(57)【要約】  圧電デバイス（５０）は１つの領域を画定する少なくとも１つの圧電材料のシート（５４）を含む少なくとも１つの素子（５８）を含む。素子（５８）は、少なくとも１つの開口部（３５，３７）を内部に有する少なくとも１つの導電層（５１）を含む回路板（３０，７８）上に載置又は配置されている。素子（５８）は、開口部（３５，３７）が圧電材料のシート（５４）の領域を越えて横方向に延びるように、開口部（３５，３７）に配置され且つ少なくとも１つの開口部（３５，３７）の縁部によって支持されている。また、素子（５８）は、圧電材料のシート（５４）の振動がオーバーレイ（５０３）の触知可能振動を生じさせるのに十分であるように、オーバーレイ（５０３）と回路板（３０，７８）の間に挟まれている。特許出願は、圧電デバイスのための並列独立クレームが含まれている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの領域を画定する少なくとも１つの圧電材料のシート（５４）を含む少なくとも１つの素子（５８）を含む圧電デバイス（５０，６０，７０）であって、
前記素子（５８）は、少なくとも１つの開口部（３５，３７；８１，８２）を内部に有する少なくとも１つの導電層（５１；７０１，７０２，７０３，７０４）を含む回路板（３０，７８）上に載置又は配置されており、
前記素子（５８）は、前記開口部（３５，３７；８１，８２）が前記圧電材料のシート（５４）の前記領域を越えて横方向に延びるように、前記開口部（３５，３７；８１，８２）に配置され且つ前記少なくとも１つの開口部（３５，３７；８１，８２）の縁部によって支持されており、
前記素子（５８）は、前記圧電材料のシート（５４）の振動がオーバーレイ（５０３）の触知可能振動を生じさせるのに十分であるように、前記オーバーレイ（５０３）と前記回路板（３０，７８）の間に挟まれていることを特徴とする圧電デバイス（５０，６０，７０）。
【請求項２】
前記導電層（５１；７０２）内の前記少なくとも１つの開口部（３５，３７；８１，８２）は、円形部分（３５）と前記円形部分（３５）から延びる少なくとも１つの延長部（３７；８１，８２）とを含み、前記素子（５８）が前記円形部分（３５）上に載置されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス（５０，６０，７０，９０）。
【請求項３】
前記延長部（３７）は前記円形部分（３５）から放射状に遠ざかるセグメントであることを特徴とする請求項２に記載の圧電デバイス（５０，６０，７０，９０）。
【請求項４】
前記開口部（３５，３７；８１，８２）は、前記円形部分（３５，３７；８１，８２）から放射状に遠ざかるセグメントであり且つ前記開口部（３５，３７；８１，８２）の周りに対称的に配置されている少なくとも２つの延長部（３７；８１，８２）を含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の圧電デバイス（５０，６０，７０，９０）。
【請求項５】
前記延長部（３７；８１，８２）は、前記主開口部と同心である円形開口部、又は前記主開口部と同心である円形のセグメントを含むことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１に記載の圧電デバイス（５０，６０，７０，９０）。
【請求項６】
前記開口部（８１，８２）は、それらの間で前記導電層（５１；７０２）の舌部（８３）を残すように構成された少なくとも２つの延長部を含み、前記素子（５８）が前記舌部（８３）の位置で前記回路板（３０，７８）に固定されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載の圧電デバイス（５０，６０，７０，９０）。
【請求項７】
少なくとも１つの圧電材料のシート（５４）を含む素子（５８）を含む圧電デバイス（５０，６０，７０，９０）であって、
前記素子（５８）は、多層プリント回路板であるプリント回路板（７０）上に載置又は配置され、
ｉ）少なくとも２つの関連する絶縁層（７１１，７１２）を前記下部導電層（７０２）の両側面上に含む少なくとも２つの導電層（７０１，７０２）を含み、
ｉｉ）その層から前記上部絶縁層（７１１）及び前記上部導電層（７０１）の一部位置で除去され、且つ、
ｉｉｉ）前記下部導電層（７０２）内の前記一部位置において少なくとも１つの開口部（３５，３７；８１，８２）があり、
前記素子（５８）は、前記開口部（３５，３７；８１，８２）に配置され且つ前記下部導電層（７０２）において前記開口部（３５，３７；８１，８２）の縁部によって支持されており、これにより、
前記素子（５８）は、前記圧電材料のシート（５４）の振動が前記オーバーレイ（５０３）の触知可能な振動を生じさせるのに十分であるように、オーバーレイ（５０３）と前記プリント回路板（７８）との間に挟まれており、
