JP2003092797A - Manufacturing method of ultrasonic wave vibrator - Google Patents

Manufacturing method of ultrasonic wave vibrator

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JP2003092797A JP2002256985A JP2002256985A JP2003092797A JP 2003092797 A JP2003092797 A JP 2003092797A JP 2002256985 A JP2002256985 A JP 2002256985A JP 2002256985 A JP2002256985 A JP 2002256985A JP 2003092797 A JP2003092797 A JP 2003092797A
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毅直 藤村
Katsuhiro Wakabayashi
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of an ultrasonic wave vibrator that can manufacture compact ultrasonic wave vibrators with high performance and excellent reliability without the need for using adhesive and for cutting process. SOLUTION: This invention provides the manufacturing method of the ultrasonic wave vibrator 11A having a piezoelectric thin film 17 being a piezoelectric element, an upper resonator 22 and a lower resonator 25 for clamping the piezoelectric thin film 17 from both sides as components, and is characterized in that ultra-fine particles 40 are jetted and deposited on the upper resonator 22 clamping the piezoelectric thin film 17 inbetween to form a diaphragm 38.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は超音波振動子の製造
方法に関し、詳細には超音波アクチュエータ等の駆動源
として使用される、圧電素子による電気−機械エネルギ
ー変換素子を用いた超音波振動子の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing an ultrasonic vibrator, and more particularly to an ultrasonic vibrator using an electro-mechanical energy conversion element by a piezoelectric element, which is used as a driving source for an ultrasonic actuator or the like. Manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、電磁型モータに代わる新しいモー
タとして超音波モータが注目されており、今までに幾つ
かの超音波アクチュエータが提案されている。例えば、
図18に示した様なキツツキ型の超音波モータは、ラン
ジュバン型の超音波振動子91の端面に取り付けられた
振動片92の先端に、ロータ93等の被駆動体をその接
触面が該振動片92に対して少し傾斜して(傾斜角θ)
接触させ、超音波振動子91を振動させて振動片92を
長さ方向に振動させる事によりロータ93を駆動する。
2. Description of the Related Art In recent years, an ultrasonic motor has attracted attention as a new motor replacing an electromagnetic motor, and several ultrasonic actuators have been proposed so far. For example,
In the woodpecker type ultrasonic motor as shown in FIG. 18, the contact surface of the driven member such as the rotor 93 vibrates at the tip of the vibrating piece 92 attached to the end face of the Langevin type ultrasonic transducer 91. Slightly tilted with respect to the piece 92 (tilt angle θ)
The rotor 93 is driven by bringing them into contact with each other and vibrating the ultrasonic vibrator 91 to vibrate the vibrating piece 92 in the longitudinal direction.

【0003】ここで使用されるランジュバン型の超音波
振動子91は、図19に示した様に、形状はφ数mm〜
数十mm程度で長さが数mm〜百mm程度の円柱状が一
般的であり、圧電素子94を金属性のブロックからなる
共振体95で挟持した構成を取る。これらの構成部材
は、一般的にはボルト96の締結により結合されてい
る。
The Langevin type ultrasonic transducer 91 used here has a shape of several mm in diameter, as shown in FIG.
A cylindrical shape having a length of several tens of mm and a length of several mm to 100 mm is generally used, and the piezoelectric element 94 is sandwiched between the resonators 95 made of a metallic block. These components are generally connected by fastening a bolt 96.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術のような構造・製法では以下に記載するいくつか
の欠点があった。すなわち、マイクロマシンに代表され
るような微小構造の駆動源として、前記従来技術の超音
波モータを実現しようとする場合、その大きさは例えば
1mm程度となるため、上述したようなボルト締結構造
では締結部の機械的強度が不足する事によりこれを実現
することができない。
However, the structure and manufacturing method of the prior art described above have some drawbacks as described below. That is, when the ultrasonic motor of the prior art is to be realized as a drive source of a microstructure represented by a micromachine, the size thereof is, for example, about 1 mm, and therefore, the bolt fastening structure as described above is used for fastening. This cannot be achieved due to the lack of mechanical strength of the part.

【0005】また、ボルト締結に代わる結合法として接
着を使用した場合は、超音波振動子の各部材間に接着層
が介在することとなり、このため層内における超音波の
減衰・界面における超音波の反射・超音波振動により印
加される応力による接合の剥離等が発生し、超音波振動
子の性能・信頼性が低下することとなる。
Further, when adhesive is used as a joining method instead of bolt fastening, an adhesive layer is interposed between the respective members of the ultrasonic transducer, so that attenuation of ultrasonic waves in the layers and ultrasonic waves at the interface The peeling of the joint or the like occurs due to the stress applied by the reflection / ultrasonic vibration, and the performance / reliability of the ultrasonic vibrator is deteriorated.

【0006】この不具合は、大型の超音波振動子を作製
した後にこれを裁断する事によって、小型の超音波振動
子を得ようとした場合に、裁断時に加わる応力による接
合層の剥離があるため、特に顕著となる。
This problem is caused by the peeling of the bonding layer due to the stress applied at the time of cutting when a small ultrasonic vibrator is obtained by cutting the large ultrasonic vibrator after cutting it. , Especially noticeable.

