WO2018101064A1 - 振動素子 - Google Patents

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WO2018101064A1
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coil
diaphragm
magnet
conductor pattern
opening
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Inventor
伊藤 慎悟
Original Assignee
株式会社村田製作所
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R7/00Diaphragms for electromechanical transducers; Cones
    • H04R7/02Diaphragms for electromechanical transducers; Cones characterised by the construction
    • H04R7/04Plane diaphragms
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R9/00Transducers of moving-coil, moving-strip, or moving-wire type
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04R9/00Transducers of moving-coil, moving-strip, or moving-wire type
    • H04R9/02Details

Definitions

  • the present invention relates to a vibration element.
  • a diaphragm that vibrates by electromagnetic force usually includes a coil part in which a coil is formed and a support part that supports the coil part in a vibrable state.
  • a conductive pattern that is electrically conductive to the coil is formed on the support portion.
  • the coil part may vibrate while being inclined with respect to the axial direction of the magnet, and the vibration characteristics are easily disturbed.
  • the coil is a multiple coil, adjacent magnets have different polarities, so that there is a problem that a change in vibration characteristics becomes large.
  • An object of the present invention is to provide a vibration element including a multiple coil, in which the inclination of the vibration plate is corrected and which exhibits stable vibration characteristics.
  • One embodiment of the present invention is a resin substrate and a flexible substrate that is disposed on the resin substrate and includes a conductor pattern that forms a multiple coil, and is disposed at a position facing the multiple coil.
  • a vibration element including a plurality of magnets
  • the substrate includes a convex portion that includes the resin base material on a surface facing the magnet and does not include a conductor pattern that forms a multiple coil;
  • the substrate is formed with an opening surrounded by the convex portion, When the substrate moves in the magnet direction, one of the magnets is inserted into at least one of the openings.
  • a vibration element including a multiple coil, in which the inclination of the vibration plate is corrected, and which exhibits stable vibration characteristics.
  • One embodiment of the present invention is a resin substrate and a flexible substrate that is disposed on the resin substrate and includes a conductor pattern that forms a multiple coil, and is disposed at a position facing the multiple coil.
  • a vibration element including a plurality of magnets, wherein the substrate includes a convex portion that includes the resin base material on a surface facing the magnet and does not include a conductor pattern that forms a multiple coil. Is an oscillating element in which an opening surrounding the convex portion is formed and one of the magnets is inserted into at least one of the openings when the substrate moves in the magnet direction.
  • the convex part is formed of a resin base material and does not include a conductor pattern that forms a multiple coil, the convex part has moderate flexibility and is prevented from being damaged even if it comes into contact with a magnet.
  • the magnet is disposed in each coil axial direction of the multiple coil, and a magnet corresponding to a coil at an end of the multiple coil is inserted into the opening. Since the magnet inserted into the opening corresponds to the coil at the end of the multiple coil, the inclination of the diaphragm is more effectively corrected.
  • the magnets are respectively inserted into different openings. Since all the magnets are inserted into different openings, the tilt of the diaphragm is corrected more effectively.
  • the width of the portion far from the width of the portion close to the substrate is narrower.
  • the height of the convex part is preferably higher than the height of the magnet.
  • the substrate is preferably formed by direct contact between the resin base materials. Since the resin base material is integrally formed with the convex portion without using a different material such as an adhesive layer, the occurrence of peeling is suppressed even when stress is applied to the convex portion.
  • FIG. 1A is an exploded perspective view showing an example of a vibration plate 100 constituting the vibration element of the first embodiment.
  • FIG. 1B is a vibration plate 100 having a coil portion 10 and a support portion 20, and the support portion 20 is a conductor.
  • 3 is a schematic perspective view seen from the side having a pattern 50.
  • FIG. Diaphragm 100 has a thickness direction parallel to the laminating direction of the resin base material and a direction parallel to a plane orthogonal to the laminating direction, and is configured to move in the thickness direction by electromagnetic force.
  • FIG. 1A is an exploded perspective view showing an example of a vibration plate 100 constituting the vibration element of the first embodiment.
  • FIG. 1B is a vibration plate 100 having a coil portion 10 and a support portion 20, and the support portion 20 is a conductor.
  • 3 is a schematic perspective view seen from the side having a pattern 50.
  • FIG. Diaphragm 100 has a thickness direction parallel to the laminating direction of the resin base material and
  • a resin base material 15 on which a conductor pattern 50 that forms a multiple coil is arranged and a resin base material 15 that forms a convex portion are laminated to form a vibration that is a flexible multilayer substrate.
  • a plate is formed.
  • a conductor pattern 50 is disposed on the lower resin base material 15 in FIG. 1A, is formed of a meander pattern, and forms five coils that are partially surrounded by the conductor pattern 50.
  • a conductor pattern 50 connected to the connection conductor pattern of the housing is disposed on the support portion 20 of the upper resin base material 15. The upper conductor pattern 50 is connected to both ends of the conductor pattern 50 forming the lower multiple coil via the interlayer connection conductor 55 penetrating the resin base material 15.
  • the conductor pattern 50 is formed, for example, by patterning a copper foil laminated on the resin base material 15 into a desired shape by a method such as photolithography.
  • the interlayer connection conductor 55 is formed through the resin base material 15 in the thickness direction, and conductively connects between the conductor patterns 50 arranged on the adjacent resin base material.
  • the interlayer connection conductor 55 is formed, for example, by embedding a conductive paste that is solidified by heating in a through hole (not shown) formed at a predetermined position of the resin base material 15.
