專利名稱：壓電致動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓電致動器，詳細而言涉及在一個端部設(shè)置了具有導電性的平衡 錘的壓電致動器。
背景技術(shù)：
以往，在照相機的自動對焦機構(gòu)中作為用于移動透鏡或透鏡組的致動器，公知有 壓電致動器。例如，在下述的專利文獻1中公開了這種壓電致動器的一例。圖13是在專利文獻1中所公開的壓電致動器的簡略圖。如圖13中所示，壓電致 動器100具備通過施加壓電而伸縮的柱狀的機電轉(zhuǎn)換元件101。平衡錘102與機電轉(zhuǎn)換元 件101的一側(cè)的端部連接。振動構(gòu)件103與機電轉(zhuǎn)換元件101的另一側(cè)的端部連接。振動 構(gòu)件103與摩擦卡合構(gòu)件104卡合。在壓電致動器100中，通過機電轉(zhuǎn)換元件101的伸縮，振動構(gòu)件103變位。其結(jié)果， 通過在振動構(gòu)件103和摩擦卡合構(gòu)件104之間產(chǎn)生的摩擦力摩，摩擦卡合構(gòu)件104被驅(qū)動。專利文獻1 日本特開2008-199773號公報在壓電致動器100中，在機電轉(zhuǎn)換元件101的一側(cè)的端部安裝有平衡錘102。由 此，壓電致動器100的變位的重心向平衡錘102側(cè)偏移。因此，能夠使得振動構(gòu)件103較大 地變位。從進一步加大振動構(gòu)件103的變位量的觀點出發(fā)，優(yōu)選提高平衡錘102的密度，而 使壓電致動器100的變位的重心向平衡錘102側(cè)大幅偏移。但是，由于高密度的材料一般 都具有導電性，因此在為了提高平衡錘102的密度而由導電性材料形成平衡錘102的情況 下，存在機電轉(zhuǎn)換元件101的外部電極IOlaUOlb經(jīng)由平衡錘102短路的可能性。因此，在 由導電性材料形成平衡錘102的情況下，如圖13中所示不能以外部電極IOlaUOlb與平衡 錘102相接的方式配置平衡錘102，所以需要隔離配置外部電極IOlaUOlb與平衡錘102。 因此，在由高密度的導電性材料形成平衡錘102的情況下，存在壓電致動器100大型化的問 題。尤其是，如圖13所示，由濺射法、CVD法等蒸鍍法只在壓電體的側(cè)面形成外部電極 101a、IOlb的情況下，需要掩模，因此降低形成外部電極101a、IOlb的位置精度。由此，需要 更大地隔離配置外部電極101a、IOlb和平衡錘102。因此，具有壓電致動器100的尺寸增大 的趨勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于這樣的點而提出，其目的在于提供一種小型且具有大變位量的壓電致 動器。本發(fā)明所涉及的壓電致動器具有致動器主體、第一導電層、第二導電層。致動器 主體具有柱狀的壓電體和平衡錘。壓電體具有在高度方向上相互對置的第一端面及第 二端面、相互對置的第一側(cè)面及第二側(cè)面。在壓電體的內(nèi)部，第一內(nèi)部電極及第二內(nèi)部電極
4以在高度方向上對置的方式形成。平衡錘與壓電體的第一端面接合。平衡錘的密度高于壓 電體的密度。平衡錘具有導電性。平衡錘具有第一側(cè)面和第二側(cè)面。平衡錘的第一側(cè)面 與壓電體的第一側(cè)面相連。平衡錘的第二側(cè)面與壓電體的第二側(cè)面相連。第一導電層形成 在壓電體的第一側(cè)面和平衡錘的第一側(cè)面之上。第一內(nèi)部電極與第一導電層連接。第二 導電層形成在壓電體的第二側(cè)面和平衡錘的第二側(cè)面之上。第二內(nèi)部電極與第二導電層連 接。在本發(fā)明所涉及的壓電致動器中，相對于壓電體的第一端面平行地形成有從第一導電 層的表面直到致動器主體的內(nèi)部的第一槽。第一導電層由第一槽分割為與第一內(nèi)部電極 連接但不與平衡錘連接的部分；與平衡錘連接但不與第一內(nèi)部電極連接的部分。在本發(fā)明所涉及的壓電致動器的一個特定的方面，第一內(nèi)部電極及第二內(nèi)部電極 沿著高度方向交替設(shè)置多個，并且多個第一內(nèi)部電極及第二內(nèi)部電極中的位于最靠近壓電 體的第一端面?zhèn)鹊膬?nèi)部電極為第二內(nèi)部電極。在該結(jié)構(gòu)中，能夠使得第一槽位于比最靠近 壓電體的第一端面?zhèn)鹊膬?nèi)部電極即第二內(nèi)部電極更靠第二端面?zhèn)鹊奈恢?。