WO2014050240A1 - 圧電アクチュエータ、圧電振動装置および携帯端末 - Google Patents

圧電アクチュエータ、圧電振動装置および携帯端末 Download PDF

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WO2014050240A1
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piezoelectric actuator
piezoelectric
actuator according
protrusion
electrode
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PCT/JP2013/067847
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Inventor
宏三 松川
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京セラ株式会社
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    • H10N30/875—Further connection or lead arrangements, e.g. flexible wiring boards, terminal pins
    • H—ELECTRICITY
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    • H10N30/50—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure

Definitions

  • the present invention relates to a piezoelectric vibration device, a piezoelectric actuator suitable for a mobile terminal, a piezoelectric vibration device, and a mobile terminal.
  • a piezoelectric actuator As a piezoelectric actuator, a laminated body in which an internal electrode and a piezoelectric layer are laminated, a surface electrode electrically connected to the internal electrode on at least one main surface of the laminated body, and anisotropic conduction including conductive particles 2.
  • a flexible wiring board that includes a wiring conductor that is partly bonded to one main surface via an adhesive and electrically connected to a surface electrode.
  • the surface electrode is smooth.
  • the conductive particles are subjected to repeated stress and a load is applied.
  • a gap may be formed between the conductive particles and the surface electrode, which may cause a spark.
  • the resistance value of the joint portion increases, and the displacement amount of the laminated body constituting the piezoelectric actuator may be reduced.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a piezoelectric actuator, a piezoelectric vibration device, and a portable terminal in which a gap is formed between conductive particles and a surface electrode and generation of sparks is suppressed.
  • the piezoelectric actuator of the present invention includes a laminate in which an internal electrode and a piezoelectric layer are laminated, a surface electrode electrically connected to the internal electrode on at least one main surface of the laminate, and conductive particles.
  • a flexible wiring board having a wiring conductor partly bonded to the one main surface via an anisotropic conductive adhesive and electrically connected to the surface electrode, the anisotropic on the surface electrode. The bonding area with the conductive conductive adhesive has protrusions or depressions.
  • the piezoelectric vibration device of the present invention includes the piezoelectric actuator and a vibration plate joined to the other main surface of the piezoelectric element.
  • the portable terminal of the present invention includes the piezoelectric actuator, an electronic circuit, a display, and a housing, and the other main surface of the piezoelectric actuator is joined to the display or the housing. .
  • the anisotropic conductive adhesive has protrusions or the anisotropic conductive adhesive has entered the dents. Even when the laminate is expanded or contracted or bent, the bonded state can be maintained. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of a spark due to a gap between the conductive particles and the surface electrode, and as a result, it is possible to suppress a decrease in the amount of displacement of the laminate.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view taken along line BB shown in FIG. It is a schematic perspective view which shows typically an example of embodiment of the piezoelectric vibration apparatus of this invention. It is a schematic perspective view which shows typically an example of embodiment of the portable terminal of this invention.
  • FIG. 4 is a schematic sectional view taken along line AA shown in FIG. 3.
  • FIG. 4 is a schematic sectional view taken along line BB shown in FIG. 3.
  • FIG. 1A is a schematic perspective view showing an example of an embodiment of the piezoelectric actuator of the present invention
  • FIG. 1B is a schematic cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. 1 (c) is a schematic cross-sectional view taken along line BB shown in FIG. 1 (a).
  • a piezoelectric actuator 1 shown in FIG. 1 includes a laminate 4 in which an internal electrode 2 and a piezoelectric layer 3 are laminated, a surface electrode 5 electrically connected to the internal electrode on at least one main surface of the laminate 4,
  • a flexible wiring substrate 6 including a wiring conductor 61 that is partly bonded to one main surface via an anisotropic conductive adhesive 7 containing conductive particles and electrically connected to the surface electrode 5;
  • the laminated body 4 constituting the piezoelectric element 10 is formed by laminating the internal electrode 2 and the piezoelectric layer 3, and has an active portion in which the plurality of internal electrodes 2 overlap in the laminating direction and other inactive portions. For example, it is formed in a long shape.
  • the length of the laminate 4 is preferably, for example, 18 mm to 28 mm, and more preferably 22 mm to 25 mm.
  • the width of the laminate 4 is preferably 1 mm to 6 mm, and more preferably 3 mm to 4 mm.
  • the thickness of the laminate 4 is preferably, for example, 0.2 mm to 1.0 mm, and more preferably 0.4 mm to 0.8 mm.
  • the internal electrode 2 constituting the laminated body 4 is formed by simultaneous firing with the ceramic forming the piezoelectric layer 3, and includes a first electrode 21 and a second electrode 22.
  • the first electrode 21 is a ground electrode
  • the second electrode 22 is a positive electrode or a negative electrode.
  • Piezoelectric layers 3 are alternately stacked and sandwich the piezoelectric layers 3 from above and below, and the first and second poles 21 and 22 are arranged in the stacking order, so that the piezoelectric body sandwiched between them.
  • a driving voltage is applied to the layer 3.
  • a conductor mainly composed of silver or a silver-palladium alloy having low reactivity with the ceramic forming the piezoelectric layer 3, or a conductor containing copper, platinum, or the like can be used.
  • the end portions of the first pole 21 and the second pole 22 are alternately led to a pair of side surfaces facing each other of the stacked body 4.
  • the length of the internal electrode 2 is preferably 17 mm to 25 mm, for example, and more preferably 21 mm to 24 mm.
  • the width of the internal electrode 2 is preferably 1 mm to 5 mm, and more preferably 2 mm to 4 mm.
  • the thickness of the internal electrode 2 is preferably 0.1 to 5 ⁇ m, for example.
  • the piezoelectric layer 3 constituting the laminated body 4 is formed of ceramics having piezoelectric characteristics.
  • ceramics for example, a perovskite oxide made of lead zirconate titanate (PbZrO 3 -PbTiO 3 ), Lithium niobate (LiNbO 3 ), lithium tantalate (LiTaO 3 ), or the like can be used.
  • the thickness of one layer of the piezoelectric layer 3 is preferably set to 0.01 to 0.1 mm, for example, so as to be driven at a low voltage.
  • the surface electrode 5 electrically connected to the internal electrode 2 is provided on one main surface of the laminate 4.
  • the surface electrode 5 in the form shown in FIG. 1 includes a first surface electrode 51 having a large area, a second surface electrode 52 having a small area, and a third surface electrode 53.
  • the first surface electrode 51 is electrically connected to the internal electrode 2 that becomes the first electrode 21, and the second surface electrode 52 becomes the second electrode 22 disposed on one main surface side, for example.
  • the internal electrode 2 and the third surface electrode 53 are electrically connected to the internal electrode 2 serving as the second pole 22 disposed on the other main surface side, for example.
  • the length of the first surface electrode 51 is preferably, for example, 17 mm to 23 mm, and more preferably 19 mm to 21 mm.
  • the width of the first surface electrode 51 is preferably 1 mm to 5 mm, for example, and more preferably 2 mm to 4 mm.
  • the lengths of the second surface electrode 52 and the third surface electrode 53 are preferably 1 mm to 3 mm, for example.
  • the width of the second surface electrode 52 and the third surface electrode 53 is preferably, for example, 0.5 mm to 1.5 mm.
  • the piezoelectric actuator 1 has a flexible substrate 6 partly bonded to one main surface of the laminate 4 constituting the piezoelectric element 10 via an anisotropic conductive adhesive 7.
  • the flexible substrate 6 includes a wiring conductor 61, and a part of the flexible substrate 6 is formed of the laminate 4 so that the surface electrode 5 and the wiring conductor 61 are electrically connected via the anisotropic conductive adhesive 7. It is joined to one main surface.
  • the flexible substrate 6 is, for example, a flexible printed wiring board in which two wiring conductors 61 are embedded in a resin film, and a connector (not shown) for connecting to an external circuit is connected to one end. .
  • the structure of the flexible substrate 6 shown in the figure is a three-layer structure in which the wiring conductor 61 is bonded to the base film 62 and the cover film 63 is further bonded.
