压电元件、压电振动模块以及它们的制造方法

xiaoxiao2020-9-10  4

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压电元件、压电振动模块以及它们的制造方法
【专利摘要】提供具备电连接容易的布线电极的图案结构的压电元件。压电振动模块特征在于,具备:压电元件(1);布线部件(4),与所述压电元件(1)连接,且被引出到外部;和弹性板(2),被贴附在所述压电元件(1)的一面,所述弹性板(2)由硅酮橡胶形成。
【专利说明】压电元件、压电振动模块以及它们的制造方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及搭载了压电元件的压电振动模块,详细而言涉及在便携终端、所有触控面板、游戏控制器、游艺机等中使用的面板音响用压电振动模块。

【背景技术】
[0002]以往,在便携电话等中使用的压电扬声器等的压电音响模块以声音信号的扬声为目的,由于压电元件以大振幅振动,因此以机械性柔量大的材料进行支承。作为该结构的课题,为了确保水密性而被进行了模制,但在进行了模制的情况下,温度特性差。特别是在使用聚氨基甲酸乙酯等的挠性高的材料来进行了模制的情况下,由于在低温下挠性材料变硬,因此作为模制体的共振频率上升。另一方面,由于在高温下挠性材料变软,因此作为模制体而共振频率下降,其结果,共振频率的温度依赖性高,难以实际使用。
[0003]在专利文献I中,公开了一种音响振动发生元件,使用黄铜制的金属模而使硅酮橡胶的溶液流入双压电晶片元件的整个面,通过固化处理而形成在厚度方向两面覆盖厚度2_、宽度方向1_的橡胶覆膜的结构,从而改善了温度依赖性。
[0004]在先技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2007-228610号公报


【发明内容】

[0007]发明要解决的课题
[0008]然而,在专利文献I的双压电晶片元件中,为了缓和耐冲击性以及改善温度依赖性,虽然用硅酮橡胶进行了模制,但是在使硅酮橡胶溶液热固化的情况下,由于热固化温度为70?250°C,因此双压电晶片元件的极化丧失,从而双压电晶片元件无法发挥功能。
[0009]此外,在专利文献I的双压电晶片元件中,在进行了极化处理之后,如果作为流入到金属模内的硅酮橡胶溶液而使用了湿度固化类型,则直到固化为止过于费时。
[0010]进而,专利文献I那样的具有层叠结构的双压电晶片元件的各自的电极层,为了连接各层的电极层,电极层的每一层必须形成具有相互绝缘的多个电极部的图案。因而,为了驱动双压电晶片元件,必须通过焊接等的钎焊等将来自布线电缆的各布线连接到多处以便对各电极部进行通电,从而作业变得复杂,在以设置了该布线的状态进行模制这样的情况下,则束缚了双压电晶片元件的振动,从而给特性带来了不良影响。
[0011]为此,本发明的一个技术性课题在于,提供具备电连接容易的布线电极的图案结构的压电元件。
[0012]另外,本发明的另一个技术性课题在于,提供具有压电元件的水密性并且难以受到温度变化的影响、有卓越的位移传播特性的压电振动模块和用在其中的压电元件。
[0013]另外,本发明的再另一个技术性课题在于,提供表面装配容易的压电振动模块和用在其中的压电元件。
[0014]另外,本发明的其他技术性课题在于,提供具有能增加声压、能抵消与被安装部件的共振、振动的声压调整单元的压电振动模块和用在其中的压电元件。
[0015]用于解决课题的手段
[0016]根据本发明的第I方式,得到一种压电振动模块,其特征在于,具备:压电元件;与所述压电元件连接、且被引出到外部的布线部件;和贴附于所述压电元件的一面的弹性板,所述弹性板由硅酮橡胶形成。
[0017]另外,根据本发明的第2方式,得到一种电声变换装置,其特征在于,将所述压电振动模块的所述弹性板贴附在振动板。
[0018]另外,根据本发明的第3方式,得到一种压电元件,其特征在于,具有:交替地层叠了压电体层和电极层的层叠体;和被设置在与作为所述层叠体的层叠方向的第I方向交叉的第2方向的两端面或两侧面的第I侧面电极以及第2侧面电极,所述电极层具有:第I电极部;和与所述第I电极部相互电分离的第2电极部,所述第I侧面电极具有:排列在与所述第I方向以及第2方向交叉的第3方向上的第I外部电极以及第2外部电极,所述电极层的第I电极部与所述第I外部电极连接,所述电极层的第2电极部的所述第2方向的一端与所述第2外部电极连接,所述第I方向的两端的电极层的所述第2电极部的所述第2方向的另一端与所述第2侧面电极连接,将所述第I方向的两端的电极层的所述第2电极部作为驱动外部电极,将所述第I方向的两端之间的中间部电极层的所述第I电极作为驱动内部电极,将各所述电极层以及第I侧面电极以及第2侧面电极电连接,以使得能在所述第I电极部与所述第2电极部之间施加驱动电压。
[0019]另外,根据本发明的第4方式,得到一种压电元件的制造方法,其特征在于,具有:准备具备相互绝缘的三个电极的第I压电体的工序;准备具备相互绝缘的两个电极的第2压电体的工序;准备具备相互绝缘的三个电极的至少一个第3压电体的工序;构成层叠体的工序,该层叠体在所述第I压电体与第2压电体之间夹着所述第3压电体进行层叠,使所述第I压电体以及第3压电体的三个电极和所述第2压电体的两个电极相互电连接;使用设于所述第I压电体的三个电极来极化所述第I压电体以及所述第2压电体的工序;使所述第I压电体的三个电极之中一个电极与其他电极电连接,并且在各个压电体中形成相互电绝缘的两个元件用电极以使得能外部连接所述第2压电体的一个电极的工序;和将具备与所述第I压电体的一方的两个元件用电极电连接的导体图案的端子进行连接的工序。
[0020]另外,根据本发明的第5方式,得到一种压电振动模块的制造方法,其特征在于,在通过所述压电元件的制造方法制造出的压电元件的所述元件用电极连接挠性布线基板,将振动板贴合在形成了所述元件用电极的表面以外的表面。
[0021]另外,根据本发明的第6方式,得到一种电声变换装置的制造方法,其特征在于,在所述压电振动模块的制造方法中还具有下述工序:按照将所述挠性布线基板的连接部包含在内的方式用外壳部件覆盖所述压电元件。
[0022]根据本发明的第7方式,得到一种压电振动模块,其特征在于,具备:压电元件;与所述压电元件连接、且被引出到外部的布线部件;被安装在所述压电元件的一面的弹性板;和被设置成覆盖所述压电元件以及所述布线部件的与所述压电元件的连接部分的外壳部件。
[0023]在本发明的第7方式的所述压电振动模块中,优选具有设置在所述压电元件的与安装了所述弹性板的所述一面对置的另一面的电极取出部,所述布线部件是与所述电极取出部导电连接的挠性布线基板以及具有弹性的导电性部件之内的任一个。
[0024]另外,在本发明的第7方式中,更优选在所述压电振动模块中,所述布线部件是所述挠性布线基板,所述挠性布线基板从所述电极取出部在沿着所述压电元件的所述一面或另一面的方向上贯通所述外壳部件并在所述压电元件的长边方向上被引出,另外优选所述布线部件是所述导电性部件,所述导电性部件从所述电极取出部在与所述压电元件的另一面交叉的方向上贯通所述外壳部件并突出。
[0025]另外,根据本发明的第8方式,得到一种电声变换装置,其特征在于,具备:所述压电振动模块;驱动电路基板;和筐体,所述筐体经由所述压电振动模块而将所述导电性部件压接在所述驱动电路基板。
[0026]另外,根据本发明的第9方式,得到一种压电振动模块的装配方法,是将所述压电振动模块收纳在筐体内来进行装配的装配方法,其特征在于,所述布线部件是贯通所述外壳并向外部突出的导电性部件,所述筐体将所述压电振动模块的所述导电性部件的突出端压接在驱动电路基板。
[0027]另外,根据本发明的第10方式,得到一种压电元件,其特征在于,具有在第I方向上层叠了多个压电元件部的层叠体,各所述压电元件部具有:压电体层;在各所述压电体层上形成于与所述第I方向交叉的第2方向的表面电极层;和形成在所述压电体层的所述第2方向的端部且与所述表面电极层连接的第I侧面电极或第2侧面电极,所述第I侧面电极以及第2侧面电极从所述表面电极层被引出到所述层叠体中的与各所述压电元件部的层叠位置相应的各所述压电体层的所述侧部。
[0028]另外,根据本发明的第11方式,得到一种压电元件的制造方法,其特征在于,具备:准备具有压电体层、表面电极层、以及形成于端部的端部电极层、且具有相互不同的端部电极层的多个压电元件部的工序;和形成通过在第I方向上依次层叠多个所述压电元件部而构成的层叠体的工序,在形成所述层叠体的工序中,按照各压电体元件部的所述端部电极层被引出到所述层叠体中的与各所述压电元件部的层叠位置相应的所述端部侧的方式进行层叠。
[0029]另外,根据本发明的第12方式,得到一种压电振动模块的制造方法,其特征在于,在所述任一个压电元件的制造方法中还具有:将用于取出到外部的布线部件与所述压电元件连接的工序;在所述压电元件的一面安装弹性板的工序;和设置对所述压电元件以及所述布线部件的与所述压电元件的连接部分进行覆盖的外壳部件的工序。
