JP7435046B2 - piezoelectric device - Google Patents
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Description
本発明は、圧電デバイスに関する。 The present invention relates to piezoelectric devices.
収容空間を画成するケースと、収容空間内に配置されている圧電素子と、圧電素子上に配置されている緩衝材と、を備えている圧電デバイスが知られている(たとえば、特許文献1参照)。緩衝材は、超音波成分の残響を抑制している。圧電デバイスは、たとえば、超音波センサを構成する。
A piezoelectric device is known that includes a case defining a housing space, a piezoelectric element disposed within the housing space, and a cushioning material disposed on the piezoelectric element (for example,
圧電デバイスには、超音波成分の残響の更なる低減が求められている。しかしながら、上述されたような圧電デバイスは、超音波成分の残響を十分に低減しがたい。 Piezoelectric devices are required to further reduce reverberation of ultrasonic components. However, it is difficult for piezoelectric devices as described above to sufficiently reduce the reverberation of ultrasonic components.
本発明の一つの態様は、超音波成分の残響をより一層低減する圧電デバイスを提供することを目的とする。 One aspect of the present invention aims to provide a piezoelectric device that further reduces reverberation of ultrasonic components.
一つの態様に係る圧電デバイスは、収容空間を画成するケースと、収容空間内に配置されている圧電素子と、気泡構造体を含んでいる緩衝材と、を備えている。緩衝材は、圧電素子に向けて圧縮された状態で圧電素子上に配置されている。 A piezoelectric device according to one embodiment includes a case defining a housing space, a piezoelectric element disposed within the housing space, and a cushioning material containing a cell structure. The cushioning material is placed on the piezoelectric element in a compressed state toward the piezoelectric element.
上記一つの態様では、緩衝材が圧電素子に向けて圧縮されている。緩衝材が圧電素子に向けて圧縮されている構成では、緩衝材が圧縮されていない構成に比して、気泡の単位容積当たりの数が大きい傾向があると共に、気泡が、圧電素子に向かう方向に対して扁平である形状を呈する傾向がある。したがって、上記一つの態様では、緩衝材(気泡構造体)に含まれている気泡が、超音波成分をより一層散乱させる。この結果、上記一つの態様では、緩衝材が圧縮されていない構成に比して、気泡による超音波成分の散乱減衰が大きい。上記一つの態様は、超音波成分の残響をより一層低減する。 In one embodiment, the cushioning material is compressed toward the piezoelectric element. In a configuration in which the cushioning material is compressed toward the piezoelectric element, the number of bubbles per unit volume tends to be larger than in a configuration in which the cushioning material is not compressed, and the bubbles tend to be directed toward the piezoelectric element. It tends to take on a flat shape. Therefore, in the one embodiment described above, the bubbles contained in the cushioning material (bubble structure) further scatter the ultrasonic components. As a result, in the one embodiment described above, the scattering attenuation of the ultrasonic component by the bubbles is greater than in a configuration in which the cushioning material is not compressed. The above embodiment further reduces the reverberation of the ultrasonic component.
上記一つの態様は、基板と、枠体とを備えていてもよい。この場合、基板は、収容空間内に圧電素子と離間して配置されており、圧電素子と電気的に接続されている。枠体は、収容空間内に配置されており、基板を支持している。緩衝材が、圧電素子と基板と枠体とで画成される空間に配置されていると共に、基板によって圧電素子に向けて圧縮されていてもよい。
本構成は、緩衝材が圧電素子に向けて圧縮された状態で圧電素子上に配置されている構成を簡易かつ確実に実現する。
物理的な外力が圧電デバイスに作用する場合、基板が収容空間内で移動するおそれがある。基板が収容空間内で移動する場合、基板と圧電素子との間隔が変化し、圧電素子と基板との電気的な接続が断たれるおそれがある。この場合、圧電デバイスでは、電気的な接続の信頼性が低下する。
基板が枠体に支持されている構成では、物理的な外力が圧電デバイスに作用する場合でも、基板が収容空間内で移動しがたく、基板と圧電素子との間隔が変化しがたい。この場合、圧電素子と基板との電気的な接続が断たれることなく、維持される。したがって、本構成は、電気的な接続の信頼性が低下するのを抑制する。
The one aspect described above may include a substrate and a frame. In this case, the substrate is placed in the accommodation space apart from the piezoelectric element, and is electrically connected to the piezoelectric element. The frame is disposed within the housing space and supports the substrate. The cushioning material may be arranged in a space defined by the piezoelectric element, the substrate, and the frame, and may be compressed by the substrate toward the piezoelectric element.
This configuration simply and reliably realizes a configuration in which the cushioning material is placed on the piezoelectric element in a compressed state toward the piezoelectric element.
When a physical external force acts on the piezoelectric device, there is a risk that the substrate will move within the housing space. When the substrate moves within the housing space, the distance between the substrate and the piezoelectric element changes, and there is a risk that the electrical connection between the piezoelectric element and the substrate will be broken. In this case, the reliability of the electrical connection in the piezoelectric device decreases.
In a configuration in which the substrate is supported by the frame, even when a physical external force acts on the piezoelectric device, the substrate is difficult to move within the housing space, and the distance between the substrate and the piezoelectric element is difficult to change. In this case, the electrical connection between the piezoelectric element and the substrate is maintained without being broken. Therefore, this configuration suppresses a decrease in the reliability of electrical connection.
上記一つの態様は、圧電素子と基板とを電気的に接続する接続部材を備えていてもよい。接続部材が、緩衝材と接していてもよい。
圧電デバイスが接続部材を備えている場合、圧電素子の振動が接続部材に伝わり、接続部材が微小に振動するおそれがある。接続部材の微小振動は、残響振動を生じさせるおそれがある。接続部材が緩衝材と接している構成では、緩衝材が接続部材の微小振動を抑制する。したがって、本構成では、接続部材の微小振動が要因である残響振動が生じがたい。
The one aspect described above may include a connecting member that electrically connects the piezoelectric element and the substrate. The connecting member may be in contact with the cushioning material.
When the piezoelectric device includes a connecting member, vibrations of the piezoelectric element may be transmitted to the connecting member, causing the connecting member to vibrate minutely. The minute vibrations of the connecting member may cause reverberant vibrations. In a configuration in which the connection member is in contact with the buffer material, the buffer material suppresses minute vibrations of the connection member. Therefore, with this configuration, reverberant vibrations caused by minute vibrations of the connecting member are unlikely to occur.
上記一つの態様では、気泡構造体内に存在する気泡の平均アスペクト比が、1.3~2.5であってもよい。
気泡構造体内に存在する気泡の平均アスペクト比が、1.3~2.5である構成は、超音波成分の残響をより一層確実に低減する。
In one embodiment, the average aspect ratio of the bubbles present in the cell structure may be 1.3 to 2.5.