  • the junction with the piezoelectric element 10 and the vicinity thereof are the cover film 63. Is not formed.
  • the cover film 63 is not formed in the vicinity of the joint with the piezoelectric element 10 in consideration of the assembly accuracy of the joint between the flexible substrate 6 and the piezoelectric element 10 if the position is slightly shifted. However, this is because the cover film 63 does not enter between the wiring conductor 61 and the surface electrodes (the first surface electrode 51 and the second surface electrode 52) to prevent the electrical connection therebetween.
  • the anisotropic conductive adhesive 7 for example, a conductive material made of gold, copper, nickel or the like in a resin 71 having a low elastic modulus (Young's modulus) such as acrylic resin, epoxy resin, silicone resin, polyurethane resin, or synthetic rubber.
  • the particles 72 or conductive particles 72 (for example, conductive particles made of gold-plated resin balls) in which a metal film is provided on the surface of a particle main body made of resin are dispersed.
  • This anisotropic conductive adhesive 7 can conduct in the thickness direction and insulate in the in-plane direction, so that even in a narrow pitch wiring, there is no electrical short between the surface electrodes of different polarity, A connection part with the flexible substrate 6 can be made compact.
  • the particle diameter is 5 to 100 ⁇ m.
  • the interval between the adjacent conductive particles 72 along the surface direction of the main surface of the piezoelectric element 10 is 0 to 500 ⁇ m.
  • the end of the anisotropic conductive adhesive 7 (the left end in FIGS. 1B and 1C) is the end of the surface electrode 5 (FIG. 1B). And the left end in FIG. 1C, may be extended to the cover film 63 side, and may further extend from the corner of the piezoelectric element 10 to the cover film 63.
  • the anisotropic conductive adhesive 7 has a function of protecting the wiring conductor 61, and damage to the wiring conductor 61 due to friction with the corners can be prevented.
  • the protrusions 50 are provided in a state of being uniformly dispersed in a desired region of the bonding region with the anisotropic conductive adhesive 7 in the surface electrode 5.
  • the height of the protrusion 50 is, for example, 1 to 30 ⁇ m, and the width of the protrusion 50 as viewed in cross section is, for example, 1 to 50 ⁇ m.
  • a recess may be provided in place of the protrusion 50. In this case, the depth of the recess is, for example, a range from 0.5 ⁇ m to the thickness of the surface electrode 5 and a section of the recess.
  • the width is, for example, 1 to 50 ⁇ m.
  • the distance from the apex of the protrusion 50 to the bottom (lowermost point) of the recess is a value that is 10% or more of the maximum thickness in an arbitrary field of view when the cross section of the surface electrode 5 is viewed.
  • the protrusion 50 may bite into the anisotropic conductive adhesive 7 or the anisotropic conductive adhesive 7 may enter the recess. Therefore, even if the laminated body 4 expands and contracts or bends and vibrates by driving, the bonded state can be maintained. Therefore, a gap is formed between the conductive particles 72 and the surface electrode 5 and a spark is suppressed, and as a result, the displacement amount of the stacked body 4 is stabilized.
  • the protrusion 50 or the dent is preferably smaller than the conductive particles 72 included in the anisotropic conductive adhesive 7.
  • the size of the conductive particle 72 is larger than the size of the protrusion 50 or the recess described above. If the protrusion 50 is larger than the conductive particle 72, the height of the protrusion 50 becomes higher than the height of the conductive particle 72, and there is a possibility that the connection between the wiring conductor 61 and the surface electrode 5 by the conductive particle 72 may be hindered.
  • the protrusion 50 is smaller than the conductive particle 72, the elasticity of the conductive particle 72 is utilized and a stable connection is obtained. As a result, sparks are not generated and the amount of displacement is stabilized.
  • the surface electrode 5 has both the protrusion 50 and the recess in the bonding region with the anisotropic conductive adhesive 7.
  • the conductive particles 72 are fitted into the recesses and the joining state is stabilized, and the difference between the peak and the bottom is caused by the protrusions 50 and the recesses (unevenness), so that the amount of biting into the conductive particles 72 is increased. Therefore, the close contact between the surface electrode 5 and the conductive particles 72 is improved, spark is not generated, and the amount of displacement is stabilized.
  • the protrusion 50 or the recess is in a facing region facing the wiring conductor 61 through the anisotropic conductive adhesive 7, and this protrudes by the thickness of the wiring conductor 61.
  • the conductive conductive adhesive 7 is strongly applied so that the protrusions 50 can easily bite into the conductive particles 72, the position is stabilized, and the adhesion is further improved.
  • the conductive particles 72 are disposed so as to be in contact with the side surfaces of the protrusions 50.
  • the current path (the contact area between the conductive particles 72 and the surface electrode 5) is increased and the resistance value is lowered, so that the temperature rise is suppressed. Therefore, a stable electrical connection can be obtained, and the effect of suppressing peeling due to stress dispersion is enhanced.
  • the conductive particles 72 are preferably crushed by being sandwiched between the surface electrode 5 and the wiring conductor 61.
  • the height of the protrusion 50 collapses and the current path (the contact area between the conductive particles 72, the surface electrode 5, and the wiring conductor 61) increases, so that the reliability is further improved.
  • the protrusion 50 is preferably also in a region that does not face the wiring conductor 61, whereby the protrusion 50 pushes up the conductive particles 72 to a region (resin surface) other than the pattern of the wiring conductor 61 of the flexible substrate 6. Adhesion with the entire flexible substrate 6 is improved.
  • the main component of the protrusion 50 is silver, since the silver is soft, the contact area increases, the contact surface is not damaged, and even if stress is applied, it can be deformed to relieve the stress.
  • the main component of the protrusion 50 is nickel, since nickel is hard, it sticks into the conductive particle 72 and becomes an anchor. Furthermore, the affinity with the plating when the surface electrode 5 is plated is improved.
  • the conductive particles 72 preferably have a structure in which a metal film is provided on the surface of a particle body made of resin.
  • the particle body is made of a resin such as an acrylic resin, an imide resin, an amide resin, an epoxy resin, or a polypropylene resin having a high elastic modulus (Young's modulus).
  • the metal film coated on the surface of the particle body is, for example, an Au plating film.
  • a ceramic green sheet to be the piezoelectric layer 3 is produced. Specifically, a ceramic slurry is prepared by mixing a calcined powder of piezoelectric ceramic, a binder made of an organic polymer such as acrylic or butyral, and a plasticizer. And a ceramic green sheet is produced using this ceramic slurry by using tape molding methods, such as a doctor blade method and a calender roll method.
  • the piezoelectric ceramic any material having piezoelectric characteristics may be used.
  • a perovskite oxide made of lead zirconate titanate (PbZrO 3 —PbTiO 3 ) can be used.
  • the plasticizer dibutyl phthalate (DBP), dioctyl phthalate (DOP), or the like can be used.
  • a conductive paste to be the internal electrode 2 is produced.
  • a conductive paste is prepared by adding and mixing a binder and a plasticizer to a metal powder of a silver-palladium alloy. This conductive paste is applied on the ceramic green sheet in the pattern of the internal electrode 2 using a screen printing method. Further, a plurality of ceramic green sheets on which the conductive paste is printed are laminated, subjected to binder removal treatment at a predetermined temperature, fired at a temperature of 900 to 1200 ° C., and then subjected to a predetermined grinding using a surface grinder or the like. By performing a grinding process so as to obtain a shape, a laminated body 4 including the internal electrodes 2 and the piezoelectric body layers 3 that are alternately laminated is manufactured.
  • the laminate 4 is not limited to the one produced by the above manufacturing method, and any production method can be used as long as the laminate 4 formed by laminating a plurality of internal electrodes 2 and piezoelectric layers 3 can be produced. It may be produced.
  • a silver glass-containing conductive paste prepared by adding a binder, a plasticizer, and a solvent to a mixture of conductive particles mainly composed of silver and glass is used as a main electrode of the laminate 4 in the pattern of the surface electrode 5.
  • a baking process is performed at a temperature of 650 to 750 ° C. to form the surface electrode 5.
