压电器件

技术领域

本公开涉及压电器件。

背景技术

作为具备压电元件的压电器件，例如有日本国特开平4-070100号公报所记载的压电器件。该现有的压电器件具备压电元件、与压电元件接合的振动部件、以及与压电元件电连接的配线部件。配线部件的一端经由连接器等与其他的电路部件等连接。配线部件的另一端与振动部件物理连接，并且与压电元件电连接。

发明内容

上述的日本国特开平4-070100号公报的压电器件以从压电元件获得振动为目的。但是，压电器件的用途是各式各样的。压电器件也有时应用于例如以基于通过手指等的按压等产生的应力来从压电元件获得电动势为目的的按压传感器中。在这种压电器件中，为了高精度地获得与按压对应的期望的电动势，抑制由配线部件引起的振动成分是重要的。

本公开是为了解决上述问题而研发的，其目的在于，提供一种能够高精度地获得来自压电元件的期望的电动势的压电器件。

本公开的一方面提供一种压电器件，其具备：基板；压电元件，其配置于基板的主面；配线部件，其向基板和压电元件延伸；第一接合部，其通过导电性的第一接合部件将压电元件与配线部件电接合；第二接合部，其通过导电性的第二接合部件将基板与配线部件电接合；和第三接合部，其通过非导电性的第三接合部件将基板与配线部件物理接合，在将自基板的主面起的到配线部件与第一接合部件的接合界面的高度设为T1，将自基板的主面起的到配线部件与第二接合部件的接合界面的高度设为T2，将自基板的主面起的到配线部件与第三接合部件的接合界面的高度设为T3的情况下，T2＜T3＜T1的关系成立。

在该压电器件中，第三接合部的配线部件位于第一接合部中的配线部件与第二接合部中的配线部件之间的高度。因此，在第一接合部与第三接合部之间以及第二接合部与第三接合部之间缓和了配线部件的高度差的差数，即使在对配线部件施加应力的情况下，也能够抑制该配线部件的振动。因此，在该压电器件中，能够高精度地获得来自压电元件的期望的电动势。

配线部件也可以以自基板的主面起的高度从第一接合部向第三接合部逐渐变低的方式倾斜。这样，通过将配线部件的倾斜设为一样，能够更有效地抑制对配线部件施加应力时的该配线部件的振动。

配线部件也可以以自基板的主面起的高度从第二接合部向第三接合部逐渐变高的方式倾斜。这样，通过将配线部件的倾斜设为一样，能够更有效地抑制对配线部件施加应力时的该配线部件的振动。

配线部件也可以分支成通过第一接合部件与第一接合部连接的第一端部和通过第二接合部件与第二接合部连接的第二端部。根据该结构，与配线部件中通过第一接合部与压电元件接合的部分和通过第二接合部与基板接合的部分连续的情况相比，能够缓和在将第一接合部与第二接合部连结的方向上产生的应力。因此，能够更有效地抑制配线部件的振动。

第三接合部也可以位于比第一接合部和第二接合部靠配线部件的基端侧。通过在比第一接合部和第二接合部靠基端侧将基板与配线部件物理连接，能够更可靠地抑制配线部件的振动。

由第三接合部件产生的基板与配线部件的接合面积也可以比由第一接合部件产生的压电元件与配线部件的接合面积大。通过以充足的面积将基板与配线部件物理连接，能够更可靠地抑制配线部件的振动。

由第三接合部件产生的基板与配线部件的接合面积也可以比由第二接合部件产生的基板与配线部件的接合面积大。通过以充足的面积将基板与配线部件物理连接，能够更可靠地抑制配线部件的振动。

第一接合部和第三接合部也可以在从配线部件的延伸方向观察的情况下具有在基板的主面的法线方向上相互重叠的区域。由此，配线部件的形状被简化，能够更可靠地抑制配线部件的振动。

第二接合部和第三接合部也可以在从配线部件的延伸方向观察的情况下具有在基板的主面的法线方向上相互重叠的区域。由此，配线部件的形状被简化，能够更可靠地抑制配线部件的振动。

附图说明

图1是表示本公开一实施方式的压电器件的整体结构的立体图。

图2是图1的II－II线剖视图。

图3是图1的III－III线剖视图。

图4是从Y方向观察图1所示的压电器件的侧视图。

图5是从Z方向观察图1所示的压电器件的俯视图。

具体实施方式

以下，参照附图详细地说明本公开一方面的压电器件的优选的实施方式。

图1是表示本公开一实施方式的压电器件的整体结构的立体图。如图1所示，压电器件1具备基板2、配置于基板2的主面2a侧的压电元件3和向基板2及压电元件3延伸的配线部件4而构成。压电器件1例如具有作为按压传感器的用途。在压电器件1中，基于例如通过手指等的按压等产生的应力(基板2的变形)，获得来自压电元件3的电动势。来自压电元件3的电动势经由配线部件4输出到外部。