A configuration in which the average aspect ratio of the bubbles present in the cell structure is 1.3 to 2.5 more reliably reduces the reverberation of the ultrasonic component.
本発明の一つの態様によれば、超音波成分の残響をより一層低減する圧電デバイスが提供される。 According to one aspect of the present invention, a piezoelectric device is provided that further reduces reverberation of ultrasonic components.
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 numerals, and redundant description will be omitted.
図1~図4を参照して、本実施形態に係る圧電デバイス1の構成を説明する。図1は、一実施形態に係る圧電デバイスの斜視図である。図2は、本実施形態に係る圧電デバイスの分解斜視図である。図3及び図4は、本実施形態に係る圧電デバイスの断面構成を示す図である。
The configuration of the
圧電デバイス1は、図1~図4に示されるように、ケース10と、圧電素子20と、基板30と、複数の接続部材41,43と、枠体50と、緩衝材60と、蓋材70と、複数のピン81,83と、を備えている。ケース10は、収容空間S1を画成している。圧電素子20、基板30、複数の接続部材41,43、枠体50、緩衝材60、及び蓋材70は、収容空間S1内に配置されている。本実施形態では、圧電デバイス1は、二つの接続部材41,43と、二つのピン81,83と、を備えている。本実施形態では、圧電デバイス1は、超音波センサを構成する。圧電デバイス1は、たとえば、超音波を送受信する。
As shown in FIGS. 1 to 4, the
ケース10は、底壁11と、側壁13とを有している。側壁13は、底壁11と交差する方向に延在している。底壁11と側壁13とが、収容空間S1を画成している。底壁11と交差する方向は、たとえば、底壁11と直交する方向であってもよい。底壁11と側壁13とは、一体形成されている。ケース10は、一端が開口している有底筒状の部材である。ケース10は、たとえば、アルミニウム(Al)からなる。ケース10は、Al以外の金属からなっていてもよい。ケース10は、たとえば、アルミニウム合金、ステンレス鋼、又は銅合金からなっていてもよい。アルミニウム合金は、たとえば、ジュラルミンを含む。銅合金は、たとえば、真鍮を含む。
底壁11は、図5にも示されるように、収容空間に臨む底面12を有している。底面12は、底面12と交差する方向から見て、長径と短径とを有する円形状を呈している。本実施形態では、底面12は、長円形状を呈している。底面12では、長径に沿う方向と短径に沿う方向とが互いに交差している。長径に沿う方向と短径に沿う方向とは、たとえば、直交している。底壁11の厚みは、たとえば、0.7~1.5mmである。本実施形態では、底壁11の厚みは、0.9mmである。図5は、ケースと圧電素子とを示す平面図である。
As shown in FIG. 5, the
底面12は、直線状を呈している一対の縁12aと、円弧状を呈している一対の縁12bとで規定されている。一対の縁12aは、長径の方向に延在していると共に、短径の方向で離間している。一対の縁12aは、互いに略平行である。縁12bは、各縁12aの端同士を接続している。長径と短径とを有する円形状は、楕円形状であってもよい。底面12と交差する方向は、たとえば、底面12と直交する方向であってもよい。底面12と交差する方向は、底壁11と交差する方向と一致してもよい。
The
圧電素子20は、図6にも示されるように、圧電素体21と、複数の電極23,25とを有している。本実施形態では、圧電素子20は、二つの電極23,25を有している。圧電素子20は、底壁11上に配置されている。圧電素子20は、たとえば、接着により底壁11上に固定されている。図6は、圧電素子を示す平面図である。
The
圧電素体21は、互いに対向している一対の主面21a,21bと、少なくとも一つの側面21cと、を有している。側面21cは、一対の主面21a,21bを連結するように、一対の主面21a,21bが対向している方向に延在している。主面21bは、底面12と対向している。圧電素子20は、主面21bと底面12とが対向するように、底壁11上に配置されている。たとえば、主面21bが第一主面を構成する場合、主面21aは第二主面を構成する。一対の主面21a,21bが対向している方向は、底壁11(底面12)と交差する方向である。一対の主面21a,21bが対向している方向は、底壁11(底面12)と直交する方向であってもよい。
The
圧電素体21は、直方体形状を呈している。圧電素体21は、側面21c以外に、三つの側面21dを有している。各側面21dも、一対の主面21a,21bを連結するように、一対の主面21a,21bが対向している方向に延在している。本実施形態では、圧電素体21は、平面視で、正方形状を呈している。本実施形態では、圧電素体21は、角板状を呈している。圧電素体21は、円板状を呈していてもよい。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。
The
圧電素体21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。圧電素体21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により構成される。圧電素体21の厚みは、たとえば、150~500μmである。本実施形態では、圧電素体21の厚みは、200μmである。
The
電極23は、主面21bと側面21cと主面21aとに設けられている。電極23は、主面21b上に位置している部分23aと、側面21c上に位置している部分23bと、主面21a上に位置している部分23cと、を有している。部分23aと部分23bとは、主面21bと側面21cとの間に位置している稜部で互いに連結されている。部分23bと部分23cとは、主面21aと側面21cとの間に位置している稜部で互いに連結されている。各部分23a,23b,23cは、一体に形成されている。電極23の部分23aが底壁11(底面12)に接合されている。
The
主面21bに直交する方向から見て、電極23の部分23aは、側面21cと対向している側面21dと主面21bとの間に位置している稜部から離間している。主面21bは、側面21cと対向している側面21dと主面21bとの間に位置している稜部に沿って、露出している。電極23の部分23bは、側面21c全体を覆っている。各側面21dは、電極23から露出している。
When viewed from the direction perpendicular to the
