JP6434373B2 - 圧電アクチュエータおよびこれを備えた圧電振動装置、音響発生器、音響発生装置、電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、音響発生器として好適な圧電アクチュエータおよびこれを備えた圧電振動装置、音響発生器、音響発生装置、電子機器に関するものである。

圧電アクチュエータとして、圧電体層と内部電極層とが積層された積層体を備え、この積層体の内部電極層が導出された側面に外部電極が設けられ、この外部電極に接続されて積層体の主面に表面電極が設けられた圧電素子と、当該圧電素子の表面電極上に導電性接合材を介して配線部材が接合された構成のものが知られている。

また、このような圧電アクチュエータを振動板に取り付けた音響発生器が知られている（例えば、特許文献１を参照）。この音響発生器は、例えばモバイルコンピューティング機器等、小型の電子機器に組み込まれて使用される。

特開２００２−１９９４９３号公報

上記の圧電アクチュエータにおいては、配線部材を接合する導電性接合材が、圧電素子の振動に追従できずに、破損して断線するおそれがあった。

また、上記の圧電アクチュエータを用いた音響発生器では、配線部材が接合された部位とこの接合部位から離れた部位とで振動モードに差が生じ、特定の周波数領域に大きな歪が生じて、この歪によって不要振動が発生していた。そして、この不要振動の共振によって、音圧にディップが生じ、音質が低下するおそれがあった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、配線部材を接合する導電性接合材の破損を抑制した圧電アクチュエータおよびこれを備えた圧電振動装置、音響発生器、音響発生装置、電子機器を提供することを目的とする。

本発明の圧電アクチュエータは、上面に表面電極を有する圧電素子と、前記表面電極に
導電性接合材を介して端部が電気的に接続された配線部材とを備え、前記圧電素子と前記配線部材との接続部の断面において、前記表面電極、前記配線部材および前記導電性接合材によって取り囲まれており、前記配線部材の前記圧電素子から延出する幅方向の長さが前記延出する方向に垂直な方向の長さより大きい空隙があることを特徴とするものである。

また、本発明の圧電振動装置は、上記の圧電アクチュエータと、前記圧電素子の下面に取り付けられた振動板とを備えていることを特徴とするものである。

また、本発明の音響発生器は、上記の圧電アクチュエータと、前記振動板の外周部を支持する枠体とを備えていることを特徴とするものである。

また、本発明の音響発生装置は、上記の圧電アクチュエータと、該圧電アクチュエータを収容する筐体とを備えていることを特徴とするものである。

また、本発明の電子機器は、上記の圧電アクチュエータと、該圧電アクチュエータに接続された電子回路と、該電子回路および前記圧電アクチュエータを収容する筐体とを備えていることを特徴とするものである。

本発明の圧電アクチュエータによれば、配線部材を接合する導電性接合材の破損を抑制し、断線を抑制することができる。

また本発明の圧電振動装置によれば、導電性接合材の破損を抑制し、断線を抑制した圧電アクチュエータを用いて構成されていることから、長期信頼性に優れたものとすることができる。

また本発明の音響発生器によれば、導電性接合材の破損を抑制し、断線を抑制した圧電アクチュエータを用いて構成されていることから、長期信頼性に優れたものとすることができる。さらに、圧電アクチュエータを構成する導電性接合材が変形しやすくなることで、歪によって生じるディップが低減されることから、音質に優れた音響発生器とすることができる。

また本発明の音響発生装置によれば、長期信頼性および音質に優れ、さらに音圧の向上した音響発生装置とすることができる。

また本発明の電子機器によれば、長期信頼性および音質に優れた高性能の電子機器とすることができる。

（ａ）は本実施形態の圧電アクチュエータの一例を示す概略平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す破線領域をＡ−Ａ線で切断した一例の概略拡大断面図であり、（ｃ）は（ｂ）に示すＢ−Ｂ線で切断した一例の要部拡大断面図である。 図１に示す圧電素子の概略縦断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、図１（ｂ）に示すＢ−Ｂ線で切断した他の例の要部拡大断面図である。 図１（ｂ）に示すＢ−Ｂ線で切断した他の例の要部拡大断面図である。 本実施形態の圧電振動装置の一例を示す概略斜視図である。 （ａ）は本実施形態の音響発生器の一例を示す概略平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ線で切断した断面の一例を示す概略断面図、（ｃ）は（ａ）に示すＡ−Ａ線で切断した断面の他の例を示す概略断面図である。 本実施形態の音響発生装置の一例の構成を示す図である。 本実施形態の電子機器の一例の構成を示す図である。 本実施形態および比較例の音響発生器の歪特性を示す図である。

