WO2024053251A1 - 給電部材および振動装置 - Google Patents

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WO2024053251A1
WO2024053251A1 PCT/JP2023/026079 JP2023026079W WO2024053251A1 WO 2024053251 A1 WO2024053251 A1 WO 2024053251A1 JP 2023026079 W JP2023026079 W JP 2023026079W WO 2024053251 A1 WO2024053251 A1 WO 2024053251A1
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WO
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piezoelectric element
vibrating body
power supply
bonding
main body
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PCT/JP2023/026079
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English (en)
French (fr)
Inventor
友基 石井
仁志 坂口
宣孝 岸
貴英 中土井
Original Assignee
株式会社村田製作所
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
    • H02N2/12—Constructional details
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/88—Mounts; Supports; Enclosures; Casings

Definitions

  • the present invention relates to a power supply member and a vibration device including the power supply member.
  • Patent Document 1 discloses a droplet removal device that has a function of reliably and efficiently removing droplets and the like adhering to the light beam passage area of a dome-shaped drip-proof cover.
  • a piezoelectric element and a piezoelectric element control section are electrically connected via a flexible substrate.
  • an electrode for applying voltage to the piezoelectric element is arranged on an extension of the flexible substrate. Therefore, when a load is applied to the flexible substrate, the electrodes may peel off, making it impossible to apply voltage to the piezoelectric element.
  • An object of the present invention is to provide a power supply member with high reliability of bonding to a piezoelectric element, and a vibration device including the power supply member.
  • a power supply member is a joining member having a joining surface that can be joined to a piezoelectric element; at least one contact portion provided on the bonding member and electrically connectable to the electrode of the piezoelectric element; and a wiring part drawn out from the joining member, When viewed along a first direction intersecting the bonding surface, a connection portion between the bonding member and the wiring portion and the contact portion are at a shifted position.
  • a vibration device includes: The power supply member of the above aspect, the piezoelectric element bonded to the bonding surface; a vibrating body that amplifies vibrations caused by the piezoelectric element; and a transparent body connected to one end of the vibrating body in the first direction.
  • the present invention it is possible to provide a power supply member with high bonding reliability to a piezoelectric element, and a vibration device including the power supply member.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a vibration device according to an embodiment of the present invention. A sectional view taken along the II-II line in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a power supply member of the vibrating device shown in FIG. 1;
  • FIG. 2 is a bottom view of the vibrating device of FIG. 1;
  • FIG. 4 is a perspective view showing a first modification of the power feeding member shown in FIG. 3;
  • FIG. 6 is a bottom view of a vibrating device including the power supply member of FIG. 5;
  • FIG. 2 is a side view showing a state in which the wiring section is stretched in the vibrating device of FIG. 1;
  • FIG. 9 is a bottom view of the vibrating device of FIG.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a first modification of the power supply device shown in FIG. 5;
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a second modification of the power supply device of FIG. 5;
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a third modification of the power supply device shown in FIG. 5;
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a fourth modification of the power supply device shown in FIG. 5;
  • FIG. 6 is a schematic plan view showing a fifth modification of the power supply device shown in FIG. 5;
  • FIG. 6 is a schematic plan view showing a sixth modification of the power supply device shown in FIG. 5;
  • FIG. 6 is a schematic plan view showing a seventh modification of the power supply device shown in FIG. 5;
  • FIG. 6 is a schematic plan view showing an eighth modification of the power supply device of FIG. 5;
  • FIG. 6 is a schematic plan view showing a ninth modification of the power supply device of FIG. 5;
  • FIG. 2 is a diagram showing simulation results of displacement amount distribution in the vibration device of FIG. 1;
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a first modification of the vibrating device shown in FIG. 1;
  • FIG. 4 is a schematic plan view showing a tenth modification of the power supply device in FIG. 3;
  • FIG. 6 is a schematic plan view showing an eleventh modification of the power supply device in FIG. 5;
  • the power supply member according to the first aspect of the present invention is a joining member having a joining surface that can be joined to a piezoelectric element; at least one contact portion provided on the bonding member and electrically connectable to the electrode of the piezoelectric element; and a wiring part drawn out from the joining member, When viewed along a first direction intersecting the bonding surface, a connection portion between the bonding member and the wiring portion and the contact portion are at a shifted position.
  • connection portion of the bonding member and the wiring portion and the contact portion are located at a position where they do not overlap, so that the wiring portion When a load is applied to the contact portion, the load applied to the contact portion can be reduced. As a result, a power supply member with high bonding reliability to the piezoelectric element can be realized.
  • the power feeding member according to the second aspect of the present invention is the power feeding member according to the first aspect, comprising:
  • the joining member is a member main body having the joint surface; At least one vibrating body that is provided on the member main body, extends from the member main body in a direction along the bonding surface when viewed along the first direction, and is bondable to a vibrating body that amplifies vibrations caused by the piezoelectric element. having two protrusions;
  • the contact portion is located on the protrusion.
  • the connection portion of the member main body and the wiring portion and the protrusion are at a misaligned position when viewed along the first direction. be. Therefore, when a load is applied to the wiring section, the load applied to the protrusion is reduced, and the reliability of the connection of the protrusion to the internal vibrating body can be increased.
  • the power feeding member according to the third aspect of the present invention is the power feeding member according to the second aspect,
  • the joining member has a plurality of the protrusions.
  • the bonding area of the protruding portion to the internal vibrating body increases, so that the reliability of bonding the protruding portion to the internal vibrating body can be further improved.
  • the power supply member according to the fourth aspect of the present invention is the power supply member according to the second or third aspect, The contact portion and the vibrating body are joined on a plane along the joining surface.
  • the reliability of joining to the piezoelectric element is further improved.
  • the power feeding member according to the fifth aspect of the present invention is the power feeding member according to the first aspect, comprising:
  • the joining member is a member main body that can be joined to a vibrating body that amplifies vibrations caused by the piezoelectric element; and at least one protrusion that is provided on the member main body, extends from the member main body in a direction along the joint surface when viewed along the first direction, and has the joint surface.
  • the power supply member of the fifth aspect it is possible to realize a power supply member that can face vibration devices of various configurations, and it is possible to increase the degree of freedom in designing the vibration device.
  • the power feeding member according to the sixth aspect of the present invention is the power feeding member according to any one of the first to fifth aspects,
  • the wiring portion is drawn out from a portion of the bonding member where vibration is small.
  • the wiring portion is drawn out from the part of the bonding member where vibration is small, stress generated at the boundary between the wiring portion and the contact portion is reduced, and bonding reliability to the piezoelectric element is improved. improves.
  • the vibration device includes: The power supply member according to any one of the first to sixth aspects, the piezoelectric element bonded to the bonding surface; a vibrating body that amplifies vibrations caused by the piezoelectric element; and a transparent body connected to one end of the vibrating body in the first direction.
  • a highly reliable vibration device can be realized by the power supply member.
  • a vibrating device 1 includes a power feeding member 10, a piezoelectric element 20, an internal vibrating body 30 (an example of a vibrating body), and a lens 40 (a transparent body). example).
  • the vibrating device 1 further includes a lens module 41 and an external vibrating body 50.
  • the power supply member 10 is connected to the piezoelectric element 20 and is configured to be able to supply a drive signal from a drive circuit 60 to the piezoelectric element 20, for example.
  • the drive circuit 60 is composed of, for example, a printed circuit board on which mounted components are mounted.
