WO2023053160A1 - 圧電素子アッセンブリ及びその製造方法 - Google Patents

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WO2023053160A1
WO2023053160A1 PCT/JP2021/035501 JP2021035501W WO2023053160A1 WO 2023053160 A1 WO2023053160 A1 WO 2023053160A1 JP 2021035501 W JP2021035501 W JP 2021035501W WO 2023053160 A1 WO2023053160 A1 WO 2023053160A1
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piezoelectric element
electrode
internal electrode
electrode terminal
wiring
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PCT/JP2021/035501
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English (en)
French (fr)
Inventor
知 高杉
Original Assignee
サンコール株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R17/00—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers

Definitions

  • the present invention relates to a piezoelectric element assembly including a laminated piezoelectric element and a wiring body having first and second wirings electrically connected to the external electrode and internal electrode of the piezoelectric element, respectively, and a manufacturing method thereof.
  • a piezoelectric element main body made of a piezoelectric material, an upper electrode and a lower electrode respectively provided on the upper surface and the lower surface of the piezoelectric element main body, and a first electrode on the upper side in the thickness direction of the piezoelectric element main body.
  • An internal electrode side gap was provided between a lower surface electrode connecting member provided on the upper surface of the element main body and forming a lower surface electrode terminal, and a base end side electrically connected to the internal electrode and a tip side electrically connected to the upper surface electrode.
  • a piezoelectric element provided with an internal electrode connector forming an internal electrode terminal provided on the upper surface of the piezoelectric element main body (see Patent Document 1 below).
  • both the upper surface electrode and the lower surface electrode forming the external electrodes and all of the internal electrodes are electrically connected to corresponding wiring from the upper surface on one side in the thickness direction. It is useful in that it can be done.
  • the piezoelectric element converts the voltage applied between the external electrode and the internal electrode into bending vibration, or converts the propagated vibration into the voltage between the first and second electrodes.
  • the facing area between the top electrode and the internal electrode and the facing area between the internal electrode and the bottom electrode are enlarged as much as possible. need to let
  • the expansion of the area of the upper electrode leads to the narrowing of the gap on the side of the internal electrode.
  • the risk of the second conductive adhesive contacting the top electrode is increased. This causes a decrease in yield due to a short circuit between the external electrode (the upper electrode) and the internal electrode, or a decrease in the efficiency of the coating operation of the second conductive adhesive.
  • the narrowing of the internal electrode side gap is effective even if the second conductive adhesive does not come into contact with the upper electrode during the coating operation of the second conductive adhesive. Under environmental conditions in which the piezoelectric element is used, ion migration may occur to cause short-circuit failure.
  • the present invention provides a piezoelectric element comprising a laminated piezoelectric element and a wiring body having first and second wirings electrically connected to external electrodes and internal electrodes of the piezoelectric element, respectively.
  • the piezoelectric element includes a piezoelectric element main body made of a piezoelectric material, upper and lower electrodes provided on upper and lower surfaces of the piezoelectric element main body, forming the external electrodes, and the piezoelectric element.
  • the piezoelectric element main body is formed in a state in which a lower surface electrode side gap exists between the internal electrode that divides the element main body into upper and lower parts in the thickness direction, and the base end side is electrically connected to the lower surface electrode and the tip side is electrically connected to the upper surface electrode.
  • a bottom electrode connection body provided on the top surface to form a bottom electrode terminal, and a base end side electrically connected to the internal electrode and a tip end side of the piezoelectric element in a state where an internal electrode side gap exists between the top electrode and the top electrode.
  • a piezoelectric element assembly is provided in which opposing internal electrode terminal opposing regions are covered with an insulating coating.
  • the external electrodes including the upper surface electrode and the lower surface electrode are electrically connected to the corresponding wirings, and the internal electrodes and the corresponding wirings are electrically connected. Electrical connection can be established, and short-circuiting between the upper electrode and the internal electrodes can be effectively prevented while improving conversion efficiency of voltage and bending vibration by expanding the upper electrode as much as possible.
  • the first conductive bonding material is at least part of the lower electrode terminal and at least part of a lower electrode terminal facing region of the upper electrode facing the lower electrode terminal across the lower electrode side gap. is provided so as to integrally cover the
  • the wiring body has an insulating base layer that supports the first and second wires, and an insulating cover layer that covers at least part of the first and second wires from the side opposite to the base layer. obtain.
  • the base layer and the cover layer have a plurality of piezoelectric element overlapping portions that partially overlap each of the plurality of piezoelectric elements in plan view, and a tip portion that integrally holds the plurality of piezoelectric element overlapping portions. shall have.
  • the piezoelectric element overlapping portion of the piezoelectric element side insulating layer located on the side of the base layer and the cover layer facing the piezoelectric element is at least part of the lower electrode terminal and at least part of the area facing the lower electrode terminal.
  • a portion of the first wiring straddles the external electrode connection opening, and a portion of the second wiring straddles the internal electrode connection opening.
  • a portion of the first wiring that straddles the external electrode connection opening is joined to the first conductive bonding material, and a portion of the second wiring that straddles the internal electrode connection opening is bonded to the second conductive bonding material.
  • the piezoelectric element overlapping portion of the insulating layer located on the side of the base layer and the cover layer away from the piezoelectric element is at least part of the lower electrode terminal and at least one of the lower electrode terminal facing region.
  • An electrode tab region may have a second tab region with a second access opening.
  • the internal electrodes are divided into upper and lower parts, and the bottom surface is provided on the top surface of the piezoelectric element main body in a state in which a base end side is electrically connected to the bottom surface electrode and a tip end side is provided with a bottom surface electrode side gap between the top surface electrode and the top surface electrode.
  • a connector for a lower surface electrode forming an electrode terminal is provided on the upper surface of the piezoelectric element main body in a state in which an internal electrode side gap exists between the base end side electrically connected to the internal electrode and the tip end side with the upper surface electrode.
  • the upper surface electrode faces the internal electrode terminal through at least the internal electrode side gap.
  • the insulating film coating step in addition to the internal electrode terminal facing region, covers a region of the internal electrode side gap adjacent to the internal electrode terminal facing region. be done.
  • the insulating film coating step is configured to apply a thermosetting insulating resin to the region to be covered with the insulating film, and then heat.
  • the first and second conductive bonding materials are thermosetting conductive adhesives.
  • the fixing step is configured to heat-harden the first and second conductive bonding materials, which are thermosetting conductive adhesives.
  • the first and second conductive bonding materials are cream solder.
  • the fixing step is configured to heat and melt the cream solder of the first and second conductive bonding materials, and then cool and solidify the solder.
  • FIG. 1 is a plan view of an ultrasonic transducer to which a piezoelectric element assembly according to one embodiment of the invention is applied.
  • 2 is a partial longitudinal front view of the ultrasonic transducer taken along line II-II in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 2.
  • FIG. 4 is an enlarged view of part IV in FIG. 5(a) to (d) are plan views of a rigid substrate, a flexible resin film, a plurality of piezoelectric elements, and a lower sealing plate, which are constituent members of the ultrasonic transducer. 2, the constituent members shown in FIGS. 5(a) to (d) are stacked in order from bottom to top.
  • FIGS. 5(a) to (d) are stacked in order from bottom to top.
  • FIG. 6(a) to 6(e) show, respectively, a cover layer, first and second wirings, a base layer, an intermediate region of the first wiring, and a rear surface side cover in a wiring body which is a constituent member of the piezoelectric element assembly.
  • Fig. 6 is a plan view of the layers, in the state shown in Fig. 2, the components of Figs. 6(a) to (e) are stacked in order from bottom to top;
  • FIG. 7(a) is a plan view of a piezoelectric element that is a constituent member of the piezoelectric element assembly, and
  • FIG. 7(b) is a sectional view taken along line VII-VII in FIG. 7(a).
  • FIG. 8 is a plan view of the wiring body, omitting illustration of some of the constituent members.
  • FIG. 9 is a bottom view of the wiring body, omitting illustration of some of the constituent members.
  • FIGS. 10(a) to 10(c) are plan views of the upper sealing plate, the sound absorbing material and the reinforcing plate, which are constituent members of the ultrasonic transducer. The constituent members a) to (c) are laminated in order from bottom to top.
  • FIG. 11 is a plan view of another piezoelectric element applicable to the piezoelectric element assembly.
  • FIG. 1 shows a plan view of an ultrasonic transducer 1 to which a piezoelectric element assembly 200 according to this embodiment is applied.
  • FIG. 1 shows a partial longitudinal front view of the ultrasonic transducer 1 along line II-II in FIG.
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 2
  • FIG. 4 shows an enlarged view of IV in FIG.
  • the ultrasonic transducer 1 includes a rigid substrate 10, a flexible resin film 20, a plurality of piezoelectric elements 30, a lower sealing plate 40, and a wiring body 100 in order from bottom to top with reference to the cross-sectional view of FIG. , an upper sealing plate 60 , a sound absorbing material 70 and a reinforcing plate 75 .
  • the plurality of piezoelectric elements 30 and the wiring body 100 form the piezoelectric element assembly 200 .
  • FIGS. 5(a) to 5(d) show plan views of the rigid substrate 10, the flexible resin film 20, the plurality of piezoelectric elements 30, and the lower sealing plate 40, respectively.
  • 6(a) to 6(e) show plan views of each constituent member of the wiring body 100.
  • FIG. 1 in FIGS. 5(a) to (d) and FIGS. 6(a) to (e), the center line is shown at the same position in plan view for easy understanding of the relative positional relationship of each component.
  • the rigid substrate 10 is formed of, for example, a metal substrate such as stainless steel having a thickness of 0.1 mm to 0.4 mm, carbon fiber reinforced plastic, ceramics, or the like. As shown in FIGS. 2 and 5(a), the rigid substrate 10 is provided with a plurality of openings 15 penetrating between the upper surface 11 and the lower surface 12. As shown in FIG.
  • the opening 15 has a cavity 16 that opens to the top surface 11 of the rigid substrate 10 and a waveguide 17 that opens to the bottom surface of the cavity 16 at one end and to the bottom surface 12 of the rigid substrate 10 at the other end. ing.
  • the hollow portion 16 has the same shape as the piezoelectric element 30 in plan view.
  • the piezoelectric element 30 is rectangular in plan view, and therefore the cavity 16 is also rectangular in plan view.
