JP2001315100A - Piezoelectric/electrostrictive device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電/電歪素子の
変位動作に基づいて作動する可動部を備えた圧電/電歪
デバイスに関する。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a piezoelectric / electrostrictive device having a movable portion that operates based on a displacement operation of a piezoelectric / electrostrictive element.
【0002】[0002]
【従来の技術】近時、光学や磁気記録、精密加工等の分
野において、サブミクロンオーダーで光路長や位置を調
整可能な変位素子が必要とされており、圧電/電歪材料
(例えば強誘電体等)に電圧を印加したときに惹起され
る逆圧電効果や電歪効果による変位を利用した変位素子
の開発が進められている。2. Description of the Related Art In recent years, in the fields of optics, magnetic recording, precision processing, etc., displacement elements capable of adjusting the optical path length and position on the order of submicrons have been required, and piezoelectric / electrostrictive materials (for example, ferroelectric materials) have been required. Development of a displacement element utilizing displacement caused by an inverse piezoelectric effect or an electrostrictive effect caused when a voltage is applied to a body or the like has been promoted.
【0003】従来、このような変位素子としては、例え
ば図7に示すように、圧電/電歪材料からなる板状体2
00に孔部202を設けることにより、固定部204と
可動部206とこれらを支持する梁部208とを一体に
形成し、更に、梁部208に電極層210を設けた圧電
アクチュエータが開示されている(例えば特開平10−
136665号公報参照)。Conventionally, as such a displacement element, for example, as shown in FIG. 7, a plate-like body 2 made of a piezoelectric / electrostrictive material is used.
A piezoelectric actuator is disclosed in which a fixed portion 204, a movable portion 206, and a beam portion 208 for supporting the fixed portion 204 and the movable portion 206 are integrally formed by providing a hole portion 202 in the beam portion 00 and an electrode layer 210 is further provided in the beam portion 208. (For example, see
No. 136665).
【0004】前記圧電アクチュエータにおいては、電極
層210に電圧を印加すると、逆圧電効果や電歪効果に
より、梁部208が固定部204と可動部206とを結
ぶ方向に伸縮するため、可動部206を板状体200の
面内において弧状変位又は回転変位させることが可能で
ある。In the piezoelectric actuator, when a voltage is applied to the electrode layer 210, the beam 208 expands and contracts in the direction connecting the fixed part 204 and the movable part 206 due to the inverse piezoelectric effect and the electrostriction effect. Can be displaced arcuately or rotationally in the plane of the plate 200.
【0005】一方、特開昭63−64640号公報に
は、バイモルフを用いたアクチュエータに関して、その
バイモルフの電極を分割して設け、分割された電極を選
択して駆動することにより、高精度な位置決めを高速に
行う技術が開示され、この公報(特に第4図)には、例
えば2枚のバイモルフを対向させて使用する構造が示さ
れている。On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-64640 discloses an actuator using a bimorph, in which electrodes of the bimorph are provided in a divided manner, and the divided electrodes are selected and driven to thereby achieve high-precision positioning. This publication (especially, FIG. 4) discloses a structure in which, for example, two bimorphs are used facing each other.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記圧
電アクチュエータにおいては、圧電/電歪材料の伸縮方
向(即ち、板状体200の面内方向)の変位をそのまま
可動部206に伝達していたため、可動部206の作動
量が小さいという問題があった。However, in the above-described piezoelectric actuator, the displacement of the piezoelectric / electrostrictive material in the expansion / contraction direction (that is, the in-plane direction of the plate-like body 200) is transmitted to the movable portion 206 as it is. There is a problem that the operation amount of the movable part 206 is small.
【0007】また、圧電アクチュエータは、すべての部
分を脆弱で比較的重い材料である圧電/電歪材料によっ
て構成しているため、機械的強度が低く、ハンドリング
性、耐衝撃性、耐湿性に劣ることに加え、圧電アクチュ
エータ自体が重く、動作上、有害な振動(例えば、高速
作動時の残留振動やノイズ振動)の影響を受けやすいと
いう問題点があった。Further, since all parts of the piezoelectric actuator are made of a piezoelectric / electrostrictive material, which is a fragile and relatively heavy material, the mechanical strength is low, and the handleability, impact resistance, and moisture resistance are poor. In addition, there is a problem in that the piezoelectric actuator itself is heavy and susceptible to harmful vibrations (for example, residual vibration and noise vibration during high-speed operation) in operation.
【0008】前記問題点を解決するために、孔部202
に柔軟性を有する充填材を充填することが提案されてい
るが、単に充填材を使用しただけでは、逆圧電効果や電
歪効果による変位の量が低下することは明らかである。[0008] In order to solve the above problems, the hole 202
It has been proposed to fill the material with a flexible filler, but it is obvious that simply using the filler reduces the amount of displacement due to the inverse piezoelectric effect or the electrostrictive effect.
【0009】本発明はこのような課題を考慮してなされ
たものであり、デバイスの小型化を図ることができ、し
かも、有害な振動の影響を受け難く、高速応答が可能
で、機械的強度が高く、ハンドリング性、耐衝撃性、耐
湿性に優れた圧電/電歪デバイスを提供することを目的
とする。The present invention has been made in view of such problems, and can reduce the size of a device, and is less susceptible to harmful vibration, can respond at high speed, and has a high mechanical strength. It is an object of the present invention to provide a piezoelectric / electrostrictive device which is high in handling property, impact resistance and moisture resistance.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、相対向する一
対の薄板部と、これら薄板部を支持する固定部とがセラ
ミックスによって一体に形成され、前記一対の薄板部の
先端部間に物体が取り付けられ、前記一対の薄板部のう
ち、少なくとも1つの薄板部に1以上の圧電/電歪素子
が配設され、前記物体における前記薄板部に対向する面
の面積が、前記薄板部における物体取付面の面積よりも
大きいことを特徴とする。According to the present invention, a pair of opposed thin plate portions and a fixing portion for supporting these thin plate portions are integrally formed of ceramics, and an object is provided between the tip portions of the pair of thin plate portions. Is attached, at least one of the pair of thin plate portions is provided with at least one piezoelectric / electrostrictive element, and an area of a surface of the object facing the thin plate portion is an object in the thin plate portion. It is characterized in that it is larger than the area of the mounting surface.
【0011】これにより、物体は一対の薄板部に挟まれ
た形で取り付けられることになるため、物体を取り付け
ることによるサイズの大型化を効果的に抑制することが
できる。また、一対の薄板部と固定部とをセラミックス
によって一体に形成するようにしているため、有害な振
動の影響を受け難く、高速応答が可能で、機械的強度が
高く、ハンドリング性、耐衝撃性、耐湿性に優れたもの
となる。Thus, since the object is attached in a form sandwiched between the pair of thin plate portions, the increase in size due to the attachment of the object can be effectively suppressed. In addition, since the pair of thin plate parts and the fixed part are formed integrally with ceramics, they are less susceptible to harmful vibrations, are capable of high-speed response, have high mechanical strength, handleability, and shock resistance. And excellent in moisture resistance.