【0007】本発明は前記従来技術における問題に鑑み
て開発されたものであり、接着を用いず、また裁断工程
を必要とすることなく、小型で高性能かつ信頼性に優
れ、水分の侵入や傷付きを防止でき、配線処理も容易な
超音波振動子を製造することができる超音波振動子の製
造方法を提供することを目的とする。
The present invention was developed in view of the above problems in the prior art, and it is small in size, high in performance and excellent in reliability, does not use a bonding step and does not require a cutting step, and is free from the intrusion of moisture. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an ultrasonic vibrator, which can prevent scratches and can be easily processed for wiring.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
圧電素子と、圧電素子を両側から挟む共振体とを構成部
材として有する超音波振動子の製造方法であって、圧電
素子を挟む共振体上に超微粒子を噴射堆積して振動片を
形成することを特徴とするものである。
The invention according to claim 1 is
A method of manufacturing an ultrasonic transducer, comprising a piezoelectric element and a resonator sandwiching the piezoelectric element from both sides as constituent members, wherein ultrafine particles are jet-deposited on the resonator sandwiching the piezoelectric element to form a resonator element. It is characterized by.

【0009】請求項2記載の発明は、圧電素子と、圧電
素子を両側から挟む共振体とを構成部材として有する超
音波振動子の製造方法であって、前記圧電素子および圧
電素子を両側から挟む共振体を形成した後、これらの側
面に絶縁材または金属の超微粒子を噴射堆積することに
より被覆層を形成することを特徴とするものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an ultrasonic vibrator having a piezoelectric element and a resonator sandwiching the piezoelectric element from both sides as a constituent member, wherein the piezoelectric element and the piezoelectric element are sandwiched from both sides. After forming the resonator, the coating layer is formed by spraying and depositing ultrafine particles of an insulating material or metal on these side surfaces.

【0010】請求項3記載の発明は、圧電素子と、圧電
素子を両側から挟む絶縁材からなる共振体とを構成部材
として有する超音波振動子の製造方法であって、前記共
振体に接続端子を形成し、該接続端子と圧電素子の上部
電極および下部電極とを超微粒子の噴射堆積により形成
した導体層により接続することを特徴とするものであ
る。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an ultrasonic vibrator, comprising a piezoelectric element and a resonator made of an insulating material sandwiching the piezoelectric element from both sides as constituent members. Is formed, and the connection terminal and the upper electrode and the lower electrode of the piezoelectric element are connected by a conductor layer formed by jet deposition of ultrafine particles.

【0011】本発明では、基本的にノズルから加熱した
基板に超微粒子の状態で噴射堆積することにより電極お
よび圧電体層等を積層形成するという手法を用いてい
る。この手法について、以下に解説する。ノズルから基
板に超微粒子の状態で電極および圧電体層等を噴射堆積
する製造方法の原理を図1乃至図3に示す。この製造方
法は公知の手法であり、特開平4−188503号公報
や、賀集:「超微粒子のガス・デポジション」、真空
vol.35,No.7,1992,pp649−pp
653等で開示されている。
In the present invention, a method is basically used in which the electrodes, the piezoelectric layer, and the like are laminated and formed by jet deposition in the state of ultrafine particles on a substrate heated from a nozzle. This method is explained below. 1 to 3 show the principle of a manufacturing method in which an electrode, a piezoelectric layer, and the like are jet-deposited in a state of ultrafine particles from a nozzle onto a substrate. This manufacturing method is a known method, and is disclosed in JP-A-4-188503 and Kashu: “Gas deposition of ultrafine particles”, vacuum.
vol. 35, No. 7, 1992, pp649-pp
653 and the like.

【0012】上記手法は、超微粒子生成室2で生成また
は準備した超微粒子1を搬送管3を通じて搬送ガス4に
より成膜室に導き、ノズル5から高速で基板6上に噴射
させることにより、ノズル出射端形状に対応したパター
ンを有した厚さ数μm〜数十μmの膜7を、直接的に高
精度で成膜できるという手法である。
In the above method, the ultrafine particles 1 produced or prepared in the ultrafine particle producing chamber 2 are guided to the film forming chamber by the carrier gas 4 through the carrier pipe 3 and jetted from the nozzle 5 onto the substrate 6 at a high speed. This is a method in which the film 7 having a thickness of several μm to several tens μm and having a pattern corresponding to the emission end shape can be directly formed with high accuracy.

【0013】この手法の特徴としては、多元素の混合均
一膜が得られる・マスクを使用せずにパターン形成が可
能である・膜形成速度が大きい・膜密度制御が可能であ
る・低温膜形成が可能であるということが挙げられてい
る。また、形成された膜7の強度および基板6への付着
強度は高く、緻密な形成体を得られる事が報告されて
る。
The features of this method are that a mixed and uniform film of multi-elements can be obtained. Pattern formation is possible without using a mask. Film formation speed is high. Film density control is possible. Low temperature film formation. It is mentioned that is possible. Further, it has been reported that the strength of the formed film 7 and the adhesion strength to the substrate 6 are high, and a dense formed body can be obtained.