  • a via that penetrates the piezoelectric layer 3 may be formed or connected, or a side electrode may be formed on the side surface of the multilayer body 4. It may be produced by any manufacturing method.
  • the printing conditions may be adjusted using, for example, a conductive paste whose viscosity is adjusted so as to intentionally include aggregated particles.
  • a conductive paste using raw material powder having a plurality of peaks in the particle size distribution intentionally may be produced and printed.
  • the protrusion 50 or the dent is made smaller than the conductive particles 72 contained in the anisotropic conductive adhesive 7, or the formation region of the protrusion 50 or the dent is specified. be able to.
  • the heating temperature and the pressure to be applied when the piezoelectric element 10 and the flexible substrate are joined are adjusted. That's fine.
  • the flexible substrate 6 is connected and fixed (bonded) to the piezoelectric element 10 using the anisotropic conductive adhesive 7.
  • an anisotropic conductive adhesive paste is applied and formed at a predetermined position of the piezoelectric element 10 by using a method such as screen printing. Then, the flexible substrate 6 is connected and fixed to the piezoelectric element 10 by curing the anisotropic conductive adhesive paste in a state where the flexible substrate 6 is brought into contact therewith.
  • the anisotropic conductive adhesive paste may be applied and formed on the flexible substrate 6 side.
  • the anisotropic conductive adhesive 7 is made of a thermoplastic resin
  • the anisotropic conductive adhesive 7 is applied and formed at a predetermined position on the piezoelectric element 10 or the flexible substrate 6, and then the piezoelectric element 10 and the flexible conductive adhesive 7 are flexible.
  • the thermoplastic resin softens and flows, and then returns to room temperature, so that the thermoplastic resin is cured again and is flexible.
  • the substrate 6 is connected and fixed to the piezoelectric element 10.
  • the method of applying the anisotropic conductive adhesive 7 to the piezoelectric element 10 or the flexible substrate 6 has been described.
  • the sheet of the anisotropic conductive adhesive 7 formed in advance in a sheet shape is used as the piezoelectric element 10.
  • the flexible substrate 6 may be bonded by heating and pressing.
  • the piezoelectric vibration device of this example includes a piezoelectric actuator 1 and a vibration plate 81 joined to the other main surface of the piezoelectric actuator 1.
  • the diaphragm 81 has a rectangular thin plate shape.
  • the diaphragm 81 can be preferably formed using a material having high rigidity and elasticity, such as acrylic resin or glass.
  • the thickness of the diaphragm 81 is set to 0.4 mm to 1.5 mm, for example.
  • the diaphragm 81 is attached to the other main surface of the piezoelectric actuator 1 via a joining member 82.
  • the entire surface of the other main surface may be bonded to the vibration plate 81 via the bonding member 82, or substantially the entire surface may be bonded.
  • the joining member 82 has a film shape. Further, the joining member 82 is formed of a material that is softer and more easily deformed than the vibration plate 81, and has a smaller elastic modulus and rigidity such as Young's modulus, rigidity, and bulk elastic modulus than the vibration plate 81. That is, the joining member 82 is deformable, and deforms more greatly than the diaphragm 81 when the same force is applied. Then, the other main surface (main surface on the ⁇ z direction side in the drawing) of the piezoelectric actuator 1 is fixed to one main surface (main surface on the + z direction side in the drawing) of the bonding member 82 as a whole. A part of one main surface (main surface on the + z direction side in the drawing) of the diaphragm 81 is fixed to the other main surface 82 (the main surface on the ⁇ z direction side in the drawing).
  • the joining member 82 may be a single member or a composite body composed of several members.
  • a joining member 82 for example, a double-sided tape in which a pressure-sensitive adhesive is attached to both surfaces of a base material made of a nonwoven fabric or the like, various elastic adhesives that are adhesives having elasticity, and the like can be suitably used.
  • the thickness of the joining member 82 is preferably larger than the amplitude of the bending vibration of the piezoelectric actuator 1, but if it is too thick, the vibration is attenuated, so that it is set to 0.1 mm to 0.6 mm, for example.
  • the material of the bonding member 82 is not limited, and the bonding member 82 may be formed of a material that is harder and more difficult to deform than the vibration plate 81. Moreover, depending on the case, the structure which does not have the joining member 82 may be sufficient.
  • the piezoelectric vibration device of this example having such a configuration functions as a piezoelectric vibration device that causes the piezoelectric actuator 1 to bend and vibrate by applying an electric signal, thereby vibrating the vibration plate 81.
  • the other end in the length direction of the diaphragm 81 (end in the ⁇ y direction in the figure), the peripheral edge of the diaphragm 81, and the like may be supported by a support member (not shown).
  • the piezoelectric vibration device of this example is configured using the piezoelectric actuator 1 in which generation of unnecessary vibration is reduced, the piezoelectric vibration device in which generation of unnecessary vibration is reduced can be obtained.
  • the vibration plate 81 is joined to the other flat main surface of the piezoelectric actuator 1.
  • the piezoelectric vibration device in which the piezoelectric actuator 1 and the vibration plate 81 are firmly joined can be obtained. Further, it becomes easy to cause bending vibration integrally with the object (vibration plate 81) to which vibration is applied, and the efficiency of bending vibration can be improved as a whole.
  • the portable terminal of this example includes the piezoelectric actuator 1, an electronic circuit (not shown), a display 91, and a housing 92, and the other side of the piezoelectric actuator 1.
  • the main surface is joined to the housing 92.
  • 3 is a schematic perspective view schematically showing the portable terminal of the present invention
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view taken along the line AA shown in FIG. 3
  • FIG. 5 is a line BB shown in FIG. It is the schematic sectional drawing cut
  • the piezoelectric actuator 1 and the housing 92 are joined using a deformable joining member. That is, in FIG. 4 and FIG. 5, the joining member 82 is a deformable joining member.
  • the deformable joining member 82 By joining the piezoelectric actuator 1 and the housing 92 with the deformable joining member 82, when the vibration is transmitted from the piezoelectric actuator 1, the deformable joining member 82 is deformed more greatly than the housing 92.
  • the anti-phase vibration reflected from the casing 92 can be mitigated by the deformable joining member 82, so that the piezoelectric actuator 1 transmits strong vibration to the casing 92 without being affected by the surrounding vibration. Can be made.
  • the joining member 82 since at least a part of the joining member 82 is made of a viscoelastic body, strong vibration from the piezoelectric actuator 1 is transmitted to the housing 92, while the joining member 82 transmits weak vibration reflected from the housing 92. It is preferable in that it can be absorbed.
  • a double-sided tape in which a pressure-sensitive adhesive is attached to both surfaces of a base material made of a nonwoven fabric or the like, or a joining member including an elastic adhesive can be used, and the thickness thereof is, for example, 10 ⁇ m to 2000 ⁇ m. Can be used.
  • the piezoelectric actuator 1 is attached to a part of the casing 92 that serves as a cover for the display 91, and a part of the casing 92 functions as the diaphragm 922.
  • the piezoelectric actuator 1 is bonded to the housing 92, but the piezoelectric actuator 1 may be bonded to the display 91.
  • the housing 92 includes a box-shaped housing main body 921 having one surface opened, and a diaphragm 922 that closes the opening of the housing main body 921.
  • the casing 92 (the casing main body 921 and the diaphragm 922) can be formed preferably using a material such as a synthetic resin having high rigidity and elastic modulus.
  • the peripheral edge of the diaphragm 922 is attached to the housing main body 921 via a bonding material 93 so as to vibrate.
  • the bonding material 93 is formed of a material that is softer and easier to deform than the diaphragm 922, and has a smaller elastic modulus and rigidity such as Young's modulus, rigidity, and bulk modulus than the diaphragm 922. That is, the bonding material 93 can be deformed, and deforms more greatly than the diaphragm 922 when the same force is applied.
  • the bonding material 93 may be a single material or a composite made up of several members.
  • a bonding material 93 for example, a double-sided tape in which an adhesive is attached to both surfaces of a base material made of a nonwoven fabric or the like can be suitably used.