  • the interlayer connection conductor 55 may be formed from a through hole formed at a predetermined position.
  • the upper resin base material 15 is an opening formed by being surrounded by an outer peripheral portion that is a convex portion of the diaphragm and the convex portion 40, and only one magnet is inserted therein.
  • a first opening 30A and a second opening 30B into which a plurality of magnets are inserted are formed.
  • a conductor pattern 50 that is a joint with the housing and does not form a multiple coil is disposed.
  • the conductor pattern which forms a multiple coil is not formed in the part used as the convex part 40 of a diaphragm formed in the upper resin base material 15, and the softness
  • 30 A of 1st opening parts are formed so that it may fit with a magnet according to the shape etc. of the magnet inserted, and one piece arrange
  • the second opening 30B is formed wider than the first opening 30A in the longitudinal direction, and a plurality of magnets arranged in the housing are inserted as the diaphragm moves in the thickness direction toward the housing. Is done.
  • Each of the two first openings 30A corresponds to the coil at the end of the multiple coil, and is a region surrounded by at least three sides of the conductor pattern 50 forming the multiple coil when the diaphragm is viewed from the thickness direction. It is formed corresponding to.
  • the planar shape of the coil portion 10 is formed in a rectangular shape, but the planar shape of the coil portion 10 is not limited to a rectangular shape, and may be any of a polygonal shape, a circular shape, an elliptical shape, and the like.
  • a multiple coil composed of one layer of conductor pattern 50 including a meander pattern is formed.
  • the coil shape is not limited to this, and any coil shape that can form a multiple coil may be used.
  • the conductor pattern 50 forming the coil is not limited to one layer, and a plurality of layers of conductor patterns 50 may be connected in series via the interlayer connection conductor 55 to form the coil.
  • the multiple coil may have a shape including a plurality of spiral patterns.
  • the diaphragm 100 is a conductor in which a laminate including a resin base material 15 that forms the convex portion 40 and at least one resin base material 15 that forms a multiple coil is embedded in a through hole of the resin base material 15.
  • the resin base materials 15 are adhered to each other and the conductive paste is solidified so that the conductive patterns are conductively connected and laminated integrally. It is formed as a multilayer substrate.
  • the resin base material 15 that forms the convex portion 40 is provided with a conductor pattern 50 that is a joint to the housing and does not form a multiple coil.
  • the conductor pattern 50 which forms a multiple coil is arrange
  • the resin base material 15 constituting the diaphragm is an insulating flexible resin base material, and includes, for example, a thermoplastic resin such as liquid crystal polymer (LCP).
  • a thermoplastic resin such as liquid crystal polymer (LCP).
  • the resin base material 15 that forms the convex portion 40 and the resin base material 15 that forms the multiple coil are directly laminated without interposing different types of resin layers such as an adhesive layer. Thereby, since an interface between different resin layers is not formed, delamination is suppressed, and even when stress is applied to the convex portion, peeling of the convex portion is suppressed.
  • a first opening 30A in which only one magnet is inserted and a second opening in which a plurality of magnets are inserted are surrounded by the outer peripheral portion and the convex portion 40 in the coil portion 10 where the coil is formed. 30B is formed.
  • the depths of the first opening 30A and the second opening 30B defined by the height of the protrusion 40 are set so that, for example, when the magnet is inserted, the tip of the magnet does not contact the bottom of the opening. Should be set.
  • the diaphragm 100 is formed with a support portion 20 that is narrower than the coil portion 10 and is drawn out in a direction parallel to the surface. Since the diaphragm 100 is supported by the casing with the support portion 20 having a width smaller than the width of the coil portion 10, the support portion is easily deformed, and the movement of the diaphragm is not excessively hindered.
  • the support portion 20 is formed with the same thickness as the coil portion 10, but may be formed thinner than the coil portion 10.
  • the support portion 20 is pulled out in the longitudinal direction of the diaphragm 100, but may be pulled out in the short direction or may be pulled out in both the longitudinal direction and the short direction.
  • conductor patterns 50 respectively connected to both ends of a coil formed inside the diaphragm 100 are arranged.
  • the conductor pattern 50 is connected to a connection conductor pattern arranged on the casing, and a drive current is supplied to the coil.
  • FIG. 1B only the support portion having the conductor pattern is formed on the diaphragm 100. However, a support portion not having the conductor pattern may be further formed, and the support portion having no conductor pattern is formed on the diaphragm 100. You may form in the whole outer peripheral part.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of the configuration of the vibration element 105 according to the first embodiment.
  • the vibration plate 100 of FIG. 1B is inverted around the longitudinal axis, and the support portion 20 is joined to the housing 60 in a state where the opening of the vibration plate 100 and the conductor pattern face the housing 60.
  • the housing 60 has an opening formed by being surrounded by a wall, and a magnet 90 is disposed in the opening.
  • the magnet 90 is arranged to face the diaphragm 100 so that the direction of the magnetic field is along the axial direction of the coil of the diaphragm 100, and the directions of the magnetic fields of the adjacent magnets 90 are opposite to each other.
  • the magnet 90 is arranged so as to be at least partially surrounded by a conductor pattern constituting the coil, corresponding to the coil shape, when viewed from the thickness direction of the diaphragm 100.
  • the support portion 20 is joined to the housing 60 by conducting a conductive connection of the conductor pattern disposed on the support portion 20 to the connection conductor pattern 70 disposed on the housing 60 using, for example, solder.