  • the opening width of the hollow portion 16 is such that when the piezoelectric element 30 is placed via the flexible resin film 20 , the periphery of the piezoelectric element 30 overlaps the upper surface 11 of the rigid substrate 10 in plan view. is set to
  • the waveguide 17 has an opening width smaller than that of the cavity 16 .
  • the waveguide 17 is circular in plan view.
  • the nine piezoelectric elements 30 are arranged so as to overlap the nine openings 15 in plan view.
  • the nine piezoelectric elements 30, each of which acts as a vibrating body are arranged in 3 ⁇ 3.
  • more than 3 ⁇ 3 vibrators (piezoelectric elements 30) can be arranged in order to sharpen the directivity of the radiated sound waves of the ultrasonic transducer 1 and increase the intensity of the radiated sound waves.
  • the flexible resin film 20 is fixed to the upper surface 11 of the substrate 10 so as to cover the plurality of openings 15 .
  • the flexible resin film 20 is formed of an insulating resin such as polyimide having a thickness of 20 ⁇ m to 100 ⁇ m, for example.
  • the flexible resin film 20 is fixed to the rigid substrate 10 by various methods such as adhesive or thermocompression bonding.
  • FIG. 7(a) shows a plan view of the piezoelectric element 30, and FIG. 7(b) shows a cross-sectional view along line VII-VII in FIG. 7(a).
  • the piezoelectric element 30 overlaps the corresponding opening 15 (cavity 16 ) at its central portion in plan view, and has a peripheral edge in plan view corresponding to the opening 15 (cavity 16 ) in the rigid substrate 10 . is fixed to the upper surface of the flexible resin film 20 so as to polymerize the portion surrounding the .
  • the piezoelectric element 30 is of a laminated type. More specifically, the piezoelectric element 30 includes a piezoelectric element body 32 made of a piezoelectric material such as lead zirconate titanate (PZT), and a first piezoelectric portion 32a above and below the piezoelectric element body 32 in the thickness direction. An internal electrode 34 partitioned into the second piezoelectric portion 32b on the side, an upper electrode 36 fixed to a part of the upper surface of the first piezoelectric portion 32a, and a lower electrode 37 fixed to the lower surface of the second piezoelectric portion 32b.
  • PZT lead zirconate titanate
  • an internal electrode terminal 34T is provided on the upper surface of the piezoelectric element main body 32 in a state where the base end side is electrically connected to the internal electrode 34 and the tip end side is provided with the internal electrode side gap 34a between the upper surface electrode 36 and the upper surface electrode 36. and the piezoelectric element main body 32 in a state in which a bottom electrode side gap 37a exists between the base end side electrically connected to the bottom electrode 37 and the tip end side with the top electrode 36. It has a lower surface electrode connector 38 provided on the upper surface and forming a lower surface electrode terminal 37T.
  • the piezoelectric element 30 When the piezoelectric element 30 is used as the vibrating body of the airborne ultrasonic transducer 1 and the frequency of the driving voltage at that time is set to 40 kHz, the piezoelectric element 30 has a resonance frequency of about 70 kHz.
  • the shape can be a square with a side of 3.0 mm.
  • the layer thickness of the first and second piezoelectric parts 32a, 32b can be 0.1 mm to 0.2 mm.
  • the upper surface electrode 36, the lower surface electrode 37 and the internal electrode 34 can be formed of metal films such as Au, AgPd, and Pt having a thickness of about 1 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • the upper surface electrode 36 and the lower surface electrode 37 form external electrodes, and are configured to expand and contract when a voltage is applied between the external electrode and the internal electrode 34. .
  • first and second piezoelectric portions 32a and 32b have the same polarization direction with respect to the thickness direction.
  • electric fields are applied to the first and second piezoelectric portions 32a and 32b in directions opposite to each other.
  • the upper electrode 36 and the lower electrode 37 are insulated from each other, so that when the piezoelectric element 30 is fabricated, a voltage is applied between the upper electrode 36 and the lower electrode 37.
  • the polarization directions of the first and second piezoelectric portions 32a and 32b can be made the same.
  • the wiring in the present embodiment, the first wiring 130a in the wiring body 100
  • the external electrodes the upper surface electrode 36 and the lower surface electrode 37
  • the internal electrode 34 of wiring to be connected to the internal electrode 34 second wiring 130b in the wiring body 100 in the present embodiment
  • the bottom electrode terminal 37T is provided on the top surface of the piezoelectric element main body 32 in a state separated from the top electrode 36 via the bottom electrode side gap 37a
  • the internal electrode terminal 34T is provided on the upper surface of the piezoelectric element main body 32 in a state separated from the upper surface electrode 36 via the internal electrode side gap 34a.
  • a first conductive bonding material 190a is provided so as to integrally cover a part, and a wiring to be connected to the external electrode (in this embodiment, the first wiring 130a) is connected to the first conductive bonding material 190a.
  • a second conductive bonding material 190b is provided so as to cover at least a part of the internal electrode terminal 34T while being fixed, and a wiring to be connected to the internal electrode 34 (the second wiring 130b in this embodiment) is connected.
  • first and second conductive bonding materials 190a and 190b for example, a conductive adhesive or cream solder can be used.
  • the internal electrode terminal facing region of the upper surface electrode 36 faces the internal electrode terminal 34T at least through the internal electrode side gap 34a. 362 is covered with an insulating coating 300 .
  • the insulating film 300 can be made of an insulator such as polyimide resin, silicone resin, epoxy resin, ceramics, etc., with a thickness of several ⁇ m to several tens of ⁇ m.
  • the short circuit between the external electrode (the upper surface electrode 36) and the internal electrode 34 is effective while improving the conversion efficiency between the voltage and the flexural vibration in the piezoelectric element 30 as much as possible. can be prevented.
  • the facing area of the external electrode and the internal electrode 34 that is, the facing area of the top electrode 36 and the internal electrode 34
  • the expansion of the area of the upper surface electrode 36 causes the narrowing of the internal electrode side gap 34a, and the installation amount of the second conductive bonding material 190b provided on the internal electrode terminal 34T varies. Variation increases the risk of the second conductive bonding material 190b coming into contact with the top electrode 36. FIG. This causes a decrease in yield due to a short circuit between the external electrode (the upper electrode 36) and the internal electrode 34, or a decrease in the efficiency of the installation work of the second conductive bonding material 190b.
  • the internal electrode terminal opposing region 362 of the upper surface electrode 36 is covered with the insulating film 300 as described above. Therefore, even if the area of the upper surface electrode 36 is increased in order to improve the conversion efficiency of the piezoelectric element 30, and the internal electrode side gap 34a is thereby narrowed, the second conductive bonding material 190b is It is possible to effectively prevent a short circuit between the upper electrode 36 (that is, the external electrode) and the internal electrode 34 by contacting the electrode 36 .
  • the narrowing of the internal electrode side gap 34a can prevent high temperature and high temperature even if the second conductive bonding material 190b does not come into contact with the upper electrode 36 during the installation work of the second conductive bonding material 190b. Under environmental conditions such as humidity, ion migration may occur to cause short-circuit failure, but such a situation can be effectively prevented in the present embodiment.
  • the insulating film 300 is formed in the internal electrode terminal facing region 362 in the internal electrode side gap 34a in addition to the internal electrode terminal facing region 362. , thereby reliably preventing the second conductive bonding material 190b from coming into contact with the top electrode 36. As shown in FIG. 7(a), in the present embodiment, the insulating film 300 is formed in the internal electrode terminal facing region 362 in the internal electrode side gap 34a in addition to the internal electrode terminal facing region 362. , thereby reliably preventing the second conductive bonding material 190b from coming into contact with the top electrode 36. As shown in FIG.
  • the insulating film 300 can be configured to cover the upper electrode 36 beyond the internal electrode terminal facing region 362 , but is configured not to cover at least the lower electrode terminal facing region 361 . This is to enable electrical connection between the lower electrode terminal 37T and the upper electrode 36 (the lower electrode terminal facing region 361) and the first wiring 130a by the first conductive bonding material 190a.
  • the wiring body 100 is configured to transmit an applied voltage supplied from the outside to the plurality of piezoelectric elements 30 .
  • FIGS. 8 and 9 show a plan view (viewed from the side opposite to the piezoelectric element 30) and a bottom view (viewed from the piezoelectric element 30 side) of the wiring body 100, respectively.
  • illustration of the cover layer 150 described below is omitted in FIGS.
  • the wiring body 100 includes an insulating base layer 110 and a conductor layer 120 including the first and second wirings 130a and 130b fixed to the base layer 110. and an insulating cover layer 150 covering at least part of the conductor layer 120 from the side opposite to the base layer 110 .
  • the base layer 110 and the cover layer 150 are made of, for example, an insulating resin such as polyimide.
  • the base layer 110 includes a plurality of base-side piezoelectric element overlapping portions 111 that partially overlap each of the plurality of piezoelectric elements 30 in plan view, and the plurality of base-side piezoelectric element overlapping portions. and a base-side tip portion 116 that holds 111 integrally.
  • the ultrasonic transducer 1 has nine piezoelectric elements 30, ie, first to ninth. Accordingly, the base layer 110 has nine base-side piezoelectric element overlapping portions 111 corresponding to the nine piezoelectric elements 30, respectively.
  • the cover layer 150 includes a plurality of cover-side piezoelectric element overlapping portions 151 that partially overlap each of the plurality of piezoelectric elements 30 in plan view, and the plurality of It has a cover-side tip portion 156 that integrally holds the cover-side piezoelectric element overlapping portion 151 .
  • the cover-side piezoelectric element overlapping portions 151 are also provided in a number corresponding to the number of the plurality of piezoelectric elements.
  • the piezoelectric element polymerization of the piezoelectric element side insulating layer located on the side facing the piezoelectric element of the base layer 110 and the cover layer 150
  • the portion 151 includes an external electrode tab region 152a overlapping a region integrally surrounding at least a part of the lower electrode terminal 37T and at least a part of the lower electrode terminal facing region 361 in plan view, and the internal electrode terminal 34T. It has an internal electrode tab region 152b that overlaps with a region surrounding at least a part thereof in a plan view.
  • the external electrode connection opening 155a and the internal electrode connection opening 155b are provided in the external electrode tab area 152a and the internal electrode tab area 152b, respectively.
  • the first and second wirings 130a and 130b are made of a conductive metal such as Cu, for example.
  • the first and second wirings 130a and 130b can be formed by etching away unnecessary portions of a Cu foil having a thickness of about 12 to 25 ⁇ m laminated on the base layer 110.
  • Ni/Au plating can be applied to exposed portions of Cu forming the first and second wirings 130a and 130b.