【0012】そして、前記圧電/電歪素子を膜状とし、
焼成によって前記薄板部に一体化するようにしてもよ
い。また、前記物体を、前記薄板部における物体取付面
に対して接着剤を介して固着するようにしてもよい。こ
の場合、前記接着剤は有機樹脂であってもよいし、ガラ
ス、ロウ材又は半田であってもよい。The piezoelectric / electrostrictive element is formed in a film shape,
You may make it integrate with the said thin plate part by baking. Further, the object may be fixed to an object mounting surface of the thin plate portion via an adhesive. In this case, the adhesive may be an organic resin, or may be glass, brazing material, or solder.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る圧電/電歪デ
バイスの実施の形態例を図1〜図6を参照しながら説明
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a piezoelectric / electrostrictive device according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
【0014】この実施の形態に係る圧電/電歪デバイス
10は、図1に示すように、相対向する一対の薄板部1
2a及び12bと、これら薄板部12a及び12bを支
持する固定部14とがセラミックスにて一体に形成され
たセラミック基体16と、一対の薄板部12a及び12
bの先端部間に介在された物体18とを具備し、更に、
前記一対の薄板部12a及び12bの外表面(以下、側
面と記す)にそれぞれ圧電/電歪素子20a及び20b
が配設されて構成されている。この圧電/電歪デバイス
10は、前記圧電/電歪素子20a及び/又は20bの
駆動によって物体が変位するようになっている。As shown in FIG. 1, a piezoelectric / electrostrictive device 10 according to this embodiment has a pair of thin plate portions 1 opposed to each other.
2a and 12b, and a fixed portion 14 supporting the thin plate portions 12a and 12b, a ceramic base 16 integrally formed of ceramics, and a pair of thin plate portions 12a and 12b.
b, and an object 18 interposed between the distal ends of b.
Piezoelectric / electrostrictive elements 20a and 20b are provided on outer surfaces (hereinafter referred to as side surfaces) of the pair of thin plate portions 12a and 12b, respectively.
Is arranged and configured. In the piezoelectric / electrostrictive device 10, an object is displaced by driving the piezoelectric / electrostrictive elements 20a and / or 20b.
【0015】このようなセラミックスの一体化物は、各
部の接合部に接着剤が介在しないことから、経時的な状
態変化がほとんど生じないため、接合部位の信頼性が高
く、かつ、剛性確保に有利な構造であることに加え、後
述するセラミックグリーンシート積層法により、容易に
製造することが可能である。In such an integrated ceramic material, since the adhesive does not intervene in the joints of the respective parts, there is almost no change in the state over time, so that the reliability of the joints is high and it is advantageous for securing rigidity. In addition to having a simple structure, it can be easily manufactured by a ceramic green sheet laminating method described later.
【0016】そして、圧電/電歪素子20a及び20b
は、別体として圧電/電歪素子20a及び20bを準備
して、セラミック基体16に有機樹脂、ガラス等の接着
剤や、ロウ付け、半田付け、共晶接合等で貼り付けられ
るほか、膜形成法を用いることにより、前記貼り付けで
はなく直接薄板部12a及び12bの側面に形成される
こととなる。The piezoelectric / electrostrictive elements 20a and 20b
Prepares piezoelectric / electrostrictive elements 20a and 20b as separate bodies and attaches them to the ceramic base 16 with an adhesive such as an organic resin or glass, brazing, soldering, eutectic bonding, etc. By using the method, it is formed directly on the side surfaces of the thin plate portions 12a and 12b instead of the attachment.
【0017】圧電/電歪素子20a及び20bは、圧電
/電歪層22と、該圧電/電歪層22の両側に形成され
た一対の電極24及び26とを有して構成され、該一対
の電極24及び26のうち、一方の電極24が少なくと
も一対の薄板部12a及び12bに形成されている。Each of the piezoelectric / electrostrictive elements 20a and 20b has a piezoelectric / electrostrictive layer 22 and a pair of electrodes 24 and 26 formed on both sides of the piezoelectric / electrostrictive layer 22, respectively. One of the electrodes 24 and 26 is formed on at least a pair of thin plate portions 12a and 12b.
【0018】本実施の形態では、圧電/電歪層22並び
に一対の電極24及び26をそれぞれ多層構造とし、一
方の電極24と他方の電極26を断面ほぼ櫛歯状となる
ようにそれぞれ互い違いに積層し、これら一方の電極2
4と他方の電極26が圧電/電歪層22を間に挟んで重
なる部分が多段構成とされた圧電/電歪素子20a及び
20bとした。In the present embodiment, the piezoelectric / electrostrictive layer 22 and the pair of electrodes 24 and 26 each have a multilayer structure, and one electrode 24 and the other electrode 26 are alternately formed so as to have a substantially comb-shaped cross section. One of these electrodes 2
4 and the other electrode 26 overlapped with the piezoelectric / electrostrictive layer 22 interposed therebetween to form piezoelectric / electrostrictive elements 20a and 20b having a multi-stage configuration.
【0019】図1では、圧電/電歪層22を3層構造と
し、一方の電極24が1層目の下面(薄板部12a及び
12bの側面)と2層目の上面に位置するように櫛歯状
に形成し、他方の電極26が1層目の上面と3層目の上
面に位置するように櫛歯状に形成した例を示している。
この構成の場合、一方の電極24同士並びに他方の電極
26同士をそれぞれつなぎ共通化することで、端子28
及び30の数を減らすことができるため、圧電/電歪素
子20a及び20bの多層化に伴うサイズの大型化を抑
えることができる。In FIG. 1, the piezoelectric / electrostrictive layer 22 has a three-layer structure, and one of the electrodes 24 is located on the lower surface of the first layer (side surfaces of the thin plate portions 12a and 12b) and the upper surface of the second layer. An example is shown in which the electrode 26 is formed in a comb shape and the other electrode 26 is formed in a comb shape so as to be located on the upper surface of the first layer and the upper surface of the third layer.
In the case of this configuration, one electrode 24 and the other electrode 26 are connected to each other and shared, so that the terminal 28
Since the number of the piezoelectric / electrostrictive elements 20a and 20b can be reduced, the number of piezoelectric / electrostrictive elements 20a and 20b can be prevented from increasing.
【0020】一対の薄板部12a及び12bは、各先端
部分が内方に向かって肉厚とされ、各肉厚部32a及び
32bのそれぞれ対向する面34a及び34bは、物体
18を取り付けるための物体取付面として機能してい
る。Each of the pair of thin plate portions 12a and 12b has an inwardly thicker tip portion, and the opposing surfaces 34a and 34b of each of the thicker portions 32a and 32b serve as an object for attaching the object 18. Functions as a mounting surface.