前記素子（５８）は、前記圧電材料のシート（５４）から、電極として作用し且つ前記シート（５４）が載置された金属ディスク（５３）から、又はその両方から、前記多層プリント回路板（７０）へ電気的に接続されており、前記素子の電気的接続は、前記多層プリント回路板（７０）から絶縁材料を除去せずに、上方から前記シート（５４）及び／又は金属ディスク（５３）へ、そして、前記多層プリント回路板（７０）への少なくとも１つの電気的接続を使用することによって成されていることを特徴とする圧電デバイス（５０，６０，７０，９０）。
【請求項８】
最上層の導電層（７０１）と前記次の導電層（７０２）前の前記少なくとも１つの絶縁層（７１１）の除去に起因するその深さ０，１ｔｏ０，５ｍｍを有する凹部があることを特徴とする請求項７に記載の圧電デバイス（５０，６０，７０，９０）。
【請求項９】
前記素子（５８）は、厚さ０，１〜０，５ｍｍ、最も好ましくは、前記素子の前記厚さ以上の前記凹部の前記深さを有することを特徴とする請求項７又は８に記載の圧電デバイス（５０，６０，７０，９０）。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの圧電材料のシート（５４）が１つの領域を画定し、
前記素子（５８）は前記次の導電層（７０２）内の開口部（３５，３７；８１，８２）における前記プリント回路板（７８）上に載置されており、
前記素子（５８）は、前記開口部（３５，３７；８１，８２）が前記圧電材料のシート（５４）の前記領域を越えて横方向に延びるように、前記開口部（３５，３７；８１，８２）に配置され且つ前記少なくとも１つの開口部（３５，３７；８１，８２）の縁部によって支持されていることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１に記載の圧電デバイス（５０，６０，７０，９０）。
【請求項１１】
前記導電層（５１；７０２）内の前記少なくとも１つの開口部（３５，３７；８１，８２）は、円形部分（３５）と前記円形部分（３５）から延びる少なくとも１つの延長部（３７；８１，８２）とを含み、前記素子（５８）が前記円形部分（３５）上に載置されていることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１に記載の圧電デバイス（５０，６０，７０，９０）。
【請求項１２】
前記延長部（３７）は前記円形部分（３５）から放射状に遠ざかるセグメントであることを特徴とする請求項１１に記載の圧電デバイス（５０，６０，７０，９０）。
【請求項１３】
前記開口部（３５，３７；８１，８２）は、前記円形部分（３５，３７；８１，８２）から放射状に遠ざかるセグメントであり且つ前記開口部（３５，３７；８１，８２）の周りに対称的に配置されている少なくとも２つの延長部（３７；８１，８２）を含むことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の圧電デバイス（５０，６０，７０，９０）。
【請求項１４】
前記延長部（３７；８１，８２）は、前記主開口部と同心である円形開口部、又は前記主開口部と同心である円形のセグメントを含むことを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１に記載の圧電デバイス（５０，６０，７０，９０）。
【請求項１５】
前記開口部（８１，８２）は、それらの間で前記導電層（５１；７０２）の舌部（８３）を残すように構成された少なくとも２つの延長部を含み、前記素子（５８）が前記舌部（８３）の位置で前記回路板（３０，７８）に固定されていることを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか１に記載の圧電デバイス（５０，６０，７０，９０）。
【請求項１６】
オーバーレイ（５０３）とｂ）請求項７〜１５のいずれか１に記載の圧電デバイス（７０）とを含む装置であって、前記オーバーレイ（５０３）下の多層プリント回路板（７０）であり、通電の時に、前記素子（５８）が触覚／触知フィードバックのため前記オーバーレイの振動とともに可聴音の振動を引き起こすように、接着剤層によって前記オーバーレイ（５０３）に接続されたことを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電センサデバイスは、ＷＯ２０１１／１５８１５４Ａ２号として公開されている国際特許出願ＰＣＴ／ＩＢ２０１１／０５２５０１号から知られている。
【０００３】
ＷＯ２０１１／１５８１５４Ａ２号にて論じたように、圧電材料のシートを含む素子はセンサを使用することができる。圧電材料の曲げは、検出できる電圧を生成する。
【０００４】
今、我々は、改善された特性を持つ複数のセンサを備えた多圧電デバイスとなるべき圧電デバイスの新しい種類に取り組んでいる。まず、新しい多圧電デバイスは、圧電センサデバイスとして使用されようとしている。
【０００５】
圧電センサデバイスの使い勝手を向上させるためには、我々は、使用者にフィードバック、最も有利には触知可能及び可聴であるフィードバックを与えることができるように、多圧電デバイスを設計する事を計画している。
【０００６】
