FR2900514A1 - Vibrateur piezoelectrique - Google Patents
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Abstract
Vibrateur piézoélectrique (1) comprenant .une première couche (110) d'élément piézoélectrique comprenant une électrode supérieure (111, 112) ;une deuxième couche d'élément piézoélectrique comprenant une électrode de masse interne (121) ; etune troisième couche d'élément piézoélectrique comprenant une électrode interne (131, 132) et une électrode inférieure (133) formée dans un plan opposé à celui de l'électrode interne (131, 132);une électrode latérale (200) comportant .des première et deuxième électrodes latérales (210, 220) pour raccorder électriquement des configurations d'électrodes parmi les configurations d'électrodes des première et troisième couches; etune troisième électrode latérale (230) pour raccorder électriquement l'électrode de masse interne (121) de la deuxième couche (120) à l'électrode inférieure (133) de la troisième couche (130); etun élément de transmission de puissance (300) formé sur un côté de l'élément piézoélectrique (100, 400) pour transmettre vers l'extérieur une vibration générée par ce dernier.
Description
VIBRATEUR PIEZOELECTRIQUE
La présente invention concerne un vibrateur piézoélectrique, et plus particulièrement, un vibrateur piézoélectrique qui peut entraîner avec précision un dispositif à l'intérieur d'un petit espace limité tel qu'un dispositif électronique portatif en générant un mouvement elliptique au moyen d'une combinaison d'une vibration longitudinale et d'une vibration de flexion. Ces dernières années, un moteur à ultrasons utilisant un vibrateur piézoélectrique est considéré comme un nouveau moteur remplaçant un moteur électromagnétique. Par comparaison avec le moteur électromagnétique, le moteur à ultrasons utilisant le vibrateur piézoélectrique présente une excellente résolution et un bruit réduit et ne génère aucun champ magnétique. Un élément piézoélectrique génère une déformation par rapport à un champ électrique appliqué ou génère une tension par rapport à une contrainte. Un vibrateur piézoélectrique ou un stator piézoélectrique utilisant l'élément piézoélectrique est entraîné à une fréquence de résonance allant de plusieurs dizaines de kHz à plusieurs centaines de kHz, et peut transférer une déformation amplifiée à un rotor par l'intermédiaire d'une structure empilée ou d'une structure à 1 accroissement de déformation. Cet élément piézoélectrique lui-même peut être utilisé comme vibrateur, ou il peut être combiné avec une structure ayant une forme spécifique.
Un moteur à ultrasons piézoélectrique utilisant l'élément piézoélectrique a un schéma d'entraînement d'onde progressive et un schéma d'entraînement d'onde stationnaire. Le moteur à ultrasons piézoélectrique est entraîné au moyen d'un principe de superposition de deux ondes d'entraînement ayant une différence de phase prédéterminée. Des moteurs à ultrasons piézoélectriques classiques sont décrits dans le brevet U.S. N 6 720 711, la publication de brevet U.S.
N 2004/0189155, et la publication de brevet japonais mise à l'inspection publique N 2004-297951. La publication du brevet U.S. N 2004/0189155 et la publication du brevet japonais mise à l'inspection publique N 2004-297951 prévoient une miniaturisation d'un vibrateur à ultrasons piézoélectrique. A cette fin, des fils conducteurs destinés à raccorder électriquement des électrodes externes d'un premier groupe d'électrodes externes à des électrodes externes d'un second groupe d'électrodes externes sont formés en contact étroit avec la surface du vibrateur à ultrasons. Cependant, les fils conducteurs doivent être formés sur la surface du vibrateur de petite taille en forme de parallélépipède rectangle. Donc, il existe une limitation dans la miniaturisation du vibrateur à ultrasons. De surcroît, il existe un problème de 2 miniaturisation du fait qu'une pluralité d'électrodes latérales utilisées pour l'électrode externe sont formées. Du fait de la caractéristique de taille de l'électrode externe, il est difficilement pratique de former les fils conducteurs sur la surface du vibrateur de façon à accorder électriquement les électrodes externes du premier groupe d'électrodes externes aux électrodes externes du second groupe d'électrodes externes. Un court-circuit électrique dégrade la fiabilité du produit et le rendement de production. Un problème de la technique apparentée y compris le brevet U.S. N 6 720 711, la publication du brevet U.S N 2004/0189155, et la publication du brevet japonais mise à l'Inspection publique N 2004-297951 est de fixer un fil de raccordement dans un corps de vibrateur piézoélectrique. Puisque la taille du vibrateur diminue, un câblage électrique devient une question importante. Lorsqu'une déformation de 0,1 pm survient dans le vibrateur piézoélectrique et qu'une fréquence de vibration est de 250 kHz, une accélération influençant un point de brasure est supérieure à environ 200 000 mm/s2. Sur la base de ce fait, dans le cas d'un vibrateur de petite taille, lorsqu'un point de brasure n'est pas placé au niveau d'un point nodal (une position qui ne se déplace pas au cours d'une vibration), l'accélération élevée affaiblit une résistance de brasure, ce qui entraîne un grave problème dans le fonctionnement du vibrateur piézoélectrique. 3 Un avantage de la présente invention est qu'elle met à disposition un vibrateur piézoélectrique de petite taille capable de fournir un haut rendement et d'être fabriqué à faible coût au moyen d'une structure plus simple avec au moins une électrode latérale et sans film conducteur additionnel. Un autre avantage de la présente invention est qu'elle met à disposition un vibrateur piézoélectrique capable de supporter diverses variations de fréquence de vibration pour une production de masse par brasage du fil afin d'appliquer la tension CA au point nodal du vibrateur piézoélectrique et capable en outre d'améliorer la fiabilité du vibrateur piézoélectrique. Un avantage supplémentaire de la présente invention est qu'elle met à disposition un procédé de fabrication d'un vibrateur piézoélectrique, qui peut être fabriqué dans une petite taille à faible coût et qui peut être produit en masse. Un aspect et des avantages additionnels à.0 présent concept général de l'invention seront exposés en partie dans la description qui suit et, en partie, ressortiront de la description, ou pourront être appris grâce à la pratique du concept général de l'invention. Selon un aspect de l'invention, un vibrateur piézoélectrique comporte : un élément piézoélectrique comportant une première couche d'élément piézoélectrique sur laquelle est formée une électrode supérieure en deux parties, un deuxième élément piézoélectrique prévu sous la première couche d'élément piézoélectrique et sur lequel une électrode de masse interne est formée, et un troisième élément 4 piézoélectrique prévu sous la deuxième couche d'élément piézoélectrique, le troisième élément piézoélectrique ayant une électrode interne symétrique avec l'électrode supérieure par rapport à un plan d'empilemen_, et une électrode inférieure formée dans un plan opposé au plan où l'électrode interne est formée ; une électrode latérale comportant des première et deuxième électrodes latérales pour raccorder électriquement des configurations d'électrodes formées dans une direction diagonale parmi les configurations d'électrodes formées dans les première et troisième couches d'élément piézoélectrique de l'élément piézoélectrique, et une troisième électrode latérale pour raccorder électriquement l'électrode de masse interne de la deuxième couche d'élément piézoélectrique à l'électrode inférieure de la troisième couche d'élément piézoélectrique ; et un élément de transmission de puissance formé sur un côté de l'élément piézoélectrique pour transmettre vers l'extérieur une vibration générée par l'élément piézoélectrique. Selon un autre aspect de la présente invention, un vibrateur piézoélectrique comporte : un élément piézoélectrique comportant une structure empilée à N couches comportant une pluralité de premières couches d'élément piézoélectrique où des électrodes supérieures en deux parties sont formées et une pluralité de deuxièmes couches d'élément piézoélectrique où des électrodes de masse internes sont formées, les premières couches d'élément piézoélectrique et les deuxièmes couches d'élément piézoélectrique étant empilées de manière alternée l'une après l'autre, et 5 une structure empilée à M couches prévue sous la structure empilée à m couches, la structure empilée à m couches ayant une pluralité de troisièmes couches d'élément piézoélectrique où des électrodes internes sont formées de manière symétrique par rapport aux électrodes supérieures du premier élément piézoélectrique de la structure empilée à N ccuches par rapport à un plan d'empilement, et une pluralité de deuxièmes couches d'élément piézoélectrique empilées sur la structure empilée à N couches, les troisième couches d'élément piézoélectrique et les deuxièmes couches d'élément piézoélectrique étant empilées de manière alternée vers le bas l'une après l'autre, la troisième couche d'élément piézoélectrique étant disposée au niveau du point le plus bas de la structure empilée à m couches ; une électrode latérale comportant des première et deuxième électrodes latérales pour raccorder électriquement des configurations d'électrodes disposées dans une direction diagonale parmi les configurations d'électrodes formées dans les structures empilées à N couches et M couches de l'élément piézoélectrique, et une troisième électrode latérale pour raccorder électriquement les électrodes de masse internes des structures empilées à N couches et M couches et l'électrode inférieure de la structure empilée à m couches ; et un élément de transmission de puissance formé sur un côté de l'élément piézoélectrique pour transmettre vers l'extérieur une vibration générée par l'élément piézoélectrique.
Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, chacune parmi l'électrode supérieure et 6 l'électrode interne de l'élément piézoélectrique comprend une configuration pliée de sorte que des extrémités adjacentes les unes par rapport aux autres parmi les configurations en deux parties s'étendent jusqu'à l'extérieur de l'élément piézoélectrique dans une direction opposée depuis une portion centrale de l'élément piézoélectrique. Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, des portions de l'électrode de masse interne et de l'électrode inférieure de l'élément piézoélectrique s'étendent jusqu'à l'extérieur de l'élément piézoélectrique. Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, des portions prédéterminées de l'électrode de masse interne et de l'électrode inférieure s'étendent jusqu'à un bord de l'élément piézoélectrique, la troisième électrode latérale étant formée dans une extrémité latérale de l'élément piézoélectrique.
Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, des portions prédéterminées de l'électrode de masse interne et de l'électrode inférieure s'étendent jusqu'à une extrémité latérale de l'élément piézoélectrique, la troisième électrode latérale étant formée du même côté que le côté où la première ou deuxième électrode latérale est formée. Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, chacune parmi l'électrode supérieure et l'électrode interne de l'élément piézoélectrique comprend une configuration pliée de sorte que des extrémités adjacentes les unes par rapport aux autres 7 parmi les configurations en deux parties s'étendent jusqu'à l'extérieur de l'élément piézoélectrique dans une direction opposée depuis une portion centrale de l'élément piézoélectrique, et d'autres extrémités qui ne sont pas adjacentes les unes par rapport aux autres s'étendent jusqu'à l'extérieur de l'élément piézoélectrique. Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, l'électrode de masse interne et l'électrode inférieure de l'élément piézoélectrique s'étendent jusqu'à des extérieurs latéraux de l'élément piézoélectrique, et la troisième électrode latérale est formée du même côté que le côté où la première ou la deuxième électrode latérale est formée.
Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, la configuration pliée est pliée à angle droit. Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, le vibrateur piézoélectrique comporte en outre un point de brasure destiné à appliquer un signal électrique à des points nodaux de l'électrode supérieure et de l'électrode inférieure de l'élément piézoélectrique. Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, le vibrateur piézoélectrique comporte en outre un point de brasure destiné à appliquer un signal électrique aux points nodaux de l'électrode supérieure et de l'électrode inférieure de l'élément piézoélectrique.
Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, le vibrateur piézoélectrique comporte en 8 outre un point de brasure destiné à appliquer une tension CA externe à la portion centrale de l'électrode inférieure de l'élément piézoélectrique. Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, l'électrode latérale s'étend jusqu'à l'intérieur du côté où l'électrode inférieure n'est pas formée, sans venir en contact avec l'électrode inférieure, de sorte que des points de brasure soient formés sur la surface inférieure de l'élément piézoélectrique pour appliquer une tension CA externe. Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, la tension CA externe est appliquée au moyen d'une carte imprimée souple (FPCB), la carte imprimée souple étant raccordée aux points de brasure formés sur la surface inférieure de l'élément piézoélectrique. Ces aspects et ou avantages et d'autres du présent concept général de l'invention ressortiront et seront plus aisément compris à partir de la description suivante des modes de réalisation, prise conjointement avec les dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une vue en perspective d'un vibrateur piézoélectrique selon un mode de réalisation de la présente invention ; la figure 2 est une vue en perspective en éclaté 25 du vibrateur piézoélectrique représenté sur -_a figure 1 ; les figures 3A à 3D sont des vues en plan représentant des configurations d'électrodes internes, d'électrodes supérieures, et d'électrodes inférieures 30 selon un mode de réalisation de la présente invention ; 9 les figures 4A et 4B sont une vue en perspective et une vue en coupe représentant une direction de polarisation d'un vibrateur piézoélectrique comportant un premier canal et un second canal selon un mode de réalisation de la présente invention, respectivement ; les figures 5A à 5C illustrent un graphe d'une admittance en ce qui concerne une fréquence du vibrateur piézoélectrique et une direction de vibration dans chaque mode du vibrateur piézoélectrique selon un mode de réalisation de la présente invention, respectivement ; les figures 6A et 6B sont des vues en coupe illustrant un fonctionnement d'un actionneur ayant le vibrateur piézoélectrique selon un mode de réalisation de la présente invention ; les figures 7A à 7C illustrent des états dans lesquels un fil destiné à appliquer une tension CA est raccordé au vibrateur piézoélectrique selon un mode de réalisation de la présente invention ; les figures 8A et 8B sont des vues de dessous d'une modification du vibrateur piézoélectrique au niveau d'une position de point de brasure pour appliquer une tension CA à un premier canal et un second canal ; la figure 9 est une vue en perspective d'un vibrateur piézoélectrique selon un premier mode de réalisation de la présente invention ; la figure 10 est une vue en perspective en éclaté du vibrateur piézoélectrique représenté sur la figure 30 9 ; 10 les figures 11A à 11C sont des vues en plan de feuilles piézoélectriques utilisées dans la fabrication d'un vibrateur piézoélectrique selon le premier mode de réalisation de la présente invention ; les figures 12A à 12E sont des vues en coupe illustrant un procédé de fabrication du vibrateur piézoélectrique selon le premier mode de réalisation de la présente invention ; la figure 13 est une vue en perspective d'un 10 vibrateur piézoélectrique selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention ; la figure 14 est une vue en perspective en éclaté du vibrateur piézoélectrique représenté sur la figure 13 ; 15 les figures 15A à 15C sont des vues en plan de feuilles piézoélectriques utilisées dans la fabrication d'un vibrateur piézoélectrique selon le deuxième mode de réalisation de la présente invention ; la figure 16 est une vue en perspective d'un 20 vibrateur piézoélectrique selon un troisième mode de réalisation de la présente invention ; la figure 17 est une vue en perspective en éclaté du vibrateur piézoélectrique représenté sur =_a figure 16 ; et 25 les figures 18A à 18C sont des vues en plan de feuilles piézoélectriques utilisées dans la fabrication d'un vibrateur piézoélectrique selon le troisième mode de réalisation de la présente invention. Référence sera maintenant faite en détail aux 30 modes de réalisation du présent concept général de l'invention, dont des exemples sont illustrés sur les 11 dessins annexés, sur l'ensemble desquels des numéros de référence analogues se réfèrent à des éléments analogues. Les modes de réalisation sont décrits ci-dessus afin d'expliquer le présent concept général de l'invention en se référant aux figures. La figure 1 est une vue en perspective d'un vibrateur piézoélectrique selon un mode de réalisation de la présente invention, et la figure 2 est une vue en perspective en éclaté du vibrateur piézoélectrique représenté sur la figure 1. On se réfère à la figure 1 sur laquelle le vibrateur piézoélectrique 1 comporte un élément piézoélectrique ayant quatre parties de vibration, une configuration d'électrodes internes, une configuration d'électrodes externes, et un élément de transmission de puissance. Tel que représenté sur les figures 1 et 2, l'élément piézoélectrique 100 comporte des première à troisième couches 110, 120 et 130 d'élément piézoélectrique empilées l'une après l'autre. Les électrodes supérieures 111 et 112 ayant des configurations divisées en deux sont formées sur la première couche 110 d'élément piézoélectrique. Les électrodes supérieures 111 et 112 sont des configurations d'électrodes externes exposées vers l'extérieur et sont brasées avec un fil pour appliquer une tension CA à partir d'une source de tension. Une électrode de masse interne 121 est formée sur la deuxième couche 120 d'élément piézoélectrique empilée sous la couche 110 d'élément piézoélectrique. 