  • the thickness of the bonding material 93 is set so that the vibration is not attenuated due to being too thick, and is set to, for example, 0.1 mm to 0.6 mm.
  • the material of the bonding material 93 is not limited, and the bonding material 93 may be formed of a material that is harder than the vibration plate 922 and hardly deforms. Moreover, depending on the case, the structure which does not have the joining material 93 may be sufficient.
  • Examples of the electronic circuit include a circuit for processing image information to be displayed on the display 91 and audio information transmitted by the portable terminal, a communication circuit, and the like. At least one of these circuits may be included, or all the circuits may be included. Further, it may be a circuit having other functions. Furthermore, you may have a some electronic circuit.
  • the electronic circuit and the piezoelectric actuator 1 are connected by a connection wiring (not shown).
  • the display 91 is a display device having a function of displaying image information.
  • a known display such as a liquid crystal display, a plasma display, and an organic EL display can be suitably used.
  • the display 91 may have an input device such as a touch panel.
  • the cover (diaphragm 922) of the display 91 may have an input device such as a touch panel.
  • the entire display 91 or a part of the display 91 may function as a diaphragm.
  • the display 91 or the casing 92 generates vibration that transmits sound information through the ear cartilage or air conduction.
  • the portable terminal of this example can transmit audio information by bringing a diaphragm (display 91 or housing 92) into contact with the ear directly or via another object and transmitting vibration to the cartilage of the ear. That is, sound information can be transmitted by bringing a vibration plate (display 91 or housing 92) into direct or indirect contact with the ear and transmitting vibration to the cartilage of the ear.
  • a portable terminal capable of transmitting sound information even when the surroundings are noisy can be obtained. That is, the voice can be heard clearly even under noisy conditions, and even the hearing impaired can recognize the voice.
  • the object interposed between the diaphragm (display 91 or housing 92) and the ear may be, for example, a cover of a mobile terminal, a headphone or an earphone, and any object that can transmit vibration. Anything can be used. Further, it may be a portable terminal that transmits sound information by propagating sound generated from the diaphragm (display 91 or housing 92) in the air. Furthermore, it may be a portable terminal that transmits sound information via a plurality of routes.
  • the mobile terminal of this example transmits sound information using the piezoelectric actuator 1 that can effectively generate vibration, it can transmit high-quality sound information.
  • the piezoelectric actuator shown in FIG. 1 was manufactured as follows.
  • the piezoelectric element had a rectangular parallelepiped shape with a length of 23.5 mm, a width of 3.3 mm, and a thickness of 0.5 mm.
  • the piezoelectric element has a structure in which piezoelectric layers having a thickness of 30 ⁇ m and internal electrodes are alternately stacked, and the total number of piezoelectric layers is 16.
  • the piezoelectric layer was formed of lead zirconate titanate.
  • As the internal electrode an alloy of silver palladium was used.
  • the surface electrode was intentionally printed so as to be 1 mm longer at both ends in the width direction than the internal electrode by using a paste containing aggregated particles, and protrusions were obtained on the surface of the surface electrode.
  • the height of the protrusion was about 4 to 25 ⁇ m.
  • an anisotropic conductive adhesive containing gold-plated resin balls as conductive particles was applied and formed on the surface of the piezoelectric element to be bonded to the flexible wiring board.
  • an anisotropic conductive adhesive containing 20 vol% of conductive particles is provided in a region having a width of 0.3 mm at a peripheral portion of a region where the flexible wiring board and the piezoelectric element overlap, and conductive particles are provided in an inner region thereof.
  • An anisotropic conductive adhesive containing 10 vol% was applied and formed.
