特開 2025-156598 振動デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025156598

(43)【公開日】2025-10-14

(54)【発明の名称】振動デバイス

(51)【国際特許分類】

   H04R 17/00 20060101AFI20251002BHJP

【ＦＩ】

H04R17/00

【審査請求】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2025134406

(22)【出願日】2025-08-12

(62)【分割の表示】P 2022004949の分割

【原出願日】2022-01-17

(71)【出願人】

【識別番号】000003067

【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100129296

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 博昭

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 晃

(72)【発明者】

【氏名】木嶋 薫

(57)【要約】

【課題】音響特性の向上が図られる振動デバイスを提供する。
【解決手段】振動デバイス１は、圧電素子５を含む圧電部２と、圧電部２を保持する筐体３と、圧電部２に電気的に接続された配線部材４と、筐体３を外部装置に接合する接合部材Ｐと、を備え、筐体３は、圧電部２が固定された底面部１１と、底面部１１の縁部に立設された側面部１２と、を有し、側面部１２は、当該側面部１２の頂部１２ａに形成された第１面Ｆ１と、頂部１２ａに形成された切欠部３３によって第１面Ｆ１から一段下がった第２面Ｆ２とを有し、接合部材Ｐは、切欠部３３に掛け渡されるように第１面Ｆ１に沿って延在し、配線部材４は、第１面Ｆ１の位置で接合部材Ｐに接合され、且つ第２面Ｆ２とは非接合の状態で切欠部３３に通されている。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧電素子を含む圧電部と、
前記圧電部を保持する筐体と、
前記圧電部に電気的に接続された配線部材と、
前記筐体を外部装置に接合する接合部材と、を備え、
前記筐体は、前記圧電部が固定された底面部と、前記底面部の縁部に立設された側面部と、を有し、
前記側面部は、当該側面部の頂部に形成された第１面と、前記頂部に形成された切欠部によって前記第１面から一段下がった第２面とを有し、
前記接合部材は、前記切欠部に掛け渡されるように前記第１面に沿って延在し、
前記配線部材は、前記第１面の位置で前記接合部材に接合され、且つ前記第２面とは非接合の状態で前記切欠部に通されている振動デバイス。

【請求項2】

前記接合部材は、前記第２面の少なくとも一部に接合されている請求項１記載の振動デバイス。

【請求項3】

前記配線部材と前記接合部材との接合面積は、前記第２面と前記接合部材の接合面積よりも大きくなっている請求項２記載の振動デバイス。

【請求項4】

前記配線部材には、前記圧電部と前記切欠部との間で当該配線部材の延在方向に張力が付与されている請求項１～３のいずれか一項記載の振動デバイス。

【請求項5】

前記側面部は、前記底面部と滑らかに連続し、且つ前記底面部に対して前記縁部の外方に開くように傾斜している請求項１～４のいずれか一項記載の振動デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、振動デバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

従来の振動デバイスとして、例えば特許文献１に記載の音響発生器がある。この従来の音響発生器は、表面電極を有する圧電素子と、圧電素子が取り付けられた振動体と、振動体を支持する枠体と、一端部が表面電極に接続されると共に他端部が枠体に固定された配線部材とを備えている。配線部材の他端部の幅は、他の部位の幅よりも広くなっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－０１７４２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述のような振動デバイスは、筐体の振動において所望の音響特性を得ることが特徴となっている。所望の音響特性を得るためには、振動デバイスを外部装置に取り付けた際の筐体内の空室特性の安定化が重要となっている。筐体内には、圧電素子に電気的に接続された配線部材が存在するため、配線部材が振動デバイスを外部装置に取り付けた際の空室設計精度に影響を及ぼさないような工夫が必要になると考えられる。

【0005】

本開示は、上記課題の解決のためになされたものであり、音響特性の向上が図られる振動デバイスを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一側面に係る振動デバイスは、圧電素子を含む圧電部と、圧電部を保持する筐体と、圧電部に電気的に接続された配線部材と、筐体を外部装置に接合する接合部材と、を備え、筐体は、圧電部が固定された底面部と、底面部の縁部に立設された側面部と、を有し、側面部は、当該側面部の頂部に形成された第１面と、頂部に形成された切欠部によって第１面から一段下がった第２面とを有し、接合部材は、切欠部に掛け渡されるように第１面に沿って延在し、配線部材は、第１面の位置で接合部材に接合され、且つ第２面とは非接合の状態で切欠部に通されている。