【0021】一方、物体18は、一対の薄板部12a及
び12bの各肉厚部32a及び32b間に収まる程度の
大きさを有し、ほぼ直方体の形状を呈している(むろ
ん、直方体に限定されるものではない)。物体18にお
ける側面(薄板部12a及び12bの肉厚部32a及び
32bに対向する面)の面積は、薄板部12a及び12
bの物体取付面34a及び34bの面積よりも大に設定
されている。図1では、物体18は、その先端面が各薄
板部12a及び12bの先端面とほぼ一致し、後端面
(固定部14に対向する面)が薄板部12a及び12b
における肉厚部32a及び32bよりも固定部14に向
かって突出した位置関係にある。そして、物体18は、
接着剤36を介して薄板部12a及び12bの物体取付
面34a及び34bに固着されている。On the other hand, the object 18 has such a size as to fit between the thick portions 32a and 32b of the pair of thin plate portions 12a and 12b, and has a substantially rectangular parallelepiped shape (of course, is limited to a rectangular parallelepiped). Is not something). The area of the side surface of the object 18 (the surface facing the thick portions 32a and 32b of the thin plate portions 12a and 12b) is equal to the thin plate portions 12a and 12b.
b is set larger than the area of the object mounting surfaces 34a and 34b. In FIG. 1, the object 18 has a front end surface substantially coincident with a front end surface of each of the thin plate portions 12a and 12b, and a rear end surface (a surface facing the fixing portion 14) of the thin plate portions 12a and 12b.
Are in a positional relationship protruding toward the fixing portion 14 from the thick portions 32a and 32b. And the object 18 is
It is fixed to the object mounting surfaces 34a and 34b of the thin plate portions 12a and 12b via an adhesive 36.
【0022】また、上述の実施の形態に係る圧電/電歪
デバイス10においては、例えば図4に示すように、物
体18の中心軸nから各物体取付面34a及び34bま
での距離La及びLbをほぼ等しくすることが好まし
い。In the piezoelectric / electrostrictive device 10 according to the above-described embodiment, as shown in FIG. 4, for example, the distances La and Lb from the central axis n of the object 18 to the object mounting surfaces 34a and 34b are set. It is preferable to make them substantially equal.
【0023】なお、一対の電極24及び26への電圧の
印加は、各電極24及び26のうち、それぞれ固定部1
4の両側面(素子形成面)上に形成された端子(パッ
ド)28及び30を通じて行われるようになっている。
各端子28及び30の位置は、一方の電極24に対応す
る端子28が固定部14の後端寄りに形成され、外部空
間側の他方の電極26に対応する端子30が固定部14
の内壁寄りに形成されている。The application of a voltage to the pair of electrodes 24 and 26 is performed by fixing the fixed portion 1 of the electrodes 24 and 26, respectively.
4 through terminals (pads) 28 and 30 formed on both side surfaces (element formation surfaces).
The position of each of the terminals 28 and 30 is such that the terminal 28 corresponding to one electrode 24 is formed near the rear end of the fixed part 14, and the terminal 30 corresponding to the other electrode 26 on the external space side is fixed to the fixed part 14.
It is formed near the inner wall.
【0024】この場合、圧電/電歪デバイス10の固定
を、端子28及び30が配置された面とは別の面を利用
してそれぞれ別個に行うことができ、結果として、圧電
/電歪デバイス10の固定と、回路と端子28及び30
間の電気的接続の双方に高い信頼性を得ることができ
る。この構成においては、フレキシブルプリント回路
(FPCとも称される)、フレキシブルフラットケーブ
ル(FFCとも称される)、ワイヤボンディング等によ
って端子28及び30と回路との電気的接続が行われ
る。In this case, the piezoelectric / electrostrictive device 10 can be fixed separately using a surface different from the surface on which the terminals 28 and 30 are arranged. 10 and the circuit and terminals 28 and 30
High reliability can be obtained for both electrical connections between them. In this configuration, the terminals 28 and 30 are electrically connected to the circuit by a flexible printed circuit (also called FPC), a flexible flat cable (also called FFC), wire bonding, or the like.
【0025】本実施の形態に係る圧電/電歪デバイス1
0の構成としては、図1に示す構成のほか、図2に示す
第1の変形例に係る圧電/電歪デバイス10aのよう
に、物体18の大きさを更に大きくするようにしてもよ
い。図2の例では、物体18の側面の大きさを物体取付
面34a及び34bの大きさよりも縦方向及び横方向に
おいて大きくした場合を示す。The piezoelectric / electrostrictive device 1 according to the present embodiment
As the configuration of 0, in addition to the configuration shown in FIG. 1, the size of the object 18 may be further increased like the piezoelectric / electrostrictive device 10a according to the first modified example shown in FIG. In the example of FIG. 2, a case is shown in which the size of the side surface of the object 18 is larger in the vertical and horizontal directions than the sizes of the object mounting surfaces 34a and 34b.
【0026】また、図3に示す第2の変形例に係る圧電
/電歪デバイス10bのように、薄板部12a及び12
bの先端部分に肉厚部32a及び32bを設けずに、薄
板部12a及び12bの全体を同じ厚みにしてもよい。
この場合、更に大きな物体18を取り付けることが可能
となる。Further, like the piezoelectric / electrostrictive device 10b according to the second modification shown in FIG.
The thin portions 12a and 12b may have the same thickness without providing the thick portions 32a and 32b at the tip of b.
In this case, a larger object 18 can be attached.
【0027】ところで、本実施の形態では、圧電/電歪
素子20a及び20bを多段構造としているため、圧電
/電歪素子20a及び20bの発生力が増大し、もって
大変位が図られると共に、圧電/電歪デバイス10自体
の剛性が増すことで、高共振周波数化が図られ、変位動
作の高速化が容易に達成できる。In the present embodiment, since the piezoelectric / electrostrictive elements 20a and 20b have a multi-stage structure, the generated force of the piezoelectric / electrostrictive elements 20a and 20b increases, thereby achieving a large displacement and a piezoelectric displacement. By increasing the rigidity of the / electrostrictive device 10 itself, a higher resonance frequency is achieved, and a higher speed of the displacement operation can be easily achieved.
【0028】なお、段数を多くすれば、駆動力の増大は
図られるが、それに伴い消費電力も増えるため、実際に
実施する場合には、用途、使用状態に応じて適宜段数等
を決めればよい。また、この実施の形態に係る圧電/電
歪デバイス10では、圧電/電歪素子20a及び20b
を多段構造にして駆動力を上げても、基本的に薄板部1
2a及び12bの幅(Y軸方向の距離)は不変であるた
め、例えば非常に狭い間隙において使用されるハードデ
ィスク用磁気ヘッドの位置決め、リンギング制御等のア
クチュエータに適用する上で非常に好ましいデバイスと
なる。If the number of stages is increased, the driving force is increased, but the power consumption is also increased. Therefore, in actual implementation, the number of stages may be determined as appropriate according to the application and use state. . In the piezoelectric / electrostrictive device 10 according to this embodiment, the piezoelectric / electrostrictive elements 20a and 20b
Even if the driving force is increased by using a multi-stage structure,
Since the width (distance in the Y-axis direction) of 2a and 12b is invariable, it is a very preferable device when applied to an actuator such as positioning of a magnetic head for a hard disk used in a very narrow gap and ringing control. .
【0029】ここで、この実施の形態に係る圧電/電歪
デバイス10の動作について説明する。まず、例えば2
つの圧電/電歪素子20a及び20bが自然状態、即
ち、圧電/電歪素子20a及び20bが共に変位動作を
行っていない場合は、図4に示すように、圧電/電歪デ
バイス10の長軸(固定部の中心軸)mと物体18の中
心軸nとがほぼ一致している。Here, the operation of the piezoelectric / electrostrictive device 10 according to this embodiment will be described. First, for example, 2
When the two piezoelectric / electrostrictive elements 20a and 20b are in a natural state, that is, when both the piezoelectric / electrostrictive elements 20a and 20b are not performing a displacement operation, as shown in FIG. The (central axis of the fixed portion) m substantially coincides with the central axis n of the object 18.