電極25は、主面21aに設けられている。電極25は、主面21a上のみに配置されている。電極25は、電極23の部分23cと離間している。主面21aは、電極23の部分23cと電極25との間で露出している。主面21aに直交する方向から見て、電極25は、側面21cと対向している側面21dと主面21aとの間に位置している稜部から離間している。主面21aは、側面21cと対向している側面21dと主面21aとの間に位置している稜部に沿って、露出している。各側面21dは、電極25からも露出している。圧電素体21は、一対の主面21a,21bが対向している方向で電極23の部分23aと電極25とに重なる領域R1を有している。領域R1は、一対の主面21a,21bが対向している方向で、電極23の部分23aと電極25とで挟まれている。圧電素子20では、領域R1が、圧電的に活性な領域を構成する。
The
各電極23,25は、圧電素体21の表面と接している。各電極23,25の厚みは、1.5μm以下である。各電極23,25は、たとえば、クロム(Cr)層、ニッケル銅合金(Ni-Cu)層、及び金(Au)層からなる積層体を含む。各電極23,25は、銀(Ag)、チタン(Ti)、白金(Pt)、銀パラジウム合金(Ag-Pd)、又はニッケルクロム合金(Ni-Cr)を含んでいてもよい。各電極23,25は、たとえば、スパッタリング法により圧電素体21の表面に形成される。たとえば、電極23が第一電極を構成する場合、電極25は第二電極を構成する。
Each
圧電素子20は、図5に示されるように、側面21cが長径の方向に沿うように、底壁11(底面12)上に配置されている。主面21aにおける、各電極23,25から露出している領域は、長径に沿う方向に延在している。圧電素子20がケース10に配置されている状態では、電極25と、電極23の部分23cとは、短径に沿う方向で離間している。本実施形態では、側面21cと側面21dとが対向している方向が、短径に沿う方向である。圧電素子20は、たとえば、底面12での、長径に沿う方向及び短径に沿う方向での略中央に配置されている。
As shown in FIG. 5, the
圧電素体21は、図7に示されるように、平面視で、長手方向と短手方向とを有する形状を呈していてもよい。図7に示されている圧電素子20では、圧電素体21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。この場合、長辺に沿う方向が長手方向であり、短辺に沿う方向が短手方向である。圧電素体21の領域R1は、一対の主面21a,21bが対向している方向から見て、長手方向と短手方向とを有する形状を呈している。領域R1は、一対の主面21a,21bが対向している方向から見て、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。圧電素子20は、領域R1の長手方向が底面12の長径の方向に沿うように、配置されている。すなわち、圧電素子20は、圧電素体21の長手方向が底面12の長径の方向に沿うように、配置されている。図7は、ケースと圧電素子とを示す平面図である。
As shown in FIG. 7, the
基板30は、収容空間S1内に、圧電素子20と離間して配置されている。基板30は、圧電素子20と電気的に接続されている。基板30は、図8及び図9にも示されるように、基体31と、複数の導体33,35とを有している。本実施形態では、基板30は、二つの導体33,35を有している。図8は、基板と枠体とを示す平面図である。図9は、基板と枠体とを示す側面図である。
The
基体31は、平面視で、略矩形状を呈している。基体31は、互いに対向している一対の主面31a,31bと、互いに対向している一対の側面31c,31dと、互いに対向している一対の側面31e,31fを有している。各側面31c,31d,31e,31fは、一対の側面31e,31fを連結するように、一対の側面31e,31fが対向している方向に延在している。一対の側面31c,31dが対向している方向と、一対の側面31e,31fが対向している方向とは、略直交している。基板30は、主面31bが圧電素体21と対向するように、ケース10内に配置されている。
The
基体31には、ノッチ32aが側面31c寄りの位置に形成されていると共に、側面31d寄りの位置に、ノッチ32bが形成されている。一対の側面31e,31fが対向している方向での、各ノッチ32a,32bが形成されている位置は、一対の側面31e,31fが対向している方向での略中央である。基体31には、ピン81が挿通される貫通孔32cと、ピン83が挿通される貫通孔32dとが形成されている。一対の側面31c,31dが対向している方向での、貫通孔32c,32dが形成されている位置は、ノッチ32aが形成されている位置とノッチ32bが形成されている位置との間である。基体31は、たとえば、ガラスエポキシ基板からなる。
The
各導体33,35は、主面31a上に配置されている。各導体33,35は、たとえば、銅(Cu)を含む。各導体33,35の厚みは、たとえば、約80μmである。各導体33,35は、たとえば、めっきにより形成される。
Each
導体33は、主面31aに直交する方向から見て、ノッチ32aに沿うように配置されている部分33aと、貫通孔32cを囲むように配置されている部分33bと、部分33aと部分33bとを接続している部分33cと、を有している。各部分33a,33b,33cは、一体に形成されている。導体33の部分33cは、一対の側面31c,31dが対向している方向に延在している。
The
導体35は、主面31aに直交する方向から見て、ノッチ32bに沿うように配置されている部分35aと、貫通孔32dを囲むように配置されている部分35bと、部分35aと部分35bとを接続している部分35cと、を有している。各部分35a,35b,35cは、一体に形成されている。導体35の部分35cは、一対の側面31c,31dが対向している方向に延在している。
The
接続部材41は、図10にも示されるように、電極23と導体33とを電気的に接続している。接続部材41は、電極23と導体33とに物理的に接続されている。接続部材41は、電極23に物理的かつ電気的に接続される部分41aと、導体33に物理的かつ電気的に接続される部分41bと、部分41aと部分41bとを接続している部分41cと、を有している。部分41aは、電極23の部分23cと重なる領域を有している。部分41aは、部分23cと重なる領域で、部分23cにはんだ接続されている。部分41bは、ノッチ32aにより構成される空間を通るように位置している。部分41bの一端は、基板30から突出している。部分41bは、基板30から突出している一端で、導体33の部分33aにはんだ接続されている。たとえば、部分41aが第一部分を構成する場合、部分41bは第二部分を構成する。図10は、圧電素子と基板とを示す斜視図である。
The connecting
接続部材41の部分41aは、圧電素子20と沿うように延在している。接続部材41の部分41bは、部分41aが延在している方向と交差する方向に延在している。本実施形態では、部分41aが延在している方向と、部分41bが延在している方向とは、略直交している。部分41cは、湾曲している。各部分41a,41b,41cは、一体に形成されている。接続部材41は、部分41cを有していなくてもよい。この場合、部分41aと部分41bとが直接的に接続されており、接続部材41はL字状に折れ曲がっている。
A
接続部材43は、電極25と導体35とを電気的に接続している。接続部材43は、電極25と導体35とに物理的に接続されている。接続部材43は、電極25に物理的かつ電気的に接続される部分43aと、導体35に物理的かつ電気的に接続される部分43bと、部分43aと部分43bとを接続している部分43cと、を有している。部分43aは、電極25と重なる領域を有している。部分43aは、電極25と重なる領域で、電極25にはんだ接続されている。部分43bは、ノッチ32bにより構成される空間を通るように位置している。部分43bの一端は、基板30から突出している。部分43bは、基板30から突出している一端で、導体35の部分35aにはんだ接続されている。たとえば、部分43aが第一部分を構成する場合、部分43bは第二部分を構成する。