12 De surcroît, les électrodes internes 131 et 132 sont formées sur la surface supérieure de la troisième couche 130 d'élément piézoélectrique empilée sous la deuxième couche 120 d'élément piézoélectrique. Une électrode inférieure 133 est formée sur la surface inférieure de la troisième couche 130 d'élément piézoélectrique. L'électrode inférieure 133 est une configuration d'électrode externe exposée vers l'extérieur et est brasée avec une borne de masse externe par l'intermédiaire d'un fil. Tel que représenté sur la figure 2, les électrodes internes 131 et 132 formées dans la troisième couche 130 d'élément piézoélectrique ont des configurations symétriques avec les électrodes supérieures 111 et 112 formées sur la première couche 110 d'élément piézoélectrique par rapport à un plan (plan xy) où les couches d'élément piézoélectrique sont empilées. La première couche 110 d'élément piézoélectrique de l'élément piézoélectrique 100 est disposée au-dessus de la deuxième couche 120 d'élément piézoélectrique et comporte deux parties de vibration divisées en côtés gauche et droit. C'est-à-dire que l'élément piézoélectrique 100 comporte une pluralité de parties de vibration divisées en côtés gauche et droit et côtés supérieur et inférieur par rapport à la direction d'empilement de l'élément piézoélectrique. Tel que représenté sur la figure 2, les électrodes externes exposées vers l'extérieur de l'élément piézoélectrique 100 comportent les électrodes 13 supérieures 111 et 112, les électrodes latérales 200, et l'électrode inférieure 133. Les électrodes supérieures 111 et 112 formées dans la première couche 110 d'élément piézoélectrique sont formées à l'intérieur de l'élément piézoélectrique de sorte qu'il ne puisse pas s'étendre jusqu'au bord de la première couche 110 d'élément piézoélectrique. Des extrémités llla et 112a des côtés adjacents dans les configurations d'électrodes supérieures en deux parties 111 et 112 comportent des configurations pliées 111c et 112c de sorte qu'elles s'étendent jusque vers l'extérieur de l'élément piézoélectrique dans la direction latérale opposée depuis le centre. Ces configurations sont de forme symétrique par rapport au centre de l'élément piézoélectrique. Les configurations d'électrodes supérieures en deux parties horizontales 111 et 112 servent respectivement de premier canal CHI et de second canal CH2 pour appliquer une tension CA.
Du fait que les portions pliées 111e et 112e des électrodes supérieures 111 et 112 s'étendant jusqu'au bord de l'élément piézoélectrique sont formées jusqu'au bord latéral de la première couche 110 d'élément piézoélectrique, les première et deuxième électrodes latérales 210 et 220 formées sur les deux côtés de l'élément piézoélectrique 100 sont électriquement raccordées l'une à l'autre. Les première et deuxième électrodes latérales 210 et 220 raccordent électriquement les configurations 111 30 et 132 ou 112 et 131 disposées dans une direction diagonale parmi les configurations formées dans les 14 première et troisième couches piézoélectriques 110 et 130, de sorte que les configurations fonctionnent en même temps. C'est-à-dire que, tel que représenté sur la figure 2, la configuration de gauche 111 formée dans la première couche 110 d'élément piézoélectrique est raccordée électriquement à la configuration de droite 132 formée dans la troisième couche 130 d'élément piézoélectrique par la première électrode latérale 210. De même, la configuration de droite 112 formée dans la première couche 110 d'élément piézoélectrique est électriquement raccordée à la deuxième électrode latérale 220 et la configuration de gauche 131 formée dans la troisième couche 130 d'élément piézoélectrique. Du fait de ce raccordement, la tension CA peut être simultanément appliquée aux parties de vibration disposées dans une direction diagonale par l'intermédiaire des électrodes supérieures 111 et 112 pour le premier canal CHI et le second canal CH2 de la première couche 110 d'élément piézoélectrique.
Entre temps, du fait que les première et deuxième électrodes latérales 210 et 220 sont formées sur les deux côtés de l'élément piézoélectrique 100, respectivement, il n'y a presque aucune probabilité pour que le court-circuit électrique survienne. De surcroît, il est possible d'empêcher l'électrode latérale 200 d'être séparée en raison de la vibration du fait que les deuxième et troisième électrodes latérales 210 et 220 sont attachées aux deux côtés avec une largeur suffisante.
L'électrode inférieure 133 formée sur la surface inférieure de la troisième couche 130 d'élément 15 piézoélectrique agit comme une borne de masse, l'électrode inférieure 133 est raccordée électriquement à l'électrode de masse interne 121 formée dans la deuxième couche 120 d'élément piézoélectrique par l'intermédiaire de la troisième électrode latérale 230. La troisième électrode latérale 230 doit uniquement être formée au niveau des positions où les électrodes supérieures 111 et 112 et les électrodes internes 131 et 132 sont isolées. Par exemple, la troisième électrode 230 peut être formée sur le côté ou le bord de l'élément piézoélectrique 100. De surcroît, une portion de l'électrode inférieure 133 doit être formée jusqu'au côté ou bord de la troisième couche 130 d'élément piézoélectrique de sorte que l'électrode inférieure 133 puisse être électriquement raccordée à la troisième électrode latérale 230. A ce stade, il est préférable que l'électrode inférieure 133 et l'électrode de masse interne 121 aient la même forme du fait que l'électrode inférieure 133 doit être raccordée à l'électrode de masse interne 121 par l'intermédiaire de la troisième électrode latérale 230. Tel que représenté sur la figure 2, la configuration d'électrodes internes comporte l'électrode de masse interne 121 et les électrodes internes 131 et 132. L'électrode de masse interne 121 formée dans la deuxième couche 120 d'élément piézoélectrique s'étend jusqu'au côté ou bord de la deuxième couche 120 d'élément piézoélectrique. A ce stade, il est préférable que l'électrode de masse interne 121 et 16 l'électrode inférieure 133 aient la même forme du fait que l'électrode de masse interne 121 est électriquement raccordée à l'électrode inférieure 133 formée sur la surface inférieure de la troisième couche 130 d'élément piézoélectrique. Comme les électrodes supérieures 111 et 112, les électrodes internes 131 et 132 formées dans la troisième couche 130 d'élément piézoélectrique ont les configurations en deux parties horizontales. Les électrodes internes 131 et 132 sont symétriques avec les électrodes supérieures 111 et 112 formées dans la première couche 110 d'élément piézoélectrique par rapport au plan (plan xy) où l'élément piézoélectrique est empilé. Donc, parmi les configurations formées dans les première et troisième couches 110 et 130 d'élément piézoélectrique, les configurations 111 et 132 ou 112 et 131 disposées dans une direction diagonale sont électriquement raccordées l'une à l'autre par les première et deuxième électrodes latérales 21C et 22C).
