JP7268477B2 - 音響デバイス - Google Patents
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Description
本発明は、振動デバイス及び音響デバイスに関する。
圧電素子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１参照）。特許文献１では、圧電素子は、接着剤層により振動部材に接合されている。
圧電素子が、接着剤層により振動部材に接合されている場合、振動部材が圧電素子の変位を拘束するおそれがある。すなわち、振動部材が、圧電素子の変位を阻害するおそれがある。振動部材が、圧電素子の変位を阻害する場合、振動デバイスの変位が低下する。音響デバイスが振動デバイスを備える場合、音響デバイスの音圧レベルが低下する。
本発明の第一の態様は、変位の低下が抑制される振動デバイスを提供することを目的とする。本発明の第二の態様は、音圧レベルの低下が抑制されている音響デバイスを提供することを目的とする。
第一の態様に係る振動デバイスは、圧電素子と、粘着層とを備えている。圧電素子は、互いに対向している一対の主面を有している。粘着層は、一方の主面上に配置されており、一方の主面と接している。粘着層の引張強さは、１０Ｎ／ｃｍ以上４８Ｎ／ｃｍ以下である。
本発明者らは、調査研究の結果、粘着層の引張強さが振動デバイスの変位と関係していることを新たに見出した。すなわち、粘着層の引張強さが、１０Ｎ／ｃｍ未満である場合、振動デバイスの変位が低下する。粘着層の引張強さが、４８Ｎ／ｃｍより大きい場合でも、振動デバイスの変位が低下する。
上記第一の態様では、粘着層の引張強さが、１０Ｎ／ｃｍ以上４８Ｎ／ｃｍ以下である。したがって、上記第一の態様では、変位の低下が抑制される。
上記第一の態様では、粘着層の引張強さが、１０Ｎ／ｃｍ以上４８Ｎ／ｃｍ以下である。したがって、上記第一の態様では、変位の低下が抑制される。
第二の態様に係る音響デバイスは、圧電素子と、粘着層と、振動部材と、を備えている。圧電素子は、互いに対向している一対の主面を有している。粘着層は、一方の主面上に配置されており、一方の主面と接している。振動部材は、一方の主面との間に粘着層が位置するように配置されており、粘着層と接している。粘着層の引張強さは、１０Ｎ／ｃｍ以上４８Ｎ／ｃｍ以下である。
本発明者らは、調査研究の結果、粘着層の引張強さが音響デバイスの音圧レベルと関係していることを新たに見出した。すなわち、粘着層の引張強さが、１０Ｎ／ｃｍ未満である場合、音響デバイスの音圧レベルが低下する。粘着層の引張強さが、４８Ｎ／ｃｍより大きい場合でも、音響デバイスの音圧レベルが低下する。
上記第二の態様では、粘着層の引張強さが、１０Ｎ／ｃｍ以上４８Ｎ／ｃｍ以下である。したがって、上記第二の態様では、音圧レベルの低下が抑制されている。
上記第二の態様では、粘着層の引張強さが、１０Ｎ／ｃｍ以上４８Ｎ／ｃｍ以下である。したがって、上記第二の態様では、音圧レベルの低下が抑制されている。
粘着層は、ゴム系粘着剤からなっていてもよい。
本発明の第一の態様によれば、変位の低下が抑制される振動デバイスが提供される。本発明の第二の態様によれば、音圧レベルの低下が抑制されている音響デバイスが提供される。
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３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、本実施形態に係る振動デバイスを示す斜視図である。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、圧電素子の分解斜視図である。
振動デバイス１は、図１及び図２に示されるように、圧電素子１０と、粘着層５０とを備えている。圧電素子１０は、バイモルフ型の圧電素子であり、圧電素体１１と、複数の外部電極１３，１４，１５と、を有している。本実施形態では、圧電素子１０は、三つの外部電極１３，１４，１５を有している。圧電素子１０は、積層型圧電素子である。
振動デバイス１は、図１及び図２に示されるように、圧電素子１０と、粘着層５０とを備えている。圧電素子１０は、バイモルフ型の圧電素子であり、圧電素体１１と、複数の外部電極１３，１４，１５と、を有している。本実施形態では、圧電素子１０は、三つの外部電極１３，１４，１５を有している。圧電素子１０は、積層型圧電素子である。