  • the flexible wiring board was conducted and fixed to the piezoelectric element by heating and pressurizing the flexible wiring board in contact with each other, and a piezoelectric actuator (sample No. 1) of the embodiment of the present invention was manufactured.
  • Example No. 2 the sample No. described above was used except that a surface electrode having a flat surface was obtained by using a paste that was sufficiently dispersed and without agglomerated particles.
  • a sine wave signal having an effective value of ⁇ 10 Vrms was applied to the piezoelectric element through the flexible wiring board at a frequency of 1 kHz, and a drive test was performed. For both 1 and 2, bending vibration having a displacement of 100 ⁇ m was obtained.
  • sample No. 1 The piezoelectric actuator No. 1 continued to drive without any reduction in displacement even after 100,000 cycles. In addition, no cracks or cracks were found in the anisotropic conductive adhesive connecting and fixing the flexible wiring board, and no peeling of the flexible wiring board was found.
  • the piezoelectric actuator of the present invention By using the piezoelectric actuator of the present invention, there is no spark, the displacement is stable, and even when driven continuously for a long period of time, there is no problem that the flexible wiring board peels off from the piezoelectric element, and excellent durability. Was confirmed.
  • piezoelectric actuator 10 piezoelectric element 2: internal electrode 21: first pole 22: second pole 3: piezoelectric layer 4: laminated body 5: surface electrode 50: protrusion 51: first surface electrode 52: first Surface electrode 53: third surface electrode 6: flexible substrate 61: wiring conductor 62: base film 63: cover film 7: anisotropic conductive adhesive 81: diaphragm 82: bonding member 91: display 92: housing 921: Housing body 922: Diaphragm 93: Bonding material

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Abstract

　【課題】　導電性粒子と表面電極との間に隙間ができてスパークが生じるのを抑制された圧電アクチュエータ、圧電振動装置および携帯端末を提供する。　【解決手段】　本発明の圧電アクチュエータは、内部電極２および圧電体層３が積層された積層体４と、積層体４の少なくとも一方の主面に内部電極と電気的に接続された表面電極５と、導電性粒子を含む異方性導電接着剤７を介して一方の主面に一部が接合され、表面電極５と電気的に接続された配線導体６１を備えたフレキシブル配線基板６とを含み、表面電極５における異方性導電接着剤７との接合領域には突起５０があることを特徴とする。

Description

圧電アクチュエータ、圧電振動装置および携帯端末
　本発明は、圧電振動装置、携帯端末に好適な圧電アクチュエータ、圧電振動装置および携帯端末に関するものである。
　圧電アクチュエータとして、内部電極および圧電体層が積層された積層体と、この積層体の少なくとも一方の主面に内部電極と電気的に接続された表面電極と、導電性粒子を含む異方性導電接着剤を介して一方の主面に一部が接合され、表面電極と電気的に接続された配線導体を備えたフレキシブル配線基板とを含む構成のものが知られている。なお、上記構成において、表面電極は平滑なものである。
特開２００３－６９１０３号公報
　ここで、導電性粒子には繰返し応力が加わって負荷がかかる。特に、振動や温度差の激しい環境下で使用すると、導電性粒子と表面電極との間に隙間ができ、スパークが生じるおそれがある。その結果、接合部の抵抗値が増加し、圧電アクチュエータを構成する積層体の変位量が低下してしまうおそれがある。
　本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、導電性粒子と表面電極との間に隙間ができてスパークが生じるのを抑制された圧電アクチュエータ、圧電振動装置および携帯端末を提供することを目的とする。
　本発明の圧電アクチュエータは、内部電極および圧電体層が積層された積層体と、該積層体の少なくとも一方の主面に前記内部電極と電気的に接続された表面電極と、導電性粒子を含む異方性導電接着剤を介して前記一方の主面に一部が接合され、前記表面電極と電気的に接続された配線導体を備えたフレキシブル配線基板とを含み、前記表面電極における前記異方性導電接着剤との接合領域には突起または凹みを有している。
　また、本発明の圧電振動装置は、前記圧電アクチュエータと前記圧電素子の前記他方の主面に接合された振動板とを有している。
　また、本発明の携帯端末は、前記圧電アクチュエータと、電子回路と、ディスプレイと、筐体とを有しており、前記圧電アクチュエータの他方の主面が前記ディスプレイまたは前記筐体に接合されている。
　本発明によれば、振動や温度差の激しい環境下で使用しても、異方性導電接着剤に突起が食い込んだりまたは異方性導電接着剤が凹みに入り込んだりしているため、駆動により積層体が伸縮または屈曲振動しても、接合状態を維持することができる。したがって、導電性粒子と表面電極との間に隙間ができてスパークが生じるのを抑制し、結果として積層体の変位量が低下するのを抑制することができる。
（ａ）は本発明の圧電アクチュエータの実施の形態の一例を示す概略斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ－Ａ線で切断した概略断面図、（ｃ）は（ａ）に示すＢ－Ｂ線で切断した概略断面図である。 本発明の圧電振動装置の実施の形態の一例を模式的に示す概略斜視図である。 本発明の携帯端末の実施の形態の一例を模式的に示す概略斜視図である。 図３に示すＡ－Ａ線で切断した概略断面図である。 図３に示すＢ－Ｂ線で切断した概略断面図である。
　本発明の圧電アクチュエータの実施の形態の一例について、図面を参照して詳細に説明する。
　図１（ａ）は本発明の圧電アクチュエータの実施の形態の一例を示す概略斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示すＡ－Ａ線で切断した概略断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）に示すＢ－Ｂ線で切断した概略断面図である。
　図１に示す圧電アクチュエータ１は、内部電極２および圧電体層３が積層された積層体４と、積層体４の少なくとも一方の主面に内部電極と電気的に接続された表面電極５と、導電性粒子を含む異方性導電接着剤７を介して一方の主面に一部が接合され、表面電極５と電気的に接続された配線導体６１を備えたフレキシブル配線基板６とを含み、表面電極５における異方性導電接着剤７との接合領域には突起５０がある。
　圧電素子１０を構成する積層体４は、内部電極２および圧電体層３が積層されてなるもので、複数の内部電極２が積層方向に重なる活性部とそれ以外の不活性部とを有し、例えば長尺状に形成されている。携帯端末のディスプレイまたは筐体に取り付ける圧電アクチュエータの場合には、積層体４の長さとしては、例えば１８ｍｍ～２８ｍｍが好ましく、２２ｍｍ～２５ｍｍが更に好ましい。積層体４の幅は、例えば１ｍｍ～６ｍｍが好ましく、３ｍｍ～４ｍｍが更に好ましい。積層体４の厚みは、例えば０．２ｍｍ～１．０ｍｍが好ましく、０．４ｍｍ～０．８ｍｍが更に好ましい。