The connecting
接続部材43の部分43aは、圧電素子20と沿うように延在している。接続部材43の部分43bは、部分43aが延在している方向と交差する方向に延在している。本実施形態では、部分43aが延在している方向と、部分43bが延在している方向とは、略直交している。部分43cは、湾曲している。各部分43a,43b,43cは、一体に形成されている。接続部材43は、部分43cを有していなくてもよい。この場合、部分43aと部分43bとが直接的に接続されており、接続部材43はL字状に折れ曲がっている。
A
各接続部材41,43は、板状の部材である。各接続部材41,43の厚みは、たとえば、約150μmである。各接続部材41,43は、たとえば、金属板からなる。この場合、各接続部材41,43は、たとえば、真鍮、りん青銅、又は銅からなる。各接続部材41,43の表面には、めっき層(不図示)が形成されていてもよい。めっき層は、たとえば、錫めっきにより形成されていてもよい。たとえば、接続部材41が第一接続部材を構成する場合、接続部材43は第二接続部材を構成する。
Each
接続部材41と電極23とは、導電性接着剤により物理的かつ電気的に接続されていてもよい。接続部材41と導体33とは、導電性接着剤により物理的かつ電気的に接続されていてもよい。接続部材43と電極25とは、導電性接着剤により物理的かつ電気的に接続されていてもよい。接続部材43と導体35とは、導電性接着剤により物理的かつ電気的に接続されていてもよい。
The connecting
接続部材41と接続部材43とは、底面12の長径の方向と交差する方向で対向するように配置されている。本実施形態では、接続部材41と接続部材43とは、底面12の短径の方向で対向するように配置されている。接続部材41は、側面21c寄りに配置されている。接続部材43は、側面21cに対向している側面21d寄りに配置されている。接続部材41と接続部材43とは、底面12の長径の方向と交差する方向で離間している。
The connecting
接続部材41は、接続部材41の幅方向が底面12の長径の方向に沿うように、配置されている。接続部材43は、接続部材43の幅方向が底面12の長径の方向に沿うように、配置されている。接続部材41と接続部材43とは、部分41bと部分43bとが底面12の長径の方向と交差する方向で対向するように、配置されている。接続部材41と接続部材43とは、部分41bと部分43bとは、底面12の短径の方向で対向するように配置されている。
The connecting
枠体50は、底壁11上に配置されている。枠体50は、たとえば、接着により底壁11上に固定されている。枠体50は、底壁11上に接合されていなくてもよい。枠体50は、枠壁51を有している。枠壁51は、底壁11(底面12)と交差する方向から見て、圧電素子20を囲むように位置している。枠壁51の外側表面とケース10の側壁13の内側表面とが、接している。枠体50は、側壁13の内側に圧入されている。枠壁51は、底壁11(底面12)と対向する主面を有している。枠壁51の主面は、略平坦である。
The
枠壁51(枠体50)の外側形状は、枠壁51(枠体50)の開口方向から見て、底面12と同様に、長径と短径とを有する円形状である。枠体50がケース内に設けられている状態では、枠壁51の開口方向は、底壁11(底面12)と直交する方向と略一致する。本実施形態では、枠体50の外側形状は、長円形状である。枠体50の外側形状は、底面12(収容空間S1)の形状と対応している。底面12が楕円形状である場合、枠壁51の外側形状は、枠壁51の開口方向から見て、楕円形状である。枠壁51の外側形状でも、長径に沿う方向と短径に沿う方向とは、たとえば、直交している。枠壁51(枠体50)の内側形状は、枠壁51(枠体50)の開口方向から見て、略矩形状である。
The outer shape of the frame wall 51 (frame body 50), when viewed from the opening direction of the frame wall 51 (frame body 50), is a circular shape having a major axis and a minor axis, similarly to the
枠壁51は、複数の壁部52,53,54,57を有している。本実施形態では、枠壁51は、四つの壁部52,53,54,57を有している。壁部52と壁部53とは、短径に沿う方向で、離間していると共に互いに対向している。壁部54と壁部57とは、長径に沿う方向で、離間していると共に互いに対向している。各壁部52,53,54,57は、一体に形成されている。四つの壁部52,53,54,57により、枠壁51(枠体50)の内側空間が画成されている。各壁部52,53,54,57は、底壁11と対向する面を有している。枠壁51の開口方向から見たときの、枠壁51の内側空間、すなわち、枠壁51の開口面積は、一対の主面21a,21bに直交する方向から見たときの、圧電素子20の面積より大きい。
The
壁部52は、壁部53と対向している面52aと、長径に沿う方向と短径に沿う方向とに直交する方向で互いに対向している一対の面52b,52cと、を有している。壁部52の面52aには、長径に沿う方向と短径に沿う方向とに直交する方向に延在するように、溝52dが形成されている。溝52dは、接続部材41の部分41bに対応する位置に、部分41bと係合可能に形成されている。溝52dの深さは、たとえば、接続部材41(部分41b)の厚みより大きい。壁部52に溝52dが形成されることにより、面52aには、段差が形成されている。本実施形態では、溝52dは、枠壁51での、長径に沿う方向での略中央に形成されている。溝52dは、接続部材41を位置決めするガイド部として機能する。
The
壁部53は、壁部52と対向している面53aと、長径に沿う方向と短径に沿う方向とに直交する方向で互いに対向している一対の面53b,53cと、を有している。壁部53の面53aには、長径に沿う方向と短径に沿う方向とに直交する方向に延在するように、溝53dが形成されている。溝53dは、接続部材43の部分43bに対応する位置に、部分43bと係合可能に形成されている。溝53dの深さは、たとえば、接続部材43(部分43b)の厚みより大きい。壁部53に溝53dが形成されることにより、面53aには、段差が形成されている。本実施形態では、溝53dは、枠壁51での、長径に沿う方向での略中央に形成されている。溝53dは、接続部材43を位置決めするガイド部として機能する。
The
壁部54は、部分55と部分56とを有している。壁部54では、部分55は、部分56よりも壁部52,53寄りに位置している。部分55は、壁部52,53に連結されており、壁部52,53と連続している。
The
部分55は、壁部57と対向している面55aと、長径に沿う方向と短径に沿う方向とに直交する方向で互いに対向している一対の面55b,55cと、を有している。長径に沿う方向と短径に沿う方向とに直交する方向において、部分55の長さは、各壁部52,53の長さと略同等である。部分55の面55bと、各面52b,53bとは、同一平面上にほぼ位置している。部分55の面55cと、各面52c,53cとは、同一平面上にほぼ位置している。