在以下的说明中，将配线部件4的延伸方向设为X方向，将基板2的主面2a的面内方向上的与X方向正交的方向设为Y方向，将基板2的主面2a的法线方向设为Z方向。

基板2通过例如具有导电性的金属材料而形成为矩形状。基板2具有相互对置的一对主面2a、2b。主面2a成为搭载压电元件3的面。主面2b成为例如将压电器件1用作按压传感器时固定触摸面板等的面。基板2的平面形状成为例如正方形状。作为基板2的构成材料，例如可举出Ni－Fe合金、Ni、黄铜、不锈钢等。

压电元件3具备压电素体5和一对外部电极6A、6B。压电素体5构成为在Z方向上扁平的长方体形状。长方体形状还包含将角部及棱线部进行倒角的形状、将角部及棱线部弄圆的形状。压电素体5的平面形状例如为一边的长度比基板2小的正方形状。压电素体5的厚度例如比基板2的厚度大。在基板2的主面2a上，压电素体5的中心与基板2的中心一致。

压电素体5不具有内部电极，由单层的压电体层7构成。压电体层7由压电材料构成。在本实施方式中，压电体层7由压电陶瓷材料构成。作为压电陶瓷材料，例如可举出PZT[Pb(Zr，Ti)O

外部电极6A、6B构成为在Z方向上扁平的长方体形状。长方体形状还包含将角部及棱线部进行倒角的形状、将角部及棱线部弄圆的形状。外部电极6A、6B的厚度为彼此相同的程度，与压电素体5的厚度相比，均非常小。外部电极6A、6B由导电性材料构成。作为导电性材料，例如可举出Ag、Pd、Ag－Pd合金等。外部电极6A、6B由例如包含上述的导电性材料的导电性膏体的烧结体构成。

外部电极6A配置于压电素体5中的基板2侧的主面5a(参照图2)上。外部电极6A遍及该主面5a的整个面设置。外部电极6A通过例如粘接材料8与基板2的主面2a接合。作为粘接材料8，例如能够使用紫外线固化型粘接剂、厌氧性固化粘接剂、热固化型粘接剂等。粘接材料8有时也绕入外部电极6A与主面2a之间，但外部电极6A的至少一部分区域与主面2a接触。由此，外部电极6A和基板2相互电连接。

外部电极6B配置于压电素体5中的与基板2相反侧的主面5b。外部电极6B的平面形状成为比主面5b小一圈的正方形状。外部电极6B的中心与主面5b的中心一致。在从Z方向观察的情况下，外部电极6B的四边成为位于比主面5b的四边靠内侧的状态。压电素体5中，位于外部电极6A和外部电极6B之间的区域成为在压电上活性的区域。

配线部件4由例如柔性电路板(FPC)构成。配线部件4具有由覆盖件10覆盖导体9的结构，在基板2的主面2a侧具有在X方向上延伸的主体部11。导体9由例如铜等导电性优异的材料形成。覆盖件10由例如聚酰亚胺树脂等非导电性的树脂形成。

配线部件4的一端部(以下，基端部12)能够经由例如连接器等连接部件，与成为电动势的输出对象的控制部等电连接。配线部件4的另一端部(以下，前端部13)从基板2的一个角部2c侧向主面2a上延伸。前端部13分支成第一端部13A和第二端部13B。第一端部13A具有：从主体部11沿着基板2的缘部在Y方向上延伸的第一部分14a；和从第一部分14a的前端在X方向上延伸的第二部分14b。第二端部13B以成为主体部11的延长线上的方式沿着基板2的缘部在X方向延伸。

第一端部13A的第一部分14a与第二端部13B在Y方向上隔开一定间隔地分开。第一端部13A中的第一部分14a的前端部分的位置和第二端部13B的前端部分的位置在X方向上一致。在第一端部13A中的第一部分14a的前端部分和第二端部13B的前端部分，为了实现与基板2和压电元件3的电连接，导体9成为从覆盖件10露出的状态(参照图4)。

接着，参照图2～图5更详细地说明上述的基板2及压电元件3与配线部件4的接合结构。

图2是图1的II－II线剖视图，图3是图1的III－III线剖视图。图4是从Y方向观察图1所示的压电器件的侧视图。图5是从Z方向观察图1所示的压电器件的俯视图。

如图2～图5所示，压电器件1具备：通过导电性的第一接合部件24将压电元件3与配线部件4进行电接合的第一接合部21；通过导电性的第二接合部件25将基板2与配线部件4进行电接合的第二接合部22；和通过非导电性的第三接合部件26将基板2与配线部件4物理接合的第三接合部23。

