振动装置以及电子设备的制作方法

1.本发明涉及振动装置以及电子设备。


背景技术：

2.已知的一种振动装置包括：振动板和配置在振动板上的压电元件(例如专利文献1)。在专利文献1中公开了一种包括盘和配置在盘上的压电材料的薄板的压电装置。该压电装置可作为触摸传感器，通过压电材料的薄板的弯曲振动检测出使用者手指的按压。此外，该压电装置也可作为触觉反馈元件，通过使压电材料的薄板弯曲振动，将可触摸的振动向使用者的手指传递。
3.专利文献1：国际公开第2013/167683号公报


技术实现要素：

4.发明所要解决的问题
5.在上述的振动装置中，将配线部件配置在压电元件上，使配线部件与压电元件的上面电极电连接，并且通过振动板将配线部件与压电元件的下部电极电连接。在这种情况下，由于在配线部件所连接的振动板与上面电极之间存在高度差，因此，配线部件的电连接有可能不稳定。
6.本发明提供一种能够稳定配线部件的电连接的振动装置以及电子设备。
7.用于解决问题的手段
8.本发明的一个方式中的振动装置包括：振动板、压电元件和配线部件。振动板具有导电性。压电元件配置在振动板上。配线部件隔着压电元件与振动板相对配置。压电元件具有：压电素体、第一外部电极以及第二外部电极。压电素体具有在振动板与配线部件的相对方向上，彼此相对的第一主面以及第二主面。第一外部电极配置在第一主面上，与振动板电连接。第二外部电极配置在第二主面上，与配线部件电连接。振动板具有向配线部件一侧突出且与配线部件电连接的第一突起部。
9.在该振动装置中，振动板具有第一突起部，第一突起部向配线部件一侧突出，与配线部件电连接。因此，与振动板不具有第一突起部的情况相比，能够缩小振动板与压电元件的第二外部电极之间的高度差。这样就能够稳定配线部件的电连接。
10.振动板也可以具有向配线部件一侧突出且具有支承配线部件的第二突起部。在这种情况下，由第二突起部所支承，配线部件的姿势稳定。这样就能够进一步稳定配线部件的电连接。
11.振动板也可以具有与压电元件相对的第三主面。第三主面也可以具有与压电元件相对的相对区域。当将包括相对区域的假想平面作为基准面时，第一突起部的高度可以与第二外部电极的高度相等。在这种情况下，能够进一步稳定配线部件的电连接。
12.第一突起部的前端部也可以是向配线部件一侧凸的曲面。在这种情况下，与第一突起部的前端部为尖端的情况相比，能够提高第一突起部与配线部件的连接强度。
13.配线部件也可以通过粘接剂粘接在第一突起部上。粘接剂也可以覆盖第一突起部的侧面。在这种情况下，利用粘接剂能够增强第一突起部与配线部件的连接部。
14.第一突起部也可以通过将振动板弯曲而构成。在这种情况下，与将其他部件安装在振动板上来构成第一突起部的情况相比，能够抑制电阻的增加。
15.从相对方向来看，第一突起部的长度也可以比第一突起部与压电元件之间的距离短。在这种情况下，能够抑制第一突起部与压电元件之间的短路。
16.本发明的一个方式所涉及的电子设备包括上述振动装置。
17.由于该电子设备包括上述振动装置，因此，能够稳定配线部件的电连接。
18.发明效果
19.根据本发明的一个方式，提供一种能够稳定配线部件的电连接的振动装置以及电子设备。
附图说明
20.图1是表示第一实施方式中的振动装置的俯视图。
21.图2是表示图1的压电元件以及振动板的立体图。
22.图3是沿着图1的iii
‑
iii线的截面图。
23.图4是表示第二实施方式中的振动装置的俯视图。
24.图5(a)是表示第三实施方式中的振动装置的截面图。图5(b)是表示比较例中的振动装置的截面图。
具体实施方式
25.下面，参照附图对实施方式进行详细的说明。此外，在说明中，对于相同要素或具有相同功能的要素使用相同的符号，并省略重复性的说明。
26.(第一实施方式)
27.图1是表示第一实施方式所涉及的振动装置的俯视图。图2是表示图1的压电元件以及振动板的立体图。图3是沿着图1的iii
‑