因此，能夠使?電致動器進一步小型化。在本發(fā)明所涉及的壓電致動器的其它特定的方面，第一槽位于比最靠近壓電體的 第一端面?zhèn)鹊膬?nèi)部電極更靠第二端面?zhèn)鹊奈恢?。根?jù)該結(jié)構(gòu)，能夠使壓電致動器進一步小 型化。在本發(fā)明所涉及的壓電致動器的另外特定的方面，第一槽的至少一部分在平衡錘 上形成，并且第一槽的第二端面?zhèn)鹊膫?cè)壁與壓電體的第一端面位于同一平面，或者位于比 壓電體的第一端面更靠第二端面?zhèn)任恢?。根?jù)該結(jié)構(gòu)，能夠使壓電致動器進一步小型化。在本發(fā)明所涉及的壓電致動器的另外特定的方面，第一導電層及第二導電層含有 Ag及Cu中的至少一者。在第一導電層及第二導電層含有Ag或Cu的情況下，從第一導電層 及第二導電層產(chǎn)生Ag或Cu的遷移，存在成為容易產(chǎn)生短路不良的趨勢。但是，在本發(fā)明中 形成有第一槽，因此能夠有效地抑制起因于Ag或Cu的遷移的短路不良的產(chǎn)生。在本發(fā)明所涉及的壓電致動器的另外特定的方面，相對于壓電體的第一端面平行 地形成有從第二導電層的表面直到致動器主體的內(nèi)部的第二槽，并且第二導電層由第二槽 分割為與第二內(nèi)部電極連接但不與平衡錘連接的部分；與平衡錘連接但不與第二內(nèi)部電 極連接的部分。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠更可靠地抑制短路不良的產(chǎn)生。另外，能夠更有效地抑制 壓電體與平衡錘的接合部的損壞。在本發(fā)明所涉及的壓電致動器的另外特定的方面，第二槽的至少一部分在平衡錘 上形成，并且第二槽的靠壓電體的第二端面?zhèn)鹊膫?cè)壁與壓電體的第一端面位于同一平面， 或者位于比壓電體的第一端面更靠壓電體的第二端面?zhèn)?。根?jù)該結(jié)構(gòu)，能夠使壓電致動器 進一步小型化。在本發(fā)明所涉及的壓電致動器的另外特定的方面，壓電體與平衡錘通過粘結(jié)劑粘 結(jié)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠容易地接合壓電體與平衡錘。在本發(fā)明所涉及的壓電致動器的另外特定的方面，粘結(jié)劑為以環(huán)氧系樹脂為主要 成分的粘結(jié)劑。在本發(fā)明所涉及的壓電致動器的另外特定的方面，平衡錘由分散有導電性粒子的 樹脂構(gòu)件構(gòu)成。在平衡錘由分散有導電性微粒子的樹脂構(gòu)件構(gòu)成的情況下，導電性微粒子 從平衡錘容易脫落。但是在本發(fā)明中，在平衡錘的側(cè)面上也形成導電層，因此能夠更有效地
5抑制導電性微粒子的脫落。在本發(fā)明所涉及的壓電致動器的另外特定的方面，第一導電層及第二導電層分別 由金屬薄膜或合金薄膜構(gòu)成。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠降低第一導電層及第二導電層的電阻，因此 能夠提高壓電致動器的驅(qū)動效率。本發(fā)明的壓電致動器的制造方法涉及一種用于制造上述本發(fā)明的壓電致動器的 方法。本發(fā)明所涉及的壓電致動器的制造方法的特征在于，通過切割(dicing)來形成槽。本發(fā)明所涉及的壓電致動器的制造方法的一個特定的方面，由薄膜形成方法形成 第一導電層及第二導電層。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，例如與通過燒結(jié)形成第一導電層及第二導電層的 情況相比較，能夠降低形成第一導電層及第二導電層時的氣氛溫度，因此例如在由粘結(jié)劑 接合了平衡錘與壓電體的情況下，能夠抑制形成第一導電層及第二導電層時的粘結(jié)劑的惡 化。本發(fā)明所涉及的壓電致動器的制造方法的其它特定的方面，包括準備母層疊體 的工序，該母層疊體具有壓電體，其具有第一主面及第二主面，并且在該壓電體的內(nèi)部以 在厚度方向上對置的方式形成有與第一主面平行的第一內(nèi)部導電層及第二內(nèi)部導電層；與 壓電體的第一主面接合，密度高于壓電體且具有導電性的構(gòu)件；通過將母層疊體分割為多 個而形成多個致動器主體的工序；在多個致動器主體上各自形成第一導電層及第二導電層 的工序；形成槽的工序。