JP2011205861A - Piezoelectric actuator and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric actuator enabling precise operation, and to provide a method of manufacturing the piezoelectric actuator.SOLUTION: On the upper surface of the central part 103 of a dielectric 10, first electrodes 11, and second electrodes 12 to receive a voltage of polarity different from that of the first electrodes 11 are alternatively arranged and formed in the lateral direction. On the bottom surface of the central part 103, third electrodes 13, and fourth electrodes 14 to receive the voltage of polarity different from that of the third electrodes 13 are alternatively arranged and formed in the lateral direction. The first and second electrodes 11, 12 do not face the third and fourth electrodes 13, 14 formed on the bottom surface of the dielectric 10. The polarization direction in first gap parts 104 is a direction from the first electrodes 11 toward the second electrodes 12. The polarization direction in second gap parts 105 is a direction from the third electrodes 13 toward the fourth electrodes 14. The piezoelectric actuator 1 is vibrated by applying the voltage to the first to fourth electrodes 11, 12, 13, 14.

Description

本発明は、誘電体上に電極を備えた圧電アクチュエータおよびその製造方法に関する。   The present invention relates to a piezoelectric actuator having an electrode on a dielectric and a method for manufacturing the same.

従来、誘電体上に電極を備えた圧電アクチュエータが知られている。例えば、特許文献1に記載の圧電アクチュエータでは、誘電体である圧電素子の一の面に、一の電極膜が、面全体を覆うように設けられ、グランドに接続されている。また、圧電素子の他の面には、電極膜が二個並んで設けられている。そして、二個の電極膜に、それぞれ位相が90°異なる電圧が印加されることによって、圧電素子が振動する。この圧電素子の振動を利用して、圧電素子に設けられたフィンガの先端が円運動を描くように駆動し、フィンガに接触している可動体を移動させることができる。   Conventionally, a piezoelectric actuator provided with an electrode on a dielectric is known. For example, in the piezoelectric actuator described in Patent Document 1, one electrode film is provided on one surface of a piezoelectric element that is a dielectric so as to cover the entire surface, and is connected to the ground. Also, two electrode films are provided side by side on the other surface of the piezoelectric element. The piezoelectric element vibrates by applying voltages having a phase difference of 90 ° to the two electrode films. Using the vibration of the piezoelectric element, the tip of the finger provided on the piezoelectric element is driven to draw a circular motion, and the movable body in contact with the finger can be moved.

特開2006−271167号公報JP 2006-271167 A

しかしながら、上記の圧電アクチュエータでは、圧電素子上に設けられた電極が、圧電素子を挟んで対向している。このため、対向する電極間に、寄生容量が発生する。この寄生容量によって、電極膜に電圧を印加して圧電素子の振動を制御する場合の精度が低下し、圧電アクチュエータの動作が不安定になるという問題点があった。   However, in the above-described piezoelectric actuator, the electrodes provided on the piezoelectric element are opposed to each other with the piezoelectric element interposed therebetween. For this reason, parasitic capacitance is generated between the opposing electrodes. Due to this parasitic capacitance, there is a problem that the accuracy in controlling the vibration of the piezoelectric element by applying a voltage to the electrode film is lowered, and the operation of the piezoelectric actuator becomes unstable.

本発明では、精度よく動作することが可能な圧電アクチュエータおよびその製造方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a piezoelectric actuator capable of operating with high accuracy and a method for manufacturing the same.

