JP2000102267A - バイモルフアクチュエータ - Google Patents
バイモルフアクチュエータInfo
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- JP2000102267A JP2000102267A JP10265371A JP26537198A JP2000102267A JP 2000102267 A JP2000102267 A JP 2000102267A JP 10265371 A JP10265371 A JP 10265371A JP 26537198 A JP26537198 A JP 26537198A JP 2000102267 A JP2000102267 A JP 2000102267A
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- bimorph actuator
- electrode
- substrate
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 シリコン基板の両面エッチングによるダイア
フラムと、圧電素子によるバイモルフアクチュエータに
対して、面積が小さく薄型で、かつ圧電素子の動作を妨
げないようなバイモルフアクチュエータの実現をはかる
ことにある。 【解決手段】 ダイアフラムと圧電素子のバイモルフア
クチュエータに対して、フレキシブル基板等の電極基板
と圧電素子によって、導電性接着剤や導電性ばねなどを
挟み込むような構造を用い、電極基板から導電接着剤や
導電性ばねを介して圧電素子に電圧を印加することによ
って駆動をおこなうような、面積が小さく薄型で、かつ
フレキシブル基板や導電性ばねなどの弾性によって圧電
素子の動作が妨げられないようなバイモルフアクチュエ
ータを実現する。
フラムと、圧電素子によるバイモルフアクチュエータに
対して、面積が小さく薄型で、かつ圧電素子の動作を妨
げないようなバイモルフアクチュエータの実現をはかる
ことにある。 【解決手段】 ダイアフラムと圧電素子のバイモルフア
クチュエータに対して、フレキシブル基板等の電極基板
と圧電素子によって、導電性接着剤や導電性ばねなどを
挟み込むような構造を用い、電極基板から導電接着剤や
導電性ばねを介して圧電素子に電圧を印加することによ
って駆動をおこなうような、面積が小さく薄型で、かつ
フレキシブル基板や導電性ばねなどの弾性によって圧電
素子の動作が妨げられないようなバイモルフアクチュエ
ータを実現する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は微小でかつ高精度の
機械構造体の製作を実現するマイクロマシニング技術の
分野における小型アクチュエータに関する。
機械構造体の製作を実現するマイクロマシニング技術の
分野における小型アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の圧電素子電極の獲得方法として、
例えば図２に示すようなワイヤボンディングを用いた方
法がある。この方法はアクチュエータを構成する圧電素
子２と電圧を印可する電極５とをワイヤボンディングに
よって接続するものであり、接続後に樹脂などの封止剤
９によってモールディングをし、導電部分の保護をおこ
なっている。
例えば図２に示すようなワイヤボンディングを用いた方
法がある。この方法はアクチュエータを構成する圧電素
子２と電圧を印可する電極５とをワイヤボンディングに
よって接続するものであり、接続後に樹脂などの封止剤
９によってモールディングをし、導電部分の保護をおこ
なっている。
【０００３】また図３に示すように圧電素子２全体を絶
縁層１０によって覆ったあと、この絶縁層１０をエッチ
ングし、その上に電極層１１をパターンニングすること
によってバイモルフアクチュエータ外部に電極端子を確
保するという方法がある。
縁層１０によって覆ったあと、この絶縁層１０をエッチ
ングし、その上に電極層１１をパターンニングすること
によってバイモルフアクチュエータ外部に電極端子を確
保するという方法がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図２に示すようなワイ
ヤボンディングを用いた方法の場合、各端子に対してボ
ンディングをおこなわねばならないために、端子数が多
くなるほど製造効率が悪くなるという欠点を有してい
た。また、ボンディングワイヤ８の引き回しと封止剤９