  • the opening formed in the housing 60 may be formed so that the coil part 110 of the diaphragm 100 can be accommodated in the thickness direction of the diaphragm 100. That is, the inner periphery of the opening of the housing 60 may be formed larger than the outer periphery of the coil portion 110 of the diaphragm 100. Further, the opening formed in the housing 60 may be formed so as to be covered with the coil portion 110 of the diaphragm 100. That is, the inner periphery of the opening of the housing 60 may be formed smaller than the outer periphery of the coil portion 110 of the diaphragm 100. In FIG.
  • the planar shape of the housing 60 and the opening is formed in a rectangle, but the planar shape of the housing 60 and the opening is not limited to a rectangle, and may be a polygon, a circle, an ellipse, or the like. .
  • the housing 60 may include a terminal (not shown) that is electrically connected to the connection conductor pattern 70.
  • this terminal is connected to a circuit of the electronic device.
  • a drive current flows through the coil of the diaphragm 100 via the connection conductor pattern 70, the diaphragm 100 moves in the thickness direction.
  • FIG. 3 is an example of a schematic cross-sectional view of the vibration element 105 taken along the cutting line in FIG.
  • the magnet 90 is disposed in the opening of the housing 60 so that only one magnet 90 is inserted into the first opening 30 ⁇ / b> A formed by the convex portion 40 of the diaphragm 100.
  • the first opening 30A is inserted so that at least a part of the magnet 90 is fitted.
  • the movement of the diaphragm 100 in the direction other than the thickness direction is limited, and the inclination in the direction other than the thickness direction accompanying the movement of the diaphragm 100 is suppressed.
  • the magnet 90 is disposed in the opening of the housing 60 so that the three magnets 90 are inserted into the second opening 30 ⁇ / b> B formed by the convex portion 40 of the vibration plate 100.
  • the magnet 90 is disposed at a position corresponding to each of the coils formed by the conductor pattern 50 of the diaphragm 100.
  • the conductor pattern 50 that forms the multiple coil is not formed on the convex portion 40 that surrounds and forms the first opening 30 ⁇ / b> A and the second opening 30 ⁇ / b> B. Both ends of the multiple coil formed of the conductor pattern 50 are connected to the conductor pattern 50 formed on the support portion via the interlayer connection conductor 55, respectively.
  • the conductor pattern 50 formed on the support portion does not form a multiple coil, but connects the multiple coil and the connection conductor pattern 70 of the housing 60.
  • the housing 60 having a wall portion that forms the opening is configured as an integral unit, but at least a part of the wall portion may be configured to be separable.
  • the conductor pattern 50 disposed on the support portion is connected to the connection conductor pattern 70 disposed on the wall portion of the housing 60 using, for example, solder. Further, the conductor pattern 50 on the support portion 20 is connected to a conductor pattern 50 forming a coil via an interlayer connection conductor 55.
  • the diaphragm 100 is supported on the outer surface of the opening of the housing 60, but may be supported on the inner side of the opening.
  • the first opening 30A into which only one magnet 90 is inserted is provided, and two magnets 90 corresponding to the coils at the end of the multiple coil are respectively provided in the first opening. Since it is inserted into the part 30A, the inclination of the diaphragm accompanying the vibration is effectively suppressed.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view showing an example of the diaphragm 200 constituting the vibration element of the second embodiment
  • FIG. 5 is a schematic view showing an example of the structure of the vibration element 205 of the second embodiment.
  • the shape of the conductor pattern 250 forming the multiple coil and the shapes, positions, and numbers of the first opening 230A and the second opening 230B of the diaphragm are different from those of the first embodiment.
  • the other configuration is the same as that of the diaphragm of the first embodiment.
  • the number and positions of the magnets 290 arranged in accordance with the conductor pattern 250 forming the multiple coil of the diaphragm 200 are different from those of the first embodiment, but others are the first embodiment. It is comprised similarly to the vibration element of a form.
  • the lower layer resin base material 215 on which the conductor pattern 250 that forms the coil is disposed and the upper layer resin base material 215 that forms the convex portion 240 are laminated to form the diaphragm 200.
  • the conductor pattern 250 disposed on the lower resin base material 215 has a shape in which three meander patterns forming three coils in the longitudinal direction are connected in series.
  • the first opening 230 ⁇ / b> A and the second opening 230 ⁇ / b> B formed by being surrounded by the outer peripheral portion of the upper resin base material 215 and the convex portion 240 correspond to the regions surrounded by the three sides of the lower conductor pattern 250, respectively. Is formed.
  • Only one magnet is inserted into each of the first openings 230A, and a plurality of magnets are inserted into the second openings 230B.
  • 230 A of 1st opening parts are formed in the position corresponding to the coil located in the both ends of the triple coil formed in the longitudinal direction and the transversal direction of the resin base material 215, respectively.
  • Both ends of the multiple coil formed of the conductor pattern 250 are connected to the conductor pattern 250 formed on the support portion 220 via the interlayer connection conductor 255, respectively.
  • the vibration plate 200 of FIG. 4 is inverted around the longitudinal axis, and the support portion 220 is joined to the housing 260 with the opening and the conductor pattern included in the coil portion 210 facing the housing 260.
  • the vibration element 205 is formed.
  • the conductor pattern 250 on the support part 220 and the connection conductor pattern 270 on the housing 260 are connected to the housing 260 by soldering, for example.
