JP2005019726A - Piezo-electric actuator array and its manufacturing method, piezo-electric actuator assembly and positioning member for manufacturing piezo-electric actuator array - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一次元および二次元圧電アクチュエータアレイ及びその製造方法、並びに圧電アクチュエータアセンブリ及び圧電アクチュエータアレイ製造用位置決め部材に関する。
【0002】
【従来の技術】
圧電アクチュエータアレイは、例えば特開昭61−160983号公報(特許文献1)に開示されているように、複数の細い棒状圧電アクチュエータを一次元又は二次元に配列して構成されている。また、各圧電アクチュエータの破損を防止するために、隣接する圧電アクチュエータはそれらの間にはエポキシ樹脂等が充填されて固定される。さらに、特開平7−66463号公報(特許文献2)に開示されているように、複数の圧電アクチュエータの端面の高さを揃えてそこに形状可変鏡を取り付けるために、樹脂等で固定された圧電アクチュエータアレイの先端面が研磨される。
【0003】
【特許文献1】
特開昭61−160983号公報
【特許文献2】
特開平7−66463号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の圧電アクチュエータアレイ及びその製造方法は以下の問題を有する。まず、圧電アクチュエータは小型部品であるために該圧電アクチュエータの表面に形成されている電極への配線が容易でない。また、細長い棒状の圧電アクチュエータは加工等の衝撃によって折損することがある。さらに、圧電アクチュエータを保護する樹脂がその硬化過程において収縮することで、圧電アクチュエータに偏った力が作用してこれが傾斜することがある。そして、細長い圧電アクチュエータを二次元配列用ベースに正確に組み付けることは容易なことでない。そのため、圧電アクチュエータアレイを高精度に作成することが難しく、またその製造に多くの時間と労力を要していた。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、本発明に係る圧電アクチュエータアレイは、
L型規制面を有する細長いL型基板と、一部を上記L型規制面に露出した状態で上記L型基板の長軸方向に所定の間隔をあけて保持された複数の棒状電極とを備えた端子台と、
対向する一対の面にそれぞれ外部電極を設けた複数の圧電アクチュエータであって、各圧電アクチュエータはその一端部が上記L型規制面に当てて規制されており且つ一方の外部電極が上記L型規制面に露出した棒状電極の一部と電気的に接続した状態で上記端子台に固定された複数の圧電アクチュエータとを備えたことを特徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。なお、複数の図面において、同一の部材又は部品には同一の符号が付されている。
【0007】
実施の形態1.
図1は、本発明の圧電アクチュエータアレイに利用される圧電アクチュエータ100を示す。圧電アクチュエータ100は、横断面が四角形の棒状本体101を有する。棒状本体101は、長手方向に伸びる一対の側面102に外部電極103(一方の面及びそれに対応する外部電極104は図示せず。)を支持しており、これにより一対の外部電極103、104の間に電圧が印加されることで長手方向に変形するように設計されている。
【0008】
図2と図3は、本発明に係る一次元圧電アクチュエータアレイを構成する際に用いる端子台200を示す。端子台200は、絶縁材料(例えば、セラミックス)からなる断面L型の細長いL型基板201を有する。図示するように、L型基板201は、底板部分202と該底板部分202の一端から直角に伸びる壁板部分203からなり、これら底板部分202と壁板部分203によって圧電アクチュエータを規制するL型規制面204が形成されている。また、L型基板201は、底板部分202に対して垂直に伸び、かつ、該L型基板の長軸方向に一定の間隔をあけて配置された複数の棒状電極205が一体的に保持されている。棒状電極205のピッチは、端子台200に搭載する圧電アクチュエータ100の幅よりも僅かに大きく決められている。本実施の形態において、棒状電極205は、円柱型電極ピンの一部(図面の上端部分)がその中心軸と平行な面に沿って切除された部分(コンタクト面206)が形成されており、このコンタクト面206をL型規制面204を構成する壁板部分203の内側表面に一致させてL型基板201に一体的に成形されて固定されている。このコンタクト面206はL型基板201をL型に加工する際に同時に形成される。例えば、L型基板となる断面四角形の棒状基板に円柱型電極ピンを一定間隔で埋め込み、棒状基板をL型に切削加工する際に同時に電極ピンの一端側を切削してそこにコンタクト面206を形成する。そのため、本実施形態において、電極ピンは良好な被削性を有する材料(例えば、コバール)から作成される。