  • part of the first wiring 130a straddles the external electrode connection opening 155a
  • part of the second wiring 130b straddles the internal electrode connection opening 155b.
  • the external electrode connection opening 155a overlaps a region integrally including at least part of the bottom electrode terminal 37T and at least part of the bottom electrode facing region 361 in a plan view, and the internal electrode connection is made.
  • a portion of the first wiring 130a which is fixed to the upper surface of the lower sealing plate 40 in a state where the opening 155b overlaps with at least a part of the internal electrode terminal 34T in plan view, and which straddles the external electrode connection opening 155a. is bonded to the first conductive bonding material 190a, and the portion of the second wiring 130b that straddles the internal electrode connection opening 155b is bonded to the second conductive bonding material 190b.
  • an insulating layer in the present embodiment, the base layer 110 (see FIG. 2) located on the side of the base layer 110 and the cover layer 150 that is spaced apart from the piezoelectric element 30
  • the piezoelectric element overlapping portion 111 also includes at least a portion of the lower electrode terminal 37T and the lower electrode terminal facing region 361, similarly to the piezoelectric element side insulating layer (in this embodiment, the cover layer 150). , and an internal electrode tab region 112b that overlaps with at least a portion of the internal electrode terminal 34T in plan view.
  • the outer electrode tab region 112a and the inner electrode tab region 112b are provided with first and second access openings 115a and 115b, respectively.
  • the first wiring 130a is a common wiring integrally electrically connected to the external electrodes of the plurality of piezoelectric elements 30, and the second wiring 130b is connected to the plurality of piezoelectric elements 30. Individual wires are individually electrically connected to the internal electrodes 34 of the piezoelectric element 30 .
  • the first wiring 130a has a distal end side 136a electrically connected to the external electrodes of the plurality of piezoelectric elements 30, and a base end side 138a forming a connection terminal with the outside. , and an intermediate portion 137a connecting the distal side 136a and the proximal side 138a is disposed on the surface of the base layer 110 opposite to the piezoelectric element 30. As shown in FIG.
  • the distal end side 136a and the intermediate portion 137a of the first wiring 130a are electrically connected through a through hole 109 formed in the base layer 110, and the intermediate portion 137a and the proximal end side of the first wiring 130a are electrically connected to each other.
  • 138 a is electrically connected through a through hole 108 formed in the base layer 110 .
  • a portion of the first wiring 130a disposed on the surface of the base layer 110 opposite to the piezoelectric element 30 is covered with a rear cover layer 160 (see FIG. 6(e)).
  • the second wiring 130b is arranged on the surface of the base layer 110 on the piezoelectric element side over the entire area.
  • the ultrasonic transducer 1 As described above, in the ultrasonic transducer 1, as shown in FIG. It is fixed to the lower sealing member 40 while being located on the side opposite to the piezoelectric element 30 .
  • the lower sealing plate 40 has a size that integrally surrounds the plurality of (nine in this embodiment) openings 15 in the rigid substrate 10. , and is fixed to the upper surface of the flexible resin film 20 so that the central opening 42 integrally surrounds the plurality of openings 15 in plan view.
  • the lower sealing plate 40 has substantially the same thickness as the piezoelectric element 30, and is fixed to the upper surface of the flexible resin film 20 by an adhesive, thermocompression bonding, or the like. be done.
  • the lower sealing plate 40 is preferably made of metal such as stainless steel, carbon fiber reinforced plastic, ceramics, or the like.
  • the lower sealing plate 40 seals the sides of the piezoelectric element group consisting of the plurality of piezoelectric elements 30 and acts as a base to which the wiring body 100 is fixed.
  • a flexible resin 50 is placed on each side of the plurality of piezoelectric elements 30. is filled.
  • the flexible resin 50 is, for example, silicone.
  • the flexible resin 50 By providing the flexible resin 50 , it is possible to effectively block external influences on the plurality of piezoelectric elements 30 .
  • the vibration attenuation of the piezoelectric element 30 can be increased, and the reverberation of the sound waves generated in bursts by the plurality of piezoelectric elements 30 can be suppressed, and the distance detectable range of the object by the reflected wave can be maximized. can be expanded.
  • FIGS. 10(a) to 10(c) show plan views of the upper sealing plate 60, the sound absorbing member 70 and the reinforcing plate 75, respectively.
  • FIGS. 10(a) to (c) in order to facilitate understanding of the relative positional relationship of each constituent member, the planes in FIGS. 5(a) to (d) and FIGS. The center line is shown at the same visual position.
  • the upper sealing plate 60 is fixed to the upper surfaces of the lower sealing plate 40 and the wiring assembly 100 via a flexible resin 55 .
  • the upper sealing plate 60 has a plurality of (nine in this embodiment) openings 65 corresponding to the plurality of piezoelectric elements 30, respectively. ing.
  • the upper sealing plate 60 is made of, for example, metal such as stainless steel, carbon fiber reinforced plastic, ceramics, or the like with a thickness of 0.1 mm to 0.3 mm.
  • the sound absorbing material 70 is fixed to the upper surface of the upper sealing plate 60 by adhesion or the like so as to cover the plurality of openings 65 of the upper sealing plate 60 .
  • the sound absorbing material 70 is made of, for example, silicone resin or other foamable resin having a thickness of about 0.3 mm to 1.5 mm.
  • the reinforcing plate 75 is fixed to the upper surface of the sound absorbing material 70 by adhesion or the like.
  • the reinforcing plate 75 is made of, for example, metal such as stainless steel, carbon fiber reinforced plastic, ceramics, etc., having a thickness of about 0.2 mm to 0.5 mm.
  • the manufacturing method is a rigid substrate forming step of forming the rigid substrate 10 having the plurality of openings 15 by etching a rigid plate; a flexible resin film fixing step of fixing the flexible resin film 20 to the upper surface of the rigid substrate 10 by adhesive or thermocompression so as to cover the plurality of openings 15; a piezoelectric element fixing step of fixing the plurality of piezoelectric elements 30 to the upper surface of the flexible resin film 20 with an insulating adhesive so as to overlap the plurality of openings 15 in plan view; ⁇ Installation of a lower sealing plate in which the lower sealing plate 40 is fixed to the upper surface of the flexible resin 20 with an adhesive so that the central opening 42 integrally surrounds the plurality of openings 15 in plan view.
  • the external electrode connection opening 155a overlaps a region integrally including at least a portion of the bottom electrode terminal 37T and at least a portion of the bottom electrode terminal facing region 361 in a plan view, and the internal electrode connection opening 155b a wiring body fixing step of fixing the wiring body 100 to the upper surface of the lower sealing plate 40 with an insulating adhesive so as to overlap with at least part of the internal electrode terminal 34T in plan view;
  • the portion of the first wiring 130a straddling the external electrode connection opening 155a is electrically connected to the bottom electrode terminal 37T and the top electrode 36, and the internal electrode connection opening 155b of the second wiring 130b and an electrical connection step of electrically connecting the portion that straddles the internal electrode terminal 34T to the internal electrode terminal 34T.
  • the manufacturing method can include a bonding step in which the wiring body fixing step and the electrical connection step are collectively and simultaneously performed.
  • the bonding process includes a process of applying a thermosetting insulating adhesive to a predetermined portion of the upper surface of the lower sealing plate 40, and a process of applying at least a part of the lower surface electrode terminal 37T and at least one of the lower surface electrode facing region 361.
  • the heating temperature is about 120° C. to 150° C. when the first and second conductive bonding materials 190a and 190b are thermosetting conductive adhesives, and 230° C. to 260° C. when cream solder is used. °C. In the case of cream solder, it is melted by heating and solidified by lowering the temperature from the melted state.
  • the fixing of the wiring body 100 and the lower sealing plate 40 and the electrical connection of the wiring body 100 and the piezoelectric element 30 can be performed simultaneously, and efficiency can be improved.
  • the electrical connection step is performed so that the first conductive bonding material 190a is at least part of the lower surface electrode terminal 37T and the electrode terminal 37T.
  • the insulating film 300 is provided on the piezoelectric element 30 at an arbitrary timing before the process of installing the second conductive bonding material 190b.
  • the insulating film 300 is formed by applying a monomer using a dispenser or screen printing, and then heat-curing it at about 100° C. to 150° C., for example. .
  • the plurality of piezoelectric elements in the space defined by the central opening 42 of the lower sealing plate 40 are further arranged after the lower sealing plate installing step and before the wiring body fixing step.
  • a sealing resin installation step is provided in which a thermosetting sealing resin such as a liquid silicone resin is poured into the side portion of the element 30 and cured by heat treatment, for example, at about 100° C. to 150° C. for several tens of minutes.
  • the manufacturing method further includes an upper sealing plate installation step of installing the upper sealing plate 60 after the electrical connection step.
  • the upper sealing plate installation process includes a process of applying a thermosetting flexible resin such as a silicone resin to the upper surface of the wiring body 100 and a process of placing the upper sealing plate 60 on the flexible resin. and curing the flexible resin by heating at, for example, about 100° C. to 150° C. for several tens of minutes.
  • a thermosetting flexible resin such as a silicone resin
  • the manufacturing method further includes a sound absorbing material installation step and a reinforcement plate installation step after the upper sealing plate installation step.
  • the sound-absorbing material installation process includes a process of applying a thermosetting insulating adhesive to the upper surface of the upper sealing plate 60, and a process of applying a silicone resin or other foaming resin on the thermosetting insulating adhesive. It includes a process of disposing the sound absorbing material 70 and a process of curing the thermosetting insulating adhesive by heating, for example, at about 120° C. to 150° C. for several tens of minutes.
  • the reinforcing plate installing step includes a process of applying a thermosetting insulating adhesive to the upper surface of the sound absorbing material 70, a process of placing the reinforcing plate 75 on the thermosetting insulating adhesive, and, for example, and curing the thermosetting insulating adhesive by heating at about 120° C. to 150° C. for several tens of minutes.
  • the piezoelectric element 30 has the lower surface electrode terminal 37T and the internal electrode terminal 37T and the internal electrode terminal 37T at the middle portions of one side and the other side of the outer shape in plan view, respectively.
  • terminal 34T is provided, it should be appreciated that the present invention is not limited to such a configuration.
  • FIG. 11 shows a plan view of another piezoelectric element 30B applicable to the present invention.
  • the bottom electrode terminals 37T and the internal electrode terminals 34T are arranged at corners of a rectangular shape in a plan view.