  • the piezoelectric element 20 supplied with the drive signal causes the internal vibrating body 30 to vibrate in a first direction (for example, the Z direction) intersecting a bonding surface 111 of the power supply member 10, which will be described later.
  • a first direction for example, the Z direction
  • the power supply member 10 includes a bonding member 11, a contact portion 12 provided on the bonding member 11, and a wiring portion 13 drawn out from the bonding member 11.
  • the joining member 11 is made of, for example, a flexible printed circuit board, and has a member main body 16 having a joining surface 111.
  • the member main body 16 has a substantially annular shape, but is not limited to this and can have any shape.
  • the bonding surface 111 is configured to be bondable to the piezoelectric element 20, and has a pair of band-shaped electrode patterns 112 and 113 formed thereon.
  • the electrode patterns 112 and 113 are made of copper foil, for example.
  • the contact portion 12 is configured to be electrically connectable to the electrode of the piezoelectric element 20.
  • the power supply member 10 has two contact portions 12, and one ends of the electrode patterns 112 and 113 constitute the contact portions 12, respectively. The other ends of the electrode patterns 112 and 113 are located at the tip of the wiring section 13.
  • the wiring section 13 is configured to be electrically connectable to the drive circuit 60 (see FIG. 2), and is drawn out from the member body 16.
  • the wiring section 13 is constituted by a substantially T-shaped plate member extending in the radial direction from the radially inner side surface of the member main body 16.
  • the member main body 16 of the bonding member 11 and the connecting portion 14 of the wiring portion 13 and the contact portion 12 are in a position where they do not overlap.
  • the contact portion 12 is located at a position shifted in the circumferential direction with respect to the connection portion 14, and a virtual straight line L1 connecting the center point CP of the member body 16 and the connection portion 14 is connected to the center point CP and the contact portion 12.
  • the virtual straight line L2 connecting these forms an angle ⁇ greater than or equal to zero.
  • the contact portion 12 is not located on the virtual straight line L1.
  • the virtual straight line L2 is a straight line passing through the center point CP and a point of the contact portion 12 that is closest to the virtual straight line L1 in the circumferential direction with respect to the center point CP (for example, point 121 in FIG. 4).
  • the piezoelectric element 20 has a piezoelectric body and an electrode.
  • the piezoelectric element 20 is connected to a second portion 32 of an internal vibrating body 30, which will be described later, by, for example, an adhesive.
  • the piezoelectric element 20 is formed in a substantially annular shape when viewed along the first direction Z.
  • two electrodes 21 and 22 that are electrically independent from each other are provided on a surface 201 (see FIG. 2) of the piezoelectric element 20 that faces the bonding surface 111.
  • the electrode 21 contacts the contact portion 12 formed by one end of the electrode pattern 112 located on the radially outer side.
  • the electrode 22 contacts the contact portion 12 formed by one end of the electrode pattern 113 located on the radially inner side.
  • An electrode (not shown) connected to the electrode 22 is provided on a surface 202 (see FIG. 2) of the piezoelectric element 20 opposite to the surface 201 facing the bonding surface 111 in the first direction Z.
  • the electrode 22 on the surface 201 and the electrode 21 on the surface 202 are connected via an electrode (not shown) provided on the side surface of the piezoelectric element 20.
  • the piezoelectric body of the piezoelectric element 20 is made of, for example, barium titanate (BaTiO 3 ), lead zirconate titanate (PZT: PbTiO 3 ⁇ PbZrO 3 ), lead titanate (PbTiO 3 ), lead metaniobate (PbNb 2 O 6 ), bismuth titanate (Bi 4 Ti 3 O 12 ), (K,Na)NbO 3 and other piezoelectric ceramics, or LiTaO 3 , LiNbO 3 and other piezoelectric single crystals.
  • the electrode of the piezoelectric element 20 is composed of, for example, a Ni electrode or an electrode containing a metal thin film of Ag or Au.
  • the electrode including the metal thin film is formed by, for example, sputtering, plating, or vapor deposition.
  • the internal vibrating body 30 is configured to amplify vibrations from the piezoelectric element 20 and vibrate the lens 40.
  • the internal vibrating body 30 is made of, for example, metal such as stainless steel, aluminum, iron, titanium, duralumin, or ceramics.
  • the surface of the internal vibrating body 30 may be subjected to surface treatment such as oxidation treatment or alumite treatment in order to improve the adhesiveness of the adhesive. For example, if the surface of the internal vibrating body 30 is black, deterioration in optical performance due to diffuse reflection of light can be further prevented.
  • the internal vibrating body 30 has a cylindrical body, for example.
  • the internal vibrating body 30 includes a first portion 31 in contact with the lens 40, a second portion 32 to which the piezoelectric element 20 is attached, and an approximately S connecting the first portion 31 and the second portion 32. and a third portion 33 having a cross-sectional shape of a letter.
  • the first portion 31 has a cylindrical shape extending in the axial direction of the cylindrical body (that is, the first direction Z).
  • a radially outer end of the first portion 31 constitutes a fitting portion 34 connected to the external vibrating body 50 .
  • the second portion 32 is a portion that vibrates with the vibration of the piezoelectric element 20, and has a larger thickness than the first portion 31 and the third portion 33.
  • the third portion 33 is a portion that supports the first portion 31 and transmits vibrations of the second portion 32 to the first portion 31.
  • the first portion 31, the second portion 32, and the third portion 33 may be formed integrally or separately.
  • the maximum external dimension of the third portion 33 (for example, the maximum dimension in the X direction) is greater than the maximum external dimension of the first portion 31, and the maximum external dimension of the second portion 32 is greater than the maximum external dimension of the third portion 33. It's also big. Thereby, the vibration of the piezoelectric element 20 can be efficiently transmitted to the lens 40.
  • the lens 40 cooperates with lens modules 41 arranged in series in the first direction Z to form an optical imaging surface.
  • the lens 40 is made of glass, for example, and has a convex shape that projects in the first direction Z and away from the power supply member 10 .
  • the surface of the lens 40 is coated with, for example, a water-repellent film and an anti-reflection film (AR coat).
  • AR coat anti-reflection film
  • the surface of the lens 40 facing the lens module 41 includes a flat portion 42 and a concave shape 43.
  • the flat portion 42 is connected to the first portion 31 of the internal vibrating body 30.
  • the lens module 41 is composed of a plurality of lenses and is located in the internal space of the internal vibrating body 30.
  • the lens module 41 has optical performance capable of forming an image as an image sensor when combined with the lens 40.
  • the external vibrating body 50 can prevent the vibrations of the internal vibrating body 30 from escaping to members other than the lens 40, and can efficiently transmit the vibrations to the lens 40. Further, the external vibrating body 50 is provided so as to cover the entire internal vibrating body 30 and protects the internal vibrating body 30 and the lens module 41.
  • the external vibrating body 50 is made of a metal material such as stainless steel, aluminum, iron, titanium, or duralumin, or resin.
  • the external vibrating body 50 has, for example, a hollow quadrangular prism shape. As shown in FIG. 2, the external vibrating body 50 includes a first connecting portion 51, a second connecting portion 52 connected to the first connecting portion 51, and a fixing portion 53 connected to the second connecting portion 52.
  • the first connecting portion 51 is configured to be able to sandwich the radially outer end of the lens 40 together with the first portion 31 of the internal vibrating body 30 in the first direction Z. This prevents the lens 40 from falling off from the vibration device 1 when the lens 40 vibrates.