  • a plurality of magnets 290 are arranged in an opening formed by being surrounded by the wall portion of the housing 260 in accordance with the shape of the multiple coil formed on the diaphragm 200.
  • Magnet 290 is arranged to face diaphragm 200 so that the direction of the magnetic field is along the axial direction of each coil constituting the multiple coil.
  • nine magnets 290 are arranged in three rows in each of the longitudinal direction and the short direction of the casing 260, and the magnetic field directions of the magnets 290 adjacent in the longitudinal direction are opposite to each other.
  • the direction of the magnetic field of the magnet 290 adjacent in the short direction is the same direction.
  • the number of first openings 230A into which only one magnet 290 is inserted is larger than that of the first embodiment, and the magnets 290 corresponding to the coils at the end of the multiple coil. Is inserted so as to fit into the first opening 240A, the inclination of the diaphragm accompanying the vibration is more effectively corrected. In addition, since it is driven by more coils than the vibration element of the first embodiment, a larger electromagnetic force is obtained, and deformation outside the predetermined range accompanying the movement of the diaphragm 200 is suppressed. Furthermore, since the first opening 230A into which only one magnet 290 is inserted is formed at a position corresponding to the coil at the end of the multiple coil, the tilt of the diaphragm due to vibration is more effectively corrected. Is done.
  • FIG. 6A is a schematic perspective view showing an example of a diaphragm 300 constituting the vibration element of the third embodiment
  • FIG. 6B is a schematic cross-sectional view showing an example of the vibration element 305 of the third embodiment.
  • the diaphragm 300 of FIG. 6A differs from the first embodiment in that only the opening 330 into which only one magnet is inserted is formed, but other shapes such as the shape of a conductor pattern forming a multiple coil
  • the configuration is the same as that of the diaphragm of the first embodiment.
  • 6B is different from the first embodiment in that one magnet 390 is inserted into each opening 330 formed in the diaphragm 300, but the rest is the first.
  • the vibration element is configured in the same manner as the embodiment.
  • the coil 300 is inserted into the coil portion 310 of the diaphragm 300 so as to be fitted in each of the first openings 330 formed by the convex portions 340.
  • the 1st opening part 330 is formed corresponding to the coil axis
  • Both ends of the multiple coil formed of the conductor pattern 350 on the coil portion 310 of the diaphragm 300 are connected to the conductor pattern 350 formed on the support portion 320 via the interlayer connection conductor 355, respectively.
  • a conductor pattern 350 formed on the support portion 320 connects the multiple coil and the connection conductor pattern 370 of the housing 360.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the vibration element 405 of the fourth embodiment.
  • the convex portion 440 of the diaphragm 400 is narrower in the height direction at a portion farther from a portion near the multiple coil formed in the diaphragm 400.
  • the height d of the convex portion 440 is different from that of the third embodiment in that the height d of the magnet 490 disposed in the opening of the housing is different from that of the third embodiment. It is comprised similarly to the vibration element of a form.
  • the convex portion 440 disposed on the diaphragm 400 has a narrower width at a portion farther from a portion near the multiple coil formed from the conductor pattern 450 in the height direction. That is, the opening 430 is formed in a tapered shape so that the width of the opening 430 increases from the bottom surface of the opening 430 toward the magnet 490. Thereby, the insertion of the magnet 490 into the opening 430 is performed more smoothly, and damage to the magnet 490 and the convex portion 440 is more effectively suppressed.
  • Both ends of the multiple coil formed of the conductor pattern 450 on the diaphragm 400 are connected to the conductor pattern 450 formed on the support portion via the interlayer connection conductor 455, respectively.
  • a conductor pattern 450 formed on the support portion connects the multiple coil and the connection conductor pattern 470 of the housing 460.
  • the height d of the convex portion 440 in the thickness direction of the diaphragm is larger than the height h of the magnet 490 disposed in the opening of the housing. That is, the depth d of the opening 430 formed by the convex portion 440 is larger than the height h of the magnet 490 inserted into the opening 430.
  • vibration elements shown in the above embodiments can be applied to pumps, vibration gyros, speakers, and the like.