【0030】この状態から、例えば図5Aの波形図に示
すように、一方の圧電/電歪素子20aにおける一対の
電極24及び26に所定のバイアス電位Vbを有するサ
イン波Waをかけ、図5Bに示すように、他方の圧電/
電歪素子20bにおける一対の電極24及び26に前記
サイン波Waとはほぼ180°位相の異なるサイン波W
bをかける。From this state, for example, as shown in the waveform diagram of FIG. 5A, a sine wave Wa having a predetermined bias potential Vb is applied to the pair of electrodes 24 and 26 of one piezoelectric / electrostrictive element 20a. As shown, the other piezoelectric /
The pair of electrodes 24 and 26 in the electrostrictive element 20b have a sine wave W having a phase substantially 180 ° different from the sine wave Wa.
Apply b.
【0031】そして、一方の圧電/電歪素子20aにお
ける一対の電極24及び26に対して例えば最大値の電
圧が印加された段階においては、一方の圧電/電歪素子
20aにおける圧電/電歪層22はその主面方向に収縮
変位する。これにより、例えば図6に示すように、一方
の薄板部12aに対し、矢印Aに示すように、該薄板部
12aを例えば右方向に撓ませる方向の応力が発生する
ことから、該一方の薄板部12aは、右方向に撓み、こ
のとき、他方の圧電/電歪素子20bにおける一対の電
極24及び26には、電圧は印加されていない状態とな
るため、他方の薄板部12bは一方の薄板部12aの撓
みに追従して右方向に撓む。その結果、物体18は、圧
電/電歪デバイス10の長軸mに対して例えば右方向に
変位する。なお、変位量は、各圧電/電歪素子20a及
び20bに印加される電圧の最大値に応じて変化し、例
えば最大値が大きくなるほど変位量も大きくなる。When a maximum voltage is applied to the pair of electrodes 24 and 26 of one piezoelectric / electrostrictive element 20a, for example, the piezoelectric / electrostrictive layer of one piezoelectric / electrostrictive element 20a 22 is contracted and displaced in the direction of its main surface. As a result, for example, as shown in FIG. 6, a stress is generated in one thin plate portion 12a in a direction to bend the thin plate portion 12a rightward as shown by an arrow A. The portion 12a bends rightward. At this time, no voltage is applied to the pair of electrodes 24 and 26 of the other piezoelectric / electrostrictive element 20b. It bends rightward following the deflection of the portion 12a. As a result, the object 18 is displaced, for example, rightward with respect to the major axis m of the piezoelectric / electrostrictive device 10. Note that the displacement amount changes according to the maximum value of the voltage applied to each of the piezoelectric / electrostrictive elements 20a and 20b. For example, the displacement amount increases as the maximum value increases.
【0032】特に、圧電/電歪層22の構成材料とし
て、高い抗電界を有する圧電/電歪材料を適用した場合
には、図5A及び図5Bの二点鎖線の波形に示すよう
に、最小値のレベルが僅かに負のレベルとなるように、
前記バイアス電位を調整してもよい。この場合、該負の
レベルが印加されている圧電/電歪素子(例えば他方の
圧電/電歪素子20b)の駆動によって、例えば他方の
薄板部12bに一方の薄板部12aの撓み方向と同じ方
向の応力が発生し、物体18の変位量をより大きくする
ことが可能となる。つまり、図5A及び図5Bにおける
二点鎖線に示すような波形を使用することで、負のレベ
ルが印加されている圧電/電歪素子20b又は20a
が、変位動作の主体となっている圧電/電歪素子20a
又は20bをサポートとするという機能を持たせること
ができる。In particular, when a piezoelectric / electrostrictive material having a high coercive electric field is applied as a constituent material of the piezoelectric / electrostrictive layer 22, as shown by the double-dashed lines in FIGS. 5A and 5B, So that the level of the value is slightly negative
The bias potential may be adjusted. In this case, by driving the piezoelectric / electrostrictive element (for example, the other piezoelectric / electrostrictive element 20b) to which the negative level is applied, for example, the bending direction of the other thin plate portion 12b is the same as the bending direction of the one thin plate portion 12a. Is generated, and the displacement amount of the object 18 can be further increased. That is, by using a waveform as shown by a two-dot chain line in FIGS. 5A and 5B, the piezoelectric / electrostrictive element 20b or 20a to which a negative level is applied is used.
Is the piezoelectric / electrostrictive element 20a that is the main part of the displacement operation
Alternatively, a function of supporting 20b can be provided.
【0033】このように、本実施の形態に係る圧電/電
歪デバイス10においては、圧電/電歪素子20a及び
20bの微小な変位が薄板部12a及び12bの撓みを
利用して大きな変位動作に増幅されて、物体18に伝達
することになるため、物体18は、圧電/電歪デバイス
10の長軸mに対して大きく変位させることが可能とな
る。As described above, in the piezoelectric / electrostrictive device 10 according to the present embodiment, the minute displacement of the piezoelectric / electrostrictive elements 20a and 20b is changed into a large displacement operation by using the bending of the thin plate portions 12a and 12b. Since the signal is amplified and transmitted to the object 18, the object 18 can be largely displaced with respect to the major axis m of the piezoelectric / electrostrictive device 10.
【0034】特に、この実施の形態では、物体18が一
対の薄板部12a及び12bに挟まれた形で取り付けら
れることになるため、物体18を取り付けることによる
サイズの大型化、特にY軸方向の大型化を効果的に抑制
することができる。更に、本実施の形態では、一対の薄
板部12a及び12bと固定部14とをセラミックスに
よって一体に形成するようにしているため、有害な振動
の影響を受け難く、高速応答が可能で、機械的強度が高
く、ハンドリング性、耐衝撃性、耐湿性に優れたものと
なる。In particular, in this embodiment, since the object 18 is attached in a form sandwiched between the pair of thin plate portions 12a and 12b, the size is increased by attaching the object 18, especially in the Y-axis direction. Enlargement can be effectively suppressed. Further, in the present embodiment, the pair of thin plate portions 12a and 12b and the fixing portion 14 are integrally formed of ceramics, so that they are hardly affected by harmful vibration, can perform high-speed response, and have a high mechanical response. High strength, excellent handling, impact resistance and moisture resistance.
【0035】また、この実施の形態においては、圧電/
電歪素子20a及び20bを、圧電/電歪層22と、該
圧電/電歪層22の両側に形成された一対の電極24及
び26とを有して構成し、一対の電極24及び26のう
ち、一方の電極24を少なくとも薄板部12a及び12
bの側面に直接形成するようにしたので、圧電/電歪素
子20a及び20bによる振動を薄板部12a及び12
bを通じて効率よく物体18に伝達することができ、応
答性の向上を図ることができる。In this embodiment, the piezoelectric /
Each of the electrostrictive elements 20 a and 20 b includes a piezoelectric / electrostrictive layer 22 and a pair of electrodes 24 and 26 formed on both sides of the piezoelectric / electrostrictive layer 22. One of the electrodes 24 is connected to at least the thin plate portions 12a and 12a.
b, the vibrations caused by the piezoelectric / electrostrictive elements 20a and 20b are applied to the thin plate portions 12a and 12b.
b, the light can be efficiently transmitted to the object 18 and the response can be improved.