[0030]发明效果
[0031]根据本发明,可以提供下述的压电振动模块,S卩,由于用硅酮橡胶的振动板以及外壳部件覆盖了压电元件,因此耐冲击性自不必说,还能使温度特性稳定化,并且通过确定硅酮橡胶的硬度,从而能使振动位移提升、效率良好地传播振动。
[0032]另外,根据本发明,可以提供下述的压电振动模块,S卩,通过使压电元件的取出端子的电极图案集中在一面,从而能以FPC基板等简化布线部件。
[0033]另外,根据本发明,可以提供下述的压电振动模块,S卩,通过使布线部件为具有弹性的导电性部件,从而装配容易。
[0034]进而,在本发明中,可以提供下述的压电振动模块,S卩,通过设置声压调整单元,从而能使声压增加来调整声压分布,另外能进行使频率特性也平坦化等的声压调整。

【专利附图】

【附图说明】
[0035]图1 (a)是表示基于本发明的实施方式的压电振动模块的立体图。图1 (b)是沿着图1(a)的1B-1B’线的截面图。图1(c)是沿着图1(a)的1C-1C’线的截面图。
[0036]图2是表示图1 (a)、图1(b)、以及图1(c)的压电振动模块的主要部分的部分立体图。
[0037]图3(a)是供于说明在基于本发明的实施方式的压电振动模块中所使用的压电元件的制造工序的图,是层叠体的立体图。图3(b)是供于说明在基于本发明的实施方式的压电振动模块中所使用的压电元件的制造工序的图,是表示电极层的电极图案的俯视图。
[0038]图4(a)是表示在基于本发明的实施方式的压电振动模块中所使用的层叠体的两端形成侧面电极的工序的立体图。图4(b)是表示在基于本发明的实施方式的压电振动模块中所使用的层叠体的两端形成侧面电极的工序的立体图。
[0039]图5(a)是表示基于本发明的实施方式的压电元件的极化工序的立体图。图5(b)是表示相对于基于本发明的实施方式的电极层的电极图案的极化电压的极性的俯视图。图5(c)是表示基于本发明的实施方式的第I侧面电极的极化电压的极性的立体图。图5(d)是表示基于本发明的实施方式的压电元件的极化工序的截面图。
[0040]图6(a)是在基于本发明的实施方式的压电元件中表示驱动电压的极性图案的立体图。图6(b)是表示图6(a)的压电元件的电极层的驱动电压的极性图案的俯视图。图6(c)是表示图6(a)的压电元件的第I侧面电极的驱动电压的极性图案的立体图。图6(d)是表示图6(a)的压电元件的驱动电压的极性图案以及动作的截面图。
[0041]图7(a)是表示将FPC基板安装在压电元件的工序的立体图,表示安装前的状态。图7(b)是表示将FPC基板安装在压电元件的工序的立体图,表示安装后的状态。
[0042]图8(a)是表示基于本发明的实施方式的压电元件的变形例的立体图。图8(b)是表示图8(a)的压电元件的电极层的俯视图。
[0043]图9(a)是表示基于本发明的实施例1的压电振动模块的位移的温度特性的图。图9(b)是表示基于本发明的实施例1的压电振动模块的位移变化率的温度特性的图。
[0044]图10是表示本发明的实施例2所涉及的压电振动模块的硅酮橡胶的硬度所引起的折温度特性的图。
[0045]图11是表示本发明的实施例3所涉及的压电振动模块的具有硬度70的硅酮橡胶的厚度与位移之间的关系的图。
[0046]图12是表示基于本发明的第I实施方式的压电振动模块的装配方法的截面图。
[0047]图13(a)是表示基于本发明的实施方式的压电振动模块的立体图。图13(b)是沿着图13(a)的13B-13B’线的截面图。图13(c)是沿着图13(a)的13C-13C’线的截面图。图13(d)是表示压电元件向导电性部件25的连接状态的俯视图。
[0048]图14(a)是表示在基于本发明的第2实施方式的压电振动模块中所使用的压电元件的制造工序的图,是表示构成压电元件的层叠体的立体图。图14(b)是表示在基于本发明的实施方式的压电振动模块中所使用的压电元件的制造工序的图,是表示层叠体的平面电极层的电极图案的俯视图。
[0049]图15 (a)是表示基于图13 (a)、图13 (b)、图13 (c)所示的本发明的第2实施方式的压电元件的极化工序的俯视图。图15(b)是表示相对于图15(a)的压电元件的电极层的电极图案的极化电压的极性的沿着图15(a)的15B-15B'线的截面图。图15 (c)是表示相对于图15(a)的压电元件的电极层的电极图案的极化电压的极性的沿着图15(a)的15C-15C'线的截面图。
[0050]图16(a)是在图15(a)以及图15(b)所示的压电元件中表示驱动电压的极性图案的一例的俯视图以及截面图。图16(b)是表示压电元件的电极层的驱动电压的极性图案的其他一例的俯视图以及截面图。
[0051]图17(a)是表示其他示例所涉及的压电元件的极化工序的俯视图。图17(b)是表示相对于电极层的电极图案的极化电压的极性的沿着图17(a)的17B-17B'线的截面图。图17(c)是表示相对于电极层的电极图案的极化电压的极性的沿着图17(a)的17C-17C'线的截面图。
[0052]图18(a)以及(b)是表示对图17(a)所示的压电元件施加直流电压时的极性图案的一例的俯视图以及截面图。图18(c)以及(d)是表示压电元件的平面电极层的驱动电压的极性图案的其他一例的俯视图以及截面图。
[0053]图19表示具备本发明的实施例4所涉及的压电体层的层叠片数(16层)的压电元件、和具备比较例所涉及的压电体层(层叠15片)的压电元件的声压的频率特性。
[0054]图20(a)是表示基于本发明的第2实施方式的压电振动模块的变形例的立体图。图20(b)是沿着图20(a)的20B-20B'线的截面图。图20 (c)是沿着图20(a)的20C-20C'线的截面图。图20(d)是表示导电性部件的连接状态的俯视图。
[0055]图21 (a)是表示基于图13 (a)、图13(b)以及图13 (C)所示的第2实施方式的压电振动模块向驱动电路基板的装配状态的截面图。图21(b)是表示图20(a)的第2实施方式的变形例所涉及的压电振动模块向驱动电路基板的装配状态的截面图。
[0056]图22 (a)是表示基于图21 (a)的第2实施方式的压电振动模块向驱动电路基板的装配方法的截面图。图22(b)是表示基于图22(a)的第2实施方式的变形例所涉及的压电振动模块向驱动电路基板的装配方法的截面图。
[0057]图23(a)是表示基于本发明的第3实施方式的压电振动模块的立体图。图23(b)是沿着图23(a)的压电振动模块的23B-23B'线的截面图。图23 (c)是沿着图23(a)的压电振动模块的23C-23C'线的截面图。图23(d)是基于图23(a)的第3实施方式的压电振动模块的变形例所涉及的压电振动模块的沿着与图23(c)相同位置的23C-23C'线的截面图。
[0058]图24是表示给本发明的实施例4所涉及的压电振动模块的外壳部件带来的复合件的效果的图。
[0059]图25(a)是表示基于本发明的第4实施方式的压电振动模块的立体图。图25(b)是沿着图25(a)的压电振动模块的25B-25B'线的截面图。图25 (c)是沿着图25(a)的压电振动模块的25C-25C'线的截面图。
[0060]图26(a)是表示本发明的实施例5所涉及的压电振动模块的突起部给振动分布(水平分布)带来的作用效果的俯视图。图26(b)是表示本发明的实施例5所涉及的压电振动模块的突起部给振动分布(垂直分布)带来的作用效果的主视图。
[0061]图27(a)是表示现有例所涉及的压电振动模块的作用效果的俯视图。图27(b)是表示现有例所涉及的压电振动模块的作用效果的主视图。

【具体实施方式】
[0062]以下参考附图来说明本发明的实施方式。
[0063]图1 (a)是表示基于本发明的第I实施方式的压电振动模块的立体图,图1 (b)是沿着图1(a)的1B-1B’线的截面图,图1(c)是沿着图1(a)的1C-1C’线的截面图。图2是表示图1 (a)、图1(b)、以及图1(c)的压电振动模块的主要部分的部分立体图。在图2中除去外壳部件3。
[0064]如图1 (a)、图1(b)、以及图1(c)所示,压电振动模块10具有:矩形状的压电元件I ;作为与压电元件I的一个表面连接的引出用的布线部件4的挠性布线(FPC)基板(以下用相同的参考标号4来表示);经由粘接剂5贴附在所述压电元件I的另一个表面的弹性板2 ;和与弹性板2 —起覆盖压电兀件的外壳部件3。
[0065]如图2所示,压电元件I交替地层叠由矩形状的压电陶瓷板构成的压电体层21、22、23和由导电体膜构成的平面电极层11、12、13、14,在与层叠方向(第I方向)交叉的第2方向的两端面分别形成了第I以及第2侧面电极15、16。
[0066]在本发明的第I实施方式中,作为压电体层21、22、23而使用了 PZT系材料的压电陶瓷板,但只要是具有压电效应的材料,便可以是任意的材料,这点毫无疑问。
[0067]弹性板2为了谋求温度稳定特性的提升以及振动位移的提升,使以JIS K 623表示的硬度计硬度为30-130,为了兼顾振动位移的上升和落下冲击耐久性,由厚度0.1?