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Abstract

樹脂基材及び前記樹脂基材上に配置され、多連コイルを形成する導体パターンを含む可撓性基板と、前記多連コイルと対向する位置に配置される複数の磁石とを含む振動素子であって、前記基板は、前記磁石と対向する面に前記樹脂基材を含み、多連コイルを形成する導体パターンを含まない凸部を有し、前記基板には、前記凸部が包囲する開口部が形成され、前記基板が前記磁石方向に運動するときに、前記開口部の少なくとも1つに前記磁石の1つが挿入される、振動素子である。

Description

振動素子
 本発明は、振動素子に関する。
 電磁力で振動する振動板は、通常、コイルが形成されるコイル部と、このコイル部を振動可能状態に支持する支持部とを備える。支持部には、コイルに対して電気的に導通する導体パターンが形成される。
 例えば国際公開第2006/098243号には、振動板のコイル部に形成されるコイルと導通接続し、コイル部と一体で形成される引出線を、コイル部よりも細く形成することが示されている。
 従来の振動素子では、コイル部が磁石の軸方向に対して傾斜して振動する場合があり、振動特性が乱れやすかった。特にコイルが多連コイルの場合には、隣接する磁石は互いに異なる極性を有するため、振動特性の変化が大きくなるという課題があった。
 本発明の目的は、多連コイルを含む振動素子であって振動板の傾斜が補正され、安定した振動特性を示す振動素子を提供することにある。
 本発明の実施態様の1つは、樹脂基材及び前記樹脂基材上に配置され、多連コイルを形成する導体パターンを含む可撓性基板と、前記多連コイルと対向する位置に配置される複数の磁石とを含む振動素子であって、
 前記基板は、前記磁石と対向する面に前記樹脂基材を含み、多連コイルを形成する導体パターンを含まない凸部を有し、
 前記基板には、前記凸部が包囲する開口部が形成され、
 前記基板が前記磁石方向に運動するときに、前記開口部の少なくとも1つに前記磁石の1つが挿入される、振動素子である。
 本発明によれば、多連コイルを含む振動素子であって振動板の傾斜が補正され、安定した振動特性を示す振動素子を提供することができる。
第1実施形態の振動素子を構成する振動板を示す分解斜視図である。 第1実施形態の振動素子を構成する振動板の斜視図である。 第1実施形態の振動素子の構成を示す概略図である。 第1実施形態の振動素子の断面図である。 第2実施形態の振動素子を構成する振動板を示す分解斜視図である。 第2実施形態の振動素子の構成を示す概略図である。 第3実施形態の振動素子を構成する振動板を示す斜視図である。 第4実施形態の振動素子の断面図である。 第4実施形態の振動素子の断面図である。
 本発明の実施態様の1つは、樹脂基材及び前記樹脂基材上に配置され、多連コイルを形成する導体パターンを含む可撓性基板と、前記多連コイルと対向する位置に配置される複数の磁石とを含む振動素子であって、前記基板は、前記磁石と対向する面に前記樹脂基材を含み、多連コイルを形成する導体パターンを含まない凸部を有し、前記基板には、前記凸部が包囲する開口部が形成され、前記基板が前記磁石方向に運動するときに、前記開口部の少なくとも1つに前記磁石の1つが挿入される、振動素子である。
 凸部で包囲される開口部に磁石が嵌合するように挿入されることで、振動板の傾斜が補正され、安定した振動特性を示すことができる。また凸部が樹脂基材で形成され、多連コイルを形成する導体パターンを含まないため、適度な柔軟性を有し、磁石と接触しても互いに破損することが抑制される。
 前記磁石は、前記多連コイルの各コイル軸方向に配置され、前記多連コイルの端部のコイルに対応する磁石が、前記開口部に挿入されることが好ましい。開口部に挿入される磁石が多連コイルの端部のコイルに対応するため、振動板の傾斜がより効果的に補正される。
 前記磁石はそれぞれ、互いに別の開口部に挿入されることが好ましい。すべての磁石がそれぞれ別の開口部に挿入されるため、振動板の傾斜がより効果的に補正される。
 前記凸部は、その高さ方向で、前記基板に近い部分の幅よりも遠い部分の幅の方が狭くなっている。これにより、開口部の磁石に近い方が広く形成されるため、磁石の挿入がより円滑に行われ、磁石と振動板の破損がより効果的に抑制される。
 前記凸部の高さは、前記磁石の高さよりも高いことが好ましい。これにより、磁石が挿入される開口部の深さが磁石の高さより深くなるため、磁石が振動板の面に接触することが抑制され、磁石と振動板の破損が抑制される。
 前記基板は、前記樹脂基材どうしが直接接触して形成されていることが好ましい。樹脂基材が接着層等の異種材料を介することなく、凸部とともに一体に形成されているため、凸部に応力がかかった場合でも剥離の発生が抑制される。
 以降、図を参照して幾つかの具体的な例を挙げて、本発明を実施するための複数の実施形態を示す。各図中には同一箇所に同一符号を付している。要点の説明または理解の容易性を考慮して、便宜上実施形態を分けて示すが、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能である。第2実施形態以降では第1実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。
<第1実施形態>
 図1Aは、第1実施形態の振動素子を構成する振動板100の一例を示す分解斜視図であり、図1Bは、コイル部10と支持部20を有する振動板100を、支持部20が導体パターン50を有する側から見た概略斜視図である。振動板100は、樹脂基材の積層方向と平行な厚み方向と、積層方向に直交する面に平行な方向とを有し、電磁力によって厚み方向に運動し得るように構成される。図1Aでは、下から順に、多連コイルを形成する導体パターン50が配置される樹脂基材15と、凸部を形成する樹脂基材15とを積層して、可撓性多層基板である振動板が形成される。図1Aの下層の樹脂基材15上には導体パターン50が配置され、ミアンダパターンからなり、導体パターン50で部分的に囲まれてなる5連のコイルを形成している。上層の樹脂基材15の支持部20には、筐体の接続導体パターンと接続される導体パターン50が配置されている。上層の導体パターン50は、樹脂基材15を貫通する層間接続導体55を介して下層の多連コイルを形成する導体パターン50の両端とそれぞれ接続されている。