【0009】
このようにして形成されたL型基板201に対し、複数の圧電アクチュエータ100は、図3に示すように、各圧電アクチュエータ100の一端をL型基板201のL型規制面204に当てて位置規制するとともに、一方の外部電極104(図3には図示されていない方の外部電極)をコンタクト面206に対向させて接触させた状態で配置され、接着剤(図示せず)により接着される。圧電アクチュエータ100の配置方法については後に詳細に説明する。このとき、図示するように、L型基板201の少なくとも一方の端部に配置された棒状電極205’はこれが後に共通電極として機能するように、圧電アクチュエータ100に接続されることなく残される。以後、この棒状電極を共通電極205’という。次に、図3(b)に示すように、圧電アクチュエータ100の他方の外部電極103(図示されている外部電極)を有する面に細長い板状の共通電極板207が接着剤等で固定され、これにより複数の圧電アクチュエータ100の外部電極103が相互に接続される。図面から省略されているが、共通電極板207と共通電極205’の共通コンタクト面206’は適当な導電部材(例えば、図7〜図9に示す導電性接着剤310)を用いて相互に接続される。これにより、複数の圧電アクチュエータの他方の外部電極103が少なくとも一本の電極ピンでグランドに電気的に接続され、それによって従来は各圧電アクチュエータ毎に設けていたグランドを共通化して電極ピンの本数が削減できる。また、接続の都合上適宜両端に共通電極205’を設けても良い。
【0010】
L型基板201に複数の圧電アクチュエータ100を配置するための手段として用いる位置決め部材(治具)を図4と図5に示す。この位置決め部材300は、四角形の板からなり、複数の圧電アクチュエータ100を保持して整列するためのアクチュエータ位置決め領域(第1の平面)301とL型基板位置決め領域(第2の平面)302を有し、両領域301,302の境界部分には直線状の段部303が形成され、L型基板位置決め領域302がアクチュエータ位置決め領域301よりも低くしてある。アクチュエータ位置決め領域301には、段部303と直交する方向に伸びる複数の溝304が一定の間隔をあけて平行に形成されている。溝304の幅は圧電アクチュエータ100の外部電極104を支持する側面102(図1参照)の横幅とほぼ同一に決められ、L型基板位置決め領域302から溝303の底面までの高さ(距離)がL型基板201の壁板部分203の厚さとほぼ等しく決められている。
【0011】
位置決め部材300を使用する場合、図6に示すように、位置決め部材300に対して端子台200を位置決めする。このとき、L型基板201の壁板部分203の上端面を位置決め部材300の段部303に当てる。また、溝304の中心に棒状電極205の中心を一致させる。そのために、位置決め部材300とL型基板201にそれぞれ係合部(図示せず)を設け、L型基板201の係合部を位置決め部材300の係合部に係合することで、棒状電極205の中心が溝304の中心に位置するようにするのが好ましい。
【0012】
次に、図7に示すように、L型基板201の底板部分202に接着剤(図示せず)を塗布し、複数の圧電アクチュエータ100を溝304に嵌める。このとき、圧電アクチュエータ100の一方の外部電極104を支持した側面102を溝304の底面に向け、外部電極104を棒状電極のコンタクト面206に対向させて接触させる。共通電極205’と同一線上にある溝に圧電アクチュエータが配置されることはない。続いて、図7に示すように、共通コンタクト面206’の上に導電性接着剤310を塗布する。そして、図8に示すように、共通電極板207を外部電極103のある圧電アクチュエータ100の他方の側面102に導電性接着剤で接着し、この共通電極板207と共通コンタクト面206’を導電性接着剤310で電気的に接続する。最後に、図9に示すように、接着剤が十分に硬化した後、圧電アクチュエータ100から位置決め部材300を取り外し、これにより、所定の間隔をあけて複数の圧電アクチュエータ100を一次元配列した一次元圧電アクチュエータアレイ210が完成される。
【0013】
実施の形態2.
