JP7259278B2 - Vibration device and electronic equipment - Google Patents
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Description
本発明の一つの態様は、振動デバイス及び電子機器に関する。 One aspect of the present invention relates to vibration devices and electronic equipment.
特許文献1には、圧電素子と、圧電素子と電気的に接続されている配線部材と、を備える音響発生器が記載されている。この音響発生器では、配線部材が屈曲部又は湾曲部を有している。これにより、配線部材の振動が湾曲部又は屈曲部で吸収されるので、配線部材の振動を抑制することができる。
本発明の一つの態様は、振幅を増大させることが可能な振動デバイス及び電子機器を提供する。 One aspect of the present invention provides a vibrating device and electronics capable of increasing amplitude.
本発明の一つの態様に係る振動デバイスは、長方形状の主面を有している圧電素体と、圧電素体の内部に配置されている内部電極と、主面上に配置され、かつ、内部電極と電気的に接続されている外部電極と、を含む圧電素子を有する振動部と、外部電極に接続された配線部材と、を備え、主面に直交する直交方向から見て、配線部材は、主面の長辺に沿って延在して、主面の短辺と交差し、配線部材は、振動部により支持されている第一領域と、支持部により支持されている第二領域と、第一領域と第二領域とに接続されている第三領域と、を有し、第三領域は、湾曲部を含んでいる。 A vibration device according to one aspect of the present invention includes a piezoelectric element having a rectangular main surface, internal electrodes arranged inside the piezoelectric element, arranged on the main surface, and a vibrating portion having a piezoelectric element including an external electrode electrically connected to the internal electrode; extends along the long side of the main surface and intersects the short side of the main surface, and the wiring member has a first region supported by the vibrating portion and a second region supported by the supporting portion and a third region connected to the first region and the second region, the third region including a bend.
上記一つの態様では、主面は、長方形状を有しているので、圧電素体の変位量は、主面の長辺方向の中央で最も大きくなり、主面の長辺方向の両端で最も小さくなる。配線部材は、振動部により支持されている第一領域と、支持部により支持されている第二領域と、第一領域と第二領域とに接続されている第三領域と、を有している。第一領域は、振動部により支持されているので、振動部の変位に伴って変位する。第三領域は、第一領域に接続されているので、第一領域の変位に伴って変位しようとする。第三領域は、第二領域にも接続されている。第二領域は、支持部により支持され、変位しない。したがって、第三領域の振動は、圧電素子の振動とは一致せず、圧電素子の振動を阻害するおそれがある。 In the above aspect, since the main surface has a rectangular shape, the amount of displacement of the piezoelectric element is the largest at the center in the long side direction of the main surface and the largest at both ends in the long side direction of the main surface. become smaller. The wiring member has a first area supported by the vibration part, a second area supported by the support part, and a third area connected to the first area and the second area. there is Since the first region is supported by the vibrating portion, it is displaced with the displacement of the vibrating portion. Since the third area is connected to the first area, it tries to displace along with the displacement of the first area. The third area is also connected to the second area. The second region is supported by the support and does not move. Therefore, the vibration of the third region does not match the vibration of the piezoelectric element, and may impede the vibration of the piezoelectric element.
配線部材は、圧電素体の主面の長辺に沿って延在して、圧電素体の主面の短辺と交差している。したがって、第三領域は、圧電素体の主面の短辺部分で第一領域に接続されている。上述のように、主面の変位量は、主面の長辺方向の両端で最も小さくなる。よって、配線部材が、圧電素体の主面の短辺に沿って延在して、圧電素体の主面の長辺と交差している場合、すなわち、第三領域が圧電素子の主面の長辺部分で第一領域に接続されている場合と比べ、第三領域の振動が抑制される。この結果、圧電素子の振動が阻害され難く、圧電素子の振幅を増大させることができる。第三領域は、湾曲しているので、第三領域には、遊びが生じる。このため、外部の振動が配線部材を通じて圧電素子に伝達されることが抑制される。この結果、圧電素子の振動が更に阻害され難く、圧電素子の振幅を更に増大させることができる。 The wiring member extends along the long side of the main surface of the piezoelectric element and crosses the short side of the main surface of the piezoelectric element. Therefore, the third region is connected to the first region at the short side portion of the main surface of the piezoelectric body. As described above, the amount of displacement of the main surface is the smallest at both ends in the long side direction of the main surface. Therefore, when the wiring member extends along the short side of the main surface of the piezoelectric element and intersects the long side of the main surface of the piezoelectric element, that is, the third region is the main surface of the piezoelectric element. Vibration of the third region is suppressed compared to the case where the long side of is connected to the first region. As a result, the vibration of the piezoelectric element is less likely to be disturbed, and the amplitude of the piezoelectric element can be increased. Since the third area is curved, there is play in the third area. Therefore, transmission of external vibration to the piezoelectric element through the wiring member is suppressed. As a result, the vibration of the piezoelectric element is less likely to be disturbed, and the amplitude of the piezoelectric element can be further increased.