  • the first connecting portion 51 is located on the radially outer side of the first portion 31 of the internal vibrating body 30 and the lens 40, and extends from the second connecting portion 52 along the first direction Z to the outside of the vibrating device 1. extending towards.
  • a protruding portion 511 that protrudes toward the lens 40 in the radial direction is provided at one end of the first connecting portion 51 in the first direction Z. The radially outer end of the lens 40 is sandwiched in the first direction Z between the protrusion 511 and the first portion 31 of the internal vibrating body 30.
  • the second connecting portion 52 is configured to absorb vibrations generated by the lens 40.
  • the second connecting portion 52 extends annularly from the other end of the first connecting portion 51 in the first direction Z in a direction intersecting the first direction Z (for example, the X direction).
  • the thickness of the second connecting portion 52 is smaller than the thickness of the fixing portion 53, and is, for example, 0.2 mm or more and 1.0 mm or less. Further, the thickness of the second connecting portion 52 is 0.2 times or more and 1.5 times or less the thickness of the third portion 33. Since the second connecting portion 52 has such a thin wall thickness, it has a function as a leaf spring.
  • the fixing part 53 is connected to, for example, a case that houses the image sensor, a lens module 41, and other members.
  • the fixed part 53 has a node that suppresses the vibration to 1/100 or less of the amount of displacement of the lens 40, and is configured so as not to propagate the vibration to the connected members.
  • the fixing portion 53 has a rectangular outer shape. If the outer shape is square, the volume of the fixing part 53 can be increased without increasing the size of the vibration device 1. For example, a cube measuring 25 mm x 25 mm has a larger volume than a cylinder having a diameter of 25 mm.
  • the external vibrating body 50 has a recess such as a groove, it causes foreign matter such as water droplets or mud to accumulate there, and furthermore, the accumulated foreign matter causes deterioration of vibration performance.
  • the corners of the external vibrating body 50 are chamfered, for example, with an radius of 2.5 or more. Thereby, metal fatigue due to ultrasonic vibration is reduced, and formation of dents in the external vibrating body 50 can be suppressed. Further, by chamfering the corners of the external vibrating body 50, even if the lens 40 has a wide angle of view of 180 degrees or more, the corners of the external vibrating body 50 can be prevented from being imaged.
  • the power supply member 10 includes a bonding member 11 having a bonding surface 111 that can be bonded to the piezoelectric element 20, a contact portion 12 provided on the bonding member 11 and electrically connectable to the electrode of the piezoelectric element 20, and a contact portion 12 that is pulled out from the bonding member 11.
  • a wiring section 13 is provided. When viewed along the first direction intersecting the bonding surface 111, the connection portion 14 of the bonding member 11 and the wiring portion 13 and the contact portion 12 are located at shifted positions. With such a configuration, when a load is applied to the wiring part 13, the load applied to the contact part 12 can be reduced. As a result, it is possible to realize the power supply member 10 with high reliability of bonding to the piezoelectric element 20.
  • a vibrating device 1 is connected to a power supply member 10, a piezoelectric element 20 bonded to a bonding surface 111, an internal vibrating body 30 that amplifies vibrations caused by the piezoelectric element 20, and one end of the internal vibrating body 30 in a first direction.
  • a lens 40 is provided. With such a configuration, a highly reliable vibration device 1 can be realized.
  • the power supply member 10 and vibration device 1 of the present invention can also be configured as follows.
  • the joining member 11 may have a member main body 16 having a joining surface 111 and at least one protrusion 15 provided on the member main body 16, as shown in FIGS. 5 to 7.
  • the protrusion 15 extends from the member body 16 in a direction along the bonding surface 111 when viewed along the first direction Z, and is configured to be bondable to the internal vibrating body 30 that amplifies vibrations caused by the piezoelectric element 20.
  • the protruding portion 15 has a substantially rectangular shape in which the circumferential direction with respect to the center point CP is the longitudinal direction, but the shape is not limited to this, and any shape can be adopted.
  • the contact portion 12 is located on the protrusion 15. Specifically, in the power supply member 10 of FIGS. 5 to 7, the contact portion 12 of the radially outer electrode pattern 112 is located on the joint surface 111 of the member body 16, and the contact portion 12 of the radially inner electrode pattern 113 is located on the joint surface 111 of the member body 16. , located on the protrusion 15.
  • L3 be an imaginary straight line connecting the center point CP and the contact portion 12 of the electrode pattern 112 on the radially outer side
  • L4 be an imaginary straight line connecting the center point CP and the contact portion 12 of the electrode pattern 113 on the radially inner side.
  • the virtual straight line L1 and the virtual straight line L3 form an angle ⁇ 1 of zero or more
  • the virtual straight line L1 and the virtual straight line L4 form an angle ⁇ 2 of zero or more.
  • the imaginary straight lines L3 and 4 are straight lines passing through the center point CP and the point of the contact portion 12 closest to the imaginary straight line L1 in the circumferential direction with respect to the center point CP (for example, points 122 and 123 in FIG. 6).
  • the second portion 32 of the internal vibrating body 30 has a protrusion 321 extending toward the protrusion 15 of the power supply member 10, as shown in FIG.
  • the protrusion 321 has a substantially annular shape with a substantially quadrangular cross section, and a distal end surface 322 facing the protrusion 15 is located substantially on the same plane as the surface 201 of the piezoelectric element 20 that faces the bonding surface 111 .
  • Contact portion 12 and internal vibrating body 30 are joined on a plane along joining surface 111 . Thereby, power can be supplied from the internal vibrating body 30 to the surface of the piezoelectric element 20 that faces the internal vibrating body 30 .
  • the adhesive layer can be made of any material.
  • FIG. 10 shows the relationship between the angle ⁇ 5 (see FIG. 9) formed by the virtual straight line L1 and an arbitrary virtual straight line L5 passing through the center point CP, and the stress acting on the adhesive layer on the virtual straight line L5.
  • a stress of 40 MPa or less acts on the adhesive layer at a position where the angle ⁇ 5 is 2.5 degrees or more.
  • the strength of the adhesive layer is 40 MPa
  • the force F by which the wiring section 13 is pulled is determined by the experiment described in "Measurement experiment of horizontal loads generated on handrails due to various human movements, Technical Reports of the Architectural Institute of Japan, Vol. 16, No. 33, 649-654, June 2010." No. Based on the force applied to the handrail in No. 5, it was defined as "1500 N/m".
  • the protrusion height of the protrusion 15 (in other words, the length of the protrusion 15 along the radial direction from the radially inner side of the member main body 16) is the protrusion height when viewed along the first direction Z. 15 is set so as to overlap with the protrusion 321 of the internal vibrating body 30 but not with the lens 40. Thereby, interference between the protrusion 15 and the lens 40 and lens module 41 can be avoided.
  • the wiring section 13 can be bent. By locating the wiring portion 13 on the piezoelectric element 20 side, interference between the wiring portion 13 and internal components (for example, the lens module 41) can be avoided.
  • the protrusion 15 may have a substantially L-shaped cross section that joins to the tip surface 322 and side surface 323 of the protrusion 321 of the internal vibrating body 30. As shown in FIG. As shown in FIGS. 13 and 14, the protrusion 15 may be configured to be able to be joined to the side surface 324 of the second portion 32. In FIG.
  • an inclined surface 325 is formed on a side surface 324 (a side surface opposite to the side surface 323) of the internal vibrating body 30, and the protrusion 15 is in surface contact with the inclined surface 325.
  • the number of protrusions 15 is not limited to one, and as shown in FIG. 15, a plurality of protrusions 15 can be provided.