図10は実施の形態2の一次元圧電アクチュエータアレイを示す。この実施の形態2の一次元圧電アクチュエータアレイ400は、並列に配置された複数の圧電アクチュエータ100の位置と姿勢とを維持する保護板401を備えている。図11に示すように、保護板401は、絶縁材料(例えば、セラミックス)からなる長方形の板からなり、短辺方向に伸びる複数の溝402が長辺方向に所定のピッチで形成されている。溝402の深さと幅はそこに圧電アクチュエータ100を安定して保持できる大きさであればよい。
【0014】
このような構成の保護板401を利用すれば、実施の形態1で説明した方法により形成された一次元配列圧電アクチュエータアレイ210の各圧電アクチュエータ100を安定して保持できる。また、一次元配列又は二次元配列された複数の圧電アクチュエータの隙間に適当な樹脂を充填してブロックを形成する場合、充填された樹脂が硬化するときの収縮によって圧電アクチュエータに偏った力が作用することがあり得るが、保護板401で保護された本実施の形態2の圧電アクチュエータアレイでは個々の圧電アクチュエータが保護板にしっかりと保持されているので、樹脂の収縮に起因して圧電アクチュエータが変形したり位置ずれすることがない。なお、圧電アクチュエータをブロック化するために使用する樹脂は限定的ではないが、圧電アクチュエータと溝底面との間隙に樹脂が十分浸透する低粘度の熱硬化性樹脂を用いるのが好ましく、本実施形態は粘度約400cpのシリカ樹脂を使用している。
【0015】
上述の実施形態において、保護板401と端子台200の両方は個別の部品として圧電アクチュエータアレイに構成される。しかしながら、両方を一体として(例えば、同材料から作成される一の部品として)単一の部品を構成し、それにより両方の機能を実施することも可能である。
【0016】
実施の形態3.
図12と図13は、二次元圧電アクチュエータアレイの製造プロセスを示す。この図に示すように、二次元圧電アクチュエータアレイ500の製造には、四角形の配列基板501が用いられる。配列基板501の上面には、実施の形態1で説明した一次元圧電アクチュエータアレイ210のL型基板201を嵌めこむことができる大きさと形を有する複数の帯状の窪み502が所定の間隔をあけて平行に形成されている。また、窪み502の底部には、配列基板501を貫通する複数の貫通孔503が一定の間隔で形成されており、一次元圧電アクチュエータアレイ210を窪み502に装着した状態でその棒状電極205が貫通孔503を介して配列基板501の下方に突出できるようにしてある。
【0017】
二次元圧電アクチュエータアレイを製造する場合、配列基板501に対し、図示するように、実施の形態1で説明した複数の一次元圧電アクチュエータアレイ210が装着される。このとき、各一次元圧電アクチュエータアレイ210のL型基板201が窪み502に嵌めこまれる。その際、棒状電極205は貫通孔503を介して配列基板501の下方に突出される。配列基板501とL型基板201は接着剤で接着するのが好ましい。この場合、両者の間に配置された接着剤が窪みの全体に薄く広がるため、高い接着強度が得られる。
【0018】
実施の形態2のように、一次元圧電アクチュエータアレイ210が保護板401を備えている場合、図14と図15に示すように、配列基板501の上には窪み502の長手方向両端側にそれぞれ側板504を設ける。側板504の固定は例えばボルトとナットの組合せからなる固定具505又は接着剤を用いて行う。それぞれの側板504は、他方の側板に対向する面に、一次元圧電アクチュエータアレイ210に固定された保護板401の端部がガイドされる挿入溝506が形成されている。したがって、このような側板504を有する配列基板501を利用すれば、保護板401の動きが挿入溝506によって規制されるので、この保護板401に保持された各圧電アクチュエータ100の位置が安定する。また、挿入溝506の内面に接着剤を塗布しておき、側板504と保護板401を接着してもよい。これらにより二次元圧電アクチュエータアレイの各圧電アクチュエータが正確に配列され、またアレイ全体の強度が従来の形態に比べて増加する。
【0019】
図14と図15の実施形態では配列基板501の上に2枚の側板を配置しているが、4枚の側板で四角の枠を形成し、その枠で囲まれた空間内に複数の一次元圧電アクチュエータアレイを配置してもよい。
【0020】
実施の形態4.