圧電材料の一般的な特性に基づいて、圧電材料のシートを含む素子を、圧電材料のシート上に電圧を印加して振動させることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１中の曲線ａは、圧電材料のシートを含む素子の周波数の関数としての共振の強さを示している。素子がプリント回路板上に固定される場合、ピーク共鳴は、典型的には、より高い周波数に向かってシフトする。シフトされた共鳴の強度は、曲線ａ+によって示されている。
【０００８】
触知フィードバックを提供する我々の目的のために、該周波数（ａ-＞ａ+）は非生産的である。圧電材料のシートからの触知フィードバックは約３００Ｈｚにて人間に最強で知覚され、高い周波数では知覚が急速に低下するからである。音響フィードバックが我々のために必要でなくても、音響フィードバックを提供する我々の目的のために、我々は若干有益な周波数シフトを考慮する。人間は約３ｋＨｚにて圧電材料のシートからの音響フィードバックを最強に知覚する傾向がある。
【０００９】
しかしながら、より重要なことに、音響フィードバックが依然として触知フィードバックの領域において知覚されるので、本発明の第１の目的は、圧電デバイスの触知フィードバック特性を改善することにある。我々は、かかる目的が、圧電デバイスのピーク共振周波数をシフトダウンすることによって達成されることを見出した。
【００１０】
より多くの数の圧電デバイスの製造の観点からは、表面実装技術を使用して、ピックアンドプレイス装置によって、圧電デバイスを組み立てることが望ましい。本発明の第２の目的は、ピックアンドプレイス装置を使用して組み立てやすく圧電装置の組み立てを行うことにある。
【００１１】
本発明の第１の目的は、独立請求項１に記載の圧電デバイスで解決することができる。従属請求項２〜６は該圧電デバイスの有利な局面を記載している。
【００１２】
本発明の第２の目的は、独立請求項７に記載の圧電デバイスで解決することができる。従属請求項８〜１５は該圧電デバイスの有利な局面を記載している。
【００１３】
請求項１６は、請求項７〜１５のいずれか１項に記載の圧電デバイスが組み立てられた装置を記載している。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１の局面による圧電デバイスは、１つの領域を画定する少なくとも１つの圧電材料のシートを含む少なくとも１つの素子を含む。前記素子は、少なくとも１つの開口部を内部に有する少なくとも１つの導電層を含む回路板上に載置又は配置されている。前記素子は、前記開口部が前記圧電材料のシートの前記領域を越えて横方向に延びるように、前記開口部に配置され且つ前記少なくとも１つの開口部の縁部によって支持されている。
【００１５】
前記素子は、前記圧電材料のシートの振動がオーバーレイの触知可能な振動を生じさせるのに十分であるように、前記オーバーレイと前記回路板の間に挟まれている。
【００１６】
我々がこの構成で見出したことは、載置された素子の共振周波数が低い周波数（すなわち、図１のａ＞ａ-）にシフトし、シフトする前の状況（すなわち曲線ａ+）と比較すると、人間の知覚がより強い周波数範囲へシフトし得ることである。特に有利なのは、圧電デバイスは、オーバーレイに加わる圧力が圧電材料の少なくとも１つのシートの曲げ起こすのに十分であり検出可能な信号を生成するように、構成できることであり、この場合、圧電デバイスはセンサデバイスであり得ることである。
【００１７】
本発明の第２の局面による圧電デバイスは、少なくとも１つの圧電材料のシートを含む素子を含む。
前記素子は、多層プリント回路板であるプリント回路板上に載置又は配置され、
ｉ）少なくとも２つの関連する絶縁層を前記下部導電層の両側面上に含む少なくとも２つの導電層を含み、
ｉｉ）その層から前記上部絶縁層及び前記上部導電層の一部位置で除去され、且つ、
ｉｉｉ）前記下部導電層内の前記一部位置において少なくとも１つの開口部があり、
前記素子は、前記開口部に配置され且つ前記下部導電層において前記開口部の縁部によって支持されるように構成されている。
【００１８】
前記素子は、前記圧電材料のシートの振動が前記オーバーレイの触知可能な振動を生じさせるのに十分であるように、オーバーレイと前記プリント回路板との間に挟まれている。前記素子は、前記圧電材料のシートから、電極として作用し且つ前記シートが載置された金属ディスクから、又はその両方から、前記多層プリント回路板へ電気的に接続されており、前記素子の電気的接続は、前記多層プリント回路板から絶縁材料を除去せずに、上方から前記シート及び／又は金属ディスクへ、そして、前記多層プリント回路板への少なくとも１つの電気的接続を使用することによって成されている。
【００１９】
我々がこの構成で見出したことは、その中に素子を正確に配置することができる凹部を作成する除去のおかげで、ピックアンドプレイス機械がはるかに効果的に使用することができることである。この構成は、我々の以前の構成（ＷＯ２０１１／１５８１５４Ａ２参照）よりもはるかに簡単かつ迅速な組み立て工程を達成できる。以前の構成では、ＰＣＢの導電層と圧電材料のシートとの間の電気的接続が、圧電材料に接触する導電層とＰＣＢとの間に追加の電気的接続を必要としていた。これが、時には問題の原因であった。なぜなら、接着材料の層がＰＣＢと導電層の間に配置され、それに穴を開けなければならないからである。新しい構成によれば、部品をＰＣＢ上に配置することのみが必要になり、その後、電気的な接続は、単一プロセスで上方から成されるので、組立が簡単になる。