以下、本実施形態の圧電アクチュエータの一例について図面を参照して説明する。

図１（ａ）は本実施形態の圧電アクチュエータの一例を示す概略平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す破線領域をＡ−Ａ線で切断した概略断面図であり、図１（ｃ）は図１（ｂ）に示すＢ−Ｂ線で切断した概略断面図である。

図１に示す圧電アクチュエータ１０は、上面に表面電極１１を有する圧電素子１と、表面電極１１に導電性接合材２を介して端部が電気的に接続された配線部材３とを備え、圧
電素子１と配線部材３との接続部の断面において、表面電極１１、配線部材３および導電性接合材２によって取り囲まれた空隙４がある。

圧電アクチュエータ１０を構成する圧電素子１は、振動板の主面に貼り付けられるなどして取り付けられ、電圧の印加を受けて振動することによって振動板を励振させるもので、例えば図２に示すように、４層のセラミックスからなる圧電体層１２と、３層の内部電極層１３が交互に積層された積層体と、かかる積層体の一方主面（上面）および他方主面（下面）に形成された表面電極１１と、内部電極層１３が導出された側面に形成された外部電極１４とを備える。

圧電素子１を構成する圧電体層１２は圧電特性を有するセラミックスで形成されたもので、このようなセラミックスとして、チタン酸ジルコン酸鉛（ｌｅａｄ ｚｉｒｃｏｎａｔｅ ｔｉｔａｎａｔｅ）、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、Ｂｉ層状化合物、タングステンブロンズ構造化合物等の非鉛系圧電体材料等、従来から用いられている圧電セラミックスを用いることができる。圧電体層１２の１層の厚みは、低電圧で駆動させるために、例えば０．０１〜０．１ｍｍに設定される。また、大きな屈曲振動を得るために、２００ｐｍ／Ｖ以上の圧電定数ｄ３１を有することが好ましい。

また、圧電素子１を構成する内部電極層１３は、圧電体層１２を形成するセラミックスと同時焼成により形成されたもので、一方の側面に導出された第１の内部電極層と他方の側面に導出された第２の内部電極層からなる。内部電極層１３は、圧電体層１２と交互に積層されて圧電体層１２を上下から挟んでおり、積層順に第１の内部電極層および第２の内部電極層が配置される。内部電極層１３を形成する材料としては、種々の金属材料を用いることができる。例えば、低温焼成に適した銀や銀−パラジウムを主成分とする導体、あるいは銅、白金などを含む導体を用いることができるが、これらにセラミック成分やガラス成分を含有させてもよい。なお、銀とパラジウムとからなる金属成分と、圧電体層１２を構成するセラミック成分とを含有した材料で内部電極層１３を構成した場合、圧電体層１２と内部電極層１３との焼成収縮差による応力を低減することができるので、積層不良のない圧電素子１を得ることができる。

圧電素子１としては、例えば上面側および下面側の主面が長方形状または正方形状といった多角形の形状、あるいは円形または楕円形といった形状のものを用いることができる。また、圧電素子１としてはユニモルフ構造であっても構わないが、図２に示すようなバイモルフ構造とするのが好ましい。すなわち、ある瞬間に加えられる電界の向きに対する分極の向きが厚み方向における一方側と他方側とで逆転するように分極されているのが好ましい。これにより、圧電アクチュエータ１０を振動板に取り付けて音響発生器とした場合における音響発生器の薄型化に貢献するとともに、少ないエネルギーで効率よく振動板を振動させることができる。また、圧電素子１自体が屈曲振動することにより、振動板との接合面での機械的損失を低減できるため、音圧の向上に寄与することができる。

圧電素子１の表面電極１１には、配線部材３の端部が導電性接合材２を介して電気的に接続されている。

配線部材３は、例えばポリイミドなどの樹脂フィルムに銅などの金属箔からなる配線を設けたフレキシブル基板、必要により幅方向にスリットに形成された金属板などの板状体を用いることができる。この配線部材３の幅（圧電素子１から延出する方向に垂直な方向の幅）は、例えば０．８〜２．０ｍｍに設定される。