上述の二次元圧電アクチュエータアレイにおいて、特に二次元圧電アクチュエータアレイの被制御物に厳格な制御精度が要求される場合、例えば光スイッチを作成するために可変鏡が取り付けられる場合、各圧電アクチュエータの高さを正確に同一にする必要がある。
【0021】
そのために、実施の形態4の二次元圧電アクチュエータアレイ及びその製造方法は以下の構成を採用している。具体的に、本実施の形態では、図16と図17に示すように、四角形の配列基板501の上に4枚の側板504からなる枠507を固定した基台508を用意し、この基台508を支持台508’で支持する。次に、実施の形態3と同様に、配列基板501の上に形成された複数の帯状の窪み502に一次元圧電アクチュエータ100を配置するとともに帯状窪み502の底面に形成された貫通孔503に棒状電極205を貫通させる。また、側板504に形成された挿入溝506に保護板401の端部を挿入し、配列基板501に対して二次元圧電アクチュエータアレイ及び各圧電アクチュエータを位置決めする。なお、側板504の高さは、枠507内に装着された各圧電アクチュエータ100の上端面が側板504の上端面とほぼ同じ高さ又はそれよりも上方に僅かに突出するように決められている。続いて、枠507の内側にホットメルト系接着剤509を充填し、圧電アクチュエータ及び圧電アクチュエータアレイを保持する。ホットメルト系接着剤を使うことにより、研磨時の各圧電アクチュエータの固定及び保護が従来のエポキシ樹脂等に比べて堅固に行える。これは、ホットメルト系接着剤509が通常、水や溶剤を含まず、室温では固体であり、100%不揮発性の熱可塑性材料から構成されるためである。そのため、従来のエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂に比べて、その硬化過程において収縮しない。また、本実施形態では、50〜100℃で液化し、アルコール系溶剤に対して可溶性のホットメルト系接着剤を使用している。そして、図17、18に示すように、接着剤の硬化後、適切な研磨手段510によって、硬化した接着剤と圧電アクチュエータの上端面を研磨し、その高さを揃える。このとき、図示するように、一つの圧電アクチュエータアレイにおける圧電アクチュエータ100の配列方向に研削方向(図面の左右方向)を一致させるのが好ましい。それは、各圧電アクチュエータアレイ及びこれを保持する保護板の同方向への移動が側板によって規制されているからである。研磨手段510には、水平な回転軸を中心として回転するドラム状の研削機(例えば平面研削盤)が好適に利用される。また、圧電アクチュエータ100の上端面の研削時に側板504の上端面を併せて研削してもよい。このようにすれば、研磨後の枠507を取付け基準面として使用できる。最後に、溶剤等を用いてホットメルト系接着剤を除去するとともに、研磨された二次元アクチュエータアレイを洗浄する。また、洗浄後、圧電アクチュエータ100の間に補強用の樹脂を充填してもよい。このように、本実施の形態によれば、二次元圧電アクチュエータアレイに含まれている複数の圧電アクチュエータの上端面を極めて高い精度(例えば、±1μmの精度)で揃えることができる。
【0022】
なお、以上の説明では二次元圧電アクチュエータアレイを取り扱ったが、一次元圧電アクチュエータアレイにおける圧電アクチュエータの高さも同様の方法で高精度に揃えることができる。
【0023】
実施の形態5.
図19と図20は、一つの圧電アクチュエータを一つの保護管に収容した圧電アクチュエータアセンブリ及びその製造方法を示す。図示するように、圧電アクチュエータアセンブリ600の製造にあたって、絶縁材料からなる保護管601と電極ステム602を用意する。保護管601は絶縁材料からなり、圧電アクチュエータ100の外径より大きな内径を有する中空の管である。電極ステム602は、絶縁材料からなるステムベース603と、両端が突出した状態でステムベース603に保持された2本の平行な電極ピン604からなり、これら電極ピン604の間隔が圧電アクチュエータ100の横幅(図1において、2つの外部電極103を支持する両側面102の距離に相当する。)とほぼ等しく設定されている。これら圧電アクチュエータ100、保護管601、ステムベース603は、まずステムベース603の一方の面から突出する一対の電極ピン604の間に圧電アクチュエータ100を配置し、これらの電極ピン604とそれに対向する圧電アクチュエータ100の外部電極103を電気的に接続する。この電気的接続は、はんだや導電性接着剤などの適当な手段を用いて行う。また、必要であれば、圧電アクチュエータ100とステムベース603を接着剤で接着する。次に、圧電アクチュエータ100に保護管601を外装し、必要であれば、保護管601とステムベース603を接着剤で接着する。最後に、保護管601と圧電アクチュエータ100との間の隙間605にシリカ樹脂などの絶縁樹脂606を充填する。圧電アクチュエータ100が単体で保護されるため、例えば、これを使用してアレイを構成する場合に折損(欠け)が生じる可能性が減少し、また、これを使用する圧電アクチュエータアレイの強度も向上する。
【0024】
図21は、上述した圧電アクチュエータアセンブリ600を用いた一次元又は二次元圧電アクチュエータアレイを示す。図示するように、圧電アクチュエータアレイ700は、絶縁材料からなるアセンブリ取付台701を有する。アセンブリ取付台701には、圧電アクチュエータアセンブリ600のステムベース603よりも僅かに大きな窪み702又は溝が所定の間隔をあけて形成され、窪み702又は溝の底部にアセンブリ取付台701を貫通する電極ピン貫通孔703が形成されている。このようなアセンブリ取付台701に対して、圧電アクチュエータアセンブリ600はその電極ピン604を貫通孔703に挿通し、ステムベース603を窪み702又は溝にはめ込み、適当な接着剤でステムベース603をアセンブリ取付台701に接着して固定される。