【００２０】
前記導電層内の前記少なくとも１つの開口部は、円形部分と前記円形部分から延びる少なくとも１つの延長部とを含む。前記素子が前記円形部分上に載置されている場合、前記素子と前記プリント回路板との間の相互の位置合わせを無視することができる。
【００２１】
我々は、特に有利なことに、前記延長部は前記円形部分から放射状に遠ざかるセグメントであることを見出した。このようにして、簡単に実装性を実質的に周波数シフトダウンと組み合わせることができる。
【００２２】
前記開口部は、前記円形部分から放射状に遠ざかるセグメントであり且つ前記開口部の周りに対称的に配置されている少なくとも２つの延長部を含む場合、周波数ダウンシフトを向上させることができる。あるいは、又はこれに加えて、素子の固定が簡単にすることができる。
【００２３】
前記延長部は、前記主開口部と同心である円形開口部、又は前記主開口部と同心である円形のセグメントを含む場合、寄生する高い音響周波数をより良く回避することによって、特に有利な周波数プロファイルを得ることができる。
【００２４】
前記開口部は、それらの間で前記導電層の舌部を残すように構成された少なくとも２つの延長部を含み、前記素子が前記舌部の位置で前記回路板に固定されている場合、前記舌部が特に半田付け、接着又は溶接によって、固定用表面に十分に適しているので、素子の固定が簡単になる。また、我々は素子の下に入り込むスズ、接着剤、又は溶接材料をより良く防止することができる。
【００２５】
最上層の導電層と前記次の導電層前の前記少なくとも１つの絶縁層の除去に起因するその深さ０．１〜０．５ｍｍを有する凹部がある。前記素子は、厚さ０．１〜０．５ｍｍ、最も好ましくは、前記素子の前記厚さ以上の前記凹部の前記深さを有する。
【００２６】
以下、本発明の両方の態様を、添付の図面の図２〜１０に示す実施例を参照してより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】圧電材料のシートを備えた素子の周波数の関数として共振の強度を示すグラフであり、該素子から得られる触知可能信号及び可聴な音響信号に対する典型的な人体感覚をも示す。
【図２】回路板；感光性回路板の露光パターンの詳細を示す図である。
【図３】プリント回路板の一部を示す図である。
【図４】図３の詳細図である。
【図５】上方に折り曲げられた圧電材料のシートを含む素子の断面を示す図である。
【図６】下方に折り曲げられた圧電材料のシートを含む素子の断面を示す図である。
【図７】導電層のそれぞれの間に絶縁層を有する４つの導電層を含むプリント回路板を示す図である。
【図８】プリント回路板の一部を示す図である。
【図９】それに載置された圧電材料のシートを含む素子を示す図８のプリント回路板のＩＸ−ＩＸ断面を示す図である。
【図１０】多層プリント回路板への圧電デバイスの電気的接続を示す図７の圧電デバイスを示す図である。同じ参照番号は、すべての図にて同じ機能を参照する。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図２は図３に示すプリント回路板３０を製造するために用いることができる露光パターン２１，２２，２３の例の詳細を示している。プリント回路板３０は、例えば、ブランクの最上層の導電層５１上にてコーティングされている感光性ラッカーの層を、露光パターンとそれをマスクして、光で露光することにより印刷することができる。露光後、感光性ラッカーが反応しなかった導電層（主に金フラッシュメッキされた銅）の未露光領域がエッチングにより除去される。このようにプリント回路板３０はフォトリソグラフィ方法を用いてブランクから作られる。
【００２９】
プリント回路板を製造するいくつかの他の既知の方法があり、原則的にそれら方法を、プリント回路板３０を製造するために使用することができる。選択された方法に応じて、露光パターンの詳細を変化させてもよい。例えば、プリント基板３０の導電層の露光領域が除去された場合、露光パターンは、最も好ましくは、図２のもののネガである。
【００３０】
この例において、露光パターン２１は円形領域２５、リング２６及び環状部２９を含んでいる。各露光パターン２２，２３は３つのアーム部２７を含んでいる。各パターン２２，２３におけるアーム部２７の数は変化し得ると理解されるべきである。
【００３１】
図２において、アーム部２７の厚さは、ｄ１，ｄ２，ｄ３で示されている。好ましくは、ｄ１＝３．０ｍｍ、ｄ２＝４．０ｍｍ及びｄ３＝５．０ｍｍが使用されている。環状部２９の直径はｄで示されている。
【００３２】
アーム部２７は円形領域２５における対称的な延長部すなわち突出部である。注意すべきことは、これらが、電極として機能する金属ディスク５３に載置された圧電材料のシート５４を含む素子５８の挟持部を減少させることである。挟持部の減少は、触知可能出力エネルギーを大幅に増加させ、素子５８の寄生音響出力を低減する。