 導体パターン50は、例えば、樹脂基材15上に積層された銅箔が、フォトリソグラフィ等の方法で所望の形状にパターニングされてなる。また層間接続導体55は、樹脂基材15を厚み方向に貫通して形成され、隣接する樹脂基材上に配置される導体パターン50間を導通接続する。層間接続導体55は、例えば、樹脂基材15の所定の位置に形成される貫通孔(図示せず)に、加熱により固化する導電性ペーストが埋設されて形成される。また層間接続導体55は、所定の位置に形成されるスルーホールから形成されていてもよい。
 図1Aでは、上層の樹脂基材15には、振動板の凸部となる外周部と凸部40とで包囲されて形成される開口部であって、1個の磁石のみが挿入される第1開口部30Aおよび複数の磁石が挿入される第2開口部30Bがそれぞれ形成されている。上層の樹脂基材15の磁石と対向する面には、筐体との接合部となり、多連コイルを形成しない導体パターン50が配置されている。また上層の樹脂基材15に形成されて振動板の凸部40となる部分には、多連コイルを形成する導体パターンが形成されておらず、凸部40の柔軟性が損なわれることがない。これにより凸部40と磁石が接触してもお互いが損傷することが抑制される。第1開口部30Aは、挿入される磁石の形状等に合わせて磁石と嵌合するように形成され、振動板の厚み方向の筐体側への運動に伴って筐体に配置される1個の磁石のみが挿入される。一方、第2開口部30Bは第1開口部30Aよりも長手方向に沿って幅広に形成され、振動板の厚み方向の筐体側への運動に伴って筐体に配置される複数の磁石が挿入される。また2つの第1開口部30Aはそれぞれ、多連コイルの端部のコイルに対応し、振動板を厚み方向からみたときに、多連コイルを形成する導体パターン50の少なくとも3辺で囲まれる領域に対応して形成されている。
 図1Aでは、コイル部10の平面形状が矩形に形成されているが、コイル部10の平面形状は矩形に限られず、多角形、円形、楕円形等のいずれであってもよい。また図1Aでは、ミアンダパターンを含む1層の導体パターン50からなる多連コイルが形成されているが、コイル形状はこれに限られず、多連コイルを形成可能なコイル形状であればよい。さらにコイルを形成する導体パターン50は1層に限られず、複数層の導体パターン50が層間接続導体55を介して一連に連結してコイルを形成していてもよい。多連コイルは、例えば、複数のスパイラルパターンを含む形状であってもよい。
 振動板100は、凸部40を形成する樹脂基材15と、多連コイルを形成する少なくとも1層の樹脂基材15とからなる積層体が、樹脂基材15の貫通孔に埋設されて導体パターン間を導通接続する導電性ペーストとともに、例えば、加熱プレスされることで、樹脂基材15どうしが接着されるとともに導電性ペーストが固化して導体パターン間が導通接続され、一体に積層された多層基板として形成される。凸部40を形成する樹脂基材15には、筐体への接合部となり、多連コイルを形成しない導体パターン50が配置される。また、多連コイルを形成する樹脂基材15には、多連コイルを形成する導体パターン50が配置される。
 振動板を構成する樹脂基材15は、絶縁性の可撓性樹脂基材であり、例えば、液晶ポリマー(LCP)等の熱可塑性樹脂を含んでなる。熱可塑性樹脂を含むことで、樹脂基材どうしが強固に接着して一体化し、振動板の層間剥離が効果的に抑制される。
 図1Aでは、凸部40を形成する樹脂基材15と、多連コイルを形成する樹脂基材15とがが、接着層等の異なる種類の樹脂層を介在させることなく直接積層されている。これにより、異なる樹脂層間の界面が形成されないため、層間剥離が抑制され、また凸部に応力がかかっても凸部の剥離が抑制される。
 図1Bでは、コイルが形成されるコイル部10に、外周部および凸部40で包囲され、1個の磁石のみが挿入される第1開口部30Aと複数の磁石が挿入される第2開口部30Bが形成されている。凸部40の高さで規定される第1開口部30Aおよび第2開口部30Bの深さは、例えば、磁石が挿入されるときに、磁石の先端部と開口部の底部とが接触しないように設定すればよい。
 また振動板100には、コイル部10の幅よりも狭い幅で、面に平行な方向に引き出される支持部20が形成されている。コイル部10の幅よりも狭い幅の支持部20で振動板100が筐体に支持されることで、支持部が容易に変形して、振動板の運動が過度に阻害されることがない。図1Bでは、支持部20は、コイル部10の厚みと同じ厚みで形成されているが、コイル部10よりも薄く形成されていてもよい。図1Bでは、支持部20は振動板100の長手方向に引き出されているが、短手方向に引き出されていてもよく、長手方向と短手方向の両方に引き出されていてもよい。2つの支持部20上には振動板100の内部に形成されるコイルの両端とそれぞれ接続される導体パターン50が配置されている。導体パターン50は、筐体に配置される接続導体パターンと接続されて、コイルに駆動電流が供給される。図1Bでは、振動板100は導体パターンを有する支持部のみが形成されているが、導体パターンを有しない支持部がさらに形成されてもよく、導体パターンを有しない支持部は、振動板100の外周部全体に形成されていてもよい。
 図2は、第1実施形態の振動素子105の構成の一例を示す概略図である。図2では、図1Bの振動板100を長手方向の軸まわりに反転し、振動板100の開口部および導体パターンを筐体60と対向させた状態で、支持部20を筐体60に接合して振動素子105が形成される。筐体60は、壁部に包囲されて形成される開口部を有し、開口部には磁石90が配置されている。磁石90は振動板100のコイルの軸方向に磁界の向きが沿うように振動板100と対向させて配置され、隣接する磁石90の磁界の向きは互いに逆向きになっている。また磁石90は、振動板100の厚み方向から見たときに、コイル形状に対応させて、コイルを構成する導体パターンで少なくとも部分的に囲まれるように配置される。