C'est--à-dire que la configuration de droite 132 formée dans la troisième couche 130 d'élément piézoélectrique est raccordée à la configuration de gauche 111 formée dans la première couche 110 d'élément piézoélectrique par la première électrode latérale 210. De même, la configuration de gauche 131 formée dans la troisième couche 130 d'élément piézoélectrique est raccordée à la configuration de droite 112 formée dans la première couche 110 d'élément piézoélectrique par la deuxième électrique latérale 220.
Tel que représenté sur la figure 1, l'élément de transmission de puissance 300 est formé d'un côté de 17 l'élément piézoélectrique 100 et transmet vers l'extérieur la vibration générée par la partie de vibration. L'élément de transmission de puissance 300 peut être formé du côté droit, ou peut être formé sur le plan où la première ou deuxième électrode latérale 210 et 220 est formée ou un plan où l'électrode inférieure est formée, en fonction de la caractéristique de vibration des parties de vibration. Bien qu'un élément de transmission de puissance 30C) soit installé sur la figure 1, une pluralité d'éléments de transmission de puissance peuvent également être installés. Les figures 3A à 3D sont des vues en plan de configurations d'électrodes internes, d'électrodes supérieures, et d'électrodes inférieures selon un mode de réalisation de la présente invention. Bien que les configurations et leurs combinaisons puissent être modifiées de diverses façons, les électrodes supérieures 111 et 112 et les électrodes internes 131 à 132 ayant une forme symétrique avec les électrodes supérieures 111 et 112 ont les mêmes configurations pliées lllc, 112e, 131e et 132c de sorte que des extrémités llla, 112a, 13la et 132a adjacentes les unes par rapport aux autres parmi les configurations divisées des première et troisième couches 110 et 130 d'éléments piézoélectrique s'étendent jusqu'au bord de l'élément piézoélectrique dans une direction opposée depuis le centre de l'élément piézoélectrique. On se réfère à la figure 3A sur laquelle, comme un exemple des combinaisons, des portions prédéterminées de l'électrode de masse interne 121 et de l'électrode 18 inférieure 133 s'étendent jusqu'au bord de l'élément piézoélectrique. Donc, la première électrode latérale 230 est formée du côté extrémité de l'élément piézoélectrique. Dans ce cas, les électrodes supérieures 111 et 112 et les électrodes internes 131 et 132 peuvent être formées de sorte qu'elles ne s'étendent pas jusqu'àl'extrémité de l'élément piézoélectrique afin de ne pas venir en contact électrique avec la troisième électrode latérale 230.
On se réfère à la figure 3B sur laquelle, à la différence de la figure 3A, des portions prédéterminées de l'électrode de masse interne 121 et de l'électrode inférieure 133 s'étendent jusqu'au bord latéral de l'élément piézoélectrique. Donc, la troisième électrode latérale 230 est formée sur le même plan que le plan sur lequel la première électrode latérale 210 ou la deuxième électrode latérale 220 est formée. Dans ce cas, les configurations des électrodes supérieures 111 et 112 et des électrodes internes 131 et 132 peuvent s'étendre jusqu'au bord de l'élément piézoélectrique. C'est-à-dire que les électrodes supérieures 111 et 112 et les électrodes internes 131 et 132 sont formées à l'intérieur de l'élément piézoélectrique de sorte qu'elles ne s'étendent pas jusqu'à l'extérieur des première et troisième couches 110 et 130 de l'élément piézoélectrique. Entre temps, les extrémités lila, 112a, 131a et 132a adjacentes les unes par rapport aux autres parmi les configurations divisées horizontalement ont les configurations pliées lllc, 112c, 13la et 132a de sorte qu'elles s'étendent jusqu'à l'extérieur de l'élément piézoélectrique dans 19 une direction opposée depuis le centre de l'élément piézoélectrique. D'autres extrémités 1lib, 112b, 131b et 132b qui ne sont pas adjacentes les unes par rapport aux autres parmi les configurations divisées ont des configurations qui s'étendent jusqu'au bord de l'élément piézoélectrique. Les figures 3c et 3d représentent les configurations d'électrodes combinées de la même façon que celles des figures 3a et 3b. Cependant, une différence tient au fait que les configurations pliées des électrodes supérieures 111 et 112 et des électrodes internes 131 et 132 forment un angle droit les unes avec les autres. Un fonctionnement du vibrateur piézoélectrique 1 15 selon la présente invention sera décrit ci-dessous avec référence aux figures 4 et 6. La figure 4A est une vue en perspective d'un vibrateur piézoélectrique comportant un premier canal et un second canal pour appliquer une tension CA, et la 20 figure 4B est une vue en coupe prise le long de la ligne A à A', représentant une direction de polarisation du vibrateur piézoélectrique représenté sur la figure 4A. On se réfère aux figures 4A et 4B sur lesquelles 25 les premier à troisième éléments piézoélectrique formés à partir de la feuille céramique sont empilés de façon à avoir l'autre direction de polarisation (indiquée par des flèches), de sorte que la vibration soit simultanément générée du côté gauche de la première 30 couche d'élément piézoélectrique et du côté droit de la troisième couche d'élément piézoélectrique, et: du côté 20 droit de la première couche d'élément piézoélectrique et du côté gauche de la troisième couche d'élément piézoélectrique en réponse à des signaux d'entraînement appliqués depuis le canal CH1 et le second canal CH2.
La figure 5A est un graphe illustrant une relation entre l'admittance et la fréquence lorsque la tension CA est appliquée à chaque canal du vibrateur piézoélectrique, et les figures 5A et 5B illustrent des formes de vibration dans un mode de vibration longitudinale et un mode de vibration de flexion du vibrateur piézoélectrique lorsque la tension CA est respectivement appliquée. Les figures 6A et 6L sont des vues en coupe illustrant un fonctionnement réel d'un actionneur ayant le vibrateur piézoélectrique selon les modes de vibration de la figure 5. Comme on peut le voir à partir de la figure 5A, le mode de vibration longitudinale de la figure 5B a une crête autour de 222 kHz et le mode de vibration de flexion de la figure 5C a une crête autour de 224 kHz.
Lorsque la tension CA est appliquée au premier canal CH1, l'admittance est mesurée dans un état tel que le second canal CH2 soit ouvert. Lorsque la tension CA est appliquée au second canal CH2, l'admittance est mesurée dans un état tel que le premier canal CHI soit ouvert.
Entre temps, la fréquence à laquelle le mode de vibration longitudinale et le mode de vibration de flexion sont générés peut être modifiée selon la taille du vibrateur piézoélectrique. Donc, la vibration longitudinale et la vibration de flexion sont simultanément générées lorsqu'une fréquence de résonance d'environ 223 kHz est appliquée 21 au premier canal CH1 ou au second canal CH2. La fréquence de résonance d'environ 223 kHz correspond à une fréquence intermédiaire entre le mode de vibration longitudinale et le mode de vibration de flexion.