【００３３】
挟持部の減少は、２つの要因に起因する可能性が高い。アーム部２７は、圧電材料のシート５４によって知覚されるので素子５８のディスク５３によって生じる圧縮圧力を減らす。このように、挟持部の減少が組み立てられた装置の有効剛性を低下させる。
【００３４】
ディスク５３は、例えば、半田付け、接着又は溶接してプリント基板３０に固定される。固定に加えて又はその代わりに、素子５８は、オーバーレイ５０３と回路板５１との間の圧縮による圧縮圧力によって所定位置に保持されることができる。開口部（円形開口部３５、延長アーム部３７、環状部３９）は、ディスク５３とプリント回路板３０の接触面積を制限する。
【００３５】
プリント回路板３０の導電層５１内の開口部において、アーム部２７は、圧電材料のシート５４の面積を超えて延びる。開口部が環状部３９を含む場合、環状部は、シート５４の面積を超える。
【００３６】
図４において、そのディスク５３が、実線単一パターン４０を包含しアーム３７及び導電領域３６を包含すると同じ大きさであってもよいことが、知見された。その結果、円形開口部３５は円形開口部３５の縁によってディスク５３が支持されるようにディスク５３の直径よりも小さくすべきであり、円形開口部３５への延長部は圧電材料のシート５４の領域よりも遠くに到達する必要がある。開口部の形状、数及び位置は、一体の特性及び圧電ディスク特性に応じて最適化することができることを理解しなければならない。
【００３７】
素子５８は、接着剤、スズ、又は溶接材料などの固着材料８４を用いてプリント回路板に固定されている。これに代えて又はこれに加えて、素子５８は素子５８の上下の層との間の圧縮圧力により所定の位置に保持されることができる。
【００３８】
図５及び図６はプリント回路板５０及び素子５８を印刷することを含む圧電デバイス５０を示す。素子５８の上において、特に、圧電材料のシート５４の上には、ドット５０１があってもよい。
【００３９】
図５、図６及び図７における圧電デバイス５０，６０，７０は、複数の圧電センサ（２，３，４，５，６，…）を含む多圧電デバイスを実装するために使用することができる。図２及び図３に示す概略を参照すると、多圧電デバイスは、オーバーレイ５０３に作用する圧力（図６における力Ｆ）が圧電材料のシート５４の曲げ起こすのに十分であるように、オーバーレイ５０３と回路板３０，７８の間に挟まれた複数の圧電センサデバイスを備える。圧電センサのうちの少なくとも１つは、オーバーレイ５０３内に触知可能な振動を生成するために、圧電材料のシート５４の振動を付与するように構成された圧電デバイス５０，６０，７０である。
【００４０】
本発明のさらなる態様によれば、多圧電デバイスは、オーバーレイ５０３に作用する圧力（図６における力Ｆ）が圧電材料のシート５４の曲げ起こすのに十分であるように、オーバーレイ５０３と回路板３０，７８との間に挟まれた複数の圧電センサ（２，３，４，５，６，…）を含んでいてもよい。前段落で説明した実施形態とは対照的に、圧電材料のシート５４の振動を付与してオーバーレイ５０３に触知可能振動を生成する多圧電デバイスセンサ内のセンサとして使用するように構成されていない少なくとも１つの圧電デバイス５０，６０，７０を実現することができる。
【００４１】
先行する２つの段落の多圧電デバイスのいずれかを使用することによって得ることができる大きな利点は、圧電センサが入力を生成するために、使用者の指の存在を感知するために使用できることである。さらに良いことには、装置が多圧電デバイスであるので、使用者の指の存在が複数の圧電センサ（すなわち図３の実施形態では２又は３個）の内の１以上において連続して検出することができる場合、多圧電デバイスは指の掃引としてこれを解釈するように構成することができる。特に、多圧電デバイスにおける５つの圧電センサを使用することにより、掃引が４つのすべての方向、上から下へ、下から上へ、左から右へ、右から左へ、斜めに、検出され得る。掃引が検出されたとき、多圧電デバイスは圧電デバイス５０，６０，７０を使用するが、マルチオーバーレイ５０３に触知可能な振動を作成するためのセンサの１つである必要はなくてもよい。その代わりに又はそれに加えて、多圧電デバイスは、使用者の指が１つのセンサのみで検出された後、触知可能な振動を生成するように構成されてもよい。
【００４２】
ドット５０１は、好ましくは２０〜５０μｍの厚さで２〜５ｍｍの直径を有する。ドット５０１は、ラッカーの２層（最も単純で、膜パッケージで絶縁層として使用されるスクリーン印刷ラッカー）又は銀の４層のスクリーン印刷により製造することができる。図６に示すように、ドット５０１を配置することができる。すなわち、ドット５０１は、上部導電性シート５０２の下、又は上部導電箔５０２の反対側すなわちその上に配置できる。ドット５０１は、上部導電性シート５０２の下に配置される場合は、導電性でなければならないが、ドット５０１は、上部導電性シート５０２の上に位置する場合には、非導電性であってもよい。
【００４３】