上記一つの態様では、直交方向における第三領域の長さは、直交方向における圧電素体の長さよりも長くてもよい。この場合、第三領域の遊びが大きくなり易い。したがって、圧電素体の振幅が一層増大する。 In the above aspect, the length of the third region in the orthogonal direction may be longer than the length of the piezoelectric element in the orthogonal direction. In this case, the play in the third area tends to increase. Therefore, the amplitude of the piezoelectric element is further increased.
上記一つの態様では、湾曲部の曲率半径は、圧電素子の振幅よりも大きくてもよい。この場合、残響の影響を抑制することができる。 In the one aspect described above, the radius of curvature of the curved portion may be greater than the amplitude of the piezoelectric element. In this case, the influence of reverberation can be suppressed.
上記一つの態様では、主面の長辺方向における振動部の両端部を保持している保持部を更に備えてもよい。この場合、振動部の長辺方向の中央部における振幅を更に増大させることができる。 The one aspect may further include holding portions that hold both end portions of the vibrating portion in the long-side direction of the main surface. In this case, it is possible to further increase the amplitude at the central portion in the long side direction of the vibrating portion.
上記一つの態様では、振動部は、圧電素子が接合された振動部材を更に有していてもよい。この場合、この場合、圧電素子の振動を増大させることができる。 In the one aspect described above, the vibrating section may further include a vibrating member to which the piezoelectric element is joined. In this case, in this case, the vibration of the piezoelectric element can be increased.
上記一つの態様では、外部電極は、主面の中央部に配置されてもよい。この場合、圧電素子をバランスよく振動させることができる。 In the one aspect described above, the external electrode may be arranged in the central portion of the main surface. In this case, the piezoelectric element can be vibrated in a well-balanced manner.
本発明の一つの態様に係る電子機器は、上記振動デバイスを備える。 An electronic device according to one aspect of the present invention includes the vibration device described above.
上記一つの態様では、上記振動デバイスを備えるので、圧電素子の振動が阻害され難い。 In the one aspect, since the vibration device is provided, the vibration of the piezoelectric element is less likely to be hindered.
本発明の一つの態様によれば、圧電素子の振動が阻害され難い振動デバイス及び電子機器を提供することができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to provide a vibrating device and electronic equipment in which vibration of a piezoelectric element is less likely to be disturbed.
以下、添付図面を参照して、実施形態について詳細に説明する。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、重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description, the same reference numerals are used for the same elements or elements having the same functions, and overlapping descriptions are omitted.
図1は、実施形態に係る振動デバイスの斜視図である。図2は、図1の振動デバイスの分解斜視図である。図3は、図1のIII-III線に沿っての断面図である。図4は、図3の一部を拡大して示す断面図である。図1~図4に示されるように、振動デバイス100は、振動部1と、振動部1に接続された接続構造体2と、振動部1が配置されるケース3と、を備えている。振動デバイス100は、例えば、スピーカー、又はブザーとして用いられる。振動デバイス100は、テレビ、スマートフォン等の電子機器に設けられる。
FIG. 1 is a perspective view of a vibration device according to an embodiment. 2 is an exploded perspective view of the vibration device of FIG. 1. FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view along line III--III in FIG. 4 is a cross-sectional view showing an enlarged part of FIG. 3. FIG. As shown in FIGS. 1 to 4, the
ケース3は、たとえば、アクリル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、成型樹脂等の樹脂材料からなる。ケース3は、たとえば、上面が開放された直方体形状の箱部材である。ケース3は、矩形板状の底部3aと、互いに対向している一対の側部3bと、互いに対向している一対の側部3cと、を有している。
The
底部3aは、厚さ方向から見て、一対の長辺と一対の短辺とを有する長方形状を呈している。長方形状には、たとえば、各角が面取りされている形状、及び、各角が丸められている形状が含まれる。長方形状には、正方形状も含まれる。以下では、底部3aの長辺方向をX方向、底部3aの短辺方向をY方向、底部3aの厚さ方向をZ方向とする。
The