配線部材３の端部を表面電極１１に接合する導電性接合材２は、銀ペースト、はんだ、金属粒子と樹脂とを含む導電性接着剤などを用いることができる。導電性接合材２は、接
合強度や電気抵抗等を考慮して、例えば、配線部材３の長手方向（圧電素子１から延出する方向）に１．０〜２．３ｍｍの距離設けられる。幅方向については後述する。

そして、図１（ｂ）に示すように、圧電素子１と配線部材３との接続部の断面において、表面電極１１、配線部材３および導電性接合材２によって取り囲まれた空隙４がある。

空隙４は、配線部材３の幅１００％に対し、例えば４０〜８５％の幅に形成される。このとき、導電性接合材２は、配線部材３の幅方向の一方側および他方側から内側に向かって、配線部材３の幅１００％に対してそれぞれ例えば７．５〜３０％の距離もぐり込んだ形状になっている。また、空隙４の高さ、言い換えると、表面電極１１と配線部材３との間隔は、例えば０．０５〜０．２ｍｍになっている。また、導電性接合材２は、配線部材３の幅方向の一方側および他方側から外側に向かって、配線部材３の幅１００％に対してそれぞれ例えば７．５〜３０％の距離はみ出した形状になっている。

このような圧電アクチュエータ１０によれば、導電性接合材２に空隙４があることにより、導電性接合材２が変形しやすくなることから、圧電素子１の振動や連続駆動で生じた熱によって導電性接合材２に加わる応力を緩和することができる。したがって、導電性接合材２の破損を抑制し、断線を抑制できる。

また、導電性接合材２が変形しやすくなることで、配線部材３が接合された部位とこの接合部位から離れた部位との振動モードの差が小さくなる。したがって、振動板に取り付けて音響発生器として用いた場合の歪を低減させて、不要振動の共振による音圧のディップを低減し、音質に優れたものとすることができる。

ここで、図３に示すように、空隙４が接続部の先端側および後端側の少なくとも一方で開口しているのが好ましい。なお、図３（ａ）および図３（ｂ）は、図１（ｂ）に示すＢ−Ｂ線で切断した他の例の要部拡大断面図であり、具体的には、空隙４を横断するように切断して配線部材３側を視た断面図である。

図１に示す形態においては、接続部の先端側および後端側で導電性接合材２が幅方向につながっていたのに対し、図３においては、空隙４が接続部の先端側および後端側の少なくとも一方で開口し、接続部の先端側および後端側の少なくとも一方で導電性接合材２が幅方向につながっていない状態になっている。

これにより、導電性接合材２がより変形しやすくなって、圧電素子１を駆動させた際の振動や連続駆動で生じた熱によって導電性接合材２に加わる応力をより緩和することができる。したがって、導電性接合材の破損をさらに抑制することができる。

また、導電性接合材２がより変形しやすくなることで、振動板に取り付けて音響発生器として用いた場合の歪をより低減させて、音質をより向上させることができる。

ここで、図３（ａ）は空隙４が接続部の後端側で開口している構成を示し、図３（ｂ）は空隙４が接続部の先端側および後端側の両方で開口している構成を示しているが、図３(ｂ)の構成のほうがより変形しやすさの点でより効果的である。

また、図４に示すように、空隙４に面する導電性接合材２の内表面が凹凸を有する形状であるのが好ましい。特に、凹凸は曲面状の凹凸であるのが好ましい。これにより、導電性接合材２の変形時に加わる応力をさらに緩和しやすくなり、振動または熱衝撃での導電性接合材２の破損をさらに抑制できる。なお、平面透視したときの最も低い凹の底点から最も高い凸の頂点までの距離Ｌは、例えば配線部材３の幅の０．１％以上２２．５％以下
の範囲で適宜設定される。

