領域となり、当該活性領域に変位が発生する。圧電素子１０は、外部電極１３，１５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。圧電素子１０と振動板５０とは、互いに接着されているので、振動板５０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。

以上のように、本実施形態では、圧電素子１０は、接着部材５５によって、主面１１ｂ及び側面１１ｃで振動板５０と接着されているので、圧電素子１０と振動板５０との物理的な接続強度が高い。間隔Ｇ１が間隔Ｇ２よりも小さい場合、間隔Ｇ１が間隔Ｇ２以上である場合に比して、圧電素子１０と振動板５０との間隔が小さいので、圧電素子１０と振動板５０との間で、圧電素子１０から振動板５０に伝わる変位が減衰し難い。したがって、振動デバイス１では、圧電素子１０の変位が振動板５０に効率よく伝わる。

配線基板４０は、接着部材５７によって、主面４１ｂで振動板５０と接着されている。すなわち、樹脂膜４１の各側面４１ｄが、接着部材５７によって、振動板５０と接着されていない。このため、配線基板４０と振動板５０との物理的な接続強度は、圧電素子１０と振動板５０との物理的な接続強度よりも低い。間隔Ｇ２が間隔Ｇ１よりも大きい場合、間隔Ｇ２が間隔Ｇ１以下である場合に比して、配線基板４０と振動板５０との間隔が大きいので、振動板５０と配線基板４０との間で、振動板５０から配線基板４０に伝わる振動が減衰しやすい。したがって、振動デバイス１では、振動板５０の振動が配線基板４０に伝わり難い。

振動デバイス１では、上述したように、圧電素子１０の変位が振動板５０に効率よく伝わるので、変位量が向上する。振動デバイス１では、変位量が向上しているのにもかかわらず、振動板５０の振動が配線基板４０に伝わり難いので、配線基板４０と振動板５０との接着箇所に機械的負荷が作用し難い。このため、振動デバイス１では、信頼性の低下が抑制されている。

互いに対応する外部電極１３，１５（１３ａ，１３ｂ，１５ａ，１５ｂ）と導体４３，４５とは、導電性樹脂からなる接続部材６１，６３により接続されている。導体４３は、接続部材６１が接している主面４３ａを有している。導体４５は、接続部材６３が接している主面４５ａと、を有している。振動デバイス１では、第一高さ位置（主面４３ａ，４５ａの振動板５０からの高さ位置）と、第二高さ位置（外部電極１３，１５の振動板５０からの高さ位置）とが異なっているので、導体４３，４５の主面４３ａ，４５ａと外部電極１３，１５とで段差が構成される。

接続部材６１，６３は、樹脂と導電性材料とを含んでいる導電性ペーストを付与し、導電性ペーストに含まれる樹脂を硬化させることにより、形成される。導電性ペーストが、振動板５０からの高さ位置が高い部位に付与されると、付与された導電性ペーストは、上記段差を伝わり、振動板５０からの高さ位置が低い部位に達しやすい。この結果、振動デバイス１によれば、外部電極１３，１５と導体４３，４５とが、接続部材６１，６３によって確実に電気的かつ物理的に接続される。このため、振動デバイス１では、信頼性低下がより一層抑制される。

第一高さ位置は、第二高さ位置よりも低く、樹脂膜４１は、端面４１ｃを有しており、各導体４３，４５は、端面４３ｃ，４５ｃを有している。各端面４１ｃ，４３ｃ，４５ｃの全体が、接着部材５５によって、振動板５０と接着されている。

たとえば、第一高さ位置が、第二高さ位置よりも高く、かつ、端面４１ｃの一部のみが、振動板５０と接着されている場合、圧電素子１０の変位が、端面４１ｃの上記一部のみに伝わる。この場合、配線基板４０（樹脂膜４１）内に応力が偏在し、配線基板４０の信頼性が低下するおそれがある。

振動デバイス１では、第一高さ位置が、第二高さ位置よりも低く、かつ、各端面４１ｃ，４３ｃ，４５ｃの全体が、振動板５０と接着されているので、圧電素子１０の変位が、各端面４１ｃ，４３ｃ，４５ｃの全体に伝わる。したがって、配線基板４０内に応力が偏在し難く、配線基板４０の信頼性低下が抑制される。また、付与された導電性ペーストが、接着部材５５上を通り、外部電極１３，１５から導体４３，４５により一層達しやすい。これらの結果、本実施形態では、振動デバイス１の信頼性低下が更に抑制される。

主面１１ｂ及び側面１１ｃは、接着部材５５によって振動板５０と接着されており、主面４１ｂは、接着部材５７によって振動板５０と接着されている。このため、間隔Ｇ２が間隔Ｇ１よりも大きい態様の振動デバイス１が、簡易かつ確実に構成される。

振動デバイス１では、振動板５０が、金属からなる。金属からなる振動板５０は、ガラスからなる振動板に比して、高いＱ値及び強度を有する。このため、振動デバイス１の変位量が向上する。