【0025】
図22に示すように、上述のようにしてアセンブリ取付台701に取り付けられた複数の圧電アクチュエータアセンブリ600を固定板704を用いて保持することが好ましい。固定板704としては、例えば、圧電アクチュエータアセンブリ600の配列ピッチに合わせて保護管601の外径とほぼ同一の内径を有する複数の保護管挿入孔705を形成したものが利用でき、この場合、各圧電アクチュエータアセンブリ600は保護管挿入孔705に挿入されて接着剤で固定される。
【0026】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る圧電アクチュエータアレイは、端子台を備えることによって、それを構成する圧電アクチュエータそれぞれの外部電極への配線が容易になる。更に、端子台を備える一次元の圧電アクチュエータアレイを使用することによって、二次元の圧電アクチュエータアレイが高精度に且つ容易に作成される。
【図面の簡単な説明】
【図1】圧電アクチュエータの拡大斜視図である。
【図2】本発明に係る一次元圧電アクチュエータアレイを構成する際に用いる端子台を示す図で、図2(a)は正面図、図2(b)は平面図、図2(c)は側面図である。
【図3】圧電アクチュエータアレイの製造プロセスを説明するための図で、図3(a)は端子台とこれに装着する複数の圧電アクチュエータアレイの斜視図、図3(b)は圧電アクチュエータアレイの斜視図である。
【図4】複数の圧電アクチュエータを端子台に対して整列するための位置決め部材の斜視図である。
【図5】図4と共に位置決め部材を示す図で、図5(a)は正面図、図5(b)は平面図、図5(c)は側面図である。
【図6】位置決め部材に対して端子台を配置した状態を示す図で、図6(a)は正面図、図6(b)は側面図である。
【図7】端子台を装着した位置決め部材に複数の圧電アクチュエータを配置した状態を示す図で、図7(a)は正面図、図7(b)は側面図である。
【図8】圧電アクチュエータを装着した位置決め部材に共通電極板を配置した状態を示す図で、図8(a)は正面図、図8(b)は側面図である。
【図9】位置決め部材から取り外された圧電アクチュエータアレイを示す図で、図9(a)は正面図、図9(b)は側面図である。
【図10】保護板を供えた圧電アクチュエータアレイを示す図で、図10(a)は正面図、図10(b)は平面図、図10(c)は側面図である。
【図11】複数の圧電アクチュエータと保護板の斜視図である。
【図12】圧電アクチュエータ配列基板を示す図で、図12(a)は正面図、図12(b)は側面図である。
【図13】図12の配列基板上に複数の圧電アクチュエータを配列した二次元圧電アクチュエータアレイを示す図で、図13(a)は正面図、図13(b)は側面図である。
【図14】一対の側板の間に複数の圧電アクチュエータを配列した二次元圧電アクチュエータアレイの正面図である。
【図15】図14に示す二次元圧電アクチュエータアレイの断面図である。
【図16】他の形態の二次元圧電アクチュエータアレイの製造方法を説明するための断面図である。
【図17】図16と共に他の形態の二次元圧電アクチュエータアレイの製造方法を説明するための断面図である。
【図18】図16と図17に示す方法により製造された二次元圧電アクチュエータアレイの断面図である。
【図19】圧電アクチュエータに保護管を外装して保護した圧電アクチュエータアセンブリを示す図で、図19(a)は分解正面図、図19(b)は分解斜視図である。
【図20】圧電アクチュエータに保護管を外装して保護した圧電アクチュエータアセンブリを示す図で、図20(a)は正面図、図20(b)は斜視図である。
【図21】圧電アクチュエータアセンブリを用いた圧電アクチュエータアレイの一部を切除した側面図である。
【図22】圧電アクチュエータアセンブリを用いた二次元圧電アクチュエータアレイを示す図で、図22(a)は平面図、図22(b)は側面図である。
【符号の説明】
100 圧電アクチュエータ、 101 本体、 102 側面、 103 外部電極、 104 外部電極、 200 端子台、 201 L型基板、 202 底板部分、 203 壁板部分、 204 L型規制面、 205 棒状電極、 205’ 共通電極、 206 コンタクト面、 206’ 共通コンタクト面、 207 共通電極板、 210 一次元圧電アクチュエータアレイ、 300 位置決め部材、 301 アクチュエータ位置決め領域(第1の平面)、 302 L型基板位置決め領域(第2の平面)、 303 段部、 304 溝、 310 導電性接着剤、 400 一次元圧電アクチュエータアレイ、 401 保護板、 402 溝、 500 二次元圧電アクチュエータアレイ、 501 配列基板、 502 窪み、 503 貫通孔、 504 側板、 505 固定具、 506 挿入溝、 507 枠、 508 基台、 508’ 支持台、 509 ホットメルト系接着剤、 510 研磨手段、 600 圧電アクチュエータアセンブリ
601 保護管、 602 電極ステム、 603 ステムベース、 604電極ピン、 605 隙間、 606 絶縁樹脂、 700 二次元圧電アクチュエータアレイ、 701 アセンブリ取付台、 702 窪み、 703 電極ピン貫通孔、 704 固定板、 705 保護管挿入孔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a one-dimensional and two-dimensional piezoelectric actuator array, a manufacturing method thereof, a piezoelectric actuator assembly, and a positioning member for manufacturing the piezoelectric actuator array.