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Abstract

本発明の圧電素子アッセンブリは、外部電極を形成する上面電極及び下面電極並びに内部電極を有する圧電素子と前記外部電極及び内部電極にそれぞれ電気接続される第１及び第２配線を有する配線体とを備え、前記圧電素子は、上面に、下面電極側隙間及び内部電極側隙間を介して上面電極からそれぞれ離間された下面電極端子及び内部電極端子を有する。第１配線は下面電極端子及び上面電極の一部を一体的に覆う第１導電性接合材に接合され、第２配線は内部電極端子を覆う第２導電性接合材に接合されている。上面電極のうち少なくとも内部電極側隙間を介して内部電極端子と対向する内部電極端子対向領域は絶縁性被膜によって覆われている。

Description

圧電素子アッセンブリ及びその製造方法
　本発明は、積層型圧電素子と前記圧電素子の外部電極及び内部電極にそれぞれ電気的に接続される第１及び第２配線を有する配線体とを備えた圧電素子アッセンブリ及びその製造方法に関する。
　積層型圧電素子として、圧電材によって形成された圧電素子本体と、前記圧電素子本体の上面及び下面にそれぞれ設けられた上面電極及び下面電極と、前記圧電素子本体を厚み方向に関し上方側の第１圧電部位及び下方側の第２圧電部位に区画する内部電極と、基端側が前記下面電極に電気的に接続され且つ先端側が前記上面電極との間に下面電極側隙間を存した状態で前記圧電素子本体の上面に設けられて下面電極端子を形成する下面電極用接続体と、基端側が前記内部電極に電気的に接続され且つ先端側が前記上面電極との間に内部電極側隙間を存した状態で前記圧電素子本体の上面に設けられて内部電極端子を形成する内部電極用接続体とを備えた圧電素子が提案されている（下記特許文献１参照）。
　斯かる構成の積層型圧電素子は、外部電極を形成する前記上面電極及び前記下面電極の双方、並びに、前記内部電極の全てに対して、厚み方向一方側の上面から対応する配線の電気接続を行うことができる点において、有用である。
　即ち、前記下面電極端子と前記上面電極のうち前記下面電極側隙間を介して前記下面電極端子に対向する下面電極端子対向領域との双方に跨るように第１導電性接着剤を設け、前記第１導電性接着剤に対応する第１配線を接合させることによって、前記上面電極及び前記下面電極の双方への前記第１配線の電気接続を前記圧電素子の上面で行うことができ、さらに、前記内部電極端子上に第２導電性接着剤を設け、前記第２導電性接着剤に対応する第２配線を接合させることによって、前記内部電極への前記第２配線の電気接続を前記圧電素子の上面で行うことができる。
　ところで、前記圧電素子は、前記外部電極及び前記内部電極間に印加された電圧をたわみ振動へ変換、又は、伝播される振動を前記第１及び第２電極間の電圧へ変換するものであるが、電圧及びたわみ振動の間の変換効率を向上させる為には、前記上面電極及び前記内部電極の間の対向面積、並びに、前記内部電極及び前記下面電極の間の対向面積を可及的に拡大させる必要がある。
　しかしながら、前記上面電極及び前記内部電極の間の対向面積の可及的な拡大を図る為には、前記上面電極自体の面積の可及的な拡大を図る必要があり、下記問題が生じる。
　即ち、前記上面電極の面積拡大は前記内部電極側隙間の狭小化を招くことになり、前記内部電極端子上に塗布する前記第２導電性接着剤の塗布量のばらつきや塗布位置のばらつきによって、前記第２導電性接着剤が前記上面電極に接触する危険性が増大する。これは、前記外部電極（前記上部電極）及び前記内部電極間の短絡による歩留まりの低下、又は、前記第２導電性接着剤の塗布作業の効率低下を招く。
　さらに、前記内部電極側隙間の狭小化は、前記第２導電性接着剤の塗布作業の際に当該第２導電性接着剤が前記上面電極に接触しなかったとしても、高温高湿等の前記圧電素子の使用環境条件下においては、イオンマイグレーションが発生して短絡不良を招く恐れがある。
特許第６７７６４８１号公報
　本発明は、斯かる従来技術に鑑みなされたものであり、積層型圧電素子と前記圧電素子に電気的に接続される配線を有する配線体とを備えた圧電素子アッセンブリであって、前記圧電素子の厚み方向一方側の上面において、上面電極及び下面電極を含む外部電極と対応する配線との電気接続、並びに、内部電極と対応する配線との電気接続を行うことができ、さらに、前記圧電素子における電圧及びたわみ振動の変換効率を向上させつつ、前記外部電極及び前記内部電極間の短絡を有効に防止し得る圧電素子アッセンブリ及びその製造方法の提供を目的とする。
　前記目的を達成する為には、本発明は、積層型圧電素子と前記圧電素子の外部電極及び内部電極にそれぞれ電気的に接続される第１及び第２配線を有する配線体とを備えた圧電素子アッセンブリであって、前記圧電素子は、圧電材によって形成された圧電素子本体と、前記圧電素子本体の上面及び下面にそれぞれ設けられ、前記外部電極を形成する上面電極及び下面電極と、前記圧電素子本体を厚み方向に関し上下に区画する前記内部電極と、基端側が前記下面電極に電気的に接続され且つ先端側が前記上面電極との間に下面電極側隙間が存する状態で前記圧電素子本体の上面に設けられて下面電極端子を形成する下面電極用接続体と、基端側が前記内部電極に電気的に接続され且つ先端側が前記上面電極との間に内部電極側隙間が存する状態で前記圧電素子本体の上面に設けられて内部電極端子を形成する内部電極用接続体とを有し、前記第１配線は、第１導電性接合部材を介して前記下面電極端子及び前記上面電極に電気的に接続され、前記第２配線は、第２導電性接合部材を介して前記内部電極端子に電気的に接続されており、前記上面電極のうち前記内部電極側隙間を介して前記内部電極端子と対向する内部電極端子対向領域は絶縁性被膜によって覆われている圧電素子アッセンブリを提供する。
　本発明に係る圧電素子アッセンブリによれば、圧電素子の厚み方向一方側の上面において、上面電極及び下面電極を含む外部電極と対応する配線との電気接続、並びに、内部電極と対応する配線との電気接続を行うことができ、さらに、前記上面電極の可及的な拡大による電圧及びたわみ振動の変換効率を向上させつつ、前記上面電極及び内部電極間の短絡を有効に防止することができる。
　好ましくは、前記絶縁性被膜は、前記内部電極端子対向領域に加えて、前記内部電極側隙間のうち前記内部電極端子対向領域に隣接する領域を覆うように構成される。
　好ましくは、前記第１導電性接合材は、前記下面電極端子の少なくとも一部及び前記上面電極のうち前記下面電極側隙間を介して前記下面電極端子と対向する下面電極端子対向領域の少なくとも一部を一体的に覆うように設けられる。
　本発明に係る圧電素子アッセンブリの一形態は、下面及び上面の間を貫通する複数の開口部が設けられた剛性の基板と、前記複数の開口部を覆うように前記基板の上面に固着された可撓性樹脂膜と、平面視において前記複数の開口部とそれぞれ重合するように前記下面電極が前記可撓性樹脂膜と対向する状態で前記可撓性樹脂膜に固着された複数の前記圧電素子と、平面視において前記複数の開口部の全てを囲む大きさの中央開口を有し、前記中央開口が前記複数の開口部の全てを囲むように前記可撓性樹脂膜の上面に固着された下側封止板と、前記下側封止板の上面に固着された前記配線体とを備え得る。
　前記配線体は、前記第１及び第２配線を支持する絶縁性ベース層と、前記第１及び第２配線の少なくとも一部を前記ベース層とは反対側から覆う絶縁性カバー層とを有し得る。
　前記ベース層及び前記カバー層は、前記複数の圧電素子のそれぞれに平面視において部分的に重合する複数の圧電素子重合部位と、前記複数の圧電素子重合部位を一体的に保持する先端部位とを有するものとされる。
　前記ベース層及び前記カバー層のうち前記圧電素子と対向する側に位置する圧電素子側絶縁層の圧電素子重合部位は、前記下面電極端子の少なくとも一部及び前記下面電極端子対向領域の少なくとも一部を一体的に囲む領域と平面視において重合する外部電極タブ領域であって、外部電極接続開口が設けられた外部電極タブ領域と、前記内部電極端子の少なくとも一部と平面視において重合する内部電極タブ領域であって、内部電極接続開口が設けられた内部電極タブ領域とを有するように構成される。
　前記第１配線は一部が前記外部電極接続開口を跨ぎ、前記第２配線は一部が前記内部電極接続開口を跨いでおり、前記配線体は、前記外部電極接続開口が前記下面電極端子の少なくとも一部及び前記下面電極対向領域の少なくとも一部を一体的に含む領域と平面視において重合し且つ前記内部電極接続開口が前記内部電極端子の少なくとも一部と平面視において重合した状態で、前記下側封止板の上面に固着される。
　前記第１配線のうち前記外部電極接続開口を跨ぐ部分が前記第１導電性接合材に接合され、前記第２配線のうち前記内部電極接続開口を跨ぐ部分が前記第２導電性接合材に接合されている。
　好ましくは、前記ベース層及び前記カバー層のうち前記圧電素子から離間された側に位置する絶縁層の圧電素子重合部位は、前記下面電極端子の少なくとも一部及び前記下面電極端子対向領域の少なくとも一部を一体的に囲む領域と平面視において重合する外部電極タブ領域であって、第１アクセス開口が設けられた外部電極タブ領域と、前記内部電極端子の少なくとも一部と平面視において重合する内部電極タブ領域であって、第２アクセス開口が設けられた第２タブ領域とを有し得る。