  • the power supply member 10 includes two protrusions 15 . With this configuration, the bonding area of the protruding portion 15 to the internal vibrating body 30 increases, so that the reliability of bonding the protruding portion 15 to the internal vibrating body 30 is further improved.
  • members other than the power supply member 10, piezoelectric element 20, and internal vibrating body 30 are omitted.
  • the electrode pattern on the bonding surface 111 is omitted.
  • the plurality of protrusions 15 may be located at equal intervals in the circumferential direction, or may be located symmetrically with respect to the center point CP of the member main body 16.
  • the member main body 16 is not limited to a substantially annular shape, but may be substantially C-shaped as shown in FIGS. 16 to 18. By configuring in this way, the wiring portion 13 can be formed long, and for example, inspection becomes easier.
  • the power supply member 10 may be configured as shown below.
  • the angle between the virtual straight line L1 and the virtual straight line L6 is ⁇ 6
  • the angle between the virtual straight line L6 and the virtual straight line L7 is ⁇ 7
  • the angle between the virtual straight line L1 and the virtual straight line L8 is
  • the angle formed by the virtual straight line L8 and the virtual straight line L9 is defined as ⁇ 8
  • the angle formed by the virtual straight line L8 and the virtual straight line L9 is defined as ⁇ 9.
  • the virtual straight line L6 is a virtual straight line that passes through the center point CP and the portion of the protrusion 15 that is closest to the virtual straight line L1 in the circumferential direction.
  • the virtual straight line L7 is a virtual straight line that passes through the center point CP and the part of the protrusion 15 that is farthest from the virtual straight line L1 in the circumferential direction.
  • the virtual straight line L8 is a virtual straight line that is symmetrical to the virtual straight line L6 with respect to the virtual straight line L1
  • the virtual straight line L9 is a virtual straight line that is symmetrical to the virtual straight line L7 with respect to the virtual straight line L1.
  • angle ⁇ 6 and angle ⁇ 8 are the same angle
  • angle ⁇ 7 and angle ⁇ 9 are the same angle.
  • - Angle ⁇ 6 Angle ⁇ 8 ⁇ 2.5 degrees
  • Angle ⁇ 7 Angle ⁇ 9 ⁇ 30 degrees
  • the wiring portion 13 is not limited to being provided inside the member body 16 in the radial direction, as shown in FIGS. 16 and 18.
  • it may be provided on the outside of the member main body 16 in the radial direction.
  • the member body 16 may be joined to the internal vibrating body 30, and the protrusion 15 may have a joining surface 111.
  • the member main body 16 is configured to be connectable to the protrusion 321 of the internal vibrating body 30. In this way, it is possible to realize the power feeding member 10 that can face vibration devices 1 of various configurations, and the degree of freedom in designing the vibration device 1 can be increased.
  • the wiring portion 13 may be drawn out from a portion of the bonding member 11 where vibration is small. With this configuration, stress generated at the boundary between the wiring portion 13 and the contact portion 12 is reduced, and the reliability of bonding to the piezoelectric element 20 is improved.
  • the simulation results of the displacement amount distribution in the vibration device 1 will be explained.
  • piezoelectric analysis (resonance analysis) was performed on the vibration device 1 shown in FIG. 7 using Femtet (registered trademark) manufactured by Murata Software Co., Ltd.
  • the lens 40 was made of a material equivalent to glass
  • the internal vibrating body 30 and the external vibrating body 50 were made of a material equivalent to stainless steel
  • the piezoelectric element was made of PZT ( A material made of a material equivalent to lead zirconate titanate (lead zirconate titanate) was used.
  • PZT A material made of a material equivalent to lead zirconate titanate (lead zirconate titanate) was used.