iii线的截面图。如图1～图3所示，第一实施方式所涉及的振动设备1包括振动板10、压电元件20和配线部件30。压电元件20配置在振动板10上。配线部件30隔着压电元件20与振动板10相对地配置。压电元件20配置在振动板10与配线部件30之间。以下，将振动板10与配线部件30的相对方向作为第一方向d1。
28.振动板10是用于增大压电元件20的振动的板部材。振动板10具有导电性。振动板10例如由金属构成。振动板10例如由ni
‑
fe合金、ni、黄铜或不锈钢构成。
29.振动板10具有彼此相对的主面10a、10b。主面10a、10b的相对方向与第一方向d1一致。第一方向d1也是与主面10a、10b正交的方向。振动板10的厚度(振动板10的第一方向d1的长度)例如在50μm以上300μm以下。在本实施方式中，振动板10的厚度例如为120μm。
30.主面10a的形状及面积与主面10b的形状及面积大致相等。从第一方向d1来看，主面10a的外边缘与主面10b的外边缘大体一致。主面10a、10b例如呈圆形。在本实施方式中，主面10a、10b呈正圆形。主面10a、10b的直径例如为8mm以上30mm以下。在本实施方式中，主面10a、10b的直径例如为15mm。
31.主面10a在第一方向d1上与压电元件20相对。主面10a具有在第一方向d1上与压电
元件20相对的相对区域r。相对区域r是从第一方向d1看与压电元件20重叠的区域。从第一方向d1看，相对区域r的外边缘与压电元件20的外边缘一致。在本实施方式中，相对区域r呈正圆形。
32.振动板10具有向配线部件30一侧突出的突起部11。突起部11是比后述的基准面更向配线部件30一侧突出的部分。突起部11例如呈圆锥形状，突起部11呈越接近突起部11的前端部11a越细的形状。从第一方向d1来看，突起部11例如呈圆形。在本实施方式中，从第一方向d1看，突起部11呈正圆形。从第一方向d1所看到的突起部11的长度l1例如为0.05mm以上0.25mm以下。在本实施方式中，长度l1是从第一方向d1所看到的突起部11的直径，例如是0.12mm。
33.突起部11从第一方向d1看，与压电元件20分开设置。从第一方向d1来看，突起部11的外边缘与压电元件20之间的距离(最短距离)l2例如为1mm以上2mm以下。在本实施方式中，距离l2例如为1.5mm。从第一方向d1看，突起部11的长度l1比距离l2短。从第一方向d1看，突起部11与振动板10的主面10a的外边缘之间的距离(最短距离)l3例如为0.1mm以上1mm以下。在本实施方式中，距离l3例如为0.4mm。
34.从第一方向d1看，突起部11也可以呈圆形以外的形状。在这种情况下，也可以将长度l1规定为，从第一方向d1看以最短距离连接突起部11的外边缘与压电元件20的直线与突起部11重叠的长度。也可以将长度l1规定为，从第一方向d1看，连接突起部11的外边缘上的两点的直线可获得的最大长度。
35.当将包括相对区域r的假想平面作为基准面时，突起部11的高度h1(突起部11的第一方向d1上的长度)例如为50μm以上250μm以下。在本实施方式中，高度h1例如是140μm。
36.突起部11的表面由主面10a的一部分构成。前端部11a是向配线部件30一侧凸出的曲面。在本实施方式中，突起部11通过将振动板10弯曲而构成。即，在突起部11中，在保持相互大致平行的状态下将主面10a、10b弯曲。也可以说在突起部11中，主面10a突出且主面10b凹陷。突起部11例如通过对振动板10施加压凸(emboss)加工而形成。具体来讲，突起部11通过在冲床上从主面10b一侧按压振动板10，使振动板10塑性变形而形成。
37.压电元件20具有压电素体21、外部电极22以及外部电极23。压电素体21呈板状。压电素体21例如具有主面21a、21b与侧面21c。主面21a、21b彼此相对。主面21a、21b的相对方向与第一方向d1一致。第一方向d1也是与主面21a、21b正交的方向。