在該結(jié)構(gòu)中，由于能夠一次地形成多個致動器主體，因此能夠高效 率地制造壓電致動器。本發(fā)明所涉及的壓電致動器的制造方法的另外特定的方面，包括準備母層疊體 的工序，該母層疊體具有壓電體，其具有第一主面及第二主面，在該壓電體的內(nèi)部以在厚 度方向上對置的方式形成有與第一主面平行的第一內(nèi)部導電層及第二內(nèi)部導電層；與壓電 體的第一主面接合，密度高于壓電體且具有導電性的構(gòu)件；沿著第一方向?qū)⒛笇盈B體分割 而形成多個長方形構(gòu)件的工序；在多個長方形構(gòu)件上各自形成第一導電層及第二導電層的 工序；將形成有第一導電層及第二導電層的多個長方形構(gòu)件分別沿著與第一方向正交的第 二方向分割，從而形成多個形成有第一導電層及第二導電層的致動器主體的工序；形成槽 的工序。在該結(jié)構(gòu)中，能夠一次地形成多個致動器主體，因此能夠高效率地制造壓電致動
ο在本發(fā)明中，第一導電層由第一槽分割為與第一內(nèi)部電極連接但不與平衡錘連 接的部分；與平衡錘連接但不與第一內(nèi)部電極連接的部分。例如通過切割等方法，能夠以細 的槽寬且在準確的位置形成槽，因此，能夠減小壓電致動器的高度尺寸。另外，通過形成第一槽，能夠有效地抑制壓電體與平衡錘的接合部的損壞。


圖1是第一實施方式的壓電致動器的簡要立體圖。圖2是圖1中的II - II線部分的簡要剖面圖。圖3是圖1中的III - III線部分的簡要剖面圖。圖4是圖1中的IV - IV線部分的簡要剖面圖。圖5是圖1中的V-V線部分的簡要剖面圖。圖6是母層疊體的簡要立體圖。
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圖7是比較例所涉及的壓電致動器的簡要立體圖。圖8是第二實施方式的壓電致動器的簡要立體圖。圖9是第三實施方式的壓電致動器的簡要立體圖。圖10是第四實施方式的壓電致動器的簡要立體圖。圖11是第五實施方式的壓電致動器的簡要立體圖。圖12是第六實施方式的壓電致動器的簡要立體圖。圖13是在專利文獻1中所公開的壓電致動器的簡略圖。圖中1-壓電致動器，10-致動器主體，20-壓電體，20a-壓電體的第一端面， 20b-壓電體的第二端面，20c-壓電體的第一側(cè)面，20d-壓電體的第二側(cè)面，20e-壓電體的 第三側(cè)面，20f-壓電體的第四側(cè)面，20g-壓電體層，21-第一內(nèi)部電極，22-第二內(nèi)部電極， 31-第一導電層，31a-第一導電層的第一部分，31b-第一導電層的第二部分，32-第二導電 層，32a-第二導電層的第一部分，32b-第二導電層的第二部分，33-第一外部電極，34-第二 外部電極，35、36-槽，35a、36a-側(cè)壁，40-平衡錘(錘)，40a-平衡錘的第一端面，40b_平衡 錘的第二端面，40c-平衡錘的第一側(cè)面，40d-平衡錘的第二側(cè)面，40e-平衡錘的第三側(cè)面， 40f-平衡錘的第四側(cè)面，50-母層疊體，51-壓電體，51a-壓電體的第一主面，51b-壓電體的 第二主面，52、53_內(nèi)部導電層，54-含有導電性微粒子樹脂構(gòu)件，55-切斷線，56-長方形構(gòu) 件。
具體實施例方式以下，對實施了本發(fā)明的優(yōu)選方式的一例進行說明。(第一實施方式)圖1是第一實施方式的壓電致動器的簡要立體圖。圖2是圖1中的II-II線部分 的簡要剖面圖。圖3是圖1中的III-III線部分的簡要剖面圖。圖4是圖1中的IV-IV線部 分的簡要剖面圖。圖5是圖1中的V-V線部分的簡要剖面圖。如圖1所示，壓電致動器1具備柱狀的致動器主體10。詳細而言，在本實施方式 中，致動器主體10形成為長方體形狀。致動器主體10具備長方體形狀的壓電體20、長方 體形狀的平衡錘40。如圖1 圖5所示，壓電體20具有第一及第二端面20a、20b和第一 第四側(cè)面 20c 20f。第一及第二端面20a、20b沿著長度方向L及寬度方向W。第一及第二端面20a、 20b在高度方向H上相互對置。第一及第二側(cè)面20c、20d被設(shè)置為沿著高度方向H及長度 方向L。第三及第四側(cè)面20e、20f被設(shè)置為沿著高度方向H及寬度方向W。壓電體20實際上由PZT(鈦酸鋯酸鉛)系陶瓷等壓電陶瓷構(gòu)成。