底部3aのX方向での長さは、たとえば、33mmである。底部3aのY方向での長さは、たとえば、18mmである。底部3aのZ方向での長さは、たとえば、1.5mmである。底部3aの上面の中央部には、Z方向から見て、長方形状の凹部3dが形成されている。凹部3dのX方向での長さは、たとえば、15mmである。凹部3dのY方向での長さは、たとえば、10mmである。凹部3dのZ方向での長さ(深さ)は、たとえば、1.0mmである。
The length of the
一対の側部3bは、矩形板状を呈し、底部3aの長辺部分からZ方向に沿って延在している。一対の側部3bの対向方向は、Y方向と一致している。一方の側部3bには、側部3bを厚さ方向(Y方向)に貫通する長方形状の貫通孔3eが形成されている。図3では、貫通孔3eの図示が省略されている。振動デバイス100で発生した音は、主に貫通孔3eを通じてケース3の外部に伝わる。一対の側部3cは、矩形板状を呈し、底部3aの短辺部分からZ方向に沿って延在している。一対の側部3cの対向方向は、X方向と一致している。側部3b,3cのZ方向での長さは同等であり、たとえば、7.6mmである。
The pair of
ケース3は、接続構造体2を支持している支持部3fを更に有している。支持部3fは、一方の側部3cにおける底部3aと反対側の端部から、ケース3の外側にX方向に沿って張り出している。
The
振動部1は、底部3aに配置されている。本実施形態では、振動部1は、底部3a上において、一対の側部3b及び一対の側部3cに囲まれている。振動部1は、ケース3に収容されている。振動部1は、圧電素子10と、圧電素子10に接合されている振動部材12と、を有している。
The vibrating
振動部材12は、たとえば、Ni-Fe合金、Ni、黄銅、又はステンレス鋼等金属からなる。本実施形態では、振動部材12は、板状部材である。振動部材12は、Z方向において互いに対向している一対の主面12a,12bを有している。振動部材12は、Z方向から見て、振動部材12の外縁が凹部3dの外縁の外側に位置するように配置されている。振動部材12は、凹部3dを完全に覆っている。
The vibrating
主面12bは、底部3aとZ方向で対向している。主面12bは、たとえば、エポキシ樹脂又はアクリル系樹脂からなる接着層60によって底部3aに接合(接着)されている。接着層60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。主面12bは、底部3aのうち、凹部3dの周縁部に接合され、凹部3dの周縁部によって支持されている。
The
換言すると、底部3aは、主面12aの長辺方向(X方向)における振動部1の両端部1aと、主面12aの短辺方向(Y方向)における振動部1の両端部1bと、を保持している保持部として機能している。本実施形態では、端部1aは振動部材12の長辺方向(X方向)の端部であり、端部1bは振動部材12の短辺方向(Y方向)の端部である。底部3aは、両端部1bを保持していなくてもよい。
In other words, the
各主面12a,12bは、一対の長辺と一対の短辺とを有する長方形状を呈している。すなわち、振動部材12は、平面視で(Z方向から見て)、一対の長辺と一対の短辺とを有する長方形状を呈している。本実施形態では、各主面12a,12bの長辺方向は、X方向と一致している。各主面12a,12bの短辺方向は、Y方向と一致している。
Each
振動部材12のX方向での長さは、たとえば、30mmである。振動部材12のY方向での長さは、たとえば、15mmである。振動部材12のZ方向での長さは、たとえば、100μmである。
The length of the vibrating
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。本実施形態では、圧電素子10は、二つの外部電極13,15を有している。外部電極13及び外部電極15は、互いに極性が異なっている。
The
圧電素体11は、直方体形状を呈している。直方体形状には、たとえば、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。圧電素体11は、Z方向において互いに対向している一対の主面11a,11bを有している。主面11bは、主面12aとZ方向で対向している。主面11bは、接着層61によって主面12aの中央部に接合(接着)されている。
The
各主面11a,11bは、長方形状を呈している。各主面11a,11bは、一対の長辺11cと一対の短辺11dとを有する長方形状を呈している。すなわち、圧電素子10(圧電素体11)は、平面視で(Z方向から見て)、一対の長辺と一対の短辺とを有する長方形状を呈している。本実施形態では、各主面11a,11bの長辺方向は、X方向と一致している。各主面11a,11bの短辺方向は、Y方向と一致している。
Each
圧電素体11のX方向での長さは、たとえば、20mmである。圧電素体11のY方向での長さは、たとえば、10mmである。圧電素体11のZ方向での長さは、たとえば、200μmである。
The length of the
図5は、圧電素子の構成を示す分解斜視図である。図4及び図5に示されるように、圧電素体11は、複数の圧電体層17a,17b,17c,17dが積層されて構成されている。すなわち、圧電素体11は、積層されている複数の圧電体層17a,17b,17c,17dを有している。本実施形態では、圧電素体11は、四つの圧電体層17a,17b,17c,17dを有している。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Z方向と一致している。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。
FIG. 5 is an exploded perspective view showing the configuration of the piezoelectric element. As shown in FIGS. 4 and 5, the
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には、たとえば、PZT[Pb(Zr、Ti)O3]、PT(PbTiO3)、PLZT[(Pb,La)(Zr、Ti)O3]、又はチタン酸バリウム(BaTiO3)が用いられる。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。
Each
圧電素子10は、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。各内部電極19,21,23は、導電性材料からなる。導電性材料には、たとえば、Ag、Pd、又はAg-Pd合金が用いられる。各内部電極19,21,23は、たとえば、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。本実施形態では、各内部電極19,21,23の外形形状は、長方形状である。
The
各内部電極19,21,23は、Z方向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、Z方向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、Z方向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、各側面には露出していない。各内部電極19,21,23は、Z方向から見て、主面11a,11bの全ての縁(四辺)から離間している。
The