【0036】また、この実施の形態においては、一対の
電極24及び26が圧電/電歪層22を間に挟んで重な
る部分(実質的駆動部分)を固定部14の一部から薄板
部12a及び12bの一部にかけて収まるように連続的
に形成するようにしているため、物体18の変位動作が
制限されるという不都合が回避され、物体18の変位量
を大きくすることができる。In this embodiment, a portion (substantially driving portion) in which the pair of electrodes 24 and 26 overlap with the piezoelectric / electrostrictive layer 22 interposed therebetween is formed from a part of the fixing portion 14 to the thin plate portion 12a and the thin plate portion 12a. Since it is formed continuously so as to fit over a part of 12b, the disadvantage that the displacement operation of the object 18 is limited can be avoided, and the displacement amount of the object 18 can be increased.
【0037】なお、各部の実寸法は、薄板部12a及び
12bの物体取付面34a及び34bの面積、固定部1
4を他の部材に取り付けるための接合面積、電極用端子
などの取り付けのための接合面積、圧電/電歪デバイス
10全体の強度、耐久度、必要な変位量並びに共振周波
数、そして、駆動電圧等を考慮して定められることにな
る。The actual size of each part is determined by the area of the object mounting surfaces 34a and 34b of the thin plate parts 12a and 12b,
4, a bonding area for mounting other members, a bonding area for mounting electrode terminals, etc., the strength, durability, required displacement and resonance frequency of the entire piezoelectric / electrostrictive device 10, and a driving voltage, etc. In consideration of the above.
【0038】また、この圧電/電歪デバイス10におい
ては、デバイス10の形状が従来のような板状(変位方
向に直交する方向の厚みが小さい)ではなく、物体18
と固定部14が直方体の形状(変位方向に直交する方向
の厚みが大きい)を呈しており、物体18と固定部14
の側面が連続するように一対の薄板部12a及び12b
が設けられているため、圧電/電歪デバイス10のY軸
方向の剛性を選択的に高くすることができる。In the piezoelectric / electrostrictive device 10, the shape of the device 10 is not a conventional plate-like shape (the thickness in the direction perpendicular to the displacement direction is small),
And the fixing portion 14 have a rectangular parallelepiped shape (the thickness in the direction orthogonal to the displacement direction is large), and the object 18 and the fixing portion 14
Pair of thin plate portions 12a and 12b so that
Is provided, the rigidity of the piezoelectric / electrostrictive device 10 in the Y-axis direction can be selectively increased.
【0039】即ち、この圧電/電歪デバイス10では、
平面内(XZ平面内)における物体18の動作のみを選
択的に発生させることができ、物体のYZ面内の動作
(いわゆる煽り方向の動作)を抑制することができる。That is, in this piezoelectric / electrostrictive device 10,
Only the movement of the object 18 in the plane (in the XZ plane) can be selectively generated, and the movement of the object in the YZ plane (the movement in the so-called tilting direction) can be suppressed.
【0040】次に、この実施の形態に係る圧電/電歪デ
バイス10の各構成要素について説明する。Next, each component of the piezoelectric / electrostrictive device 10 according to this embodiment will be described.
【0041】物体18としては、圧電/電歪デバイス1
0の使用目的に応じて種々の部材が取り付けられる。例
えば、圧電/電歪デバイス10をハードディスクドライ
ブの磁気ヘッドの位置決めやリンギング抑制機構に使用
するのであれば、磁気ヘッド、磁気ヘッドを有するスラ
イダ、スライダを有するサスペンション等の位置決めを
必要とする部材が取り付けられる。As the object 18, the piezoelectric / electrostrictive device 1
Various members are attached according to the purpose of use. For example, if the piezoelectric / electrostrictive device 10 is used for positioning of a magnetic head of a hard disk drive or a ringing suppressing mechanism, a member that requires positioning such as a magnetic head, a slider having a magnetic head, and a suspension having a slider is attached. Can be
【0042】固定部14は、上述したように、薄板部1
2a及び12bを支持する部分であり、例えば前記ハー
ドディスクドライブの磁気ヘッドの位置決めに利用する
場合には、VCM(ボイスコイルモータ)に取り付けら
れたキャリッジアーム、該キャリッジアームに取り付け
られた固定プレート又はサスペンション等に固定部14
を支持固定することにより、圧電/電歪デバイス10の
全体が固定される。また、この固定部14には、図1に
示すように、圧電/電歪素子20a及び20bを駆動す
るための端子28及び30その他の部材が配置される場
合もある。As described above, the fixing portion 14 is a thin plate 1
2a and 12b, for example, when used for positioning the magnetic head of the hard disk drive, a carriage arm attached to a VCM (voice coil motor), a fixed plate or suspension attached to the carriage arm Fixed part 14 etc.
, The whole of the piezoelectric / electrostrictive device 10 is fixed. Further, as shown in FIG. 1, terminals 28 and 30 and other members for driving the piezoelectric / electrostrictive elements 20a and 20b may be arranged on the fixing portion 14.
【0043】固定部14を構成する材料としては、剛性
を有する限りにおいて特に限定されないが、後述するセ
ラミックグリーンシート積層法を適用できるセラミック
スを好適に用いることができる。具体的には、安定化ジ
ルコニア、部分安定化ジルコニアをはじめとするジルコ
ニア、アルミナ、マグネシア、窒化珪素、窒化アルミニ
ウム、酸化チタンを主成分とする材料等が挙げられるほ
か、これらの混合物を主成分とした材料が挙げられる
が、機械的強度や靱性が高い点において、ジルコニア、
特に安定化ジルコニアを主成分とする材料と部分安定化
ジルコニアを主成分とする材料が好ましい。The material forming the fixing portion 14 is not particularly limited as long as it has rigidity, but ceramics to which a ceramic green sheet laminating method described later can be applied can be suitably used. Specifically, zirconia including stabilized zirconia, partially stabilized zirconia, alumina, magnesia, silicon nitride, aluminum nitride, a material mainly containing titanium oxide, and the like, and a mixture of these as a main component Zirconia, in terms of high mechanical strength and toughness
Particularly, a material mainly containing stabilized zirconia and a material mainly containing partially stabilized zirconia are preferable.
【0044】薄板部12a及び12bは、上述したよう
に、圧電/電歪素子20a及び20bの変位により駆動
する部分である。薄板部12a及び12bは、可撓性を
有する薄板状の部材であって、表面に配設された圧電/
電歪素子20a及び20bの伸縮変位を屈曲変位として
増幅して、物体18に伝達する機能を有する。従って、
薄板部12a及び12bの形状や材質は、可撓性を有
し、屈曲変形によって破損しない程度の機械的強度を有
するものであれば足り、物体18の応答性、操作性を考
慮して適宜選択することができる。As described above, the thin plate portions 12a and 12b are portions driven by the displacement of the piezoelectric / electrostrictive elements 20a and 20b. The thin plate portions 12a and 12b are flexible thin plate-shaped members, and are provided with piezoelectric /
It has a function of amplifying the expansion and contraction displacement of the electrostrictive elements 20 a and 20 b as a bending displacement and transmitting it to the object 18. Therefore,
The shape and material of the thin plate portions 12a and 12b are sufficient as long as they have flexibility and mechanical strength enough not to be damaged by bending deformation, and are appropriately selected in consideration of the responsiveness and operability of the object 18. can do.