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、互いに対向している一対の側面１１ｃ、及び、互いに対向している一対の側面１１ｅを有している。したがって、圧電素子１０が、一対の主面１１ａ，１１ｂを有している。本明細書での直方体形状は、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を含む。一対の主面１１ａ，１１ｂが対向している方向は、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。一対の側面１１ｅが対向している方向は、第二方向Ｄ２である。第二方向Ｄ２は、各側面１１ｃに直交する方向でもある。一対の側面１１ｃが対向している方向は、第三方向Ｄ３である。第三方向Ｄ３は、各側面１１ｅに直交する方向でもある。
各主面１１ａ，１１ｂは、四つの辺を有している。各主面１１ａ，１１ｂは、矩形状を呈している。本実施形態では、各主面１１ａ，１１ｂは、正方形状を呈している。この場合、圧電素子１０（圧電素体１１）は、平面視で、正方形状を呈している。各主面１１ａ，１１ｂ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てもよい。本明細書での矩形状は、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を含む。各主面１１ａ，１１ｂは、円形状を呈していてもよい。この場合、圧電素子１０（圧電素体１１）は、円板形状を呈する。
一対の側面１１ｃは、一対の主面１１ａ，１１ｂ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１１ｃは、第三方向Ｄ３にも延在している。一対の側面１１ｅは、一対の主面１１ａ，１１ｂ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１１ｅは、第二方向Ｄ２にも延在している。圧電素体１１の第二方向Ｄ２での長さは、たとえば、３０ｍｍである。圧電素体１１の第三方向Ｄ３での長さは、たとえば、３０ｍｍである。圧電素体１１の第一方向Ｄ１での長さ、すなわち、圧電素体１１の厚みは、たとえば、０．４９ｍｍである。各主面１１ａ，１１ｂと各側面１１ｃ，１１ｅとは、間接的に隣り合っていてもよい。この場合、各主面１１ａ，１１ｂと各側面１１ｃ，１１ｅとの間には、稜部が位置する。
圧電素体１１では、図２及び図３に示されるように、複数の圧電体層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄが第一方向Ｄ１に積層されている。本実施形態では、圧電素体１１は、８層の圧電体層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄを有している。圧電体層１７ａは、主面１１ａを有している。圧電体層１８ｄは、主面１１ｂを有している。圧電体層１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１８ａ，１８ｂ，１８ｃは、圧電体層１７ａと圧電体層１８ｄとの間に位置している。圧電体層１７ｂ，１７ｄ，１８ａ，１８ｃの分極の向きは、圧電体層１７ｃ，１８ｂの分極の向きと反対である。本実施形態では、圧電体層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄの厚みは同じである。本明細書での「同じ」には、製造誤差の範囲が含まれている。
各圧電体層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ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，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄは、圧電セラミック材料からなる。圧電セラミック材料は、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）を含む。各圧電体層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ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，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄは、各圧電体層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄの間の境界が認識できない程度に一体化されている。