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と外部電極15とは、X方向に並んでいる。外部電極13と外部電極15とは、X方向で隣り合っている。複数の外部電極13,15は、主面11aの中央部に配置されている。複数の外部電極13,15は、Z方向から見て、主面11aの全ての縁(四辺)から離間している。各外部電極13,15は、Z方向から見て、長方形状を呈している。各外部電極13,15は、導電性材料からなる。導電性材料には、たとえば、Ag、Pd、又はAg-Pd合金が用いられる。各外部電極13,15は、たとえば、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。
A plurality of
外部電極13は、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、内部電極19の内側に位置している。内部電極19には、Z方向から見て、外部電極13に対応する位置に、開口が形成されている。接続導体25は、内部電極19に形成されている開口内に位置している。Z方向から見て、接続導体25の全縁が、内部電極19で囲まれている。
The
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、Z方向で、外部電極13と対向している。ビア導体31は、外部電極13と接続されていると共に、接続導体25と接続されている。接続導体25は、ビア導体33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、Z方向で、内部電極21と対向している。ビア導体33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。
The
内部電極21は、ビア導体35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23と同じ層に位置している。接続導体27は、内部電極23の内側に位置している。内部電極23には、Z方向から見て、外部電極13(接続導体25)に対応する位置に、開口が形成されている。接続導体27は、内部電極23に形成されている開口内に位置している。Z方向から見て、接続導体27の全縁が、内部電極23で囲まれている。
外部電極15は、ビア導体37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、Z方向で、外部電極15と対向している。ビア導体37は、外部電極15と接続されていると共に、内部電極19と接続されている。
The
内部電極19は、ビア導体39を通して接続導体29と電気的に接続されている。接続導体29は、内部電極21と同じ層に位置している。接続導体29は、内部電極21の内側に位置している。内部電極21には、Z方向から見て、外部電極15に対応する位置に、開口が形成されている。接続導体29は、内部電極21に形成されている開口内に位置している。Z方向から見て、接続導体29の全縁が、内部電極21で囲まれている。
The
接続導体29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29とは、離間している。接続導体29は、Z方向で、内部電極19と対向している。ビア導体39は、内部電極19と接続されていると共に、接続導体29と接続されている。接続導体29は、ビア導体41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29は、Z方向で、内部電極23と対向している。ビア導体41は、接続導体29と接続されていると共に、内部電極23と接続されている。
The
外部電極13は、ビア導体31、接続導体25、及び、ビア導体33を通して、内部電極21と電気的に接続されている。外部電極15は、ビア導体37を通して、内部電極19と電気的に接続されている。外部電極15は、ビア導体37、内部電極19、ビア導体39、接続導体29、及び、ビア導体41を通して、内部電極23と電気的に接続されている。
The
接続導体25,27,29及びビア導体31,33,35,37,39,41は、導電性材料からなる。ビア導体31,33,35,37,39,41のそれぞれは、複数のビア導体からなるビア導体群であるが、単体のビア導体であってもよい。Z方向で互いに隣り合う圧電体層17a,17bに配置されたビア導体31,33は、Z方向から見て互いに離間し、重ならないように配置されている。圧電体層17a,17bに配置されたビア導体37,39は、Z方向から見て互いに離間し、重ならないように配置されている。Z方向で互いに隣り合う圧電体層17b,17cに配置されたビア導体33,35は、Z方向から見て互いに離間し、重ならないように配置されている。圧電体層17b,17cに配置されたビア導体39,41は、Z方向から見て互いに離間し、重ならないように配置されている。
The
導電性材料には、たとえば、Ag、Pd、又はAg-Pd合金が用いられる。接続導体25,27,29及びビア導体31,33,35,37,39,41は、たとえば、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25,27,29は、長方形状を呈している。ビア導体31,33,35,37,39,41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。
Ag, Pd, or Ag--Pd alloy is used for the conductive material, for example. The
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と、内部電極21と電気的に接続されている導体とは配置されていない。本実施形態では、主面11bをZ方向から見たとき、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。
A conductor electrically connected to the
圧電素体11の各側面にも、内部電極19,23と電気的に接続されている導体と、内部電極21と電気的に接続されている導体とは配置されていない。本実施形態では、圧電素体11の各側面をX方向及びY方向から見たとき、各側面の全体が露出している。本実施形態では、これらの各側面も、自然面である。
Neither the conductors electrically connected to the
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は、圧電的に活性な領域を構成する。本実施形態では、圧電的に活性な領域は、Z方向から見て、複数の外部電極13,15を囲むように位置している。Z方向から見て、圧電素体11は、外部電極13と外部電極15との間に位置している領域に、圧電的に活性な領域を含んでいる。Z方向から見て、圧電素体11は、外部電極13と外部電極15とが位置している領域の外側にも、圧電的に活性な領域を含んでいる。
A region sandwiched between the
図1~図4に示されるように、接続構造体2は、振動部1に接続された帯状の配線部材50と、配線部材50に接続された複数のリード線80と、を有している。本実施形態では、接続構造体2は、二つのリード線80を有している。
As shown in FIGS. 1 to 4, the
図6は、接続構造体及び圧電素子の上面図である。図1~図6に示されるように、配線部材50は、主面11aに直交する直交方向(Z方向)から見て、主面11aの長辺11cに沿って延在して、主面11aの短辺11dと交差している。本実施形態では、配線部材50は、主面11aの短辺11dと直交するように配置されている。配線部材50が延在している方向は、Y方向と直交している。配線部材50は、X方向に延在している。配線部材50は、圧電素子10と電気的かつ物理的に接続されている一端部と、リード線80と電気的かつ物理的に接続される他端部とを有している。