 支持部20は、支持部20上に配置される導体パターンが、筐体60上に配置される接続導体パターン70に、例えば、はんだを用いて導通接続されて、筐体60に接合される。
 筐体60に形成される開口部は、振動板100のコイル部110を振動板100の厚み方向に収容可能に形成されていてもよい。すなわち、筐体60の開口部の内周は、振動板100のコイル部110の外周よりも大きく形成されていてもよい。また、筐体60に形成される開口部は、振動板100のコイル部110に被覆されるように形成されていてもよい。すなわち、筐体60の開口部の内周は、振動板100のコイル部110の外周よりも小さく形成されていてもよい。図2では、筐体60および開口部の平面形状は矩形に形成されているが、筐体60および開口部の平面形状は矩形に限られず、多角形、円形、楕円形等であってもよい。
 筐体60は、接続導体パターン70に電気的に接続される端子(図示せず)を備えていてもよい。振動素子105が電子機器に組み込まれた際、この端子が電子機器の回路に接続される。接続導体パターン70を介して振動板100のコイルに駆動電流が流れることにより、振動板100はその厚み方向に運動する。
 図3は、図2の切断線における振動素子105の概略断面図の一例である。図3では、振動板100の凸部40で形成される第1開口部30Aには1個の磁石90のみが挿入されるように筐体60の開口部に磁石90が配置されている。これにより、振動板100がその厚み方向の筐体側に電磁力で運動するときに、第1開口部30Aには磁石90の少なくとも一部が嵌合するように挿入される。これにより、振動板100の厚み方向以外への運動が制限されて、振動板100の運動に伴う厚み方向以外への傾斜が抑制される。また振動板100の凸部40で形成される第2開口部30Bには3個の磁石90が挿入されるように、筐体60の開口部に磁石90が配置されている。また磁石90は、振動板100の導体パターン50で形成されるコイルのそれぞれに対応する位置に配置されている。図3では、第1開口部30Aおよび第2開口部30Bを包囲して形成する凸部40には多連コイルを形成する導体パターン50は形成されていない。導体パターン50で形成される多連コイルの両末端はそれぞれ層間接続導体55を介して、支持部に形成される導体パターン50と接続されている。支持部に形成される導体パターン50は、多連コイルを形成せず、多連コイルと筐体60の接続導体パターン70とを接続している。
 図3では、開口部を形成する壁部を有する筐体60は、一体のものとして構成されているが、壁部の少なくとも一部が分離可能に構成されていてもよい。
 振動板100は、支持部上に配置される導体パターン50が、筐体60の壁部上に配置される接続導体パターン70上に、例えば、はんだを用いて接続されている。また、支持部20上の導体パターン50は層間接続導体55を介して、コイルを形成する導体パターン50に接続されている。図3では、振動板100は筐体60の開口部の外側の面上に支持されているが、開口部の内側に支持されていてもよい。
 第1実施形態の振動素子105では、1個の磁石90のみが挿入される第1開口部30Aを有し、また多連コイルの端部のコイルに対応する2つの磁石90がそれぞれ第1開口部30Aに挿入されるため、振動に伴う振動板の傾斜が効果的に抑制される。
<第2実施形態>
 図4は、第2実施形態の振動素子を構成する振動板200の一例を示す分解斜視図であり、図5は、第2実施形態の振動素子205の構成の一例を示す概略図である。図4の振動板200では、多連コイルを形成する導体パターン250の形状と、振動板の第1開口部230Aおよび第2開口部230Bの形状、位置および数が第1実施形態と異なっているが、その他は第1実施形態の振動板と同様に構成される。また図5の振動素子205では、振動板200の多連コイルを形成する導体パターン250に合わせて配置される磁石290の数と位置が第1実施形態と異なっているが、その他は第1実施形態の振動素子と同様に構成されている。
 図4では、コイルを形成する導体パターン250が配置される下層の樹脂基材215と、凸部240を形成する上層の樹脂基材215とが積層されて振動板200が形成される。下層の樹脂基材215上に配置される導体パターン250は、長手方向にそれぞれ3つのコイルを形成するミアンダパターンの3つが一連に接続された形状を有している。上層の樹脂基材215の外周部および凸部240で包囲されて形成される第1開口部230Aおよび第2開口部230Bは、それぞれ下層の導体パターン250の3辺で囲まれる領域に対応して形成されている。第1開口部230Aにはそれぞれ1個の磁石のみが挿入され、第2開口部230Bには複数の磁石が挿入される。第1開口部230Aは、樹脂基材215の長手方向及び短手方向にそれぞれ形成される3連コイルの両端部に位置するコイルに対応する位置に形成されている。導体パターン250で形成される多連コイルの両末端はそれぞれ層間接続導体255を介して、支持部220に形成される導体パターン250に接続される。
 図5では、図4の振動板200を長手方向の軸まわりに反転し、コイル部210が含む開口部および導体パターンを筐体260と対向させた状態で、支持部220を筐体260に接合して振動素子205が形成される。支持部220は、支持部220上の導体パターン250と筐体260上の接続導体パターン270とが、例えば、はんだで接続されて筐体260に接合される。筐体260の壁部で包囲されて形成される開口部には、複数の磁石290が、振動板200に形成される多連コイルの形状に合わせて配置されている。磁石290は多連コイルを構成する各コイルの軸方向に磁界の向きが沿うように振動板200と対向させて配置される。図5では、磁石290が、筐体260の長手方向と短手方向のそれぞれに3列ずつの計9個配置され、長手方向に隣接する磁石290の磁界の向きは互いに逆向きになっており、短手方向に隣接する磁石290の磁界の向きは同方向となっている。