如圖1及圖3所 示，在壓電體20的內(nèi)部設(shè)置有多個第一及第二內(nèi)部電極21、22。多個第一及第二內(nèi)部電極 2U22沿著高度方向H交替配置。如圖1 圖3所示，第一及第二內(nèi)部電極21、22隔著壓電 體層20g在高度方向H上相互對置。在本實施方式中，多個第一及第二內(nèi)部電極21、22中 的位于與接合有平衡錘40的第一端面20a最靠近側(cè)的內(nèi)部電極為第二內(nèi)部電極22。如圖2 圖4所示，具體而言，第一及第二內(nèi)部電極21、22各自被設(shè)置為沿著長度 方向L和寬度方向W。第一內(nèi)部電極21除了第二側(cè)面20d之外，向第一、第三及第四側(cè)面 20c、20e、20f露出。另一方面，第二內(nèi)部電極22除了第一側(cè)面20c之外，向第二 第四側(cè)面
720d 20f露出。第一及第二內(nèi)部電極21、22例如由Ag、Cu、Pt、Au、Ni、Pd等金屬、或Ag-Pd合金等 以上述金屬中的至少一種以上為主要成分而包含的合金等形成。如圖1及圖3所示，長方體形狀的平衡錘40與壓電體20的第一端面20a接合。平 衡錘40與壓電體20的接合方法不受特別限定，在本實施方式中，由粘結(jié)劑粘結(jié)平衡錘40 和壓電體20，從而接合平衡錘40和壓電體20。在平衡錘40和壓電體20的粘結(jié)中所使用 的粘結(jié)劑不受特別的限定，優(yōu)選利用彈性模量較高的粘結(jié)劑對平衡錘40和壓電體20進行 粘結(jié)。由此能夠抑制由粘結(jié)劑引起的振動吸收。因此，能夠有效地抑制壓電致動器1的變 位量減小的情況。另外，作為彈性模量較高的粘結(jié)劑的具體例子，例如可以舉出以環(huán)氧系樹 脂為主要成分的粘結(jié)劑等。平衡錘40具備第一及第二端面40a、40b和第一 第四側(cè)面40c 40f。平衡錘 40的第一端面40a與壓電體20的第一端面20a接合。平衡錘40的第一側(cè)面40c與壓電體 20的第一側(cè)面20c相連。S卩，平衡錘40的第一側(cè)面40c與壓電體20的第一側(cè)面20c位于 同一平面上。平衡錘40的第二側(cè)面40d與壓電體20的第二側(cè)面20d相連。S卩，平衡錘40 的第二側(cè)面40d與壓電體20的第二側(cè)面20d位于同一平面上。平衡錘40具有導電性。這里，所謂“平衡錘具有導電性”是指平衡錘40的第一側(cè) 面40c和第二側(cè)面40d之間的電阻在Ik Ω以下。另外，平衡錘40具有比壓電體20的密度還高的密度。詳細而言，優(yōu)選平衡錘40 的密度為壓電體20的密度的1. 6倍以上。此時，能夠使得壓電致動器1的變位的重心位于 更靠近平衡錘40側(cè)。因此，能夠進一步增大壓電致動器1的第二端面20b側(cè)的端部的變位 量。平衡錘40的密度相對于壓電體20的密度的大小(平衡錘40的密度/相對于壓電體 20的密度)的上限不受特別的限定，例如可以設(shè)定為2. 4倍。形成平衡錘40的材料具有導電性，只要是密度高于壓電體20的材料，就不受特別 的限定。例如可以由分散有金屬、合金，或者金屬微粒子或合金微粒子等導電性微粒子的樹 脂等形成平衡錘40。尤其是，優(yōu)選由分散有導電性微粒子的樹脂構(gòu)件構(gòu)成平衡錘40。分散 有導電性微粒子的樹脂構(gòu)件例如與金屬構(gòu)件等相比，加工性好，并且在通過切削來制作平 衡錘40的情況下，飛邊等不易產(chǎn)生，并能夠抑制平衡錘40的重量不均。因此，穩(wěn)定地制造 規(guī)定變位量的壓電致動器1變得容易。但是，在由分散了導電性微粒子的樹脂形成平衡錘40的情況下，存在導電性微粒 子經(jīng)時性從平衡錘40脫落的可能性。不過，在本實施方式中，如后所述在平衡錘40的側(cè)面 形成有導電層31、32，因此能夠有效地抑制導電性粒子從平衡錘40脫落的情況。另外，由于在平衡錘40的側(cè)面形成導電層31、32，因此抑制在平衡錘40上帶靜電。 由此，能夠抑制在平衡錘40上附著灰塵等異物。另外，作為在平衡錘40的形成中所使用的導電性微粒子的具體例，例如可以舉 出鎢微粒子、鐵微粒子、銅微粒子等金屬微粒子或不銹鋼微粒子等合金微粒子等。將導電 性微粒子的平均粒徑可以設(shè)定為5 100 μ m左右。作為在平衡錘40的形成中所使用的樹 脂的具體例，例如可以舉出丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚苯硫醚等。如圖1及圖3所示，在致動器主體10的一個側(cè)面和與該一個側(cè)對置置的另一側(cè)面 上形成第一及第二導電層31、32。具體而言，第一導電層31形成在壓電體20的第一側(cè)面