0.9mm的娃酮橡胶构成。
[0068]作为布线部件4的挠性布线基板(FPC基板)4设置在压电元件I的一个表面的靠端部处。
[0069]如后面详细说明的图7(a)中最清楚地示出的那样,FPC基板4在挠性基材4c的一个表面(图中为背面)的长度方向两侧相互平行地形成了导体图案4a、4b。
[0070]再次参考图2,弹性板2经由常温固化型粘接剂或硅酮系双面胶带这样的粘接材料5而被贴附在压电元件I的与设置FPC基板4的表面对置的相反侧的表面。该粘接材料5的硬度优选与弹性板2相同或比弹性板2软。
[0071]弹性板2在图示的示例中贴附在触控面板的振动板6来使用,但还能作为智能手机等的扬声器使用,除了可听域以外,还能产生振动器(vibes)等的低频的振动。
[0072]接下来,参考图3至图7来说明基于本发明的实施方式的压电振动模块的制造工序。
[0073]图3(a)是表示在基于本发明的实施方式的压电振动模块中所使用的压电元件的制造工序的图,表示构成压电元件的层叠体的立体图,图3B是表示在基于本发明的实施方式的压电振动模块中所使用的压电元件的制造工序的图,表示层叠体的平面电极层的电极图案。
[0074]如图3(a)所示,在第I方向的一端的底部平面电极层11上使压电体层21、第I中间部平面电极层12、压电体层22、第2中间部平面电极层13、压电体层23、面第I方向的另一端的最上部平面电极层14按顺序层叠而成。各压电体层和位于两面的平面电极层一起构成了一个压电振动部。
[0075]底部平面电极层11通过用绝缘部Ilc将矩形的电极膜电分离而形成。绝缘部Ilc形成为从一端侧的上边起沿着端边向下方移动,从一端边的中央部侧朝向右侧移动,进而向下方折弯而到达底边。通过该绝缘部11c,下侧的角部附近呈四边形地被留下,从而形成第I电极部11a。通过绝缘部11c,形成了由与第I电极部Ila电分离的留下的电极膜构成的第2电极部lib。该第2电极部Ilb在驱动时被追加连接电极膜lld,从而如以下说明的最上部那样,成为和第2电极端部14b以及第2电极的右侧端部14b与连接电极膜14e连接的构成实质上相同的结构。
[0076]第I中间部平面电极层12通过矩形的电极膜的两个绝缘部12c、12d来电分离,由此形成。绝缘部12c从一端边的中央向右侧移动,从一端边的中央部侧朝向右侧移动,进而向上方折弯而到达上底边,如此将电极膜分离,电极膜的上侧的角部附近呈四边形地被留下,从而形成第2电极部12b。另外,通过绝缘部12c,电极膜形成与第2电极部12b相互电分离的第I电极部11a。另外,通过针对第I电极部12a在纵向上进行贯通而形成的绝缘部12d,电分离地形成了第I电极部12a和第2电极部的右侧端部(用与第2电极相同的参考标号来表不)2b。
[0077]第2中间部电极层13与第I中间层同样,通过经由绝缘部13c将电极膜电分离,从而形成了左上侧的第2电极部13b以及L字形状的第I电极部13a。第I电极部13a的右端和第2电极部的右侧端部(用与第2电极相同的参考标号来表示)13b通过纵向细长的绝缘部13c而电分离地形成。
[0078]最上部平面电极层14经由绝缘部14c、14d将矩形的电极膜电分离,由此形成。绝缘部14c从一端侧的缘部向下方移动,从一端边的中央部侧朝向右侧移动,进而向下方折弯而到达底边,由此电极膜的下侧的角部附近呈四边形地被留下,从而形成第I电极部14a。另外,通过绝缘部11c,形成与第I电极部14a相互电分离的第2电极部14b。第2电极部14b的右端和第2电极部的右侧端部(用与第2电极相同的参考标号来表示)14b通过纵向细长的绝缘部14c而电分离地形成。
[0079]在形成层叠体20时,底部平面电极层11的背面侧、和最上部平面电极层14的表面侧露出。
[0080]图4(a)以及图4(b)是表示在层叠体的两端形成侧面电极的工序的立体图。
[0081]如图4(a)以及图4(b)所示那样形成第I侧面电极15,该第I侧面电极15在层叠体20的与第I方向交叉的第2方向(长度方向)的一端面的一侧设置由导电膜构成的第I外部电极15a,在另一侧经由绝缘部15c而在与第I以及第2方向交叉的第3方向(层叠体的宽度方向)上并设第2外部电极15b。
[0082]另一方面,在层叠体20的另一端面覆盖整个面地形成由导电膜构成的第2侧面电极16。
[0083]通过第I侧面电极15的第I外部电极15a,各平面电极层11、12、13、14的第I电极部lla、12a、13a、14a经由各自的一个端部而被电连接,通过第2外部电极,第2电极部lib、12b、13b、14b经由各自的端部而被电连接。
[0084]通过第2侧面电极,第2电极部Ilb的另一端部以及第2电极部的右侧端部12b、13b、14b的端部被电连接。
[0085]图5(a)是表示压电元件的极化工序的立体图,图5(b)是表示相对于平面电极层的电极图案的极化电压的极性的图,图5(c)是表示第I侧面电极的极化电压的极性的图,图5(d)是表示压电元件的极化工序的截面图。
[0086]如图5(a)至图5(d)所示,施加极化电压,以使得最上部第2电极部14b成为㈠,底部第2电极部Ilb成为(+),第I中间层以及第2中间部平面电极层的第I电极部12a、13a成为(GND),从而最上层以及底部压电体层21、23沿着箭头31、32所示的第I方向被极化。
[0087]图6(a)是在压电元件中表示基于直流电压的极性图案的立体图,图6(b)是表示图6 (a)的压电元件的平面电极层的直流电压的极性图案的俯视图,图6(c)是表示图6(a)的压电元件的第I侧面电极的直流电压的极性图案的立体图,以及图6(d)是表示压电元件的直流电压的极性图案以及动作的截面图。
[0088]如图6 (b)所示,在压电元件I的层叠体20的最上部平面电极层的第2电极部14b、14b之间的绝缘部14d上追加连接电极膜14e,从而第2电极部14b、14b之间被导电连接。另一方面,通过底部电极层的第2电极部Ilb的一端部侧的绝缘部Ilc也追加电极膜lld,从而导电连接到一端为止。
[0089]如图6(a)至图6(d)所示,将最上部第I电极部14a、第I以及第2中间部第I电极部12a、13a、底部第2电极部Ilb以及第I外部电极15a的直流电压的极性全都设为⑴。
[0090]另外,将最上部第2电极部14b、第I以及第2中间部第2电极部12b、13b和与它们电分离的第2电极部的右侧端部12b、13b、底部第2电极部lib、以及第I外部电极15a全都设为(_)。
[0091]如图6(d)所示,如果将第I电极部12a、13a作为驱动内部电极、将第2电极部12b、13b作为驱动外部电极并以图示的极性施加驱动电压,则对最上部压电板层以及底部压电板层23、21 (参考图5)在层叠方向(极化方向)、和与极化方向相反方向上分别施加电压,从而具有最上部压电体层23的压电元件部通过压电效应而在沿着与第I方向交叉的第2方向(压电板的长度方向)伸长的方向上应力发挥作用,由此伸长,具有底部压电体层21的压电元件部通过压电效应而在沿着长度方向收缩的方向上应力发挥作用,由此收缩。
[0092]另一方面,若使上述直流电压的极性相反,则具有最上部压电体层23的压电元件部通过压电效应而沿着第2方向(压电板的长度方向)在收缩方向上应力发挥作用,由此收缩,具有底部压电体层21的压电元件部通过压电效应而在沿着第2方向(压电板的长度方向)伸长的方向上应力发挥作用,由此伸长。
[0093]因此,压电元件I通过施加交流驱动电压,从而作为进行弯曲振动的双压电晶片元件发挥作用。
[0094]图7 (a)以及图7 (b)是表示将FPC基板安装在压电元件I的工序的立体图。
[0095]如图7(a)以及图7(b)所示,将压电元件I的上表面的一端侧的第I电极部14a以及第2电极部14b的一端侧部分当作作为电极取出部的元件用电极,仅使形成在该元件用电极FPC基板4的背面的导体图案4a、4b重叠接触,就能实现电连接。
[0096]另外,FPC基板向压电元件I的安装,通过焊接来进行压电元件I的电极部与导体图案的接合,但还能使用基于导电性粘接剂等的粘接剂的接合、或基于导电性粘接带的接合等,并不限定于其固定方法。
[0097]图8(a)是表示基于本发明的实施方式的压电元件的变形例的立体图,图8(b)是表示图8(a)的压电元件的平面电极层的俯视图。
[0098]图8(a)以及图8(b)所示的变形例所涉及的压电元件30具有中间部平面电极层以及压电体层比图3(a)所示的构成各少I片,其他都相同的结构。即,如图8(a)所示,在层叠方向(第I方向)一端,在底部平面电极层11上使压电体层21、中间部平面电极层12、压电体层22、中间部的平面电极层13、压电体层23按顺序层叠,在第I方向另一端层叠最上部平面电极层14,由此形成。即,构成为各自具有压电体层21、22、23的压电元件部的层叠体。
[0099]底部电极层11通过用绝缘部Ilc将一片电极膜分离而形成。绝缘部Ilc从电极膜的一端侧的缘部向下方移动,从一端边的中央部侧朝向右侧移动,进而向下方折弯而到达底边,如此将电极膜分离,下侧的角部附近呈四边形地被留下,从而形成第I电极部11a。通过绝缘部11c,形成与第I电极部Ila相互电分离的第2电极部lib。