Par conséquent, tel que représenté sur la figure 6A, lorsque la tension CA est appliquée au premier canal CHI pendant que le second canal CH2 est ouvert, la déformation longitudinale et la déformation de flexion du vibrateur piézoélectrique 1 sont simultanément générées par la déformation générée depuis la partie de vibration (indiquée par une portion hachurée), ce qui se traduit par un mouvement elliptique dans le sens des aiguilles d'une montre. Du fait du mouvement elliptique dans le sens des aiguilles d'une montre, un élément de transport 3 venant en contact avec un guide à roulement 2 par l'intermédiaire de l'élément de transmission de puissance 300 est déplacé vers le bas. Tel que représenté sur la figure 6B, lorsque la tension CA est appliquée au second canal CH2 pendant que le premier canal CH1 est ouvert, la déformation longitudinale et la déformation de flexion du vibrateur piézoélectrique 1 sont simultanément générées par la déformation générée depuis la partie de vibration (indiquée par une portion hachurée), ce qui se traduit par un mouvement elliptique dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Du fait du mouvement elliptique dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, l'élément de transport 3 venant en contact avec le guide à roulement 2 par l'intermédiaire de l'élément de transmission de puissance 300 est déplacé vers le haut. 22 Entre temps, il est possible de faire vibrer l'ensemble des quatre parties de vibration en appliquant simultanément les tensions CA d'une phase différente au premier canal CHI et au second canal CH2.
Dans ce cas, la différence de phase entre le premier canal CHI et le second canal CH2 peut être de 90 ou - 90 . La variation de la différence de phase détermine la direction de déplacement de l'élément de transport 3.
Une position de fixation du fil pour l'application de la tension CA au premier canal et au second canal sera décrite ci-dessous avec référence aux figures 5 et 7. Le fil peut être attaché à l'électrode au moyen d'un brasage ou d'un adhésif conducteur, par exemple, une résine époxy conductrice. Pour la commodité de l'explication, le procédé de brasage sera décrit pour les besoins de l'illustration. Tel que représenté sur les figures 5B et 5C, dans les formes du mode de vibration longitudinale et du 20 mode de vibration de flexion du vibrateur 25 piézoélectrique 1 lors de CA, le centre de l'élément nodal correspondant à une ne survient au cours de préférable qu'un point de l'application de la tension piézoélectrique est un point position où aucun mouvement la vibration. Donc, il est brasure 510 soit positionné au niveau des points nodaux des électrodes supérieure 111 et 112 et de l'électrode inférieure 133 de l'élément piézoélectrique 100 afin de braser le vibrateur piézoélectrique 1 et le fil 500 raccordé à 30 une alimentation en tension externe (non représentée). 23 Tel que décrit ci-dessus, lorsque la déformation de 0,1 pm survient dans le vibrateur piézoélectrique et que la fréquence de vibration est de 250 kHz, l'accélération qui influence le point de brasure est supérieure à environ 200 000 mm/s2. Dans le cas d'un vibrateur qui est d'une taille si petite que le point de brasure n'est pas placé au niveau du point nodal, une accélération élevée affaiblit la résistance de brasure, ce qui dégrade la fiabilité en fonctionnement du vibrateur piézoélectrique. Eu égard à ce fait, il est préférable que le point de brasure 510 soit formé afin d'appliquer la tension CA externe aux portions pliées lllc et 112c des électrodes supérieures 111 et 112 de la première couche 110 d'élément piézoélectrique, telle que représentée sur la figure 7A, et que le point de brasure 510 soit formé au centre de l'électrode inférieure 133 de la troisième couche 130 d'élément piézoélectrique de sorte qu'elle soit raccordée à la borne de masse, telle que représentée sur la figure 7c. Les portions pliées lllc et 112c formées dans le vibrateur piézoélectrique 1 ont une taille sensiblement égale à la largeur de la configuration des électrodes supérieures 111 et 112. Etant donné qu'un espace suffisant pour le brasage peut être garanti, le fil 500 peut être attaché et supporté plus fermement sur la surface du vibrateur. La figure 8A illustre une modification de la position du point de brasure pour appliquer la tension CA au premier canal et au second canal.
Tel que représenté sur la figure 8A, les électrodes latérales 200 correspondant au premier canal 24 et au second canal ne viennent pas en contact avec l'électrode inférieure 133 et s'étendent à l'intérieur de la surface inférieure de l'élément piézoélectrique où l'électrode inférieure 133 raccordée à la masse est formée. C'est-à-dire que le premier canal, le second canal, et l'électrode de masse sont tous disposés sur la surface inférieure de l'élément piézoélectrique, de sorte que tous puissent être reliés sur un seul plan. Tel que représenté sur la figure 8B, à la place du fil, une carte imprimée souple peut être utilisée pour appliquer la tension CA externe. Donc, pour ce qui est de l'application à un produit réel, il est davantage préférable qu'une partie de raccordement de puissance (c'est-à-dire, un raccordement de la carte imprimée souple et du point de brasure formé sur la surface inférieure de l'élément piézoélectrique) soit prévue en plaçant trois électrodes sur un plan (la surface inférieure de l'élément piézoélectrique). Ci-après, des modes de réalisation de la présente 20 invention seront décrits en détail.
Mode de réalisation 1 La figure 9 est une vue en perspective d'un vibrateur piézoélectrique selon un premier mode de 25 réalisation de la présente invention, et la figure 10 est une vue en perspective en éclaté du vibrateur piézoélectrique représenté sur la figure 9. Le vibrateur piézoélectrique comporte un élément piézoélectrique ayant quatre parties de vibration, une 30 configuration d'électrode interne, une configuration 25 d'électrode externe, et un élément de transmission de puissance. Tel que représenté sur les figures 9 et 10, l'élément piézoélectrique 400 comporte une structure empilée 410 à N couches et une structure empilée 420 à M couches. La structure empilée 410 à N couches est mise à disposition par empilement alterné d'une première couche 110 d'élément piézoélectrique et d'une deuxième couche 120 d'élément piézoélectrique. La structure empilée 420 à M couches est mise à disposition sous la structure empilée 410 à N couches par empilement alterné d'une troisième couche 130 d'élément piézoélectrique et de la deuxième couche 120 d'élément piézoélectrique.
Les électrodes supérieures 111 et 112 divisées en deux régions sont formées sur la première couche 110 d'élément piézoélectrique disposée au niveau du point le plus haut de la structure empilée 410 à N couches, ce qui forme de ce fait deux parties de vibration. Les électrodes supérieures 111 et 112 sont des configurations d'électrode externe exposées vers l'extérieur et sont brasées avec un fil 500 pour appliquer une tension CA depuis une source de puissance.
Une électrode de masse interne 121 est formée dans la deuxième couche 120 d'élément piézoélectrique qui est adjacente vers le bas par rapport à la couche 110 d'élément piézoélectrique la plus haute de la structure empilée 410 à N couches. L'électrode de masse interne 121 sera appelée électrode de masse interne à N couches. 26 Une électrode interne est formée dans la couche d'élément piézoélectrique qui est adjacente vers le bas par rapport à la couche d'élément piézoélectrique où l'électrode de masse interne 121 est formée.