The
部分56は、長径に沿う方向と短径に沿う方向とに直交する方向で互いに対向している一対の面56a,56bを有している。長径に沿う方向と短径に沿う方向とに直交する方向において、部分56の長さは、部分55の長さより大きい。部分56の面56bと、各面52c,53c,55cとは、同一平面上にほぼ位置している。長径に沿う方向と短径に沿う方向とに直交する方向において、部分56の面56aの位置と、各面52b,53b,55bの位置とは、異なっている。壁部54では、部分55(面55b)と部分56(面56a)とにより段差が形成されている。
The
壁部57は、部分58と部分59とを有している。壁部57では、部分58は、部分59よりも壁部52,53寄りに位置している。部分58は、壁部52,53に連結されており、壁部52,53と連続している。
The
部分58は、壁部54と対向している面58aと、長径に沿う方向と短径に沿う方向とに直交する方向で互いに対向している一対の面58b,58cと、を有している。長径に沿う方向と短径に沿う方向とに直交する方向において、部分58の長さは、各壁部52,53の長さと略同等である。部分58の面58bと、各面52b,53bとは、同一平面上にほぼ位置している。部分58の面58cと、各面52c,53cとは、同一平面上にほぼ位置している。
The
部分59は、長径に沿う方向と短径に沿う方向とに直交する方向で互いに対向している一対の面59a,59bを有している。長径に沿う方向と短径に沿う方向とに直交する方向において、部分59の長さは、部分58の長さより大きい。部分59の面59bと、各面52c,53c,58cとは、同一平面上にほぼ位置している。長径に沿う方向と短径に沿う方向とに直交する方向において、部分59の面59aの位置と、各面52b,53b,58bの位置とは、異なっている。壁部57では、部分58(面58b)と部分59(面59a)とにより段差が形成されている。
The
基板30は、壁部52、壁部53、壁部54の部分55、及び壁部57の部分58上に配置されている。壁部52の面52b、壁部53の面53b、部分55の面55b、及び部分58の面58bは、基体31の主面31bと接している。基板30は、枠体50に載置されており、枠体50は、基板30を支持している。基板30は、枠体50の開口を塞ぐように、枠体50に配置されている。圧電素子20は、枠壁51の開口方向から見て、枠壁51の内側に位置していると共に枠壁51と重なっていない。基板30は、圧電素子20と対向している。
The
基板30(基体31)に直交する方向から見て、基板30は、部分56と部分59との間に位置している。長径の方向での、部分56と部分59との間隔は、一対の側面31e,31fが対向している方向での、基板30の長さよりも、僅かに大きい、又は、同等である。本実施形態では、部分56と部分59との上記間隔は、9.2mmであり、基板30の上記長さは、9.0mmである。部分56と部分59とは、基板30を位置決めするガイド部として機能する。本実施形態では、部分55と部分56とにより形成される段差の高さと、部分58と部分59とにより形成される段差の高さとは、基板30(基体31)の厚みより小さい。部分55と部分56とにより形成される段差の高さと、部分58と部分59とにより形成される段差の高さとは、基板30の厚み以上でもよい。
The
接続部材41の部分41bは、溝52dに沿うように延在している。基板30(基体31)に直交する方向から見て、部分41bは、溝52dとノッチ32aとの間に位置している。接続部材43の部分43bは、溝53dに沿うように延在している。基板30(基体31)に直交する方向から見て、部分43bは、溝53dとノッチ32bとの間に位置している。
The
枠体50は、ケース10より柔らかい。ケース10及び枠体50の柔らかさは、たとえば、ヤング率(縦弾性係数)で規定される。この場合、枠体50(枠壁51)のヤング率は、ケース10のヤング率より小さい。本実施形態では、枠体50は、樹脂からなる。枠体50は、たとえば、ポリブチレンテレフタレート樹脂(PBT樹脂)又はポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂からなる。
The
緩衝材60は、圧電素子20上に配置されている。緩衝材60は、圧電素子20と接している。本実施形態では、緩衝材60は、圧電素子20に接合されていない。緩衝材60は、たとえば、接着により圧電素子20上に固定されていてもよい。緩衝材60は、圧電素子20と基板30と枠体50とで画成される空間内に配置されている。緩衝材60は、枠壁51の内側空間内に配置されている。緩衝材60は、圧電素子20と基板30との間に配置されている。緩衝材60は、各接続部材41,43と接している。緩衝材60は、枠体50とも接している。
The
図11に示されるように、緩衝材60は、基板30によって圧電素子20に向けて圧縮されている。緩衝材60は、圧電素子20に向けて圧縮された状態で圧電素子20上に配置されている。図11では、圧縮されていない状態での緩衝材60が、二点鎖線で示されている。図11は、圧電素子と基板と緩衝材とを示す模式図である。
As shown in FIG. 11, the
緩衝材60は、図12に示されるように、気泡構造体61を含んでいる。本実施形態では、気泡構造体61は、独立気泡構造体である。緩衝材60は、独立気泡構造体を含んでいる。独立気泡構造体は、完全独立気泡構造体又は半独立半連続気泡構造体を含んでいる。緩衝材60は、たとえば、熱可塑性樹脂を主体とする発泡体である。熱可塑性樹脂は、たとえば、エチレン・プロピレン・ジエンゴム(EPDM)を含む。図12は、緩衝材の断面構成を示す図である。
The cushioning
緩衝材60の内部には、複数の気泡63が存在している。緩衝材60の表面には、複数の気泡63と連通していない複数の窪み65が存在している。緩衝材60(気泡構造体61)内に存在する複数の気泡63は、圧電素子20に向かう方向、すなわち、緩衝材60の圧縮方向に対して扁平である形状を呈している。複数の気泡63の平均アスペクト比は、1.3~2.5である。アスペクト比は、緩衝材60の圧縮方向での気泡63の最大長さLaと、緩衝材60の圧縮方向に直交する方向での気泡63の最大長さLbとの比率(Lb/La)である。緩衝材60の圧縮方向は、基板30と圧電素子20とが対向している方向と略一致している。緩衝材60の圧縮方向は、基板30又は圧電素子20に直交する方向と略一致していてもよい。
A plurality of air bubbles 63 exist inside the cushioning
平均アスペクト比は、たとえば、以下のようにして求めることができる。
圧縮されている緩衝材60の断面写真が取得される。断面写真は、緩衝材60を緩衝材60の圧縮方向に沿う平面で切断したときの断面を撮影した写真である。取得した断面写真が、ソフトウェアにより画像処理される。この画像処理により、各気泡63の境界が判別される。各気泡63の境界が判別された後、断面写真内に含まれる、すべての気泡63の最大長さLa及び最大長さLbが求められる。各気泡63の最大長さLaと最大長さLbとの比率(Lb/La)が算出された後、比率(Lb/La)の平均値が算出される。算出された平均値が、平均アスペクト比である。
The average aspect ratio can be determined, for example, as follows.