FIG. 6 is a top view of the connection structure and the piezoelectric element. As shown in FIGS. 1 to 6, the
配線部材50は、複数の外部電極13,15上に位置している。配線部材50は、接合部材70によって複数の外部電極13,15と電気的に接続されている。接合部材70は、Z方向から見て複数の外部電極13,15を一体的に覆うように、配線部材50の一端部と圧電素子10との間に設けられている。接合部材70は、複数の導電性粒子(不図示)を含む樹脂層である。導電性粒子は、例えば、金属粒子、金めっき粒子である。接合部材70は、例えば熱硬化性エラストマーを含んでいる。接合部材70は、例えば、異方性導電ペースト又は異方性導電性膜が硬化することにより形成される。
The
配線部材50は、接合部材71によっても主面11aに接合されている。配線部材50は、接合部材71によって主面11aに接合されている。接合部材71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。接合部材71は、主面11aの一方の短辺11dに沿って配置されている。接合部材71は、配線部材50の幅方向(Y方向)の全体を主面11aに接合している。接合部材71は、接合部材70から離間している。接合部材71は、たとえば、ニトリルゴムを含んでいる。接合部材71は、接合部材70に含まれる樹脂材料と同じ樹脂材料を含んでいてもよい。
The
配線部材50は、互いに連続し、一体化された第一領域R1、第二領域R2、及び第三領域R3を有している。
The
第一領域R1は、振動部1により支持されている。第一領域R1は、主面11a上に配置されている。第一領域R1は、後述する接合部材70及び接合部材71によって、主面11aに接合(接着)されている。第一領域R1は、主面11aに固定されている。これにより、第一領域R1は、主面11aと一体的に変位する。第一領域R1のX方向の一方の端部は、主面11aのX方向の一方の端部と、接合部材71に接着されている。第一領域R1は、Z方向から見て、主面11aと重なっている。
The first region R1 is supported by the vibrating
第一領域R1は、Z方向から見て、長方形状を呈している。第一領域R1の長辺方向は、X方向であり、主面11aの長辺方向と一致している。第一領域R1の短辺方向は、Y方向であり、主面11aの短辺方向と一致している。第一領域R1は、主面11aの長辺11cに沿って延在し、主面11aの一方の短辺11dに至っている。第一領域R1は、複数の外部電極13,15を一体的に覆うように、接合部材70によって圧電素子10に接合されている。第一領域R1は、複数の外部電極13,15の全体を覆っている。複数の外部電極13,15は、Z方向から見て、第一領域R1から露出していない。
The first region R1 has a rectangular shape when viewed from the Z direction. The long side direction of the first region R1 is the X direction and coincides with the long side direction of the
第二領域R2は、支持部3fにより支持されている。第二領域R2は、Z方向から見て、支持部3fと重なっている。第二領域R2は、接合部材72によって支持部3fに接合(接着)されている。第二領域R2は、支持部3fに固定されている。接合部材72は、たとえば、エポキシ樹脂又はアクリル系樹脂からなっている。接合部材72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。接合部材72は、第二領域R2のカバー57の表面に設けられている。
The second region R2 is supported by the
第三領域R3は、第一領域R1と第二領域R2とに接続されている。第三領域R3は、第一領域R1と第二領域R2との間に配置され、第一領域R1と第二領域R2とを互いに接続している。第三領域R3は、第一領域R1及び第二領域R2のそれぞれと隣り合っている。第三領域R3は、Z方向から見て、主面11aと重なっていない。
The third region R3 is connected to the first region R1 and the second region R2. The third region R3 is arranged between the first region R1 and the second region R2 and connects the first region R1 and the second region R2 to each other. The third region R3 is adjacent to each of the first region R1 and the second region R2. The third region R3 does not overlap the
第三領域R3は、互いに連続し、一体化された第一延在部E1、第二延在部E2、第三延在部E3、第一湾曲部C1、及び、第二湾曲部C2を有している。第一延在部E1は、X方向に沿って延在し、第一領域R1と第一湾曲部C1とを互いに接続している。第一湾曲部C1は、湾曲して第一延在部E1と第二延在部E2とを互いに接続している。第二延在部E2は、斜め上方に向かって延在し、第一湾曲部C1と第二湾曲部C2とを互いに接続している。第二湾曲部C2は、湾曲して第二延在部E2と第三延在部E3とを互いに接続している。第三延在部E3は、X方向に沿って延在し、第二湾曲部C2と第二領域R2とを互いに接続している。 The third region R3 has a first extension portion E1, a second extension portion E2, a third extension portion E3, a first curved portion C1, and a second curved portion C2 that are continuous and integrated with each other. are doing. The first extending portion E1 extends along the X direction and connects the first region R1 and the first curved portion C1 to each other. The first curved portion C1 curves to connect the first extension portion E1 and the second extension portion E2 to each other. The second extending portion E2 extends obliquely upward and connects the first curved portion C1 and the second curved portion C2 to each other. The second curved portion C2 curves to connect the second extension portion E2 and the third extension portion E3 to each other. The third extending portion E3 extends along the X direction and connects the second curved portion C2 and the second region R2 to each other.