L'électrode interne a la même forme et le même agencement que la configuration des électrodes supérieures 111 et 112. L'électrode interne sera appelée électrode interne à N couches et est indiquée par les mêmes numéros de référence 111 et 112 que les électrodes supérieures. On forme une couche d'élément piézoélectrique dans laquelle on forme l'électrode de masse ayant la même forme et le même agencement que l'électrode de masse interne 121 formée dans la deuxième couche 120 d'élément piézoélectrique. Cet autre empilement constitue la structure empilée 410 à N couches ayant des première à Nième couches d'élément piézoélectrique (N est un nombre pair qui est, égal ou supérieur à 4). De même, les électrodes internes 131 et 132 sont formées dans la couche d'élément piézoélectrique qui est adjacente vers le bas par rapport à la couche d'élément piézoélectrique la plus basse de la structure empilée 410 à N couches. Les électrodes internes 131 et 132 sont formées dans les configurations symétriques avec les configurations d'électrodes internes de la structure empilée 410 à N couches par rapport au plan d'empilement (plan xy). Les électrodes internes 131 et 132 seront appelées électrodes internes à m couches. Une couche d'élément piézoélectrique où une électrode de masse (appelée ci-après électrode de masse interne à m couches) ayant la même forme et le même 27 agencement que l'électrode de masse interne 121 à N couches est formée, est empilée sous les électrodes internes à m couches. Cet autre empilement constitue la structure empilée 420 à M couches ayant des première à Mième couches (M est un nombre interne qui est égal ou supérieur à 3). La couche d'élément piézoélectrique la plus basse de la structure empilée 420 à M couches correspond à la couche d'élément piézoélectrique où les électrodes internes 131 et 132 à M couches, et l'électrode inférieure 133 sont formées sur la surface inférieure de la couche d'élément piézoélectrique. L'électrode inférieure 133 a la même forme et le même agencement que les électrodes de masse internes 122 à. M couches et N couches. L'électrode inférieure 133 est une configuration d'électrode externe exposée vers l'extérieur et est brasée avec la borne de masse externe par l'intermédiaire du fil 500. La structure empilée 410 à N couches de l'élément piézoélectrique 400 est disposée sur la structure empilée 420 à M couches et comporte deux parties de vibration divisées en côtés gauche et droit. La structure empilée 420 à m couches comporte deux parties de vibration divisées en côtés gauche et droit. La combinaison de configuration de l'électrode interne, de l'électrode de masse interne, de l'électrode supérieure, et de l'électrode inférieure selon la présente invention sera décrite ci-dessous en détail. L'électrode supérieure, les électrodes internes 30 111 et 112 à N couches, et les électrodes internes 131 et 132 à m couches ayant la même forme symétrique avec 28 les électrodes internes 111 et 112 à N couches ont des configurations pliées 111c, 112c, 131c et 132c de sorte que les extrémités llla, 112b, 131a et 132a adjacentes les unes par rapport aux autres parmi les configurations en deux parties sur les couches d'élément piézoélectrique s'étendent jusqu'à l'extérieur de l'élément piézoélectrique dans une direction opposée depuis le centre de l'élément piézoélectrique.
De surcroît, les portions des électrodes de masse internes 121 à m couches et M couches et de l'électrode inférieure 133 s'étendent jusqu'au bord des éléments piézoélectriques. Donc, l'élément latéral 200 raccordant généralement les éléments de masse interne 121 et l'électrode inférieure 133 sont formées du côté extrémité de l'élément piézoélectrique 400. Dans ce cas, l'électrode supérieure, les électrodes internes 111 et 112 à N couches, et les électrodes internes 131 et 132 à N couches peuvent être formées sur l'élément piézoélectrique de sorte qu'elles ne soient pas raccordées électriquement à l'électrode latérale 200 et qu'elles ne s'étendent pas jusqu'à l'extrémité de l'élément piézoélectrique. Ci-après, on expliquera un procédé de fabrication du vibrateur piézoélectrique 1 selon le premier mode de réalisation de la présente invention avec référence aux dessins annexés. La figure 11 est une vue en plan d'une feuille piézoélectrique utilisée dans la fabrication d'un vibrateur piézoélectrique 1 selon le premier mode de réalisation de la présente invention. Précisément, la 29 figure 11A est une vue en plan d'une feuille piézoélectrique où une configuration d'électrode supérieure et une configuration d'électrode interne à N couches sont formées, et la figure 11B est une vue en plan d'une feuille piézoélectrique où les configurations d'électrodes de masse internes à N couches et à M couches et la configuration d'électrodes inférieures sont formées, et la figure 11C et une vue en clan d'une feuille piézoélectrique où une configuration d'électrode interne à M couches est formée. On se réfère à la figure 11 sur laquelle les configurations d'électrodes peuvent être formées au moyen d'une technique de sérigraphie afin de fabriquer un vibrateur piézoélectrique 1 ayant une matrice 6 x 2. De surcroît, les configurations d'électrode peuvent être formées au moyen de procédés connus, par exemple, par coulée en bande. La configuration formée dans la feuille piézoélectrique 630 de la figure 11C est symétrique à la configuration formée dans la feuille piézoélectrique 610 de la figure 11A. Une structure empilée à N couches est formée par empilement répété de la feuille piézoélectrique pour l'électrode de masse interne et de la feuille piézoélectrique pour l'électrode interne jusqu'à ce qu'un nombre total de feuilles piézoélectriques empilées devienne égal à N dans l'ordre suivant : la première feuille piézoélectrique (la feuille piézoélectrique 610 de la figure 11A) pour l'électrode supérieure, la seconde feuille piézoélectrique (la feuille piézoélectrique 620 de la figure 11B) pour 30 l'électrode de masse interne, la première feuille piézoélectrique (la feuille piézoélectrique 610 de la figure 11A) pour l'électrode interne, la seconde feuille piézoélectrique 620 pour l'électrode de masse interne, la première feuille piézoélectrique 61C pour l'électrode interne, etc. Puis, une structure empilée à m couches est formée par empilement répété de la feuille piézoélectrique pour l'électrode de masse interne et de la feuille piézoélectrique pour les électrodes internes jusqu'à ce qu'un nombre total de feuilles piézoélectrique empilées devienne égal à M dans l'ordre suivant : la troisième feuille piézoélectrique (la feuille piézoélectrique 630 de la figure 11C) pour l'électrode interne, la deuxième feuille piézoélectrique (la feuille piézoélectrique 620 de la figure 11B) pour l'électrode de masse interne, la troisième feuille piézoélectrique 630 pour l'électrode interne, la deuxième feuille piézoélectrique 620 pour l'électrode de masse interne, sous la feuille piézoélectrique 620 pour l'électrode de masse interne disposée au niveau du point le plus bas de la structure empilée 410 à N couches. La feuille piézoélectrique 630 représentée sur la figure 11C est disposée au niveau du point le plus bas de la structure empilée à m couches.
La structure empilée 600 de feuilles piézoélectriques de la figure 12A est formée par l'intermédiaire de ces processus d'empilement. Tel que représenté sur la figure 12B, la structure empilée 600 de feuilles piézoélectriques est découpée le long d'une ligne de découpe pour former des éléments piézoélectriques unitaires 400 de matrice 6 x 2. 31 Tel que représenté sur la figure 12C, les première et deuxième électrodes latérales 210 et 220 sont attachées aux deux côtés de l'élément piézoélectrique unitaire 400, et la troisième électrode latérale 230 est attachée au côté extrémité de l'élément piézoélectrique unitaire 400. La première électrode latérale 210 est utilisée pour appliquer simultanément la tension CA à la configuration de gauche servant de partie de vibration gauche de la structure empilée 410 à N couches et la configuration de droite servant de partie de vibration droite de la structure empilée 420 à m couches. De surcroît, la deuxième électrode latérale 220 formée sur une surface opposée au côté où la première électrode latérale 210 est formée est utilisée pour appliquer simultanément la tension CA à la configuration de droite servant de partie de vibration droite de la structure empilée 410 à N couches et la configuration de gauche servant de partie de vibration gauche de la structure empilée 420 à m couches. L'élément de transmission de puissance 300 est attaché à la troisième électrode latérale 230. L'élément de transmission de puissance 300 a une forme de saillie et transfert vers l'extérieur une force d'entraînement générée par l'élément piézoélectrique 400. Tel que représenté sur les figures 12D et 12E, le fil 500 est brasé avec les électrodes supérieures 111 et 112 et l'électrode inférieure 133 de la structure empilée 420 à M couches de façon à appliquer un signal 32 électrique d'une source de puissance externe au vibrateur piézoélectrique 1. Tel que décrit ci-dessus, il est préférable que les points de brasure 510 soient formés au niveau des portions pliées 111c et 112c des électrodes supérieures telles que représentées sur la figure 12D, et que le point de brasure 510 soit formé au centre de l'électrode inférieure 133 tel que représenté sur la figure 12E.
