JP7268478B2 - 音響デバイス - Google Patents

Description

本発明は、音響デバイスに関する。

板厚方向に屈曲振動する圧電振動板と、圧電振動板を内部に収容する筐体と、を備えている音響デバイスが知られている（たとえば、特許文献１参照）。圧電振動板は、金属板と、金属板に貼り付けられた圧電素子と、を有している。

再公表特許ＷＯ２００６／０１６４４３号公報

特許文献１に記載された音響デバイスは、筐体を備えているので、音響デバイスの大型化が否めない。音響デバイスが筐体を備えない場合、音響デバイスの小型化を図ることが可能である。
筐体は、圧電振動板とで音響空間を形成している。したがって、筐体を備えない音響デバイスは、音響空間を形成しがたい。この結果、筐体を備えない音響デバイスでは、音圧特性を確保することは困難である。

本発明の一つの態様は、音圧特性を確保し得ると共に、小型化が図られている音響デバイスを提供することを目的とする。

一つの態様に係る音響デバイスは、圧電素子と、圧電素子が取り付けられる被取付部材と、圧電素子と被取付部材との間に設けられているスペーサと、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。被取付部材は、圧電素子の一方の主面と対向している。スペーサは、圧電素子と被取付部材との間に音響空間を形成する。スペーサは、圧電素子の一方の主面に接している主面と、被取付部材と接している主面とを有している粘着層である。

一つの態様では、音響空間が、圧電素子と被取付部材との間に設けられているスペーサによって形成される。すなわち、圧電素子、被取付部材、及びスペーサが、音響空間を画成している。スペーサを構成する粘着層は、圧電素子の一方の主面に接している主面と、被取付部材と接している主面とを有しているので、圧電素子は、被取付部材に粘着層によって取り付けられる。したがって、一つの態様では、特許文献１に記載された音響デバイスが備えるような筐体を備えることなく、音圧特性を確保し得る。一つの態様では、小型化が図られている。

一つの態様では、粘着層の引張強さは、１０Ｎ／ｃｍ以上４８Ｎ／ｃｍ以下であってもよい。粘着層の引張強さが、１０Ｎ／ｃｍ以上４８Ｎ／ｃｍ以下である構成では、圧電素子の変位の低下が抑制されるので、音圧レベルの低下が抑制される。
上記粘着層は、ゴム系粘着剤からなっていてもよい。

一つの態様では、スペーサは、枠状を呈していてもよい。
本構成は、音響空間を簡易に形成する。

一つの態様では、スペーサには、スリットが形成されていてもよい。この場合、音響空間が、スリットを通して、外部空間と連通する。
本構成は、所望の音圧周波数特性を実現し得る。

一つの態様では、スペーサは、互いに離間している一対の端部を有していてもよい。この場合、音響空間が、一対の端部間を通して、外部空間と連通する。
本構成は、音響空間を簡易に形成すると共に、所望の音圧周波数特性を実現し得る。

一つの態様では、被取付部材には、圧電素子の一方の主面と対向する位置に、貫通孔が形成されていてもよい。この場合、音響空間が、貫通孔を通して、外部空間と連通する。
本構成は、所望の音圧周波数特性を実現し得る。

本発明の一つの態様によれば、音圧特性を確保しつつ、小型化が図られている音響デバイスが提供される。

一実施形態に係る音響デバイスを示す斜視図である。 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。 圧電素子の分解斜視図である。 スペーサの例を示す斜視図である。 被取付部材の例を示す斜視図である。 各試料における変位及び音圧レベルを示す図表である。

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５を参照して、本実施形態に係る音響デバイス１の構成を説明する。図１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２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。図３は、圧電素子の分解斜視図である。図４は、スペーサの例を示す斜視図である。図５は、被取付部材の例を示す斜視図である。

音響デバイス１は、図１及び図２に示されるように、振動デバイス３と、被取付部材６０と、を備えている。振動デバイス３は、圧電素子１０と、スペーサ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）Ｏ_３］、ＰＴ（ＰｂＴｉＯ_３）、ＰＬＺＴ［（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ_３］、又はチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）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。

スペーサ５０は、圧電素子１０と被取付部材６０との間に設けられている。スペーサ５０は、圧電素子１０と被取付部材６０との間に音響空間ＡＳを形成する。音響空間ＡＳは、圧電素子１０と、スペーサ５０と、被取付部材６０とによって画成される。スペーサ５０は、主面１１ｂ上に配置されている。スペーサ５０は、粘着層５１である。すなわち、スペーサ５０は、粘着層５１からなる。

粘着層５１は、互いに対向している一対の主面５１ａ，５１ｂを有している。主面５１ａは、主面１１ｂと接している。すなわち、粘着層５１（スペーサ５０）は、主面１１ｂと接している。主面１１ｂは、粘着層５１（スペーサ５０）で覆われている領域と、粘着層５１（スペーサ５０）から露出している領域と、を有している。スペーサ５０は、粘着層５１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５１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５１は、たとえば、ゴム系粘着剤からなる。粘着層５１は、粘着性を有していない基材を含んでいない。粘着層５１の引張強さは、１０Ｎ／ｃｍ以上４８Ｎ／ｃｍ以下である。粘着層５１の厚みは、たとえば、０．１～０．８ｍｍである。