【0014】金属電極成膜時は、抵抗加熱法・誘導加熱
法・アーク加熱法・誘導プラズマ加熱法・レーザ加熱法
等で金属を加熱して蒸発させ、これと不活性ガス原子と
の衝突で超微粒子1を生成し、搬送管3に不活性ガスで
ある搬送ガス4とともに導入し、ノズル5から基板6に
向けて噴射する。一方、圧電膜形成は超微粒子生成室に
アルコキシド法で準備した例えばPZT超微粒子粉を置
き、搬送ガス4でこの超微粉を舞上がらせ、舞上がった
超微粉を搬送ガス4で搬送管3に導入し、ノズル5から
基板6に向けて噴射する。
At the time of depositing a metal electrode, the metal is heated and evaporated by a resistance heating method, an induction heating method, an arc heating method, an induction plasma heating method, a laser heating method, etc., and by collision with an inert gas atom. Ultrafine particles 1 are generated, introduced into a carrier pipe 3 together with a carrier gas 4 which is an inert gas, and sprayed from a nozzle 5 toward a substrate 6. On the other hand, for the piezoelectric film formation, for example, PZT ultrafine particle powder prepared by the alkoxide method is placed in the ultrafine particle generation chamber, the ultrafine powder is floated up by the carrier gas 4, and the ultrafine powder that has risen is transferred to the carrier pipe 3 by the carrier gas 4. It is introduced and jetted from the nozzle 5 toward the substrate 6.

【0015】この手法においては、超微粉は金属・ガラ
ス・セラミックス・プラスチックのいずれでもよく、ま
た基板6についても同様の材質が利用できる。さらに、
この手法はノズル5を複数準備すれば異種の材料の薄膜
または厚膜積層を一挙に実施できるという特徴も有して
いる。
In this method, the ultrafine powder may be any of metal, glass, ceramics, and plastic, and the same material can be used for the substrate 6. further,
This method also has a feature that thin film or thick film lamination of different materials can be carried out at once by preparing a plurality of nozzles 5.

【0016】請求項1記載の発明では、上述した手法を
採用し圧電素子を挟む共振体上に超微粒子を噴射堆積し
て振動片を形成することによって、切削等の機械加工を
使用することなく共振体上に振動片を一体形成すること
ができる。
According to the first aspect of the present invention, by adopting the above-mentioned method, the ultrafine particles are jet-deposited on the resonator sandwiching the piezoelectric element to form the vibrating piece, so that machining such as cutting is not used. The resonator element can be integrally formed on the resonator.

【0017】請求項2記載の発明では、上述した手法を
採用し圧電素子および圧電素子を両側から挟む共振体を
形成した後、これらの側面に絶縁材または金属の超微粒
子を噴射堆積することにより被覆層を形成することによ
り、超音波振動子に対する水分の侵入や傷付きを防止で
きる。
According to a second aspect of the present invention, after the piezoelectric element and the resonator sandwiching the piezoelectric element from both sides are formed by using the above-described method, the insulating material or the metal ultrafine particles are jet-deposited on these side surfaces. By forming the coating layer, it is possible to prevent water from entering the ultrasonic transducer and damage it.

【0018】請求項3記載の発明では、上述した手法を
採用し共振体に接続端子を形成し、該接続端子と圧電素
子に形成する上部電極および下部電極とを、超微粒子の
噴射堆積により形成した導体層により接続するものであ
り、超音波振動子の駆動に必要な配線は前記接続端子に
行えばよく、超音波振動子を構成する圧電素子に対して
配線時の熱等によるダメージを与えることがなくなる。
According to a third aspect of the present invention, the connection terminal is formed on the resonator by using the above-mentioned method, and the connection terminal and the upper electrode and the lower electrode formed on the piezoelectric element are formed by jet deposition of ultrafine particles. The wiring required for driving the ultrasonic transducer may be connected to the connection terminal, and the piezoelectric element forming the ultrasonic transducer may be damaged by heat during wiring. Will disappear.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】(実施の形態1)図4乃至図10
は本発明の実施の形態1を示し、図4乃至図7は各々加
工プロセスを示す側面図、図8は形成された超音波振動
子(振動片38形成前)の側面図、また、図9は振動片
38を有する超音波振動子の加工プロセスを示す側面図
であり、図10は本実施の形態1の変形例を示す側面図
である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (Embodiment 1) FIGS. 4 to 10
Shows Embodiment 1 of the present invention, FIG. 4 to FIG. 7 are side views showing respective processing processes, FIG. 8 is a side view of the formed ultrasonic transducer (before forming the vibrating piece 38), and FIG. FIG. 10 is a side view showing a processing process of an ultrasonic transducer having a vibrating piece 38, and FIG. 10 is a side view showing a modified example of the first embodiment.