配線部材50は帯状なので、第一湾曲部C1及び第二湾曲部C2は湾曲面を構成している。主面11aの直交方向(Z方向)における第三領域R3の長さL1は、Z方向における圧電素体11の長さL2よりも長い。長さL1は、例えば5mm以上7mm以下である。長さL2は、例えば0.2mm以上1.0mm以下である。第一湾曲部C1及び第二湾曲部C2の曲率半径は、圧電素子10の振幅(変位量)よりも大きい。第一湾曲部C1の曲率半径は、例えば1mm以上3mm以下である。第二湾曲部C2の曲率半径は、例えば1mm以上3mm以下である。圧電素子10の振幅は、例えば20μm以上200μm以下である。
Since the
図6は、接続構造体及び圧電素子の上面図である。図7は、接続構造体の下面図である。図1~図7に示されるように、配線部材50は、ベース51、複数の導体層53,55、カバー57、及び補強部材59を有している。本実施形態では、配線部材50は、二つの導体層53,55を備えている。配線部材50は、たとえば、フレキシブルプリント基板(FPC)又はフレキシブルフラットケーブル(FFC)である。
FIG. 6 is a top view of the connection structure and the piezoelectric element. FIG. 7 is a bottom view of the connecting structure. As shown in FIGS. 1 to 7, the
ベース51は、帯状を呈し、互いに対向している一対の主面51a,51bを有している。ベース51は、電気絶縁性を有している。ベース51は、たとえば、ポリイミド樹脂等の樹脂からなる樹脂層である。ベース51の厚さは、たとえば100μmである。
The
各導体層53,55は、ベース51の主面51a上に配置されている。各導体層53,55は、接着層(不図示)によって、主面51aに接合(接着)されている。各導体層53,55は、たとえば、Cuからなる。各導体層53,55は、たとえば、Cu層上にNiメッキ層及びAuメッキ層がこの順に設けられた構成であってもよい。導体層53と導体層55とは、互いに離間して配置されている。各導体層53,55の厚さは、たとえば20μmである。
Each
導体層53は、リード線80に接続された端部53aと、外部電極13に接続された端部53bと、端部53aと端部53bとを接続している接続部53cと、を含んでいる。接続部53cは、配線部材50が延在している方向(X方向)に延在している。端部53aは、接続部53cの一端部と、配線部材50が延在している方向において隣り合っている。端部53bは、接続部53cの他端部と、配線部材50の幅方向(Y方向)において隣り合っている。
The
導体層55は、リード線80に接続された端部55aと、外部電極15に接続された端部55bと、端部55aと端部55bとを接続している接続部55cと、を含んでいる。接続部55cは、配線部材50が延在している方向(X方向)に延在している。端部55aは、接続部55cの一端部と、配線部材50が延在している方向において隣り合っている。端部55bは、接続部55cの他端部と、配線部材50の幅方向(Y方向)において隣り合っている。
The
端部53aと端部55aとは、配線部材50の幅方向において互いに離間して配置されている。端部53bと端部55bとは、配線部材50の延在している方向において互いに離間して配置されている。接続部53cと接続部55cとは、互いに平行、かつ、配線部材50の幅方向において互いに離間して配置されている。
The
端部53aと外部電極13との間には、接合部材70が存在している。端部53aと外部電極13とは、接合部材70に含まれる導電性粒子を通じて電気的に接続されている。端部55aと外部電極15との間には、接合部材70が存在している。端部55aと外部電極15とは、接合部材70に含まれる導電性粒子を通じて電気的に接続されている。
A
カバー57は、特に図7に示されるように、主面51a上に配置されている。カバー57は、各導体層53,55と、主面51aとを覆っている。カバー57は、各導体層53,55と、主面51aのうち、各導体層53,55から露出している領域とに接着層(不図示)によって接合(接着)されている。カバー57は、たとえば、ポリイミド樹脂等の樹脂からなる樹脂層である。カバー57の厚さは、たとえば25μmである。
The
導体層53の端部53a,53bと、導体層55の端部55a,55bと、主面51aの一部領域は、カバー57から露出している。主面51aの一部領域は、Z方向から見て、端部53aと端部55aとの間に配置された領域、及び、端部53bと端部55bとの間に配置された領域である。各端部53a,53b,55a,55bには、たとえば、ニッケルめっき及び金フラッシュめっきが施されている。
補強部材59は、配線部材50の他端部に配置されている。補強部材59は、ベース51の主面51b上に配置されている。補強部材59は、接着層(不図示)によって、主面51bに接合(接着)されている。補強部材59は、電気絶縁性を有する矩形板状の部材である。補強部材59は、たとえば、ポリイミド樹脂からなる。
The reinforcing
リード線80は、複数の心線の束81と、束81を被覆する被覆部材82と、を有している。本実施形態では、リード線80は、12本の心線を有している。被覆部材82は、束81の外周を覆っている。被覆部材82は、複数の心線の全体をまとめて覆っている。束81の端部は、被覆部材82から露出し、各導体層53,55の端部53a,55aに接続されている。束81の端部は、導電性接着剤により各端部53a,55aに接続されている。導電性接着剤は、たとえば、はんだなどの熱溶融性金属である。導電性接着剤は、導電性材料としてAu、Cu等を含む導電性ペーストを用いて形成されていてもよい。
