JP2002084008A - 積層構造の剪断型圧電素子 - Google Patents

積層構造の剪断型圧電素子

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JP2002084008A JP2000269593A JP2000269593A JP2002084008A JP 2002084008 A JP2002084008 A JP 2002084008A JP 2000269593 A JP2000269593 A JP 2000269593A JP 2000269593 A JP2000269593 A JP 2000269593A JP 2002084008 A JP2002084008 A JP 2002084008A
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polarization
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寿 中野
Junichi Inoue
淳一 井上
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 同一形状の圧電素子片を用いながら分極方向
を判別可能で、内部電極へのリード線の接続が可能なた
め積層構造化でき、しかも上下層間での変位伝達が有効
に働き、変位拡大を大きくする。 【解決手段】 積層構造の剪断型圧電素子20は、圧電
基板24の面内の一方向に分極処理が施され、両主表面
に全面電極26が形成されている複数の圧電素子片22
が、分極方向が上下層で互いに逆向きとなるように積層
されてなる。各圧電素子片は全て同一形状をなし、その
角部に切欠き28が形成されていて分極方向を判別可能
とし、切欠きが交互に位置するように接着剤層のみを介
して積層一体化されている。このような積層構造体にお
いて、上下方向で隣接する圧電素子片の切欠きにより露
出している圧電素子片の電極部分にリード線を接続する
ことにより、各電極に所定の極性の電圧を印加すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、積層構造の剪断型
圧電素子に関し、更に詳しく述べると、厚み滑り振動モ
ードを利用して高変位を得ることができる積層構造の剪
断型圧電素子及びその製造方法に関するものである。こ
の積層構造の剪断型圧電素子は、特に限定されるもので
はないが、例えば微動機構のアクチュエータや衝撃セン
サなどに有用である。
【0002】
【従来の技術】圧電セラミックスを用いた素子には様々
な構造のものがあるが、代表的な例は電界誘起歪みの縦
効果及び横効果を利用する圧電素子であり、前者には単
板構造あるいは積層構造があり、後者には管状構造があ
る。この種の圧電素子では、分極処理に用いた電極を、
そのまま駆動用電極あるいは検知用電極として使用する
ことができる。
【0003】圧電素子としては、その他、面に沿って滑
り振動する剪断型圧電素子がある。これは、圧電素子の
分極方向と両方の駆動用電極又は検知用電極を結ぶ方向
(電界を印加する方向又は電界を検出する方向)が直交
する特殊な構造である。単板構造の圧電素子を模式的に
図9に示す。圧電素子10は矢印方向に分極処理されて
おり、両主表面に駆動用電極12,13を有する。駆動
用電極12,13間に電圧を印加すると、圧電素子10
は点線で示すように剪断歪みを生じる。このような単板
構造の剪断型圧電素子は、近年、衝撃検出用センサなど
に利用されている。
【0004】剪断型圧電素子は、図10に示すように、
複数枚の圧電素子片14,15を、分極方向(矢印で示
す方向)が上下の層で逆になるように重ねた積層構造と
することによって、上下の層を同方向に滑り変位させて
歪み量の増大を図ることができる。しかし、各圧電素子
片について分極用電極を形成して分極処理を行い、それ
とは別に駆動用電極又は検知用電極を形成しなければな
らないために積層化が困難とされており、効率よく積層
化できる構造の開発が望まれていた。
【0005】つまり、積層構造を実現するためには、層
間の内部電極を配線することが必要となる。そこで本発
明者等は、先に、図10のAに示すように剪断型圧電素
子片14,15を間に導電性フィルム16を挾んで積層
する方法を提案した(特開平11−307835号公報
参照)。その他、図10のBに示すように、上層と下層
の圧電素子片14,15の大きさを異ならせ、大面積の