【0020】本実施の形態1においては、アルミニウム
円筒により構成された下部共振体25を加熱し、その上
面に図4に示すようにノズル12から下部電極用の超微
粒子19として白金の超微粒子を噴射堆積して下部電極
16を形成する。続いて、図5に示すように下部電極1
6上にノズル13から圧電体薄膜用の超微粒子20とし
てPZT超微粒子を噴射堆積し、圧電素子として機能さ
せる圧電体薄膜17を形成する。これを500℃〜10
00℃の酸素雰囲気中で熱処理する。
In the first embodiment, the lower resonator 25 made of an aluminum cylinder is heated, and platinum fine particles 19 are formed on the upper surface of the lower resonator 25 from the nozzle 12 as the lower electrode ultrafine particles 19 as shown in FIG. The lower electrode 16 is formed by spray deposition. Then, as shown in FIG.
The PZT ultrafine particles are jet-deposited from the nozzle 13 as the ultrafine particles 20 for the piezoelectric thin film to form the piezoelectric thin film 17 which functions as a piezoelectric element. This is 500 ℃ ~ 10
Heat treatment is performed in an oxygen atmosphere at 00 ° C.

【0021】その後、図6に示すようにノズル14から
上部電極用の超微粒子21として銅超微粒子を噴射堆積
して上部電極18を形成し、更に図7に示すようにノズ
ル23から上部共振体用の超微粒子24としてアルミニ
ウム超微粒子を噴射堆積して上部共振体22の層状化成
膜を行う。
Thereafter, as shown in FIG. 6, copper ultrafine particles are jet-deposited from the nozzle 14 as the ultrafine particles 21 for the upper electrode to form the upper electrode 18, and further, as shown in FIG. Ultrafine aluminum particles are spray-deposited as ultrafine particles 24 for forming a layered film of the upper resonator 22.

【0022】これにより、図8に示す超音波振動子(振
動片38形成前)11を得ることができる。尚、圧電素
子の分極および超音波振動子11の励振は、図8に示す
ように接続したリード線28およびリード線29を介し
て上部電極18、下部電極16へ電圧を印加することに
より行う。
As a result, the ultrasonic transducer 11 (before forming the vibrating piece 38) shown in FIG. 8 can be obtained. The polarization of the piezoelectric element and the excitation of the ultrasonic transducer 11 are performed by applying a voltage to the upper electrode 18 and the lower electrode 16 via the lead wire 28 and the lead wire 29 connected as shown in FIG.

【0023】さらに、本実施の形態1においては、その
断面形状が振動片38の断面形状に相当する、振動片材
料超微粒子用のノズル39を使用し、図9に示すように
上部共振体22の上面に、ノズル39から振動片材料用
の超微粒子40を噴射する。この超微粒子40は、上部
共振体材料用の超微粒子24と同一のものとする。超微
粒子40の堆積が進行するにつれて、上部共振体22の
表面とノズル39との距離を相対的に離して行き、所定
の長さの振動片38を堆積する。
Further, in the first embodiment, the nozzle 39 for the ultrafine particles of the vibrating element material, the cross-sectional shape of which corresponds to the cross-sectional shape of the vibrating element 38, is used, and as shown in FIG. Ultrafine particles 40 for the vibrating piece material are jetted from the nozzle 39 to the upper surface of the. The ultrafine particles 40 are the same as the ultrafine particles 24 for the upper resonator material. As the deposition of the ultrafine particles 40 progresses, the distance between the surface of the upper resonator 22 and the nozzle 39 is relatively increased, and the vibrating piece 38 having a predetermined length is deposited.

【0024】本実施の形態1によれば、振動片38と上
部共振体22とが一体的に形成された、超音波アクチュ
エータ用の超音波振動子11Aが作製される。
According to the first embodiment, the ultrasonic transducer 11A for the ultrasonic actuator in which the vibrating piece 38 and the upper resonator 22 are integrally formed is manufactured.

【0025】本実施の形態1によれば、切削等の機械加
工を使用することなく上部共振体22上に振動片38を
形成できる。これにより、特に超音波振動子11Aを小
型化した場合に問題となる、機械加工によって印加され
る応力による変形を生じることがない。また、被加工物
の保持は載置のみとなり、同様に小型化した場合の被加
工物の保持が極めて容易になる。このため、小型化され
た超音波アクチュエータ用の超音波振動子11Aを低コ
ストで分留まり良く得ることができる。
According to the first embodiment, the resonator element 38 can be formed on the upper resonator 22 without using machining such as cutting. As a result, the deformation due to the stress applied by the machining, which is a problem particularly when the ultrasonic transducer 11A is downsized, does not occur. Further, the workpiece is held only by placing it, which makes it extremely easy to hold the workpiece when the size is reduced. Therefore, the miniaturized ultrasonic transducer 11A for the ultrasonic actuator can be obtained at low cost with good yield.

【0026】尚、図10に示すように、振動片38の形
成にひき続き、振動片38の端面にノズル32から摺動
部材料用の超微粒子43を噴射堆積して摺動部材41を
形成することも可能である。摺動部材41としては、炭
化珪素・窒化珪素・蓚酸アルマイト等のセラミックス材
料、二硫化モリブデン・フッ素樹脂等の固体潤滑材、ポ
リイミド等の樹脂材単体と、樹脂とセラミックス・ガラ
ス等のファイバーやウイスカー等の複合材等が可能であ
る。
As shown in FIG. 10, following the formation of the vibrating piece 38, ultra fine particles 43 for the sliding portion material are jet-deposited from the nozzle 32 on the end surface of the vibrating piece 38 to form the sliding member 41. It is also possible to do so. As the sliding member 41, ceramic materials such as silicon carbide, silicon nitride and alumite oxalate, solid lubricants such as molybdenum disulfide and fluororesin, resin materials alone such as polyimide, fibers and whiskers such as resin and ceramics and glass. And the like are possible.