各外部電極１３，１４，１５は、主面１１ａ上に配置されている。外部電極１３，１４，１５は、外部電極１３、外部電極１４、外部電極１５の順で第二方向Ｄ２に並んでいる。外部電極１３と外部電極１４とは、第二方向Ｄ２で隣り合っている。外部電極１４と外部電極１５とは、第二方向Ｄ２で隣り合っている。第二方向Ｄ２において、外部電極１４と外部電極１５との最短距離は、外部電極１３と外部電極１４との最短距離よりも長い。各外部電極１３，１４，１５は、第一方向Ｄ１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１３，１４，１５は、第一方向Ｄ１から見て、矩形状を呈している。各外部電極１３，１４は、第一方向Ｄ１から見て、長方形状を呈している。本実施形態では、各外部電極１３，１４は、長方形状の各角が丸められている形状を呈している。外部電極１５は、第一方向Ｄ１から見て、正方形状を呈している。本実施形態では、外部電極１５は、正方形状の各角が丸められている形状を呈している。各外部電極１３，１４，１５は、導電性材料からなる。導電性材料には、たとえば、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、又はＡｇ－Ｐｄ合金が用いられる。各外部電極１３，１４，１５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。
圧電素子１０は、図２及び図３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２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７を備えている。本実施形態では、圧電素子１０は、７層の内部電極２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７を有している。各内部電極２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７は、導電性材料からなる。導電性材料には、たとえば、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、又はＡｇ－Ｐｄ合金が用いられる。各内部電極２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７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２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７の外形形状は、矩形状を呈している。具体的には、各内部電極２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７の外形形状は、長方形状を呈している。
各内部電極２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７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２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７の各々は、互いに、第一方向Ｄ１に間隔を有して対向している。各内部電極２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７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２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７は、各側面１１ｃ，１１ｅには露出していない。各内部電極２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７は、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。
内部電極２１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２２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。内部電極２４は、圧電体層１７ｄと圧電体層１８ａとの間に位置している。内部電極２５は、圧電体層１８ａと圧電体層１８ｂとの間に位置している。内部電極２６は、圧電体層１８ｂと圧電体層１８ｃとの間に位置している。内部電極２７は、圧電体層１８ｃと圧電体層１８ｄとの間に位置している。
外部電極１３は、内部電極２１と内部電極２３と複数の接続導体３３とに複数のビア導体４３を通して電気的に接続されている。複数の接続導体３３は、それぞれ、内部電極２２，２４，２５，２６，２７と同じ層に位置している。各接続導体３３は、各内部電極２２，２４，２５，２６，２７に形成された開口内に位置している。各開口は、第一方向Ｄ１から見て、外部電極１３に対応する位置に形成されている。各接続導体３３は、第一方向Ｄ１から見て、各内部電極２２，２４，２５，２６，２７に囲まれている。各接続導体３３は、各内部電極２２，２４，２５，２６，２７と離間している。