圧電素子片15にリード線17を接続する構造もある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、内部電極の配
線手段として導電フィルムを用いた場合(図10のA)
には、各層の間に軟質のフィルムが存在するために上下
の圧電素子片間での変位伝達が有効に働き難く、そのた
め損失が生じる問題がある。
【0007】また上下層で圧電素子片の大きさを変える
方式(図10のB)では、上下層で形状が異なるために
各圧電素子片が同等に駆動されず、変位拡大が小さいと
いう問題がある。
【0008】本発明の目的は、同一形状の圧電素子片を
用いながら分極方向を判別可能で、内部電極へのリード
線の接続が可能なため積層構造化でき、しかも上下層間
での変位伝達が有効に働き、変位拡大を大きくできるよ
うな剪断型圧電素子を提供することである。また本発明
の他の目的は、上下層間での変位伝達が有効に働き、変
位拡大を大きくできるような積層構造の剪断型圧電素子
を製造できる方法を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、圧電基板の面
内の一方向に分極処理が施され、両主表面に全面電極が
形成されている複数の圧電素子片が、分極方向が上下層
で互いに逆向きとなるように積層されている剪断型圧電
素子である。各圧電素子片は全て同一形状をなし、その
角部に切欠きが形成されていて分極方向を判別可能と
し、切欠きが交互に位置するように接着剤層のみを介し
て積層一体化されている。このような積層構造体におい
て、上下方向で隣接する圧電素子片の切欠きにより露出
している圧電素子片の電極部分を利用し、その部分にリ
ード線を接続することにより各電極に所定の極性の電圧
を印加することができる。
【0010】本発明では、各圧電素子片は全て同一形状
をなしているため、各層の変位量が同じになり同等に駆
動され、且つ接着剤層のみを介して積層一体化されフィ
ルムなどの介在物が無いため、上下層間での変位伝達が
有効に働き、それらによって変位拡大を大きくできる。
【0011】圧電素子片は任意の形状でよいが、一般的
には矩形板状をなし、その一角に切欠きが形成されてい
る形状である。切欠きは、面取りしたような形状、矩形
に切り取ったような形状、円弧状に切り取った形状など
任意であってよい。このような切欠きは、多数枚の圧電
素子片を重ねて研削することで、容易に形成できる。
【0012】また本発明は、矩形状をなす圧電基板の一
対の側面に分極用電極を形成し、直流電界を印加して面
内の一方向に分極処理した後、該圧電基板の一角を研削
して切欠きを設けるとともに分極用電極を削除し、圧電
基板の上下両面全体に電極を形成して圧電素子片とし、
それら複数の圧電素子片を上下層で分極方向が互いに逆
向きとなるよう積み重ね、導電接着剤を用いて接着一体
化する積層構造の剪断型圧電素子の製造方法である。圧
電基板の一角を研削して切欠きを設けた後、分極用電極
間に直流電界を印加して分極処理し、圧電基板の分極用
電極を削除してもよい。
【0013】
【実施例】図1は、本発明に係る積層構造をなす剪断型
圧電素子の一実施例を示す斜視図である。また図2はそ
れに用いる圧電素子片の説明図であり、Aは斜視図を、
Bは平面図を、Cは側面図を、それぞれ示している。
【0014】この剪断型圧電素子20は、複数の圧電素
子片22が、その分極方向が上下層で互いに逆向きとな
るように積層され一体化されたものである。各圧電素子
片22は、圧電基板24の面内の一方向に分極処理(分
極方向を矢印で示す)が施され、両主表面の全面に電極
26が形成されている構造である。圧電基板24は、焼
結した圧電セラミックスからなる板状体であり、ここで
はほぼ矩形状をなしている。本発明では、各圧電素子片
は全て同一形状をなし、その角部1箇所に切欠き28が
形成されていて、その切欠き28の位置によって分極方
向が判別可能になっている。このような圧電素子片22
を、複数枚(図では4枚)、切欠き28が交互に位置す
るように接着剤によって接着され、接着剤層のみを介し
て積層一体化されている。
【0015】圧電素子片は、次のように製作する。圧電
基板は、焼結した圧電セラミックスからなる薄い矩形板
状体である。図3のAに示すように、その圧電基板24
の一対の側面に分極用電極30を形成する。分極用電極
30は銀ペーストを塗布し、焼き付けることで形成でき
る。次に、両方の分極用電極間に直流電界を印加して分