さらに、図示しないが、導電性接合材２の外表面が凹凸を有する形状であってもよく、この構成によっても導電性接合材２の変形時に加わる応力を緩和することができる。

次に、本実施形態の圧電アクチュエータ１０の製造方法について説明する。

まず、圧電体層と１２なるセラミックグリーンシートを作製する。具体的には、圧電セラミックスの仮焼粉末と、アクリル系，ブチラール系等の有機高分子からなるバインダーと、可塑剤とを混合してセラミックスラリーを作製する。そして、ドクターブレード法、カレンダーロール法等のテープ成型法を用いることにより、このセラミックスラリーを用いてセラミックグリーンシートを作製する。圧電セラミックスとしては圧電特性を有するものであればよく、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ_３−ＰｂＴｉＯ_３）からなるペロブスカイト型酸化物等を用いることができる。また、可塑剤としては、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ），フタル酸ジオクチル（ＤＯＰ）等を用いることができる。

次に、内部電極層１３となる導電性ペーストを作製する。具体的には、銀−パラジウムの金属粉末にバインダーおよび可塑剤を添加混合することによって導電性ペーストを作製する。この導電性ペーストを上記のセラミックグリーンシート上に、スクリーン印刷法を用いて内部電極のパターンで塗布する。さらに、この導電性ペーストが印刷されたセラミックグリーンシートを複数枚積層し、所定の温度で脱バインダー処理を行なった後、９００〜１２００℃の温度で焼成し、平面研削盤等を用いて所定の形状になるよう研削処理を施すことによって、交互に積層された圧電体層１２および内部電極層１３を備えた積層体を作製する。

積層体は、上記の製造方法によって作製されるものに限定されるものではなく、どのような製造方法によって作製されてもよい。

その後、銀を主成分とする導電粒子とガラスとを混合したものに、バインダー，可塑剤および溶剤を加えて作製した銀ガラス含有導電性ペーストを、表面電極１１および外部電極１４のパターンで積層体の主面および側面にスクリーン印刷法等によって印刷して乾燥させた後、６５０〜７５０℃の温度で焼き付け処理を行ない、表面電極１１および外部電極１４を形成する。

なお、表面電極１１と内部電極層１３とを電気的に接続する場合、圧電体層１２を貫通するビアを形成して接続してもよい。

次に、導電性接合材２を用いて、配線部材３の端部を圧電素子１の表面電極１１に接合する。この際、導電性接合材２のペーストを空隙４が形成されるようなパターンで塗布したり、このようなパターンのシート状に形成された導電性接合材２を配線部材３と表面電極１１との間に挟んだ状態で加熱加圧したりして接合してもよい。また、圧電素子１の所定の位置に配線部材３を載せ、配線部材３と表面電極１１との間に空隙４ができるように、配線部材３の上から導電性接合材２を塗布形成することで、少なくとも一方で空隙が開口した形態を作製することもできる。

以上の製法により、本実施形態の圧電アクチュエータ１０を作製することができる。

次に、本実施形態の圧電振動装置の一例について説明する。

図５は、本実施形態の圧電振動装置の一例を示す概略斜視図であり、図５に示す圧電振
動装置２０は、上述の圧電アクチュエータ１０と、圧電アクチュエータ１０を構成する圧電素子１の下面に取り付けられた振動板５とを備えている。なお、図５においては、導電接合材２および配線部材３は省略している。

振動板５は、例えば矩形状の薄板であり、アクリル樹脂やガラス等の剛性および弾性が大きい樹脂材料を好適に用いて形成することができる。また、振動板５の厚みは、例えば０．３ｍｍ〜１．５ｍｍに設定される。振動板５は、圧電アクチュエータ１０を構成する圧電素子１の他方主面（下面）に、接合部材を介して接合されている。この接合部材としては、不織布等からなる基材の両面に粘着剤が付着された両面テープや、弾性を有する接着剤を含む構成のものなどで、例えば１０μｍ〜２０００μｍの厚みのものが用いられる。圧電素子１の他方主面の全面が接合部材を介して振動板５に接合されていてもよく、一部に接合されていない領域があってもよい。

このような構成を備える本例の圧電振動装置は、電気信号を加えることによって圧電素子１を屈曲振動させ、それによって、振動板５を振動させる圧電振動装置として機能する。

本例の圧電振動装置２０は、導電性接合材２の破損を抑制し、断線を抑制した圧電アクチュエータ１０を用いて構成されていることから、長期信頼性に優れた圧電振動装置とすることができる。

