阅读说明：本技术 振动结构体 (Vibration structure ) 是由 富永亨 桥本顺一 远藤润 大寺昭三 于 2019-11-19 设计创作，主要内容包括：本发明涉及振动结构体,该振动结构体(1)具备：膜(12),在第一主面具有第一电极(121),通过施加电压从而上述膜(12)在面方向变形；框状部件(10),与膜(12)连接；振动部(14),与膜(12)连接,并通过膜(12)在面方向变形,从而振动部(14)在面方向振动；第一连接部件(151),将膜(12)的第一主面与框状部件(10)连接；第二连接部件(152),将膜(12)的第一主面与振动部(14)连接；以及引出电极(16),与第一电极(121)连接,并被向外部引出,在膜(12)的第一主面且在与第一连接部件(151)接触的连接区域,设置有未形成第一电极(121)的非形成区域。(The present invention relates to a vibrating structure (1) comprising: a film (12) having a first electrode (121) on a first main surface, the film (12) being deformed in the plane direction by application of a voltage; a frame-shaped member (10) connected to the membrane (12); a vibrating section (14) that is connected to the membrane (12), and that vibrates in the planar direction by the membrane (12) deforming in the planar direction; a first connecting member (151) that connects the first main surface of the film (12) to the frame-shaped member (10); a second connecting member (152) that connects the first main surface of the membrane (12) and the vibrating section (14); and a lead-out electrode (16) which is connected to the first electrode (121) and is led out to the outside, wherein a non-formation region where the first electrode (121) is not formed is provided on the first main surface of the film (12) and in a connection region which is in contact with the first connection member (151).)

振动结构体

技术领域

本发明涉及振动结构体。

背景技术

例如，日本特开平5-126626号公报(专利文献1)公开了一种在压电型振动传感器中膜状压电体与由刚性体构成的基板连接而成的结构体。

专利文献1所公开的结构体具有：膜状压电体，其由压电体和在压电体的两个主面使用介电性粘接剂而被粘接一体化的电极构成；和基板，其配置于膜状压电体的主面。基板由环氧玻璃等刚性体构成，并在膜状压电体的电极上进行粘接一体化。

专利文献1：日本特开平5-126626号公报

然而，在利用压电体的逆压电性来使膜状压电体作为致动器振动的情况下，存在如下担忧，即：由于在膜状压电体的表面配置的电极与基板直接接触地配置，因此由于振动而产生电极的剥落等，使可靠性下降。

发明内容

因此，本发明提供一种抑制可靠性的下降地将压电体与基板粘接的振动结构体。

基于本发明的振动结构体具备：膜，在第一主面具有第一电极，通过施加电压从而上述膜在面方向变形；框状部件，与上述膜连接；振动部，与上述膜连接，并通过上述膜在上述面方向变形，从而所述振动部在所述面方向振动；第一连接部件，将上述膜的上述第一主面与上述框状部件连接；第二连接部件，将上述膜的上述第一主面与上述振动部连接；以及引出电极，与上述第一电极连接，并被向外部引出，在上述膜的上述第一主面且在与上述第一连接部件接触的连接区域，设置有未形成上述第一电极的非形成区域。

根据该结构，由于在俯视观察时在连接区域上不存在电极，因此当膜伸缩时连接区域上的电极不会剥落。

在基于本发明的振动结构体中，能够确保膜上的电极的可靠性。

附图说明

图1的(A)是振动结构体1的立体图，图1的(B)是图1的(A)中的A-A剖视图。

图2的(A)是振动结构体2的立体图，图2的(B)是振动结构体2的俯视图。

图3的(A)是振动结构体3的立体图，图3的(B)是振动结构体3的俯视图。

具体实施方式

图1的(A)是本公开的第一实施方式亦即振动结构体1的立体图，图1的(B)是图1的(A)中的振动结构体1的A-A剖视图。

振动结构体1具备框状部件10、由框状部件10围起来的区域11、压电膜12、第一电极121、第二电极122、支承部13、振动部14、具有第一连接部件151和第二连接部件152的连接部件15、引出电极16、第一连接区域17、以及第二连接区域18。

框状部件10的俯视时的形状为长方形，并具有由框状部件10围起来的内侧的区域。不过，在由框状部件10围起来的区域内配置支承部13和振动部14。由框状部件10围起来的区域11借助支承部13和振动部14而形成配置于框状部件10的长边方向的两端的两个第一开口11A、和配置于短边方向的两端的两个第二开口11B。第一开口11A是长方形，成为沿框状部件10的短边方向较长的形状。第二开口11B是长方形，成为沿框状部件10的长边方向较长的形状。第二开口11B的长边方向的两端沿着框状部件10的中心轴(图中的A-A线)延伸。