のモールディングによって、アクチュエータ全体の厚み
が増してしまい、かつ圧電素子２と外部電極５が同一平
面上に存在しているため、全体の面積も大きくなってし
まうという問題点を有していた。
ヤボンディングを用いた方法の場合、各端子に対してボ
ンディングをおこなわねばならないために、端子数が多
くなるほど製造効率が悪くなるという欠点を有してい
た。また、ボンディングワイヤ８の引き回しと封止剤９
のモールディングによって、アクチュエータ全体の厚み
が増してしまい、かつ圧電素子２と外部電極５が同一平
面上に存在しているため、全体の面積も大きくなってし
まうという問題点を有していた。
【０００５】また図３に示すような圧電素子２上に直接
パターンニングをおこなうという方法は、バイモルフア
クチュータ全体を絶縁層１０で覆う必要があるため、ア
クチュエータ自身の変位特性や材質的な特性を損なう恐
れがあった。また複数層のパターンニングが必要である
ため、工程が複雑になるという問題点を有していた。そ
こで本発明では圧電素子と電極基板を導電接着剤やばね
などで接続をおこなう構成とすることによって、面積が
小さく薄型で、かつ圧電素子の変位量を妨げないよう
な、バイモルフアクチュエータを実現することを課題と
する。
パターンニングをおこなうという方法は、バイモルフア
クチュータ全体を絶縁層１０で覆う必要があるため、ア
クチュエータ自身の変位特性や材質的な特性を損なう恐
れがあった。また複数層のパターンニングが必要である
ため、工程が複雑になるという問題点を有していた。そ
こで本発明では圧電素子と電極基板を導電接着剤やばね
などで接続をおこなう構成とすることによって、面積が
小さく薄型で、かつ圧電素子の変位量を妨げないよう
な、バイモルフアクチュエータを実現することを課題と
する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明ではダイアフラム
と圧電素子のバイモルフアクチュエータに対して、フレ
キシブル基板等の電極基板と圧電素子によって導電性接
着剤やばねなどを挟み込む構造を用い、かつダイアフラ
ム上に形成された導電薄膜と電極基板の一端子を導電接
着剤などを用いて直接接着することにより、薄型で面積
の小さい電極構造を有したバイモルフアクチュエータを
実現する。またこの構造はフレキシブル基板やばね、ワ
イヤなどの剛性の低い要素を電極基板と圧電素子の間に
介在させているため、バイモルフアクチュータ自身の変
位特性を妨げることなく、薄型で面積の小さい電極構造
を有したバイモルフアクチュエータを実現できる。
と圧電素子のバイモルフアクチュエータに対して、フレ
キシブル基板等の電極基板と圧電素子によって導電性接
着剤やばねなどを挟み込む構造を用い、かつダイアフラ
ム上に形成された導電薄膜と電極基板の一端子を導電接
着剤などを用いて直接接着することにより、薄型で面積
の小さい電極構造を有したバイモルフアクチュエータを
実現する。またこの構造はフレキシブル基板やばね、ワ
イヤなどの剛性の低い要素を電極基板と圧電素子の間に
介在させているため、バイモルフアクチュータ自身の変
位特性を妨げることなく、薄型で面積の小さい電極構造
を有したバイモルフアクチュエータを実現できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明におけるバイモルフアクチ
ュエータの構造を図１に示す。バイモルフアクチュエー
タはシリコンなどの基板１に形成されたダイアフラムと
圧電素子２から構成され、圧電素子２に電圧を印加する
ことによって圧電効果が生じ、駆動が実現される。ダイ
アフラム上に形成された導電薄膜１２に圧電素子２が導
電性接着剤等の導電性を有する手段で貼りあわされてい
るが、導電薄膜１２と電極基板４における電極５が導電
性接着剤３を介して直接接着されており、圧電素子２と
電極基板４における電極５をワイヤや導電性ばね７など
剛性の低く、柔軟性を有するものを介して接着すること
によって、またはフレキシブル基板など電極基板自身に
剛性の低く、柔軟性を有するものを用いることによっ
て、バイモルフアクチュエータの動きを妨げることな
く、かつ薄型で面積の小さい電極構造を実現することが
できる。以下にこの発明の実施の形態を図面に基づいて
説明する。
ュエータの構造を図１に示す。バイモルフアクチュエー
タはシリコンなどの基板１に形成されたダイアフラムと
圧電素子２から構成され、圧電素子２に電圧を印加する
ことによって圧電効果が生じ、駆動が実現される。ダイ
アフラム上に形成された導電薄膜１２に圧電素子２が導