　積層体４を構成する内部電極２は、圧電体層３を形成するセラミックスと同時焼成により形成されたもので、第１の極２１および第２の極２２からなる。例えば、第１の極２１がグランド極となり、第２の極２２が正極または負極となる。圧電体層３と交互に積層されて圧電体層３を上下から挟んでおり、積層順に第１の極２１および第２の極２２が配置されることにより、それらの間に挟まれた圧電体層３に駆動電圧を印加するものである。内部電極２の形成材料としては、例えば圧電体層３を形成するセラミックスとの反応性が低い銀や銀－パラジウム合金を主成分とする導体、あるいは銅、白金などを含む導体を用いることができるが、これらにセラミック成分やガラス成分を含有させてもよい。
　図１に示す例では、第１の極２１および第２の極２２の端部がそれぞれ積層体４の対向する一対の側面に互い違いに導出されている。携帯端末のディスプレイまたは筐体に取り付ける圧電アクチュエータの場合には、内部電極２の長さは、例えば１７ｍｍ～２５ｍｍが好ましく、２１ｍｍ～２４ｍｍが更に好ましい。内部電極２の幅は、例えば１ｍｍ～５ｍｍが好ましく、２ｍｍ～４ｍｍが更に好ましい。内部電極２の厚みは、例えば０．１～５μｍが好ましい。
　積層体４を構成する圧電体層３は、圧電特性を有するセラミックスで形成されたもので、このようなセラミックスとして、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ3－ＰｂＴｉＯ3）からなるペロブスカイト型酸化物、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）などを用いることができる。圧電体層３の１層の厚みは、低電圧で駆動させるために、例えば０．０１～０．１ｍｍに設定することが好ましい。また、大きな屈曲振動を得るために、２００ｐｍ／Ｖ以上の圧電ｄ３１定数を有することが好ましい。
　積層体４の一方の主面には、内部電極２と電気的に接続された表面電極５が設けられている。図１に示す形態における表面電極５は、大きな面積の第１の表面電極５１、小さな面積の第２の表面電極５２および第３の表面電極５３で構成されている。例えば、第１の表面電極５１は第１の極２１となる内部電極２と電気的に接続され、第２の表面電極５２は例えば一方の主面側に配置された第２の極２２となる内部電極２、第３の表面電極５３は例えば他方の主面側に配置された第２の極２２となる内部電極２と電気的に接続されている。携帯端末のディスプレイまたは筐体に取り付ける圧電アクチュエータの場合には、第１の表面電極５１の長さは、例えば１７ｍｍ～２３ｍｍが好ましく、１９ｍｍ～２１ｍｍが更に好ましい。第１の表面電極５１の幅は、例えば１ｍｍ～５ｍｍが好ましく、２ｍｍ～４ｍｍが更に好ましい。第２の表面電極５２および第３の表面電極５３の長さは、例えば１ｍｍ～３ｍｍが好ましい。第２の表面電極５２および第３の表面電極５３の幅は、例えば０．５ｍｍ～１．５ｍｍが好ましい。
　また、圧電アクチュエータ１は、圧電素子１０を構成する積層体４の一方の主面に異方性導電接着剤７を介して一部が接合されたフレキシブル基板６を有している。
　このフレキシブル基板６は配線導体６１を備え、異方性導電接着剤７を介して表面電極５と配線導体６１とが電気的に接続されるように、フレキシブル基板６の一部が積層体４の一方の主面に接合されている。
　フレキシブル基板６は、例えば樹脂フィルム中に２本の配線導体６１が埋設されたフレキシブル・プリント配線基板であり、一方端には外部回路と接続するためのコネクタ（図示せず）が接続されている。
　図に示すフレキシブル基板６の構造は、ベースフィルム６２に配線導体６１を貼り合わせ、さらにカバーフィルム６３を貼り合わせた３層構造であるが、圧電素子１０との接合部及びその近傍はカバーフィルム６３が形成されていない状態になっている。なお、圧電素子１０との接合部近傍がカバーフィルム６３の形成されていない状態であるのは、フレキシブル基板６と圧電素子１０との接合の組立精度を考慮し、万一位置が少しずれた場合でも、カバーフィルム６３が配線導体６１と表面電極（第１の表面電極５１、第２の表面電極５２）との間に入って、これらの電気的接続を妨げないようにするためである。
　異方性導電接着剤７としては、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂、あるいは合成ゴムなどの弾性率（ヤング率）の低い樹脂７１中に金、銅、ニッケルなどからなる導電性粒子７２、または樹脂からなる粒子本体の表面に金属膜が設けられた導電性粒子７２（例えば金メッキした樹脂ボールなどからなる導電性粒子）を分散させてなるものである。この異方性導電接着剤７は、厚み方向には導通が取れ、面内方向には絶縁が取れるため、狭ピッチの配線においても異極の表面電極間で電気的にショートすることがなく、フレキシブル基板６との接続部をコンパクトにすることができる。導電性粒子７２の大きさとしては、例えば粒子径（球形でない場合は最大径）が５～１００μｍである。また、圧電素子１０の主面の面方向に沿った隣り合う導電性粒子７２同士の間隔は０～５００μｍである。
　なお、図１（ｂ）および図１（ｃ）では異方性導電接着剤７の端（図１（ｂ）および図１（ｃ）における左端）は表面電極５の端（図１（ｂ）および図１（ｃ）における左端）とそろっているが、カバーフィルム６３側に延設されていてもよく、さらに圧電素子１０の角部からカバーフィルム６３まで延設されていてもよい。これにより、異方性導電接着剤７が配線導体６１を保護する機能を有し、角部との摩擦による配線導体６１の損傷を防止することができる。
　そして、表面電極５における異方性導電接着剤７との接合領域には突起５０がある。好ましくは、突起５０は、表面電極５における異方性導電接着剤７との接合領域の所望の領域に一様に分散した状態で設けられている。突起５０の高さとしては例えば１～３０μｍ、突起５０の断面で見た幅としては例えば１～５０μｍである。なお、図示しないが、突起５０に代えて凹みが設けられていてもよく、この場合の凹みの深さとしては例えば０．５μｍから表面電極５の厚み程度までの範囲、凹みの断面で見た幅としては例えば１～５０μｍである。好ましくは、突起５０の頂点から凹みの底（最下点）までの距離は、表面電極５の断面を視たときの任意の視野における最大厚みの１０％以上の値であるのがよい。
　このような構成であることで、振動や温度差の激しい環境下で使用しても、異方性導電接着剤７に突起５０が食い込んだりまたは異方性導電接着剤７が凹みに入り込んだりしているため、駆動により積層体４が伸縮または屈曲振動しても、接合状態を維持することができる。したがって、導電性粒子７２と表面電極５との間に隙間ができてスパークが生じるのを抑制し、結果として積層体４の変位量が安定する。
　ここで、突起５０または凹みが異方性導電接着剤７に含まれる導電性粒子７２よりも小さいのが好ましい。言い換えると、導電性粒子７２の大きさが上述の突起５０または凹みの寸法よりも大きいことが好ましい。突起５０が導電性粒子７２よりも大きいと、突起５０の高さが導電性粒子７２の高さよりも高くなって、導電性粒子７２による配線導体６１と表面電極５との接続を阻害するおそれがあるが、突起５０が導電性粒子７２よりも小さいと、導電性粒子７２の弾性が活かされて安定した接続が得られる。その結果、よりスパークも生じず、変位量が安定する。
　また、表面電極５における異方性導電接着剤７との接合領域には突起５０および凹みの両方があるのが好ましい。これにより、凹みに導電性粒子７２がはまって接合状態が安定するとともに、突起５０および凹み（凹凸）でピークとボトムの差がでて、導電性粒子７２に食い込む量が増える。したがって、表面電極５と導電性粒子７２との密着が良好になり、よりスパークも生じず、変位量が安定する。
　また、突起５０または凹みが異方性導電接着剤７を介して配線導体６１と対向する対向領域にあるのが好ましく、これにより、配線導体６１の厚み分だけ突出しているので、接合時に異方性導電接着剤７が強くおされて、導電性粒子７２に突起５０が食い込み易くなり、位置が安定してさらに密着が良くなる。
　また、突起５０の側面に接するように配置された導電性粒子７２を有しているのが好ましい。これにより、電流のパス（導電性粒子７２と表面電極５との接触面積）が増えて抵抗値が下がるので、温度上昇が抑えられる。したがって、安定した電気的接続が得られるとともに、応力分散による剥離抑制効果が高まる。
　また、導電性粒子７２は表面電極５と配線導体６１とに挟まれてつぶれているのが好ましい。例えば突起５０の高さ分だけ余計につぶれて、電流のパス（導電性粒子７２と表面電極５および配線導体６１との接触面積）が増えるので、さらに信頼性が向上する。
　また、突起５０は配線導体６１と対向しない領域にもあるのが好ましく、これにより、フレキシブル基板６の配線導体６１のパターン以外の領域（樹脂表面）に突起５０が導電性粒子７２を押し上げて、フレキシブル基板６全体との密着性が良くなる。
　また、突起５０の主成分が銀である場合には、銀は柔らかいため、接触面積が増えるとともに、接触面に損傷を与えず、応力が掛かっても変形して応力緩和することができる。一方、突起５０の主成分がニッケルである場合には、ニッケルは硬いため、導電性粒子７２に突き刺さってアンカーになる。さらに、表面電極５にめっきが施される場合のめっきとの親和性がよくなる。
　また、導電性粒子７２は樹脂からなる粒子本体の表面に金属膜が設けられた構成であるのが好ましい。例えば、粒子本体は、例えば弾性率（ヤング率）の高いアクリル樹脂、イミド樹脂、アミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリプロピレン樹脂などの樹脂からなるものである。また、粒子本体の表面に被覆された金属膜は、例えばＡｕメッキ膜等である。これにより、金属からなる粒子と比較し、低応力で弾性変形するため、安定した接続が得られる。また、粒子本体の表面に被覆された金属膜が電気的な接合に寄与し、氷点下でも延性に富んでいることから、脆化等の劣化に繋がるのを抑制することができる。
　次に、本実施の形態の圧電アクチュエータ１の製造方法について説明する。