Mode de réalisation 2 La figure 13 est une vue en perspective d'un vibrateur piézoélectrique selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention, et la figure 14 est une vue en perspective en éclaté du vibrateur piézoélectrique représenté sur la figure 13. Etant donné que le vibrateur piézoélectrique de la figure 13 est quasiment similaire au vibrateur piézoélectrique selon le premier mode de réalisation de la présente invention, la description suivante sera centrée sur des composants différents. A la différence du premier mode de réalisation, des portions de l'électrode de masse interne 121 et de l'électrode inférieure 133 s'étendent jusqu'à l'extérieur des deux côtés de l'élément piézoélectrique. Donc, la troisième électrode latérale 230 raccordant électriquement les électrodes de masse internes 121 à N couches et à M couches et l'électrode inférieure 133 est formée sur le même côté que le plan où la première ou deuxième électrode latérale 210 et 220 est formée, ce qui raccorde généralement 33 l'électrode supérieure 111 et l'électrode interne 112 de la structure empilée 410 à N couches et des électrodes internes 131 et 132 de la structure empilée 420 à M couches disposées dans une direction diagonale de l'électrode interne à N couches. Entre temps, dans ce cas, les configurations de l'électrode supérieure 111 et/ou de l'électrode interne 112 peuvent s'étendre jusqu'au bord de l'élément piézoélectrique.
La figure 15 est une vue en plan de la feuille piézoélectrique utilisée dans la fabrication d'un vibrateur piézoélectrique selon le deuxième mode de réalisation de la présente invention. Précisément, la figure 15A est une vue en plan de la feuille piézoélectrique où la configuration d'électrode supérieure et la configuration d'électrode interne à m couches sont formées, la figure 15B est une vue en plan de la feuille piézoélectrique où les configurations d'électrodes de masse internes à N couches et à m couches et la configuration d'électrode inférieure sont formées, et la figure 15C est une vue en plan de la feuille piézoélectrique où la configuration d'électrode interne à m couches est formée. Etant donné que le traitement et les procédés destinés à, par exemple, empiler une pluralité de feuilles piézoélectriques, les séparer en des éléments piézoélectriques unitaires, et les braser pour le raccordement à la source de puissance externe, sont identiques à ceux du premier mode de réalisation, leur description détaillée sera omise dans un but de concision. 34 Mode de réalisation 3 La figure 16 est une vue en perspective d'un vibrateur piézoélectrique selon un troisième mode de 5 réalisation de la présente invention, et la figure 17 est une vue en perspective en éclaté du vibrateur piézoélectrique représenté sur la figure 16. litant donné que le vibrateur piézoélectrique de la figure 16 est quasiment similaire au vibrateur 10 piézoélectrique selon le premier mode de réalisation de la présente invention, la description suivante sera centrée sur des composants différents, y compris les portions pliées et les électrodes. L'électrode supérieure et les électrodes internes 15 111 et 112 formées dans une structure empilée 410 à N couches et les électrodes internes 131 et 132 à M couches ayant une forme symétrique avec celles-ci ont des configurations pliées 111c, 112c, 131e et 132e de sorte que les extrémités llla et 112a adjacentes les 20 unes par rapport aux autres parmi les configurations en deux parties s'étendent jusqu'au bord de l'élément piézoélectrique dans une direction opposée depuis le centre de l'élément piézoélectrique. A la différence du premier mode de réalisation, 25 les configurations pliées de l'électrode supérieure 111 et de l'électrode interne 112 forment un angle droit tel que représenté sur les figures 16 et 17. La figure 18 est une vue en plan d'une feuille piézoélectrique utilisée dans la fabrication d'un 30 vibrateur piézoélectrique selon le troisième mode de réalisation de la présente invention. Précisément, la 35 figure 18A est une vue en plan de la feuille piézoélectrique où la configuration d'électrode supérieure et la configuration d'électrode interne à N couches sont formées, la figure 18B est une vue en plan de la feuille piézoélectrique où les configurations d'électrodes de masse internes à N couches et à M couches et la configuration d'électrodes inférieures sont formées, et la figure 18C est une vue en plan de la feuille piézoélectrique où la configuration d'électrode interne à m couche est formée. Etant donné que le traitement et les procédés destinés à, par exemple, empiler une pluralité de feuilles piézoélectriques, les séparer en des éléments piézoélectriques unitaires, et les braser pour le raccordement à la source de puissance externe sont identiques à ceux du premier mode de réalisation, leur description détaillée sera omise dans un but de concision. Bien que les figures 16 à 18 représentent de manière exemplaire les cas dans lesquels des configurations pliées à angle droit sont appliquées au premier mode de réalisation, il apparaît qu'elles peuvent également être appliquées au deuxième mode de réalisation de la même façon.
Tel que décrit ci-dessus, la présente invention met à disposition le vibrateur piézoélectrique pouvant fournir un haut rendement et pouvant être de petite taille à faible coût en adoptant une structure simplifiée sans films conducteurs additionnels.
De surcroît, le vibrateur piézoélectrique peut répondre à diverses variations de fréquence de 36 vibration pour une production en masse parbrasage du fil afin d'appliquer la tension CA au point nodal du vibrateur piézoélectrique et améliorer davantage la fiabilité du vibrateur piézoélectrique. En outre, le vibrateur piézoélectrique peut empêcher la résistance de brasure de s'affaiblir même lors de la vibration du vibrateur piézoélectrique par brasage du fil au niveau du point nodal correspondant à la portion pliée formée au niveau d'une largeur relativement importante.
De plus, selon le procédé de fabrication du vibrateur piézoélectrique, le vibrateur piézoélectrique de haute fiabilité peut être fabriqué à faible coût et peut être produit en masse. Bien que quelques modes de réalisation du présent concept général de l'invention aient été représentés et décrits, les hommes du métier constateront que des modifications peuvent être apportées à ces modes de réalisation sans s'éloigner des principes ni de l'esprit du concept général de l'invention, dont la portée est définie selon les revendications annexées et leurs équivalents. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci--dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. 37
Claims (6)
1. Vibrateur piézoélectrique (1) comprenant : un élément piézoélectrique (100, 400) comportant : 5 une première couche (110) d'élément piézoélectrique sur laquelle est formée une électrode supérieure en deux parties (111, 112) ; une deuxième couche d'élément piézoélectrique prévue sous la première couche (110) d'élément 10 piézoélectrique et sur laquelle est formée une électrode de masse interne (121) ; et une troisième couche d'élément piézoélectrique prévue sous la deuxième couche (120) d'élément piézoélectrique, la troisième couche d'élément 15 piézoélectrique (130) ayant une électrode interne en deux parties(131, 132) symétrique avec l'électrode supérieure (111, 112) par rapport à un plan d'empilement, et une électrode inférieure (133) formée dans un plan opposé au plan où l'électrode interne 20 (131, 132) est formée ; une électrode latérale (200) comportant : des première et deuxième électrodes latérales (210, 220) pour raccorder électriquement des configurations d'électrodes formées dans une direction 25 diagonale parmi les configurations d'électrodes formées dans les première et troisième couches (110, 130) d'élément piézoélectrique de l'élément piézoélectrique (110, 400) ; et une troisième électrode latérale (230) pour 30 raccorder électriquement l'électrode de masse interne (121) de la deuxième couche (120) d'élément 38piézoélectrique à l'électrode inférieure (133) de la troisième couche (130) d'élément piézoélectrique ; et un élément de transmission de puissance (300) formé sur un côté de l'élément piézoélectrique (100, 400) pour transmettre vers l'extérieur une vibration générée par l'élément piézoélectrique (100, 400).