【0027】また、本実施の形態1においては、ノズル
39の断面形状を振動片38の形状に相当するものとし
たが、これに限らず、小径のノズルとして、これを走査
することによる形成法も可能である。さらに、この方法
を用いて、共振器の形成から振動片38の形成までを、
同一のノズルを用いて1工程で行うことも可能である。
Further, in the first embodiment, the cross-sectional shape of the nozzle 39 corresponds to the shape of the vibrating piece 38, but the present invention is not limited to this, and a forming method by scanning this as a small-diameter nozzle. Is also possible. Further, using this method, from the formation of the resonator to the formation of the resonator element 38,
It is also possible to carry out in one step using the same nozzle.

【0028】本実施の形態1によれば、形成された超音
波振動子11又は11Aを構成する各部材は、接着層を
介在せずに強固に接合されている。このため機械的強度
に優れると共に、接合部分における超音波の反射・超音
波振動による接合層の剥離が生じない。このため、高性
能・高信頼性の超音波振動子11又は11Aを得ること
ができる。
According to the first embodiment, the respective members constituting the formed ultrasonic transducer 11 or 11A are firmly joined without an adhesive layer interposed. Therefore, the mechanical strength is excellent, and peeling of the bonding layer due to reflection of ultrasonic waves and ultrasonic vibration does not occur at the bonding portion. Therefore, the ultrasonic transducer 11 or 11A having high performance and high reliability can be obtained.

【0029】上述の各層の平面形状・厚さ等は、ノズル
の形状・噴射条件を制御することにより任意に決定でき
る。このため、超音波振動子11又は11Aの平面形状
は、方形・円形等の単純なものに限定されることはな
く、任意の形状とすることができる。また、同一形状で
あれば、複数の発振周波数の超音波振動子は、同一の装
置で圧電材料用超微粒子および共振体材料用超微粒子の
堆積量を変化させることにより、容易に製造できる。
The plane shape, thickness, etc. of each layer described above can be arbitrarily determined by controlling the shape of the nozzle and the ejection conditions. Therefore, the planar shape of the ultrasonic transducer 11 or 11A is not limited to a simple shape such as a square or a circle, and can be any shape. Also, if the shape is the same, ultrasonic transducers having a plurality of oscillation frequencies can be easily manufactured by changing the deposition amounts of the piezoelectric material ultrafine particles and the resonator material ultrafine particles in the same apparatus.

【0030】さらに、共振体材料用超微粒子には、ガラ
ス・セラミック・金属等の部材内における超音波の減衰
が少ない材質であれば、任意の材質が使用可能である。
同様に、電極材料についても白金に限定されるものでは
なく、導体である金属や金属粉体とセラミックス粉体と
を同時に堆積すること等も可能である。また、多層膜の
電極として、例えば最表面に錫を堆積して半田付け可能
とすることも容易である。
Further, as the ultrafine particles for the resonator material, any material can be used as long as it is a material such as glass, ceramics, metal or the like that has a small attenuation of ultrasonic waves in the member.
Similarly, the electrode material is not limited to platinum, and it is also possible to simultaneously deposit a conductor metal or metal powder and ceramic powder. It is also easy to deposit tin on the outermost surface of the electrode of the multilayer film so that it can be soldered.

【0031】また、本実施の形態1においては、下部共
振体25のみを従来法により形成する場合について述べ
たが、圧電素子および上下の共振体の各部材の内、1つ
の部材のみを噴射堆積法によって形成し、超音波振動子
11又は11Aを形成しても良い。
Further, although the case where only the lower resonator 25 is formed by the conventional method has been described in the first embodiment, only one member of the piezoelectric element and the upper and lower resonators is spray deposited. The ultrasonic transducer 11 or 11A may be formed by the method.

【0032】さらに、圧電素子の上下面の電極を両方と
も噴射堆積法により形成したが、蒸着・メッキ・スパッ
タ・焼き付け等の旧来の手法により形成することも可能
であることは言うまでもない。
Further, although both the electrodes on the upper and lower surfaces of the piezoelectric element are formed by the jet deposition method, it goes without saying that they can also be formed by a conventional method such as vapor deposition, plating, sputtering and baking.

【0033】(実施の形態2)図11は本実施の形態2
を示す斜視図である。本実施の形態2は、前記実施の形
態1における振動片38形成前の超音波振動子11の圧
電素子および電極が露出する側面に、絶縁性を有する樹
脂,セラミックス,ガラスおよび金属等の被覆層材料用
の超微粒子49をノズル50から噴射堆積することによ
り、被覆層34を形成した。
(Second Embodiment) FIG. 11 shows the second embodiment.
FIG. In the second embodiment, a coating layer of insulating resin, ceramics, glass, metal or the like is provided on the side surface of the ultrasonic vibrator 11 before forming the resonator element 38 in the first embodiment, where the piezoelectric element and the electrode are exposed. The coating layer 34 was formed by jet-depositing the ultrafine particles 49 for the material from the nozzle 50.