極処理を施す。この分極処理は、図3のBに模式的に示
すように、約120℃の絶縁油32中にて、1.5kV
/mm以上の直流電界を30分以上印加することで行う。
【0016】分極処理後、圧電基板の一角を研削して切
欠きを設けるとともに前記分極用電極を削除する。分極
処理前に切欠きを設けることもできるが、切欠きを一角
に設ける場合には、上記のように分極処理後に形成する
方が好ましい。このようにすると、対向する分極用電極
が同じ形状になり容易に均一に分極することができる
し、切欠き形成と分極用電極の削除を同じ研削工程でで
きるため、製造工程的にも有利である。これらの研削作
業は、圧電基板を多数枚重ねることで、一度に実施でき
る。
【0017】圧電基板に形成する切欠きは、図4に示す
ように任意の形状であってよい。例えば、Aに示すよう
な面取り形状の切欠き、Bに示すような矩形の切欠き、
Cに示すような円弧状の切欠きなどでよい。ここでは負
極側に切欠きを形成しているが、勿論、正極側に形成し
てもよい。切欠きは分極方向を判別可能とするものであ
るので、その形成位置は、図示のように圧電基板の一角
の位置でよいが、場合によっては同極側の隣接する二角
に形成してもよい。
【0018】次に図5に示すように、このような圧電基
板24の上下両面全体に駆動用もしくは検知用の電極2
6を形成し、圧電素子片22とする。この電極形成は、
過度の発熱や加熱によって分極状態が損なわれることが
ないように、焼き付け形成ではなく、スパッタ法あるい
は蒸着法によって形成する。電極材料としては、例え
ば、Cr、Pt、Ag等を用いた薄膜電極とする。圧電
素子片22は、その切欠き28の位置によって、分極さ
れている方向(矢印にて示す)が容易に判別可能であ
る。
【0019】積層構造の剪断型圧電素子20は、図6に
示すように、上記のような多数の圧電素子片22を、上
下層で分極方向が互いに逆向きとなるよう積み重ね、導
電接着剤等を用いて接着一体化する。接着剤層が極めて
薄い場合には、導電接着剤ではなく通常の接着剤でもよ
い。内部電極同士の点接触によって互いの導通がとれる
からである。そして、隣接する圧電素子片の切欠き28
により露出している圧電素子片の電極部分にリード線3
4の一端を接続する。リード線34は、例えば線径0.
06mmのボンディングワイヤであり、ボンディングによ
り露出電極部分に接続する。図6では、図を簡略化する
ために7層構造を示しているが、積層数は任意であり、
積層数が多いほど変位量は大きくなる。
【0020】積層構造の剪断型圧電素子の使用状態の例
を、図7及び図8に示す。図7は、微動機構のアクチュ
エータへの適用例である。圧電素子20に駆動片40を
取り付け、電極間に電源42を接続して電圧を印加可能
とする。印加電圧の向きと大きさによって、駆動片40
の先端は左右に変位し、微小位置決めが可能である。交
流電源を用いれば、振動子として機能する。図8は、衝
撃センサへの適用例である。圧電素子20に錘44を取
り付け、電極間の電圧を検出可能とする。衝撃が加わる
と、錘44によって圧電素子20が剪断変位し、電極間
に電圧が発生するため、高感度の衝撃センサとして機能
する。
【0021】
【発明の効果】本発明は上記のように、切欠きによって
各圧電素子片の分極方向を判別でき、且つ積層時にその
切欠きにより露出した電極部分を利用して内部電極への
配線ができるため、同一形状であるにもかかわらず積層
構造が可能となる。また本発明は、各圧電素子片は全て
同一形状をなしているため、各層の変位量が同じになり
同等に駆動され、且つ接着剤層のみを介して積層一体化
されフィルムなどの介在物が無いため、上下層間での変
位伝達が有効に働き、それらによって変位拡大を大きく
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る積層構造の剪断型圧電素子の一実
施例を示す斜視図。
【図2】それに用いる圧電素子片の説明図。
【図3】圧電基板の分極処理工程での説明図。
【図4】切欠きの例を示す説明図。
【図5】圧電素子片の一例を示す斜視図。
【図6】本発明に係る積層構造の剪断型圧電素子の他の
実施例を示す斜視図。
【図7】圧電素子を微動機構のアクチュエータに適用し
た例を示す説明図。
【図8】圧電素子を衝撃センサに適用した例を示す説明
図。
【図9】剪断型圧電素子の動作説明図。
【図10】従来の積層構造の剪断型圧電素子の例を示す
説明図。
【符号の説明】