次に、図４を参照して、スペーサ５０の構成を説明する。図４の（ａ）及び（ｂ）に示されているスペーサ５０は、枠状を呈している。すなわち、粘着層５１も、枠状を呈している。図４の（ａ）及び（ｂ）に示されているスペーサ５０は、平面視で、矩形枠状を呈している。スペーサ５０が、平面視で、矩形枠状を呈している場合、スペーサ５０は、主面１１ｂの各辺に沿った部分を有する。スペーサ５０は、平面視で、多角形枠状又は円形枠状を呈していてもよい。

図４の（ｂ）に示されているスペーサ５０には、スリット５３が形成されている。スリット５３は、枠状を呈しているスペーサ５０の内側と外側とを連通するように形成されている。形成されるスリット５３の数は、一つでもよく、複数でもよい。スリット５３は、第一方向Ｄ１に、スペーサ５０（粘着層５１）を貫通していてもよい。第一方向Ｄ１は、スペーサ５０（粘着層５１）の厚み方向でもある。スリット５３は、有底状に形成されていてもよい。音響空間ＡＳは、スリット５３を通して、外部空間ＥＳと連通する。

図４の（ｃ）に示されているスペーサ５０は、互いに離間している一対の端部５５を有している。スペーサ５０は、たとえば、主面１１ｂの三つの辺に沿った部分を有する。スペーサ５０は、平面視で、略「Ｃ」字状を呈していてもよい。音響空間ＡＳは、一対の端部５５間を通して、外部空間ＥＳと連通する。

被取付部材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、被取付部材６０は、板状の部材である。被取付部材６０は、振動板である。振動デバイス３は、主面６０ａ上に配置されている。主面５１ｂは、主面６０ａと接している。すなわち、粘着層５１は、主面６０ａと接している。粘着層５１は、粘着層５１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５１が有している粘着性により、圧電素子１０が被取付部材６０に取り付けられている。粘着層５１は、主面１１ｂ及び主面６０ａから剥離可能である。スペーサ５０は、圧電素子１０（圧電素体１１）及び被取付部材６０から剥離可能である。粘着層５１は、圧電素子１０と被取付部材６０との間に位置している。被取付部材６０は、圧電素子１０の主面１１ｂと対向している。

被取付部材６０には、図５に示されるように、貫通孔６１が形成されていてもよい。貫通孔６１は、第一方向Ｄ１に、被取付部材６０を貫通している。第一方向Ｄ１は、被取付部材６０の厚み方向でもある。貫通孔６１は、圧電素子１０の主面１１ｂと対向する位置に形成されている。形成される貫通孔６１の数は、一つでもよく、複数でもよい。音響空間ＡＳは、貫通孔６１を通して、外部空間ＥＳと連通する。貫通孔６１の開口形状は、たとえば、円形又は多角形状である。被取付部材６０には、貫通孔６１が形成されていなくてもよい。

被取付部材６０は、たとえば、合成樹脂からなる。この場合、被取付部材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。被取付部材６０は、たとえば、金属からなる。この場合、被取付部材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。被取付部材６０は、たとえば、ガラスからなる。被取付部材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。被取付部材６０の厚みは、たとえば、０．０１～５０ｍｍである。

図１及び図２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。

以上のように、音響デバイス１では、音響空間ＡＳが、圧電素子１０と被取付部材６０との間に設けられているスペーサ５０によって形成される。すなわち、圧電素子１０、被取付部材６０、及びスペーサ５０が、音響空間ＡＳを画成している。粘着層５１は、主面１１ｂに接している主面５１ａと、被取付部材６０と接している主面５１ｂとを有しているので、圧電素子１０は、被取付部材６０に粘着層５１によって取り付けられる。したがって、音響デバイス１では、特許文献１に記載された音響デバイスが備えるような筐体を備えることなく、音圧特性を確保し得る。音響デバイス１では、小型化が図られている。

スペーサ５０が枠状を呈している場合、スペーサ５０は、音響空間ＡＳを簡易に形成する。
スリット５３が、スペーサ５０に形成されている場合、音響空間ＡＳが、スリット５３を通して、外部空間ＥＳと連通する。この場合、音響デバイス１は、所望の音圧周波数特性を実現し得る。
スペーサ５０が、互いに離間している一対の端部５５を有している場合、音響空間ＡＳが、一対の端部５５間を通して、外部空間ＥＳと連通する。この場合、音響デバイス１では、音響空間ＡＳが簡易に形成されると共に、音響デバイス１は、所望の音圧周波数特性を実現し得る。
貫通孔６１が、被取付部材６０に形成されている場合、音響空間ＡＳが、貫通孔６１を通して、外部空間ＥＳと連通する。この場合、音響デバイス１は、所望の音圧周波数特性を実現し得る。

次に、粘着層５１の引張強さと、圧電素子１０の変位及び音響デバイス１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５１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、各試料における音圧レベルを示す図表である。