[0002]
[Prior art]
The piezoelectric actuator array is configured by arranging a plurality of thin rod-shaped piezoelectric actuators one-dimensionally or two-dimensionally as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-160983 (Patent Document 1). Further, in order to prevent the piezoelectric actuators from being damaged, adjacent piezoelectric actuators are fixed by being filled with an epoxy resin or the like between them. Further, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-66463 (Patent Document 2), the height of the end faces of a plurality of piezoelectric actuators are aligned and fixed with a resin or the like in order to attach the deformable mirror thereto. The tip surface of the piezoelectric actuator array is polished.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 61-160983 [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 7-66463
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional piezoelectric actuator array and the manufacturing method thereof have the following problems. First, since the piezoelectric actuator is a small component, wiring to the electrode formed on the surface of the piezoelectric actuator is not easy. Further, the elongated rod-shaped piezoelectric actuator may be broken by an impact such as machining. Furthermore, the resin that protects the piezoelectric actuator contracts during the curing process, so that a biased force acts on the piezoelectric actuator, which may tilt. And it is not easy to accurately assemble the elongated piezoelectric actuator to the two-dimensional array base. Therefore, it is difficult to produce a piezoelectric actuator array with high accuracy, and much time and labor are required for its manufacture.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, the piezoelectric actuator array according to the present invention is:
An elongated L-shaped substrate having an L-shaped regulating surface, and a plurality of rod-like electrodes held at predetermined intervals in the major axis direction of the L-shaped substrate with a part thereof exposed to the L-shaped regulating surface. A terminal block,
A plurality of piezoelectric actuators each provided with an external electrode on a pair of opposed surfaces, each piezoelectric actuator having one end thereof restricted against the L-shaped restriction surface and one external electrode being the L-shaped restriction And a plurality of piezoelectric actuators fixed to the terminal block in a state of being electrically connected to a part of the bar-shaped electrodes exposed on the surface.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same member or component in several drawing.
[0007]
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 shows a
[0008]
2 and 3 show a
[0009]
With respect to the L-
[0010]
FIG. 4 and FIG. 5 show positioning members (jigs) used as means for disposing a plurality of
[0011]
When the
[0012]
Next, as shown in FIG. 7, an adhesive (not shown) is applied to the
[0013]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 10 shows a one-dimensional piezoelectric actuator array according to the second embodiment. The one-dimensional
[0014]
By using the
[0015]
In the above-described embodiment, both the
[0016]
Embodiment 3 FIG.
12 and 13 show the manufacturing process of the two-dimensional piezoelectric actuator array. As shown in this figure, a
[0017]
When a two-dimensional piezoelectric actuator array is manufactured, a plurality of one-dimensional
[0018]
When the one-dimensional
[0019]
In the embodiment of FIGS. 14 and 15, two side plates are arranged on the
[0020]
Embodiment 4 FIG.
In the above-described two-dimensional piezoelectric actuator array, particularly when a strict control accuracy is required for the controlled object of the two-dimensional piezoelectric actuator array, for example, when a variable mirror is attached to create an optical switch, the height of each piezoelectric actuator is high. Need to be exactly the same.