20 積層構造の剪断型圧電素子 22 圧電素子片 24 圧電基板 26 電極 28 切欠き

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電基板の面内の一方向に分極処理が施
    され、両主表面に全面電極が形成されている複数の圧電
    素子片が、分極方向が上下層で互いに逆向きとなるよう
    に積層されている剪断型圧電素子において、 各圧電素子片は全て同一形状をなし、その角部に切欠き
    が形成されていて分極方向を判別可能とし、切欠きが交
    互に位置するように接着剤層のみを介して積層一体化さ
    れていることを特徴とする積層構造の剪断型圧電素子。
  2. 【請求項2】 上下方向で隣接する圧電素子片の切欠き
    により露出している圧電素子片の電極部分にリード線を
    接続した請求項1記載の積層構造の剪断型圧電素子。
  3. 【請求項3】 圧電素子片は矩形板状をなし、その一角
    に面取り状の切欠きが形成されている請求項1又は2記
    載の積層構造の剪断型圧電素子。
  4. 【請求項4】 矩形状をなす圧電基板の一対の側面に分
    極用電極を形成し、直流電界を印加して面内の一方向に
    分極処理した後、該圧電基板の一角を研削して切欠きを
    設けるとともに分極用電極を削除し、圧電基板の上下両
    面全体に電極を形成して圧電素子片とし、それら複数の
    圧電素子片を上下層で分極方向が互いに逆向きとなるよ
    う積み重ね、導電接着剤を用いて接着一体化することを
    特徴とする積層構造の剪断型圧電素子の製造方法。
  5. 【請求項5】 矩形状をなす圧電基板の一対の側面に分
    極用電極を形成し、圧電基板の一角を研削して切欠きを
    設け、両方の分極用電極間に直流電界を印加して面内の
    一方向に分極処理した後、圧電基板に付着している分極
    用電極を削除し、圧電基板の上下両面全体に電極を形成
    して圧電素子片とし、それら複数の圧電素子片を上下層
    で分極方向が互いに逆向きとなるよう積み重ね、導電接
    着剤を用いて接着一体化することを特徴とする積層構造
    の剪断型圧電素子の製造方法。
  6. 【請求項6】 上下方向で隣接する圧電素子片の切欠き
    により露出している圧電素子片の電極部分に、ボンディ
    ングによってリード線を接続する請求項4又は5記載の
    積層構造の剪断型圧電素子の製造方法。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011232500A (ja) * 2010-04-27 2011-11-17 Nec Corp 対象物の位置検出装置、光学構造、携帯端末、及び、対象物の位置検出方法
JP2012173079A (ja) * 2011-02-21 2012-09-10 Seiko Epson Corp センサー素子、センサーデバイス、力検出装置およびロボット
JP2013053985A (ja) * 2011-09-06 2013-03-21 Seiko Epson Corp 力センサー、力検出装置、ロボットハンド、およびロボット
WO2015041195A1 (ja) * 2013-09-17 2015-03-26 株式会社村田製作所 押圧センサおよび押圧センサの製造方法
CN104596679A (zh) * 2013-10-31 2015-05-06 精工爱普生株式会社 传感器元件、力检测装置、机器人、电子部件输送装置、电子部件检查装置以及部件加工装置
WO2015159573A1 (ja) * 2014-04-17 2015-10-22 オリンパス株式会社 スキャナユニット、光ファイバスキャナ、照明装置および観察装置
WO2016079769A1 (ja) * 2014-11-18 2016-05-26 オリンパス株式会社 光走査用アクチュエータ及び光走査装置
CN106092421A (zh) * 2011-12-20 2016-11-09 精工爱普生株式会社 传感器器件、传感器模块、机器人
WO2016203955A1 (ja) * 2015-06-18 2016-12-22 コニカミノルタ株式会社 圧電素子、インクジェットヘッド、インクジェットプリンタ、および圧電素子の製造方法
JP2017534895A (ja) * 2014-09-02 2017-11-24 エーエスエムエル ネザーランズ ビー.ブイ. センサ、オブジェクト位置決めシステム、リソグラフィ装置、及びデバイス製造方法