【0007】

この振動デバイスでは、側面部の頂部の第１面に、筐体を外部装置に接合する接合部材が配置されている。このため、外部装置への振動デバイスの取付状態を安定させることができる。また、この振動デバイスでは、配線部材が側面部の頂部に設けられた切欠部に通され、第１面の位置で切欠部に掛け渡された接合部材に接合される一方で、第１面から一段下がった第２面に対して非接合となっている。配線部材が第１面で接合部材に接合されることで、圧電部の周囲での配線部材のふらつきを防止でき、空室設計精度への影響を回避できる。また、配線部材が第２面と非接合であることで、切欠部などに寸法誤差が生じたとしても第１面における接合部材の平坦性が保たれ、振動デバイスの取付状態の安定性が維持される。したがって、この振動デバイスでは、圧電部の周囲の空室特性を容易に確保でき、音響特性の向上が図られる。

【0008】

接合部材は、第２面の少なくとも一部に接合されていてもよい。この場合、配線部材が第１面及び第２面の双方に接合されることで、圧電部の周囲での配線部材のふらつきを一層確実に防止できる。

【0009】

配線部材と接合部材との接合面積は、第２面と接合部材の接合面積よりも大きくなっていてもよい。この場合、第２面と接合部材が過度に接合されることを回避でき、第１面における接合部材の平坦性を維持できる。

【0010】

配線部材には、圧電部と切欠部との間で当該配線部材の延在方向に張力が付与されていてもよい。これにより、筐体に振動が加わった場合であっても、配線部材が筐体と干渉することによる衝突音の発生を抑制できる。したがって、振動による空室特性への影響を回避できる。

【0011】

側面部は、底面部と滑らかに連続し、且つ底面部に対して縁部の外方に開くように傾斜していてもよい。この場合、圧電部が配置される底面部から側面部に振動が効率的に伝達し、底面部の振動と共に側面部の振動を出力として十分に取り出すことができる。したがって、音響特性の更なる向上が図られる。

【発明の効果】

【0012】

本開示によれば、音響特性の向上が図られる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本開示に係る振動デバイスの一実施形態を示す斜視図である。

【図2】図１に示した振動デバイスの平面図である。

【図3】図１に示した振動デバイスの正面図である。

【図4】図１におけるＩＶ－ＩＶ線断面図である。

【図5】図１におけるＶ－Ｖ線断面図である。

【図6】接合部材の別の配置例を示す模式的な断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照しながら、本開示の一側面に係る振動デバイスの好適な実施形態について詳細に説明する。

【0015】

図１は、本開示に係る振動デバイスの一実施形態を示す斜視図である。振動デバイス１は、例えばスピーカ、ブザーなどとして用いられる音響デバイスである。振動デバイス１は、図１に示すように、圧電部２と、筐体３と、配線部材４とを備えて構成されている。

【0016】

圧電部２は、圧電素子５を含んで構成されている。圧電素子５は、圧電素体及び一対の外部電極を備えている。圧電素子５は、厚さ方向に扁平な直方体形状をなしている。直方体形状には、角部及び稜線部が面取りされている形状、角部及び稜線部が丸められている形状も含まれ得る。圧電素体は、複数の圧電体層の積層体によって構成されている。各圧電体層は、圧電セラミックなどの圧電材料によって形成されている。圧電セラミック材料としては、例えば、ＰＺＴ［Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ_３］、ＰＴ（ＰｂＴｉＯ_３）、ＰＬＺＴ［（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ_３］、又はチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）などが挙げられる。

【0017】

各圧電体層は、例えば上述した圧電セラミックを含むセラミックグリーンシートの焼結体によって構成されている。実際の圧電素体では、各圧電体層は、各圧電体層の間の境界が認識できない程度に一体化されている。圧電素体内には、複数の内部電極（不図示）が配置されている。各内部電極は、導電性材料によって形成されている。導電性材料としては、例えばＡｇ、Ｐｄ、Ａｇ－Ｐｄ合金などが挙げられる。

【0018】

圧電部２は、圧電素子５に振動板を組み合わせたものであってもよい。振動板は、例えば金属材料からなる板状の部材である。振動板を構成する金属材料としては、例えばＮｉ－Ｆｅ合金、Ｎｉ、黄銅、ステンレス鋼などが挙げられる。振動板は、例えば矩形状をなしている。振動板は、圧電素子５の底面（筐体３側の面）側に配置され、例えば接着材、両面テープなどを用いて圧電素子５及び筐体３に固定され得る。