次に、本実施形態の音響発生器の一例について説明する。

図６は本実施形態の音響発生器の一例を示す概略断面図であり、図６に示す音響発生器３０は、上述の圧電アクチュエータ１０と、圧電素子１の下面に取り付けられた振動板５と、振動板５の外周部を支持する枠体６とを備えている。なお、図６（ｂ）および図６（ｃ）では、圧電アクチュエータ１０を構成する配線部材３および導電性接合材２は省略している。

圧電素子１は、電圧の印加を受けて振動することによって振動板５を振動させる励振器である。圧電素子１の主面と振動板５の主面とがエポキシ系樹脂等の接着剤により接合され、圧電素子１が屈曲振動することにより、圧電素子１が振動板５に一定の振動を与えて音を発生させることができる。

振動板５は、張力がかかっている状態でその外周部が枠体６に固定されていて、圧電素子１の振動によって圧電素子１とともに振動するようになっている。この振動板５は樹脂や金属等の種々の材料を用いて形成することができ、例えば厚さ１０〜２００μｍのポリエチレン、ポリイミド、ポリプロピレン等の樹脂フィルムで振動板５を構成することができる。樹脂フィルムは金属板などに比べて弾性率および機械的なＱ値の低い材料であるため、振動板５を樹脂フィルムにより構成することで、振動板２０を大きな振幅で屈曲振動させ、音圧の周波数特性における共振ピークの幅を広く、高さを低くして共振ピークとディップとの差を低減することができる。

枠体６は、振動板５の外周部で振動板５を支持する支持体として機能し、例えばステンレスなどの金属、樹脂など種々の材料を用いて形成することができる。この枠体６は、図６（ｂ）に示すように一つの枠部材（上枠部材６１）からなるものでもよく、図６（ｃ）に示すように二つの枠部材（上枠部材６１および下枠部材６２）からなるものでもよい。この場合、二つの枠部材で振動板５を挟むことで、振動板５の張りを安定させることができる。なお、上枠部材６１および下枠部材６２は、それぞれの厚みが例えば１００〜５０００μｍとされる。

本例の音響発生器３０においては、図６（ｂ）および図６（ｃ）に示すように、圧電素子１の上面、配線部材３の端部および導電性接合材２を覆う樹脂層７をさらに有するのが好ましい。樹脂層７としては、例えばアクリル系樹脂を用いることができる。かかる樹脂層７に圧電素子１を埋設することで適度なダンパー効果を誘発させることができるので、共振現象を抑制して、音圧の周波数特性におけるピークやディップを小さく抑えることができる。なお、図６（ｂ）および図６（ｃ）に示すように、樹脂層７は上枠部材６１と同じ高さとなるように形成されていてもよい。

本例の音響発生器３０は、導電性接合材２の破損を抑制し、断線を抑制した圧電アクチュエータ１０を用いて構成されていることから、長期信頼性に優れた音響発生器とすることができる。また、圧電アクチュエータ１０を構成する導電性接合材２が変形しやすくなることで、歪によって生じるディップが低減されることから、音質の優れた音響発生器とすることができる。

次に、本発明の音響発生装置の実施の形態の一例について説明する。

音響発生装置４０は、いわゆるスピーカのような発音装置であり、図７に示すように、たとえば、圧電アクチュエータ１０と、圧電アクチュエータ１０を収容する筐体７０を備える。ここで、音響発生装置４０は、圧電アクチュエータ１０が例えば図５に示すように筐体７０の一部を振動板５として筐体７０の内側に取り付けられた構成でもよい。また、音響発生装置４０は、圧電アクチュエータ１０が例えば図６に示すように振動板５と枠体６とを備えた音響発生器３０として用いられ、この音響発生器３０が筐体７０の内部に収容された構成でもよい。

筐体７０は、圧電アクチュエータ１０または音響発生器３０によって発せられる音響を内部で共鳴させるとともに、筐体７０に形成された図示せぬ開口から音響を外部へ放射する。このような筐体７０を有することにより、共鳴空間を確保できるため、例えば低周波数帯域における音圧を高めることができる。

かかる音響発生装置４０は、スピーカとして単独で用いることができる他、後述するように、携帯端末や薄型テレビ、あるいはタブレット端末などへ好適に組み込むことが可能である。また、冷蔵庫、電子レンジ、掃除機、洗濯機などのように、従来、音質については重視されなかった家電製品に組み込むこともできる。