[0100]第I中间部电极层12通过绝缘部12c、12d将电极膜相互电分离。绝缘部12c从电极膜的一端边的中央向右侧移动,从一端边的中央部侧朝向右侧移动,进而向上方折弯而到达上底边,如此形成,电极膜的上侧的角部附近呈四边形地被留下,从而形成第2电极部12b。另外,通过绝缘部12c,形成与第2电极部12b相互电分离的第I电极部11a。另夕卜,通过针对第I电极部12a在纵向上进行贯通而形成的绝缘部12d,形成第I电极部12a和第2电极部的右侧端部(用与第2电极相同的参考标号来表示)12b。
[0101]最上部电极层14具有通过绝缘部14c、14d将电极膜电分离而得到的三个电极。绝缘部14c从电极膜的一端侧的缘部向下方移动,从一端边的中央部侧向右侧移动,进而向下方折弯而到达底边,如此使电极膜相互分离,下侧的角部附近呈四边形地被留下,从而形成第I电极部14a。通过绝缘部11c,形成与第I电极部14a相互电分离的第2电极部14b。第2电极部14b的右端和第2电极部的右侧端部(用与第2电极相同的参考标号来表示)14b通过纵向细长的绝缘部14c电分离地形成。
[0102]在形成层叠体时,层叠方向的底部平面电极部11的背面侧、和最上部平面电极层14的表面侧露出。
[0103]在层叠体的两端面,与图4(a)以及图4(b)所示的构成相同地设置第I侧面电极15以及第2侧面电极16。
[0104]通过第I侧面电极15的第I外部电极15a,各平面电极层11、12、14的第I电极部lla、12a、14a经由各自的一端部而被连接,通过第2外部电极,第2电极部llb、12b、14b经由各自的端部而被电连接。
[0105]另外,通过第2侧面电极,第2电极部Ilb的另一端部以及第2电极部的右侧端部12b、14b的端部被电连接。
[0106]基于本发明的第I实施方式的变形例所涉及的压电元件30也与图5所示的构成相同,具有最上部压电体层21的压电元件部、底部压电体层被施加相同极性图案的极化电压,从而沿着压电体层的第I方向(厚度方向)被极化。
[0107]另外,变形例所涉及的压电元件30也如图6所示那样,在最上部平面电极层11以及底部平面电极层14分别追加连接电极膜Ild以及14e,并施加与图6所示的构成同样的极性图案的直流电压,从而具有最上部压电体层23的压电元件部以及具有底部压电体层21的压电元件部在层叠方向(极化方向)、和与极化方向相反方向上分别被施加电压,从而具有最上部压电体层23的压电元件部通过压电效应而在沿着第2方向(长度方向)伸长的方向上应力发挥作用,由此伸长,具有底部压电体层21的压电元件部通过压电效应而在沿着第2方向(长度方向)收缩的方向上应力发挥作用,由此收缩。
[0108]另一方面,若使上述直流电压的极性相反,则最上部压电体层23的压电元件部通过压电效应而沿着第2方向(长度方向)在收缩方向上应力发挥作用,由此收缩,具有底部压电体层21的压电元件部通过压电效应而在沿着第2方向(长度方向)伸长的方向上应力发挥作用,由此伸长。
[0109]因此,压电元件I通过施加交流驱动电压,从而作为进行弯曲振动的双压电晶片元件发挥作用。
[0110]图12是表示基于本发明的第I实施方式的压电振动模块的装配方法的截面图。如图12所示,将从压电振动模块的端面取出的FPC4插入搭载于驱动电路基板(PWB)50的连接器24,由此被装配在PWB50。
[0111]图13(a)是表示基于本发明的实施方式的压电振动模块的立体图,图13(b)是沿着图13(a)的13B-13B’线的截面图,图13(c)是沿着图13(a)的13C-13C’线的截面图,图13(d)是表示压电元件向导电性部件25的连接状态的俯视图。
[0112]如图13 (a)、图13(b)、以及图13(c)所示,压电振动模块10具有:矩形状的压电元件I ;作为与压电元件I的一个表面连接的引出用的布线部件的具有弹性的导电性部件25,其是在压电元件I的厚度方向上具有导电性、压电元件I的面内方向绝缘的各向异性导电橡胶(以下用相同的参考标号25来表示);经由粘接剂5贴附在所述压电元件I的另一个表面的弹性板2 ;和与弹性板2 —起覆盖压电元件的外壳部件3。导电性橡胶25贯通外壳部件3并向压电振动模块10的一面侧突出。
[0113]弹性板2与图1所示的第I实施方式相同,为了谋求温度稳定特性的提升以及振动位移的提升,使以JIS K 623表示的硬度计硬度为30-130,为了兼顾振动位移的上升和落下冲击耐久性,由厚度0.1?0.9mm的娃酮橡胶构成。
[0114]作为导电性部件25的导电性橡胶25设置在压电兀件I的一个表面的靠端部处。
[0115]弹性板2经由常温固化型粘接剂或硅酮系双面胶带这样的粘接材料5而被贴附在压电元件I的与设置导电性部件25的表面对置的相反侧的表面。该粘接材料5的硬度优选与弹性板2相同或比弹性板2软。
[0116]弹性板2与图2所示的第I实施方式相同,贴附在触控面板的振动板6来使用,但还能作为智能手机等的扬声器使用,除了可听域以外,还能产生振动器等的低频的振动。
[0117]图14(a)是表示在基于本发明的第2实施方式的压电振动模块中所使用的压电元件的制造工序的图,表示构成压电元件的层叠体的立体图,图14(b)是表示在基于本发明的实施方式的压电振动模块中所使用的压电元件的制造工序的图,表示层叠体的平面电极层的电极图案的俯视图。
[0118]如图14(a)以及图14(b)所示,交替地层叠由矩形状的压电陶瓷板构成的压电体层41、42、43、44、45、45、47、48和由导电体膜构成的平面电极层51、52、53、54、55、56、57、58、59,在与层叠方向(第I方向)交叉的第2方向的两端面分别形成第I以及第2侧面电极61A、61B以及61A,、61B',由此形成压电元件I。各个压电体层41、42、43、44、45、45、47,48由形成在各自的表面上的平面电极层分别构成了压电元件部,在第I方向上层叠各个压电元件部,从而构成层叠体40。
[0119]S卩,在作为层叠体的层叠方向的第I方向的一端的底部电极层51上使压电体层41、第I中间部平面电极层52、压电体层42、第2中间部平面电极层53、压电体层43、第3中间部平面电极层54、压电体层44、第4中间部平面电极层55、压电体层45、第5中间部平面电极层56、压电体层46、第6中间部平面电极层57、压电体层47、第7中间部平面电极层58、压电体层48、最上部平面电极层59按顺序进行层叠而成。各个压电体层41至48在表面和背面分别具备平面电极层,从而各自构成压电元件部。
[0120]在本发明的第2实施方式中,作为压电体层41至48而使用了与第I实施方式相同的PZT系材料的压电陶瓷板,但只要是具有压电效应的材料,便可以是任意的材料,这点毫无疑问。
[0121]底部平面电极层51具有形成在压电体层41的表面的中央部的矩形的电极膜、和引出到与一端侧相反的另一端侧的第2引出电极51B'。
[0122]第I至第7中间部平面电极层52至58在长边方向(与第I方向交叉的第2方向)的端面具备随着在第I方向上前进而相互不同地引出到一端以及另一端地形成的一端侧的第I引出电极52A、53A、54A、55A、56A、57A、58A以及另一端侧的第2引出电极52A'、53A/、54A'、55A' 56A/ ,57A'、58A'。
[0123]最上部平面电极层59具有:电极部(用相同的标号59来表不);引出到一端侧的第I引出电极52B ;和与其电绝缘地设于一端侧的第I端子用电极。另外,在另一端侧具有与电极部绝缘的一对第2端子用电极59A'、59B'。
[0124]中间部平面电极层的第I引出电极52A至58A通过第I侧面电极61A而被电连接。另外,最上部第I端子用电极59A与第I侧面电极61A电连接。另外,最上部第I引出电极59B与第I侧面电极61B电连接。另外,最上部第2端子用电极59A'以及第2引出电极52A,?職'通过第2侧面电极61A,而被电连接。最上部第2端子用电极59B^以及底部第2引出电极51B'通过第2侧面电极61B'而被电连接。
[0125]图15(a)是表示基于图13 (a)、图13 (b)、图13 (C)所示的本发明的第2实施方式的压电元件的极化工序的俯视图,图15(b)是表示相对于图15(a)的压电元件的电极层的电极图案的极化电压的极性的沿着图15(a)的15B-15B'线的截面图,图15 (c)是表示相对于图15(a)的压电元件的电极层的电极图案的极化电压的极性的沿着图15(a)的15C-15C'线的截面图。
[0126]如图15(a)至图15(c)所示,施加极化电压,以使得最上部平面电极层59的极性成为(_),底部电极部51以及层叠方向上隔一层而设的平面电极层53、55、57的极性成为(+),从比层叠方向的最上层更上一层的平面电极层52起隔一层而设的平面电极层54、56、58成为(6冊),具有压电体层41、43、45、47、48的压电元件部如箭头65&所示那样各自被极化,具有压电体层42、44、46的压电元件部沿着箭头65b所示的第I方向各自被极化。
[0127]图16(a)是在图15(a)以及(b)所示的压电元件中表示驱动电压的极性图案的一例的俯视图以及截面图,图6(b)是表示压电元件的平面电极层的驱动电压的极性图案的其他一例的俯视图以及截面图。