独立したドット５０１の代わりに、上部導電シート５０２に一体的に形成された１つのドット５０１を使用できることが知見された。この実装では、我々はツールで上部導電シート５０２を打ち抜きドットを表示させた。
【００４４】
ドット５０１の機能は、図６に示すように、オーバーレイ５０３へ及ぼす圧力を圧電ディスク５０の中央部に集中（又は媒介）する事である。この場合、上部導電箔５０２はドット５０１のような開口部５８０（穴など）を有し、すなわち、ドット５０１は上部導電箔５０２を介して押圧する。
【００４５】
作動モード（装置が触知フィードバックを与えるために使用されるモード）において、ドット５０１は、圧電材料のシート５４の曲げ動作をオーバーレイ５０３に媒介する。オーバーレイ５０３は、水平方向に動いて、上昇（図５に示すようにフィードバックとして触知可能振動）又は下降（図６に示すように、センシング）させることができる。
【００４６】
好ましくは、平衡位置からの該運動の距離は、両方向に等しい。運動は、より大きな領域の端の固定された剛性のオーバーレイ５０３を有するディスク５３の面積よりも大きな面積で行うことができる。或いは、使用者がオーバーレイ５０３の表面を押下すること又はオーバーレイ５０３を介してフィードバックを提供するシートピエゾのいずれかによって誘導された動きが圧電材料のシート５４の領域内に配置された屈曲運動である場合に、オーバーレイ５０３はプリント回路板３０にその表面の大部分からの接着箔５０４によって固定されていてもよい。接着箔５０４は１００〜７５０μｍの厚さの両面圧力接着剤である。上部導電箔５０２は１００〜５００μｍの厚さのポリエステル箔に印刷された銀スクリーンである。
【００４７】
全体の挟持部は、プリント回路板３０へディスク５３を固定することによるだけでなく、ドット５０１によって仲介された図５における大面積オーバーレイ５０３の固定に起因するディスク５３に支配される圧縮圧力によって、決定される。ドット５０１は、オーバーレイ５０３に取り付けられてもよく、オーバーレイ５０３の一体部分であってもよい。或いは、ドット５０１は、図６に示すように上部導電箔５０２と圧電ディスク５０との間に取り付けられてもよい。
【００４８】
オーバーレイ５０３は表面を薄く覆う膜であり、大面積であってもよく、好ましくは、その厚さとして０．１〜２ｍｍを有していてもよい。オーバーレイ５０３は、好ましくは、プラスチック、アルミニウム又はステンレス鋼で作られている。特に、オーバーレイ５０３が、デバイス５０，６０，７０へ挟持されている場合、オーバーレイ５０３及び上部導電箔５０２は、オーバーレイ５０３と回路板との間の圧縮力によって適所に保持されることができる。これに代えて又は加えて、オーバーレイ５０３と上側導体箔との間に追加の接着剤層があってもよい。
【００４９】
開口部（円形開口部３５、延長アーム部３７、環状部３９）がプリント回路板３０と同じ製造工程で製造されれば、有意な改善となる。そうすることによって、すべての追加のプロセス工程を避けることができる。
【００５０】
このような素子５８のようなピエゾ電気部品は現在、大量に安価で入手可能である。加えて、これらは強固であり、利用可能な部品のほとんどは、音響ブザーで使用するために最適化されている。最適化の結果として、それらの最適な動作性能（与えられた入力信号の最大出力信号）が１〜１０ｋＨｚの範囲内で得られている。
【００５１】
ディスク５３を挟持する素子５８の取り付けは、両方に利用可能な最大振動エネルギーに対する有意な効果を有するが、それはまた、共振周波数と呼ばれる最大出力エネルギーのための周波数帯域を増加させる。
【００５２】
素子５８は、接触指示による使用者の動作を確認するための接触相互作用に密接に関連付けられたタッチセンサと触知フィードバック素子の両方用に使用することができる。これは、素子５８に高電圧交流駆動信号（最も好ましくは２０〜２５ボルト）を印加することによって達成することができる。利用可能な触知可能振動の性能は限られており、弱すぎる接触感覚と大きすぎる音響フィードバックとのいずれか又は両方となる。かかる素子５８が装置で使用される場合、問題は前述の理由により、より顕著である。
【００５３】
その上に完全な機能性デバイスを作るためにすべての必要な電子機器が載置され得るプリント回路板３０へ、タッチユーザインタフェースを実現するための当該素子５８を搭載することが特に有益である。
【００５４】
オーバーレイ５０３への使用者のタッチ又は押圧によって及ぼされる接触圧力を感知する素子５８の屈曲運動は、数μｍの範囲内にあり、また、ディスクの触知フィードバックは、３〜２５μｍの範囲の最大振幅によって制限される。
【００５５】
装置５０の全ての実施形態におけるセンシングや触知フィードバックの両方のための機能を確保するためには、素子５８は、ユーザインタフェースのオーバーレイ５０とプリント回路板３０との間にしっかりと固定されなければならない。素子５８の挟持による固定は触知フィードバックの求められた機能を低減し、さらに重要なことには、固定のすべての公差のばらつきが載置されたピエゾディスクの触知可能出力性能の大幅な変動をもたらす。
【００５６】