The
振動デバイス100を備える電子機器では、圧電素子10を振動させることによって音を発生させる。圧電素子10の振動により、音だけでなく、触感を生じさせてもよい。
An electronic device having the vibrating
以上説明したように、圧電素子10は、圧電素体11がZ方向に変位するように、屈曲振動する。主面11aは、長方形状を有しているので、圧電素体11の変位量は、主面11aの長辺方向(X方向)の中央で最も大きくなり、主面11aの長辺方向の両端で最も小さくなる。配線部材50は、振動部1により支持されている第一領域R1と、支持部3fにより支持されている第二領域R2と、第一領域R1と第二領域R2とに接続されている第三領域R3と、を有している。第一領域R1は、振動部1により支持されているので、振動部1の変位に伴って変位する。第三領域R3は、第一領域R1に接続されているので、第一領域R1の変位に伴って変位しようとする。第三領域R3は、第二領域R2にも接続されている。第二領域R2は、支持部3fにより支持され、変位しない。したがって、第三領域R3の振動は、圧電素子10の振動とは一致せず、圧電素子10の振動を阻害するおそれがある。
As described above, the
配線部材50は、圧電素体11の主面11aの長辺11cに沿って延在して、圧電素体11の主面11aの短辺11dと交差している。したがって、第三領域R3は、圧電素体11の主面11aの短辺部分で第一領域R1に接続されている。上述のように、主面11aの変位量は、主面11aの長辺方向の両端で最も小さくなる。よって、配線部材50が、圧電素体11の主面11aの短辺11dに沿って延在して、圧電素体11の主面11aの長辺11cと交差している場合、すなわち、第三領域R3が圧電素体11の主面11aの長辺部分で第一領域R1に接続されている場合と比べ、第三領域R3の振動が抑制される。この結果、圧電素子10の振動が阻害され難く、圧電素子10の振幅を増大させることができる。第三領域R3は、湾曲しているので、第三領域R3には遊びが生じる。このため、外部の振動が配線部材50を通じて圧電素子10に伝達されることが抑制される。この結果、圧電素子10の振動が更に阻害され難く、圧電素子10の振幅を更に増大させることができる。
The
第三領域R3に遊びが生じることで、圧電素子10の振動が阻害され難く、その点でも圧電素子10の振幅を更に増大させることができる。また、外部の振動及び圧電素子10の振動により接合部材71にかかる負荷を抑制することができる。したがって、配線部材50が主面11aから剥離することを抑制できる。
The play in the third region R3 makes it difficult for the vibration of the
Z方向における第三領域R3の長さL1は、Z方向における圧電素体11の長さL2よりも長い。第三領域R3の遊びは、長さL2に対し、長さL1が長いほど、大きくなり易い。このため、本実施形態では、圧電素体11の振幅が一層増大する。また、配線部材50の剥離を更に抑制できる。長さL1が長いほど、振動デバイス100の発生力(振動)に対する影響が小さくなる。
The length L1 of the third region R3 in the Z direction is longer than the length L2 of the
第三領域R3は、第一湾曲部C1及び第二湾曲部C2を有しているので、第三領域R3に遊びが生じる。遊びが外部の振動を吸収するので、圧電素子10の振動が阻害され難い。第一湾曲部C1及び第二湾曲部C2の曲率半径が、圧電素子10の振幅よりも小さい場合、配線部材50の直線状の各延在部E1,E2,E3の長さが長くなるので、ケース3以外の場所に仮想的な壁が生まれ、ばらつきの大きな空室共振が発生し易い。したがって、配線部材50由来の空室共振によって残響(固有振動数)が発生した各延在部E1,E2,E3の影響が大きくなる。これに対し、本実施形態では、第一湾曲部C1及び第二湾曲部C2の曲率半径は、圧電素子10の振幅よりも大きい。このため、残響の影響を抑制することができる。第一湾曲部C1及び第二湾曲部C2の曲率半径は、各延在部E1,E2,E3の長さよりも長くてもよい。
Since the third region R3 has the first curved portion C1 and the second curved portion C2, there is play in the third region R3. Since the play absorbs external vibration, the vibration of the
ケース3の底部3aは、X方向における振動部1の両端部1aを保持している。このため、振動部1のX方向の中央部における振幅を更に増大させることができる。
A
外部電極13,15は、主面11aの中央部に配置されている。このため、圧電素子10をバランスよく振動させることができる。
The
本実施形態に係る電子機器は、振動デバイス100を備えるので、圧電素子10の振幅を増大させることができる。
Since the electronic device according to this embodiment includes the
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。 The present invention is not necessarily limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible without departing from the scope of the invention.