[0128]如图16(a)所示,压电元件I追加将具有压电体层的压电元件部的层叠体的最上部平面电极层的第2端子用电极59A'和电极部59连接的连接电极部59c,从而第2侧面端子部62A'和连接电极部被导电连接。另一方面,第I端子用电极59A和第I侧面电极6IA被导电连接。
[0129]如图16(a)所示,将所施加的直流电压的极性设为:使从最上部平面电极59起隔一层而设的平面电极层57、55、53为(_)a,使最上部第I端子用电极59A、以及从比最上部平面电极部59更下一层的平面电极层58以及从更下一层的平面电极层58起隔一层而设的平面电极层56、54、52为(+)。
[0130]若以图16(a)所示那样的极性施加直流电压,则如图16(b)所示那样,对具有压电体层42、44、46、47、48的压电元件部在箭头66c所示的方向上施加电压,对具有压电体层43、45、47的压电元件部在箭头66d所示的方向上施加电压,只是具有最上部的压电体层48的压电元件部如箭头66b所示那样在第2方向上伸展,去除具有最上部以及底部压电体层41的压电元件部之后的剩余的具有压电体层42、43、44、45、46、47的压电元件部在箭头66a所示的第2方向上收缩。另外,底部电极层51以及压电体层41对收缩振动未作出贡献。
[0131]因此,若以图6(a)所示的极性施加交流驱动电压,则只是具有最上部的压电体层48的压电兀件部在第2方向上伸缩振动,具有压电体层42、44、46、47、48的压电兀件部在第2方向上伸缩振动,由于其振动方向如箭头66a以及66b所示那样是彼此相反的方向,因此一起在压电兀件I发生弯曲振动。
[0132]如图16(b)所示,追加将压电元件I的层叠体20的最上部平面电极层的第2端子用电极59A'以及59B'和电极部59连接的连接电极部59C、59C',从而第2侧面端子部62A'以及62B'和连接电极部59C、59C'被导电连接。另一方面,第I端子用电极59A、第I引出电极59B和第I侧面电极61A、6IB被导电连接。
[0133]如图16(b)所示,将所施加的电压的极性设为:使从最上部电极部59起隔一层而设的电极层57、55、53、以及底部电极层51的极性为(_),使最上部第I端子用电极59A、以及比最上部电极部59更下一层的电极部58以及从更下一层的电极部58起隔一层而设的平面电极层56、54、52为(+)。
[0134]若以图16(b)所示那样的极性施加直流电压,则如图16(b)所示那样,对具有压电体层41、42、44、46、47、48的压电元件部在箭头67c所示的方向上分别施加电压,对具有压电体层41、43、45、47的压电元件部在箭头67d所示的方向上分别施加电压,只是包含最上部的压电体层48的压电元件部如箭头67a所示那样在第2方向上伸展,去除具有最上部的压电体层48的压电元件部之后的剩余的具有压电体层41、42、43、44、45、46、47的压电元件部在箭头67b所示的第2方向上收缩。
[0135]因此,若以图6(b)所示的极性施加交流驱动电压,则只是具有最上部的压电体层48的压电元件部在第2方向上伸缩振动,具有压电体层41、42、43、44、45、46、47、48的压电元件部在第2方向上伸缩振动,由于其振动方向如箭头67a以及67b所示那样是彼此相反的方向,因此一起在压电元件I发生弯曲振动。
[0136]图17(a)是表示其他示例所涉及的压电元件的极化工序的俯视图,图17(b)是表示相对于电极层的电极图案的极化电压的极性的沿着图17(a)的17B-17B'线的截面图,图17(c)是表示相对于电极层的电极图案的极化电压的极性的沿着图17(a)的17C-17C'线的截面图。
[0137]如图17(a)至图17(c)所示,压电元件I具有包括4层的压电体层的层叠体,施加极化电压,以使得最上部电极部59成为(_),底部电极部51以及在层叠方向上隔一层而设的电极层53成为(+),比层叠方向的底部更上一层的平面电极层52以及从平面电极层52起隔一层而设的平面电极层54成为(GND),从而压电体层41和压电体层43、44如箭头68a所示那样各自被极化,压电体层42、44、46沿着箭头68b所示的第I方向各自被极化。
[0138]图18(a)以及(b)是表示对图17(a)所示的压电元件施加直流电压时的极性图案的一例的俯视图以及截面图,图18(c)以及(d)是表示压电元件的平面电极层的驱动电压的极性图案的其他一例的俯视图以及截面图。
[0139]如图18(a)以及(b)所示,压电元件I追加连接电极部59C来导电连接压电体层的层叠体的最上部平面电极层的第2端子用电极59A'和平面电极层59。第2侧面电极部61A'和第2端子用电极59A'被导电连接。另一方面,第I端子用电极59A和第I侧面电极被导电连接。
[0140]如图18(a)以及图18(b)所示,将所施加的直流电压的极性设为:使从最上部表面电极层59起隔一层而设的平面电极层53为(_),使最上部第I端子用电极59A、以及比最上部平面电极层59更下一层的平面电极层54以及从更下一层的平面电极层54起隔一层而设的平面电极层52为(+)。
[0141]若以图18(a)以及图18(b)所示那样的极性图案施加直流电压,则如图18(b)所示那样,对具有压电体层52、54的压电元件部在箭头69c所示的方向上施加电压,对具有压电体层43的压电元件部在箭头69d所示的方向上施加电压,只是具有最上部的压电体层44的压电元件部如箭头69a所示那样在第2方向上伸展,去除具有最上部压电体层48的压电元件部以及具有底部压电体层41的压电元件部之后的剩余的具有压电体层42、43的压电元件部如箭头69b所示那样在第2方向上收缩。另外,具有底部平面电极层51以及压电体层41的压电元件部对收缩振动未做出贡献。
[0142]因此,若以图18(a)以及图18(b)所示那样的极性图案施加交流驱动电压,则只是具有最上部压电体层44的压电元件部在第2方向上伸缩振动,去除具有最上部压电体层的压电元件部以及具有底部压电体层41的压电元件部之后的剩余的具有压电体层42、43的压电元件部在第2方向上伸缩振动,但由于如箭头69a以及箭头69b所示那样彼此在相反的方向上振动,因此被合成而使压电元件I进行弯曲振动。
[0143]如图18(c)以及图18(d)所示,各自追加将其他一例所涉及的压电元件I的层叠体20的最上部平面电极层的第2端子用电极59A'以及59B'和平面电极层59连接的连接电极部59C、59C',从而第2端子用电极61A'以及61B'经由第2端子用电极59A'以及59B'、以及连接电极部59C、59C'而与平面电极部59A导电连接。另一方面,第I端子用电极59A、第I引出电极59B和第I侧面电极61A、6IB被导电连接。
[0144]如图18(c)以及(d)所示,将所施加的直流电压的极性图案设为:使从最上层平面电极层59起隔一层而设的平面电极层53、底部平面电极层51的极性为(_),使最上部第I端子用电极59A、以及比最上部平面电极层59更下一层的平面电极层58以及从更下一层的平面电极层58起隔一层而设的平面电极层54、52为(+)。
[0145]若以图18(c)以及(d)所示那样的极性施加直流,则如图18(d)所示那样,对具有压电体层42、44的压电元件部在箭头70c所示的方向上施加电压,对具有压电体层41、43的压电元件部在箭头70d所示的方向上施加电压,只是最上部的压电体层44在箭头70a所示的第2方向上伸展,去除最上部的压电体层44之后的剩余的压电体层41、42、43在箭头70b所示的第2方向上收缩。
[0146]因此,若以图18(c)以及图18(d)所示那样的极性施加交流驱动电压,则只是具有最上部的压电体层44的压电元件部在第2方向上伸缩振动,去除具有最上部压电体层的压电元件部之后的剩余的具有压电体层41、42、43的压电元件部在第2方向上伸缩振动,但由于如箭头70a以及箭头70b所示那样彼此在相反的方向上振动,因此被合成而使压电元件进行弯曲振动。
[0147]图20(a)是表示基于本发明的第2实施方式的压电振动模块的变形例的立体图,图20 (b)是沿着图20 (a)的20B-20B丨线的截面图,图20 (c)是沿着图20 (a)的20C-20C丨线的截面图,图20(d)是表示导电性部件的连接状态的俯视图。
[0148]参考图20 (a)、图20(b)、图20 (C)、以及图20 (d),第2实施方式的变形例所涉及的压电振动模块与第2发明的形态的压电振动模块在具有弹性的导电性部件25的个数上不同。即,变形例所涉及的压电振动模块10除了具有压电元件I的最上部平面电极层的第2方向的一端侧的导电性部件25以外,还在第2方向的另一端具有跨第2端子用电极59A,、59B'而设的由与导电性部件25相同的导电性橡胶构成的导电性部件26。
[0149]图21 (a)是表示基于图13 (a)、图13(b)以及图13 (C)所示的第2实施方式的压电振动模块向驱动电路基板的装配状态的截面图,图21(b)是表示图20(a)的第2实施方式的变形例所涉及的压电振动模块向驱动电路基板的装配状态的截面图。