A cross-sectional photograph of the compressed
複数の窪み65は、図12に示されるように、樹脂67で埋められている。樹脂67は、基板30と緩衝材60とを接合している。基板30と樹脂67との接合界面は、緩衝材60の表面と樹脂67との接合界面より平滑である。平滑さは、たとえば、算術平均粗さ(Ra)で規定される。この場合、基板30と樹脂67との接合界面の算術平均粗さは、緩衝材60の表面と樹脂67との接合界面の算術平均粗さより小さい。樹脂67は、たとえば、熱可塑性樹脂である。熱可塑性樹脂は、たとえば、シリコーン樹脂又はエポキシ樹脂である。
The plurality of
ピン81は、基板30(基体31)に形成されている貫通孔32cに挿通されている一端と、ケース10外に露出している他端とを有している。ピン81は、貫通孔32cに挿通されている状態で、導体33(部分33b)に物理的かつ電気的に接続されている。ピン81は、導体33にはんだ接続されている。ピン81と導体33とは、導電性接着剤により物理的かつ電気的に接続されていてもよい。ピン81は、導体33及び接続部材41を通して、電極23と電気的に接続されている。
The
ピン83は、基板30(基体31)に形成されている貫通孔32dに挿通されている一端と、ケース10外に露出している他端とを有している。ピン83は、貫通孔32dに挿通されている状態で、導体35(部分35b)に物理的かつ電気的に接続されている。ピン83は、導体35にはんだ接続されている。ピン83と導体35とは、導電性接着剤により物理的かつ電気的に接続されていてもよい。ピン83は、導体35及び接続部材43を通して、電極25と電気的に接続されている。
The
各ピン81,83は、たとえば、金属からなる。ピン81,83は、たとえば、真鍮からなる。各ピン81,83の表面には、めっき層(不図示)が形成されていてもよい。めっき層は、たとえば、ニッケルめっき及び錫めっきにより形成されていてもよい。この場合、めっき層は、二層構造である。ピン81とピン83とは、互いに略平行な状態で、ホルダ85に保持されている。本実施形態では、ホルダ85は、樹脂からなる。ホルダ85は、たとえば、ポリブチレンテレフタレート樹脂(PBT樹脂)又はポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂からなる。ホルダ85は、基板30と接していてもよい。ホルダ85は、基板30に接合されていてもよい。ホルダ85は、基板30から離間していてもよい。各ピン81,83は、圧電デバイス1の外部端子を構成する。
Each
蓋材70は、圧電素子20、基板30、接続部材41,43、枠体50、及び緩衝材60がケース10内に収容されている状態で、ケース10の開口を封止している。蓋材70は、収容空間S1を封止している。本実施形態では、蓋材70は、樹脂からなる。蓋材70は、たとえば、シリコーンゴムからなる。蓋材70は、たとえば、RTV(Room Temperature Vulcanizing)シリコーンゴムからなる。各ピン81,83の他端と、ホルダ85の一部とは、蓋材70から露出している。
The
以上のように、本実施形態では、基板30が、底壁11上に配置されている枠体50に支持されている。したがって、物理的な外力が圧電デバイス1に作用する場合でも、基板30が収容空間S1内で移動しがたく、基板30と圧電素子20との間隔が変化しがたい。この場合、圧電素子20と接続部材41,43との電気的な接続が、断たれることなく、維持される。基板30と接続部材41,43との電気的な接続も、断たれることなく、維持される。この結果、圧電デバイス1は、電気的な接続の信頼性が低下するのを抑制する。
As described above, in this embodiment, the
圧電デバイス1では、枠体50が枠壁51を有している。枠壁51は、底壁11と交差する方向から見て、圧電素子20を囲むように位置している。枠壁51の外側表面と側壁13の内側表面とが接している。
枠体50が枠壁51を有している圧電デバイス1では、枠壁51が、圧電素子20を囲むように位置しているので、枠体50が圧電素子20の振動を阻害しがたい。したがって、圧電デバイス1は、振動特性を低下させがたい。
枠壁51の外側表面と側壁13の内側表面とが接していない構成では、物理的な外力が圧電デバイスに作用する場合、枠壁51の外側表面と側壁13の内側表面とが接してしまうおそれがある。枠壁51の外側表面と側壁13の内側表面とが接していない構成と、枠壁51の外側表面と側壁13の内側表面とが接している構成とでは、圧電デバイスの共振周波数が異なる。したがって、枠壁51の外側表面と側壁13の内側表面とが接していない構成では、物理的な外力が圧電デバイスに作用する場合、圧電デバイスの共振周波数が変化するおそれがある。
圧電デバイス1では、枠壁51の外側表面と側壁13の内側表面とが接している。したがって、物理的な外力が圧電デバイス1に作用する場合でも、圧電デバイス1は、枠壁51の外側表面と側壁13の内側表面とが接している状態を維持する。したがって、圧電デバイス1は、共振周波数を変化させがたい。
In the
In the
In a configuration in which the outer surface of the
In the
圧電デバイス1では、枠体50(枠壁51)が、側壁13の内側に圧入されている。
物理的な外力が圧電デバイス1に作用する場合でも、圧電デバイス1は、枠壁51の外側表面と側壁13の内側表面とが接している状態を確実に維持する。
In the
Even when a physical external force acts on the
圧電デバイス1では、枠体50が、接続部材41を位置決めするガイド部と接続部材43を位置決めするガイド部とを有している。したがって、枠体50は、基板30と接続部材41,43との電気的な接続を確実に維持する。本実施形態では、溝52dが、接続部材41を位置決めするガイド部として機能し、溝53dが、接続部材43を位置決めするガイド部として機能している。
In the
圧電デバイス1では、枠体50が、基板30を位置決めするガイド部を有している。したがって、基板30が収容空間S1内でより一層移動しがたい。本実施形態では、枠壁51の部分56,59が、基板30を位置決めするガイド部として機能している。
In the
圧電デバイス1では、枠体50が、ケース10より柔らかい。したがって、枠体50が、ケース10の振動を阻害しがたい。したがって、圧電デバイス1は、振動特性を低下させがたい。
In the
圧電デバイス1では、接続部材41が、電極23に物理的かつ電気的に接続される部分41aと、導体33に物理的かつ電気的に接続される部分41bと、を有している。接続部材43が、電極25に物理的かつ電気的に接続される部分43aと、導体35に物理的かつ電気的に接続される部分43bと、を有している。各部分41a,43aが、圧電素子20に沿うように延在しており、各部分43a,43bが、部分41a,43aが延在している方向と交差する方向に延在している。したがって、圧電素子20の振動が基板30に伝わりがたい。圧電デバイス1は、基板30と接続部材41,43との電気的な接続を確実に維持し、電気的な接続の信頼性が低下するのをより一層抑制する。
In the
圧電デバイス1は、緩衝材60を備えている。緩衝材60は、超音波成分の残響を抑制する。
緩衝材60は、圧電素子20に向けて圧縮されている。緩衝材60が圧電素子20に向けて圧縮されている構成では、緩衝材60が圧縮されていない構成に比して、気泡63の単位容積当たりの数が大きい傾向があると共に、気泡63が、圧電素子20に向かう方向に対して扁平である形状を呈する傾向がある。したがって、緩衝材60(気泡構造体61)に含まれている気泡63が、超音波成分をより一層散乱させる。この結果、圧電デバイス1では、緩衝材60が圧縮されていない構成に比して、気泡63による超音波成分の散乱減衰が大きい。圧電デバイス1は、超音波成分の残響をより一層低減する。