振动部14在俯视时是长方形，并配置在由框状部件10围起来的区域内。振动部14的面积比由框状部件10围起来的区域的面积小。

支承部13将振动部14与框状部件10连接，振动部14由框状部件10支承。在该例中，支承部13是沿着与压电膜12伸缩的方向正交的方向亦即框状部件10的短边方向较长的长方形，通过振动部14的长边方向的两端部保持该振动部14。

在该例中，框状部件10、振动部14、以及支承部13由同一部件(例如，丙烯酸树脂、PET、聚碳酸酯(PC)、环氧玻璃、FRP、金属、或者玻璃等)形成。即，框状部件10、振动部14、以及支承部13通过将一张长方形的板部件沿着第一开口11A和第二开口11B的形状进行冲裁加工而形成。框状部件10、振动部14、以及支承部13也可以分别是分体的部件，但通过由同一部件形成，能够容易地进行制造。或者，通过由同一部件形成，从而不需要对振动部14的支承使用橡胶等其他部件(存在逐渐劣化的部件)，能够长期稳定地保持振动部14。另外，在为同一部件而进行冲裁加工的情况下，由于多个支承部13的固有振动周期完全相同，因此能够减轻使振动部14振动时的振动部14的振动偏差。不过，在本发明中，这些部件不必要由同一部件形成。例如，在对多个支承部13分别使用不同的部件的情况下，能够调整振动部14的移动。例如，若对支承部13使用橡胶等弹性模量较高的材料，则能够减小对压电膜12施加的电压的大小。

压电膜12与框状部件10及振动部14连接。压电膜12是施加电压时在面方向变形的膜。压电膜12是在俯视时沿着框状部件10的长边方向较长的长方形。压电膜12例如由聚偏二氟乙烯(PVDF)构成。除此之外，压电膜12也可以是由手性高分子构成的形态。手性高分子例如使用L型聚乳酸(PLLA)或者D型聚乳酸(PDLA)等。

在对压电膜12使用PVDF的情况下，由于PVDF具有耐水性，因此无论将具备该例中的振动部件的电子设备置于什么样的湿度环境下，都能够进行类似的振动。

另外，在对压电膜12使用PLLA的情况下，由于PLLA是透过性较高的材料，因此只要对PLLA附加的电极以及振动部是透明的材料，则能够视觉确认设备的内部状况，因此容易进行制造。另外，PLLA由于没有热电性，因此无论在什么样的温度环境下都能够进行类似的振动。

压电膜12在假设由PLLA构成的情况下，以各外周边相对于延伸方向成大致45°的方式进行裁剪，从而具有压电性。

压电膜12的长边方向的第一端与在图1的(A)中配置在图纸右手边的框状部件10的长边方向的第一端连接。压电膜12的长边方向的第二端与在图1的(A)中配置在图纸左手边的振动部14的长边方向的第二端连接。

压电膜12在施加电压时在面方向变形。具体而言，压电膜12在施加电压时在长边方向进行伸缩。通过压电膜12在长边方向进行伸缩，从而振动部14在长边方向振动。

压电膜12在两主面形成有平面电极。在与振动部14对置的主面形成有第二电极122，在与振动部14相反侧的主面形成有第一电极121。若从外部对第一电极121和第二电极122施加电压，则压电膜12进行伸缩。

如图1的(B)所示，压电膜12经由连接部件15而与框状部件10及振动部14连接。连接部件15是在俯视时沿着框状部件10的短边方向较长的长方形。连接部件15具有：将压电膜12与框状部件10连接的第一连接部件151、和将压电膜12与振动部14连接的第二连接部件152。第一连接部件151和第二连接部件152具有一定程度的厚度，为了使压电膜12不与振动部14、框状部件10以及支承部13接触，以分离一定程度的位置，第一连接部件151和第二连接部件152使压电膜12与振动部14连接并使压电膜12与框状部件10连接。由此，由于设置于压电膜12的两主面的电极不与振动部14接触，因此即使压电膜12伸缩而使振动部14振动，也不会磨削电极。此外，在框状部件10、支承部13、以及振动部14为导电性部件的情况下，优选在连接部件15与框状部件10、支承部13、以及振动部14之间配置绝缘性部件或涂膜。在该情况下，能够防止在框状部件10、支承部13、以及振动部14与压电膜12的电极之间电气短路。

连接部件15例如由金属、PET、聚碳酸酯(PC)、聚酰亚胺、或者ABS树脂等构成。连接部件15通过粘接剂等将压电膜12与振动部14(以及压电膜12与框状部件10)连接。此外，借助粘接剂等将连接部件15与各种结构连接并不是必须的。例如，连接部件15本身也可以是粘接剂或者双面胶带。在该情况下，不需要另外准备粘接剂等。连接部件15也可以使用热固化树脂。第一连接部件151在压电膜12上直接粘接于未设置电极的部位。