本例の音響発生装置４０は、上述の圧電アクチュエータ１０を用いて構成されていることから、長期信頼性および音質に優れ、さらに音圧の向上した音響発生装置とすることができる。

次に、音響発生器を搭載した電子機器について、図８を用いて説明する。図８は、実施形態に係る電子機器５０の構成を示す図である。なお、両図には、説明に必要となる構成要素のみを示しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。

図８に示すように、本例の電子機器５０は、圧電アクチュエータ１０と、圧電アクチュエータ１０に接続された電子回路８０と、電子回路８０および圧電アクチュエータ１０を収容する筐体７０とを備える。ここで、電子機器５０は、圧電アクチュエータ１０が例えば図５に示すように筐体７０の一部を振動板５として筐体７０の内側に取り付けられた構成でもよい。また、電子機器５０は、圧電アクチュエータ１０が例えば図６に示すように振動板５と枠体６とを備えた音響発生器３０として用いられ、この音響発生器３０が筐体７０の内部に収容された構成でもよい。さらに、電子機器５０は、圧電アクチュエータ１
０が別の筐体に収容されてなる音響発生装置が、筐体７０の内部に収容された構成でもよい。

電子機器５０は、電子回路８０を備える。電子回路８０は、たとえば、コントローラ５０ａと、送受信部５０ｂと、キー入力部５０ｃと、マイク入力部５０ｄとから構成される。電子回路８０は、圧電アクチュエータ１０に接続されており、圧電アクチュエータ１０へ音声信号を出力する機能を有している。圧電アクチュエータ１０は電子回路８０から入力された音声信号に基づいて音響を発生させる。

また、電子機器５０は、表示部５０ｅと、アンテナ５０ｆと、音響発生器１０とを備える。また、電子機器５０は、これら各デバイスを収容する筐体７０を備える。なお、図１１では、１つの筐体７０にコントローラ５０ａをはじめとする各デバイスがすべて収容されている状態をあらわしているが、各デバイスの収容形態を限定するものではない。本実施形態では、少なくとも電子回路８０と圧電アクチュエータ１０とが、１つの筐体７０に収容されていればよい。

コントローラ５０ａは、電子機器５０の制御部である。送受信部５０ｂは、コントローラ５０ａの制御に基づき、アンテナ５０ｆを介してデータの送受信などを行う。キー入力部５０ｃは、電子機器５０の入力デバイスであり、操作者によるキー入力操作を受け付ける。マイク入力部５０ｄは、同じく電子機器５０の入力デバイスであり、操作者による音声入力操作などを受け付ける。表示部５０ｅは、電子機器５０の表示出力デバイスであり、コントローラ５０ａの制御に基づき、表示情報の出力を行うもので、例えば、液晶ディスプレイ，有機ＥＬディスプレイ等の既知のディスプレイを用いることができる。

そして、圧電アクチュエータ１０は、電子機器５０における音響出力デバイスとして動作する。なお、圧電アクチュエータ１０は、電子回路６０のコントローラ５０ａに接続されており、コントローラ５０ａによって制御された電圧の印加を受けて音響を発することとなる。

なお、図８では、電子機器５０が携帯用端末装置であるものとして説明を行ったが、電子機器５０の種別を問うものではなく、音響を発する機能を有する様々な民生機器に適用されてよい。たとえば、薄型テレビやカーオーディオ機器は無論のこと、「話す」といった音響を発する機能を有する製品、例を挙げれば、掃除機や洗濯機、冷蔵庫、電子レンジなどといった種々の製品に用いられてよい。

このような電子機器５０は、上述の圧電アクチュエータ１０を用いて構成されていることから、長期信頼性および音質に優れた高性能の電子機器とすることができる。

音響発生器の実施例について説明する。具体的には、図６（ｃ）に示す音響発生器を以下に示すように作製した。

圧電素子は、縦１４ｍｍ、横２０ｍｍ、厚み３０μｍの圧電体層と内部電極とが交互に積層された構造とし、圧電体層の総数は８層とした。圧電体層は、チタン酸ジルコン酸鉛で形成した。内部電極は、銀パラジウムの合金を用いた。