38.主面21a在第一方向d1上与主面10a相对。主面21b在第一方向d1上与配线部件30相对。侧面21c以连结主面21a和主面21b的方式在第一方向d1上延伸。主面21a、21b和侧面21c通过棱线部间接地邻接。压电素体21的厚度(压电素体21的第一方向d1上的长度)例如在40μm以上300μm以下。在本实施方式中，压电素体21的厚度例如为140μm。
39.主面21a的形状及面积与主面21b的形状及面积大致相等。从第一方向d1看，主面21a的外边缘与主面21b的外边缘大体一致。主面21a、21b例如呈圆形。在本实施方式中，主面21a、21b呈正圆形。主面21a、21b的直径例如为5mm以上20mm以下。在本实施方式中，主面21a、21b的直径例如为10mm。
40.压电素体21由压电材料构成。在本实施方式中，压电素体21由压电陶瓷材料构成。压电陶瓷材料例如是pzt[pb(zr、ti)o3]、pt(pbtio3)、plzt[(pb、la)(zr、ti)o3]或钛酸钡(ba tio3)。压电素体21例如由包含上述压电陶瓷材料的陶瓷生片的烧结体构成。
[0041]
外部电极22配置在主面21a上。外部电极23配置在主面21b上。在本实施方式中，外部电极22覆盖整个主面21a。外部电极23覆盖整个主面21b。外部电极22、23从第一方向d1看呈圆形。在本实施方式中，外部电极22、23呈正圆形。
[0042]
外部电极22、23由导电性材料构成。例如，使用ag、pd、或者ag
‑
pd合金等作为导电性材料。外部电极22、23构成为包含上述导电性材料的导电性糊剂的烧结体。在本实施方式中，压电元件20不具有配置在压电素体21内的内部电极。
[0043]
外部电极22、23的厚度(外部电极22、23的第一方向d1上的长度)例如为3μm以上20μm以下。在本实施方式中，外部电极22、23的厚度例如是彼此相等的7μm。当将包含振动板10的相对区域r的假想平面作为基准面时，外部电极23(外部电极23的配线部件30一侧的表面)的高度h2与突起部11的高度h1相同。
[0044]
压电元件20被粘接在振动板10上。压电元件20与振动板10通过粘接剂41连接。压电元件20以外部电极22与振动板10的主面10a相对的方式与振动板10连接。即，外部电极22与振动板10的主面10a通过粘接剂41彼此相对。
[0045]
粘接剂41由导电性树脂构成。于是，外部电极22通过粘接剂41与振动板10电连接。导电性树脂例如包含树脂(例如热固性树脂)和导电性材料(例如金属粉末)。作为金属粉末例如使用ag粉末。作为热固性树脂，例如使用酚醛树脂树脂、丙烯酸树脂、硅酮树脂、环氧树脂或聚酰亚胺树脂。
[0046]
从第一方向d1看压电元件20大致位于主面10a的中央位置。主面10a的大致中央位置不仅包括主面10a的中心位置，也包括因制造误差或公差而偏离主面10a的中心位置的位置。另外，主面10a的大致中央位置还包括距离主面10a的中心预先设定的微小长度的位置。预先设定的长度例如是主面10a的半径的8％的长度。
[0047]
从第一方向d1看，压电元件20的面积比振动板10的面积小。从第一方向d1看，压电元件20的外边缘位于比振动板10的外边缘更靠近内侧的位置。从第一方向d1看，压电元件20的外边缘和振动板10的外边缘之间的距离(最小距离)例如为1mm以上5mm以下。
[0048]
配线部件30具有基底31、导体层32和导体层33。基底31例如呈带状，沿与第一方向d1交叉的方向延伸。下面，将基座31延伸的方向作为第二方向d2。基底31具有彼此相对的主面31a、31b。主面31a、31b的相对方向与第一方向d1一致。配线部件30以主面31b与振动板10和压电元件20相对的方式配置。基底31具有电气绝缘性。基底31例如是由聚酰亚胺树脂等树脂构成的树脂层。
[0049]