各接続導体３３は、第一方向Ｄ１において外部電極１３と対向しており、第一方向Ｄ１から見て外部電極１３と重なる位置に配置されている。各接続導体３３は、第一方向Ｄ１において内部電極２１，２３と対向しており、第一方向Ｄ１から見て内部電極２１，２３と重なる位置に配置されている。複数のビア導体４３は、それぞれ、外部電極１３と内部電極２１と内部電極２３と複数の接続導体３３との間に位置しており、第一方向Ｄ１から見て外部電極１３と重なる位置に配置されている。複数のビア導体４３は、それぞれ、第一方向Ｄ１において、対応する圧電体層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１８ａ，１８ｂ，１８ｃを貫通している。
外部電極１４は、内部電極２５と内部電極２７と複数の接続導体３４とに複数のビア導体４４を通して電気的に接続されている。複数の接続導体３４は、それぞれ、内部電極２１，２２，２３，２４，２６と同じ層に位置している。各接続導体３４は、各内部電極２１，２２，２３，２４，２６に形成された開口内に位置している。各開口は、第一方向Ｄ１から見て、外部電極１４に対応する位置に形成されている。すなわち、各接続導体３４は、第一方向Ｄ１から見て、各内部電極２１，２２，２３，２４，２６に囲まれている。各接続導体３４は、各内部電極２１，２２，２３，２４，２６と離間している。各接続導体３４は、各接続導体３３と離間している。
内部電極２２と同じ層に位置している接続導体３３と接続導体３４は、同じ開口内に隣り合って位置している。内部電極２４と同じ層に位置している接続導体３３と接続導体３４は、同じ開口内に隣り合って位置している。内部電極２６と同じ層に位置している接続導体３３と接続導体３４は、同じ開口内で隣り合って位置している。
各接続導体３４は、第一方向Ｄ１において外部電極１４と対向しており、第一方向Ｄ１から見て外部電極１４と重なる位置に配置されている。各接続導体３４は、第一方向Ｄ１において内部電極２５，２７と対向しており、第一方向Ｄ１から見て内部電極２５，２７と重なる位置に配置されている。複数のビア導体４４は、それぞれ、外部電極１４と内部電極２５と内部電極２７と複数の接続導体３４との間に位置しており、第一方向Ｄ１から見て外部電極１４と重なる位置に配置されている。複数のビア導体４４は、それぞれ、第一方向Ｄ１において、対応する圧電体層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１８ａ，１８ｂ，１８ｃを貫通している。
外部電極１５は、内部電極２２と内部電極２４と内部電極２６と複数の接続導体３５とに複数のビア導体４５を通して電気的に接続されている。複数の接続導体３５は、それぞれ、内部電極２１，２３，２５，２７と同じ層に位置している。各接続導体３５は、各内部電極２１，２３，２５，２７に形成された開口内に位置している。各開口は、第一方向Ｄ１から見て、外部電極１５に対応する位置に形成されている。すなわち、各接続導体３５の全縁は、第一方向Ｄ１から見て、各内部電極２１，２３，２５，２７に囲まれている。各開口は、第一方向Ｄ１から見て、外部電極１５に対応する位置に形成されている。
各接続導体３５は、第一方向Ｄ１において外部電極１５と対向しており、第一方向Ｄ１から見て外部電極１５と重なる位置に配置されている。各接続導体３５は、第一方向Ｄ１において内部電極２２，２４，２６と対向しており、第一方向Ｄ１から見て内部電極２２，２４，２６と重なる位置に配置されている。複数のビア導体４５は、それぞれ、外部電極１５と内部電極２２と内部電極２４と内部電極２６と複数の接続導体３５との間に位置しており、第一方向Ｄ１から見て外部電極１５と重なる位置に配置されている。複数のビア導体４５は、それぞれ、第一方向Ｄ１において、対応する圧電体層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１８ａ，１８ｂ，１８ｃを貫通している。
各接続導体３３，３４，３５は、第一方向Ｄ１から見て、矩形状を呈している。各接続導体３３，３４は、第一方向Ｄ１から見て、長方形状を呈している。本実施形態では、各接続導体３３，３４は、第一方向Ｄ１から見て、長方形状の各角が丸められている形状を呈している。各接続導体３５は、第一方向Ｄ１から見て、正方形状を呈している。本実施形態では、各接続導体３５は、第一方向Ｄ１から見て、正方形状の各角が丸められている形状を呈している。