電性接着剤等の導電性を有する手段で貼りあわされてい
るが、導電薄膜１２と電極基板４における電極５が導電
性接着剤３を介して直接接着されており、圧電素子２と
電極基板４における電極５をワイヤや導電性ばね７など
剛性の低く、柔軟性を有するものを介して接着すること
によって、またはフレキシブル基板など電極基板自身に
剛性の低く、柔軟性を有するものを用いることによっ
て、バイモルフアクチュエータの動きを妨げることな
く、かつ薄型で面積の小さい電極構造を実現することが
できる。以下にこの発明の実施の形態を図面に基づいて
説明する。
【０００８】［実施の形態１］図４に示すように、シリ
コン基板１に対して両面エッチングによりダイアフラム
を形成した場合、このシリコンダイアフラムに対して圧
電素子２を接着することによって、シリコンダイアフラ
ムをシム材としたバイモルフアクチュータが実現され
る。このバイモルフアクチュエータの場合、圧電素子２
の両面に電圧を印加する必要があるが、シリコンダイア
フラムに圧電素子２を接着した場合、その接着面に対し
て電極をとることは困難である。
コン基板１に対して両面エッチングによりダイアフラム
を形成した場合、このシリコンダイアフラムに対して圧
電素子２を接着することによって、シリコンダイアフラ
ムをシム材としたバイモルフアクチュータが実現され
る。このバイモルフアクチュエータの場合、圧電素子２
の両面に電圧を印加する必要があるが、シリコンダイア
フラムに圧電素子２を接着した場合、その接着面に対し
て電極をとることは困難である。
【０００９】そこでシリコン基板１には導電性を確保す
るために、蒸着などの薄膜手法によって、あらかじめア
ルミニウムなどの導電薄膜１２が形成されている。この
薄膜形成後に圧電素子２を導電性接着剤で接着すること
によってバイモルフアクチュエータが実現される。図
５、図６に示すように、圧電素子の分極方向やその逆方
向に電圧を印加することによって圧電素子２が図面水平
方向に伸び縮みし、ダイアフラムが上下方向に変位す
る。
るために、蒸着などの薄膜手法によって、あらかじめア
ルミニウムなどの導電薄膜１２が形成されている。この
薄膜形成後に圧電素子２を導電性接着剤で接着すること
によってバイモルフアクチュエータが実現される。図
５、図６に示すように、圧電素子の分極方向やその逆方
向に電圧を印加することによって圧電素子２が図面水平
方向に伸び縮みし、ダイアフラムが上下方向に変位す
る。
【００１０】このバイモルフアクチュエータと電源につ
ながる電極基板を接続するが、図７に示すように、この
電極基板は接続をおこなう圧電素子の部分と、シリコン
基板に形成された金属薄膜の部分だけ電極５が露出して
いるような構造になっており、他の部分はカバーフィル
ム６などで保護され、短絡を防ぐようになっている。図
８には電極基板の平面図を示す。もしくは図９に示すよ
うに、スルーホール構造をもちいることによってベース
基板４の裏面に電極５を伸ばしていくような構造を用い
ることも可能である。
ながる電極基板を接続するが、図７に示すように、この
電極基板は接続をおこなう圧電素子の部分と、シリコン
基板に形成された金属薄膜の部分だけ電極５が露出して
いるような構造になっており、他の部分はカバーフィル
ム６などで保護され、短絡を防ぐようになっている。図
８には電極基板の平面図を示す。もしくは図９に示すよ
うに、スルーホール構造をもちいることによってベース
基板４の裏面に電極５を伸ばしていくような構造を用い
ることも可能である。
【００１１】続いて図１０に示すように、バイモルフア
クチュエータを構成する圧電素子２に対して銀ペースト
などの導電性接着剤３を用いて導電性ばね７を接着す
る。導電性ばね７の剛性や長さは任意に設定することが
可能であるが、電極基板を接合したときに、ばねが電極
基板と接触するだけの高さを確保する必要がある。続い
て図１に示すように、導電性ばね７をバイモルフアクチ
ュエータと電極基板で挟み込むような状態で接着し、導
電性ばね７と電極基板の電極５が接するようにする。こ
の際、シリコン基板１に形成した金属薄膜１２の部分と
電極基板の別の電極が接するように導電性接着剤７を用
いることによって、シリコン基板１と電極基板の接着も
兼ねることにする。これによって圧電素子２の両面から
電極基板へ導電性接着剤３および導電性ばね７を介して
導電が確保されたことになる。
クチュエータを構成する圧電素子２に対して銀ペースト
などの導電性接着剤３を用いて導電性ばね７を接着す
る。導電性ばね７の剛性や長さは任意に設定することが