【0045】薄板部12a及び12bを構成する材料と
しては、固定部14と同様のセラミックスを好適に用い
ることができ、ジルコニア、中でも安定化ジルコニアを
主成分とする材料と部分安定化ジルコニアを主成分とす
る材料は、薄肉であっても機械的強度が大きいこと、靱
性が高いこと、圧電/電歪層22や電極材との反応性が
小さいことから最も好適に用いられる。As the material forming the thin plate portions 12a and 12b, the same ceramics as the fixing portion 14 can be preferably used. Zirconia, in particular, a material containing stabilized zirconia as a main component and a partially stabilized zirconia as a main component The material to be used is most preferably used because it has high mechanical strength, high toughness, and low reactivity with the piezoelectric / electrostrictive layer 22 and the electrode material even if it is thin.
【0046】前記安定化ジルコニア並びに部分安定化ジ
ルコニアにおいては、次のように安定化並びに部分安定
化されたものが好ましい。即ち、ジルコニアを安定化並
びに部分安定化させる化合物としては、酸化イットリウ
ム、酸化イッテルビウム、酸化セリウム、酸化カルシウ
ム、及び酸化マグネシウムがあり、少なくともそのうち
の1つの化合物を添加、含有させることにより、ジルコ
ニアは部分的にあるいは完全に安定することになるが、
その安定化は、1種類の化合物の添加のみならず、それ
ら化合物を組み合わせて添加することによっても、目的
とするジルコニアの安定化は可能である。The above-mentioned stabilized zirconia and partially stabilized zirconia are preferably those stabilized and partially stabilized as follows. That is, compounds that stabilize and partially stabilize zirconia include yttrium oxide, ytterbium oxide, cerium oxide, calcium oxide, and magnesium oxide. By adding and containing at least one compound among them, zirconia partially becomes Or completely stable,
The intended zirconia can be stabilized not only by adding one kind of compound but also by adding those compounds in combination.
【0047】なお、それぞれの化合物の添加量として
は、酸化イットリウムや酸化イッテルビウムの場合にあ
っては、1〜30モル%、好ましくは1.5〜10モル
%、酸化セリウムの場合にあっては、6〜50モル%、
好ましくは8〜20モル%、酸化カルシウムや酸化マグ
ネシウムの場合にあっては、5〜40モル%、好ましく
は5〜20モル%とすることが望ましいが、その中でも
特に酸化イットリウムを安定化剤として用いることが好
ましく、その場合においては、1.5〜10モル%、更
に好ましくは2〜4モル%とすることが望ましい。ま
た、焼結助剤等の添加物としてアルミナ、シリカ、遷移
金属酸化物等を0.05〜20wt%の範囲で添加する
ことが可能であるが、圧電/電歪素子20a及び20b
の形成手法として、膜形成法による焼成一体化を採用す
る場合は、アルミナ、マグネシア、遷移金属酸化物等を
添加物として添加することも好ましい。The amount of each compound added is 1 to 30 mol%, preferably 1.5 to 10 mol% in the case of yttrium oxide or ytterbium oxide, and in the case of cerium oxide. , 6-50 mol%,
It is preferably 8 to 20% by mole, and in the case of calcium oxide or magnesium oxide, 5 to 40% by mole, and preferably 5 to 20% by mole. Among them, yttrium oxide is particularly preferred as a stabilizer. It is preferably used, and in that case, it is desirable that the content be 1.5 to 10 mol%, more preferably 2 to 4 mol%. Further, it is possible to add alumina, silica, transition metal oxide or the like as an additive such as a sintering aid in a range of 0.05 to 20 wt%, but the piezoelectric / electrostrictive elements 20 a and 20 b
In the case of employing sintering integration by a film forming method as a forming method, it is also preferable to add alumina, magnesia, transition metal oxide or the like as an additive.
【0048】なお、機械的強度と安定した結晶相が得ら
れるように、ジルコニアの平均結晶粒子径を0.05〜
3μm、好ましくは0.05〜1μmとすることが望ま
しい。また、上述のように、薄板部12a及び12bに
ついては、固定部14と同様のセラミックスを用いるこ
とができるが、好ましくは、実質的に同一の材料を用い
て構成することが、接合部分の信頼性、圧電/電歪デバ
イス10の強度、製造の煩雑さの低減を図る上で有利で
ある。In order to obtain a mechanical strength and a stable crystal phase, the average crystal grain size of zirconia is set to 0.05 to 0.05.
It is desirable that the thickness be 3 μm, preferably 0.05 to 1 μm. As described above, the thin plate portions 12a and 12b can be made of the same ceramics as the fixing portion 14, but are preferably made of substantially the same material. This is advantageous in reducing the performance, the strength of the piezoelectric / electrostrictive device 10, and the complexity of manufacturing.
【0049】圧電/電歪素子20a及び20bは、少な
くとも圧電/電歪層22と、該圧電/電歪層22に電界
をかけるための一対の電極24及び26を有するもので
あり、ユニモルフ型、バイモルフ型等の圧電/電歪素子
20a及び20bを用いることができるが、薄板部12
a及び12bと組み合わせたユニモルフ型の方が、発生
する変位量の安定性に優れ、軽量化に有利であるため、
このような圧電/電歪デバイス10に適している。Each of the piezoelectric / electrostrictive elements 20 a and 20 b has at least a piezoelectric / electrostrictive layer 22 and a pair of electrodes 24 and 26 for applying an electric field to the piezoelectric / electrostrictive layer 22. The piezoelectric / electrostrictive elements 20a and 20b of a bimorph type or the like can be used.
Since the unimorph type combined with a and 12b is more excellent in the stability of the generated displacement amount and advantageous in reducing the weight,
It is suitable for such a piezoelectric / electrostrictive device 10.
【0050】前記圧電/電歪素子20a及び20bは、
図1に示すように、薄板部12a及び12bの側面に形
成する方が薄板部12a及び12bをより大きく駆動さ
せることができる点で好ましい。The piezoelectric / electrostrictive elements 20a and 20b are
As shown in FIG. 1, it is preferable to form the thin plate portions 12a and 12b on the side surfaces thereof since the thin plate portions 12a and 12b can be driven more.
【0051】圧電/電歪層22には、圧電セラミックス
が好適に用いられるが、電歪セラミックスや強誘電体セ
ラミックス、あるいは反強誘電体セラミックスを用いる
ことも可能である。但し、この圧電/電歪デバイス10
をハードディスクドライブの磁気ヘッドの位置決め等に
用いる場合は、物体18の変位量と駆動電圧又は出力電
圧とのリニアリティが重要とされるため、歪み履歴の小
さい材料を用いることが好ましく、抗電界が10kV/
mm以下の材料を用いることが好ましい。The piezoelectric / electrostrictive layer 22 is preferably made of piezoelectric ceramics, but it is also possible to use electrostrictive ceramics, ferroelectric ceramics, or antiferroelectric ceramics. However, this piezoelectric / electrostrictive device 10
Is used for positioning of a magnetic head of a hard disk drive or the like, since the linearity between the amount of displacement of the object 18 and the drive voltage or output voltage is important, it is preferable to use a material having a small strain history and a coercive electric field of 10 kV. /
It is preferable to use a material of less than mm.
