JP7452107B2 - 圧電デバイス - Google Patents
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底面は、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。
圧電素体では、側面寄りの領域が、圧電的に活性な領域になりがたい。圧電素子が、側面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、上記一つの態様では、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、上記一つの態様は、振動特性を向上する。
第一接続部材が第一電極に物理的に接続されている構成では、第一接続部材が、圧電素子とケースとの振動を阻害するおそれがある。同様に、第二接続部材も、圧電素子とケースとの振動を阻害するおそれがある。しかしながら、第一接続部材と第二接続部材とが、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、第一接続部材と第二接続部材とは、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、本構成は、振動特性をより一層向上する。
第一接続部材と第二接続部材とが、短径の方向で対向するように配置されている構成では、第一接続部材と第二接続部材とは、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。
上述したように、第一接続部材と第二接続部材とは、圧電素子とケースとの振動を阻害するおそれがある。しかしながら、第一接続部材と第二接続部材とが、第一接続部材と第二接続部材と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、第一接続部材と第二接続部材とは、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、本構成は、振動特性をより一層向上する。
第一電極と第二電極との各厚みが1.5μm以下である構成では、第一電極と第二電極との各厚みが1.5μmより大きい構成に比して、第一電極と第二電極とが、圧電素子(圧電素体)の変位を阻害しがたい。したがって、第一電極と第二電極との各厚みが1.5μm以下である構成は、振動特性をより一層向上する。
第一主面と第二主面とが対向する方向で第一電極と第二電極とに重なる領域が、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(圧電素体)の変位が増加し得る。圧電素子が、上記領域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。したがって、本構成は、振動特性をより一層向上し得る。
圧電素子が、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(圧電素体)の変位が増加し得る。圧電素子が、圧電素体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。したがって、本構成は、振動特性をより一層向上し得る。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
緩衝材60は、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、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、超音波成分の残響をより一層低減する。
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。
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。
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。
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。
Claims (8)
- 底壁と、前記底壁と交差する方向に延在している側壁とを有しており、前記底壁と前記側壁とが収容空間を画成しているケースと、
前記収容空間内に配置されており、圧電素体と電極とを有している圧電素子と、を備え、
前記底壁が、前記収容空間に臨む面として、前記圧電素子が配置される領域を含む平らな底面のみを有し、
前記底面が、前記底面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、
前記圧電素子が、前記底面の前記領域上に配置されており、
前記圧電素体が、直方体形状を呈すると共に、前記底面と対向する第一主面と、前記第一主面と対向する第二主面と、前記第一主面と前記第二主面とを連結する四つの側面と、を有し、
前記電極が、
前記第一主面と前記四つの側面のうち一つの側面と前記第二主面とに設けられていると共に、前記一つの側面と対向する側面と前記第一主面との間の第一稜部に沿って前記第一主面が露出するように前記第一稜部から離間している第一電極と、
前記第一電極と離間していると共に前記第二主面に設けられており、前記一つの側面と対向する前記側面と前記第二主面との間の第二稜部に沿って前記第二主面が露出するように前記第二稜部から離間している第二電極と、を有し、
前記圧電素子が、前記一つの側面と前記一つの側面と対向する前記側面とが前記長径の方向に沿うように、配置されている、圧電デバイス。 - 前記第一電極に物理的かつ電気的に接続されている第一接続部材と、
前記第二電極に物理的かつ電気的に接続されている第二接続部材と、を更に備えており、
前記第一接続部材と前記第二接続部材とが、前記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、請求項1に記載の圧電デバイス。 - 前記第一接続部材と前記第二接続部材とが、前記短径の方向で対向するように配置されている、請求項2に記載の圧電デバイス。
- 前記第一電極に物理的かつ電気的に接続されている、板状の第一接続部材と、
前記第二電極に物理的かつ電気的に接続されている、板状の第二接続部材と、を更に備えており、
前記第一接続部材と前記第二接続部材とが、前記第一接続部材と前記第二接続部材との各幅方向が前記長径の方向に沿うように、配置されている、請求項1に記載の圧電デバイス。 - 前記第一接続部材が、前記一つの側面寄りに配置されており、
前記第二接続部材が、前記一つの側面と対向する前記側面寄りに配置されている、請求項2~4のいずれか一項に記載の圧電デバイス。 - 前記第一電極と前記第二電極との各厚みが、1.5μm以下である、請求項1~5のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
- 前記圧電素体が、前記第一主面と前記第二主面とが対向する方向で前記第一電極と前記第二電極とに重なる領域を含み、
前記圧電素体の前記領域が、前記第一主面と前記第二主面とが対向する前記方向から見て、長手方向と短手方向とを有する形状を呈しており、
前記圧電素子が、前記圧電素体の前記領域の前記長手方向が前記長径の方向に沿うように、配置されている、請求項1~6のいずれか一項に記載の圧電デバイス。 - 前記圧電素体が、平面視で、長手方向と短手方向とを有する形状を呈しており、
前記圧電素子が、前記圧電素体の前記長手方向が前記長径の方向に沿うように、配置されている、請求項1~6のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
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