図8は、変形例に係る振動デバイスの一部拡大断面図である。図8に示されるように、変形例に係る振動デバイス100Aは、ケース3に凹部3dが設けられておらず、振動部材12の主面12bの全面が接着層60により底部3aに接合(接着)されている点で、振動デバイス100と相違している。この場合であっても、圧電素子10の振動が阻害され難い。
FIG. 8 is a partially enlarged cross-sectional view of a vibration device according to a modification. As shown in FIG. 8, in a vibrating
振動デバイス100,100Aでは、配線部材50の第三領域R3は、第一延在部E1を有していなくてもよい。この場合、第一湾曲部C1と第一領域R1とが直接接続される。第三領域R3は、第二延在部E2を有していなくてもよい。この場合、第一湾曲部C1と第二湾曲部C2とが直接接続される。第三領域R3は、第三延在部E3を有していなくてもよい。この場合、第二湾曲部と第三領域R3とが直接接続される。第三領域R3は、少なくとも第一湾曲部C1を有していればよい。第一湾曲部C1により生じる遊びで、外部の振動が吸収される。
In the vibrating
振動デバイス100,100Aでは、振動部1は振動部材12を備えているが、振動部1は振動部材12を備えていなくてもよい。この場合、振動部1の構造を簡単にすることができる。
In the vibrating
1…振動部、1a…端部、3a…底部(保持部)、10…圧電素子、11…圧電素体、11a…主面、11c…長辺、11d…短辺、12…振動部材、13,15…外部電極、19,21,23…内部電極、50…配線部材、100,100A…振動デバイス、C1…第一湾曲部、C2…第二湾曲部、R1…第一領域、R2…第二領域、R3…第三領域。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記外部電極に接続された配線部材と、を備え、
前記主面に直交する直交方向から見て、前記配線部材は、前記主面の長辺に沿って延在して、前記主面の短辺と交差し、
前記配線部材は、導電性を有する第一接合部材と電気絶縁性を有する第二接合部材とにより前記振動部に接合されることで前記振動部により支持されている第一領域と、支持部により支持されている第二領域と、前記第一領域のうち前記第二接合部材に接合された部分と前記第二領域とに接続されている第三領域と、を有し、
前記第三領域は、湾曲部を含んでおり、
前記配線部材は、互いに対向している第一主面及び第二主面を有しているベースと、前記第一主面上に配置されている導電層と、を含み、
前記第一領域おいて、前記第二主面が空間に面して設けられている、振動デバイス。 a piezoelectric element having a rectangular main surface; an internal electrode arranged inside the piezoelectric element; a vibrating portion having a piezoelectric element including an external electrode,
and a wiring member connected to the external electrode,
When viewed in an orthogonal direction orthogonal to the main surface, the wiring member extends along the long side of the main surface and intersects the short side of the main surface,
The wiring member includes a first region supported by the vibrating portion by being joined to the vibrating portion by a conductive first joining member and an electrically insulating second joining member; a supported second region; and a third region connected to a portion of the first region that is joined to the second joining member and the second region;
The third region includes a curved portion,
The wiring member includes a base having a first main surface and a second main surface facing each other, and a conductive layer disposed on the first main surface,
The vibrating device, wherein in the first region, the second main surface is provided facing the space.
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