可能であるが、電極基板を接合したときに、ばねが電極
基板と接触するだけの高さを確保する必要がある。続い
て図１に示すように、導電性ばね７をバイモルフアクチ
ュエータと電極基板で挟み込むような状態で接着し、導
電性ばね７と電極基板の電極５が接するようにする。こ
の際、シリコン基板１に形成した金属薄膜１２の部分と
電極基板の別の電極が接するように導電性接着剤７を用
いることによって、シリコン基板１と電極基板の接着も
兼ねることにする。これによって圧電素子２の両面から
電極基板へ導電性接着剤３および導電性ばね７を介して
導電が確保されたことになる。
【００１２】ただし、導電性接着剤３を用いて先に電極
基板に導電性ばね７を接着しておき、その後導電性ばね
７を挟み込みながら圧電素子２と導電性ばね７を接着す
るという手順を用いることも可能であるし、導電性ばね
７の挟み込みと圧電素子２と電極基板の接着を同時にお
こなうことも可能である。また、本実施の形態ではシリ
コン基板にエッチングによって形成したダイアフラムの
例について述べたが、シリコンという材質やエッチング
という加工方法に限らず、基板上にダイアフラムが構成
されており、圧電素子との接着によってバイモルフアク
チュエータとして動作するもであればどのようなもので
も構わない。
基板に導電性ばね７を接着しておき、その後導電性ばね
７を挟み込みながら圧電素子２と導電性ばね７を接着す
るという手順を用いることも可能であるし、導電性ばね
７の挟み込みと圧電素子２と電極基板の接着を同時にお
こなうことも可能である。また、本実施の形態ではシリ
コン基板にエッチングによって形成したダイアフラムの
例について述べたが、シリコンという材質やエッチング
という加工方法に限らず、基板上にダイアフラムが構成
されており、圧電素子との接着によってバイモルフアク
チュエータとして動作するもであればどのようなもので
も構わない。
【００１３】この構造は、バイモルフアクチュエータを
駆動したとしても導電性ばね７自身の弾性のためバイモ
ルフアクチュエータの動作が妨げられることがなく、圧
電素子上に絶縁層を形成し、直接パターンニングによっ
て電極を確保する場合と比較して、大きな変位を得るこ
とができる。またバイモルフアクチュエータ全体を電極
基板が覆っている構造となっているため、ダイアフラム
や圧電素子２を外部から保護するという効果も実現でき
る。
駆動したとしても導電性ばね７自身の弾性のためバイモ
ルフアクチュエータの動作が妨げられることがなく、圧
電素子上に絶縁層を形成し、直接パターンニングによっ
て電極を確保する場合と比較して、大きな変位を得るこ
とができる。またバイモルフアクチュエータ全体を電極
基板が覆っている構造となっているため、ダイアフラム
や圧電素子２を外部から保護するという効果も実現でき
る。
【００１４】［実施の形態２］図４に示すように、シリ
コン基板１に対して両面エッチングによりダイアフラム
を形成した場合、このシリコンダイアフラムに対して圧
電素子２を接着することによって、シリコンダイアフラ
ムをシム材としたバイモルフアクチュータが実現され
る。このバイモルフアクチュエータの場合、圧電素子２
の両面に電圧を印加する必要があるが、シリコンダイア
フラムに圧電素子２を接着した場合、その接着面に対し
て電極をとることは困難である。そこでシリコン基板１
には導電性を確保するために、蒸着などの薄膜手法によ
って、あらかじめアルミニウムなどの導電薄膜１２が形
成されている。この薄膜形成後に圧電素子２を導電性接
着剤で接着することによってバイモルフアクチュエータ
が実現される。図５、図６に示すように、圧電素子の分
極方向やその逆方向に電圧を印加することによって圧電
素子２が図面水平方向に伸び縮みし、ダイアフラムが上
下方向に変位する。このバイモルフアクチュエータと電
源につながる電極基板を接続するが、図７に示すよう
に、この電極基板は接続をおこなう圧電素子の部分と、
シリコン基板に形成された金属薄膜の部分だけ電極５が
露出しているような構造になっており、他の部分はカバ
ーフィルム６などで保護され、短絡を防ぐようになって
いる。
コン基板１に対して両面エッチングによりダイアフラム
を形成した場合、このシリコンダイアフラムに対して圧
電素子２を接着することによって、シリコンダイアフラ
ムをシム材としたバイモルフアクチュータが実現され
る。このバイモルフアクチュエータの場合、圧電素子２
の両面に電圧を印加する必要があるが、シリコンダイア
フラムに圧電素子２を接着した場合、その接着面に対し