　まず、圧電体層３となるセラミックグリーンシートを作製する。具体的には、圧電セラミックスの仮焼粉末と、アクリル系，ブチラール系等の有機高分子からなるバインダーと、可塑剤とを混合してセラミックスラリーを作製する。そして、ドクターブレード法、カレンダーロール法等のテープ成型法を用いることにより、このセラミックスラリーを用いてセラミックグリーンシートを作製する。圧電セラミックスとしては圧電特性を有するものであればよく、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ3－ＰｂＴｉＯ3）からなるペロブスカイト型酸化物等を用いることができる。また、可塑剤としては、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ），フタル酸ジオクチル（ＤＯＰ）等を用いることができる。
　次に、内部電極２となる導電性ペーストを作製する。具体的には、銀－パラジウム合金の金属粉末にバインダーおよび可塑剤を添加混合することによって導電性ペーストを作製する。この導電性ペーストを上記のセラミックグリーンシート上に、スクリーン印刷法を用いて内部電極２のパターンで塗布する。さらに、この導電性ペーストが印刷されたセラミックグリーンシートを複数枚積層し、所定の温度で脱バインダー処理を行なった後、９００～１２００℃の温度で焼成し、平面研削盤等を用いて所定の形状になるよう研削処理を施すことによって、交互に積層された内部電極２および圧電体層３を備えた積層体４を作製する。
　積層体４は、上記の製造方法によって作製されるものに限定されるものではなく、内部電極２と圧電体層３とを複数積層してなる積層体４を作製できれば、どのような製造方法によって作製されてもよい。
　その後、銀を主成分とする導電性粒子とガラスとを混合したものに、バインダー，可塑剤および溶剤を加えて作製した銀ガラス含有導電性ペーストを、表面電極５のパターンで積層体４の主面および側面にスクリーン印刷法等によって印刷して乾燥させた後、６５０～７５０℃の温度で焼き付け処理を行ない、表面電極５を形成する。
　なお、表面電極５と内部電極２とを電気的に接続する場合、圧電体層３を貫通するビアを形成して接続しても、積層体４の側面に側面電極を形成しても良く、どのような製造方法によって作製されてもよい。
　ここで、表面電極５に突起５０または凹みがある構成とするには、例えば意図的に凝集粒を含むように粘度調整した導電性ペーストを用いて、印刷条件を調整すればよい。
　また、意図的に粒度分布に複数のピークをもった原料粉末を用いた導電性ペーストを作製して印刷してもよい。特に、粒径の小さい粒子が凝集して大きな粒子となるように、粉末の状態で一旦１００℃以上の加熱処理を行ってから冷却したものを用いて、ペーストを作製するのがよい。大きな凝集粒のある部分が突起５０となる。また、凝集粒が多くなると、凝集粒の間の部分が凹みとなる。
　そして、上述の粘度調整および印刷調整により、突起５０または凹みが異方性導電接着剤７に含まれる導電性粒子７２よりも小さくなるようにしたり、突起５０または凹みの形成領域を特定したりすることができる。
　また、導電性粒子７２が表面電極５と配線導体６１とに挟まれてつぶれている構成とするには、圧電素子１０とフレキシブル基板とを接合する際に加熱する温度や加圧する圧力を調整すればよい。
　次に、異方性導電接着剤７を用いて、フレキシブル基板６を圧電素子１０に接続固定（接合）する。
　まず、圧電素子１０の所定の位置に異方性導電接着剤用ペーストをスクリーン印刷等の手法を用いて塗布形成する。その後、フレキシブル基板６を当接させた状態で異方性導電接着剤用ペーストを硬化させることにより、フレキシブル基板６を圧電素子１０に接続固定する。なお、異方性導電接着剤用ペーストは、フレキシブル基板６側に塗布形成しておいてもよい。
　異方性導電接着剤７を構成する樹脂が熱可塑性樹脂からなる場合は、異方性導電接着剤７を圧電素子１０またはフレキシブル基板６の所定の位置に塗布形成した後、圧電素子１０とフレキシブル基板６とを異方性導電接着剤７を介して当接させた状態で加熱加圧することで、熱可塑性樹脂が軟化流動し、その後常温に戻すことで、再び熱可塑性樹脂が硬化し、フレキシブル基板６が圧電素子１０に接続固定される。
　なお、上述では、異方性導電接着剤７を圧電素子１０またはフレキシブル基板６に塗布形成する手法を示したが、予めシート状に形成された異方性導電接着剤７のシートを圧電素子１０とフレキシブル基板６との間に挟んだ状態で加熱加圧して接合してもよい。
　次に、本例の圧電振動装置について説明する。本例の圧電振動装置は、図２に示すように、圧電アクチュエータ１と、圧電アクチュエータ１の他方の主面に接合された振動板８１とを有するものである。
　振動板８１は、矩形の薄板状の形状を有している。振動板８１は、アクリル樹脂やガラス等の剛性および弾性が大きい材料を好適に用いて形成することができる。また、振動板８１の厚みは、例えば０．４ｍｍ～１．５ｍｍに設定される。
　振動板８１は、圧電アクチュエータ１の他方の主面に、接合部材８２を介して取り付けられている。接合部材８２を介して、振動板８１に他方の主面の全面が接合されていてもよく、略全面が接合されていてもよい。
　接合部材８２は、フィルム状の形状を有している。また、接合部材８２は、振動板８１よりも柔らかく変形しやすいもので形成されており、振動板８１よりもヤング率，剛性率，体積弾性率等の弾性率や剛性が小さい。すなわち、接合部材８２は、変形可能であり、同じ力が加わったときに、振動板８１よりも大きく変形する。そして、接合部材８２の一方の主面（図の＋ｚ方向側の主面）には圧電アクチュエータ１の他方の主面（図の－ｚ方向側の主面）が全体的に固着され、接合部材８２の他方の主面（図の－ｚ方向側の主面）には振動板８１の一方の主面（図の＋ｚ方向側の主面）の一部が固着されている。
　接合部材８２は、単一のものであっても、いくつかの部材からなる複合体であっても構わない。このような接合部材８２としては、例えば、不織布等からなる基材の両面に粘着剤が付着された両面テープや、弾性を有する接着剤である各種弾性接着剤等を好適に用いることができる。また、接合部材８２の厚みは、圧電アクチュエータ１の屈曲振動の振幅よりも大きいことが望ましいが、厚すぎると振動が減衰されるので、例えば、０．１ｍｍ～０．６ｍｍに設定される。ただし、本発明の圧電振動装置においては、接合部材８２の材質に限定はなく、接合部材８２が振動板８１よりも固く変形し難いもので形成されていても構わない。また、場合によっては、接合部材８２を有さない構成であっても構わない。
　このような構成を備える本例の圧電振動装置は、電気信号を加えることによって圧電アクチュエータ１を屈曲振動させ、それによって、振動板８１を振動させる圧電振動装置として機能する。なお、振動板８１の長さ方向における他方端部（図の－ｙ方向端部）や振動板８１の周縁部等を、図示せぬ支持部材によって支持しても構わない。
　本例の圧電振動装置は、不要な振動の発生が低減された圧電アクチュエータ１を用いて構成されていることから、不要な振動の発生が低減された圧電振動装置とすることができる。
　また、本例の圧電振動装置は、圧電アクチュエータ１の平坦な他方の主面に振動板８１が接合されている。これにより、圧電アクチュエータ１と振動板８１とが強固に接合された圧電振動装置とすることができる。また、振動を加える対象物（振動板８１）と一体となって屈曲振動を起こしやすくなり、全体として屈曲振動の効率を上げることができる。
　さらに、本例の携帯端末について説明する。本例の携帯端末は、図３～図５に示すように、圧電アクチュエータ１と、電子回路（図示せず）と、ディスプレイ９１と、筐体９２とを有しており、圧電アクチュエータ１の他方の主面が筐体９２に接合されたものである。なお、図３は本発明の携帯端末を模式的に示す概略斜視図であり、図４は図３に示すＡ－Ａ線で切断した概略断面図、図５は図３に示すＢ－Ｂ線で切断した概略断面図である。これにより、振動を加える対象物（筐体９２）と一体となって屈曲振動を起こしやすくなり、全体として屈曲振動の効率を上げることができる。
　ここで、圧電アクチュエータ１と筐体９２とが変形可能な接合部材を用いて接合されているのが好ましい。すなわち、図４および図５においては接合部材８２が変形可能な接合部材である。
　変形可能な接合部材８２で圧電アクチュエータ１と筐体９２とを接合することで、圧電アクチュエータ１から振動が伝達されたとき、変形可能な接合部材８２が筐体９２よりも大きく変形する。
　このとき、筐体９２から反射される逆位相の振動を変形可能な接合部材８２で緩和することができるので、圧電アクチュエータ１が周囲の振動の影響を受けずに筐体９２へ強い振動を伝達させることができる。
　中でも、接合部材８２の少なくとも一部が粘弾性体で構成されていることで、圧電アクチュエータ１からの強い振動を筐体９２へ伝える一方、筐体９２から反射される弱い振動を接合部材８２が吸収することができる点で好ましい。例えば、不織布等からなる基材の両面に粘着剤が付着された両面テープや、弾性を有する接着剤を含む構成の接合部材を用いることができ、これらの厚みとしては例えば１０μｍ～２０００μｍのものを用いることができる。
　そして、本例では、圧電アクチュエータ１はディスプレイ９１のカバーとなる筐体９２の一部に取り付けられ、この筐体９２の一部が振動板９２２として機能するようになっている。
　なお、本例では圧電アクチュエータ１が筐体９２に接合されたものを示したが、圧電アクチュエータ１がディスプレイ９１に接合されていてもよい。
　筐体９２は、１つの面が開口した箱状の筐体本体９２１と、筐体本体９２１の開口を塞ぐ振動板９２２とを有している。この筐体９２（筐体本体９２１および振動板９２２）は、剛性および弾性率が大きい合成樹脂等の材料を好適に用いて形成することができる。
　振動板９２２の周縁部は、筐体本体９２１に接合材９３を介して振動可能に取り付けられている。接合材９３は、振動板９２２よりも柔らかく変形しやすいもので形成されており、振動板９２２よりもヤング率，剛性率，体積弾性率等の弾性率や剛性が小さい。すなわち、接合材９３は変形可能であり、同じ力が加わったときに振動板９２２よりも大きく変形する。