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011232500A (ja) * 2010-04-27 2011-11-17 Nec Corp 対象物の位置検出装置、光学構造、携帯端末、及び、対象物の位置検出方法
JP2012173079A (ja) * 2011-02-21 2012-09-10 Seiko Epson Corp センサー素子、センサーデバイス、力検出装置およびロボット
JP2013053985A (ja) * 2011-09-06 2013-03-21 Seiko Epson Corp 力センサー、力検出装置、ロボットハンド、およびロボット
CN106092421A (zh) * 2011-12-20 2016-11-09 精工爱普生株式会社 传感器器件、传感器模块、机器人
US20160153845A1 (en) * 2013-09-17 2016-06-02 Murata Manufacturing Co., Ltd. Pressing sensor and method for manufacturing pressing sensor
WO2015041195A1 (ja) * 2013-09-17 2015-03-26 株式会社村田製作所 押圧センサおよび押圧センサの製造方法
JPWO2015041195A1 (ja) * 2013-09-17 2017-03-02 株式会社村田製作所 押圧センサ
CN104596679A (zh) * 2013-10-31 2015-05-06 精工爱普生株式会社 传感器元件、力检测装置、机器人、电子部件输送装置、电子部件检查装置以及部件加工装置
JP2015087289A (ja) * 2013-10-31 2015-05-07 セイコーエプソン株式会社 センサー素子、力検出装置、ロボット、電子部品搬送装置、電子部品検査装置および部品加工装置
JP2015206824A (ja) * 2014-04-17 2015-11-19 オリンパス株式会社 スキャナユニット、光ファイバスキャナ、照明装置および観察装置
WO2015159573A1 (ja) * 2014-04-17 2015-10-22 オリンパス株式会社 スキャナユニット、光ファイバスキャナ、照明装置および観察装置
US10197797B2 (en) 2014-04-17 2019-02-05 Olympus Corporation Scanner unit, optical fiber scanner, illumination apparatus, and observation apparatus
JP2017534895A (ja) * 2014-09-02 2017-11-24 エーエスエムエル ネザーランズ ビー.ブイ. センサ、オブジェクト位置決めシステム、リソグラフィ装置、及びデバイス製造方法
US10061213B2 (en) 2014-09-02 2018-08-28 Asml Netherlands B.V. Sensor, object positioning system, lithographic apparatus and device manufacturing method
WO2016079769A1 (ja) * 2014-11-18 2016-05-26 オリンパス株式会社 光走査用アクチュエータ及び光走査装置
JPWO2016079769A1 (ja) * 2014-11-18 2017-09-28 オリンパス株式会社 光走査用アクチュエータ及び光走査装置
US10288876B2 (en) 2014-11-18 2019-05-14 Olympus Corporation Optical scanning actuator and optical scanning apparatus
WO2016203955A1 (ja) * 2015-06-18 2016-12-22 コニカミノルタ株式会社 圧電素子、インクジェットヘッド、インクジェットプリンタ、および圧電素子の製造方法
JPWO2016203955A1 (ja) * 2015-06-18 2018-04-05 コニカミノルタ株式会社 圧電素子、インクジェットヘッド、インクジェットプリンタ、および圧電素子の製造方法

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