820c和平衡錘40的第一側(cè)面40c上。第一內(nèi)部電極21與第一導電層31連接。另一方面， 第二導電層32形成在壓電體20的第二側(cè)面20d和平衡錘40的第二側(cè)面40d上。第二內(nèi) 部電極22與第二導電層32連接。第一及第二導電層31、32與第一及第二內(nèi)部電極21、22同樣地，例如能夠由Ag、 Cu、Pt、Au、Ni、Pd等金屬、或Ag-Pd合金等以上述金屬中的至少一種以上為主要成分而包含 的合金等適當?shù)膶щ姴牧闲纬?。?yōu)選第一及第二導電層31、32由金屬薄膜或合金薄膜構(gòu)成。此時能夠降低第一及 第二導電層31、32的電阻，因此能夠提高壓電致動器1的驅(qū)動效率。在本實施方式中，在壓電致動器1上形成有從第一導電層31的表面直到致動器主 體10的內(nèi)部的槽35。槽35相對于壓電體20的第一端面20a平行。在本實施方式中，槽 35位于在高度方向H上與壓電體20重疊的位置。詳細而言，槽35形成于在高度方向H上 比多個第一及第二內(nèi)部電極21、22中的位于與壓電體20的第一端面20a最靠近側(cè)的第二 內(nèi)部電極22a還靠近第二端面20b側(cè)的、比多個第一內(nèi)部電極21中的位于與壓電體20的 第一端面20a最靠近側(cè)的第一內(nèi)部電極21a還靠近第一端面20a側(cè)的位置。槽35形成為從第三側(cè)面20e直到第四側(cè)面20f。換句而言，槽35在長度方向L上 形成在壓電致動器1的整體上。由此，第一導電層31由槽35分割為與第一內(nèi)部電極21 連接但不與平衡錘40連接的第一部分31a ；與平衡錘40連接但不與第一內(nèi)部電極21連接 的第二部分31b。在本實施方式中，由第一部分31a構(gòu)成第一外部電極33。由第二導電層 32、平衡錘40、第一導電層31的第二部分31b構(gòu)成第二外部電極34。接著，對本實施方式中的壓電致動器1的制造方法進行說明。首先，準備圖6中所 示的母層疊體50。具體而言，將形成了用于形成第一及第二內(nèi)部電極21、22的導電圖案的 陶瓷印制電路基板(ceramic green sheet)層疊多個，而且利用粘結(jié)劑對用于形成平衡錘 40的含有導電性微粒子樹脂構(gòu)件進行接合。由此來準備母層疊體50，該母層疊體50具備 壓電體51，其具有第一及第二主面51a、51b，且在該壓電體的內(nèi)部以在厚度方向上對置的 方式形成有第一及第二內(nèi)部電極52、53 ；含有導電性微粒子樹脂構(gòu)件54，其與壓電體51的 第一主面51a接合。接著，將母層疊體沿著在圖6中以單點劃線表示的切斷線55分割為多 個，從而形成多個致動器主體10 (參照圖1)。接著，在多個致動器主體10各自的第一側(cè)面及第二側(cè)面上形成第一及第二導電 層31、32。第一及第二導電層31、32的形成方法不受特別的限定，也可以通過絲網(wǎng)印刷法等 印刷法涂敷導電性漿之后，進行燒結(jié)而形成。另外，也可以由濺射法、CVD法等蒸鍍法、離子 鍍法等薄膜形成方法形成第一及第二導電層31、32。在由薄膜形成法形成第一及第二導電 層31、32的情況下，導電層的形成工序中的溫度低于通過Ag漿等導電性漿的印刷及燒結(jié)來 形成第一及第二導電層31、32的情況的溫度。因此能夠抑制粘結(jié)壓電體20與平衡錘40的 粘結(jié)劑的惡化。另外，也可以使用熱耐久性較低的粘結(jié)劑。例如，也可以使用以彈性模量較 高的環(huán)氧系樹脂為主要成分的粘結(jié)劑。接著，通過在第一導電層31上形成槽35而完成壓電致動器1的制作。另外，優(yōu)選 通過切割來進行槽35的形成。按照以上所述形成母層疊體50，通過將它分割為多個而形成致動器主體10，從而 能夠一次形成多個致動器主體10。因此，能夠容易地制作多個壓電致動器1。