【0019】

筐体３は、圧電部２を保持する部材である。筐体３は、例えば金属のプレス加工によって成型されている。筐体３を構成する金属材料としては、例えばステンレス、アルミニウム、４２Ｎｉ合金などが挙げられる。筐体３は、底面部１１と、複数の側面部１２とを備えている。底面部１１は、上述した圧電部２が固定される部分である。ここでは、側面部１２は、底面部１１の縁部において圧電部２を囲むように立設されている。

【0020】

側面部１２の頂部１２ａには、外向きのフランジ部１３が設けられている。フランジ部１３は、側面部１２の頂部１２ａから底面部１１と平行に所定の幅で張り出している。フランジ部１３は、振動デバイス１を外部装置に取り付けるための取付部として機能する。フランジ部１３の一面（底面部１１と反対側の面）には、後述の両面テープ４１が貼り付けられている。

【0021】

配線部材４は、圧電部２と外部装置とを電気的に接続する部材である。配線部材４は、例えばフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）である。配線部材４の一端は、圧電部２の一面２ａ側において、圧電素子５の一対の外部電極のそれぞれに電気的に接続されている。配線部材４の一端と圧電素子５の外部電極との接続には、例えば異方導電性接着材を用いることができる。配線部材４の他端（不図示）は、外部装置に電気的に接続されている。

【0022】

次に、図２及び図３を参照し、上述した筐体３の構成及び圧電部２と筐体３との配置関係について説明する。

【0023】

図２は、図１に示した振動デバイスの平面図であり、図３は、その正面図である。図２及び図３では、説明の便宜上、配線部材４及び後述の両面テープ４１の図示を省略している。図３では、圧電部２を更に省略している。図２及び図３に示すように、本実施形態では、圧電部２は、平面視において、長方形状をなしている。圧電部２の平面形状は、圧電部２が圧電素子５のみで構成される場合には、圧電素子５の平面形状であり、圧電部が圧電素子５と振動板とで構成される場合には、振動板の平面形状である。

【0024】

筐体３の底面部１１は、平面視において、台形状をなしている。すなわち、底面部１１は、上底２１、下底２２、及び一対の斜辺２３，２３を有している。ここでは、図２に示すように、底面部１１の平面形状は、等脚台形状となっている。底面部１１の下底２２は、上底２１よりも大きくなっている。すなわち、底面部１１は、上底２１から下底２２に向かって裾広がりとなっている。圧電部２は、底面部１１の略中心部分に配置されている。底面部１１は、筐体３の主たる振動部分であり、圧電部２による振動が直に伝達される。

【0025】

底面部１１の上底２１及び下底２２は、平面視において、圧電部２の長辺２４に沿うように延びている。底面部１１の上底２１は、圧電部２の長辺２４よりも短くなっており、底面部１１の下底２２は、圧電部２の長辺２４よりも長くなっている。底面部１１の下底２２と、圧電部２の長辺２４との間には、一定の距離が設けられている。この距離は、例えば圧電部２の短辺２５よりも短くなっている。

【0026】

側面部１２は、底面部１１の上底２１及び一対の斜辺２３，２３に対応して設けられている。側面部１２の高さは、圧電部２の厚さよりも大きくなっている。これにより、底面部１１に配置された圧電部２は、下底２２側を除く３方向から側面部１２で囲まれた状態となっている。側面部１２は、底面部１１と滑らかに連続し、且つ底面部１１に対して縁部の外方に開くように傾斜している。側面部１２は、筐体３の従たる振動部分であり、圧電部２による振動が底面部１１を介して伝達される。

【0027】

底面部１１の下底２２側には、側面部１２が設けられないことによる第１の開口部３１が形成されている。第１の開口部３１は、図３に示すように、底面部１１と、底面部１１の斜辺２３，２３に対応する側面部１２，１２と、当該側面部１２，１２におけるフランジ部１３，１３の一面（外部装置への取付面）同士を結ぶ仮想的なラインとによって画成されている。第１の開口部３１は、振動デバイス１を外部装置に取り付けた状態において、圧電部２による振動を外部に取り出す取出口として機能する。