て電極をとることは困難である。そこでシリコン基板１
には導電性を確保するために、蒸着などの薄膜手法によ
って、あらかじめアルミニウムなどの導電薄膜１２が形
成されている。この薄膜形成後に圧電素子２を導電性接
着剤で接着することによってバイモルフアクチュエータ
が実現される。図５、図６に示すように、圧電素子の分
極方向やその逆方向に電圧を印加することによって圧電
素子２が図面水平方向に伸び縮みし、ダイアフラムが上
下方向に変位する。このバイモルフアクチュエータと電
源につながる電極基板を接続するが、図７に示すよう
に、この電極基板は接続をおこなう圧電素子の部分と、
シリコン基板に形成された金属薄膜の部分だけ電極５が
露出しているような構造になっており、他の部分はカバ
ーフィルム６などで保護され、短絡を防ぐようになって
いる。
【００１５】図８には電極基板の平面図を示す。もしく
は図９に示すように、スルーホール構造をもちいること
によってベース基板４の裏面に電極５を伸ばしていくよ
うな構造を用いることも可能である。続いて、図１１に
示すようにバイモルフアクチュエータを構成する圧電素
子２と電極基板の電極５を、銀ペーストなどの導電性接
着剤３を用いてワイヤ１３でつなぐようにする。この
際、シリコン基板１に形成した導電薄膜１２と電極基板
の電極５を接着するように導電性接着剤３を用いること
によって、シリコン基板１と電極基板の接着も兼ねるこ
ととする。これによって圧電素子２の両面から電極基板
へ導電性接着剤３および導電性のワイヤ１３を介して導
電が確保されたことになる。
は図９に示すように、スルーホール構造をもちいること
によってベース基板４の裏面に電極５を伸ばしていくよ
うな構造を用いることも可能である。続いて、図１１に
示すようにバイモルフアクチュエータを構成する圧電素
子２と電極基板の電極５を、銀ペーストなどの導電性接
着剤３を用いてワイヤ１３でつなぐようにする。この
際、シリコン基板１に形成した導電薄膜１２と電極基板
の電極５を接着するように導電性接着剤３を用いること
によって、シリコン基板１と電極基板の接着も兼ねるこ
ととする。これによって圧電素子２の両面から電極基板
へ導電性接着剤３および導電性のワイヤ１３を介して導
電が確保されたことになる。
【００１６】また、本実施の形態ではシリコン基板にエ
ッチングによって形成したダイアフラムの例について述
べたが、シリコンという材質やエッチングという加工方
法に限らず、基板上にダイアフラムが構成されており、
圧電素子との接着によってバイモルフアクチュエータと
して動作するもであればどのようなものでも構わない。
ッチングによって形成したダイアフラムの例について述
べたが、シリコンという材質やエッチングという加工方
法に限らず、基板上にダイアフラムが構成されており、
圧電素子との接着によってバイモルフアクチュエータと
して動作するもであればどのようなものでも構わない。
【００１７】この構造は、バイモルフアクチュエータを
駆動したとしても導電性を有するワイヤ１３の弾性のた
めバイモルフアクチュエータの動作が妨げられることが
なく、圧電素子上に絶縁層を形成し、直接パターンニン
グによって電極を確保する場合と比較して、大きな変位
を得ることができる。またバイモルフアクチュエータ全
体を電極基板が覆っている構造となっているため、ダイ
アフラムや圧電素子２を外部から保護するという効果も
実現できる。
駆動したとしても導電性を有するワイヤ１３の弾性のた
めバイモルフアクチュエータの動作が妨げられることが
なく、圧電素子上に絶縁層を形成し、直接パターンニン
グによって電極を確保する場合と比較して、大きな変位
を得ることができる。またバイモルフアクチュエータ全
体を電極基板が覆っている構造となっているため、ダイ
アフラムや圧電素子２を外部から保護するという効果も
実現できる。
【００１８】［実施の形態３］図４に示すように、シリ
コン基板１に対して両面エッチングによりダイアフラム
を形成した場合、このシリコンダイアフラムに対して圧
電素子２を接着することによって、シリコンダイアフラ
ムをシム材としたバイモルフアクチュータが実現され
る。このバイモルフアクチュエータの場合、圧電素子２
の両面に電圧を印加する必要があるが、シリコンダイア
フラムに圧電素子２を接着した場合、その接着面に対し
て電極をとることは困難である。そこでシリコン基板１
には導電性を確保するために、蒸着などの薄膜手法によ
って、あらかじめアルミニウムなどの導電薄膜１２が形
成されている。この薄膜形成後に圧電素子２を導電性接