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另外，在上述制造方法的說明中，說明了將母層疊體50分別沿著寬度方向W及長 度方向L分割，從而形成致動器主體10之后，形成第一及第二導電層31、32的例。但是，未 必在形成致動器主體10之后才形成第一及第二導電層31、32。例如也可以按照以下的步驟 形成第一及第二導電層31、32。即，將母層疊體50沿著長度方向L分割而形成多個致動器 主體10在長度方向L上相連的多個長方形構(gòu)件56。在面向多個長方形構(gòu)件56各自的寬 度方向W的兩個側(cè)面形成第一及第二導電層31、32。然后，將形成第一及第二導電層31、32 后的多個長方形構(gòu)件56各自沿著與長度方向L正交的寬度方向W分割，從而形成多個形成 有第一及第二導電層31、32的致動器主體10。不過，例如如圖7中所示，也可以考慮在導電層131、132上不形成槽，將導電層 131,132通過薄膜形成方法在高度方向H上與導電性平衡錘140隔離來形成，從而防止導 電層131、132之間的短路。但是，以高的位置精度配置掩模、以高的形狀精度形成掩模為較 困難，并且掩模與致動器主體10的熱膨脹量差等原因，以高的位置精度保持掩模是較困難 的。由此需要增大導電層131、132與平衡錘140之間的距離L2。在薄膜的形成方法中，通 常位置精度為士0.05mm(士50 μ m)左右，由此需要將L2設(shè)定為0. Imm以上。由此導電層 131、132與平衡錘140之間的未配置內(nèi)部電極121、122的對壓電致動器的伸縮沒有貢獻的 非活性區(qū)域的沿高度方向H的尺寸變大。因此壓電致動器大型化。相對于此，在本實施方式中，第一導電層31被槽35分割為第一部分31a和第二部 分31b，由此第一外部電極33與第二外部電極34之間被絕緣。因此在形成第一導電層31 時，不需要高精度的、定位等較困難的掩模。另外，槽35可以通過切割來以細的槽寬在準確 的位置形成。具體而言，如果利用切割來形成，槽35的位置精度就一般成為10 μ m以下。由 此能夠減小非活性區(qū)域的沿高度方向H的尺寸。因此，能夠抑制壓電致動器的大型化。S卩，通過使用具有導電性、密度高的平衡錘40，由槽35對第一外部電極33與第二 外部電極34之間進行絕緣，從而能夠?qū)崿F(xiàn)端部的變位量較大、且小型的壓電致動器1。另外，在本實施方式中，如圖1及圖3中所示，槽35在比位于最靠近第一端面20a 側(cè)的第二內(nèi)部電極22a還靠近第二端面20b側(cè)形成。即，槽35在活性區(qū)域中形成。因此， 不必為了形成槽35而對非活性區(qū)域進行擴大。因此能夠?qū)崿F(xiàn)更小型的壓電致動器1。另外，在本實施方式中，由槽35來分割第一導電層31的第一部分31a和第二部分 31b，所以形成第一及第二導電層31、32的位置精度不那么高也可以。因此能夠容易地形成 第一及第二導電層31、32。另外，在壓電體20接合有平衡錘40的壓電致動器1中，壓電體20的在活性區(qū)域 中產(chǎn)生的變形的量與壓電體20的在非活性區(qū)域及平衡錘40中產(chǎn)生的變形的量具有差異， 由此在驅(qū)動時對壓電體20與平衡錘40的接合部施加應(yīng)力，所以接合部容易損壞。相對于 此，在本實施方式中，在壓電體20和平衡錘40的接合部形成有槽35。因此作用在壓電體 20與平衡錘40的接合部上的應(yīng)力被緩和。因此，能夠有效地抑制壓電體20與平衡錘40的 接合部的損壞。另外，在本實施方式中，在平衡錘40具有導電性的情況下，若在第一及第二導電 層31、32中含有Ag或Cu等容易遷移的材料，則由于在驅(qū)動時產(chǎn)生的第一導電層31的第一 部分31a和平衡錘40及第二部分31b之間的電壓差而Ag或Cu等產(chǎn)生遷移，因此存在第一 及第二外部電極33、34短路的可能性。但是，在本實施方式中，第一部分31a和第二部分部分31b之間的表面上的距離被加長。因此 可以有效地抑制由Ag或Cu的遷移而產(chǎn)生的短路不良。反過來說，通過設(shè)置槽35，能夠使得 第一部分31a和第二部分31b之間的表面上的長度大于未設(shè)置槽35的情況，由此即使槽35 的寬度較小，也能夠抑制Ag或Cu的遷移。具體而言，例如在槽35的橫截面為矩形形狀，且 縱橫比為1的情況下，與未設(shè)置槽35的情況相比，能夠使第一部分31a和第二部分31b之 間的表面上的長度增長槽35的寬度的兩倍份。因此，能夠使第一部分31a和第二部分31b 之間的距離縮短槽35的寬度的兩倍份。