【0034】被覆層34の形成は、超音波振動子11上
の被覆層形成面とノズル50とが垂直に交差するように
配置し、両者の位置を相対的に移動しつつ行う。例え
ば、円柱状の超音波振動子11の場合、図示した様にノ
ズルを固定して超音波振動子を回転させればよい。
The coating layer 34 is formed by arranging the coating layer forming surface on the ultrasonic transducer 11 and the nozzle 50 so as to intersect perpendicularly, and moving the positions of both relatively. For example, in the case of the cylindrical ultrasonic vibrator 11, the nozzle may be fixed and the ultrasonic vibrator may be rotated as illustrated.

【0035】本実施の形態2によれば、超音波振動子1
1を水分の侵入や傷等に対して保護することができる。
ここで、噴射堆積法を用いることにより、保護すべき面
を厳密に選択できるため、圧電素子に不要な質量を加え
て振動モードを変えることがなく、実装において必要な
電極端子を全く汚すことなく、被覆層34の被覆を行う
ことができる。因って、対環境性に優れ、信頼性の高い
超音波振動子11を得ることができる。
According to the second embodiment, the ultrasonic transducer 1
1 can be protected against invasion of moisture, scratches and the like.
Here, since the surface to be protected can be strictly selected by using the jet deposition method, the vibration mode is not changed by adding unnecessary mass to the piezoelectric element, and the electrode terminals necessary for mounting are not polluted at all. The coating layer 34 can be coated. Therefore, it is possible to obtain the ultrasonic transducer 11 having excellent environmental resistance and high reliability.

【0036】(実施の形態3)図12乃至図17は本実
施の形態3の加工プロセスを示す斜視図である。本実施
の形態3で形成する超音波振動子11は、前記実施の形
態1で形成した超音波振動子11と同様である。
(Third Embodiment) FIGS. 12 to 17 are perspective views showing a processing process of the third embodiment. The ultrasonic transducer 11 formed in the third embodiment is the same as the ultrasonic transducer 11 formed in the first embodiment.

【0037】本実施の形態3においては、下部共振体2
5を絶縁部材で形成し、下部共振体25上に図12に示
すように下部電極用の電気端子35を設ける。
In the third embodiment, the lower resonator 2
5 is formed of an insulating member, and an electric terminal 35 for the lower electrode is provided on the lower resonator 25 as shown in FIG.

【0038】さらに、図12、図13に示すように下部
電極16を噴射堆積した後に、該下部電極16を延長す
る形で図14、図15に示す下部電極用の電気端子35
と下部電極16とを結ぶ導体の配線パターン37を、ノ
ズル12を走査して形成する。前記配線パターン37の
形成は、超音波振動子11上の配線パターン形成面とノ
ズル12とが垂直に交差するように、両者の位置を相対
的に移動(図13;矢印47の方向)しつつ行う。
Further, as shown in FIGS. 12 and 13, after the lower electrode 16 is deposited by spraying, the lower electrode 16 is extended to form the electrical terminal 35 for the lower electrode shown in FIGS. 14 and 15.
A wiring pattern 37 of a conductor that connects the lower electrode 16 and the lower electrode 16 is formed by scanning the nozzle 12. The wiring pattern 37 is formed by relatively moving the positions of the wiring pattern formation surface on the ultrasonic transducer 11 and the nozzle 12 so that the nozzle 12 intersects vertically (FIG. 13; arrow 47 direction). To do.

【0039】続いて図15に示すように圧電体薄膜17
を形成し、さらにノズル46から絶縁体粒子を噴射堆積
して、図16に示す上部電極18と下部電極16との間
を電気的に絶縁するための下部電極絶縁帯45を形成す
る。
Subsequently, as shown in FIG. 15, the piezoelectric thin film 17 is formed.
Then, insulating particles are sprayed and deposited from the nozzle 46 to form a lower electrode insulating band 45 for electrically insulating the upper electrode 18 and the lower electrode 16 shown in FIG.

【0040】その後、図16に示すように、上部電極1
8を導体粒子の噴射堆積により形成し、この延長として
前記下部電極16と同様に形成した上部電極用電気端子
36と上部電極18とを図17に示す配線パターン48
により電気的に接続する。
Then, as shown in FIG. 16, the upper electrode 1
8 is formed by jet deposition of conductor particles, and an electrical terminal 36 for an upper electrode and an upper electrode 18 formed in the same manner as the lower electrode 16 are formed as an extension of the wiring pattern 48 shown in FIG.
To electrically connect.