着剤で接着することによってバイモルフアクチュエータ
が実現される。図５、図６に示すように、圧電素子の分
極方向やその逆方向に電圧を印加することによって圧電
素子２が図面水平方向に伸び縮みし、ダイアフラムが上
下方向に変位する。
コン基板１に対して両面エッチングによりダイアフラム
を形成した場合、このシリコンダイアフラムに対して圧
電素子２を接着することによって、シリコンダイアフラ
ムをシム材としたバイモルフアクチュータが実現され
る。このバイモルフアクチュエータの場合、圧電素子２
の両面に電圧を印加する必要があるが、シリコンダイア
フラムに圧電素子２を接着した場合、その接着面に対し
て電極をとることは困難である。そこでシリコン基板１
には導電性を確保するために、蒸着などの薄膜手法によ
って、あらかじめアルミニウムなどの導電薄膜１２が形
成されている。この薄膜形成後に圧電素子２を導電性接
着剤で接着することによってバイモルフアクチュエータ
が実現される。図５、図６に示すように、圧電素子の分
極方向やその逆方向に電圧を印加することによって圧電
素子２が図面水平方向に伸び縮みし、ダイアフラムが上
下方向に変位する。
【００１９】続いて図１２に示すように、バイモルフア
クチュエータを構成する圧電素子２に対して銀ペースト
などの導電性接着剤３をポッティングする。この際、ポ
ッティングされた導電性接着剤がフレキシブル基板の電
極露出部と接触するように、あらかじめ導電接着剤のポ
ッティング高さを調整しておく。このポッティング部分
の面積や高さなどは、導電性接着剤３の粘度やポッティ
ング量を適切に選択することによって任意な制御が可能
である。
クチュエータを構成する圧電素子２に対して銀ペースト
などの導電性接着剤３をポッティングする。この際、ポ
ッティングされた導電性接着剤がフレキシブル基板の電
極露出部と接触するように、あらかじめ導電接着剤のポ
ッティング高さを調整しておく。このポッティング部分
の面積や高さなどは、導電性接着剤３の粘度やポッティ
ング量を適切に選択することによって任意な制御が可能
である。
【００２０】この導電性接着剤３をポッティングしたバ
イモルフアクチュエータを覆うような形で電極基板を接
着する。ここで用いる電極基板は図１３に示すようなフ
レキシブル基板であり、電極５がカバーフィルム６とベ
ースフィルム１４で挟まれた構造となっており、非常に
剛性が低い。またこのフレキシブル基板は圧電素子の部
分とシリコン基板に形成された金属薄膜の部分だけ電極
５が露出しているような構造になっており、他の部分は
カバーフィルム６で保護され、短絡を防ぐようになって
いる。
イモルフアクチュエータを覆うような形で電極基板を接
着する。ここで用いる電極基板は図１３に示すようなフ
レキシブル基板であり、電極５がカバーフィルム６とベ
ースフィルム１４で挟まれた構造となっており、非常に
剛性が低い。またこのフレキシブル基板は圧電素子の部
分とシリコン基板に形成された金属薄膜の部分だけ電極
５が露出しているような構造になっており、他の部分は
カバーフィルム６で保護され、短絡を防ぐようになって
いる。
【００２１】続いて図１４に示すように、フレキシブル
基板と導電性接着剤をポッティングしたバイモルフアク
チュエータを接着するが、この時圧電素子２と導電性接
着剤３とフレキシブル基板の露出電極５が接触するよう
にする。またシリコン基板１上の導電薄膜１２とフレキ
シブル基板の別電極５も接触するような状態にし、導電
性接着剤３を硬化させる。この硬化によってバイモルフ
アクチュエータとフレキシブル基板が接着され、かつ導
電性がとれている状態が実現される。ただし、先にフレ
キシブル基板の露出電極５に導電性接着剤３をポッティ
ングしておき、その後圧電素子２とポッティングされた
導電性接着剤３が接触するような状態で導電性接着剤３
を硬化させることも可能である。
基板と導電性接着剤をポッティングしたバイモルフアク
チュエータを接着するが、この時圧電素子２と導電性接
着剤３とフレキシブル基板の露出電極５が接触するよう
にする。またシリコン基板１上の導電薄膜１２とフレキ
シブル基板の別電極５も接触するような状態にし、導電
性接着剤３を硬化させる。この硬化によってバイモルフ
アクチュエータとフレキシブル基板が接着され、かつ導
電性がとれている状態が実現される。ただし、先にフレ
キシブル基板の露出電極５に導電性接着剤３をポッティ
ングしておき、その後圧電素子２とポッティングされた
導電性接着剤３が接触するような状態で導電性接着剤３
を硬化させることも可能である。