　また、本発明は、前記目的を達成する為に、積層型圧電素子と前記圧電素子の外部電極及び内部電極にそれぞれ電気的に接続される第１及び第２配線を有する配線体とを備え、前記圧電素子は、圧電材によって形成された圧電素子本体と、前記圧電素子本体の上面及び下面にそれぞれ設けられ、前記外部電極を形成する上面電極及び下面電極と、前記圧電素子本体を厚み方向に関し上下に区画する前記内部電極と、基端側が前記下面電極に電気的に接続され且つ先端側が前記上面電極との間に下面電極側隙間が存する状態で前記圧電素子本体の上面に設けられて下面電極端子を形成する下面電極用接続体と、基端側が前記内部電極に電気的に接続され且つ先端側が前記上面電極との間に内部電極側隙間が存する状態で前記圧電素子本体の上面に設けられて内部電極端子を形成する内部電極用接続体とを有している圧電素子アッセンブリの製造方法であって、前記上面電極のうち少なくとも前記内部電極側隙間を介して前記内部電極端子と対向する内部電極端子対向領域を絶縁性被膜で被覆する絶縁性被膜被覆工程と、前記下面電極端子の少なくとも一部及び前記下面電極端子対向領域の少なくとも一部を一体的に覆うように第１導電性接合材を設け、且つ、前記内部電極端子の少なくとも一部を覆うように第２導電性接合材を設ける工程と、前記第１配線の一部が前記第１導電性接合材に接触し且つ前記第２配線の一部が前記第２導電性接合材に接触するように、前記配線体を設置する工程と、前記第１配線の前記一部及び前記第１導電性接合材を固着させ且つ前記第２配線の前記一部及び前記第２導電性接合材を固着させる固着工程とを備えた圧電素子アッセンブリの製造方法を提供する。
　好ましくは、前記絶縁性被膜被覆工程は、前記絶縁性被膜によって、前記内部電極端子対向領域に加えて、前記内部電極側隙間のうち前記内部電極端子対向領域に隣接する領域を被覆するように構成される。
　例えば、前記絶縁性被膜被覆工程は、前記絶縁性被膜によって被覆すべき領域に熱硬化型絶縁性樹脂を塗布し、その後に加熱するように構成される。
　一形態においては、前記第１及び第２導電性接合材は熱硬化型導電性接着剤とされる。
　この場合、前記固着工程は、熱硬化型導電性接着剤とされた前記第１及び第２導電性接合材を加熱硬化させるように構成される。
　他形態においては、前記第１及び第２導電性接合材はクリームはんだとされる。
　この場合、前記固着工程は、クリームはんだとされた前記第１及び第２導電性接合材を加熱溶融させた後に、降温させて固化させるように構成される。
図１は、本発明の一実施の形態に係る圧電素子アッセンブリが適用された超音波トランスデューサーの平面図である。 図２は、図１におけるII-II線に沿った前記超音波トランスデューサーの部分縦断正面図である。 図３は、図２におけるIII-III部に沿った断面図である。 図４は、図３におけるIV部拡大図である。 図５(a)～(d)は、それぞれ、前記超音波トランスデューサーの構成部材である、剛性基板、可撓性樹脂膜、複数の圧電素子及び下側封止板の平面図であり、図２に示す状態において、図５(a)～(d)の構成部材は下から上に順に積層されている。 図６(a)～(e)は、それぞれ、前記圧電素子アッセンブリの構成部材である配線体における、カバー層、第１及び第２配線、ベース層、前記第１配線における中間領域及び裏面側カバー層の平面図であり、図２に示す状態において、図６(a)～(e)の構成部材は下から上に順に積層されている。 図７(a)は、前記圧電素子アッセンブリの構成部材である圧電素子の平面図であり、図７(b)は、図７(a)におけるVII-VII線に沿った断面図である。 図８は、前記配線体の平面図であり、一部の構成部材の図示を省略している。 図９は、前記配線体の底面図であり、一部の構成部材の図示を省略している。 図１０(a)～(c)は、それぞれ、前記超音波トランスデューサーの構成部材である、上側封止板、吸音材及び補強板の平面図であり、図２に示す状態において、図１０(a)～(c)の構成部材は下から上に順に積層されている。 図１１は、前記圧電素子アッセンブリに適用可能な他の圧電素子の平面図である。
　以下、本発明に係る圧電素子アッセンブリの一実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
　図１に本実施の形態に係る圧電素子アッセンブリ２００が適用された超音波トランスデューサー１の平面図を示す。
　なお、図１においては、理解容易化の為に、前記超音波トランスデューサー１における構成部材の一部の図示を省略している。
　図２に、図１におけるII-II線に沿った前記超音波トランスデューサー１の部分縦断正面図を示す。
　さらに、図３に、図２におけるIII-III部に沿った断面図を、図４に、図３におけるIV部拡大図を、それぞれ示す。
　前記超音波トランスデューサー１は、図２の断面図を基準にして下から上に順に、剛性基板１０、可撓性樹脂膜２０、複数の圧電素子３０、下側封止板４０、配線体１００、上側封止板６０、吸音材７０及び補強板７５を備えている。
　このうち、前記複数の圧電素子３０及び前記配線体１００が前記圧電素子アッセンブリ２００を形成している。
　図５(a)～(d)に、それぞれ、前記剛性基板１０、前記可撓性樹脂膜２０、前記複数の圧電素子３０及び前記下側封止板４０の平面図を示す。
　また、図６(a)～(e)に、前記配線体１００の構成部材毎の平面図を示す。
　なお、図５(a)～(d)及び図６(a)～(e)において、各構成部材の相対位置関係の理解容易化の為に平面視同一位置に中心線を記載している。
　前記剛性基板１０は、例えば、厚さ０．１ｍｍ～０．４ｍｍのステンレス等の金属基板や炭素繊維強化プラスチック及びセラミックス等によって形成される。
　図２及び図５(a)に示すように、前記剛性基板１０には、上面１１及び下面１２の間を貫通する複数の開口部１５が設けられている。
　前記開口部１５は、前記剛性基板１０の上面１１に開く空洞部１６と、一端側が前記空洞部１６の底面に開き且つ他端側が前記剛性基板１０の下面１２に開く導波路１７とを有している。
　前記空洞部１６は、平面視において前記圧電素子３０と同一形状とされている。
　本実施の形態においては、前記圧電素子３０は平面視矩形状とされており、従って、前記空洞部１６も平面視矩形状とされている。
　前記空洞部１６の開口幅は、前記圧電素子３０が前記可撓性樹脂膜２０を介して載置された際に、平面視において前記圧電素子３０の周縁が前記剛性基板１０の上面１１と重合するように設定されている。
　前記導波路１７は、前記空洞部１６よりも小さい開口幅を有している。
　本実施の形態においては、前記導波路１７は平面視円形状とされている。
　本実施の形態においては、図５(a)に示すように、前記剛性基板１０には３×３の９個の前記開口部１５が設けられており、前記可撓性樹脂膜２０を挟んだ状態で９個の前記開口部１５とそれぞれ平面視において重合するように９個の前記圧電素子３０が配列されている。
　即ち、前記超音波トランスデューサー１においては、それぞれが振動体として作用する９個の前記圧電素子３０が３×３に配置されている。
　例えば、前記超音波トランスデューサー１の放射音波の指向性を鋭くし、放射音波の強度を高めるためには ３×３ より多い振動体（圧電素子３０）を配置させることができる。
　前記可撓性樹脂膜２０は、前記複数の開口部１５を覆うように前記基板１０の上面１１に固着される。
　前記可撓性樹脂膜２０は、例えば、厚さ２０μｍ～１００μｍのポリイミド等の絶縁性樹脂によって形成される。
　前記可撓性樹脂膜２０は、接着剤又は熱圧着等の種々の方法によって前記剛性基板１０に固着される。
　図７(a)に、前記圧電素子３０の平面図を、図７(b)に、図７(a)におけるVII-VII線に沿った断面図を、それぞれ示す。
　前記圧電素子３０は、平面視中央部分が対応する前記開口部１５（前記空洞部１６）に重合し且つ平面視周縁部が前記剛性基板１０のうち対応する前記開口部１５（前記空洞部１６）を囲繞する部分に重合するように、前記可撓性樹脂膜２０の上面に固着されている。
　前記圧電素子３０は積層型とされている。
　詳しくは、前記圧電素子３０は、チタン酸ジルコン酸鉛（PZT）等の圧電材によって形成される圧電素子本体３２と、前記圧電素子本体３２を厚み方向に関し上方側の第１圧電部位３２ａ及び下方側の第２圧電部位３２ｂに区画する内部電極３４と、前記第１圧電部位３２ａの上面の一部に固着された上面電極３６と、前記第２圧電部位３２ｂの下面に固着された下面電極３７と、基端側が前記内部電極３４に電気的に接続され且つ先端側が前記上面電極３６との間に内部電極側隙間３４ａが存する状態で前記圧電素子本体３２の上面に設けられて内部電極端子３４Ｔを形成する内部電極用接続体３５と、基端側が前記下面電極３７に電気的に接続され且つ先端側が前記上面電極３６との間に下面電極側隙間３７ａが存する状態で前記圧電素子本体３２の上面に設けられて下面電極端子３７Ｔを形成する下面電極用接続体３８とを有している。
　前記圧電素子３０が空中超音波トランスデューサー１の振動体として用いられ、その際の駆動電圧の周波数が４０ｋＨｚとされる場合には、前記圧電素子３０は、共振周波数が７０ｋＨｚ程度とされ、平面視形状は１辺３．０ｍｍの四角形状とされ得る。
　この場合、前記第１及び第２圧電部位３２ａ、３２ｂの層厚は、０．１ｍｍ～０．２ｍｍとされ得る。
　前記上面電極３６、前記下面電極３７及び前記内部電極３４は、厚さ１μｍ～１０μｍ程度のＡｕ、ＡｇＰｄ、Ｐｔ当の金属膜によって形成され得る。
　前記圧電素子３０においては、前記上面電極３６及び前記下面電極３７が外部電極を形成しており、前記外部電極及び前記内部電極３４の間に電圧が印可されると伸縮するように構成されている。
　即ち、前記第１及び第２圧電部位３２ａ、３２ｂは、分極方向が厚み方向に関し同一とされており、これにより、前記外部電極（前記上面電極３６及び前記下面電極３７）と前記内部電極３４との間に所定の電圧を所定周波数で印可することによって、前記第１及び第２圧電部位３２ａ、３２ｂには互いに対して逆方向の電界が加わるようになっている。
　なお、前記上面電極３６及び前記下面電極３７は互いに対して絶縁されており、従って、前記圧電素子３０を作成する際には、前記上面電極３６及び前記下面電極３７の間に電圧を印可することによって、前記第１及び第２圧電部位３２ａ、３２ｂの分極方向を同一とすることができる。
　斯かる構成の前記圧電素子３０においては、前記外部電極（前記上面電極３６及び前記下面電極３７）に接続されるべき配線（本実施の形態においては、前記配線体１００における第１配線１３０ａ）の前記上面電極３６及び前記下面電極３７への電気的接続、並びに、前記内部電極３４に接続されるべき配線（本実施の形態においては、前記配線体１００における第２配線１３０ｂ）の前記内部電極３４への電気接続の全てを、前記圧電素子３０における厚み方向一方側の上面において行うことができる。