压电膜12在被施加了一定程度的张力的状态下，经由连接部件15与框状部件10及振动部14连接。不过，并非必须在对压电膜12施加了张力的状态下进行连接。压电膜12也可以以仅在收缩时施加张力的方式，进行连接。

另外，第一连接部件151在第一连接区域17将压电膜12与框状部件10连接。在第一连接区域17中，包含在俯视观察压电膜12时，在压电膜12的长边方向的第一端未形成第一电极121及第二电极122的部位、和供第一连接部件配置的部位。

由于在第一连接区域17上未形成有电极，因此即使在压电膜12收缩，在第一连接部件151与压电膜12之间施力的情况下，也能够抑制对电极直接施力而产生剥落等。进一步，由于配置第一连接部件151的部位的压电膜12与未配置第一连接部件的部位的压电膜12相比不易产生伸缩，因此存在如下担忧，即：当压电膜12伸缩时，在第一连接部件151的边界对在压电膜12上形成的电极施加应力。在振动结构体1的结构中，由于在第一连接部件151上未配置有电极，因此当压电膜12伸缩时，能够抑制在第一连接部件的边界对电极施加应力而产生剥落等。

因此，更易确保在压电膜12上形成的电极的导通，使可靠性提高。

在压电膜12中，在与振动部14对置的主面形成有第二电极122，并且，在与振动部14相反一侧的主面形成有第一电极121。若从外部对第一电极121和第二电极122施加电压，则压电膜12进行伸缩。

引出电极16与压电膜12的电极连接。引出电极16还与未图示的驱动部连接。驱动信号从驱动部经由引出电极16施加给压电膜12的电极，从而压电膜12进行伸缩。

引出电极16配置在比第一连接部件151靠振动部14侧。在第一连接部件151上，由于在压电膜12上未配置有电极，因此引出电极16配置在比第一连接部件151靠振动部14侧，而与压电膜12的电极连接。

引出电极16也可以从第一电极121和第二电极122分别引出。另外，也可以从第一电极121与第二电极122的相同的部位引出，而被重叠地引出。在该情况下，从第一电极121引出的引出电极与从第二电极122引出的引出电极以不短路的方式被绝缘地重叠。引出电极16被引出的方向为向与振动部14的振动方向垂直的方向引出的方向。

从压电膜12的电极引出的引出电极16延伸至在框状部件10的俯视观察时未配置有压电膜的区域。既可以从延伸部位进一步通过连接线等向外部连接，也可以在引出电极16的端部设置连接用的端子。

压电膜12通过第一连接部件151与框状部件10连接。在俯视观察压电膜12的主面时在第一连接部件151上的第一连接区域17未形成有第一电极121和第二电极122。进一步，在俯视观察压电膜12的主面时在第二连接部件152上的第二连接区域18未形成有第一电极121和第二电极122。

通过该结构，能够抑制压电膜12上的第一电极121以及第二电极122被与第一连接部件151及第二连接部件152连接的部分直接施力，而使可靠性提高。

在图1的(A)中，示出了在第一连接部件151的第一连接区域17上未形成第一电极121和第二电极122的例子，但并不限于此，也可以是在第二连接部件152与压电膜12连接的区域上未形成有电极的结构。

在该情况下，进一步提高电极的剥落难度，而使可靠性变高。

对于以上的振动结构体1，振动部14在由框状部件10围起来的区域11内在面方向振动。因此，如图1的(B)所示，作为振动结构体1的整体的厚度成为压电膜12的厚度、连接部件15的厚度、以及振动部14的厚度，变得非常薄。另外，压电膜12具有弹性，并具有耐冲击性。进一步，对于框状部件10、振动部14、以及支承部13，在一张长方形的板部件由同一部件构成的情况下，不需要对振动部14的支承使用橡胶等其他部件(存在逐渐劣化的部件)。因此，根据振动结构体1的构造，能够长期、稳定地进行振动。

此外，振动部14的形状并不限于图1的(A)所示的形状。框状部件10不需要是在俯视时包围整周的环状，也可以是局部开口的构造。另外，框状部件10和振动部14不需要在俯视时是长方形。框状部件10和振动部14也可以是多边形、圆形、或者椭圆形等。

此外，压电膜12通过长边方向的两端部与连接部件15连接，从而能够增大振幅，但并非必须通过长边方向的两端部与连接部件15连接。另外，压电膜12的长边方向不需要沿着振动部14的振动方向。另外，在图1的(A)所示的例子中，成为俯视时压电膜12覆盖振动部14，但例如，也可以仅将振动部14的第一端(图中的右端)与框状部件10的第一端连接。

另外，支承部13至少在一处支承振动部14即可。

另外，压电膜12并不限于一个。振动结构体1也可以具有多个压电膜12。在该情况下，能够分别单独地驱动多个压电膜12。另外，多个压电膜12也可以是相互层叠的构造。在该情况下，可以对多个压电膜12的各层施加外加电压。