接続導体３３，３４，３５及びビア導体４３，４４，４５は、導電性材料からなる。導電性材料には、たとえば、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、又はＡｇ－Ｐｄ合金が用いられる。接続導体３３，３４，３５及びビア導体４３，４４，４５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。ビア導体４３，４４，４５は、対応する圧電体層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ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２１，２３と電気的に接続されている導体と、内部電極２５，２７と電気的に接続されている導体と、内部電極２２，２４，２６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，１１ｅにも、内部電極２１，２３と電気的に接続されている導体と、内部電極２５，２７と電気的に接続されている導体と、内部電極２２，２４，２６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を第三方向Ｄ３から見たとき、各側面１１ｃの全体が露出している。各側面１１ｅを第二方向Ｄ２から見たとき、各側面１１ｅの全体が露出している。本実施形態では、各側面１１ｃ，１１ｅも、自然面である。
複数の圧電体層１７ｂ，１７ｃ，１７ｄにおいて、外部電極１３に接続されている内部電極２１，２３と外部電極１５に接続されている内部電極２２，２４とに挟まれている領域は、圧電的に活性な第一活性領域１９を構成する。複数の圧電体層１８ａ，１８ｂ，１８ｃにおいて、外部電極１４に接続されている内部電極２５，２７と外部電極１５に接続されている内部電極２４，２６とに挟まれている領域は、圧電的に活性な第二活性領域２０を構成する。第一活性領域１９と第二活性領域２０は、主面１１ａと主面１１ｂとの間に配置されている。第二活性領域２０は、第一活性領域１９よりも主面１１ｂ寄りに配置されている。第一活性領域１９及び第二活性領域２０は、少なくとも１つの圧電体層によって構成される。
本実施形態では、第一活性領域１９及び第二活性領域２０は、第一方向Ｄ１から見て、複数の外部電極１３，１４，１５を囲むように位置している。第一活性領域１９及び第二活性領域２０は、第一方向Ｄ１から見て外部電極１４と外部電極１５との間に位置している領域、及び、第一方向Ｄ１から見て外部電極１３，１４，１５が位置している領域の外側の領域を含んでいる。
圧電素体１１における、第一方向Ｄ１から見て外部電極１３，１４（接続導体３３，３４）と重なる領域は、圧電的に非活性である。圧電素体１１における、第一方向Ｄ１から見て外部電極１５（接続導体３５）と重なる領域も、圧電的に非活性である。以下、圧電的に非活性な領域を、「非活性領域」と称する。圧電素子１０では、第一方向Ｄ１から見て、非活性領域は、第一活性領域１９及び第二活性領域２０に囲まれている。第一方向Ｄ１から見て、非活性領域は、圧電素体１１（主面１１ａ，１１ｂ）の中央からずれて位置している。
粘着層５０は、主面１１ｂ上に配置されている。粘着層５０は、互いに対向している一対の主面５０ａ，５０ｂを有している。主面５０ａは、主面１１ｂと接している。すなわち、粘着層５０は、主面１１ｂと接している。粘着層５０は、粘着層５０が有している粘着性により、主面１１ｂに粘着している。粘着層５０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。粘着層５０は、たとえば、ゴム系粘着剤からなる。粘着層５０は、粘着性を有していない基材を含んでいない。粘着層５０の引張強さは、１０Ｎ／ｃｍ以上４８Ｎ／ｃｍ以下である。粘着層５０の厚みは、たとえば、０．１～０．８ｍｍである。
主面５０ａ，５０ｂは、たとえば、矩形状を呈している。主面５０ａ，５０ｂは、たとえば、円形状又は枠状を呈していてもよい。すなわち、粘着層５０は、平面視で、円形状又は枠状を呈していてもよい。主面５０ａ，５０ｂは、主面１１ｂと同じ形状及び同じ面積を有していてもよい。この場合、第一方向Ｄ１から見て、主面１１ｂの全体が粘着層５０で覆われていてもよい。主面５０ａ，５０ｂは、主面１１ｂと異なる形状及び異なる面積を有していてもよい。この場合、第一方向Ｄ１から見て、主面１１ｂの一部が粘着層５０から露出していてもよい。本実施形態では、主面５０ａ，５０ｂは、主面１１ｂと同じ形状及び同じ面積を有しており、第一方向Ｄ１から見て、主面１１ｂの全体が粘着層５０で覆われている。粘着層５０が、平面視で、枠状を呈している場合、粘着層５０は、たとえば、主面１１ｂの各辺に沿った部分を有する。