第一接合部21设置于压电元件3中的外部电极6B上。在从Z方向观察的情况下，第一接合部21以与基板2的中心和压电元件3的中心不重叠的方式，位于外部电极6B上的基板2的一个角部2c侧。在第一接合部21，在第一端部13A中的第一部分14a的前端部分露出的导体9经由第一接合部件24与外部电极6B接合。由此，外部电极6B和配线部件4相互电连接。作为第一接合部件24，例如能够使用焊料、导电性膏体/片材、各向异性导电膏体/片材等。

第二接合部22设置于基板2的主面2a上。第二接合部22根据配线部件4中的第一端部13A的第一部分14a与第二端部13B的Y方向的分开距离，相对于第一接合部21在Y方向上错位地设置。第二接合部22相对于基板2的主面2a的构成角部2c的两个边中的沿着X方向的边接近配置。

在第二接合部22，在第二端部13B的前端部分露出的导体9经由第一接合部件24与外部电极6B接合。由此，基板2和配线部件4相互电连接。如上所述，外部电极6A与基板2相互电连接。因此，外部电极6A经由基板2与配线部件4电连接。作为第二接合部件25，例如能够使用焊料、导电性膏体/片材、各向异性导电膏体/片材等。

第三接合部23设置于基板2的主面2a上。第三接合部23位于比第一接合部21和第二接合部22靠配线部件4的基端侧。具体而言，第三接合部23相对于基板2的主面2a的构成角部2c的两个边中的沿着Y方向的边接近配置。

在第三接合部23，配线部件4中的第一端部13A的第一部分14a和与第一部分14a相连的第二端部13B的基端部分13Ba经由第三接合部件26与基板2接合。在第三接合部23的位置，配线部件4中的导体9被内包于覆盖件10中，覆盖件10经由第三接合部件26与基板2的主面2a接合。由此，在配线部件4中，成为比第一接合部21和第二接合部22靠基端侧的部分与基板2物理连接。作为第三接合部件26，例如能够使用以反应型酚醛树脂和丁腈橡胶为主成分的非导电性的热熔树脂。

如图2和图3所示，第一接合部21位于压电元件3的外部电极6B上，第二接合部22和第三接合部23位于基板2的主面2a上。另外，如图3所示，构成第三接合部23的第三接合部件26的Z方向的厚度比压电元件3(包含外部电极6A、6B)的Z方向的厚度小，且比构成第二接合部22的第二接合部件25的Z方向的厚度大。

因此，在压电器件1中，在将从基板2的主面2a到配线部件4(导体9)与第一接合部件24的接合界面PA的高度设为T1，将从基板2的主面2a到配线部件4(导体9)与第二接合部件25的接合界面PB的高度设为T2，将从基板2的主面2a到配线部件4与第三接合部件26的接合界面PC的高度设为T3的情况下，T2＜T3＜T1的关系成立。

在本实施方式中，T1与T3之差(＝T3－T1)比T3与T2之差(＝T3－T2)大。但是，T1与T3之差和T3与T2之差没有特别限制。T1与T3之差和T3与T2之差可以根据压电元件3的Z方向的厚度、或第一接合部件24、第二接合部件25和第三接合部件26各自的Z方向的厚度，而使任意者变大。

在本实施方式中，如图3所示，在从配线部件4的延伸方向(X方向)观察的情况下，第一接合部21和第三接合部23具有在基板2的主面2a的法线方向(Z方向)上相互重叠的区域。同样，在从配线部件4的延伸方向(X方向)观察的情况下，第二接合部22和第三接合部23具有在基板2的主面2a的法线方向(Z方向)上相互重叠的区域。

在图3的例子中，在从X方向观察的情况下，第一接合部件24的Y方向的存在区域W1的整体与第三接合部件26的Y方向的存在区域W3在Z方向上重叠。另外，在从X方向观察的情况下，第二接合部件25的Y方向的存在区域W2的整体与第三接合部件26的Y方向的存在区域W3在Z方向上重叠。

此外，第一接合部件24的Y方向的存在区域W1的整体可以不必与第三接合部件26的Y方向的存在区域W3在Z方向上重叠，也可以是存在区域W1的一部分相对于存在区域W3在Y方向上露出。同样，第二接合部件25的Y方向的存在区域W2的整体可以不必与第三接合部件26的Y方向的存在区域W3在Z方向重叠，也可以是存在区域W2的一部分相对于存在区域W3在Y方向上露出。

如图4所示，配线部件4以自基板2的主面2a起的高度从第一接合部21向第三接合部23逐渐变低的方式倾斜。另外，配线部件4以自基板2的主面2a起的高度从第二接合部22向第三接合部23逐渐变高的方式倾斜。在本实施方式中，配线部件4的高度在第一接合部21与第三接合部23之间不包含台阶等而一样地变化。同样，配线部件4的高度在第二接合部22和第三接合部23之间不包含台阶等而一样地变化。