【００２２】また、本実施の形態ではシリコン基板にエ
ッチングによって形成したダイアフラムの例について述
べたが、シリコンという材質やエッチングという加工方
法に限らず、基板上にダイアフラムが構成されており、
圧電素子との接着によってバイモルフアクチュエータと
して動作するもであればどのようなものでも構わない。
また、フレキシブル基板のように基板全体が弾性を有し
ていなくても、導電体を介して圧電素子と接着をおこな
う端子部分のみが弾性を有するような構造でも構わな
い。
ッチングによって形成したダイアフラムの例について述
べたが、シリコンという材質やエッチングという加工方
法に限らず、基板上にダイアフラムが構成されており、
圧電素子との接着によってバイモルフアクチュエータと
して動作するもであればどのようなものでも構わない。
また、フレキシブル基板のように基板全体が弾性を有し
ていなくても、導電体を介して圧電素子と接着をおこな
う端子部分のみが弾性を有するような構造でも構わな
い。
【００２３】この構造は、バイモルフアクチュエータを
駆動したとしてもフレキシブル基板の弾性のためバイモ
ルフアクチュエータの動作が妨げられることがなく、圧
電素子上に絶縁層を形成し、直接パターンニングによっ
て電極を確保する場合と比較して、大きな変位を得るこ
とができる。またバイモルフアクチュエータ全体をフレ
キシブル基板が覆っている構造となっているため、アク
チュエータを外部から保護するという効果も実現でき
る。
駆動したとしてもフレキシブル基板の弾性のためバイモ
ルフアクチュエータの動作が妨げられることがなく、圧
電素子上に絶縁層を形成し、直接パターンニングによっ
て電極を確保する場合と比較して、大きな変位を得るこ
とができる。またバイモルフアクチュエータ全体をフレ
キシブル基板が覆っている構造となっているため、アク
チュエータを外部から保護するという効果も実現でき
る。
【００２４】
【発明の効果】本発明のバイモルフアクチュエータは導
電性接着剤や導電性ばね、ワイヤなどを用いて圧電素子
と電極基板の電極部を直接接着するような構造を用い、
かつフレキシブル基板や導電性ばね、導電性のワイヤな
ど弾性または柔軟性を有するものを用いているため、そ
の変位量を妨げることなく、全体として薄型で面積が小
さい圧電素子とダイアフラムのバイモルフアクチュエー
タを実現することができるという効果を有している。
電性接着剤や導電性ばね、ワイヤなどを用いて圧電素子
と電極基板の電極部を直接接着するような構造を用い、
かつフレキシブル基板や導電性ばね、導電性のワイヤな
ど弾性または柔軟性を有するものを用いているため、そ
の変位量を妨げることなく、全体として薄型で面積が小
さい圧電素子とダイアフラムのバイモルフアクチュエー
タを実現することができるという効果を有している。
【図１】本発明のバイモルフアクチュエータの構造を示
す断面図である。
す断面図である。
【図２】従来のバイモルフアクチュエータの構造を示す
断面図である。
断面図である。
【図３】従来のバイモルフアクチュエータの構造を示す
断面図である。
断面図である。
【図４】バイモルフアクチュエータの基本構造を示す断
面図である。
面図である。
【図５】バイモルフアクチュエータの動作を示す断面図
である。
である。
【図６】バイモルフアクチュエータの動作を示す断面図
である。
である。
【図７】電極基板の構造を示す断面図である。
【図８】電極基板の構造を示す平面図である。
【図９】電極基板の構造を示す断面図である。
【図１０】圧電素子と導電性ばねを接着した様子を示す
断面図である。
断面図である。
【図１１】本発明のバイモルフアクチュエータの構造を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図１２】圧電素子とシリコン基板に導電性接着剤を取
り付けた様子を示す断面図である。
り付けた様子を示す断面図である。
【図１３】フレキシブル基板の構造を示す断面図であ
る。
る。
【図１４】本発明のバイモルフアクチュエータの構造を
示す断面図である。
示す断面図である。
【符号の説明】 １ シリコン基板 ２ 圧電素子 ３ 導電性接着剤 ４ 電極基板 ５ 電極 ６ カバーフィルム ７ 導電性ばね ８ ボンディングワイヤ ９ 封止剤 １０ 絶縁層 １１ 電極層 １２ 導電薄膜 １３ ワイヤ １４ ベースフィルム
【手続補正書】
【提出日】平成１１年１１月５日（１９９９．１１．
５）
５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