【0028】

底面部１１の上底２１側には、側面部１２の頂部１２ａの一部を切り欠くことによる第２の開口部３２が形成されている。第２の開口部３２は、図３に示すように、底面部１１の上底２１に対応する側面部１２に形成された切欠部３３と、切欠部３３を挟む側面部１２の頂部１２ａ，１２ａ同士を結ぶ仮想的なラインとによって画成されている。切欠部３３の幅は、配線部材４の幅よりも僅かに大きくなっている。側面部１２の頂部１２ａからの切欠部３３の深さは、配線部材４の厚さと同じ、若しくはそれより僅かに大きくなっている。第２の開口部３２は、振動デバイス１を外部装置に取り付けた状態において、圧電部２に電気的に接続された配線部材４の導出口として機能する。

【0029】

続いて、図１、図４、及び図５を参照し、上述した配線部材４の保持構造について説明する。

【0030】

図４は、図１におけるＩＶ－ＩＶ線断面図であり、図５は、図１におけるＶ－Ｖ線断面図である。図４及び図５に示すように、配線部材４の保持にあたって、側面部１２は、当該側面部１２の頂部１２ａに形成された第１面Ｆ１と、頂部１２ａに形成された上述の切欠部３３によって第１面Ｆ１から一段下がった第２面Ｆ２とを有している。

【0031】

本実施形態では、第１面Ｆ１は、図１に示すように、底面部１１の上底２１及び一対の斜辺２３，２３に対応する３つの側面部１２の頂部１２ａと、これらの頂部１２ａに繋がる３つのフランジ部１３とによって画成されている。第１面Ｆ１は、筐体３の平面視において、切欠部３３の形成位置を除き、圧電部２の周囲の３方向を囲むように画成されている。第２面Ｆ２は、切欠部３３の底面３３ａによって画成されている。第２面Ｆ２は、配線部材４の厚さと同じ、若しくはそれより僅かに大きい距離で、第１面Ｆ１よりも底面部１１側に位置している。底面部１１からの第２面Ｆ２の高さは、底面部１１からの圧電部２の一面２ａの高さよりも高くなっている。

【0032】

第１面Ｆ１には、筐体３を外部装置に接合する接合部材Ｐが配置されている。ここでは、接合部材Ｐは、両面テープ４１によって構成されている。両面テープ４１は、第１面Ｆ１の略全面にわたって配置されている。両面テープ４１は、図４に示すように、切欠部３３の位置では当該切欠部３３に掛け渡されるように配置されている。したがって、両面テープ４１は、切欠部３３の深さと同程度の間隔をもって第２面Ｆ２と離間した状態となっている。接合部材Ｐとしては、エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコンなどが用いられていてもよい。

【0033】

配線部材４は、図４に示すように、第１面Ｆ１と第２面Ｆ２との間で切欠部３３に通されている。配線部材４は、第１面Ｆ１の位置で両面テープ４１に接合されている。一方、配線部材４は、第２面Ｆ２とは非接合となっている。配線部材４は、第２面Ｆ２と接触した状態となっていてもよく、第２面Ｆ２と離間した状態となっていてもよい。

【0034】

配線部材４は、異方導電性接着材などを用いて圧電部２の一面２ａ側に接続されている。また、配線部材４は、切欠部３３に通され、第１面Ｆ１の位置で両面テープ４１に接合されている。圧電部２と切欠部３３との間では、配線部材４は、圧電部２と切欠部３３との間で切欠部３３に向かって徐々に高くなるように傾斜して配置されている。配線部材４は、図５に示すように、圧電部２における切欠部３３側の縁から切欠部３３における圧電部２側の縁にかけて、一定の角度をもって線形に傾斜した状態となっている。この状態で、配線部材４には、圧電部２と切欠部３３との間で当該配線部材４の延在方向に張力（図５の矢印Ａ）が付与されている。

【0035】

以上説明したように、振動デバイス１では、側面部１２の頂部１２ａの第１面Ｆ１に、筐体３を外部装置に接合する両面テープ４１が配置されている。本実施形態では、圧電部２を３方向から囲むように側面部１２が配置され、側面部１２の頂部１２ａ及び頂部１２ａに設けられたフランジ部１３によって第１面Ｆ１が構成されている。このため、両面テープ４１を介して筐体３を外部装置に密着させることが可能となり、外部装置への振動デバイス１の取付状態を安定させることができる。