[0150]如图21(a)以及图21(b)所示,第2实施方式以及变形例所涉及的压电振动模块10经由由导电性橡胶构成的导电性部件25、26的突出部而被装配到驱动电路基板50。
[0151]图22(a)是表示基于图21(a)的第2实施方式的压电振动模块向驱动电路基板的装配方法的截面图,图22(b)是表示基于图22(a)的第2实施方式的变形例所涉及的压电振动模块向驱动电路基板的装配方法的截面图。
[0152]如图22(a)以及图22(b)所示,第2实施方式以及其变形例所涉及的压电振动模块10通过筐体75如箭头73以及74所示那样施加压力,通过将分别由导电性橡胶构成的导电性部件25、26的突出部压入10-50%,从而与驱动电路基板50电连接,被收纳在筐体75内而被装配。
[0153]图23(a)是表示基于本发明的第3实施方式的压电振动模块的立体图,图23(b)是沿着图23 (a)的压电振动模块的23B-23B'线的截面图,图23(c)是沿着图23 (a)的压电振动模块的23C-23C'线的截面图,图23(d)是基于图23 (a)的第3实施方式的压电振动模块的变形例所涉及的压电振动模块的沿着与图23(c)相同位置的23C-23C'线的截面图。
[0154]图23(a)、图23(b)、以及图23(c)所示的基于第3实施方式的压电振动模块、与图1 (a)、图1 (b)、以及图1 (C)所示的基于第I实施方式的压电振动模块,在设置声压调整单元这一点上不同。
[0155]S卩,如图23 (a)、图23(b)、以及图23(c)所示,压电振动模块10具有:矩形状的压电元件I ;作为与压电元件I的一个表面连接的引出用的布线部件4的挠性布线(FPC)基板4 ;经由粘接剂5贴附在所述压电元件I的另一个表面的弹性板2 ;和与弹性板2 —起覆盖压电兀件的外壳部件3。
[0156]压电元件I与图2所示的压电元件相同,都是交替地层叠由矩形状的压电陶瓷板构成的压电体层21、22、以及23、和由导电体膜构成的电极层11、12、13、以及14,在与层叠方向(第I方向)交叉的第2方向的两端面分别形成了第I以及第2侧面电极15以及16,由此构成。
[0157]在本发明的第3实施方式中,与本发明的第I实施方式相同,作为压电体层41、42、43、44、45、46、47、48而使用了 PZT系材料的压电陶瓷板,但只要是具有压电效应的材料,便可以是任意的材料,这点毫无疑问。
[0158]弹性板2为了谋求温度稳定特性的提升以及振动位移的提升,使以JISK 623表示的硬度计硬度为30-130,为了兼顾振动位移的上升和落下冲击耐久性,由厚度0.1?0.9mm的硅酮橡胶构成。
[0159]作为布线部件4的挠性布线基板(FPC基板)4设置在压电元件I的一个表面的靠端部处。
[0160]与图7(a)中所示相同,FPC基板4在挠性基材4c的一个表面(图中为背面)的长度方向两侧相互平行地形成了导体图案4a、4b。
[0161]与图2所示的相同,弹性板2经由常温固化型粘接剂或硅酮系双面胶带这样的粘接材料5而被贴附在压电元件I的与设置FPC基板4的表面对置的相反侧的表面。该粘接材料5的硬度优选与弹性板2相同或比弹性板2软。
[0162]弹性板2与图2的示例相同,贴附在触控面板的振动板6来使用,但还能作为智能手机等的扬声器使用,除了可听域以外,还能产生振动器等的低频的振动。
[0163]到以上为止都与第I实施方式相同。
[0164]如图23 (a)、图23 (b)、以及图23 (c)所示,基于本发明的第3实施方式的压电振动模块10、与基于第I实施方式的压电振动模块,在具有埋设于外壳部件3来构成外壳复合部件的复合件80这一点上不同。复合件80作为使声压频率特性平坦化的声压调整单元发挥功能。
[0165]如图23 (d)所示的变形例所涉及的复合件80那样,也可以从外壳部件3露出一面来设置,这一点毫无疑问。
[0166]图25(a)是表示基于本发明的第4实施方式的压电振动模块的立体图,图25(b)是沿着图25 (a)的压电振动模块的25B-25B'线的截面图,图25(c)是沿着图25 (a)的压电振动模块的25C-25C'线的截面图。
[0167]图25 (a)、图25 (b)、以及图25 (c)所示的基于第4实施方式的压电振动模块、与图1 (a)、图1 (b)、以及图1 (C)所示的基于第I实施方式的压电振动模块,在设置声压调整单元这一点上不同。声音调整单元由在外壳3的表面突出并隔着间隔排成一列而设的三个突起部3a构成,该突起部3a使表面振动分布平坦化,并且设置在成为玻璃面板的共振模的节点的部分。由此,能避免使扬声器等的音质降低的与玻璃面板的共振。
[0168]在以上说明过的本发明的第2、第3、以及第4实施方式中,与第I实施方式相同,压电振动模块构成为由振动板2以及外壳部件3覆盖压电元件,但只要是硅酮橡胶等具有弹性的材料,便能通过模制而一体形成,这一点毫无疑问。
[0169]实施例
[0170]接下来,说明基于本发明的实施方式的压电振动模块的诸特性。
[0171](实施例1)
[0172]准备了图1 (a)、图1(b)、以及图1(c)所示的结构的压电元件1、和压电振动模块
10。对于本发明的实施例所涉及的压电振动模块的压电元件的振动体2以及外壳部件3而使用硅酮橡胶。
[0173]本发明的实施例所涉及的压电振动模块相对于长度27_、厚度1.0_、宽度5.0mm的压电元件I而具有整体的长度30mm、厚度1.8mm、宽度3.0mm。
[0174]为了进行比较,在相同尺寸下,作为该压电振动模块的振动板以及外壳部件,使用了以聚氨基甲酸乙酯进行模制后的压电振动模块。
[0175]关于位移的测定,使用函数发生器和高频放大器,输入20Vpp、300?3400Hz的驱动电压,用激光位移计来测定了位移。
[0176]使基于本发明的实施例的压电振动模块、比较例所涉及的压电振动模块在恒温槽中温度从_40°C向100°C变化,调查了位移的温度特性以及位移变化率的温度特性。在图9(a)以及图9(b)中示出其结果。
[0177]如图9(a)所示,关于位移(以nm为单位,以下将峰间(Peak to Peak)的位移振幅称作nmpp),在-30?80°C之间,在1700?2400的范围内,判明了元件的位移以及较之于比较例而位移的变动明显较少。
[0178]如图9(b)所示,关于位移变化率(nmpp),在-30?80°C之间,在10?-8的范围内,判明了元件的位移变化率以及较之于比较例而位移的变化率明显较少。
[0179](实施例2)
[0180]在与实施例1所使用的压电振动模块相同的本发明的压电振动模块中,在室温下使用与实施例1相同的位移计,使压电振动模块的外壳部件以及振动板的硅酮橡胶的硬度计硬度(JIS K 6253)从10变化到16,来测定了相对于硬度的位移。在图10中示出其结果。如图9所示,判明了在硬度30-130的硅酮橡胶下,位移(nmpp)为1500-2000的最佳值。通过使硬度计硬度为30?130,从而能使振动位移的大小增大。
[0181](实施例3)
[0182]在实施例1所使用的结构相同的结构下,使用只是硅酮橡胶的厚度(单侧厚度)不同的压电振动模块、和相同厚度的压电振动模块,各自在室温下,通过与实施例1相同的位移测定来测定了相对于硅酮橡胶的厚度(单侧厚度)的位移。另外,改变高度来使本发明的压电振动模块落下,基于压电元件的损坏、裂纹、缺损等的有无来测定了容许落下高度。
[0183]在图11中示出其结果。如图11所示,在厚度为0.1?0.8mm的范围内,判明了位移(nmpp)是1500至2300的范围内,容许落下高度为1.5m?2.2m。据此,通过使硅酮橡胶的单侧厚度为0.1?0.8mm,从而能谋求振动位移和落下冲击耐久性的两者。
[0184](实施例4)
[0185]制作图13以及图20所示的本发明的压电振动模块10,与图14所示的构成相同地形成最上部以及最下部平面电极层以及中间部平面电极层,层叠了 16层具有压电体层的压电元件部,并制作通常品的层叠了 15层具有压电体层的压电元件部的比较例所涉及的压电振动模块,调查了其声压的频率特性。另外,本发明的实施例4所涉及的压电元件模块的压电元件的宽度为2.4mm、长度为27mm、厚度为1.0mm。在图19中示出其结果。在图19中,横轴表示驱动电压的频率(Hz),纵轴表示声压(dBspl)。如图19所示那样可知,与将曲线91所示的压电元件部(压电体层)层叠了 15层的比较例所涉及的压电振动模块相比,将曲线92所示的压电元件部(压电体层)层叠了 16层的本发明的压电振动模块的声压更加上升。
[0186](实施例5)
[0187]作为图23(A)、(b)、以及(C)所示的外壳部件的复合件,将厚度50 μ m的由不锈钢的SUS304构成的复合板材A以及厚度200 μ m的PET (聚对苯二甲酸乙二醇酯)的复合板材B分别与外壳部件一体化,由此来制作了压电振动模块。另外,为了进行比较,制作了图1(a)、图1(b)以及图1(c)所示的基于第I实施方式的压电振动模块。另外,压电元件的宽度为2.4mm、长度为27mm、厚度为1.0mm,振动板以及外壳部件的厚度为1.8mm、宽度为