图2的(A)表示本公开的第二实施方式亦即振动结构体2的立体图。

图2的(B)是图2的(A)中的振动结构体2的俯视图。

振动结构体2具备框状部件20、开口21、压电膜22、第一电极221、第二电极222、切口223、支承部23、振动部24、具有第一连接部件251和第二连接部件252的连接部件25、引出电极26、第一连接区域27、以及第二连接区域28。

振动结构体2在压电膜22上具备切口223这一点与振动结构体1不同。因此，以下，仅着重于不同点进行记述。

压电膜22在第一连接区域27经由第一连接部件251而与框状部件20连接。另外，压电膜22在第二连接区域28经由第二连接部件252而与振动部34连接。

在压电膜22的与振动部24对置的主面配置有第二电极222，在和与振动部24对置的主面相反的主面配置有第一电极231。

第一电极221和第二电极222具有切口223。在俯视观察压电膜22及第一电极221、第二电极222时，在比第一连接区域27靠振动部24侧设置有切口223。切口223配置于在俯视观察振动结构体2时与支承部23重叠的区域。

通过切口223配置于在振动结构体2的俯视下与支承部23重叠的区域，从而压电膜22的电极不易与支承部23接触。通过这样从而使振动结构体2的可靠性进一步提高。

另外，引出电极26配置在第一连接区域27与切口223之间。设置有切口223的压电膜22的区域由于不存在第一电极221和第二电极222，因此不进行伸缩。因此，抑制了由于压电膜22的伸缩而对引出电极26施加的力及振动。通过这样从而减轻了引出电极26从压电膜22的电极剥落的担忧，使振动结构体2的可靠性提高。

切口223也可以不是单数而是在压电膜22上设置多个。在该情况下，优选支承部23设置为在俯视观察振动结构体2时与切口223重叠，但并不限于此。

另外，切口223也可以设置在引出电极26上。在该情况下，压电膜22与引出电极26连接的部位不易振动，因此可靠性提高。

图3的(A)是本公开的第三实施方式所涉及的振动结构体3的立体图。图3的(B)是图3的(A)所示的振动结构体3的俯视图。

振动结构体3具备框状部件30、开口31、压电膜32、第一电极321、第二电极322、切口323、支承部33、振动部34、具有第一连接部件351和第二连接部件352的连接部件35、引出电极36、第一连接区域37、以及第二连接区域38。

振动结构体3在第一连接区域37和第一连接部件351配置在引出电极36与振动部34之间，而且切口323配置在第一连接部件351上这一点与振动结构体2不同。

因此，以下仅着重于振动结构体2与振动结构体3的不同点进行记述。

压电膜32在第二连接区域38经由第二连接部件352而与振动部34连接。进一步，压电膜32在第一连接区域37经由第一连接部件351而与框状部件30连接。

在压电膜32的与振动部34对置的主面配置有第二电极322，在和与振动部34对置的主面相反的主面配置有第一电极331。

引出电极36通过压电膜32的隔着第一连接部件351而与第二连接部件352相反一侧的端部和压电膜32的电极连接。引出电极36通过压电膜32的隔着第一连接部件351而与第二连接部件352相反一侧的端部和压电膜32电极连接，从而不易受到基于比第一连接部件351靠第二连接部件352的压电膜32的振动的影响。根据该结构，能够抑制针对引出电极36的振动、伴随振动而施加的力的影响，从而提高可靠性。

另外，切口323在俯视观察振动结构体4时设置在第一连接部件351上。第一连接部件351在俯视观察振动结构体4时在切口323的部分将振动部34与压电膜32粘接。通过该结构，即使第一连接部件351设置在比引出电极36靠振动部44侧，也能够在未设置有切口323的部分，确保第一电极321及第二电极322与引出电极36的导通并且提高引出电极36的可靠性。

另外，第一连接部件351也可以沿着切口323的形状设置。即，在俯视观察振动结构体3时切口323为将多个长方形沿短边方向排列的形状的情况下，第一连接部件351也可以以与切口323重叠的方式将多个长方形的连接部件沿振动结构体3的短边方向排列。在该情况下，除切口323以外的电极与第一连接部件351在振动结构体3的驱动时接触，能够抑制可靠性下降。

以上进行说明的本公开的第一至第三实施方式中的特征结构只要不脱离本发明的主旨，便能够相互组合。

本次公开的上述实施方式在所有方面是例示性的，而不是限制性的。本发明的技术范围包含通过权利要求书划定且与权利要求书的记载等同的意义及范围内的所有变更。

附图标记说明

1…振动结构体；10…框状部件；11…围起来的区域；12…压电膜；121…第一电极；122…第二电极；13…支承部；14…振动部；15…连接部件；151…第一连接部件；152…第二连接部件；16…引出电极；17…第一连接区域。