【0041】本実施の形態3では、図17に示すよう
に、配線パターン37、48により下部電極用電気端子
35と下部電極16、上部電極用電気端子36と上部電
極18が電気的に接続される。
In the third embodiment, as shown in FIG. 17, wiring patterns 37 and 48 electrically connect the lower electrode electric terminal 35 and the lower electrode 16, and the upper electrode electric terminal 36 and the upper electrode 18. It

【0042】本実施の形態3によれば、超音波振動子1
1への配線は、下部電極用電気端子35、上部電極用電
気端子36に対して行えばよい。このため、配線時に超
音波振動子11へ熱等によるダメージを与えることがな
くなる。また、下部電極用電気端子35、上部電極用電
気端子36の形状は、超音波振動子11の特性に全く影
響を与えることがないため、任意に設定できる。このた
め、装置への実装を前提とした端子形状の設定が可能と
なり、実装工程も含んだ全体としての製造効率向上が図
れる。
According to the third embodiment, the ultrasonic transducer 1
The wiring to 1 may be made to the lower electrode electric terminal 35 and the upper electrode electric terminal 36. Therefore, the ultrasonic transducer 11 is not damaged by heat or the like during wiring. Further, the shapes of the lower electrode electric terminal 35 and the upper electrode electric terminal 36 do not affect the characteristics of the ultrasonic transducer 11 at all, and can be set arbitrarily. Therefore, the terminal shape can be set on the assumption that the terminal is mounted on the device, and the manufacturing efficiency as a whole including the mounting step can be improved.

【0043】尚、本実施の形態3においては、超音波振
動子11の成形加工完了以前に下部電極用電気端子3
5、上部電極用電気端子36を形成する場合について述
べたが、配線パターン形成時に、これを更に延長して各
電気端子のパターンを形成することも可能である。
In the third embodiment, the electric terminal 3 for the lower electrode is formed before the completion of the forming process of the ultrasonic transducer 11.
5, the case of forming the upper electrode electric terminal 36 has been described, but it is also possible to further extend this when forming the wiring pattern to form the pattern of each electric terminal.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発
明によれば、超微粒子の噴射堆積という製法を採用し、
切削等の機械加工を使用することなく共振体上に振動片
を一体形成することができる超音波振動子の製造方法を
提供できる。
As described above, according to the first aspect of the invention, the method of jet deposition of ultrafine particles is adopted,
It is possible to provide a method for manufacturing an ultrasonic transducer in which a resonator element can be integrally formed on a resonator without using machining such as cutting.

【0045】請求項2記載の発明によれば、超微粒子の
噴射堆積という製法を採用し、圧電素子および圧電素子
を両側から挟む共振体に対する水分の侵入や傷付きを防
止できる被覆層を備えた超音波振動子を得ることができ
る超音波振動子の製造方法を提供できる。
According to the second aspect of the present invention, the manufacturing method of jet deposition of ultrafine particles is adopted, and the piezoelectric element and the resonator sandwiching the piezoelectric element from both sides are provided with a coating layer capable of preventing water from entering and scratching. An ultrasonic vibrator manufacturing method capable of obtaining an ultrasonic vibrator can be provided.

【0046】請求項3記載の発明によれば、超微粒子の
噴射堆積という製法を採用し、超音波振動子の駆動に必
要な配線のための接続端子を形成することで、超音波振
動子を構成する圧電素子に対して配線時の熱等によるダ
メージを与えることがない超音波振動子の製造方法を提
供できる。
According to the third aspect of the present invention, the ultrasonic vibrator is formed by adopting a manufacturing method called jet deposition of ultrafine particles and forming connection terminals for wiring required for driving the ultrasonic vibrator. It is possible to provide a method of manufacturing an ultrasonic transducer in which the constituent piezoelectric elements are not damaged by heat or the like during wiring.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram of the present invention.

【図2】本発明の概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram of the present invention.

【図3】本発明の概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram of the present invention.

【図4】本発明の実施の形態1の加工プロセスを示す側
面図である。
FIG. 4 is a side view showing a processing process according to the first embodiment of the present invention.

【図5】実施の形態1の加工プロセスを示す側面図であ
る。
FIG. 5 is a side view showing the processing process of the first embodiment.

【図6】実施の形態1の加工プロセスを示す側面図であ
る。
FIG. 6 is a side view showing the processing process of the first embodiment.

【図7】実施の形態1の加工プロセスを示す側面図であ
る。
FIG. 7 is a side view showing the processing process of the first embodiment.

【図8】実施の形態1における超音波振動子(振動片形
成前)の側面図である。
FIG. 8 is a side view of the ultrasonic oscillator (before forming the resonator element) according to the first embodiment.

【図9】実施の形態1の振動片を有する超音波振動子の
加工プロセスを示す側面図である。
FIG. 9 is a side view showing a processing process of the ultrasonic transducer having the resonator element according to the first embodiment.

【図10】実施の形態1の変形例を示す側面図である。FIG. 10 is a side view showing a modified example of the first embodiment.

【図11】本発明の実施の形態2の被覆層の形成プロセ
スを示す斜視図である。
FIG. 11 is a perspective view showing a process of forming a coating layer according to the second embodiment of the present invention.

【図12】本発明の実施の形態3の超音波振動子の加工
プロセスを示す斜視図である。
FIG. 12 is a perspective view showing a processing process of the ultrasonic transducer according to the third embodiment of the present invention.

【図13】実施の形態3の超音波振動子の加工プロセス
を示す斜視図である。
FIG. 13 is a perspective view showing a processing process of the ultrasonic transducer of the third embodiment.

【図14】実施の形態3の超音波振動子の加工プロセス
を示す斜視図である。
FIG. 14 is a perspective view showing a processing process of the ultrasonic transducer of the third embodiment.