The
The cushioning
圧電デバイス1では、緩衝材60が、圧電素子20と基板30と枠体50とで画成される空間に配置されていると共に、基板30によって圧電素子20に向けて圧縮されている。したがって、圧電デバイス1は、緩衝材60が圧電素子20に向けて圧縮された状態で圧電素子20上に配置されている構成を簡易かつ確実に実現する。
In the
圧電デバイス1では、接続部材41,43が、緩衝材60と接している。圧電デバイス1が接続部材41,43を備えている場合、圧電素子20の振動が接続部材41,43に伝わり、接続部材41,43が微小に振動するおそれがある。接続部材41,43の微小振動は、残響振動を生じさせるおそれがある。接続部材41,43が緩衝材60と接している構成では、緩衝材60が接続部材41,43の微小振動を抑制する。したがって、圧電デバイス1は、接続部材41,43の微小振動が要因である残響振動を生じさせがたい。
In the
圧電デバイス1では、緩衝材60(気泡構造体61)内に存在する気泡63の平均アスペクト比が、1.3~2.5である。この場合、圧電デバイス1は、超音波成分の残響をより一層確実に低減する。
In the
圧電デバイス1では、圧電素子20が配置される底面12が、長径と短径とを有する円形状を呈している。圧電素子20が、側面21cが長径の方向に沿うように、配置されている。底面12の形状に起因して、圧電素子20とケース10(底壁11)とは、長径に沿う方向が主である撓み振動モードで振動する。
底面12は、短径に沿う方向に比して、長径に沿う方向に撓みやすい。したがって、長径に沿う方向が主である撓み振動モードでの振動は、変位が得られやすい。
圧電素体21では、側面21c寄りの領域が、圧電的に活性な領域になりがたい。圧電素子20が、側面21cが短径の方向に沿うように、配置されている構成では、側面21c寄りの領域が、長径に沿う方向が主である撓み振動モードでの振動を阻害するおそれがある。これに対し、圧電デバイス1では、長径に沿う方向が主である撓み振動モードでの振動を阻害しがたい。
これらの結果、圧電デバイス1は、振動特性を向上する。この場合、圧電デバイス1は、送受信特性が向上する。
In the
The
In the
As a result, the
圧電デバイス1では、接続部材41と接続部材43とが、長径の方向と交差する方向で対向するように配置されている。
接続部材41が電極23に物理的に接続されている構成では、接続部材41が、圧電素子20とケース10との振動を阻害するおそれがある。同様に、接続部材43も、圧電素子20とケース10との振動を阻害するおそれがある。しかしながら、接続部材41と接続部材43とが、長径の方向と交差する方向で対向するように配置されている構成では、接続部材41,43は、長径に沿う方向が主である撓み振動モードでの振動を阻害しがたい。したがって、圧電デバイス1は、振動特性をより一層向上する。
In the
In a configuration in which the connecting
圧電デバイス1では、接続部材41と接続部材43とが、短径の方向で対向するように配置されている。したがって、接続部材41,43は、長径に沿う方向が主である撓み振動モードでの振動をより一層阻害しがたい。
In the
圧電デバイス1では、接続部材41と接続部材43とが、接続部材41,43の各幅方向が長径の方向に沿うように、配置されている。
上述したように、接続部材41,43は、圧電素子20とケース10との振動を阻害するおそれがある。しかしながら、接続部材41と接続部材43とが、接続部材41,43の各幅方向が長径の方向に沿うように、配置されている構成では、接続部材41,43は、長径に沿う方向が主である撓み振動モードでの振動を阻害しがたい。したがって、圧電デバイス1は、振動特性をより一層向上する。
In the
As described above, the connecting
圧電デバイス1では、接続部材41が、側面21c寄りに配置されており、接続部材43が、側面21cと対向している側面21d寄りに配置されている。接続部材41と接続部材43とが、離間している。したがって、圧電デバイス1は、接続部材41と接続部材43との短絡を防ぐ。
In the
圧電デバイス1では、電極23,25の各厚みが、1.5μm以下である。
電極23,25の各厚みが1.5μm以下である構成では、電極23,25の各厚みが1.5μmより大きい構成に比して、電極23,25が、圧電素子20(圧電素体21)の変位を阻害しがたい。したがって、圧電デバイス1は、振動特性をより一層向上する。
In the
In a configuration in which each of the
圧電デバイス1では、圧電素体21は、一対の主面21a,21bが対向している方向で電極23の部分23aと電極25とに重なる領域R1を含んでいる。領域R1が、長手方向と短手方向とを有する形状を呈している場合、圧電素子20(圧電素体21)の変位が増加し得る。圧電素子20が、領域R1の長手方向が長径の方向に沿うように、配置されている場合、長径に沿う方向が主である撓み振動モードでの振動の阻害を抑制し得る。この場合、圧電デバイス1は、振動特性をより一層向上し得る。
In the
圧電素体21が、平面視で、長手方向と短手方向とを有する形状を呈している場合、圧電素子20(圧電素体21)の変位が増加し得る。圧電素子20が、圧電素体21の長手方向が長径の方向に沿うように、配置されている場合、長径に沿う方向が主である撓み振動モードでの振動の阻害を抑制し得る。この場合、圧電デバイス1は、振動特性をより一層向上し得る。
When the
上述したように、緩衝材60の内部に存在している複数の気泡63が、超音波成分を散乱させる。超音波成分は、散乱により減衰する。
緩衝材60の表面に存在している複数の窪み65が、樹脂67で埋められている。したがって、超音波成分は、複数の窪み65の各表面と樹脂67との界面で乱反射する。超音波成分は、乱反射によっても減衰する。
これらの結果、圧電デバイス1では、超音波成分の散乱減衰が大きい。圧電デバイス1は、超音波成分の残響をより一層低減する。
As described above, the plurality of
A plurality of
As a result, in the
圧電デバイス1では、樹脂67が、緩衝材60と基板30とを接合している。基板30と樹脂67との接合界面が、緩衝材60の表面と樹脂67との接合界面より平滑である。したがって、超音波は、緩衝材60の表面と樹脂67との接合界面で散乱され、緩衝材60と基板30との界面に達しにくい。この結果、圧電デバイス1は、超音波成分の残響を効率よくかつ安定して低減する。
In the
圧電デバイス1では、緩衝材60が、独立気泡構造体である。この場合、圧電デバイス1は、複数の気泡63が内部に存在している共に、複数の気泡63と連通していない複数の窪み65が表面に存在している緩衝材60を簡易かつ確実に実現する。
In the
以上、本発明の実施形態及び変形例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及び変形例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 embodiments and modified examples of the present invention have been described above, the present invention is not necessarily limited to the embodiments and modified examples described above, and various changes can be made without departing from the gist thereof.