振動板はポリエチレンテレフタレートからなるフィルム、枠体は外周が縦２０ｍｍ、横３０ｍｍ、内周が縦１７、横２７ｍｍ、幅３ｍｍのステンレス製のものを用いた。

配線部材は、ポリイミドフィルムに銅箔を貼り付けてなる幅１．２ｍｍのフレキシブル
基板を用いた。

配線部材を圧電素子に接合する導電性接合材には、銀ペーストを用いた。

ここで、本実施例として導電性接合材に空隙があるもの、比較例として導電性接合材に空隙の無いものを作製した。

具体的には、本実施例の導電性接合材は、フレキシブル基板の下に幅方向の一方側から０．１ｍｍ、他方側から０．２ｍｍ、先端側から０．１ｍｍもぐりこみ、フレキシブル基板の外側には幅方向の一方側に０．２ｍｍ、他方側に０．１５ｍｍ、先端側に０．２ｍｍの幅で形成されたものを用いた。なお、空隙の高さ（表面電極と配線部材との間隔）は、０．１ｍｍであった。

一方、比較例の導電性接合材は、フレキシブル基板の外側に幅方向の一方側に０．２ｍｍ、他方側に０．１５ｍｍ、先端側に０．２ｍｍの幅で形成され、フレキシブル基板の下には空隙が形成されないように全領域にもぐりこんだ構成のものを用いた。なお、表面電極と配線部材との距離は、０．１ｍｍであった。

上記２種類の音響発生器について、７Ｖｒｍｓの電圧にて駆動させ、連続駆動の信頼性を確認したところ、空隙のない比較例の音響発生器では、約１２００時間で導電性接合材の破損を確認し、これを起因とした断線が発生していた。これに対し、空隙のある本発明実施例の音響発生器では、同じ時間では導電性接合材の破損は確認されず、信頼性が向上すること確認できた。

また、２種類の音響発生器について、図９のグラフに示すように歪を測定した。なお、図９に示すグラフは、縦軸に歪、横軸に周波数をとったものであり、本発明実施例の音響発生器を実線で、比較例の音響発生器を破線で示している。

図９のグラフに示すように、両者の歪みを比較した際に、空隙のある本発明実施例の音響発生器の歪みが空隙のない比較例の音響発生器に比べて約２０％から約１０％へと改善されていることがわかる。特に、３ｋＨｚ付近で大きく改善していることがわかる。

このように、本実施形態によれば、信頼性を向上させ、同時に歪みを低下させて周波数特性を改善できることがわかる。

１・・圧電素子
１１・・表面電極
１２・・圧電体層
１３・・内部電極層
１４・・外部電極
２・・導電性接合材
３・・配線部材
４・・空隙
２０・・圧電振動装置
５・・振動板
３０・・音響発生器
６・・枠体
６１・・上枠部材
６２・・下枠部材
４０・・音響発生装置
５０・・電子機器
７０・・筐体
８０・・電子回路

Claims (7)

1. 上面に表面電極を有する圧電素子と、前記表面電極に導電性接合材を介して端部が電気的に接続された配線部材とを備え、前記圧電素子と前記配線部材との接続部の断面において、前記表面電極、前記配線部材および前記導電性接合材によって取り囲まれており、前記配線部材の前記圧電素子から延出する方向の長さが前記延出する方向に垂直な幅方向の長さより大きい空隙があることを特徴とする圧電アクチュエータ。
2. 前記空隙が、前記接続部の先端側および後端側の少なくとも一方で開口していることを特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
3. 前記空隙に面する前記導電性接合材の内表面が凹凸を有する形状であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧電アクチュエータ。
4. 請求項１乃至請求項３のうちのいずれかに記載の圧電アクチュエータと、前記圧電素子の下面に取り付けられた振動板とを備えていることを特徴とする圧電振動装置。
5. 請求項１乃至請求項３のうちのいずれかに記載の圧電アクチュエータと、前記圧電素子の下面に取り付けられた振動板と、該振動板の外周部を支持する枠体とを備えていることを特徴とする音響発生器。
6. 請求項１乃至請求項３のうちのいずれかに記載の圧電アクチュエータと、該圧電アクチュエータを収容する筐体とを備えていることを特徴とする音響発生装置。
7. 請求項１乃至請求項３のうちのいずれかに記載の圧電アクチュエータと、該圧電アクチュエータに接続された電子回路と、該電子回路および前記圧電アクチュエータを収容する筐体とを備えていることを特徴とする電子機器。