基底31的厚度例如是100μm。在设置有导体层32、33的一端部32a、33a的部分，基底31的宽度(与第一方向d1以及第二方向d2正交的方向上的基底31的长度)例如大于其他部分。基底31宽度的最大值比压电元件20的直径(主面21a、21b的直径)小。因此，从第一方向d1看，压电元件20的一部分以及振动板10的一部分从配线部件30中露出。基底31的宽度例如在10mm以上35mm以下。在本实施方式中，基底31宽度的最大值例如为20mm，最小值例如为10mm。
[0050]
导体层32、33配置在基底31的主面31b上。导体层32、33通过粘接层(图中未示)粘接在主面31b上。导体层32、33例如由cu构成。导体层32、33例如也可以是在cu层上依次设置ni镀层和au镀层的构造。导体层32、33的厚度是20μm。另外，只要具有配置有导体层32、33的主面31b即可，基底31的形状不限于带状。
[0051]
导体层32、33沿着第二方向d2延伸。导体层32的一端部32a以及导体层33的一端部33a在第二方向d2上相互分开配置。一端部32a、33a从第一方向d1看例如呈圆形。基底31在一端部32a、33a所配置的部分中，沿着一端部32a、33a的外边缘形成圆形。导体层32的另一端部(图中未示)以及导体层33的另一端部(图中未示)与后述的控制部(图中未示)连接。
[0052]
一端部32a配置在振动板10的突起部11上。一端部32a从第一方向d1看与整个突起部11重叠。一端部32a通过粘接剂42与突起部11的前端部11a粘接在一起。一端部32a与前端部11a通过粘接剂42连接。配线部件30以一端部32a与前端部11a相对的方式与振动板10连接。即，一端部32a与前端部11a隔着粘接剂42彼此相对。粘接剂42整体覆盖突起部11的侧面11b。粘接剂42如图1中灰色阴影所示，在一端部32a及振动板10中，从第一方向d1看配置在一端部32a及振动板10相互重叠的区域中。
[0053]
导体层33的一端部33a配置在外部电极23上。一端部33a从第一方向d1看，与外部电极23的大致中央重叠。外部电极23的大致中央位置不仅包括外部电极23的中心位置，也包括因制造误差或公差而偏离外部电极23的中心位置的位置。另外，外部电极23的大致中央位置还包括距离外部电极23的中心预先设定的微小长度的位置。预先设定的长度例如是外部电极23的半径的8％的长度。一端部33a与外部电极23粘接在一起。一端部33a与外部电极23通过粘接剂43(参照图5)连接。即，一端部33a与外部电极23隔着粘接剂43彼此相对。粘接剂43如图1中的灰色阴影所示，配置在一端部33a的整体与振动板10之间。
[0054]
粘接剂42、43由导电性树脂构成。于是，突起部11通过粘接剂42与配线部件30的导体层32电连接。如上所述，由于外部电极22通过粘接剂41与振动板10电连接，因此，外部电极22通过粘接剂41、42与配线部件30的导体层32电连接。外部电极23通过粘接剂43与配线部件30的导体层33电连接。粘接剂42、43例如既可以由与粘接剂41相同的材料构成，也可以由相互不同的材料构成。
[0055]
控制部通过配线部件30与压电元件20电连接，整体控制振动装置10。控制部例如包括cpu(中央处理器)、rom(只读存储器)、以及ram(随机存取存储器)。在这种情况下，控制部将存储在rom中的程序加载到ram中，在cpu中运行来进行各种处理。
[0056]
振动装置10例如在振动板10的外边缘部由支承部所支承，且压电元件20能够与振动板10一同弯曲的状态下使用。例如，将触摸面板配置在配线部件30上。当使用振动装置1的使用者的指尖接触触摸面板，压电元件20弯曲时，压电元件20就将检测信号提供给控制部。控制部收到检测信号后，向压电元件20发出驱动信号，并驱动压电元件20。压电元件20根据驱动信号进行振动。
[0057]
具体来讲，作为驱动信号，控制部通过配线部件30的导体层32、33，在外部电极22、23上施加极性不同的交流电压。由此，在外部电极22和外部电极23之间产生电场。被压电素体21中的外部电极22和外部电极23夹着的区域变成活跃区域，在该活跃区域中发生位移。压电元件20根据交流电压的频率反复伸缩。