各試料１～１７は、粘着層５１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３と被取付部材６０とを備えている。被取付部材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５１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５１の引張強さを異ならせている。粘着層５１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５１の引張強さが５Ｎ／ｃｍである。試料２では、粘着層５１の引張強さが６Ｎ／ｃｍである。試料３では、粘着層５１の引張強さが７Ｎ／ｃｍである。試料４では、粘着層５１の引張強さが８Ｎ／ｃｍである。試料５では、粘着層５１の引張強さが１０Ｎ／ｃｍである。試料６では、粘着層５１の引張強さが１２Ｎ／ｃｍである。試料７では、粘着層５１の引張強さが１４Ｎ／ｃｍである。試料８では、粘着層５１の引張強さが１８Ｎ／ｃｍである。試料９では、粘着層５１の引張強さが２４Ｎ／ｃｍである。
試料１０では、粘着層５１の引張強さが３０Ｎ／ｃｍである。試料１１では、粘着層５１の引張強さが３６Ｎ／ｃｍである。試料１２では、粘着層５１の引張強さが４２Ｎ／ｃｍである。試料１３では、粘着層５１の引張強さが４４Ｎ／ｃｍである。試料１４では、粘着層５１の引張強さが４６Ｎ／ｃｍである。試料１５では、粘着層５１の引張強さが４８Ｎ／ｃｍである。試料１６では、粘着層５１の引張強さが５０Ｎ／ｃｍである。試料１７では、粘着層５１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被取付部材６０に伝達する場合における、音響デバイス１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１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。マイクロフォンと被取付部材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、音響デバイス１では、粘着層５１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１では、変位の低下が抑制される。この結果、音響デバイス１では、音圧レベルの低下が抑制される。

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を備える音響デバイス１（振動デバイス３）であっても、粘着層５１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。

上述した実施形態及の記載から把握されるとおり、本明細書では以下に示す態様の開示を含んでいる。
（付記１）
互いに対向している一対の主面を有しており、被取付部材に取り付けられる圧電素子と、
前記圧電素子と前記被取付部材との間に設けられており、前記圧電素子と前記被取付部材との間に音響空間を形成するスペーサと、を備え、
前記スペーサは、前記圧電素子の前記一方の主面に接している主面と、前記被取付部材と接している主面とを有している粘着層である、振動デバイス。
（付記２）
前記粘着層の引張強さは、１０Ｎ／ｃｍ以上４８Ｎ／ｃｍ以下である、付記１に記載の振動デバイス。
（付記３）
前記粘着層は、ゴム系粘着剤からなる、付記１又は２に記載の振動デバイス。
（付記４）
前記スペーサは、枠状を呈している、付記１～３のいずれか一項に記載の振動デバイス。
（付記５）
前記スペーサには、スリットが形成されており、
前記音響空間が、前記スリットを通して、外部空間と連通する、付記４に記載の振動デバイス。
（付記６）
前記スペーサは、互いに離間している一対の端部を有しており、
前記音響空間が、前記一対の端部間を通して、外部空間と連通する、付記１～３のいずれか一項に記載の振動デバイス。

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。
被取付部材６０は、電子機器などの筐体であってもよい。被取付部材６０は、電子機器などの筐体とは別の部材であってもよい。被取付部材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…音響デバイス、１０…圧電素子、１１ａ，１１ｂ…主面、５０…スペーサ、５１…粘着層、５１ａ，５１ｂ…主面、５３…スリット、５５…端部、６０…被取付部材、６０ａ，６０ｂ…主面、６１…貫通孔、ＡＳ…音響空間、ＥＳ…外部空間。

Claims (7)

1. 互いに対向している一対の主面を有している圧電素体を有している圧電素子と、
   前記圧電素子が取り付けられ、前記圧電素体の一方の前記主面と対向している被取付部材と、
   前記圧電素体と前記被取付部材との間に設けられており、前記圧電素体と前記被取付部材との間に音響空間を形成するスペーサと、を備え、
   前記スペーサは、前記圧電素体の前記一方の主面に接している主面と、前記被取付部材と接している主面とを有している粘着層である、音響デバイス。
2. 前記粘着層の引張強さは、１０Ｎ／ｃｍ以上４８Ｎ／ｃｍ以下である、請求項１に記載の音響デバイス。
3. 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。
4. 前記スペーサは、枠状を呈している、請求項１～３のいずれか一項に記載の音響デバイス。
5. 前記スペーサには、スリットが形成されており、
   前記音響空間が、前記スリットを通して、外部空間と連通する、請求項４に記載の音響デバイス。
6. 前記スペーサは、互いに離間している一対の端部を有しており、
   前記音響空間が、前記一対の端部間を通して、外部空間と連通する、請求項１～３のいずれか一項に記載の音響デバイス。
7. 前記被取付部材には、前記圧電素体の前記一方の主面と対向する位置に、貫通孔が形成されており、
   前記音響空間が、前記貫通孔を通して、外部空間と連通する、請求項１～６のいずれか一項に記載の音響デバイス。

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