　即ち、前記圧電素子３０においては、前述の通り、前記下面電極端子３７Ｔが前記下面電極側隙間３７ａを介して前記上面電極３６から離間された状態で前記圧電素子本体３２の上面に設けられ、且つ、前記内部電極端子３４Ｔが前記内部電極側隙間３４ａを介して前記上面電極３６から離間された状態で前記圧電素子本体３２の上面に設けられている。
　従って、図４に示すように、前記下面電極端子３７Ｔの少なくとも一部及び前記上面電極３６のうち前記下面電極側隙間３７ａを介して前記下面電極端子３７Ｔと対向する下面電極端子対向領域３６１の少なくとも一部を一体的に覆うように第１導電性接合材１９０ａを設け、前記外部電極に接続すべき配線（本実施の形態においては前記第１配線１３０ａ）を前記第１導電性接合材１９０ａに固着させつつ、前記内部電極端子３４Ｔの少なくとも一部を覆うように第２導電性接合材１９０ｂを設け、前記内部電極３４に接続すべき配線（本実施の形態においては前記第２配線１３０ｂ）を前記第２導電性接合材１９０ｂに固着させることにより、前記外部電極に接続すべき配線（本実施の形態においては前記第１配線１３０ａ）と前記外部電極との電気接続、及び、前記内部電極３４に接続すべき配線（本実施の形態においては前記第２配線１３０ｂ）と前記内部電極３４との電気接続を、前記圧電素子３０の厚み方向一方側の上面において行うことができる。
　前記第１及び第２導電性接合材１９０ａ、１９０ｂとしては、例えば、導電性接着剤又はクリームはんだを用いることができる。
　ここで、本実施の形態においては、図４及び図７等に示すように、前記上面電極３６のうち少なくとも前記内部電極側隙間３４ａを介して前記内部電極端子３４Ｔと対向する内部電極端子対向領域３６２が絶縁性被膜３００によって覆われている。
　前記絶縁性被膜３００は、例えば、厚さ数μｍ～数十μｍの、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、セラミックス等の絶縁体とされ得る。
　斯かる構成によれば、前記圧電素子３０における電圧及びたわみ振動の間の変換効率の可及的な向上を図りつつ、前記外部電極（前記上面電極３６）及び前記内部電極３４間の短絡を有効に防止することができる。
　即ち、前記圧電素子３０の電圧及びたわみ振動の間の変換効率を向上させる為には、前記外部電極及び前記内部電極３４の対向面積、即ち、前記上面電極３６及び前記内部電極３４の対向面積、並びに、前記内部電極３４及び前記下面電極３７の対向面積を可及的に拡大させる必要があり、前記上面電極３６の面積の可及的な拡大を図れば、前記上面電極３６及び前記内部電極３４の対向面積の拡大を実現できる。
　しかしながら、前記上面電極３６の面積拡大は前記内部電極側隙間３４ａの狭小化を招くことになり、前記内部電極端子３４Ｔ上に設ける前記第２導電性接合材１９０ｂの設置量のばらつきや設置位置のばらつきによって、前記第２導電性接合材１９０ｂが前記上面電極３６に接触する危険性が増大する。これは、前記外部電極（前記上部電極３６）及び前記内部電極３４間の短絡による歩留まりの低下、又は、前記第２導電性接合材１９０ｂの設置作業の効率低下を招く。
　この点に関し、本実施の形態においては、前述の通り、前記上面電極３６における前記内部電極端子対向領域３６２が前記絶縁性被膜３００によって覆われている。
　従って、前記圧電素子３０の変換効率向上を図るべく前記上面電極３６の面積を拡大させ、これにより、前記内部電極側隙間３４ａが狭くなったとしても、前記第２導電性接合材１９０ｂが前記上面電極３６に接触して、前記上部電極３６（即ち、前記外部電極）及び前記内部電極３４間が短絡することを有効に防止することができる。
　また、前記内部電極側隙間３４ａの狭小化は、前記第２導電性接合材１９０ｂの設置作業の際に当該第２導電性接合材１９０ｂが前記上面電極３６に接触しなかったとしても、高温高湿等の前記圧電素子３０の使用環境条件下においては、イオンマイグレーションが発生して短絡不良を招く恐れがあるが、本実施の形態においては、斯かる事態も有効に防止することができる。
　図７(a)に示すように、本実施の形態においては、前記絶縁性被膜３００は、前記内部電極端子対向領域３６２に加えて、前記内部電極側隙間３４ａのうち前記内部電極端子対向領域３６２に隣接する領域を覆っており、これにより、前記第２導電性接合材１９０ｂが前記上面電極３６に接することを確実に防止している。
　前記絶縁性被膜３００は、前記内部電極端子対向領域３６２を越えて前記上面電極３６を覆うように構成され得るが、少なくとも前記下面電極端子対向領域３６１は覆わないように構成される。
　これは、前記第１導電性接合材１９０ａによる、前記下面電極端子３７Ｔ及び前記上面電極３６（前記下面電極端子対向領域３６１）と前記第１配線１３０ａとの電気接続を可能とする為である。
　前記配線体１００は、外部から供給される印可電圧を前記複数の圧電素子３０へ伝達するように構成されている。
　図８及び図９、それぞれ、前記配線体１００の平面図（前記圧電素子３０とは反対側から視た図）及び底面図（前記圧電素子３０の側から視た図）を示す。
　なお、理解容易化の為に、図８及び図９においては下記カバー層１５０の図示を省略している。
　図６、図８及び図９等に示すように、前記配線体１００は、絶縁性ベース層１１０と、前記ベース層１１０に固着された前記第１及び第２配線１３０ａ、１３０ｂを含む導体層１２０と、導体層１２０の少なくとも一部を前記ベース層１１０とは反対側から覆う絶縁性カバー層１５０とを有している。
　前記ベース層１１０及び前記カバー層１５０は、例えば、ポリイミド等の絶縁性樹脂によって形成される。
　図８に示すように、前記ベース層１１０は、前記複数の圧電素子３０のそれぞれに平面視において部分的に重合する複数のベース側圧電素子重合部位１１１と、前記複数のベース側圧電素子重合部位１１１を一体的に保持するベース側先端部位１１６とを有している。
　前述の通り、前記超音波トランスデューサー１は、第１～第９の９個の圧電素子３０を有している。従って、前記ベース層１１０は、９個の前記圧電素子３０にそれぞれ対応する９個の前記ベース側圧電素子重合部位１１１を有している。
　同様に、図６(a)に示すように、前記カバー層１５０は、前記複数の圧電素子３０のそれぞれに平面視において部分的に重合する複数のカバー側圧電素子重合部位１５１と、前記複数のカバー側圧電素子重合部位１５１を一体的に保持するカバー側先端部位１５６とを有している。
　前記カバー側圧電素子重合部位１５１も、前記複数の圧電素子の個数に対応した個数だけ設けられている。
　前記ベース層１１０及び前記カバー層１５０のうち前記圧電素子と対向する側に位置する圧電素子側の絶縁層（本実施の形態においては、前記カバー層１５０（図２参照））の前記圧電素子重合部位１５１は、前記下面電極端子３７Ｔの少なくとも一部及び前記下面電極端子対向領域３６１の少なくとも一部を一体的に囲む領域と平面視において重合する外部電極タブ領域１５２ａと、前記内部電極端子３４Ｔの少なくとも一部を囲む領域と平面視において重合する内部電極タブ領域１５２ｂとを有している。
　図２、図４及び図６に示すように、前記外部電極タブ領域１５２ａ及び前記内部電極タブ領域１５２ｂには、それぞれ、外部電極接続開口１５５ａ及び内部電極接続開口１５５ｂが設けられている。
　前記第１及び第２配線１３０ａ、１３０ｂは、例えば、Ｃｕ等の導電性金属によって形成される。
　前記第１及び第２配線１３０ａ、１３０ｂは、前記ベース層１１０上に積層された厚さ１２～２５μｍ程度のＣｕ箔に対して不要部分をエッチング除去することによって形成可能である。
　好ましくは、前記第１及び第２配線１３０ａ、１３０ｂを形成するＣｕの露出部分にＮｉ／Ａｕメッキを施すことができる。
　図４に示すように、前記第１配線１３０ａは一部が前記外部電極接続開口１５５ａを跨ぎ、前記第２配線１３０ｂは一部が前記内部電極接続開口１５５ｂを跨いでいる。
　前記配線体１００は、前記外部電極接続開口１５５ａが前記下面電極端子３７Ｔの少なくとも一部及び前記下面電極対向領域３６１の少なくとも一部を一体的に含む領域と平面視において重合し且つ前記内部電極接続開口１５５ｂが前記内部電極端子３４Ｔの少なくとも一部と平面視において重合した状態で、前記下側封止板４０の上面に固着され、前記第１配線１３０ａのうち前記外部電極接続開口１５５ａを跨ぐ部分が前記第１導電性接合材１９０ａに接合され、且つ、前記第２配線１３０ｂのうち前記内部電極接続開口１５５ｂを跨ぐ部分が前記第２導電性接合材１９０ｂに接合されている。
　本実施の形態においては、前記ベース層１１０及び前記カバー層１５０のうち前記圧電素子３０から離間された側に位置する絶縁層（本実施の形態においては、前記ベース層１１０（図２参照））の前記圧電素子重合部位１１１も、前記圧電素子側絶縁層（本実施の形態においては、前記カバー層１５０）におけると同様に、前記下面電極端子３７Ｔの少なくとも一部及び前記下面電極端子対向領域３６１の少なくとも一部を一体的に囲む領域と平面視において重合する外部電極タブ領域１１２ａと、前記内部電極端子３４Ｔの少なくとも一部と平面視において重合する内部電極タブ領域１１２ｂとを有している。
　前記外部電極タブ領域１１２ａ及び前記内部電極タブ領域１１２ｂには、それぞれ、第１及び第２アクセス開口１１５ａ、１１５ｂが設けられている。
　なお、本実施の形態においては、前記第１配線１３０ａは、前記複数の圧電素子３０の外部電極に一体的に電気接続される共通配線とされており、前記第２配線１３０ｂは、前記複数の圧電素子３０の内部電極３４のそれぞれに個別的に電気接続される個別配線とされている。