図４及び図５を参照して、本実施形態に係る音響デバイス３の構成を説明する。図４は、本実施形態に係る音響デバイスを示す斜視図である。図５は、本実施形態に係る音響デバイスの断面構成を示す図である。
音響デバイス３は、振動デバイス１（圧電素子１０及び粘着層５０）と、振動部材６０とを備えている。
音響デバイス３は、振動デバイス１（圧電素子１０及び粘着層５０）と、振動部材６０とを備えている。
振動部材６０は、互いに対向している主面６０ａ，６０ｂを有している。本実施形態では、振動部材６０は、振動板である。振動デバイス１は、主面６０ａ上に配置されている。主面５０ｂは、主面６０ａと接している。すなわち、粘着層５０は、主面６０ａと接している。粘着層５０は、粘着層５０が有している粘着性により、主面６０ａに粘着している。粘着層５０が有している粘着性により、圧電素子１０が振動部材６０に取り付けられている。粘着層５０は、主面１１ｂ及び主面６０ａから剥離可能である。すなわち、粘着層５０は、圧電素子１０（圧電素体１１）と、振動部材６０とから剥離可能である。粘着層５０は、圧電素子１０と振動部材６０との間に位置している。粘着層５０が、平面視で、枠状を呈している場合、圧電素子１０、粘着層５０、及び振動部材６０が音響空間を画成する。音響空間は、粘着層５０及び振動部材６０の少なくとも一方に設けられた連通孔を通して、外部空間と連通していてもよい。
振動部材６０は、たとえば、合成樹脂からなる。この場合、振動部材６０は、たとえば、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネイト樹脂、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合体樹脂）、塩化ビニル系樹脂、又は、ＰＥＴ樹脂（ポリエチレンテレフタラート樹脂）を含む。振動部材６０は、たとえば、金属からなる。この場合、振動部材６０は、たとえば、Ｎｉもしくはその合金、Ｆｅもしくはその合金、Ａｌもしくはその合金、Ｍｇもしくはその合金、Ｃｕもしくはその合金、又は、ステンレス鋼を含む。振動部材６０は、たとえば、ガラスからなる。振動部材６０（主面６０ａ，６０ｂ）は、たとえば、第一方向Ｄ１から見て、矩形状を呈している。振動部材６０の厚みは、たとえば、０．０１～５０ｍｍである。
図４及び図５に示されるように、圧電素子１０には、配線部材７０が接続されている。配線部材７０は、ベース７１、複数の導体７３，７５、及び、カバー（不図示）を有している。本実施形態では、配線部材７０は、二つの導体７３，７５を備えている。配線部材７０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。配線部材７０は、補強部材（不図示）を有していてもよい。
ベース７１は、帯状を呈し、互いに対向している一対の主面７１ａ，７１ｂを有している。ベース７１は、電気絶縁性を有している。ベース７１は、たとえば、樹脂からなる層である。ベース７１は、たとえば、ポリイミド樹脂からなる。ベース７１の厚みは、たとえば、２５μｍである。
各導体７３，７５は、主面７１ａ上に配置されている。各導体７３，７５は、接着層（不図示）によって、主面７１ａに接合されている。各導体７３，７５は、たとえば、Ｃｕからなる。各導体７３，７５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７３と導体７５とは、互いに離間して配置されている。各導体７３，７５の厚みは、たとえば、２０μｍである。
カバーは、主面７１ａ上に配置されている。カバーは、導体７３の一部と、導体７５の一部と、主面７１ａの一部とを覆っている。カバーは、接着層（不図示）によって、カバーが覆っている、導体７３の一部と、導体７５の一部と、主面７１ａの一部とに接合されている。カバーは、たとえば、樹脂からなる層である。カバーは、たとえば、ポリイミド樹脂からなる。カバーの厚みは、たとえば、２５μｍである。カバーは、接合部材によって、主面１１ａに接合されていてもよい。
配線部材７０は、接合部材７７によって、圧電素子１０に接合されている。具体的には、配線部材７０の一端が、接合部材７７によって、外部電極１３，１４，１５及び主面１１ａに接合されている。接合部材７７は、複数の導電性粒子（不図示）を含む樹脂層であり、導電性を有している。導電性粒子は、たとえば、金属粒子又は金めっき粒子である。接合部材７７は、たとえば、熱硬化性エラストマーを含んでいる。接合部材７７は、たとえば、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。