　接合材９３は、単一のものであっても、いくつかの部材からなる複合体であっても構わない。このような接合材９３としては、例えば不織布等からなる基材の両面に粘着剤が付着された両面テープ等を好適に用いることができる。接合材９３の厚みは、厚くなりすぎて振動が減衰されないように設定されており、例えば０．１ｍｍ～０．６ｍｍに設定される。ただし、本発明の携帯端末においては、接合材９３の材質に限定はなく、接合材９３が振動板９２２よりも固く変形し難いもので形成されていても構わない。また、場合によっては、接合材９３を有さない構成であっても構わない。
　電子回路（図示せず）としては、例えば、ディスプレイ９１に表示させる画像情報や携帯端末によって伝達する音声情報を処理する回路や、通信回路等が例示できる。これらの回路の少なくとも１つであってもよいし、全ての回路が含まれていても構わない。また、他の機能を有する回路であってもよい。さらに、複数の電子回路を有していても構わない。なお、電子回路と圧電アクチュエータ１とは図示しない接続用配線で接続されている。
　ディスプレイ９１は、画像情報を表示する機能を有する表示装置であり、例えば、液晶ディスプレイ，プラズマディスプレイ，および有機ＥＬディスプレイ等の既知のディスプレイを好適に用いることができる。なお、ディスプレイ９１は、タッチパネルのような入力装置を有するものであっても良い。また、ディスプレイ９１のカバー（振動板９２２）が、タッチパネルのような入力装置を有するものであっても構わない。さらに、ディスプレイ９１全体や、ディスプレイ９１の一部が振動板として機能するようにしても構わない。
　また、本発明の携帯端末は、ディスプレイ９１または筐体９２が、耳の軟骨または気導を通して音情報を伝える振動を生じさせる。本例の携帯端末は、振動板（ディスプレイ９１または筐体９２）を直接または他の物を介して耳に接触させて、耳の軟骨に振動を伝えることによって音声情報を伝達することができる。すなわち、振動板（ディスプレイ９１または筐体９２）を直接または間接的に耳に接触させて、耳の軟骨に振動を伝えることによって音情報を伝達することができる。これにより、例えば、周囲が騒がしいときにおいても音情報を伝達することが可能な携帯端末を得ることができる。すなわち、騒音下でもクリアに音声が聞え、難聴者でも音声を認識することができる。なお、振動板（ディスプレイ９１または筐体９２）と耳との間に介在する物は、例えば、携帯端末のカバーであっても良いし、ヘッドホンやイヤホンでも良く、振動を伝達可能な物であればどんなものでも構わない。また、振動板（ディスプレイ９１または筐体９２）から発生する音を空気中に伝播させることにより、音情報を伝達するような携帯端末であっても構わない。さらに、複数のルートを介して音情報を伝達するような携帯端末であっても構わない。
　本例の携帯端末は、効果的に振動を発生させることのできる圧電アクチュエータ１を用いて音情報を伝達することから、高品質な音情報を伝達することができる。
　本発明の圧電アクチュエータの具体例について説明する。具体的には、図１に示す圧電アクチュエータを以下に示すように作製した。
　圧電素子は、長さが２３．５ｍｍで、幅が３．３ｍｍで、厚みが０．５ｍｍの直方体状とした。また、圧電素子は、厚みが３０μｍの圧電体層と内部電極とが交互に積層された構造とし、圧電体層の総数は１６層とした。圧電体層は、チタン酸ジルコン酸鉛で形成した。内部電極は、銀パラジウムの合金を用いた。
　銀パラジウムからなる導電性ペーストが印刷されたセラミックグリーンシートを積層した後、加圧密着させ、所定の温度で脱脂を行った後、１０００℃で焼成を行い、積層焼結体を得た。
　次に、意図的に凝集粒を含むペーストを用いて表面電極を内部電極よりも幅方向の両端で１ｍｍずつ長くなるように印刷し、表面電極の表面に突起を得た。この突起の高さは４～２５μｍ程度であった。
　そして、表面電極を介して、内部電極間（第１の極間、第２の極間）に、２ｋＶ／ｍｍの電界強度の電圧を印加し、圧電素子に分極を施した。
　その後、フレキシブル配線基板と接合する圧電素子の表面に、導電性粒子として金メッキした樹脂ボールを含んだ異方性導電接着剤を塗布形成した。このとき、フレキシブル配線基板と圧電素子の重なる領域の周縁部の幅０．３ｍｍの領域には、導電粒子を２０ｖｏｌ％含有した異方性導電接着剤を、その内側の領域には、導電粒子を１０ｖｏｌ％含有した異方性導電接着剤を塗布形成した。
　その後、フレキシブル配線基板を当接させた状態で加熱加圧することで、フレキシブル配線基板を圧電素子に導通、固定し、本発明実施例の圧電アクチュエータ（試料Ｎｏ．１）を作製した。
　また、比較例として、十分に分散し凝集粒の無い状態のペーストを用いて、表面が平坦な表面電極を得たこと以外は、上述の試料Ｎｏ．１と同じ構成である本発明の範囲外の圧電アクチュエータ（試料Ｎｏ．２）を作製した。
　そして、それぞれの圧電アクチュエータについて、フレキシブル配線基板を介して、圧電素子に１ｋＨｚの周波数で、実効値±１０Ｖｒｍｓの正弦波信号を印加し、駆動試験を行ったところ、試料Ｎｏ．１、２とも、１００μｍの変位量を有する屈曲振動が得られた。
　次に、０．２～５０００Ｈｚの間で周波数を変化させた実効値３Ｖの正弦波信号を入力し、フレキシブル配線基板の接合面のスパークによって引き起こされる変位量低下が発生しないかどうかを確認したところ、本発明実施例の試料Ｎｏ．１の圧電アクチュエータにおいては、変位量の低下が見られなかった。一方、本発明の範囲外である試料Ｎｏ．２の圧電アクチュエータでは、変位量の異常低下が計測された。
　その後、実効値±１０Ｖｒｍｓの正弦波信号を１０万サイクル連続で加えて駆動試験を行った。本発明の範囲外である試料Ｎｏ．２は変位量低下が発生し、９万サイクルでフレキシブル配線基板が圧電素子から剥がれてしまっていた。
　一方、本発明実施例の試料Ｎｏ．１の圧電アクチュエータは、１０万サイクルを経た後でも、変位量低下が発生することなく駆動を続けていた。また、フレキシブル配線基板を接続固定している異方性導電接着剤にクラックや割れ等は見られず、フレキシブル配線基板の剥がれは見られなかった。
　本発明の圧電アクチュエータを用いる事で、スパークも生じず、変位が安定し、また、長期連続駆動した場合でも、フレキシブル配線基板が圧電素子から剥離するといった問題が生じることもなく、優れた耐久性が確認できた。
１：圧電アクチュエータ
１０：圧電素子
２：内部電極
２１：第１の極
２２：第２の極
３：圧電体層
４：積層体
５：表面電極
５０：突起
５１：第１の表面電極
５２：第２の表面電極
５３：第３の表面電極
６：フレキシブル基板
６１：配線導体
６２：ベースフィルム
６３：カバーフィルム
７：異方性導電接着剤
８１：振動板
８２：接合部材
９１：ディスプレイ
９２：筐体
９２１：筐体本体
９２２：振動板
９３：接合材

Claims (12)

  1. 　内部電極および圧電体層が積層された積層体と、該積層体の少なくとも一方の主面に前記内部電極と電気的に接続された表面電極と、導電性粒子を含む異方性導電接着剤を介して前記一方の主面に一部が接合され、前記表面電極と電気的に接続された配線導体を備えたフレキシブル配線基板とを含み、
    前記表面電極における前記異方性導電接着剤との接合領域には突起または凹みがあることを特徴とする圧電アクチュエータ。
  2. 　前記突起または凹みは前記異方性導電接着剤に含まれる前記導電性粒子よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
  3. 　前記突起または凹みは前記異方性導電接着剤を介して前記配線導体と対向する対向領域にあることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧電アクチュエータ。
  4. 　前記突起の側面に接するように配置された前記導電性粒子を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちのいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
  5. 　前記導電性粒子は前記表面電極と前記配線導体とに挟まれてつぶれていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちのいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
  6. 　前記突起または凹みは前記配線導体と対向しない領域にあることを特徴とする請求項３に記載の圧電アクチュエータ。
  7. 　前記突起の主成分は銀であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のうちのいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
  8. 　前記突起の主成分はニッケルであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のうちのいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
  9. 　前記導電性粒子は樹脂からなる粒子本体の表面に金属膜が設けられたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項８のうちいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
  10. 　請求項１乃至請求項９のうちのいずれかに記載の圧電アクチュエータと、前記圧電素子の前記他方の主面に接合された振動板とを有することを特徴とする圧電振動装置。
  11. 　請求項１乃至請求項９のうちのいずれかに記載の圧電アクチュエータと、電子回路と、ディスプレイと、筐体とを有しており、
    前記圧電アクチュエータの他方の主面が前記ディスプレイまたは前記筐体に接合されていることを特徴とする携帯端末。
  12. 　前記ディスプレイまたは前記筐体は、耳の軟骨または気導を通して音情報を伝える振動を生じさせることを特徴とする請求項１１に記載の携帯端末。
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