　前記第１配線１３０ａは、前記複数の圧電素子３０の外部電極に電気的に接続される先端側１３６ａ及び外部との接続端子を形成する基端側１３８ａにおいては、前記ベース層１１０における圧電素子側の面上に配置され、且つ、先端側１３６ａ及び基端側１３８ａを連結する中間部分１３７ａにおいては前記ベース層１１０における圧電素子３０とは反対側の面上に配置されている。
　前記第１配線１３０ａの先端側１３６ａ及び中間部分１３７ａは、前記ベース層１１０に形成された貫通孔１０９を介して電気的に接続されており、前記第１配線１３０ａの中間部分１３７ａ及び基端側１３８ａは、前記ベース層１１０に形成された貫通孔１０８を介して電気的に接続されている。
　前記第１配線１３０ａのうち前記ベース層１１０における圧電素子３０とは反対側の面上に配置された部分は、裏面側カバー層１６０（図６(e)参照）によって覆われている。
　前記第２配線１３０ｂは、全域に亘って前記ベース層１１０における圧電素子側の面上に配置されている。
　前述の通り、前記超音波トランスデューサー１においては、図２に示すように、前記配線体１００は、前記カバー層１５０が前記圧電素子３０と対向し且つ前記ベース層１１０が前記導体層１２０よりも前記圧電素子３０とは反対側に位置する状態で、前記下側封止体４０に固着されている。
　図２及び図５(d)に示すように、前記下側封止板４０は、前記剛性基板１０における前記複数（本実施の形態においては９個）の開口部１５を一体的に囲む大きさの中央開口４２を有しており、平面視において前記中央開口４２が前記複数の開口部１５を一体的に囲むように前記可撓性樹脂膜２０の上面に固着されている。
　前記下側封止板４０は、図２に示すように、前記圧電素子３０と略同一の厚さを有しており、接着剤又は熱圧着等によって前記可撓性樹脂膜２０の上面に固着される。
　前記下側封止板４０は、好ましくは、ステンレス等の金属や炭素繊維強化プラスチック及びセラミックス等によって形成される。
　前記下側封止板４０は、前記複数の圧電素子３０からなる圧電素子群の側方を封止するとともに、前記配線体１００が固着される基台として作用する。
　本実施の形態においては、図２に示すように、前記下側封止板４０の中央開口４２によって囲まれる空間のうち、前記複数の圧電素子３０のそれぞれの側方部分には柔軟性樹脂５０が充填されている。
　前記柔軟性樹脂５０は、例えば、シリコーンとされる。
　前記柔軟性樹脂５０を備えることにより、前記複数の圧電素子３０に対する外部からの影響を効果的に遮断することができる。
　また、前記圧電素子３０の振動減衰を大きくすることができ、前記複数の圧電素子３０によってバースト状に発生した音波の残響を抑制して、反射波による物体の距離検知可能範囲を可及的に広げることができる。
　図１０(a)～(c)に、それぞれ、前記上側封止板６０、前記吸音材７０及び前記補強板７５の平面図を示す。
　なお、図１０(a)～(c)において、各構成部材の相対位置関係の理解容易化の為に、図５(a)～(d)及び図６(a)～(e)におけると平面視同一位置に中心線を記載している。
　図２に示すように、前記上側封止板６０は、前記下側封止板４０及び前記配線アッセンブリ１００の上面に柔軟性樹脂５５を介して固着されている。
　図２及び図１０(a)に示すように、前記上側封止板６０は、前記複数の圧電素子３０のそれぞれに対応した複数（本実施の形態においては９個）の開口部６５を有している。
　前記上側封止板６０を備えることにより、前記振動体のたわみ振動動作への影響を可及的に防止しつつ、前記配線体１００の支持安定化を図ることができる。
　前記上側封止板６０は、例えば、厚さ０．１ｍｍ～０．３ｍｍのステンレス等の金属や炭素繊維強化プラスチック及びセラミックス等によって形成される。
　前記吸音材７０は、前記上側封止板６０の複数の開口部６５を覆うように前記上側封止板６０の上面に接着等によって固着されている。
　前記吸音材７０は、例えば、厚さ０．３ｍｍ～１．５ｍｍ程度のシリコーン樹脂又は他の発泡性樹脂によって形成される。
　前記吸音材７０を備えることにより、前記圧電素子３０によって生成される音波が放射されるべき側（図２において下側）とは反対側へ放射されることを有効に抑制することができる。
　前記補強板７５は、前記吸音材７０の上面に接着等によって固着されている。
　前記補強板７５は、例えば、厚さ０．２ｍｍ～０．５ｍｍ程度のステンレス等の金属や炭素繊維強化プラスチック及びセラミックス等によって形成される。
　前記補強板７５を備えることにより、外力が前記基板１０及び前記圧電素子３０に影響を与えることを可及的に防止することができる。
　以下、前記超音波トランスデューサー１の製造方法について説明する。
　前記製造方法は、
・剛性板材にエッチングによって、前記複数の開口部１５を有する前記剛性基板１０を形成する剛性基板形成工程と、
・前記複数の開口部１５を覆うように前記可撓性樹脂膜２０を接着剤又は熱圧着によって前記剛性基板１０の上面に固着する可撓性樹脂膜固着工程と、
・平面視において前記複数の開口部１５とそれぞれ重合するように前記複数の圧電素子３０を前記可撓性樹脂膜２０の上面に絶縁性接着剤によって固着する圧電素子固着工程と、
・平面視において前記中央開口４２が前記複数の開口部１５を一体的に囲むように前記下側封止板４０を接着剤によって前記可撓性樹脂２０の上面に固着する下側封止板設置工程と、
・前記配線体１００を用意する配線体用意工程と、
・前記外部電極接続開口１５５ａが前記下面電極端子３７Ｔの少なくとも一部及び前記下面電極端子対向領域３６１の少なくとも一部を一体的に含む領域と平面視において重合し且つ前記内部電極接続開口１５５ｂが前記内部電極端子３４Ｔの少なくとも一部と平面視において重合するように、前記配線体１００を絶縁性接着剤によって前記下側封止板４０の上面に固着させる配線体固着工程と、
・前記第１配線１３０ａのうち前記外部電極接続開口１５５ａを跨ぐ部分を前記下面電極端子３７Ｔ及び前記上面電極３６に電気的に接続し、且つ、前記第２配線１３０ｂのうち前記内部電極接続開口１５５ｂを跨ぐ部分を前記内部電極端子３４Ｔに電気的に接続する電気接続工程と
を備えている。
　好ましくは、前記製造方法は、前記配線体固着工程及び前記電気接続工程を一括して同時に行う接合工程を備えることができる。
　前記接合工程は、前記下側封止板４０の上面の所定部分に熱硬化型絶縁性接着剤を塗布する処理と、前記下面電極端子３７Ｔの少なくとも一部及び前記下面電極対向領域３６１の少なくとも一部に跨るように熱硬化型導電性接着剤又はクリームはんだからなる前記第１導電性接合材１９０ａをディスペンサー、スクリーン印刷又は転写等によって塗布する処理と、前記内部電極端子３４Ｔの少なくとも一部に熱硬化型導電性接着剤又はクリームはんだからなる前記第２導電性接合材１９０ｂをディスペンサー、スクリーン印刷又は転写等によって塗布する処理と、前記配線体１００を前記下側封止板４０の上面の所定位置に配置させてプリアッセンブリを形成する処理と、前記プリアッセンブリを加熱処理して熱硬化型絶縁性接着剤並びに第１及び第２導電性接合材１９０ａ、１９０ｂを硬化させる処理とを含むものとされる。
　加熱温度は、前記第１及び第２導電性接合材１９０ａ、１９０ｂが熱硬化型導電性接着剤である場合には、１２０℃～１５０℃程度とされ、クリームはんだの場合には２３０℃～２６０℃とされ得る。なお、クリームはんだの場合には、加熱によって溶融し、溶融状態から降温させることによって固化される。
　前記接合工程を備えることにより、前記配線体１００及び前記下側封止板４０の固着と、前記配線体１００及び前記圧電素子３０の電気接続を同時に行うことができ、効率化を図ることができる。
　前記配線体固着工程を先に実行し、その後に、前記電気接続工程を行う場合には、前記電気接続工程は、前記第１導電性接合材１９０ａが前記下面電極端子３７Ｔの少なくとも一部及び前記下面電極端子対向領域３６１の少なくとも一部を一体的に覆うように、前記第１アクセス開口１１５ａ及び前記外部電極接続開口１５５ａを介して前記第１導電性接合材１９０ａを設置する処理と、前記第２導電性接合材１９０ｂが前記内部電極端子３４Ｔの少なくとも一部を覆うように、前記第２アクセス開口１１５ｂ及び前記内部電極接続開口１５５ｂを介して前記第２導電性接合材１９０ｂを設置する処理と、前記第１及び第２導電性接合材１９０ａ、１９０ｂを硬化させる処理とを含むものとされる。
　前記製造方法において、前記第２導電性接合材１９０ｂを設置する処理より前の任意タイミングで、前記圧電素子３０に前記絶縁性被膜３００が設けられる。
　前記絶縁性被膜３００は、エポキシ樹脂又はシリコーン樹脂を用いる場合には、モノマーをディスペンサー又はスクリーン印刷等によって塗布し、その後に、例えば、１００℃～１５０℃程度で加熱硬化させることによって、作成される。
　前記製造方法は、さらに、前記下側封止板設置工程の後で且つ前記配線体固着工程の前に、前記下側封止板４０の中央開口４２によって画される空間のうち前記複数の圧電素子３０の側方部分に液状のシリコーン樹脂等の熱硬化型封止樹脂を流し込み、例えば、１００℃～１５０℃程度で数十分間、加熱処理して硬化させる封止樹脂設置工程を備えている。
　前記製造方法は、さらに、前記電気接続工程の後に、前記上側封止板６０を設置する上側封止板設置工程を備えている。
　前記上側封止板設置工程は、前記配線体１００の上面にシリコーン樹脂等の熱硬化型の柔軟性樹脂を塗布する処理と、前記柔軟性樹脂の上に前記上側封止板６０を配置する処理と、例えば、１００℃～１５０℃程度で数十分間、加熱により前記柔軟性樹脂を硬化させる処理とを含む。
　前記製造方法は、さらに、前記上側封止板設置工程の後に、吸音材設置工程及び補強板設置工程を備えている。
　前記吸音材設置工程は、前記上側封止板６０の上面に熱硬化型絶縁性接着剤を塗布する処理と、前記熱硬化型絶縁性接着剤の上にシリコーン樹脂又は他の発泡性樹脂等の前記吸音材７０を配置する処理と、例えば、１２０℃～１５０℃程度で数十分間、加熱により前記熱硬化型絶縁性接着剤を硬化させる処理とを含む。