  • FIG. 20 in the vibrating device 1 of FIG. 7, it can be seen that the radially inner side of the member main body 16 is a portion where the vibration (amplitude) is small.
  • the internal vibrating body 30 behaves like a tuning fork. Therefore, the vibration of the end portion 203 of the piezoelectric element 20 near the portion of the internal vibrating body 30 extending in the first direction Z (indicated by the broken line) becomes smaller, and in the direction intersecting the first direction Z (for example, the X direction) , the vibration of the end portion 204 of the piezoelectric element 20 that is far from the portion indicated by the broken line in FIG. 21 becomes large. That is, in the vibrating device including the internal vibrating body 30 shown in FIG. 21, the reliability of bonding to the piezoelectric element 20 is improved by pulling out the wiring portion 13 from a portion of the bonding member 11 near the end 203 of the piezoelectric element 20. be able to.
  • the direction in which the wiring section 13 is drawn out can be set arbitrarily.
  • the wiring portion 13 may be drawn out from the radially inner side of the member main body 16 toward the radially outer side.
  • the bonding member 11 is not limited to the electrode patterns 112 and 113, and any electrode pattern in which the contact portion 12 is not located on the virtual straight line L1 can be formed.
  • the power supply member 10 is applicable not only to the vibration device 1 of the embodiment described above but also to vibration devices with other configurations.
  • Vibration device 10
  • Power supply member 11
  • Contact portion 13
  • Wiring portion 14
  • Connection portion 15
  • Projection portion 16
  • Member body 20
  • Piezoelectric elements 21, 22
  • Electrode 30
  • Internal vibrating body 31
  • First portion 32
  • Second portion 33
  • Third portion 34
  • Fitting Part 40
  • Lens 41
  • Lens module 42
  • Plane part 43
  • Concave shape 50
  • External vibrating body 51
  • First connection part 511
  • Projection part 52
  • Second connection part 53
  • Fixing part 60
  • Drive circuit 111 Joint surfaces 112, 113 Electrode pattern

Landscapes

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

給電部材が、圧電素子に接合可能な接合面を有する接合部材と、接合部材に設けられ圧電素子の電極に電気的に接続可能な少なくとも１つのコンタクト部と、接合部材から引き出されている配線部とを備える。接合面に交差する第１方向に沿って見た場合に、接合部材および配線部の接続部分とコンタクト部とがずれた位置にある。

Description

給電部材および振動装置
　本発明は、給電部材および給電部材を備える振動装置に関する。
　特許文献１には、ドーム型防滴カバーの光束通過領域に付着した液滴等を確実かつ効率的に排除する機能を備えた液滴排除装置が開示されている。特許文献１の液滴排除装置では、圧電素子と、圧電素子制御部とが、フレキシブル基板を介して電気的に接続されている。
特開２０１７－１７０３０３号公報
　前記液滴排除装置では、フレキシブル基板の延長上に、圧電素子に電圧を印加するための電極が配置されている。このため、フレキシブル基板に負荷がかかると電極が剥離して、圧電素子に電圧を印加できない場合がある。
　本発明は、圧電素子に対する接合信頼性の高い給電部材、および、給電部材を備える振動装置を提供することを目的とする。
　本発明の一態様の給電部材は、
　圧電素子に接合可能な接合面を有する接合部材と、
　前記接合部材に設けられ、前記圧電素子の電極に電気的に接続可能な少なくとも１つのコンタクト部と、
　前記接合部材から引き出されている配線部と
を備え、
　前記接合面に交差する第１方向に沿って見た場合に、前記接合部材および前記配線部の接続部分と前記コンタクト部とがずれた位置にある。
　本発明の一態様の振動装置は、
　前記態様の給電部材と、
　前記接合面に接合された前記圧電素子と、
　前記圧電素子による振動を増幅する振動体と、
　前記振動体の前記第１方向の一端に接続された透光体と
を備える。
　本発明によると、圧電素子に対する接合信頼性の高い給電部材、および、給電部材を備える振動装置を提供できる。
本発明の一実施形態の振動装置を示す斜視図。 図１のII-II線に沿った断面図。 図１の振動装置の給電部材を示す斜視図。 図１の振動装置の底面図。 図３の給電部材の第１の変形例を示す斜視図。 図５の給電部材を備える振動装置の底面図。 図６のVII-VII線に沿った断面図。 図１の振動装置において配線部が引っ張られた状態を示す側面図。 図８の振動装置の底面図。 角度と接着層に働く応力との関係を示すグラフ。 図５の給電装置の第１の変形例を示す断面模式図。 図５の給電装置の第２の変形例を示す断面模式図。 図５の給電装置の第３の変形例を示す断面模式図。 図５の給電装置の第４の変形例を示す断面模式図。 図５の給電装置の第５の変形例を示す平面模式図。 図５の給電装置の第６の変形例を示す平面模式図。 図５の給電装置の第７の変形例を示す平面模式図。 図５の給電装置の第８の変形例を示す平面模式図。 図５の給電装置の第９の変形例を示す平面模式図。 図１の振動装置における変位量分布のシミュレーション結果を示す図。 図１の振動装置の第１の変形例を示す断面模式図。 図３の給電装置の第１０の変形例を示す平面模式図。 図５の給電装置の第１１の変形例を示す平面模式図。
　本発明の第１態様の給電部材は、
　圧電素子に接合可能な接合面を有する接合部材と、
　前記接合部材に設けられ、前記圧電素子の電極に電気的に接続可能な少なくとも１つのコンタクト部と、
　前記接合部材から引き出されている配線部と
を備え、
　前記接合面に交差する第１方向に沿って見た場合に、前記接合部材および前記配線部の接続部分と前記コンタクト部とがずれた位置にある。
　第１態様の給電部材によれば、接合面に交差する第１方向に沿って見た場合に、接合部材および配線部の接続部分とコンタクト部とが重ならないずれた位置にあるので、配線部に負荷がかかった場合に、コンタクト部にかかる負荷を低減することができる。その結果、圧電素子に対する接合信頼性の高い給電部材を実現できる。
　本発明の第２態様の給電部材は、第１態様の給電部材において、
　前記接合部材が、
　前記接合面を有する部材本体と、