[0058]
由于振动板10和压电元件20相互粘接在一起，因此，振动板10根据压电元件20中的反复伸缩，与压电元件20一体进行挠曲振动。这样，就能给使用者带来触觉的感受。触觉例如是点击触觉。点击触觉例如是在按下按钮开关时获得的按压触觉或触摸触觉。在振动装置1中，来自压电元件20的振动和来自振动板10的振动以相互错开的方式传递到配线部件30，因此振动开始扩展。
[0059]
如以上所说明的那样，在振动装置1中，振动板10具有突起部11，突起部11向配线部件30一侧突出，并且与配线部件30电连接。因此，与振动板10不具有突起部11的情况相比，能够缩小振动板10与外部电极23之间的高度差。由此，能够稳定配线部件30的电连接。在振动装置1中，当将包括相对区域r的假想平面作为基准面时，突起部11的高度h1与外部电极23的高度h2相同。因此，能够进一步稳定配线部件30的电连接。
[0060]
突起部11的前端部11a是向配线部件30一侧凸出的曲面。因此，例如，与突起部11的前端部11a为尖端的情况相比，能够提高配线部件30与振动板10的连接强度。
[0061]
配线部件30通过粘接剂42与突起部11粘接在一起，粘接剂42覆盖突起部11的侧面11b。因此，可以利用粘接剂42来增强突起部11与配线部件30的连接部。
[0062]
突起部11通过将振动板10弯曲而构成。换言之，振动板10以及突起部11由一个部件构成，因此，与将和振动板不同的部件安装在振动板上而构成突起部的情况相比，能够抑制电阻的增加。另外，突起部11难以从振动板10上脱落。即，能够抑制其他部件导致的可靠性不佳(例如剥离)。
[0063]
从第一方向d1看，突起部11的长度l1比突起部11与压电元件20之间的距离l2短。由于距离l2长，因此，能够抑制突起部11和压电元件20之间的短路。
[0064]
因突起部11的存在，不仅从压电元件20，振动也从突起部传递到使用者的手指。因此，能够稳定地向使用者提供触感。
[0065]
(第二实施方式)
[0066]
图4是表示第二实施方式所涉及的振动装置的俯视图。如图1及图4所示，第二实施方式所涉及的振动装置1a配备振动板10a及配线部件30a来取代振动板10及配线部件30，这一点与振动装置1不同。
[0067]
振动板10a还具有突起部12、13这一点与振动板10不同。突起部12、13向配线部件30a一侧突出，并支承配线部件30。突起部12、13与配线部件30的导体层32、33分开配置，并且与基底31连接。突起部12、13既可以利用粘接剂(图中未示)与基底31粘接在一起，也可以不粘接在一起。在这种情况下，可以使用包含导电材料的树脂作为粘接剂。
[0068]
突起部12、13例如呈与突起部11相同的形状。当将包括振动板10的相对区域r的假想平面作为基准面时，突起部12、13的高度例如与突起部11的高度h1相同。突起部12、13的高度例如也可以比突起部11的高度h1高相当于导体层3的厚度的大小。突起部11、12、13相互分开配置。突起部11、12、13从第一方向d1看，例如以包围压电元件20的方式等间隔地配置在压电元件20的周围。
[0069]
基底31的宽度大于振动板10的直径(主面10a的直径)，这一点配线部件30a与配线部件30不同。从第一方向d1看，压电元件20以及振动板10a以不从配线部件30a中露出的方式配置。在本实施方式中，基底31具有一定宽度。
[0070]
在振动装置1a中，振动板10a也具有突起部11，因此，能够获得与振动装置1同样的效果。在振动装置1a中，振动板10a还具有突起部12、13，突起部12、13支承配线部件30a。因此，配线部件30a的姿势稳定。当配线部件30a的姿势倾斜时，突起部11和配线部件30a之间的间隔变宽，配线部件30a的电连接有可能变得不稳定。与此相反，在振动装置1a中，由于被突起部12、13支承，配线部件30a的姿势稳定，所以能够进一步稳定配线部件30a的电连接。
[0071]