図７は多層プリント配線基板７０を備える圧電デバイスの別の実施形態を示す。ドット５０１と上部導電箔５０２とオーバーレイ５０３と接着剤５０４は、明確にするために図７では省略されているが、多層プリント回路板７０は、図５及び図６に示すデバイス５０と同様に構成されていると理解されるべきである。
【００５７】
多層プリント回路板７０の改善は、素子５８が回路板７０に作られた凹部に載置されたことである。該回路板７０は、その間に少なくとも１つの絶縁層７１１，７１２，７１３がある導電層７０１，７０２，７０３，７０４を含むように構成されている。
【００５８】
多層回路板における該凹部は、導電層７０２を絶縁層７１２に接着する前に、絶縁層７１１にてエンボス加工又は穴を穿孔することにより、形成されている。絶縁層７１１は絶縁体（エポキシ）シートであってもよい。絶縁層７１２は２導電層ＰＣＢ基板の一部である導電層７０３に接着されている。
【００５９】
凹部が位置決めを規定しているので、表面実装技術（ＳＭＴ）又は原理的には任意の適切なピックアンドプレイス法は非常に正確である必要はなく、位置決め工程をより効率的に素子５８の組み立てのために使用することができる。
【００６０】
プリント回路板７０として、少なくとも２つの導電層を有し且つ少なくとも２つの関連した絶縁層を有する回路板を使用することができることが理解されなければならない。素子５８の配置のための局所位置における最上導電層とその下の絶縁層を除去し、該位置に開口部（参照：図２及び図３の上記説明）を調製すればよい。
【００６１】
図１０は、圧電デバイス５８と多層プリント回路板７０との間の電気的接続を有する図７の多層プリント回路板７０を示す。該電気的接続は導電箔５０２によって実現されている。導電箔５０２は、好ましくはディスク５３よりも大きい直径を有する独立した円形の薄い金属箔から成る。また、位置決めを助けるために導電箔５０２から半径方向に突出する少なくとも１つのアーム部又は舌部があってもよい。最も好ましくは、導電箔５０２は絶縁層がＰＣＢから除去された領域の形状を有し、すなわち、該領域は円形部分に加えて少なくとも１つの延長アーム部７２を示し、大きくなっている。
【００６２】
導電箔５０２がディスク５３又はディスク５３と同じピックアンドプレイス工程（又はＳＭＴ工程）に組み込まれることが最も有利である。
【００６３】
導電箔５０２は、シート５４の中央にてペースト８４（標準的な半田ペーストが使用可能）を半田付けすることによって圧電材料のシート５４に電気的に接続され、そして、プリント基板７０にペースト８４を使用して半田付けされる。半田付けは、ディスク５３の中心からディスクの半径よりも大きな半径距離（最も有益には１〜１０ｍｍ以上）の２、３の場所で実行される。このような距離は、効率的な触知フィードバックのためにディスク５３の振動の最小の減衰を確保するために必要とされる。
【００６４】
導電箔５０２内又はそのために使用される金属箔は、０．０５〜０．１ｍｍの厚さで、アルミニウム、銅、又は、プリント回路板を多層する部品の表面実装技術のアセンブリにピックアンドプレースアセンブリ及び半田付けプロセスに使用される実現可能な任意の金属を含んでいてもよい。
【００６５】
次のような圧電素子５８と多層プリント回路板７０との間の電気的接続を有する多層プリント回路板７０が最も好ましく用いられる。
−多層プリント回路板７０の上面に、接着剤層が取り付けられている。
−接着剤層の上面に、オーバーレイ５０３が取り付けられている。
【００６６】
必要であれば、オーバーレイは、圧電素子５８をプリテンションのために、その下の側にドットを含むことができる。
【００６７】
多層プリント回路板７０は、通電されたとき、多層プリント回路板７０における圧電素子が触覚／触知フィードバックのオーバーレイ振動や可聴音をも引き起こすように、或る装置内に組み込むことができる。このように多層プリント回路板７０は、触覚／触知可能に加えて可聴信号伝達のために使用することができる。このことは、多層プリント回路板７０が装置内の入力装置として使用する場合などに特に有用である。
【００６８】
図８は、開口部（円形開口部３５、延長アーム部、環状部３９の代わりに又はそれに加えて使用することができる単一パターン８０のさらなる実施形態を示す。ここで、開口部（アーム部８１，８２）に隣接する延長部は、舌部８３がそれらの間に残されるように、導電領域３６へ或る距離だけ突出している。図８の例においては、３つの舌部８３が存在するが、それらの数は１から複数に変化し得ることは明らかである。
【００６９】
また、図９のＩＸ−ＩＸ断面で見られるように、舌部８３（複数可）は、素子５８をパターン８０に取り付け、そしてプリント回路板３０（又は、特に図７に示すよう多層プリント回路板）に取り付けるために使用される。
【００７０】
舌部８３（複数可）は、実用的な固定点を提供する。固着材料８４は、圧電材料のシート５４と重なるであろう位置にてディスク５３の直下になる前に、止められる。例えば、固定が３つの舌部８３に一点で実行される場合、舌部８３の使用は、上記のように挟持効果を大幅に減少させることができる。舌部は、最も好ましくは２ｍｍ幅で、３ｍｍの長さである。