【図15】実施の形態3の超音波振動子の加工プロセス
を示す斜視図である。
FIG. 15 is a perspective view showing a processing process of the ultrasonic transducer of the third embodiment.

【図16】実施の形態3の超音波振動子の加工プロセス
を示す斜視図である。
FIG. 16 is a perspective view showing a processing process of the ultrasonic transducer of the third embodiment.

【図17】実施の形態3の超音波振動子を示す斜視図で
ある。
FIG. 17 is a perspective view showing an ultrasonic transducer according to a third embodiment.

【図18】従来例を示す側面図である。FIG. 18 is a side view showing a conventional example.

【図19】従来例を示す側面図である。FIG. 19 is a side view showing a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 超微粒子 2 超微粒子生成室 3 搬送管 4 搬送ガス 5 ノズル 6 基板 7 膜 11 超音波振動子 11A 超音波振動子 12 ノズル 13 ノズル 14 ノズル 16 下部電極 17 圧電体薄膜 18 上部電極 19 超微粒子 20 超微粒子 21 超微粒子 22 上部共振体 23 ノズル 24 超微粒子 25 下部共振体 28 リード線 29 リード線 32 ノズル 34 被覆層 35 下部電極用電気端子 36 上部電極用電気端子 37 配線パターン 38 振動片 39 ノズル 40 超微粒子 41 摺動部材 43 超微粒子 45 下部電極絶縁帯 46 ノズル 47 矢印 48 配線パターン 49 超微粒子 50 ノズル 1 Ultra fine particles 2 Ultrafine particle generation chamber 3 carrier tubes 4 Carrier gas 5 nozzles 6 substrate 7 membranes 11 Ultrasonic transducer 11A ultrasonic transducer 12 nozzles 13 nozzles 14 nozzles 16 Lower electrode 17 Piezoelectric thin film 18 Upper electrode 19 Ultra fine particles 20 ultra fine particles 21 Ultra fine particles 22 Upper resonator 23 nozzles 24 Ultra fine particles 25 Lower resonator 28 lead wire 29 lead wire 32 nozzles 34 coating layer 35 Electrical terminal for lower electrode 36 Electrical terminal for upper electrode 37 Wiring pattern 38 Vibration piece 39 nozzles 40 ultra fine particles 41 Sliding member 43 Ultra fine particles 45 Lower electrode insulation band 46 nozzles 47 arrow 48 wiring patterns 49 Ultrafine particles 50 nozzles

フロントページの続き (72)発明者 藤村 毅直 東京都渋谷区幡ヶ谷2丁目43番2号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 若林 勝裕 東京都渋谷区幡ヶ谷2丁目43番2号 オリ ンパス光学工業株式会社内 Fターム(参考) 5D019 BB00 BB15 Continued front page    (72) Inventor Takenao Fujimura             2-43 Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo Ori             Inside Npus Optical Industry Co., Ltd. (72) Inventor Katsuhiro Wakabayashi             2-43 Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo Ori             Inside Npus Optical Industry Co., Ltd. F-term (reference) 5D019 BB00 BB15

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 圧電素子と、圧電素子を両側から挟む共
振体とを構成部材として有する超音波振動子の製造方法
であって、圧電素子を挟む共振体上に超微粒子を噴射堆
積して振動片を形成することを特徴とする超音波振動子
の製造方法。
1. A method of manufacturing an ultrasonic vibrator, comprising a piezoelectric element and a resonator sandwiching the piezoelectric element from both sides as constituent members, wherein ultrafine particles are jetted and deposited on the resonator sandwiching the piezoelectric element to vibrate. A method of manufacturing an ultrasonic transducer, comprising forming a piece.
【請求項2】 圧電素子と、圧電素子を両側から挟む共
振体とを構成部材として有する超音波振動子の製造方法
であって、 前記圧電素子および圧電素子を両側から挟む共振体を形
成した後、これらの側面に絶縁材または金属の超微粒子
を噴射堆積することにより被覆層を形成することを特徴
とする超音波振動子の製造方法。
2. A method for manufacturing an ultrasonic vibrator, comprising a piezoelectric element and a resonator sandwiching the piezoelectric element from both sides as a constituent member, wherein the piezoelectric element and the resonator sandwiching the piezoelectric element from both sides are formed. A method for manufacturing an ultrasonic vibrator, characterized in that a coating layer is formed by spray depositing ultrafine particles of an insulating material or a metal on these side surfaces.
【請求項3】 圧電素子と、圧電素子を両側から挟む絶
縁材からなる共振体とを構成部材として有する超音波振
動子の製造方法であって、 前記共振体に接続端子を形成し、該接続端子と圧電素子
の上部電極および下部電極とを超微粒子の噴射堆積によ
り形成した導体層により接続することを特徴とする超音
波振動子の製造方法。
3. A method of manufacturing an ultrasonic vibrator, comprising a piezoelectric element and a resonator made of an insulating material sandwiching the piezoelectric element from both sides as constituent members, wherein a connecting terminal is formed on the resonator, and the connecting terminal is formed. A method for manufacturing an ultrasonic vibrator, characterized in that a terminal is connected to an upper electrode and a lower electrode of a piezoelectric element by a conductor layer formed by jet deposition of ultrafine particles.
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