　前記部材本体に設けられ、前記第１方向に沿って見た場合に、前記部材本体から前記接合面に沿った方向に延びて、前記圧電素子による振動を増幅する振動体に接合可能な少なくとも１つの突出部と
を有し、
　前記コンタクト部が、前記突出部に位置している。
　第２態様の給電部材によれば、コンタクト部が突出部に位置しているので、第１方向に沿って見た場合に、部材本体および配線部の接続部分と突出部とがずれた位置にある。このため、配線部に負荷がかかった場合に、突出部にかかる負荷が低減され、突出部の内部振動体に対する接合信頼度を高めることができる。
　本発明の第３態様の給電部材は、第２態様の給電部材において、
　前記接合部材が、複数の前記突出部を有する。
　第３態様の給電部材によれば、突出部の内部振動体に対する接合面積が増えるので、突出部の内部振動体に対する接合信頼性をさらに高めることができる。
　本発明の第４態様の給電部材は、第２態様または第３態様の給電部材において、
　前記コンタクト部および前記振動体が前記接合面に沿った平面上で接合されている。
　第４態様の給電部材によれば、コンタクト部および振動体が同一平面上で接合されているため、圧電素子に対する接合信頼性がさらに向上する。
　本発明の第５態様の給電部材は、第１態様の給電部材において、
　前記接合部材が、
　前記圧電素子による振動を増幅する振動体に接合可能な部材本体と、
　前記部材本体に設けられ、前記第１方向に沿って見た場合に、前記部材本体から前記接合面に沿った方向に延びて、前記接合面を有する少なくとも１つの突出部と
を有する。
　第５態様の給電部材によれば、様々な構成の振動装置に対向可能な給電部材を実現でき、振動装置の設計の自由度を高めることができる。
　本発明の第６態様の給電部材は、第１態様～第５態様のいずれかの給電部材において、
　前記配線部が、前記接合部材の振動が小さい部分から引き出されている。
　第６態様の給電部材によれば、配線部が接合部材の振動の小さい部分から引き出されているので、配線部およびコンタクト部の境界部に発生する応力が低減し、圧電素子に対する接合信頼性が向上する。
　本発明の第７態様の振動装置は、
　第１態様～第６態様のいずれかに記載の給電部材と、
　前記接合面に接合された前記圧電素子と、
　前記圧電素子による振動を増幅する振動体と、
　前記振動体の前記第１方向の一端に接続された透光体と
を備える。
　第７態様の振動装置によれば、給電部材により、信頼性の高い振動装置を実現できる。
　以下、本発明の一実施形態を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。さらに、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは必ずしも合致していない。
　本発明の一実施形態の振動装置１は、図１および図２に示すように、給電部材１０と、圧電素子２０と、内部振動体３０（振動体の一例）と、レンズ４０（透光体の一例）とを備えている。本実施形態では、振動装置１は、さらに、レンズモジュール４１と、外部振動体５０とを備えている。
　給電部材１０は、図２に示すように、圧電素子２０に接合され、例えば、駆動回路６０からの駆動信号を圧電素子２０に供給可能に構成されている。駆動回路６０は、例えば、実装部品が搭載されたプリント基板で構成されている。駆動信号が供給された圧電素子２０は、内部振動体３０を後述する給電部材１０の接合面１１１に交差する第１方向（例えば、Ｚ方向）に振動させる。圧電素子２０が振動することによりレンズ４０が振動して、レンズ４０に付着した水滴等の異物が除去される。
　図３に示すように、給電部材１０は、接合部材１１と、接合部材１１に設けられたコンタクト部１２と、接合部材１１から引き出されている配線部１３とを有している。
　接合部材１１は、例えば、フレキシブルプリント基板で構成され、接合面１１１を有する部材本体１６を有している。本実施形態では、部材本体１６は、略円環形状を有しているが、これに限らず、任意の形状を採用できる。接合面１１１は、圧電素子２０に接合可能に構成され、一対の帯状の電極パターン１１２、１１３が形成されている。電極パターン１１２、１１３は、例えば、銅箔で構成されている。接合面１１１は、圧電素子２０との接合面積が大きくなるように構成することで圧電素子２０に対する接合強度が増し、圧電素子２０に対する接合信頼性が向上する。
　コンタクト部１２は、圧電素子２０の電極に電気的に接続可能に構成されている。本実施形態では、給電部材１０は、２つのコンタクト部１２を有し、電極パターン１１２、１１３の一端が、それぞれコンタクト部１２を構成している。電極パターン１１２、１１３の他端は、配線部１３の先端に位置している。
　配線部１３は、駆動回路６０（図２参照）に電気的に接続可能に構成され、部材本体１６から引き出されている。本実施形態では、配線部１３は、部材本体１６の径方向内側の側面から径方向に沿って延びる略Ｔ字の板部材で構成されている。
　図３に示すように、第１方向Ｚに沿って見た場合に、接合部材１１の部材本体１６および配線部１３の接続部分１４とコンタクト部１２とが重ならないずれた位置にある。本実施形態では、コンタクト部１２は、接続部分１４に対して周方向にずれた位置にあり、部材本体１６の中心点ＣＰおよび接続部分１４を結ぶ仮想直線Ｌ１と、中心点ＣＰおよびコンタクト部１２を結ぶ仮想直線Ｌ２とが、ゼロ以上の角度θを成している。言い換えると、コンタクト部１２は、仮想直線Ｌ１上に位置していない。一例として、仮想直線Ｌ２は、中心点ＣＰと、中心点ＣＰに対する周方向におけるコンタクト部１２の最も仮想直線Ｌ１に近い点（例えば、図４の点１２１）を通る直線としている。
　圧電素子２０は、圧電体および電極を有している。圧電素子２０は、例えば、接着剤によって、後述する内部振動体３０の第２部分３２に接続されている。本実施形態では、圧電素子２０は、第１方向Ｚに沿って見た場合に、略円環状に形成されている。
　図４に示すように、圧電素子２０の接合面１１１に対向する面２０１（図２参照）には、相互に電気的に独立した２つの電極２１、２２が設けられている。電極２１は、径方向外側に位置する電極パターン１１２の一端により構成されるコンタクト部１２と接触する。電極２２は、径方向内側に位置する電極パターン１１３の一端により構成されるコンタクト部１２と接触する。圧電素子２０の第１方向Ｚにおいて接合面１１１に対向する面２０１とは反対側の面２０２（図２参照）には、電極２２に接続された電極（図示せず）が設けられている。面２０１の電極２２と面２０２の電極２１とは、圧電素子２０の側面に設けられた電極（図示せず）を介して接続されている。
　圧電素子２０の圧電体は、例えば、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸・ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：ＰｂＴｉＯ３・ＰｂＺｒＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、メタニオブ酸鉛（ＰｂＮｂ２Ｏ６）、チタン酸ビスマス（Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２）、（Ｋ，Ｎａ）ＮｂＯ３などの圧電セラミックス、または、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３などの圧電単結晶で構成されている。
　圧電素子２０の電極は、例えば、Ｎｉ電極、または、ＡｇまたはＡｕの金属薄膜を含む電極で構成されている。金属薄膜を含む電極は、例えば、スパッタリング、めっき、蒸着により形成される。
　内部振動体３０は、圧電素子２０からの振動を増幅して、レンズ４０を振動させることができるように構成されている。内部振動体３０は、例えば、ステンレス、アルミニウム、鉄、チタン、ジュラルミン等の金属またはセラミックスで形成される。内部振動体３０の表面は、接着剤の密着性を上げるために、酸化処理またはアルマイト処理等の表面処理が施されていてもよい。内部振動体３０の表面が、例えば黒色であると、光の乱反射による光学性能の低下をより防ぐことができる。
　本実施形態では、内部振動体３０は、一例として、筒状体を有している。図２に示すように、内部振動体３０は、レンズ４０と接する第１部分３１と、圧電素子２０が取り付けられた第２部分３２と、第１部分３１および第２部分３２を接続する略Ｓ字の断面形状の第３部分３３とを含む。第１部分３１は、筒状体の軸方向（つまり、第１方向Ｚ）に形状を延伸させた円筒形状を有している。第１部分３１の径方向外側の端は、外部振動体５０に接続される嵌合部３４を構成している。第２部分３２は、圧電素子２０の振動とともに振動する部分であり、第１部分３１および第３部分３３に比べて板厚が大きい。これにより、圧電素子２０の振動をレンズ４０により効率的に伝え易くしている。第３部分３３は、第１部分３１を支持するとともに、第２部分３２の振動を第１部分３１に伝える部分である。第１部分３１、第２部分３２および第３部分３３は、一体で形成しても、個別に形成してもよい。第３部分３３の最大外形寸法（例えば、Ｘ方向の最大寸法）は、第１部分３１の最大外形寸法よりも大きく、第２部分３２の最大外形寸法は、第３部分３３の最大外形寸法よりも大きい。これにより、圧電素子２０の振動をレンズ４０に効率よく伝えることができる。