[0021]
For this purpose, the two-dimensional piezoelectric actuator array and the manufacturing method thereof according to the fourth embodiment employ the following configuration. Specifically, in this embodiment, as shown in FIGS. 16 and 17, a
[0022]
In the above description, the two-dimensional piezoelectric actuator array has been dealt with. However, the height of the piezoelectric actuator in the one-dimensional piezoelectric actuator array can be aligned with high accuracy by the same method.
[0023]
Embodiment 5 FIG.
19 and 20 show a piezoelectric actuator assembly in which one piezoelectric actuator is accommodated in one protective tube, and a manufacturing method thereof. As shown in the figure, when manufacturing the
[0024]
FIG. 21 shows a one-dimensional or two-dimensional piezoelectric actuator array using the
[0025]
As shown in FIG. 22, a plurality of
[0026]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, the piezoelectric actuator array according to the present invention is provided with the terminal block, so that wiring to each external electrode of each piezoelectric actuator constituting the piezoelectric actuator array becomes easy. Further, by using a one-dimensional piezoelectric actuator array having a terminal block, a two-dimensional piezoelectric actuator array can be easily created with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an enlarged perspective view of a piezoelectric actuator.
FIGS. 2A and 2B are diagrams showing a terminal block used when constructing a one-dimensional piezoelectric actuator array according to the present invention, FIG. 2A is a front view, FIG. 2B is a plan view, and FIG. It is a side view.
3A and 3B are diagrams for explaining a manufacturing process of the piezoelectric actuator array, in which FIG. 3A is a perspective view of a terminal block and a plurality of piezoelectric actuator arrays attached to the terminal block, and FIG. 3B is a diagram of the piezoelectric actuator array; It is a perspective view.
FIG. 4 is a perspective view of a positioning member for aligning a plurality of piezoelectric actuators with respect to a terminal block.
5A and 5B are views showing a positioning member, FIG. 5A is a front view, FIG. 5B is a plan view, and FIG. 5C is a side view.
6A and 6B are diagrams showing a state in which a terminal block is arranged with respect to a positioning member, in which FIG. 6A is a front view and FIG. 6B is a side view.
7A and 7B are views showing a state in which a plurality of piezoelectric actuators are arranged on a positioning member equipped with a terminal block, FIG. 7A is a front view, and FIG. 7B is a side view.
FIGS. 8A and 8B are views showing a state where a common electrode plate is arranged on a positioning member equipped with a piezoelectric actuator, FIG. 8A is a front view, and FIG. 8B is a side view.
9A and 9B are diagrams showing the piezoelectric actuator array removed from the positioning member, in which FIG. 9A is a front view and FIG. 9B is a side view.
10A and 10B are diagrams showing a piezoelectric actuator array provided with a protection plate, in which FIG. 10A is a front view, FIG. 10B is a plan view, and FIG. 10C is a side view.
FIG. 11 is a perspective view of a plurality of piezoelectric actuators and a protection plate.
12A and 12B are diagrams showing a piezoelectric actuator array substrate, in which FIG. 12A is a front view and FIG. 12B is a side view.
13 is a diagram showing a two-dimensional piezoelectric actuator array in which a plurality of piezoelectric actuators are arranged on the array substrate of FIG. 12, FIG. 13 (a) is a front view, and FIG. 13 (b) is a side view.
FIG. 14 is a front view of a two-dimensional piezoelectric actuator array in which a plurality of piezoelectric actuators are arranged between a pair of side plates.
15 is a cross-sectional view of the two-dimensional piezoelectric actuator array shown in FIG.
FIG. 16 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a two-dimensional piezoelectric actuator array according to another embodiment.
FIG. 17 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing method of a two-dimensional piezoelectric actuator array of another form together with FIG. 16;
18 is a cross-sectional view of a two-dimensional piezoelectric actuator array manufactured by the method shown in FIGS. 16 and 17. FIG.
19A and 19B are diagrams showing a piezoelectric actuator assembly in which a protective tube is covered with a protective tube to protect the piezoelectric actuator. FIG. 19A is an exploded front view, and FIG. 19B is an exploded perspective view.
20A and 20B are diagrams showing a piezoelectric actuator assembly in which a protective tube is externally protected to protect the piezoelectric actuator. FIG. 20A is a front view, and FIG. 20B is a perspective view.
FIG. 21 is a side view of a part of a piezoelectric actuator array using the piezoelectric actuator assembly.