【0036】

また、振動デバイス１では、配線部材４が側面部１２の頂部１２ａに設けられた切欠部３３に通され、第１面Ｆ１の位置で切欠部３３に掛け渡された両面テープ４１に接合される一方で、第１面Ｆ１から一段下がった第２面Ｆ２に対して非接合となっている。配線部材４が第１面Ｆ１で両面テープ４１に接合されることで、圧電部２の周囲での配線部材４のふらつきを防止でき、空室設計精度への影響を回避できる。配線部材４が第２面Ｆ２と非接合であることで、切欠部などに寸法誤差が生じたとしても第１面Ｆ１における接合部材Ｐの平坦性が保たれ、振動デバイス１の取付状態の安定性が維持される。したがって、振動デバイス１では、圧電部２の周囲の空室特性を容易に確保でき、音響特性の向上が図られる。

【0037】

本実施形態では、配線部材４には、圧電部２と切欠部３３との間で当該配線部材４の延在方向に張力が付与されている。これにより、筐体３に振動が加わった場合であっても、配線部材４が筐体３と干渉することによる衝突音の発生を抑制できる。したがって、振動による空室特性への影響を回避できる。

【0038】

本実施形態では、側面部１２は、底面部１１と滑らかに連続し、且つ底面部１１に対して縁部の外方に開くように傾斜している。これにより、圧電部２が配置される底面部１１から側面部１２に振動が効率的に伝達し、底面部１１の振動と共に側面部１２の振動を出力として十分に取り出すことができる。したがって、音響特性の更なる向上が図られる。

【0039】

本開示は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上記実施形態では、筐体３の底面部１１の平面形状が台形状である態様となっているが、底面部１１の平面形状は、これに限られず、長方形状、正方形状、円形状、楕円形状などの他の形状であってもよい。

【0040】

また、上記実施形態では、両面テープ４１が切欠部３３の深さと同程度の間隔をもって第２面Ｆ２と離間した状態となっているが、図６に示すように、両面テープ４１が第２面Ｆ２の少なくとも一部に接合されていてもよい。図６の例では、両面テープ４１は、配線部材４の両脇で切欠部３３側に撓み、撓み部分の頂点付近で第２面Ｆ２に接合されている。このような構成によれば、配線部材４が第１面Ｆ１及び第２面Ｆ２の双方に接合されることで、圧電部２の周囲での配線部材４のふらつきを一層確実に防止できる。

【0041】

両面テープ４１を第２面Ｆ２の少なくとも一部に接合する場合、配線部材４と両面テープ４１との接合面積Ｓ１が第２面Ｆ２と両面テープ４１との接合面積Ｓ２よりも大きくなっていることが好適である。この場合、第２面Ｆ２と両面テープ４１が過度に接合されることを回避でき、第１面Ｆ１における両面テープ４１の平坦性を維持できる。

【符号の説明】

【0042】

１…振動デバイス、２…圧電部、３…筐体、４…配線部材、５…圧電素子、１１…底面部、１２…側面部、３３…切欠部、４１…両面テープ、Ｆ１…第１面、Ｆ２…第２面、Ｐ…接合部材。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【手続補正書】

【提出日】2025-09-10

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧電素子を含む圧電部と、
前記圧電部を保持する筐体と、
前記圧電部に電気的に接続された配線部材と、
前記筐体を外部装置に接合する接合部材と、を備え、
前記筐体は、前記圧電部が固定された底面部と、前記底面部の縁部に立設された側面部と、を有し、
前記接合部材は、前記筐体に形成された切欠部に架け渡され、
前記配線部材は、前記切欠部において前記接合部材に懸架している振動デバイス。

【請求項2】

前記接合部材は、前記切欠部の少なくとも一部に接合されている請求項１記載の振動デバイス。

【請求項3】

前記接合部材は、前記配線部材の両脇で前記切欠部の底面側に撓み、当該撓み部分の頂点部分で前記切欠部の底面に接合されている請求項２記載の振動デバイス。

【請求項4】

前記配線部材と前記接合部材との接合面積は、前記切欠部と前記接合部材の接合面積よりも大きくなっている請求項２又は３記載の振動デバイス。

【請求項5】

前記配線部材には、前記圧電部と前記切欠部との間で当該配線部材の延在方向に張力が付与されている請求項１～４のいずれか一項記載の振動デバイス。

【請求項6】

前記側面部は、前記底面部と滑らかに連続し、且つ前記底面部に対して前記縁部の外方に開くように傾斜している請求項１～５のいずれか一項記載の振動デバイス。