2.4mm、长度为30mm。调查了该压电振动模块的声压的频率依赖性。在图24中示出其结果。在图24中,横轴表示驱动频率(Hz),纵轴表示声压(dBspl)。如图24所示那样可知,曲线93所示的基于第I实施方式的压电振动模块相对于频率起伏激烈,与此相对,使用了本发明的复合件A以及B的任何的压电振动模块也如曲线95以及94所示那样声压的频率特性平坦化。这是因为,通过被复合的板材,压电元件的共振和所安装的被安装物的共振相抵。
[0188](实施例6)
[0189]以使图25 (a)、图25 (b)、以及图25 (C)所不的压电振动模块避开玻璃板81的振动的共振为目的,使突起部3a位于玻璃板81的共振的节点或其附近来进行安装,调查了其振动分布。另外,压电元件的宽度为2.4mm、长度为27mm、厚度为1.0mm,压电振动模块的外壳部件以及振动板的外设部件的长度为30mm、宽度为3.0mm、厚度为1.8mm。
[0190]图26(a)是使玻璃板载于图25(a)所示的压电振动模块的突起部侧并调查了其振动的平面分布的俯视图,图26(b)是使玻璃板载于图25(a)所示的压电振动模块的突起部侧并调查了其振动的垂直分布的主视图。为了进行比较,图27(a)是使玻璃板载于图1(a)所示的压电振动模块并调查了其振动的平面分布的俯视图,图27(b)是使玻璃板载于图1 (a)所示的压电振动模块的突起部侧并调查了其振动的垂直分布的主视图。
[0191]在图26(a)以及图27(a)的比较中可知,本发明所涉及的具有突起部3a的压电振动模块的振动的平面分布82的变动大于没有突起部的压电振动模块的平面分布83的变动。另外,从图26(b)以及图27(b)的比较可知,本发明所涉及的具有突起部3a的压电振动模块的振动的垂直分布82的变动大于比较例所涉及的没有突起部的压电振动模块的振动的垂直分布83的变动。
[0192]另外,若将突起部3a的位置置于压电元件的振动的腹部,则振动的传播变得更大,振动的平面分布以及振动的垂直分布也更大,变化变大,这是显而易见的。
[0193]产业上的利用可能性
[0194]如以上叙述那样,本发明的压电振动模块被应用在便携终端、所有触控面板、游戏控制器、游艺机等面板音响用压电振动模块中。
[0195]本申请主张以在2012年4月5日申请的日本申请特愿第2012-86278号为基础的优先权,并将其公开的全部内容援引于此。
[0196]标号说明
[0197]1、30压电元件
[0198]2弹性板
[0199]3外壳部件
[0200]3a突起部
[0201]4布线部件(FPC基板)
[0202]4a、4b导体图案
[0203]4c 基材
[0204]5粘接剂
[0205]6振动板
[0206]10压电振动模块
[0207]11、12、13、14 平面电极层
[0208]lla、12a、13a、14a 第 I 电极部
[0209]llb、12b、13b、14b 第 2 电极部
[0210]llc、12c、12d、13c、13d、14c、14d 绝缘部
[0211]15第I侧面电极
[0212]15a第I外部电极
[0213]15b第2外部电极
[0214]15c绝缘部
[0215]16第2侧面电极
[0216]20、40 层叠体
[0217]21、22、23 压电体层
[0218]25,26导电性部件(导电性橡胶)
[0219]41、42、43、44、45、46、47、48 压电体层
[0220]50驱动电路基板
[0221]51、52、53、54、55、56、57、58、59 平面电极层
[0222]51B'、53A'、55A'、57A'第 2 引出电极
[0223]52A、54A、56A、58A、59B 第 I 引出电极
[0224]59A第I端子用电极
[0225]59A'、59B'第2端子用电极
[0226]61A、61B第I侧面电极
[0227]61A'、61B'第 2 侧面电极
[0228]65a、65b、68a、68b表示极化方向的箭头
[0229]66a、67a、69b表示收缩方向的箭头
[0230]66b、67b、69a表示伸长方向的箭头
[0231]66c、66d、67c、67d、69c、69d、70c、70d 表示电压施加方向的箭头
[0232]73、74表示压力方向的箭头
[0233]75 筐体
[0234]80复合件
[0235]81玻璃面板
[0236]82、83振动分布
【权利要求】
1.一种压电振动模块,其特征在于,具备: 压电元件; 布线部件,与所述压电元件连接,且被引出到外部;和 弹性板,被安装在所述压电元件的一面, 所述弹性板由硅酮橡胶形成。
2.根据权利要求1所述的压电振动模块,其特征在于, 所述压电振动模块还具备:外壳部件,被设置成与所述弹性板一起覆盖所述压电元件和所述布线部件的与所述压电元件的连接部分, 所述外壳部件由与所述弹性板相同的硅酮橡胶形成。
3.根据权利要求1或2所述的压电振动模块,其特征在于, 在所述压电元件中的与所述一面对置的另一面具有电极取出部, 所述布线部件是与所述电极取出部导电连接的挠性布线基板。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的压电振动模块,其特征在于, 所述硅酮橡胶具有硬度30-130。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的压电振动模块,其特征在于, 所述弹性板和所述压电元件经由常温固化型的硅酮粘接剂而被粘接。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的压电振动模块,其特征在于, 所述压电元件具有:层叠体,交替地层叠了压电体层和电极层;和第I侧面电极以及第2侧面电极,被设置在与作为所述层叠体的层叠方向的第I方向交叉的第2方向的两端面或两侧面, 所述电极层具有:第I电极部;和第2电极部,与所述第I电极部相互电分离, 所述第I侧面电极具有:第I外部电极以及第2外部电极,排列在与所述第I方向以及第2方向交叉的第3方向上, 所述电极层的第I电极部与所述第I外部电极连接, 所述电极层的第2电极部的所述第2方向的一端与所述第2外部电极连接, 所述第I方向的两端的电极层的所述第2电极部的所述第2方向的另一端与所述第2侧面电极连接, 将所述第I方向的两端的电极层的所述第2电极部作为驱动外部电极,将所述第I方向的两端之间的中间部电极层的所述第I电极作为驱动内部电极,将各所述电极层以及第I侧面电极以及第2侧面电极电连接,以使得能在所述第I电极部与所述第2电极部之间施加驱动电压。
7.根据权利要求6所述的压电振动模块,其特征在于, 通过施加极化电压,从而所述层叠体的第I方向的两端的压电体层在沿着所述层叠方向的方向上被极化。
8.根据权利要求7所述的压电振动模块,其特征在于, 所述压电振动模块具有通过在所述第I电极部与第2电极部之间施加驱动电压从而使所述压电体层沿着所述第2方向进行伸缩的结构。
9.一种电声变换装置,其特征在于, 将权利要求1至8中任一项所述的压电振动模块的所述弹性板贴附在振动板。
10.一种压电元件,其特征在于,具有:层叠体,交替地层叠了压电体层和表面电极层;和第I侧面电极以及第2侧面电极,被设置在与作为所述层叠体的层叠方向的第I方向交叉的第2方向的两端面或两侧面, 所述表面电极层具有--第I电极部;和第2电极部,与所述第I电极部相互电分离,所述第I侧面电极具有:第I外部电极以及第2外部电极,排列在与所述第I方向以及第2方向交叉的第3方向上, 所述电极层的第I电极部与所述第I外部电极连接, 所述电极层的第2电极部的所述第2方向的一端与所述第2外部电极连接, 所述第I方向的两端的电极层的所述第2电极部的所述第2方向的另一端与所述第2侧面电极连接, 将所述第I方向的两端的电极层的所述第2电极部作为驱动外部电极,将所述第I方向的两端之间的中间部电极层的所述第I电极作为驱动内部电极,将各所述电极层以及第I侧面电极以及第2侧面电极电连接,以使得能在所述第I电极部与所述第2电极部之间施加驱动电压。
11.根据权利要求10所述的压电元件,其特征在于, 通过施加极化电压,从而所述层叠体的第I方向的两端的压电体层在沿着所述层叠方向的方向上被极化。
12.根据权利要求11所述的压电元件,其特征在于, 所述压电元件具有通过在所述第I电极部与第2电极部之间施加驱动电压从而使所述压电体层沿着所述第2方向进行伸缩的结构。
13.—种压电元件的制造方法,其特征在于,具有: 准备具备相互绝缘的三个电极的第I压电体的工序; 准备具备相互绝缘的两个电极的第2压电体的工序; 准备具备相互绝缘的三个电极的至少一个第3压电体的工序; 构成层叠体的工序,该层叠体在所述第I压电体与第2压电体之间夹着所述第3压电体进行层叠,使所述第I压电体以及第3压电体的三个电极相互电连接,并且使所述第I压电体以及第3压电体的相互电连接的三个电极之内的两个电极和所述第2压电体的两个电极相互电连接; 使用设于所述第I压电体的三个电极来极化所述第I压电体以及所述第2压电体的工序; 使所述第I压电体的三个电极之中一个电极与其他电极电连接,并且在各个压电体中形成相互电绝缘的两个元件用电极的工序;和 将具备与所述第I压电体的一方的两个元件用电极电连接的导体图案的端子进行连接的工序。