【００７１】
本発明は、添付の特許請求の範囲に限定されると理解されるべきではないが、すべてのそれらの法的均等物を包含するものと理解されなければならない。
【００７２】
特に、素子５８は、圧電材料のシート５４を備え開示された上記実施例に有している。複数の圧電材料のシートを有する素子５８を実装することが可能である。特に、圧電材料と電極となる導電性材料の交互層を有する多層ピエゾ素子として実現することができる。
【００７３】
上記の例においては、その上に素子５８が組み立て又は取り付けられた又は素子が所定の位置に保持されている回路板が、プリント回路板として開示されている。プリント回路板の代わりに、素子５８は、導電箔（導電層５１に相当する）上に組み立てられることができ、次いで、剛性である基板上に最も有利に組み立てられている。その後、上部導電層５０２とオーバーレイ５０３（導電層５０２とオーバーレイ５０３の間の接着剤の任意の層で）が組み立てられている。
【符号の説明】
【００７４】
２１，２２，２３…露光パターン
２５…円形領域
２６…リング
２７…アーム部
２９…環状部
３０…プリント回路板
３５…円形開口部
３６…導電領域
３７…延長アーム部
３９…環状部
４０…単一パターン
５０…圧電デバイス
５１…プリント回路板の導電層
５２…プリント回路板の絶縁層
５３…ディスク
５４…圧電材料のシート
５８…素子
６０…圧電デバイス
７０…圧電デバイス
７８…プリント回路板
８０…単一パターン
８１…アーム部
８２…アーム部
８３…舌部
８４…固着材料
５０１…ドット
５０２…上部導電箔
５０３…オーバーレイ
５０４…接着剤
５８０…穴
７０１，７０２，７０３，７０４…プリント回路板の導電層
７１１，７１２，７１３…プリント回路板の絶縁層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年10月31日(2014.10.31)
【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】
１つの領域を画定する少なくとも１つの圧電材料のシート（５４）を含む少なくとも１つの素子（５８）を含む圧電デバイス（５０，６０，７０）であって、
前記素子（５８）は、少なくとも１つの開口部（３５，３７；８１，８２）を内部に有する少なくとも１つの導電層（５１；７０１，７０２，７０３，７０４）を含む回路板（３０，７８）上に載置又は配置されており、
前記素子（５８）は、前記開口部（３５，３７；８１，８２）が前記圧電材料のシート（５４）の前記領域を越えて横方向に延びるように、前記開口部（３５，３７；８１，８２）に配置され且つ前記少なくとも１つの開口部（３５，３７；８１，８２）の縁部によって支持されており、
前記素子（５８）は、前記圧電材料のシート（５４）の振動がオーバーレイ（５０３）の触知可能振動を生じさせるのに十分であるように、前記オーバーレイ（５０３）と前記回路板（３０，７８）の間に挟まれていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
前記導電層（５１；７０２）内の前記少なくとも１つの開口部（３５，３７；８１，８２）は、円形部分（３５）と前記円形部分（３５）から延びる少なくとも１つの延長部（３７；８１，８２）とを含み、前記素子（５８）が前記円形部分（３５）上に載置されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項３】
前記延長部（３７）は前記円形部分（３５）から放射状に遠ざかるセグメントであることを特徴とする請求項２に記載の圧電デバイス。
【請求項４】
前記開口部（３５，３７；８１，８２）は、前記円形部分（３５，３７；８１，８２）から放射状に遠ざかるセグメントであり且つ前記開口部（３５，３７；８１，８２）の周りに対称的に配置されている少なくとも２つの延長部（３７；８１，８２）を含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の圧電デバイス。
【請求項５】
前記延長部（３７；８１，８２）は、前記主開口部と同心である円形開口部、又は前記主開口部と同心である円形のセグメントを含むことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１に記載の圧電デバイス（５０，６０，７０，９０）。
【請求項６】
前記開口部（８１，８２）は、それらの間で前記導電層（５１；７０２）の舌部（８３）を残すように構成された少なくとも２つの延長部を含み、前記素子（５８）が前記舌部（８３）の位置で前記回路板（３０，７８）に固定されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載の圧電デバイス。
【国際調査報告】
2015527724.tif 000013
2015527724.tif 000014
2015527724.tif 000015
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