圧電デバイス1は、枠体50を備えていなくてもよい。圧電デバイス1は、枠体50を備えている構成では、上述したように、圧電デバイス1が、電気的な接続の信頼性が低下するのを抑制する。
枠壁51の外側表面と側壁13の内側表面とは、接していなくてもよい。枠壁51の外側表面と側壁13の内側表面とは接している構成では、上述したように、圧電デバイス1が、共振周波数を変化させがたい。
枠体50は、側壁13の内側に圧入されていなくてもよい。枠体50は、側壁13の内側に圧入されている構成では、上述したように、圧電デバイス1が、枠壁51の外側表面と側壁13の内側表面とが接している状態を確実に維持する。
枠体50は、接続部材41,43を位置決めするガイド部を有していなくてもよい。枠体50が、接続部材41,43を位置決めするガイド部を有している構成では、上述したように、枠体50が、基板30と接続部材41,43との電気的な接続を確実に維持する。
枠体50は、基板30を位置決めするガイド部を有していなくてもよい。枠体50が、基板30を位置決めするガイド部を有している構成では、上述したように、基板30が収容空間S1内でより一層移動しがたい。
枠体50は、ケース10より柔らかくなくてもよい。たとえば、ケース10は、金属ではなく、樹脂からなっていてもよい。ケース10は、たとえば、ポリブチレンテレフタレート樹脂(PBT樹脂)又はポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂からなっていてもよい。枠体50が、ケース10より柔らかい構成では、上述したように、圧電デバイス1が、振動特性を低下させがたい。
接続部材41は、部分41aと部分41bとを有していなくてもよく、接続部材43は、部分43aと部分43bとを有していなくてもよい。接続部材41が、部分41aと部分41bとを有していると共に、接続部材43が、部分43aと部分43bとを有している構成では、上述したように、圧電デバイス1は、基板30と接続部材41,43との電気的な接続を確実に維持し、電気的な接続の信頼性が低下するのをより一層抑制する。
The
The outer surface of the
The
The
The
The
The connecting
緩衝材60は、基板30によって圧電素子20に向けて圧縮されていなくてもよい。緩衝材60が、基板30によって圧電素子20に向けて圧縮されている構成では、上述したように、圧電デバイス1が、緩衝材60が圧電素子20に向けて圧縮された状態で圧電素子20上に配置されている構成を簡易かつ確実に実現する。
接続部材41,43は、緩衝材60と接していなくてもよい。接続部材41,43が、緩衝材60と接している構成では、上述したように、圧電デバイス1が、接続部材41,43の微小振動が要因である残響振動を生じさせがたい。
気泡63の平均アスペクト比は、1.3~2.5でなくてもよい。気泡63の平均アスペクト比が、1.3~2.5である構成では、上述したように、圧電デバイス1が、超音波成分の残響をより一層確実に低減する。
The
The connecting
The average aspect ratio of the
底面12は、長径と短径とを有する円形状を呈していなくてもよい。底面12が、長径と短径とを有する円形状を呈していると共に、圧電素子20が、側面21cが長径の方向に沿うように、配置されている構成では、上述したように、圧電デバイス1が、振動特性を向上する。
接続部材41,43は、長径の方向と交差する方向で対向するように配置されていなくてもよい。たとえば、接続部材41,43は、長径の方向で対向するように配置されていてもよい。接続部材41,43が、長径の方向と交差する方向で対向するように配置されている構成では、上述したように、圧電デバイス1が、振動特性をより一層向上する。
接続部材41,43は、接続部材41,43の幅方向が長径の方向に沿うように、配置されていなくてもよい。たとえば、接続部材41,43は、接続部材41,43の幅方向が短径の方向に沿うように、配置されていてもよい。接続部材41,43が、接続部材41,43の幅方向が長径の方向に沿うように、配置されている構成では、上述したように、圧電デバイス1が、振動特性をより一層向上する。
接続部材41は、側面21c寄りに配置されていなくてもよい。接続部材43は、側面21cと対向している側面21d寄りに配置されていなくてもよい。たとえば、接続部材41,43は、側面21c寄りに配置されていてもよく、接続部材41,43は、側面21cと対向している側面21d寄りに配置されていてもよい。接続部材41が、側面21c寄りに配置されていなくていると共に、接続部材43が、側面21cと対向している側面21d寄りに配置されている構成では、上述したように、圧電デバイス1が、接続部材41と接続部材43との短絡を防ぐ。
電極23,25の各厚みは、1.5μm以下でなくてもよい。電極23,25の各厚みが1.5μm以下である構成では、上述したように、圧電デバイス1が、振動特性をより一層向上する。
The
The connecting
The connecting
The connecting
The thickness of each of the
複数の窪み65は、樹脂67で埋められていなくてもよい。複数の窪み65が樹脂67で埋められている構成では、上述したように、圧電デバイス1が、超音波成分の残響をより一層低減する。
基板30と樹脂67との接合界面は、緩衝材60の表面と樹脂67との接合界面より平滑でなくてもよい。基板30と樹脂67との接合界面が、緩衝材60の表面と樹脂67との接合界面より平滑である構成では、上述したように、圧電デバイス1は、超音波成分の残響を効率よくかつ安定して低減する。
緩衝材60は、独立気泡構造体でなくてもよい。緩衝材60は、独立気泡構造体である構成では、上述したように、圧電デバイス1は、複数の気泡63が内部に存在している共に、複数の気泡63と連通していない複数の窪み65が表面に存在している緩衝材60を簡易かつ確実に実現する。
The plurality of
The bonding interface between the
The cushioning
圧電デバイス1は、超音波の送信のみを行ってもよい。圧電デバイス1は、超音波の受信のみを行ってもよい。
圧電素子20は、圧電素体21内に配置される一つ又は複数の内部電極を有していてもよい。この場合、圧電素体21は複数の圧電体層を有していてもよく、内部電極と圧電体層とが交互に配置されていてもよい。
The
The
1…圧電デバイス、10…ケース、20…圧電素子、30…基板、41,43…接続部材、50…枠体、60…緩衝材、61…気泡構造体、63…気泡、S1…収容空間。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
収容空間を画成するケースと、
前記収容空間内に配置されている圧電素子と、
気泡構造体を含んでおり、前記圧電素子に向けて圧縮された状態で前記圧電素子上に前記圧電素子と接して配置されている緩衝材と、
前記収容空間内に前記圧電素子と離間して配置されており、前記圧電素子と電気的に接続されている基板と、
前記収容空間内に配置されており、前記基板を支持している枠体と、を備え、
前記緩衝材は、前記圧電素子と前記基板と前記枠体とで画成される空間に配置されていると共に、前記基板によって前記圧電素子に向けて圧縮されている、圧電デバイス。 A piezoelectric device constituting an ultrasonic sensor,
A case defining a housing space;
a piezoelectric element disposed within the accommodation space;
a cushioning material including a cell structure and disposed on the piezoelectric element in contact with the piezoelectric element in a compressed state toward the piezoelectric element;
a substrate disposed in the accommodation space apart from the piezoelectric element and electrically connected to the piezoelectric element;
a frame disposed within the accommodation space and supporting the substrate ;
In the piezoelectric device, the cushioning material is arranged in a space defined by the piezoelectric element, the substrate, and the frame, and is compressed by the substrate toward the piezoelectric element.
前記接続部材が、前記緩衝材と接している、請求項1に記載の圧電デバイス。 further comprising a connecting member that electrically connects the piezoelectric element and the substrate,
The piezoelectric device according to claim 1 , wherein the connecting member is in contact with the buffer material.
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