14.一种压电振动模块的制造方法,其特征在于, 在通过权利要求13所述的压电元件的制造方法制造出的压电元件的所述元件用电极连接挠性布线基板,在形成了所述元件用电极的表面以外的表面安装振动板。
15.—种电声变换装置的制造方法,其特征在于, 在权利要求14所述的压电振动模块的制造方法中还具有下述工序:按照将所述挠性布线基板的连接部包含在内的方式用外壳部件覆盖所述压电元件。
16.—种压电振动模块,其特征在于,具备: 压电元件; 布线部件,与所述压电元件连接,且被引出到外部; 弹性板,被安装在所述压电元件的一面;和 外壳部件,被设置成覆盖所述压电元件以及所述布线部件的与所述压电元件的连接部分。
17.根据权利要求16所述的压电振动模块,其特征在于, 所述压电振动模块具有:电极取出部,被设置在所述压电元件的与安装了所述弹性板的所述一面对置的另一面, 所述布线部件是与所述电极取出部导电连接的挠性布线基板以及具有弹性的导电性部件之内的任一个。
18.根据权利要求16或17所述的压电振动模块,其特征在于, 所述布线部件是所述挠性布线基板, 所述挠性布线基板从所述电极取出部在沿着所述压电元件的所述一面或另一面的方向上贯通所述外壳部件并在所述压电元件的长边方向上被引出。
19.根据权利要求17所述的压电振动模块,其特征在于, 所述布线部件是所述导电性部件, 所述导电性部件从所述电极取出部在与所述压电元件的另一面交叉的方向上贯通所述外壳部件并突出。
20.根据权利要求16至19中任一项所述的压电振动模块,其特征在于, 所述压电振动模块还具备声压调整单元, 所述声压调整单元具有在所述外壳部件的表面突出而设的突起部, 所述突起部被设置在安装所述压电振动模块的被安装部件的成为由所述压电振动模块激发的共振的节点的部分。
21.根据权利要求17至19中任一项所述的压电振动模块,其特征在于, 所述压电振动模块还具有声压调整单元, 所述声压调整单元具有:复合件,与所述压电元件平行地一体式设于所述外壳, 所述复合件使所述压电元件的自身的振动、和被安装部件的由所述压电振动模块激发的振动相互抵消。
22.根据权利要求17至19中任一项所述的压电振动模块,其特征在于, 所述压电振动模块具有:层叠体,在第I方向上层叠了多片构成所述压电元件的压电元件部, 各所述压电元件部具有:压电体层;表面电极层,在各所述压电体层上形成于与所述第I方向交叉的第2方向;和第I侧面电极或第2侧面电极,形成在所述压电体层的所述第2方向的端部且与所述表面电极层连接, 所述第I侧面电极以及第2侧面电极从所述表面电极层被引出到与所述层叠体的层叠位置相应的各所述压电体层的所述端部。
23.根据权利要求19所述的压电振动模块,其特征在于, 所述层叠体具有:底部压电元件部,被定位于底部;和最上部压电元件部,被定位于最上部, 所述最上部压电元件部的极化方向与包括所述底部压电元件部在内的其他压电元件的极化方向不同。
24.根据权利要求23所述的压电振动模块,其特征在于, 所述最上部压电体层、和去除所述最上部压电体层以外的所述底部压电体层之后的压电体层构成为具有激发彼此相反的伸缩振动这样的电极结构。
25.根据权利要求21至24中任一项所述的压电振动模块,其特征在于, 所述压电振动模块还具备声压调整单元, 所述声压调整单元构成进行由所述压电元件部的层叠数、各所述压电元件部的极化方向、以及所述压电元件部的驱动电压的施加方向而确定的弯曲振动的双压电晶片结构。
26.根据权利要求21至25中任一项所述的压电振动模块,其特征在于, 所述压电体层的数量为2η,其中η为I以上的整数。
27.—种电声变换装置,其特征在于,具备: 权利要求19所述的压电振动模块; 驱动电路基板;和 筐体, 所述筐体经由所述压电振动模块而将所述导电性部件压接在所述驱动电路基板。
28.—种压电振动模块的装配方法,是将权利要求19所述的压电振动模块收纳在筐体内来进行装配的装配方法,其特征在于, 所述布线部件是贯通所述外壳并向外部突出的导电性部件, 所述筐体将所述压电振动模块的所述导电性部件的突出端压接在驱动电路基板。
29.—种压电元件,其特征在于,具有:层叠体,在第I方向上层叠了多个压电元件部, 各所述压电元件部具有:压电体层;表面电极层,在各所述压电体层上形成于与所述第I方向交叉的第2方向;和第I侧面电极或第2侧面电极,形成在所述压电体层的所述第2方向的端部且与所述表面电极层连接, 所述第I侧面电极以及第2侧面电极从所述表面电极层被引出到所述层叠体中的与各所述压电元件部的层叠位置相应的各所述压电体层的所述侧部。
30.根据权利要求29所述的压电元件,其特征在于, 所述层叠体具有:底部压电元件部,被定位于底部;和最上部压电元件部,被定位于最上部, 所述最上部压电元件部的极化方向和包括所述底部压电元件部在内的其他压电元件部的极化方向不同。
31.根据权利要求30所述的压电元件,其特征在于, 所述最上部压电体层、和去除所述最上部压电体层以外的所述底部压电体层之后的压电体层具有激发彼此相反的伸缩振动这样的电极结构。
32.根据权利要求29所述的压电元件,其特征在于, 所述压电元件还具备声压调整单元, 所述声压调整单元构成进行由所述压电元件部的层叠数、各所述压电元件部的极化方向、以及所述压电元件部的驱动电压的施加方向而确定的弯曲振动的双压电晶片结构。
33.根据权利要求29至32中任一项所述的压电元件,其特征在于, 所述压电体层的数量为2η,其中η为I以上的整数。
34.一种压电元件的制造方法,其特征在于,具备: 准备具有压电体层、表面电极层、以及形成于端部的端部电极层、且具有相互不同的端部电极层的多个压电元件部的工序;和 形成层叠体的工序,该层叠体通过在第I方向上依次层叠多个所述压电元件部而构成, 在形成所述层叠体的工序中,按照各压电体元件部的所述端部电极层被引出到所述层叠体中的与各所述压电元件部的层叠位置相应的所述端部侧的方式进行层叠。
35.根据权利要求34所述的压电元件的制造方法,其特征在于, 所述层叠体具有:底部压电元件部,被定位于底部;和最上部压电元件部,被定位于最上部, 所述压电元件的制造方法还具有下述工序:按照所述最上部压电元件部的极化方向与包括所述底部压电元件部在内的其他压电元件部的极化方向不同的方式进行极化。
36.根据权利要求35所述的压电元件的制造方法,其特征在于, 所述最上部压电体层、和去除所述最上部的压电体层以外的所述底部压电体层之后的压电体层具有激发彼此相反的伸缩振动这样的电极结构。
37.根据权利要求34至36中任一项所述的压电元件的制造方法,其特征在于, 所述压电元件的制造方法还具备形成声压调整单元的工序, 在形成所述声压调整单元的工序中形成进行由所述压电元件部的层叠数、各所述压电元件部的极化方向、以及所述压电元件部的驱动电压的施加方向而确定的弯曲振动的双压电晶片结构。
38.根据权利要求34至37中任一项所述的压电元件的制造方法,其特征在于, 层叠2η片的所述压电体层,其中η为I以上的整数。
39.一种压电振动模块的制造方法,其特征在于, 在权利要求34至36中任一项所述的压电元件的制造方法中还具有: 将用于取出到外部的布线部件与所述压电元件连接的工序; 在所述压电元件的一面安装弹性板的工序;和 设置对所述压电元件以及所述布线部件的与所述压电元件的连接部分进行覆盖的外壳部件的工序。
40.根据权利要求39所述的压电振动模块的制造方法,其特征在于, 所述布线部件是与所述电极取出部导电连接的挠性布线基板,或是具有弹性的导电性部件。
41.根据权利要求40所述的压电振动模块的制造方法,其特征在于, 所述布线部件是所述挠性布线基板, 按照从所述电极取出部在沿着所述压电元件的所述一面或另一面的方向上贯通所述外壳部件并在所述压电元件的长边方向上被引出的方式,形成所述挠性布线基板。
42.根据权利要求40所述的压电振动模块的制造方法,其特征在于, 所述布线部件是所述导电性部件, 按照从所述电极取出部在与所述压电元件的另一面交叉的方向上贯通所述外壳部件并突出的方式,形成所述导电性部件。
43.根据权利要求39至42中任一项所述的压电振动模块的制造方法,其特征在于, 所述压电振动模块的制造方法还具备形成声压调整单元的工序, 所述声压调整单元包括:形成在所述外壳部件的表面突出的突起部。
44.根据权利要求39至43中任一项所述的压电振动模块的制造方法,其特征在于, 所述压电振动模块的制造方法还具备形成声压调整单元的工序, 形成所述声压调整单元的工序包括:与所述外壳一体且与所述压电元件平行地形成复合件。
【文档编号】H04R7/04GK104247459SQ201280072157
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2012年7月13日 优先权日:2012年4月5日
【发明者】阿部善幸, 水野豪, 岛博司, 山口将央, 池泽纪研, 熊坂克典 申请人:Nec东金株式会社

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