在本实施方式中，如上所述，T1与T3之差比T3与T2之差大。因此，第一接合部21与第三接合部23之间的配线部件4相对于基板2的主面2a的倾斜角度θ1，比第二接合部22与第三接合部23之间的配线部件4相对于基板2的主面2a的倾斜角度θ2大。倾斜角度θ1、θ2的大小关系可以根据T1与T3之差及T3与T2之差，而使任意者变大。

如图5所示，由第三接合部件26产生的基板2与配线部件4的接合面积S3，比由第一接合部件24产生的压电元件3与配线部件4的接合面积S1大。另外，由第三接合部件26产生的基板2与配线部件4的接合面积S3，比由第二接合部件25产生的基板2与配线部件4的接合面积S2大。

接合面积S1～S3中的每一个能够由例如从Z方向观察时的第一接合部件24～第三接合部件26的轮廓线规定。接合面积S3例如为接合面积S1、S2的2倍～4倍程度。在本实施方式中，接合面积S1、S2彼此相等。接合面积S1、S2也可以彼此不同。

如以上所说明，在压电器件1中，第三接合部23中的配线部件4位于第一接合部21中的配线部件4与第二接合部22中的配线部件4之间的高度。因此，在第一接合部21与第三接合部23之间以及第二接合部22与第三接合部23之间缓和了配线部件4的高度差的差数，即使在对配线部件4施加应力的情况下，也能够抑制该配线部件4的振动。因此，在压电器件1中，能够高精度地获得来自压电元件3的期望的电动势。在使用压电器件1作为按压传感器的情况下，能够实现对按压的检测精度的提高。

在本实施方式中，配线部件4以自基板2的主面2a起的高度从第一接合部21向第三接合部23逐渐变低的方式倾斜。另外，配线部件4以自基板2的主面2a起的高度从第二接合部22向第三接合部23逐渐变高的方式倾斜。这样，通过使配线部件4的倾斜一样，能够更有效地抑制对配线部件4施加应力时的该配线部件4的振动。

在本实施方式中，配线部件4分支成通过第一接合部件24与第一接合部21连接的第一端部2A和通过第二接合部件25与第二接合部22连接的第二端部13B。根据该结构，与配线部件4中通过第一接合部21与压电元件3接合的部分和通过第二接合部22与基板2接合的部分连续的情况相比，能够缓和在将第一接合部21与第二接合部22连结的方向上产生的应力。因此，能够更有效地抑制配线部件4的振动。

在本实施方式中，第三接合部23位于比第一接合部21和第二接合部22靠配线部件4的基端侧。通过在比第一接合部21和第二接合部22靠基端侧将基板2与配线部件4物理连接，能够更可靠地抑制配线部件4的振动。

在本实施方式中，由第三接合部件26产生的基板2与配线部件4的接合面积比由第一接合部件24产生的压电元件3与配线部件4的接合面积大。另外，由第三接合部件26产生的基板2与配线部件4的接合面积比由第二接合部件25产生的基板2与配线部件4的接合面积大。这样，通过以充足的面积将基板2与配线部件4物理连接，能够更可靠地抑制配线部件4的振动。

在本实施方式中，在从配线部件4的延伸方向(X方向)观察的情况下，第一接合部21和第三接合部23具有在基板2的主面2a的法线方向(Z方向)上相互重叠的区域。另外，在从配线部件4的延伸方向(X方向)观察的情况下，第二接合部22和第三接合部23具有在基板2的主面2a的法线方向(Z方向)上相互重叠的区域。根据这种结构，第一端部13A的第二部分14b和第二端部13B成为直线状，因此，配线部件4的形状被简化。因此，能够更可靠地抑制配线部件4的振动。

在本实施方式中，第一接合部21、第二接合部22和第三接合部23中的每一个与基板2的中心错位地设置。因此，能够抑制由配线部件4产生的约束力直接到达基板2的中心。由此，例如在使用压电器件1作为按压传感器的情况下，能够抑制由手指等的按压引起的基板2的变形被由配线部件4产生的约束力阻碍。

本公开不限于上述实施方式。例如在上述实施方式中，基板2和压电元件3的平面形状成为正方形状，但它们的平面形状可以是长方形状等其他的矩形状，也可以是圆形状、椭圆形状、三角形状等其他的形状。

在上述实施方式中，配线部件4分支成第一端部13A和第二端部13B，但配线部件4也可以不必具有这种分支部分。例如也可以成为如下结构，即：分支成朝向第一接合部21的导体9和朝向第二接合部22的导体9，覆盖件10一体覆盖这些导体9、9。另外，在上述实施方式中，在从Z方向观察的情况下，第一接合部21与基板2的中心错位地设置，但也可以是第一接合部21的至少一部分与基板2的中心重叠。