　レンズ４０は、第１方向Ｚに直列的に配置されたレンズモジュール４１と協働して光学結像面を形成する。レンズ４０は、例えば、ガラス製で、第１方向Ｚでかつ給電部材１０から離れる方向に突出する凸形状を有している。レンズ４０の表面には、例えば、撥水膜および反射防止膜（ＡＲコート）がコーティングされている。図２に示すように、レンズ４０のレンズモジュール４１に対向する面は、平面部４２と凹形状４３とで構成されている。平面部４２は、内部振動体３０の第１部分３１に接続されている。
　レンズモジュール４１は、複数枚のレンズによって構成され、内部振動体３０の内部空間に位置している。レンズモジュール４１は、レンズ４０と組み合わせることにより、撮像素子として結像可能な光学性能を有する。
　外部振動体５０は、内部振動体３０の振動がレンズ４０以外の部材に逃げるのを防止し、振動を効率的にレンズ４０に伝えることができる。また、外部振動体５０は、内部振動体３０全体を覆うように設けられ、内部振動体３０およびレンズモジュール４１を保護する。外部振動体５０は、ステンレス、アルミニウム、鉄、チタン、ジュラルミン等の金属材料、または、樹脂で構成される。
　本実施形態では、外部振動体５０は、一例として、中空な四角柱状の形状を有している。図２に示すように、外部振動体５０は、第１接続部５１と、第１接続部５１に接続された第２接続部５２と、第２接続部５２に接続された固定部５３とを有する。
　第１接続部５１は、内部振動体３０の第１部分３１と共にレンズ４０の径方向外側の端部を第１方向Ｚにおいて挟み込み可能に構成されている。これにより、レンズ４０が振動したときにレンズ４０が振動装置１から脱落するのを防止している。本実施形態では、第１接続部５１は、内部振動体３０の第１部分３１およびレンズ４０の径方向外側に位置し、第２接続部５２から第１方向Ｚに沿って振動装置１の外部に向かって延びている。第１接続部５１の第１方向Ｚの一端には、径方向でかつレンズ４０に向かって突出する突出部５１１が設けられている。レンズ４０の径方向外側の端は、突出部５１１と内部振動体３０の第１部分３１とで第１方向Ｚにおいて挟み込まれている。
　第２接続部５２は、レンズ４０で発生した振動を吸収するように構成されている。本実施形態では、第２接続部５２は、第１接続部５１の第１方向Ｚの他端から第１方向Ｚに交差する方向（例えば、Ｘ方向）に環状に延びている。第２接続部５２の厚みは、固定部５３の厚みよりも小さく、例えば、０．２ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の厚みである。また、第２接続部５２の厚みは、第３部分３３の０．２倍以上、１．５倍以下である。第２接続部５２は、このような薄い肉厚であるので、板ばねとしての機能を有している。
　固定部５３は、例えば、撮像素子を収納するケースおよびレンズモジュール４１等の部材が接続されている。固定部５３は、レンズ４０の変位量の１００分の１以下の振動に抑えるノードがあり、接続されている部材に振動を伝搬させないように構成されている。固定部５３の体積が大きいほど、固定部５３の振動を抑えることができる。本実施形態では、固定部５３は、四角形状の外形を有している。外形が四角形状であれば、振動装置１のサイズを大きくすることなく、固定部５３の体積を大きくすることができる。例えば、直径２５ｍｍの円柱形状よりも、２５ｍｍ×２５ｍｍの立方体のほうが、体積が大きい。
　外部振動体５０に溝等の凹みがあると、そこに、水滴や泥等の異物が溜まる原因となり、さらに、溜まった異物によって振動性能を劣化させる要因となる。本実施形態では、外部振動体５０の角部に、例えば、Ｒ２．５以上の面取りがされている。これにより、超音波振動による金属疲労が低減されて、外部振動体５０への凹みの形成を抑制できる。また、外部振動体５０の角部を面取りすることで、画角が１８０度以上の広いレンズ４０であっても、外部振動体５０の角部が撮像されるのを防ぐことができる。
　本発明の給電部材１０および振動装置１によれば、次のような効果を発揮できる。
　給電部材１０が、圧電素子２０に接合可能な接合面１１１を有する接合部材１１と、接合部材１１に設けられ圧電素子２０の電極に電気的に接続可能なコンタクト部１２と、接合部材１１から引き出されている配線部１３とを備える。接合面１１１に交差する第１方向に沿って見た場合に、接合部材１１および配線部１３の接続部分１４とコンタクト部１２とがずれた位置にある。このような構成により、配線部１３に負荷がかかった場合に、コンタクト部１２にかかる負荷を低減することができる。その結果、圧電素子２０に対する接合信頼性の高い給電部材１０を実現できる。
　振動装置１が、給電部材１０と、接合面１１１に接合された圧電素子２０と、圧電素子２０による振動を増幅する内部振動体３０と、内部振動体３０の第１方向の一端に接続されたレンズ４０とを備える。このような構成により、信頼性の高い振動装置１を実現できる。
　本発明の給電部材１０および振動装置１は、次のように構成することもできる。
　接合部材１１は、図５～図７に示すように、接合面１１１を有する部材本体１６と、部材本体１６に設けられた少なくとも１つの突出部１５とを有していてもよい。突出部１５は、第１方向Ｚに沿って見た場合に、部材本体１６から接合面１１１に沿った方向に延びて、圧電素子２０による振動を増幅する内部振動体３０に接合可能に構成されている。本実施形態では、突出部１５は、中心点ＣＰに対する周方向が長手方向となる略矩形状を有しているが、これに限らず、任意の形状を採用できる。
　図５～図７の給電部材１０では、コンタクト部１２が突出部１５に位置している。詳しくは、図５～図７の給電部材１０は、径方向外側の電極パターン１１２のコンタクト部１２は、部材本体１６の接合面１１１に位置し、径方向内側の電極パターン１１３のコンタクト部１２は、突出部１５に位置している。
　中心点ＣＰと、径方向外側の電極パターン１１２のコンタクト部１２とを結ぶ仮想直線をＬ３とし、中心点ＣＰと、径方向内側の電極パターン１１３のコンタクト部１２とを結ぶ仮想直線をＬ４とする。仮想直線Ｌ１および仮想直線Ｌ３は、ゼロ以上の角度θ１を成し、仮想直線Ｌ１および仮想直線Ｌ４は、ゼロ以上の角度θ２を成している。一例として、仮想直線Ｌ３、４は、中心点ＣＰと、中心点ＣＰに対する周方向におけるコンタクト部１２の最も仮想直線Ｌ１に近い点（例えば、図６の点１２２、１２３）を通る直線としている。このように、部材本体１６および配線部１３の接続部分１４と突出部１５とがずれた位置にある、詳しくは、中心点ＣＰに対する周方向において異なる位置にあるため、配線部１３に負荷がかかった際に、突出部１５にかかる負荷が低減され、突出部１５の内部振動体３０に対する接合信頼性を高めることができる。
　図５～図７の給電部材１０では、内部振動体３０の第２部分３２が、図７に示すように、給電部材１０の突出部１５に向かって延びる突起部３２１を有している。突起部３２１は、断面略四角形の略円環状で、突出部１５に対向する先端面３２２が、圧電素子２０の接合面１１１に対向する面２０１と略同一平面上に位置している。コンタクト部１２および内部振動体３０は、接合面１１１に沿った平面上で接合されている。これにより、圧電素子２０の内部振動体３０に対向する面の給電を内部振動体３０から行える。その結果、圧電素子２０および内部振動体３０間に、振動を減衰させる配線層を設ける必要がなくなり、給電部材１０を備えた振動装置１の振動性能を向上させることができる。また、コンタクト部１２および内部振動体３０が同一平面上で接合されているため、圧電素子２０に対する接合信頼性がさらに向上する。
　ここで、振動装置１において、配線部１３が第１方向Ｚでかつレンズ４０から離れる方向にＦ＝１５００Ｎ／ｍで引っ張られ（図８参照）、接続部分１４の給電部材１０および圧電素子２０が接着層により接合されているとする。この場合、配線部１３が引っ張られることにより接着層に働く応力（最大主応力）が接着層の強度以下となる位置に設けることで、突出部１５の内部振動体３０に対する接合信頼度を高めることができる。接着層は、任意の材料で構成できる。
　仮想直線Ｌ１と、中心点ＣＰを通る任意の仮想直線Ｌ５とが成す角度θ５（図９参照）と、仮想直線Ｌ５上の接着層に働く応力との関係を図１０に示す。図１０に示すように、接着層の強度が４０ＭＰａである場合、角度θ５が２．５度以上となる位置の接着層には、４０ＭＰａ以下の応力が働く。つまり、接着層の強度が４０ＭＰａである場合、角度θ５が２．５度の仮想直線Ｌ５よりも、周方向において仮想直線Ｌ１から離れた位置に突出部１５を設けることで、突出部１５の内部振動体３０に対する接合信頼度が向上する。
　配線部１３が引っ張られる力Ｆは、「各種の人間動作によって手摺に生ずる水平荷重の測定実験　日本建築学会技術報告集　第１６巻　第３３号、６４９－６５４、２０１０年６月」に記載の実験Ｎｏ．５の手摺への加力値から、「１５００Ｎ／ｍ」と定義した。
　一例として、突出部１５の突起高さ（言い換えると、部材本体１６の径方向内側から径方向に沿った突出部１５の長さ）は、第１方向Ｚに沿って見た場合に、突出部１５が内部振動体３０の突起部３２１と重なるがレンズ４０とは重ならないように設定される。これにより、突出部１５とレンズ４０およびレンズモジュール４１との干渉を回避できる。