導体７３と外部電極１３，１４との間には、接合部材７７が存在している。導体７３と外部電極１３，１４とは、接合部材７７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。導体７５と外部電極１５との間には、接合部材７７が存在している。導体７５と外部電極１５とは、接合部材７７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。
外部電極１３と外部電極１４には、導体７３を通して、同じ電圧が印加される。したがって、圧電体層１７ｂ，１７ｃ，１７ｄに、圧電体層１７ｂ，１７ｃ，１７ｄでの分極方向に沿う方向に電界が発生する場合、圧電体層１８ａ，１８ｂ，１８ｃには、圧電体層１８ａ，１８ｂ，１８ｃでの分極方向と逆の方向に電界が発生する。また、圧電体層１７ｂ，１７ｃ，１７ｄに、圧電体層１７ｂ，１７ｃ，１７ｄでの分極方向と逆の方向に電界が発生する場合、圧電体層１８ａ，１８ｂ，１８ｃには、圧電体層１８ａ，１８ｂ，１８ｃでの分極方向に沿う方向に電界が発生する。この結果、第一活性領域１９と第二活性領域２０とは、互いに逆方向に伸縮して、圧電素子１０は、屈曲振動する。
粘着層５０の引張強さと振動デバイス１の変位との関係、及び、粘着層５０の引張強さと音響デバイス３の音圧レベルとの関係について詳細に説明する。
本発明者らは、上記各関係を明らかにするために、以下の試験を行った。すなわち、本発明者らは、粘着層５０の引張強さが異なる試料１～１７を用意し、各試料１～１７における変位及び音圧レベルを確認した。試験の結果を図６に示す。図６は、各試料における変位及び音圧レベルを示す図表である。
本発明者らは、上記各関係を明らかにするために、以下の試験を行った。すなわち、本発明者らは、粘着層５０の引張強さが異なる試料１～１７を用意し、各試料１～１７における変位及び音圧レベルを確認した。試験の結果を図６に示す。図６は、各試料における変位及び音圧レベルを示す図表である。
各試料１～１７は、粘着層５０の引張強さが異なることを除いて同じ構成を有している音響デバイスである。すなわち、各試料１～１７は、上述した振動デバイス１と振動部材６０とを備えている。振動部材６０は、ポリカーボネイト樹脂からなる振動板である。振動板のサイズは、２２０ｍｍ×２２０ｍｍであり、振動板の厚みは１ｍｍである。本試験では、粘着層５０を構成する粘着剤の粘着強度を異ならせることにより、粘着層５０の引張強さを異ならせている。粘着層５０の引張強さは、引張試験（ＩＳＯ ２９８６２）により求めた。
試料１では、粘着層５０の引張強さが５Ｎ／ｃｍである。試料２では、粘着層５０の引張強さが６Ｎ／ｃｍである。試料３では、粘着層５０の引張強さが７Ｎ／ｃｍである。試料４では、粘着層５０の引張強さが８Ｎ／ｃｍである。試料５では、粘着層５０の引張強さが１０Ｎ／ｃｍである。試料６では、粘着層５０の引張強さが１２Ｎ／ｃｍである。試料７では、粘着層５０の引張強さが１４Ｎ／ｃｍである。試料８では、粘着層５０の引張強さが１８Ｎ／ｃｍである。試料９では、粘着層５０の引張強さが２４Ｎ／ｃｍである。
試料１０では、粘着層５０の引張強さが３０Ｎ／ｃｍである。試料１１では、粘着層５０の引張強さが３６Ｎ／ｃｍである。試料１２では、粘着層５０の引張強さが４２Ｎ／ｃｍである。試料１３では、粘着層５０の引張強さが４４Ｎ／ｃｍである。試料１４では、粘着層５０の引張強さが４６Ｎ／ｃｍである。試料１５では、粘着層５０の引張強さが４８Ｎ／ｃｍである。試料１６では、粘着層５０の引張強さが５０Ｎ／ｃｍである。試料１７では、粘着層５０の引張強さが５８Ｎ／ｃｍである。
試料１０では、粘着層５０の引張強さが３０Ｎ／ｃｍである。試料１１では、粘着層５０の引張強さが３６Ｎ／ｃｍである。試料１２では、粘着層５０の引張強さが４２Ｎ／ｃｍである。試料１３では、粘着層５０の引張強さが４４Ｎ／ｃｍである。試料１４では、粘着層５０の引張強さが４６Ｎ／ｃｍである。試料１５では、粘着層５０の引張強さが４８Ｎ／ｃｍである。試料１６では、粘着層５０の引張強さが５０Ｎ／ｃｍである。試料１７では、粘着層５０の引張強さが５８Ｎ／ｃｍである。
各試料１～１７の変位は、以下のようにして確認した。
各試料１～１７に、所定の交番電圧を印加し、各試料１～１７の変位を直接測定した。各試料１～１７の変位の測定には、レーザ変位計を用いた。測定により得られた値（実測値）を、以下の計算値で除し、百分率で表した。計算値は、圧電素子１０の変位が阻害されることなく振動部材６０に伝達する場合における、音響デバイス３の変位をシミュレーションにて算出した。印加する交番電圧は、正弦波である。交番電圧の周波数は２５０Ｈｚであり、電圧の振幅は、±６Ｖである。