(第三实施方式)
[0072]
图5(a)是表示第三实施方式中的振动装置的截面图，图5(b)是表示比较例中的振动装置的截面图。如图5(a)所示，第三实施方式中的振动装置1b包括多个振动板10及多个压电元件20，以及配备配线部件30b来取代配线部件30，这两点与振动装置1(参照图1)不同。
[0073]
配线部件30b具有多个导体层32及多个导体层33。多个导体层32及多个导体层33配置在一个基底31的主面31b上。在振动装置1b中，各个压电元件20配置在各个振动板10上。由振动板10以及压电元件20构成的各组分别与相对应的导体层32、33连接。由振动板10以及压电元件20构成的多组相互分开排列。
[0074]
如图5(a)及图5(b)所示，比较例中的振动装置100配备多个振动板110来取代多个振动板10，这一点与振动装置1b不同。振动板110不具有突起部11。因此，在配线部件30b所连接的振动板110以及外部电极23之间存在高度差。需要根据该高度差，适当地设定连接振动板110和配线部件30的导体层32的粘接剂42的量。如果粘接剂42的量出现偏差，则如图5(b)所示，配线部件30b的姿势有可能发生倾斜。由此，振动板110与配线部件30b的连接容易变得更不稳定。另外，在使用者的手指按压触摸面板时，按压力难以均匀地施加在各个压电元件20上。
[0075]
而在振动装置1b中，各个振动板10都有突起部11，因此，能够缩小各个振动板10与各个压电元件20的外部电极23之间的高度差。因此，粘接剂42的量的不均匀对配线部件30b的姿势的影响较小。这样就能稳定配线部件30b与各个振动板10之间的电连接。另外，当使用者的手指按压触摸面板时，按压力很容易均匀地施加在各个压电元件20上。而且，给使用者的触觉也稳定。
[0076]
本发明并非局限于上述的实施方式及变形例，在不脱离其宗旨的范围内可以进行各种各样的更改。
[0077]
例如，在突起部11、12、13中，也可以是振动板10、10a的主面10a突出，主面10b是平面。另外，突起部11、12、13也可以通过将与振动板10、10a不同的部件安装在振动板10、10a上而构成。振动板10、10a可以具有突起部12、13的其中一个，除突起部12、13以外，还可以包括支承配线部件30的突起部。突起部11、12、13不仅限于圆锥形状，也可以是三角锥形状、棱锥形状，也可以是柱状。
[0078]
从第一方向d1看，振动板10、10a并不限于圆形，例如也可以呈矩形。从第一方向d1看，压电元件20并不限于圆形，例如也可以呈矩形。振动装置1b也可以包括振动板10a。在振动装置1、1a中，压电元件20也可以是主面21a为弯曲外侧、主面21b为弯曲内侧而挠曲的状态。在这种情况下，能够根据挠曲量，相应地增大(获得)压电元件20的位移量。此时，振动板10、10a与压电元件20对应，变成主面10b为弯曲外侧、主面10a为弯曲内侧而挠曲的状态，因此，即使高度h1比高度h2低，也能够很容易地将配线部件30,30a与突起部11连接起来。
[0079]
符号说明
[0080]
1、1a、1b
…
振动装置、10、10a
…
振动板、10a
…
主面(第三主面)11
…
突起部(第一突起部)、11a
…
前端部、11b
…
侧面、12、13
…
突起部(第二突起部)、20
…
压电元件、21
…
压电素体、21a
…
主面(第一主面)、21b主面(第二主面)、22
…
外部电极(第一外部电极)、23
…
外部电极(第二外部电极)、30、30a、30b
…
配线部件、42
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粘接剂、d1
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第一方向(相对方向)、r
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相对区域。