【0052】具体的な材料としては、ジルコン酸鉛、チ
タン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛、ニッケルニオブ酸
鉛、亜鉛ニオブ酸鉛、マンガンニオブ酸鉛、アンチモン
スズ酸鉛、マンガンタングステン酸鉛、コバルトニオブ
酸鉛、チタン酸バリウム、チタン酸ナトリウムビスマ
ス、ニオブ酸カリウムナトリウム、タンタル酸ストロン
チウムビスマス等を単独で、あるいは混合物として含有
するセラミックスが挙げられる。Specific materials include lead zirconate, lead titanate, lead magnesium niobate, lead nickel niobate, lead zinc niobate, lead manganese niobate, lead antimony stannate, lead manganese tungstate, and cobalt niobium. Ceramics containing lead oxide, barium titanate, sodium bismuth titanate, potassium sodium niobate, strontium bismuth tantalate, etc., alone or as a mixture are mentioned.
【0053】特に、高い電気機械結合係数と圧電定数を
有し、圧電/電歪層22の焼結時における薄板部(セラ
ミックス)12a及び12bとの反応性が小さく、安定
した組成のものが得られる点において、ジルコン酸鉛、
チタン酸鉛、及びマグネシウムニオブ酸鉛を主成分とす
る材料、もしくはチタン酸ナトリウムビスマスを主成分
とする材料が好適に用いられる。In particular, a material having a high electromechanical coupling coefficient and a piezoelectric constant, a small reactivity with the thin plate portions (ceramics) 12a and 12b when the piezoelectric / electrostrictive layer 22 is sintered, and a stable composition can be obtained. In terms of lead zirconate,
A material mainly containing lead titanate and lead magnesium niobate, or a material mainly containing sodium bismuth titanate is preferably used.
【0054】更に、前記材料に、ランタン、カルシウ
ム、ストロンチウム、モリブデン、タングステン、バリ
ウム、ニオブ、亜鉛、ニッケル、マンガン、セリウム、
カドミウム、クロム、コバルト、アンチモン、鉄、イッ
トリウム、タンタル、リチウム、ビスマス、スズ等の酸
化物等を単独で、もしくは混合したセラミックスを用い
てもよい。Further, lanthanum, calcium, strontium, molybdenum, tungsten, barium, niobium, zinc, nickel, manganese, cerium,
Ceramics in which oxides such as cadmium, chromium, cobalt, antimony, iron, yttrium, tantalum, lithium, bismuth, and tin are used alone or in combination may be used.
【0055】例えば、主成分であるジルコン酸鉛とチタ
ン酸鉛及びマグネシウムニオブ酸鉛に、ランタンやスト
ロンチウムを含有させることにより、抗電界や圧電特性
を調整可能となる等の利点を得られる場合がある。For example, when lead zirconic acid, lead titanate, and lead magnesium niobate, which are the main components, contain lanthanum and strontium, advantages such as the ability to adjust the coercive electric field and the piezoelectric characteristics can be obtained. is there.
【0056】なお、シリカ等のガラス化し易い材料の添
加は避けることが望ましい。なぜならば、シリカ等の材
料は、圧電/電歪層22の熱処理時に、圧電/電歪材料
と反応し易く、その組成を変動させ、圧電特性を劣化さ
せるからである。It is desirable to avoid the addition of a material such as silica which is easily vitrified. This is because a material such as silica easily reacts with the piezoelectric / electrostrictive material during the heat treatment of the piezoelectric / electrostrictive layer 22, changes its composition, and deteriorates the piezoelectric characteristics.
【0057】一方、圧電/電歪素子20a及び20bの
一対の電極24及び26は、室温で固体であり、導電性
に優れた金属で構成されていることが好ましく、例えば
アルミニウム、チタン、クロム、鉄、コバルト、ニッケ
ル、銅、亜鉛、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、パラ
ジウム、ロジウム、銀、スズ、タンタル、タングステ
ン、イリジウム、白金、金、鉛等の金属単体、もしくは
これらの合金が用いられ、更に、これらに圧電/電歪層
22あるいは薄板部12a及び12bと同じ材料を分散
させたサーメット材料を用いてもよい。On the other hand, the pair of electrodes 24 and 26 of the piezoelectric / electrostrictive elements 20a and 20b are preferably solid at room temperature and made of a metal having excellent conductivity, for example, aluminum, titanium, chromium, Simple metals such as iron, cobalt, nickel, copper, zinc, niobium, molybdenum, ruthenium, palladium, rhodium, silver, tin, tantalum, tungsten, iridium, platinum, gold, lead or alloys thereof are used. A cermet material in which the same material as the piezoelectric / electrostrictive layer 22 or the thin plate portions 12a and 12b is dispersed may be used.
【0058】圧電/電歪素子20a及び20bにおける
電極24及び26の材料選定は、圧電/電歪層22の形
成方法に依存して決定される。例えば薄板部12a及び
12b上に一方の電極24を形成した後、該一方の電極
24上に圧電/電歪層22を焼成により形成する場合
は、一方の電極24には、圧電/電歪層22の焼成温度
においても変化しない白金、パラジウム、白金−パラジ
ウム合金、銀−パラジウム合金等の高融点金属を使用す
る必要があるが、圧電/電歪層22を形成した後に、該
圧電/電歪層22上に形成される他方の電極26は、低
温で電極形成を行うことができるため、アルミニウム、
金、銀等の低融点金属を使用することができる。The material selection of the electrodes 24 and 26 in the piezoelectric / electrostrictive elements 20a and 20b is determined depending on the method of forming the piezoelectric / electrostrictive layer 22. For example, when one electrode 24 is formed on the thin plate portions 12a and 12b, and then the piezoelectric / electrostrictive layer 22 is formed on the one electrode 24 by firing, the one electrode 24 is provided with the piezoelectric / electrostrictive layer. It is necessary to use a high melting point metal such as platinum, palladium, a platinum-palladium alloy, and a silver-palladium alloy which does not change even at the firing temperature of the piezoelectric / electrostrictive layer 22. Since the other electrode 26 formed over the layer 22 can be formed at a low temperature, aluminum,
Low melting point metals such as gold and silver can be used.
【0059】また、電極24及び26の厚みは、少なか
らず圧電/電歪素子20a及び20bの変位を低下させ
る要因ともなるため、特に圧電/電歪層22の焼成後に
形成される電極には、焼成後に緻密でより薄い膜が得ら
れる有機金属ペースト、例えば金レジネートペースト、
白金レジネートペースト、銀レジネートペースト等の材
料を用いることが好ましい。Further, since the thickness of the electrodes 24 and 26 is a factor that reduces the displacement of the piezoelectric / electrostrictive elements 20a and 20b, the electrodes formed after the piezoelectric / electrostrictive layer 22 is fired, Organometallic paste that gives a denser and thinner film after firing, such as gold resinate paste,
It is preferable to use a material such as a platinum resinate paste or a silver resinate paste.