 第2実施形態の振動素子205では、1個の磁石290のみが挿入される第1開口部230Aの数が第1実施形態よりも多く、また多連コイルの端部のコイルに対応する磁石290が第1開口部240Aに嵌合するように挿入されるため、振動に伴う振動板の傾斜が、より効果的に補正される。また第1実施形態の振動素子よりも多くのコイルで駆動されるため、より大きな電磁力が得られ、振動板200の運動に伴う所定外の変形が抑制される。さらに1個の磁石290のみが挿入される第1開口部230Aが、多連コイルの端部のコイルに対応する位置に形成されているため、振動に伴う振動板の傾斜がより効果的に補正される。
<第3実施形態>
 図6Aは、第3実施形態の振動素子を構成する振動板300の一例を示す概略斜視図であり、図6Bは、第3実施形態の振動素子305の一例を示す概略断面図である。図6Aの振動板300では、1つの磁石のみが挿入される開口部330のみが形成されている点で第1実施形態と異なっているが、多連コイルを形成する導体パターンの形状等のその他の構成は第1実施形態の振動板と同様に構成されている。また図6Bの振動素子305では、振動板300に形成される開口部330にそれぞれ1個の磁石390が挿入されるようなっている点で第1実施形態と異なっているが、その他は第1実施形態の振動素子と同様に構成されている。
 第3実施形態の振動素子305では、振動板300がその厚み方向の筐体側に運動するときに、筐体360の壁部に包囲されて形成される開口部に配置される磁石390のそれぞれが、振動板300のコイル部310に凸部340で形成される第1開口部330のそれぞれに嵌合するように挿入される。また第1開口部330は個々のコイルのコイル軸に対応して形成されている。これにより、振動板の運動に伴う傾斜が振動板300の全体に渡ってより効果的に補正され、振動板300の運動に伴う所定外の変形が抑制される。振動板300のコイル部310に導体パターン350で形成される多連コイルの両末端はそれぞれ層間接続導体355を介して、支持部320に形成される導体パターン350に接続される。支持部320に形成される導体パターン350は多連コイルと筐体360の接続導体パターン370とを接続している。
<第4実施形態>
 図7は、第4実施形態の振動素子405の一例を示す概略断面図である。図7では、振動板400が有する凸部440が、その高さ方向で、振動板400内に形成される多連コイルに近い部分の幅よりも遠い部分の幅の方が狭くなっている点、および凸部440の高さdが、筐体の開口部に配置される磁石490の高さhよりも大きくなっている点で、第3実施形態と異なっているが、その他は第3実施形態の振動素子と同様に構成されている。
 図7では、振動板400に配置される凸部440は、その高さ方向で導体パターン450から形成される多連コイルに近い部分の幅よりも遠い部分の幅の方が狭くなっている。すなわち開口部430は、開口部430の底面から磁石490側に向けて開口部430の幅が広くなるように、テーパー状に形成されている。これにより、磁石490の開口部430への挿入がより円滑に行われ、磁石490および凸部440の破損がより効果的に抑制される。振動板400に導体パターン450で形成される多連コイルの両末端はそれぞれ層間接続導体455を介して、支持部に形成される導体パターン450に接続される。支持部に形成される導体パターン450は多連コイルと筐体460の接続導体パターン470とを接続している。
 図7では、凸部440の振動板の厚み方向への高さdが、筐体の開口部に配置される磁石490の高さhよりも大きくなっている。すなわち、凸部440で形成される開口部430の深さdが、開口部430に挿入される磁石490の高さhよりも大きくなっている。これにより、開口部430に磁石490が挿入されるとき、磁石490の挿入の先端部が開口部の底面に接触することがなく、磁石490と振動板400との衝突による損傷が抑制される。
 以上の各実施形態で示した振動素子は、ポンプ、振動ジャイロ、スピーカ等に適用することができる。
 なお、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形および変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。
 日本国特許出願2016-235320号(出願日:2016年12月2日)の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書に参照により取り込まれる。

Claims (6)

  1.  樹脂基材及び前記樹脂基材上に配置され、多連コイルを形成する導体パターンを含む可撓性基板と、前記多連コイルと対向する位置に配置される複数の磁石とを含む振動素子であって、
     前記基板は、前記磁石と対向する面に前記樹脂基材を含み、多連コイルを形成する導体パターンを含まない凸部を有し、
     前記基板には、前記凸部が包囲する開口部が形成され、
     前記基板が前記磁石方向に運動するときに、前記開口部の少なくとも1つに前記磁石の1つが挿入される、
    振動素子。
  2.  前記磁石は、前記多連コイルの各コイル軸方向に配置され、前記多連コイルの端部のコイルに対応する磁石が、前記開口部に挿入される、請求項1に記載の振動素子。
  3.  前記磁石はそれぞれ、互いに別の開口部に挿入される、請求項1に記載の振動素子。
  4.  前記凸部は、その高さ方向で、前記多連コイルに近い部分の幅よりも遠い部分の幅の方が狭くなっている、請求項1から請求項3のいずれかに記載の振動素子。
  5.  前記凸部の高さは、前記磁石の高さよりも高い、請求項1から請求項4のいずれかに記載の振動素子。
  6.  前記基板は、前記樹脂基材どうしが直接接触して形成されている、請求項1から請求項5のいずれかに記載の振動素子。
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