圧電素子１０は、第一方向Ｄ１から見て、振動板５０の中央部に配置されている。このため、振動デバイス１では、圧電素子１０の変位が効率よく振動板５０に伝達される。

外部電極１３，１５（１３ａ，１３ｂ，１５ａ，１５ｂ）は、振動板５０と接着される主面１１ｂではなく、主面１１ａ上に配置されており、主面１１ｂには、内部電極１９，２１，２３と電気的に接続されている導体が配置されていない。外部電極１３，１５（１３ａ，１３ｂ，１５ａ，１５ｂ）は、第一方向Ｄ１から見て、主面１１ａの全ての縁から離間している。これらの結果、振動板５０が金属からなる場合でも、圧電素子１０（外部電極１３，１５及び内部電極１９，２１，２３）と振動板５０とが電気的に絶縁される。したがって、圧電素子１０と振動板５０との短絡が発生し難く、振動デバイス１の電気的な信頼性が向上する。

圧電素体１１は、四つの側面１１ｃを有し、各側面１１ｃには、各内部電極１９，２１，２３が露出していない。このため、振動デバイス１では、圧電素子１０と振動板５０とがより一層確実に電気的に絶縁される。

外部電極１３ａ，１３ｂ，１５ａ，１５ｂは、第一方向Ｄ１から見て、各内部電極１９，２１，２３の全ての縁から離間している。このため、振動デバイス１では、第一方向Ｄ１から見て、外部電極１３ａ，１３ｂ，１５ａ，１５ｂが、主面１１ａの縁からより一層離間する。この結果、外部電極１３ａ，１３ｂ，１５ａ，１５ｂと振動板５０とがより一層確実に電気的に絶縁される。

内部電極２１と電気的に接続されている二つの外部電極１３ａ，１３ｂは、主面１１ａ上で隣り合っている。二つの外部電極１３ａ，１３ｂは、接続部材６１を通して、導体４３と電気的に接続されている。内部電極１９，２３と電気的に接続されている二つの外部電極１５ａ，１５ｂも、主面１１ａ上で隣り合っている。二つの外部電極１５ａ，１５ｂは、接続部材６３を通して、導体４５と電気的に接続されている。このため、振動デバイス１では、圧電素子１０と配線基板４０との電気的な接続信頼性が向上される。

主面１１ａ，１１ｂは、第一方向Ｄ１から見て矩形状を呈している。四つの外部電極１３ａ，１３ｂ，１５ａ，１５ｂは、主面１１ａの縁の一辺のみに沿って配置されている。このため、振動デバイス１では、四つの外部電極１３ａ，１３ｂ，１５ａ，１５ｂと配線基板４０（導体４３，４５）との電気的な接続が容易に実現される。

二つの外部電極１３ａ，１３ｂが、接続部材６１を通して導体４３と電気的に接続されていると共に、二つの外部電極１５ａ，１５ｂが、接続部材６３を通して導体４５と電気的に接続されている。このため、振動デバイス１では、二つの外部電極１３ａ，１３ｂと導体４３との電気的な接続が容易に実現されると共に、二つの外部電極１５ａ，１５ｂと導体４５との電気的な接続が容易に実現される。

接着部材５５は、導電性フィラーを含んでいないため、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、振動デバイス１では、振動板５０と圧電素子１０との接合強度が高められている。

圧電素子１０と振動板５０との間には、接着部材５５以外の部材は存在しない。したがって、圧電素子１０の変位が振動板５０により一層効率よく伝達する。

圧電素子１０は、圧電素子１０が配置されている振動板５０上に配置されている配線基板４０と電気的に接続されている。このため、第一高さ位置と第二高さ位置との差は、下記の比較対象の振動デバイスに比して、小さい。したがって、振動デバイス１では、接続部材６１，６３に作用する機械的負荷が低く、接続部材６１，６３を通した外部電極１３，１５と導体４３，４５との電気的な接続の信頼性が低下するのが抑制されている。比較対象の振動デバイスでは、外部電極１３，１５と、振動板５０上に絶縁薄膜を介して形成されている導体とが、導電性樹脂を通して電気的に接続されている。第一高さ位置と第二高さ位置との差は、外部電極１３，１５（１３ａ，１３ｂ，１５ａ，１５ｂ）と導体４３，４５との第一方向Ｄ１での高さの差である。

第一方向Ｄ１から見て、圧電素子１０と配線基板４０とが離間している。接着部材５５の表面５５ａが、主面１１ａと主面４３ａとを連結していると共に主面１１ａと主面４５ａとを連結している。表面５５ａが、主面１１ａから主面４３ａ，４５ａに向けて傾斜している。したがって、振動デバイス１では、圧電素子１０と配線基板４０とが接している振動デバイスに比して、接続部材６１，６３の形状変化が緩やかである。したがって、接続部材６１，６３に作用する機械的負荷がより一層低い。