【0060】更に、物体18を薄板部12a及び12b
の物体取付面34a及び34bに固着するための接着剤
36としては、有機樹脂、ロウ材、半田等を用いること
ができるが、低温で接着させる場合は、有機樹脂が望ま
しく、高温で接着させてもよい場合は、ロウ材、半田、
ガラス等が好ましい。Further, the object 18 is moved to the thin plate portions 12a and 12b.
As the adhesive 36 for fixing to the object mounting surfaces 34a and 34b, an organic resin, a brazing material, a solder or the like can be used, but when bonding at a low temperature, an organic resin is desirable, and bonding at a high temperature is preferable. Or brazing material, solder,
Glass and the like are preferred.
【0061】上述の実施の形態に係る圧電/電歪デバイ
ス10において、物体18は、位置制御、振動防止等、
アクチュエータが制御するべき対象物とされることが望
ましい。In the piezoelectric / electrostrictive device 10 according to the above-described embodiment, the object 18 can be used for position control, vibration prevention, etc.
It is desirable that the actuator be an object to be controlled.
【0062】なお、この発明に係る圧電/電歪デバイス
は、上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱
することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんで
ある。The piezoelectric / electrostrictive device according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can adopt various configurations without departing from the gist of the present invention.
【0063】[0063]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る圧電
/電歪デバイスによれば、デバイスの小型化を図ること
ができ、しかも、有害な振動の影響を受け難く、高速応
答が可能で、機械的強度が高く、ハンドリング性、耐衝
撃性、耐湿性に優れたものとなる。As described above, according to the piezoelectric / electrostrictive device according to the present invention, the size of the device can be reduced, and the device is hardly affected by harmful vibration and can perform high-speed response. It has high mechanical strength and excellent handling, impact resistance and moisture resistance.
【図1】本実施の形態に係る圧電/電歪デバイスの構成
を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a piezoelectric / electrostrictive device according to the present embodiment.
【図2】本実施の形態に係る圧電/電歪デバイスの第1
の変形例を示す斜視図である。FIG. 2 shows a first example of the piezoelectric / electrostrictive device according to the present embodiment.
It is a perspective view which shows the modification of.
【図3】本実施の形態に係る圧電/電歪デバイスの第2
の変形例を示す斜視図である。FIG. 3 shows a second example of the piezoelectric / electrostrictive device according to the present embodiment.
It is a perspective view which shows the modification of.
【図4】本実施の形態に係る圧電/電歪デバイスにおい
て、圧電/電歪素子が共に変位動作を行っていない場合
を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a case where both the piezoelectric / electrostrictive elements do not perform a displacement operation in the piezoelectric / electrostrictive device according to the present embodiment.
【図5】図5Aは一方の圧電/電歪素子に印加される電
圧波形を示す波形図であり、図5Bは他方の圧電/電歪
素子に印加される電圧波形を示す波形図である。5A is a waveform diagram showing a voltage waveform applied to one piezoelectric / electrostrictive element, and FIG. 5B is a waveform diagram showing a voltage waveform applied to the other piezoelectric / electrostrictive element.
【図6】本実施の形態に係る圧電/電歪デバイスにおい
て、圧電/電歪素子が変位動作を行った場合を示す説明
図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a case where the piezoelectric / electrostrictive element performs a displacement operation in the piezoelectric / electrostrictive device according to the present embodiment.
【図7】従来例に係る圧電/電歪デバイスを示す構成図
である。FIG. 7 is a configuration diagram showing a piezoelectric / electrostrictive device according to a conventional example.
10、10a、10b…圧電/電歪デバイス 12a、12b…薄板部 14…固定
部 16…セラミック基体 18…物体 20a、20b…圧電/電歪素子 22…圧電
/電歪層 24、26…一対の電極 28、30
…端子 32a、32b…肉厚部 34a、3
4b…物体取付面 36…接着剤10, 10a, 10b: Piezoelectric / electrostrictive device 12a, 12b: Thin plate portion 14: Fixed portion 16: Ceramic base 18: Object 20a, 20b: Piezoelectric / electrostrictive element 22: Piezoelectric / electrostrictive layer 24, 26: One pair Electrodes 28, 30
... terminals 32a, 32b ... thick portions 34a, 3
4b: Object mounting surface 36: Adhesive
Claims (5)
を支持する固定部とがセラミックスによって一体に形成
され、 前記一対の薄板部の先端部間に物体が取り付けられ、 前記一対の薄板部のうち、少なくとも1つの薄板部に1
以上の圧電/電歪素子が配設され、 前記物体における前記薄板部に対向する面の面積が、前
記薄板部における物体取付面の面積よりも大きいことを
特徴とする圧電/電歪デバイス。1. A pair of thin plate portions facing each other and a fixing portion supporting these thin plate portions are integrally formed of ceramics, and an object is attached between the tip portions of the pair of thin plate portions. Of at least one thin plate part
A piezoelectric / electrostrictive device provided with the above piezoelectric / electrostrictive element, wherein an area of a surface of the object facing the thin plate portion is larger than an area of an object mounting surface of the thin plate portion.
て、 前記圧電/電歪素子は膜状であって、焼成によって前記
薄板部に一体化されていることを特徴とする圧電/電歪
デバイス。2. The piezoelectric / electrostrictive device according to claim 1, wherein said piezoelectric / electrostrictive element has a film shape and is integrated with said thin plate portion by firing. device.
において、 前記物体は、前記薄板部における物体取付面に対して接
着剤を介して固着されていることを特徴とする圧電/電
歪デバイス。3. The piezoelectric / electrostrictive device according to claim 1, wherein the object is fixed to an object mounting surface of the thin plate via an adhesive. Strain device.
て、 前記接着剤が有機樹脂からなることを特徴とする圧電/
電歪デバイス。4. The piezoelectric / electrostrictive device according to claim 3, wherein said adhesive is made of an organic resin.
Electrostrictive device.
て、 前記接着剤がガラス、ロウ材又は半田からなることを特
徴とする圧電/電歪デバイス。5. The piezoelectric / electrostrictive device according to claim 3, wherein the adhesive is made of glass, brazing material or solder.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7007355B2 (en) | 2001-09-11 | 2006-03-07 | Ngk Insulators, Ltd. | Method of manufacturing a piezoelectric/electrostrictive device |
JP2008039663A (en) * | 2006-08-09 | 2008-02-21 | Epson Toyocom Corp | Acceleration sensor |
US7596841B2 (en) | 2004-04-23 | 2009-10-06 | Agency For Science Technology And Research | Micro-electromechanical devices and methods of fabricating thereof |
-
2000
- 2000-06-06 JP JP2000169504A patent/JP2001315100A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US7007355B2 (en) | 2001-09-11 | 2006-03-07 | Ngk Insulators, Ltd. | Method of manufacturing a piezoelectric/electrostrictive device |
US7596841B2 (en) | 2004-04-23 | 2009-10-06 | Agency For Science Technology And Research | Micro-electromechanical devices and methods of fabricating thereof |
JP2008039663A (en) * | 2006-08-09 | 2008-02-21 | Epson Toyocom Corp | Acceleration sensor |
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