Claims (5)
- 【請求項１】 基板上に形成されたダイアフラムと、 前記ダイアフラム上に形成された導電薄膜による電極
と、 前記導電薄膜に導電性を有する手段で貼りあわされた圧
電素子と、 二つ以上の電極を有する電極基板から構成され、 前記ダイアフラム上の導電薄膜と前記電極基板の第一の
端子を第一の導電体を介して固定することによって導電
性を確保し、前記圧電素子と前記電極基板の第二の端子
を第二の導電体を介することによって導電性を確保し、
前記圧電素子の両面に電圧を印加することによって駆動
をおこなうことを特徴とするバイモルフアクチュエー
タ。 - 【請求項２】 前記第二の導電体は、導電性と柔軟性を
有する材料から構成されることを特徴とする請求項１記
載のバイモルフアクチュエータ。 - 【請求項３】 前記第二の導電体は、導電性ばねである
ことを特徴とする請求項２記載のバイモルフアクチュエ
ータ。 - 【請求項４】 前記第二の導電体は、導電性を有するワ
イヤであることを特徴とする請求項２記載のバイモルフ
アクチュエータ。 - 【請求項５】 前記電極基板は、柔軟性を有する材料か
ら構成されることを特徴とする請求項１記載のバイモル
フアクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10265371A JP3041608B2 (ja) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | バイモルフアクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10265371A JP3041608B2 (ja) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | バイモルフアクチュエータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000102267A true JP2000102267A (ja) | 2000-04-07 |
| JP3041608B2 JP3041608B2 (ja) | 2000-05-15 |
Family
ID=17416260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10265371A Expired - Fee Related JP3041608B2 (ja) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | バイモルフアクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3041608B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001156349A (ja) * | 1999-11-25 | 2001-06-08 | Ricoh Co Ltd | 圧電アクチュエータ及び流体搬送ポンプ |
| WO2009001753A1 (ja) * | 2007-06-27 | 2008-12-31 | Olympus Corporation | 超音波モータ |
-
1998
- 1998-09-18 JP JP10265371A patent/JP3041608B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001156349A (ja) * | 1999-11-25 | 2001-06-08 | Ricoh Co Ltd | 圧電アクチュエータ及び流体搬送ポンプ |
| WO2009001753A1 (ja) * | 2007-06-27 | 2008-12-31 | Olympus Corporation | 超音波モータ |
| US7923900B2 (en) | 2007-06-27 | 2011-04-12 | Olympus Corporation | Ultrasonic motor |
| JP5551434B2 (ja) * | 2007-06-27 | 2014-07-16 | オリンパス株式会社 | 超音波モータ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3041608B2 (ja) | 2000-05-15 |
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