接続部材６１，６３は、圧電素子１０と振動板５０とを接着する部材上に配置されている。このため、振動デバイス１では、接続部材６１，６３が容易に形成されている。

接続部材６１，６３の硬度が、接着部材５５の硬度よりも小さい。このため、振動デバイス１では、接続部材６１，６３の硬度が、接着部材５５の硬度以上である振動デバイスに比して、接続部材６１，６３が、圧電素子１０の変位に追従して変形しやすい。この結果、接続部材６１，６３を通した外部電極１３，１５と導体４３，４５との電気的な接続の信頼性が低下するのが抑制されている。

以上、本発明の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。

圧電素子１０が備える内部電極の数、圧電体層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄの数、外部電極１３，１５（１３ａ，１３ｂ，１５ａ，１５ｂ）の数は、上述した実施形態で開示した数に限られない。

振動板５０は、電子機器などの筐体であってもよい。振動板５０は、電子機器などの筐体とは別の部材であってもよい。この場合、振動板５０は、面接着によって筐体に装着されてもよい。

１…振動デバイス、１０…圧電素子、１１…圧電素体、１１ａ，１１ｂ…主面、１１ｃ…側面、１３，１５…外部電極、１９，２１，２３…内部電極、４０…配線基板、４１…樹脂膜、４１ａ，４１ｂ…主面、４１ｃ…端面、４１ｄ…側面、４３，４５…導体、４３ａ，４３ｂ，４５ａ，４５ｂ…主面、４３ｃ，４５ｃ…端面、５０…振動板、５０ａ，５０ｂ…主面、５５，５７…接着部材、６１，６３…接続部材。

Claims (5)

1. 圧電素子と、
   前記圧電素子と電気的に接続されている配線基板と、
   前記圧電素子と前記配線基板とが接着されている振動板と、を備え、
   前記圧電素子は、
   圧電材料からなり、互いに対向している第一主面及び第二主面と、前記第一主面と前記第二主面とに隣り合う側面と、を有している圧電素体と、
   前記圧電素体内に配置されており、前記第一主面と前記第二主面とが対向している方向で互いに対向している複数の内部電極と、
   前記第一主面上に配置されており、対応する内部電極と電気的に接続されている複数の外部電極と、を有すると共に、前記第二主面及び前記側面で前記振動板と接着されており、
   前記配線基板は、
   互いに対向している第三主面と第四主面とを有している樹脂膜と、
   前記第三主面上に配置されており、対応する前記外部電極と電気的に接続されている複数の導体と、を有すると共に、前記第四主面で前記振動板と接着されており、
   前記第四主面と前記振動板との第一間隔は、前記第二主面と前記振動板との第二間隔よりも大きく、
   互いに対応する前記外部電極と前記導体とは、導電性樹脂により接続されており、
   各前記導体は、前記第三主面と接している第五主面と、前記第五主面と対向していると共に前記導電性樹脂が接している第六主面と、を有し、
   前記第六主面の前記振動板からの高さ位置と、前記外部電極の前記振動板からの高さ位置とが異なっている、振動デバイス。
2. 前記第六主面の前記振動板からの高さ位置は、前記外部電極の前記振動板からの高さ位置よりも低く、
   前記樹脂膜は、前記圧電素体の前記側面と対向している第一端面を更に有し、
   各前記導体は、前記圧電素体の前記側面と対向している第二端面を有しており、
   前記第一端面及び前記第二端面の全体が、前記振動板と接着されている、請求項１に記載の振動デバイス。
3. 圧電素子と、
   前記圧電素子と電気的に接続されている配線基板と、
   前記圧電素子と前記配線基板とが接着されている振動板と、を備え、
   前記圧電素子は、
   圧電材料からなり、互いに対向している第一主面及び第二主面と、前記第一主面と前記第二主面とに隣り合う側面と、を有している圧電素体と、
   前記圧電素体内に配置されており、前記第一主面と前記第二主面とが対向している方向で互いに対向している複数の内部電極と、
   前記第一主面上に配置されており、対応する内部電極と電気的に接続されている複数の外部電極と、を有すると共に、前記第二主面及び前記側面で前記振動板と接着されており、
   前記配線基板は、
   互いに対向している第三主面と第四主面とを有している樹脂膜と、
   前記第三主面上に配置されており、対応する前記外部電極と電気的に接続されている複数の導体と、を有すると共に、前記第四主面で前記振動板と接着されており、
   前記第四主面と前記振動板との第一間隔は、前記第二主面と前記振動板との第二間隔よりも大きく、
   前記第二主面及び前記側面は、第一接着部材によって前記振動板と接着されており、
   前記第四主面は、第二接着部材によって前記振動板と接着されている、振動デバイス。
4. 前記圧電素体の前記第二主面には、前記内部電極と電気的に接続されている導体が配置されていない、請求項１～３のいずれか一項に記載の振動デバイス。
5. 前記側面には、前記複数の内部電極が露出していない、請求項１～４のいずれか一項に記載の振動デバイス。

Images