　図１１に示すように、配線部１３は、折り曲げることができる。配線部１３を圧電素子２０側に位置させることで、配線部１３と内部部品（例えば、レンズモジュール４１）との干渉を避けることができる。図１２に示すように、突出部１５は、内部振動体３０の突起部３２１の先端面３２２および側面３２３に接合する断面略Ｌ字形状であってもよい。図１３および図１４に示すように、突出部１５は、第２部分３２の側面３２４に接合可能に構成されていてもよい。図１４では、内部振動体３０の側面３２４（側面３２３の反対側の側面）に傾斜面３２５が形成され、突出部１５が傾斜面３２５に面接触している。図１５に示すように、突出部１５は、１つに限らず、図１５に示すように、複数設けることができる。図１５では、給電部材１０は、２つの突出部１５を備えている。このように構成することで、突出部１５の内部振動体３０に対する接合面積が増えるので、突出部１５の内部振動体３０に対する接合信頼性がさらに向上する。図１１～図１４では、給電部材１０、圧電素子２０および内部振動体３０以外の部材を省略している。図１５では、接合面１１１の電極パターンを省略している。
　突出部１５を複数設ける場合、複数の突出部１５は、周方向に等間隔で位置していてもよいし、部材本体１６の中心点ＣＰに対して対称に位置していてもよい。
　部材本体１６は、略円環状に限らず、図１６～図１８に示すように、略Ｃ字状でもよい。このように構成することで、配線部１３を長く形成することができ、例えば、検査がし易くなる。この場合、給電部材１０は、次に示すように構成してもよい。下記の構成において、図２３に示すように、仮想直線Ｌ１と仮想直線Ｌ６とが成す角度をθ６とし、仮想直線Ｌ６と仮想直線Ｌ７とが成す角度をθ７とし、仮想直線Ｌ１と仮想直線Ｌ８とが成す角度をθ８とし、仮想直線Ｌ８と仮想直線Ｌ９とが成す角度をθ９とする。仮想直線Ｌ６は、中心点ＣＰと、突出部１５の周方向において仮想直線Ｌ１に最も近い部分とを通る仮想直線であるとする。仮想直線Ｌ７は、中心点ＣＰと、突出部１５の周方向において仮想直線Ｌ１から最も離れた部分とを通る仮想直線であるとする。仮想直線Ｌ８は、仮想直線Ｌ１に対して仮想直線Ｌ６に対称な仮想直線であり、仮想直線Ｌ９は、仮想直線Ｌ１に対して仮想直線Ｌ７に対称な仮想直線であるとする。つまり、角度θ６および角度θ８は同じ角度であり、角度θ７および角度θ９は同じ角度である。
　　・角度θ６＝角度θ８≧２．５度
　　・角度θ７＝角度θ９≧３０度
　角度θ６および角度θ８を２．５度以上とすることで、前述したように、突出部１５の内部振動体３０に対する接合信頼度を向上させることができる。角度θ７および角度θ９を３０度以上とすることで、突起部１５と内部振動体３０との導通をより確実に確保できると共に、給電部材１０の内部振動体３０に対する十分な接着面積を確保できる。
　配線部１３は、図１６および図１８に示すように、部材本体１６の径方向内側に設けられている場合に限らない。例えば、図１７および図１９に示すように、部材本体１６の径方向外側に設けられていてもよい。
　図１８に示すように、部材本体１６が内部振動体３０に接合され、突出部１５が接合面１１１を有するように構成してもよい。図１８の給電部材１０では、部材本体１６が内部振動体３０の突起部３２１に接合可能に構成されている。このように、様々な構成の振動装置１に対向可能な給電部材１０を実現でき、振動装置１の設計の自由度を高めることができる。
　配線部１３は、接合部材１１の振動が小さい部分から引き出されていてもよい。このように構成することで、配線部１３およびコンタクト部１２の境界部に発生する応力が低減し、圧電素子２０に対する接合信頼性が向上する。
　ここで、図２０を参照して、振動装置１における変位量分布のシミュレーション結果を説明する。シミュレーションは、ムラタソフトウェア株式会社製のＦｅｍｔｅｔ（登録商標）を用いて、図７の振動装置１に対して圧電解析（共振解析）を行った。シミュレーションにおいて、レンズ４０は、ガラスに相当する材料で構成されたものを用い、内部振動体３０および外部振動体５０は、ステンレスに相当する材料で構成されたものを用い、圧電素子は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）に相当する材料で構成されたものを用いた。図２０に示すように、図７の振動装置１では、部材本体１６の径方向内側が、振動（振幅）が小さい部分であることが分かる。
　図２１に示す略Ｃ字形状の内部振動体３０を備える振動装置１では、内部振動体３０が音叉の振る舞いを示す。このため、内部振動体３０の第１方向Ｚに延びる部分（破線で示す）に近い圧電素子２０の端部２０３の振動は小さくなり、第１方向Ｚに交差する方向（例えば、Ｘ方向）において、図２１に破線で示す部分から遠い圧電素子２０の端部２０４の振動は大きくなる。つまり、図２１に示す内部振動体３０を備える振動装置では、接合部材１１における圧電素子２０の端部２０３側に近い部分から配線部１３を引き出すことで、圧電素子２０に対する接合信頼性を向上させることができる。
　配線部１３が引き出される方向は、任意に設定できる。例えば、図２２に示すように、部材本体１６の径方向内側から径方向外側に向かって配線部１３を引き出してもよい。
　接合部材１１には、電極パターン１１２、１１３に限らず、コンタクト部１２が仮想直線Ｌ１上に位置しない任意の構成の電極パターンを形成できる。
　給電部材１０は、前記実施形態の振動装置１に限らず、他の構成の振動装置にも適用できる。
　前記様々な実施形態または変形例のうちの任意の実施形態または変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせまたは実施例同士の組み合わせまたは実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態または実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。
　本発明をある程度の詳細さをもって各実施の形態において説明したが、これらの実施の形態の開示内容は構成の細部において変化してしかるべきものであり、各実施の形態における要素の組合せや順序の変化は請求された本発明の範囲および思想を逸脱することなく実現し得るものである。
１　振動装置
１０　給電部材
１１　接合部材
１２　コンタクト部
１３　配線部
１４　接続部分
１５　突出部
１６　部材本体
２０　圧電素子
２１、２２　電極
３０　内部振動体
３１　第１部分
３２　第２部分
３３　第３部分
３４　嵌合部
４０　レンズ
４１　レンズモジュール
４２　平面部
４３　凹形状
５０　外部振動体
５１　第１接続部
５１１　突出部
５２　第２接続部
５３　固定部
６０　駆動回路
１１１　接合面
１１２、１１３　電極パターン

Claims (7)

  1. 　圧電素子に接合可能な接合面を有する接合部材と、
    　前記接合部材に設けられ、前記圧電素子の電極に電気的に接続可能な少なくとも１つのコンタクト部と、
    　前記接合部材から引き出されている配線部と
    を備え、
    　前記接合面に交差する第１方向に沿って見た場合に、前記接合部材および前記配線部の接続部分と前記コンタクト部とがずれた位置にある、給電部材。
  2. 　前記接合部材が、
    　前記接合面を有する部材本体と、
    　前記部材本体に設けられ、前記第１方向に沿って見た場合に、前記部材本体から前記接合面に沿った方向に延びて、前記圧電素子による振動を増幅する振動体に接合可能な少なくとも１つの突出部と
    を有し、
    　前記コンタクト部が、前記突出部に位置している、請求項１に記載の給電部材。
  3. 　前記接合部材が、複数の前記突出部を有する、請求項２に記載の給電部材。
  4. 　前記コンタクト部および前記振動体が前記接合面に沿った平面上で接合されている、請求項２または３に記載の給電部材。
  5. 　前記接合部材が、
    　前記圧電素子による振動を増幅する振動体に接合可能な部材本体と、
    　前記部材本体に設けられ、前記第１方向に沿って見た場合に、前記部材本体から前記接合面に沿った方向に延びて、前記接合面を有する少なくとも１つの突出部と
    を有する、請求項１に記載の給電部材。
  6. 　前記配線部が、前記接合部材の振動が小さい部分から引き出されている、請求項１～５のいずれかに記載の給電部材。
  7. 　請求項１～６のいずれかに記載の給電部材と、
    　前記接合面に接合された前記圧電素子と、
    　前記圧電素子による振動を増幅する振動体と、
    　前記振動体の前記第１方向の一端に接続された透光体と
    を備える、振動装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007185049A (ja) * 2006-01-06 2007-07-19 Canon Inc 振動子及び振動波駆動装置
JP2017170303A (ja) * 2016-03-22 2017-09-28 オリンパス株式会社 液滴排除装置と、液滴排除装置を有する画像装置及び上記液滴排除装置の制御方法と上記液滴排除装置の制御プログラム

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