其結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)壓電致動器1的小型化。另外，在本實施方式中，第二導電層32與平衡錘40連接，因此第二外部電極34的 一部分與第一外部電極33位于同一平面上。由此，能夠從單側(cè)與第一及第二外部電極33、 34探頭接觸，所以能夠容易地進行壓電體層20g的極化。另外，在配線基板等上的實裝也容 易ο另外，在本實施方式中，對壓電體20為長方體形狀的情況進行了說明，但壓電體 20的形狀，只要是具有第一端面及第二端面及第一側(cè)面及第二側(cè)面的柱狀，就不受特別的 限定。例如，壓電體也可以為六棱柱形狀或八棱柱形狀等多棱柱形狀。以下，對實施了本發(fā)明的優(yōu)選方式的其它例進行說明。另外，在以下的說明中，以 共同的符號來參照具有與上述第一實施方式實質(zhì)上通用功能的構(gòu)件，且省略其說明。(第二及第三實施方式)在上述第一實施方式中，說明了設(shè)置分割第一導電層31的槽35的例子。但是，在 本實施方式中，槽也可以不分割第一導電層。例如，如圖8中所示，也可以設(shè)定槽36，該槽將 第二導電層32分割為與第二內(nèi)部電極22連接但不與平衡錘40連接的第一部分32a ；與 平衡錘40連接但不與第二內(nèi)部電極22連接的第二部分32b。另外，槽36與第一端面20a 平行。槽36形成為從第二導電層32的表面到壓電體20的內(nèi)部為止。另外，如圖9中所示，也可以設(shè)置槽35和槽36這兩者。此時，第一及第二外部電 極33、34各自與平衡錘40之間被絕緣。(第四 第六實施方式)在上述第一實施方式中，對槽35形成在第一導電層31及壓電體20上的情況進行 了說明。但是，本發(fā)明不限于該結(jié)構(gòu)。例如，如圖10中所示，也可以槽35的一部分在平衡 錘40上形成。在圖10中，槽35的壓電體20的第二端面20b側(cè)的側(cè)壁35a位于比壓電體 20的第一端面20a還靠近第二端面20b側(cè)，槽35遍及平衡錘40和壓電體20而形成。另外，如圖11中所示，也可以將槽35只在平衡錘40上形成，而不在壓電體20上 形成。具體而言，也可以形成為槽35的側(cè)壁35a與壓電體20的第一端面20a成同一平面。 此外，如圖12中所示，槽36也可以形成為如下和槽35 —起，槽36的側(cè)壁36a與壓電體20 的第一端面20a成同一平面。這樣，由于不在壓電體20上形成槽35、36，因此能夠抑制裂縫等在壓電體20中產(chǎn)生。
1權(quán)利要求
一種壓電致動器，其中，具有致動器主體，其具有柱狀的壓電體，其具有在高度方向上相互對置的第一端面及第二端面、相互對置的第一側(cè)面及第二側(cè)面，第一內(nèi)部電極及第二內(nèi)部電極以沿高度方向?qū)χ玫姆绞叫纬捎谠搲弘婓w的內(nèi)部；平衡錘，其與所述壓電體的第一端面接合，密度高于所述壓電體且具有導電性，并具有與所述壓電體的第一側(cè)面相連的第一側(cè)面、與所述壓電體的第二側(cè)面相連的第二側(cè)面；第一導電層，其形成在所述壓電體的第一側(cè)面與所述平衡錘的第一側(cè)面之上，且連接所述第一內(nèi)部電極；第二導電層，其形成在所述壓電體的第二側(cè)面與所述平衡錘的第二側(cè)面之上，且連接所述第二內(nèi)部電極，相對于所述壓電體的所述第一端面平行地形成有從所述第一導電層的表面直到所述致動器主體的內(nèi)部的第一槽，所述第一導電層由所述第一槽分割為與所述第一內(nèi)部電極連接但不與所述平衡錘連接的部分；與所述平衡錘連接但不與所述第一內(nèi)部電極連接的部分。
2.如權(quán)利要求1所述的壓電致動器，其中，所述第一內(nèi)部電極及第二內(nèi)部電極沿著高度方向交替設(shè)置多個， 多個所述第一內(nèi)部電極及第二內(nèi)部電極中的位于最靠近所述壓電體的所述第一端面 側(cè)的內(nèi)部電極為所述第二內(nèi)部電極。
3.如權(quán)利要求2所述的壓電致動器，其中，所述第一槽位于比最靠近所述壓電體的所述第一端面?zhèn)鹊膬?nèi)部電極更靠所述第二端 面?zhèn)鹊奈恢谩?br> 4.如權(quán)利要求1 3中任一項所述的壓電致動器，其中， 所述第一槽的至少一部分形成于所述平衡錘，所述第一槽的靠所述第二端面?zhèn)鹊膫?cè)壁與所述壓電體的所述第一端面位于同一平面 內(nèi)，或者位于比所述壓電體的所述第一端面更靠所述第二端面?zhèn)鹊奈恢谩?br> 5.如權(quán)利要求1 4中任一項所述的壓電致動器，其中， 所述第一導電層及第二導電層包含Ag及Cu中的至少一者。