2. Vibrateur piézoélectrique (1) comprenant : un élément piézoélectrique (100, 400) comportant : une structure empilée (410) à N couches comportant une pluralité de premières couches (110) d'élément piézoélectrique où des électrodes supérieures en deux parties (111, 112) sont formées et une pluralité de deuxièmes couches (120) d'élément piézoélectrique où des électrodes de masse internes (121) sont formées, les première couches (110) d'élément piézoélectrique et les deuxièmes couches (120) d'élément piézoélectrique étant empilées de manière alternée l'une après l'autre ; et une structure empilée (420) à M couches prévue sous la structure empilée (410) à N couches, la structure empilée (420) à M couches comportant une pluralité de troisièmes couches (130) d'élément piézoélectrique où des électrodes internes en deux parties (131, 132) sont formées de manière symétrique avec les électrodes supérieures (111, 112) de la première couche d'élément piézoélectrique de la structure empilée (410) à N couches par rapport au plan d'empilement, et une pluralité desdites deuxièmes couches (120) d'élément piézoélectrique, les troisièmes couches (130) d'élément piézoélectrique et les 39deuxièmes couches (120) d'élément piézoélectrique étant empilées de manière alternée vers le bas l'une après l'autre, la couche (130) d'élément piézoélectrique disposée au niveau du point le plus bas de la structure empilée (420) à M couches étant constituée par une desdites troisièmes couches ; une électrode latérale (200) comportant : des première et deuxième électrodes latérales (210, 220) pour raccorder électriquement des configurations d'électrodes disposées dans une direction diagonale parmi les configurations d'électrodes formées dans les structures empilées (410, 420) à N couches et M couches de l'élément piézoélectrique (100, 400) ; et une troisième électrode latérale (230) pour raccorder électriquement les électrodes de masse interne (121) des structures empilées (410, 420) à N couches et M couches et une électrode inférieure (133) de la structure empilée (420) à m couches ; et un élément de transmission de puissance (300) formé sur un côté de l'élément piézoélectrique (100, 400) pour transmettre vers l'extérieur une vibration générée par l'élément piézoélectrique (100, 400).
3. Vibrateur piézoélectrique (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel chacune de la ou des électrodes supérieures (111, 112) et de la ou des électrodes internes (131, 132) de l'élément piézoélectrique (100, 400) comprend une configuration pliée (111c, 112c, 131c, 132c) de sorte que des extrémités (llla, 112a, 131a, 132e) adjacentes les unes 40par rapport aux autres parmi les configurations des parties s'étendent jusqu'à l'extérieur de l'élément piézoélectrique (100, 400) dans une direction opposée depuis une portion centrale de l'élément piézoélectrique (100, 400).
4. Vibrateur piézoélectrique (1) selon la revendication 3, dans lequel des portions de l'électrode de masse interne (121) et de l'électrode inférieure (133) de l'élément piézoélectrique s'étendent jusqu'à l'extérieur de l'élément piézoélectrique (100, 400).
5. Vibrateur piézoélectrique (1) selon la revendication 4, dans lequel des portions prédéterminées de l'électrode de masse interne (121) et de l'électrode inférieure (133) s'étendent jusqu'à un bord de l'élément piézoélectrique (100, 400), la troisième électrode latérale (230) étant formée dans une extrémité latérale de l'élément piézoélectrique (100, 400).
6. Vibrateur piézoélectrique (1) selon la revendication 4, dans lequel des portions prédéterminées de l'électrode de masse interne (121) et de l'électrode inférieure (133) s'étendent jusqu'à une extrémité latérale de l'élément piézoélectrique (100), la troisième électrode latérale (230) étant formée du même côté que le côté où la première ou deuxième électrode latérale (220) est formée. 41. Vibrateur piézoélectrique (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel chacune de la ou des électrodes supérieures (111, 112) et de 1a ou des électrodes internes (131, 132) de l'élément piézoélectrique (100, 400) comprend une configuration pliée (111c, 112c, 131c, 132c) de sorte que des extrémités adjacentes les unes par rapport aux autres parmi les configurations en deux parties s'étendent vers l'extérieur de l'élément piézoélectrique (100, 400) dans une direction opposée depuis une portion centrale de l'élément piézoélectrique (100, 400), et d'autres extrémités (lllb, 112b, 131b, 132b) qui ne sont pas adjacentes les unes par rapport aux autres s'étendent jusqu'à l'extérieur de l'élément piézoélectrique (100, 400). 8. Vibrateur piézoélectrique (1) selon la revendication 7,dans lequel l'électrode de masse interne (121) et l'électrode inférieure (133) de l'élément piézoélectrique (100, 400) s'étendent jusqu'à des extérieurs latéraux de l'élément piézoélectrique (100, 400) et la troisième électrode latérale (230) est formée du même côté que le côté où la première ou deuxième électrode latérale (210, 220) est formée. 9. Vibrateur piézoélectrique (1) selon la revendication 3, dans lequel la configuration pliée (111c, 112c, 131c, 132c) est pliée à angle droit. 42. Vibrateur piézoélectrique (1) selon la revendication 7, dans lequel la configuration pliée (111c, 112c, 131c, 132c) est pliée à angle drcit. 11. Vibrateur piézoélectrique (1) selon la revendication 3, comprenant en outre : un point de brasure (510) destiné à appliquer un signal électrique à des points nodaux de l'électrode supérieure (111, 112) et de l'électrode inférieure (133) de l'élément piézoélectrique (11, 400). 12. Vibrateur piézoélectrique (1) selon la revendication 7, comprenant en outre : un point de brasure (510) destiné à appliquer un 15 signal électrique aux points nodaux de l'électrode supérieure (Ill, 112) et de l'électrode inférieure (133) de l'élément piézoélectrique (100, 400). 13. Vibrateur piézoélectrique (1) selon la 20 revendication 11, comprenant en outre : un point de brasure (510) destiné à appliquer une tension alternative externe à une portion pliée de l'électrode supérieure (111, 112) de l'élément piézoélectrique (100, 400). 25 14. Vibrateur piézoélectrique (1) selon la revendication 12, comprenant en outre : un point de brasure (510) destiné à appliquer une tension alternative externe à une portion pliée de 30 l'électrode supérieure (111, 112) de l'élément piézoélectrique (100, 400). 43. Vibrateur piézoélectrique (1) selon la revendication 13, comprenant en outre : un point de brasure (510) destiné à appliquer une 5 tension alternative externe à une portion centrale de l'électrode inférieure (133) de l'élément piézoélectrique (100, 400). 16. Vibrateur piézoélectrique (1) selon la 10 revendication 14, comprenant en outre : un point de brasure (510) destiné à appliquer une tension alternative externe au centre de l'électrode inférieure (133) de l'élément piézoélectrique (100, 400). 15 17. Vibrateur piézoélectrique (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel : l'électrode latérale (200) s'étend jusqu'à l'intérieur du côté où l'électrode inférieure (133) 20 n'est pas formée, sans venir en contact avec l'électrode inférieure (133) de sorte que des points de soudure (510) soient formés sur la surface inférieure de l'élément piézoélectrique (100, 400) pour appliquer une tension alternative externe. 25 18. Vibrateur piézoélectrique (1) selon la revendication 17, dans lequel la tension alternative externe est appliquée au moyen d'une carte à circuit imprimé souple raccordée aux points de soudure (510) 30 formés sur la surface inférieure de l'élément piézoélectrique (100, 400). 44. Vibrateur piézoélectrique (1) selon la revendication 2, dans lequel la structure empilée (410) à N couches comprend un nombre pair de quatre ou plus de couches d'élément piézoélectrique (100, 400), et la structure empilée (420) à M couches comprend un nombre impair de trois ou plus de couches d'élément piézoélectrique (100, 400). 45
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