各試料１～１７に、所定の交番電圧を印加し、各試料１～１７の変位を直接測定した。各試料１～１７の変位の測定には、レーザ変位計を用いた。測定により得られた値（実測値）を、以下の計算値で除し、百分率で表した。計算値は、圧電素子１０の変位が阻害されることなく振動部材６０に伝達する場合における、音響デバイス３の変位をシミュレーションにて算出した。印加する交番電圧は、正弦波である。交番電圧の周波数は２５０Ｈｚであり、電圧の振幅は、±６Ｖである。
各試料５～１５では、実測値が計算値の９０％以上であり、変位の低下を抑制する効果が確認された。各試料１～３、６、及び１７では、実測値が計算値の８０％未満であり、変位の低下を抑制する効果が確認され難かった。
各試料１～１７の音圧レベルは、以下のようにして確認した。
各試料１～１７に、上述した所定の交番電圧を印加し、音響デバイス３で発せられる音圧信号をマイクロフォンで検出した。検出した音圧信号の音圧レベルを求めた。マイクロフォンと振動部材６０との間隔は、１ｍである。
各試料１～１７に、上述した所定の交番電圧を印加し、音響デバイス３で発せられる音圧信号をマイクロフォンで検出した。検出した音圧信号の音圧レベルを求めた。マイクロフォンと振動部材６０との間隔は、１ｍである。
各試料５～１５では、音圧レベルが８０ｄＢより多く、音圧レベルの低下を抑制する効果が確認された。各試料１～３、６、及び１７では、音圧レベルが７５ｄＢ未満であり、変位の低下を抑制する効果が確認され難かった。
以上のように、振動デバイス１では、粘着層５０の引張強さが、１０Ｎ／ｃｍ以上４８Ｎ／ｃｍ以下である。したがって、振動デバイス１では、変位の低下が抑制される。
音響デバイス３では、粘着層５０の引張強さが、１０Ｎ／ｃｍ以上４８Ｎ／ｃｍ以下である。したがって、音響デバイス３では、音圧レベルの低下が抑制されている。
音響デバイス３では、粘着層５０の引張強さが、１０Ｎ／ｃｍ以上４８Ｎ／ｃｍ以下である。したがって、音響デバイス３では、音圧レベルの低下が抑制されている。
圧電素子１０では、上述したように、第一方向Ｄ１から見て、非活性領域は、第一活性領域１９及び第二活性領域２０に囲まれていると共に、圧電素体１１（主面１１ａ，１１ｂ）の中央からずれて位置している。この場合、変位が最大となる位置が、圧電素体１１（主面１１ａ，１１ｂ）の中央からずれるおそれがある。このような圧電素子１０を備える振動デバイス１であっても、粘着層５０の引張強さが、１０Ｎ／ｃｍ以上４８Ｎ／ｃｍ以下であることにより、変位の低下が抑制される。
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、圧電体層の数、外部電極の数は、上述された実施形態で開示した数に限られない。
振動部材６０は、電子機器などの筐体であってもよい。振動部材６０は、電子機器などの筐体とは別の部材であってもよい。振動部材６０は、たとえば、ディスプレイパネル又はフィルム材であってもよい。ディスプレイパネルは、たとえば、フレキシブル有機ＥＬディスプレイパネルを含む。
振動部材６０は、電子機器などの筐体であってもよい。振動部材６０は、電子機器などの筐体とは別の部材であってもよい。振動部材６０は、たとえば、ディスプレイパネル又はフィルム材であってもよい。ディスプレイパネルは、たとえば、フレキシブル有機ＥＬディスプレイパネルを含む。
１…振動デバイス、３…音響デバイス、１０…圧電素子、１１ａ，１１ｂ…主面、５０…粘着層、６０…振動部材、７０…配線部材。
Claims (4)
- 互いに対向している一対の主面を有している圧電素子と、
一方の前記主面上に配置されており、前記一方の主面と接している一つの粘着層と、
前記一方の主面との間に前記粘着層が位置するように配置されており、前記粘着層と接している振動部材と、を備えており、
前記粘着層は、互いに対向している、前記一方の主面と接している主面と、前記振動部材と接している主面と、を有し、
前記粘着層の引張強さは、１０Ｎ／ｃｍ以上４８Ｎ／ｃｍ以下である、音響デバイス。 - 互いに対向している一対の主面を有している圧電素子と、
一方の前記主面上に配置されており、前記一方の主面と接している粘着層と、
前記一方の主面との間に前記粘着層が位置するように配置されており、前記粘着層と接している振動部材と、を備えており、
前記粘着層は、粘着性を有していない基材を含んでおらず、
前記粘着層の引張強さは、１０Ｎ／ｃｍ以上４８Ｎ／ｃｍ以下である、音響デバイス。 - 前記粘着層は、ゴム系粘着剤からなる、請求項１又は２に記載の音響デバイス。
- 前記粘着層は、前記一方の主面及び前記振動部材から剥離可能である、請求項１～３のいずれか一項に記載の音響デバイス。
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