22A and 22B are diagrams showing a two-dimensional piezoelectric actuator array using a piezoelectric actuator assembly. FIG. 22A is a plan view and FIG. 22B is a side view.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (9)
対向する一対の面にそれぞれ外部電極を設けた複数の圧電アクチュエータであって、各圧電アクチュエータはその一端部が上記L型規制面に当てて規制されており且つ一方の外部電極が上記L型規制面に露出した棒状電極の一部と電気的に接続した状態で上記端子台に固定された複数の圧電アクチュエータを備えたことを特徴とする圧電アクチュエータアレイ。An elongated L-shaped substrate having an L-shaped regulating surface and a plurality of rod-shaped electrodes held at predetermined intervals in the major axis direction of the L-shaped substrate with a part thereof exposed to the L-shaped regulating surface A terminal block;
A plurality of piezoelectric actuators each provided with an external electrode on a pair of opposed surfaces, each piezoelectric actuator having one end thereof restricted against the L-shaped restriction surface and one external electrode being the L-shaped restriction A piezoelectric actuator array comprising a plurality of piezoelectric actuators fixed to the terminal block in a state of being electrically connected to a part of the bar-shaped electrodes exposed on the surface.
上記各圧電アクチュエータはその一端部が上記L型規制面に当てて規制されており且つ上記複数の圧電アクチュエータが上記の溝に保持されており且つ一方の外部電極が上記L型規制面に露出した棒状電極の一部と電気的に接続した状態で上記端子台に固定された複数の圧電アクチュエータを備えたことを特徴とする圧電アクチュエータアレイ。Fixing a plurality of piezoelectric actuators each provided with an external electrode on a pair of opposed surfaces, an L-type regulating surface, a plurality of grooves capable of holding the plurality of piezoelectric actuators, and a part of the L-type regulating A terminal block including a plurality of rod-shaped electrodes held at predetermined intervals in the major axis direction of the L-shaped substrate in a state exposed on the surface;
Each of the piezoelectric actuators is regulated with one end thereof being in contact with the L-shaped regulating surface, the plurality of piezoelectric actuators are held in the groove, and one external electrode is exposed to the L-shaped regulating surface. A piezoelectric actuator array comprising a plurality of piezoelectric actuators fixed to the terminal block in a state of being electrically connected to a part of a rod-shaped electrode.
上記複数の圧電アクチュエータの間の隙間に樹脂を充填する工程と、
上記複数の圧電アクチュエータの他端面を研削して高さを揃える工程と、
上記樹脂を除去する工程とを備えたことを特徴とする圧電アクチュエータアレイの製造方法。Arranging a plurality of piezoelectric actuators with one end thereof fixed to an array substrate; and
Filling a gap between the plurality of piezoelectric actuators with resin;
Grinding the other end faces of the plurality of piezoelectric actuators to align the height,
A method of manufacturing a piezoelectric actuator array, comprising: removing the resin.
上記圧電アクチュエータの一端部を支持するベースと、
上記ベースを貫通しており、上記圧電アクチュエータ側に位置する一端が上記外部電極と電気的に接続された一対の電極ピンと、
上記圧電アクチュエータに外装された筒と、
上記筒の内側で上記圧電アクチュエータの周囲に充填された絶縁樹脂とを備えた圧電アクチュエータアセンブリ。A rod-shaped piezoelectric actuator provided with external electrodes on a pair of opposing side surfaces, and
A base that supports one end of the piezoelectric actuator;
A pair of electrode pins penetrating the base and having one end located on the piezoelectric actuator side electrically connected to the external electrode;
A cylinder sheathed on the piezoelectric actuator;
A piezoelectric actuator assembly comprising an insulating resin filled around the piezoelectric actuator inside the cylinder.
直線状に伸びる段部を介して隣接する第1と第2の平面であって、上記第1の平面は上記第2の平面よりも高い位置に形成された平面を有し、
上記第1の平面は上記段部と平行な方向に所定の間隔をあけ且つ上記段部と直交する方向に伸びる複数の溝が形成されている圧電アクチュエータアレイ製造用位置決め部材。A positioning member for manufacturing a piezoelectric actuator array in which a plurality of piezoelectric actuators are arranged in parallel,
A first plane and a second plane that are adjacent to each other through a step portion extending linearly, the first plane having a plane formed at a position higher than the second plane;
The positioning member for manufacturing a piezoelectric actuator array, wherein the first plane is formed with a plurality of grooves extending in a direction perpendicular to the stepped portion at a predetermined interval in a direction parallel to the stepped portion.
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2003
- 2003-06-26 JP JP2003183062A patent/JP2005019726A/en active Pending
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