6.如權(quán)利要求1 5中任一項所述的壓電致動器，其中，相對于所述壓電體的所述第一端面平行地形成有從所述第二導電層的表面直到所述 致動器主體的內(nèi)部的第二槽，所述第二導電層由所述第二槽分割為與所述第二內(nèi)部電極連接但不與所述平衡錘連 接的部分；與所述平衡錘連接但不與所述第二內(nèi)部電極連接的部分。
7.如權(quán)利要求6所述的壓電致動器，其中， 所述第二槽的至少一部分形成于所述平衡錘，所述第二槽的靠所述壓電體的所述第二端面?zhèn)鹊膫?cè)壁與所述壓電體的所述第一端面 位于同一平面內(nèi)，或者位于比所述壓電體的所述第一端面更靠所述壓電體的所述第二端面 側(cè)的位置。
8.如權(quán)利要求1 7中任一項所述的壓電致動器，其中， 所述壓電體與所述平衡錘由粘結(jié)劑粘結(jié)。
9.如權(quán)利要求8所述的壓電致動器，其中， 所述粘結(jié)劑為以環(huán)氧系樹脂為主成分的粘結(jié)劑。
10.如權(quán)利要求1 9中任一項所述的壓電致動器，其中， 所述平衡錘由分散有導電性粒子的樹脂構(gòu)件構(gòu)成。
11.如權(quán)利要求1 10中任一項所述的壓電致動器，其中，所述第一導電層及第二導電層分別由金屬薄膜或合金薄膜構(gòu)成。
12.—種壓電致動器的制造方法，該方法為權(quán)利要求1 11中任一項所述的壓電致動 器的制造方法，其特征在于，通過切割來形成所述槽。
13.如權(quán)利要求12所述的壓電致動器的制造方法，其中， 由薄膜形成方法形成所述第一導電層及第二導電層。
14.如權(quán)利要求12或13所述的壓電致動器的制造方法，其中，包括準備母層疊體的工序，該母層疊體具有壓電體，其具有第一主面及第二主面，并且在 該壓電體的內(nèi)部以沿厚度方向?qū)χ玫姆绞叫纬捎信c第一主面平行的第一內(nèi)部導電層及第 二內(nèi)部導電層；與所述壓電體的所述第一主面接合，密度高于所述壓電體且具有導電性的 構(gòu)件；通過將所述母層疊體分割為多個而形成多個所述致動器主體的工序； 在多個所述致動器主體上各自形成所述第一導電層及第二導電層的工序； 形成所述槽的工序。
15.如權(quán)利要求12或13所述的壓電致動器的制造方法，其中，包括準備母層疊體的工序，該母層疊體具有壓電體，其具有第一主面及第二主面，并且在 該壓電體的內(nèi)部以沿厚度方向?qū)χ玫姆绞叫纬捎信c第一主面平行的第一內(nèi)部導電層及第 二內(nèi)部導電層；與所述壓電體的所述第一主面接合，密度高于所述壓電體且具有導電性的 構(gòu)件；沿著第一方向?qū)⑺瞿笇盈B體分割而形成多個長方形構(gòu)件的工序； 在多個所述長方形構(gòu)件上各自形成所述第一導電層及第二導電層的工序； 沿著與所述第一方向正交的第二方向分別將形成有所述第一導電層及第二導電層的 多個長方形構(gòu)件分割，從而形成多個形成有所述第一導電層及第二導電層的所述致動器主 體的工序；形成所述槽的工序。
全文摘要
本發(fā)明提供一種小型且具有大變位量的壓電致動器。致動器主體(10)具有柱狀的壓電體(20)；平衡錘(40)，其與壓電體(20)的第一端面(20a)接合，密度高于壓電體(20)且具有導電性。第一導電層(31)在第一側(cè)面(20c、40c)上形成。第二導電層(32)在第二側(cè)面(20d、40d)上形成。通過相對于第一端面(20a)平行地形成有從第一導電層(31)的表面直到致動器主體(10)內(nèi)部的第一槽(35)，將第一導電層(31)分割為與第一內(nèi)部電極(21)連接但不和平衡錘(40)連接的部分(31a)；與平衡錘(40)連接但不和第一內(nèi)部電極(21)連接的部分(31b)。
文檔編號H01L41/09GK101931339SQ20101020676
公開日2010年12月29日 申請日期2010年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月19日
發(fā)明者中谷宏, 橋本順一, 竹島哲夫, 西川雅永, 西村俊雄, 長谷貴志 申請人:株式會社村田制作所