　前記補強板設置工程は、前記吸音材７０の上面に熱硬化型絶縁性接着剤を塗布する処理と、前記熱硬化型絶縁性接着剤の上に前記補強板７５を配置する処理と、例えば、１２０℃～１５０℃程度で数十分間、加熱により前記熱硬化型絶縁性接着剤を硬化させる処理とを含む。
　なお、本実施の形態においては、図７(a)に示すように、前記圧電素子３０は、平面視における外形を形成する一辺及び他辺の中途部にそれぞれ前記下面電極端子３７Ｔ及び前記内部電極端子３４Ｔが配置されているが、当然ながら、本発明は斯かる形態に限定されるものではない。
　図１１に、本発明に適用可能な他の圧電素子３０Ｂの平面図を示す。
　前記圧電素子３０Ｂは、平面視矩形状の角部に、前記下面電極端子３７Ｔ及び前記内部電極端子３４Ｔが配置されている。
１０　　　　基板
１５　　　　開口部
２０　　　　可撓性樹脂膜
３０　　　　圧電素子
３２　　　　圧電素子本体
３４　　　　内部電極
３４ａ　　　内部電極側隙間
３４Ｔ　　　内部電極端子
３５　　　　内部電極用接続体
３６　　　　上面電極（外部電極）
３７　　　　下面電極（外部電極）
３７ａ　　　下面電極側隙間
３７Ｔ　　　下面電極端子
３８　　　　下面電極用接続体
４０　　　　下側封止板
４２　　　　中央開口
１００　　　配線体
１１０　　　絶縁性ベース層
１１１　　　ベース側圧電素子重合部位
１１２ａ　　ベース層の外部電極タブ領域
１１２ｂ　　ベース層の内部電極タブ領域
１１５ａ　　第１アクセス開口
１１５ｂ　　第２アクセス開口
１１６　　　ベース側先端部位
１３０ａ　　第１配線
１３０ｂ　　第２配線
１５０　　　絶縁性カバー層
１５１　　　カバー側圧電素子重合部位
１５２ａ　　カバー層の外部電極タブ領域
１５２ｂ　　カバー層の内部電極タブ領域
１５５ａ　　外部電極接続開口
１５５ｂ　　内部電極接続開口
１５６　　　カバー側先端部位
１９０ａ　　第１導電性接合材
１９０ｂ　　第２導電性接合材
３００　　　絶縁性被膜
３６１　　　下面電極端子対向領域
３６２　　　内部電極端子対向領域

Claims (11)

  1. 　積層型圧電素子と前記圧電素子の外部電極及び内部電極にそれぞれ電気的に接続される第１及び第２配線を有する配線体とを備えた圧電素子アッセンブリであって、
    　前記圧電素子は、圧電材によって形成された圧電素子本体と、前記圧電素子本体の上面及び下面にそれぞれ設けられ、前記外部電極を形成する上面電極及び下面電極と、前記圧電素子本体を厚み方向に関し上下に区画する前記内部電極と、基端側が前記下面電極に電気的に接続され且つ先端側が前記上面電極との間に下面電極側隙間が存する状態で前記圧電素子本体の上面に設けられて下面電極端子を形成する下面電極用接続体と、基端側が前記内部電極に電気的に接続され且つ先端側が前記上面電極との間に内部電極側隙間が存する状態で前記圧電素子本体の上面に設けられて内部電極端子を形成する内部電極用接続体とを有し、
    　前記第１配線は、第１導電性接合部材を介して前記下面電極端子及び前記上面電極に電気的に接続され、
    　前記第２配線は、第２導電性接合部材を介して前記内部電極端子に電気的に接続されており、
    　前記上面電極のうち前記内部電極側隙間を介して前記内部電極端子と対向する内部電極端子対向領域は絶縁性被膜によって覆われていることを特徴とする圧電素子アッセンブリ。
  2. 　前記絶縁性被膜は、前記内部電極端子対向領域に加えて、前記内部電極側隙間のうち前記内部電極端子対向領域に隣接する領域を覆っていることを特徴とする請求項１に記載の圧電素子アッセンブリ。
  3. 　前記第１導電性接合材は、前記下面電極端子の少なくとも一部及び前記上面電極のうち前記下面電極側隙間を介して前記下面電極端子と対向する下面電極端子対向領域の少なくとも一部を一体的に覆うように設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電素子アッセンブリ。
  4. 　下面及び上面の間を貫通する複数の開口部が設けられた剛性の基板と、
    　前記複数の開口部を覆うように前記基板の上面に固着された可撓性樹脂膜と、
    　平面視において前記複数の開口部とそれぞれ重合するように前記下面電極が前記可撓性樹脂膜と対向する状態で前記可撓性樹脂膜に固着された複数の前記圧電素子と、
    　平面視において前記複数の開口部の全てを囲む大きさの中央開口を有し、前記中央開口が前記複数の開口部の全てを囲むように前記可撓性樹脂膜の上面に固着された下側封止板と、
    　前記下側封止板の上面に固着された前記配線体とを備えていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の圧電素子アッセンブリ。
  5. 　前記配線体は、前記第１及び第２配線を支持する絶縁性ベース層と、前記第１及び第２配線の少なくとも一部を前記ベース層とは反対側から覆う絶縁性カバー層とを有し、
    　前記ベース層及び前記カバー層は、前記複数の圧電素子のそれぞれに平面視において部分的に重合する複数の圧電素子重合部位と、前記複数の圧電素子重合部位を一体的に保持する先端部位とを有し、
    　前記ベース層及び前記カバー層のうち前記圧電素子と対向する側に位置する圧電素子側絶縁層の圧電素子重合部位は、前記下面電極端子の少なくとも一部及び前記下面電極端子対向領域の少なくとも一部を一体的に囲む領域と平面視において重合する外部電極タブ領域であって、外部電極接続開口が設けられた外部電極タブ領域と、前記内部電極端子の少なくとも一部と平面視において重合する内部電極タブ領域であって、内部電極接続開口が設けられた内部電極タブ領域とを有し、
    　前記第１配線は一部が前記外部電極接続開口を跨ぎ、前記第２配線は一部が前記内部電極接続開口を跨いでおり、
    　前記配線体は、前記外部電極接続開口が前記下面電極端子の少なくとも一部及び前記下面電極対向領域の少なくとも一部を一体的に含む領域と平面視において重合し且つ前記内部電極接続開口が前記内部電極端子の少なくとも一部と平面視において重合した状態で、前記下側封止板の上面に固着され、
    　前記第１配線のうち前記外部電極接続開口を跨ぐ部分が前記第１導電性接合材に接合され、
    　前記第２配線のうち前記内部電極接続開口を跨ぐ部分が前記第２導電性接合材に接合されていることを特徴とする請求項４に記載の圧電素子アッセンブリ。
  6. 　前記ベース層及び前記カバー層のうち前記圧電素子から離間された側に位置する絶縁層の圧電素子重合部位は、前記下面電極端子の少なくとも一部及び前記下面電極端子対向領域の少なくとも一部を一体的に囲む領域と平面視において重合する外部電極タブ領域であって、第１アクセス開口が設けられた外部電極タブ領域と、前記内部電極端子の少なくとも一部と平面視において重合する内部電極タブ領域であって、第２アクセス開口が設けられた第２タブ領域とを有していることを特徴とする請求項５に記載の圧電素子アッセンブリ。
  7. 　積層型圧電素子と前記圧電素子の外部電極及び内部電極にそれぞれ電気的に接続される第１及び第２配線を有する配線体とを備え、前記圧電素子は、圧電材によって形成された圧電素子本体と、前記圧電素子本体の上面及び下面にそれぞれ設けられ、前記外部電極を形成する上面電極及び下面電極と、前記圧電素子本体を厚み方向に関し上下に区画する前記内部電極と、基端側が前記下面電極に電気的に接続され且つ先端側が前記上面電極との間に下面電極側隙間が存する状態で前記圧電素子本体の上面に設けられて下面電極端子を形成する下面電極用接続体と、基端側が前記内部電極に電気的に接続され且つ先端側が前記上面電極との間に内部電極側隙間が存する状態で前記圧電素子本体の上面に設けられて内部電極端子を形成する内部電極用接続体とを有している圧電素子アッセンブリの製造方法であって、
    　前記上面電極のうち少なくとも前記内部電極側隙間を介して前記内部電極端子と対向する内部電極端子対向領域を絶縁性被膜で被覆する絶縁性被膜被覆工程と、
    　前記下面電極端子の少なくとも一部及び前記下面電極端子対向領域の少なくとも一部を一体的に覆うように第１導電性接合材を設け、且つ、前記内部電極端子の少なくとも一部を覆うように第２導電性接合材を設ける工程と、
    　前記第１配線の一部が前記第１導電性接合材に接触し且つ前記第２配線の一部が前記第２導電性接合材に接触するように、前記配線体を設置する工程と、
    　前記第１配線の前記一部及び前記第１導電性接合材を固着させ且つ前記第２配線の前記一部及び前記第２導電性接合材を固着させる固着工程とを備えていることを特徴とする圧電素子アッセンブリの製造方法。
  8. 　前記絶縁性被膜被覆工程は、前記絶縁性被膜によって、前記内部電極端子対向領域に加えて、前記内部電極側隙間のうち前記内部電極端子対向領域に隣接する領域を被覆するように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の圧電素子アッセンブリの製造方法。
  9. 　前記絶縁性被膜被覆工程は、前記絶縁性被膜によって被覆すべき領域に熱硬化型絶縁性樹脂を塗布し、その後に加熱するように構成されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の圧電素子アッセンブリの製造方法。
  10. 　前記第１及び第２導電性接合材は熱硬化型導電性接着剤とされており、
    　前記固着工程は、熱硬化型導電性接着剤とされた前記第１及び第２導電性接合材を加熱硬化させるように構成されていることを特徴とする請求項７から９の何れかに記載の圧電素子アッセンブリの製造方法。
  11. 　前記第１及び第２導電性接合材はクリームはんだとされており、
    　前記固着工程は、クリームはんだとされた前記第１及び第２導電性接合材を加熱溶融させた後に、降温させて固化させるように構成されていることを特徴とする請求項７から９の何れかに記載の圧電素子アッセンブリの製造方法。
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