本発明の第一の態様に係る圧電アクチュエータは、分極された誘電体の厚み方向において対向する面のうち一の面に設けられた複数の第一電極と、前記一の面に設けられ、前記第一電極とは異なる極性の電圧が印加される複数の第二電極と、前記誘電体における前記一の面に対向する他の面に設けられた複数の第三電極と、前記他の面に設けられ、前記第三電極とは異なる極性の電圧が印加される複数の第四電極とを備え、前記第一電極と前記第二電極とは、前記一の面に所定の間隔で交互に並んで設けられ、前記第三電極と前記第四電極とは、前記他の面における、前記第一電極と前記第二電極との間の複数の前記間隔に対向する位置に、交互に並んで設けられ、分極された前記誘電体の分極方向は、前記第一電極と前記第二電極との間の前記誘電体の厚み方向に亘る部分においては、前記各第一電極から前記各第二電極に向かう方向であり、前記第三電極と前記第四電極との間の前記誘電体の厚み方向に亘る部分においては、前記各第三電極から前記各第四電極に向かう方向である。   A piezoelectric actuator according to a first aspect of the present invention includes a plurality of first electrodes provided on one surface among surfaces facing each other in a thickness direction of a polarized dielectric, and provided on the one surface, A plurality of second electrodes to which a voltage having a polarity different from that of the first electrode is applied; a plurality of third electrodes provided on the other surface of the dielectric facing the one surface; and the other surface. A plurality of fourth electrodes to which a voltage having a polarity different from that of the third electrode is applied, wherein the first electrode and the second electrode are alternately arranged at predetermined intervals on the one surface. The third electrode and the fourth electrode are provided alternately at positions opposite to the plurality of intervals between the first electrode and the second electrode on the other surface. The polarization direction of the polarized dielectric is between the first electrode and the second electrode. In the portion extending in the thickness direction of the dielectric, the direction is from the first electrode toward the second electrode, and the thickness direction of the dielectric between the third electrode and the fourth electrode. In the portion, the direction is from each third electrode toward each fourth electrode.

この場合、一の面に設けられた第一電極および第二電極が、他の面に設けられた第三電極および第四電極に対向しない。このため、一の面に設けられた電極と他の面に設けられた電極との間で寄生容量が発生しにくい。よって、高精度に圧電アクチュエータを動作させることができる。   In this case, the first electrode and the second electrode provided on one surface do not face the third electrode and the fourth electrode provided on the other surface. For this reason, parasitic capacitance is unlikely to occur between the electrode provided on one surface and the electrode provided on the other surface. Therefore, the piezoelectric actuator can be operated with high accuracy.

前記圧電アクチュエータにおいて、前記誘電体の前記一の面側に設けられ、前記複数の第一電極を接続する第一配線と、前記誘電体の前記一の面側に設けられ、前記複数の第二電極を接続する第二配線と、前記誘電体の前記他の面側に設けられ、前記複数の第三電極を接続する第三配線と、前記誘電体の前記他の面側に設けられ、前記複数の第四電極を接続する第四配線とを備えてもよい。   In the piezoelectric actuator, the first wiring provided on the one surface side of the dielectric and connecting the plurality of first electrodes; the first wiring provided on the one surface side of the dielectric; A second wiring connecting electrodes, provided on the other surface side of the dielectric, a third wiring connecting the plurality of third electrodes, provided on the other surface side of the dielectric, You may provide the 4th wiring which connects a some 4th electrode.

この場合、誘電体上の第一〜第四電極に電圧を印加するために外部から接続する電気配線は、第一〜第四配線を接続するための4本でよい。このため、それぞれ複数設けられた第一〜第四電極に、個々に誘電体の外部から電気配線を接続する必要がない。   In this case, the number of electrical wires connected from the outside in order to apply a voltage to the first to fourth electrodes on the dielectric may be four for connecting the first to fourth wires. For this reason, it is not necessary to individually connect electric wiring from the outside of the dielectric to the plurality of first to fourth electrodes.

前記圧電アクチュエータにおいて、前記第一配線と前記第二配線とが、前記第三配線と前記第四配線とに前記誘電体を挟んで対向する部分における前記誘電体の厚みは、前記誘電体の他の部分の厚みよりも大きくてもよい。   In the piezoelectric actuator, the thickness of the dielectric in the portion where the first wiring and the second wiring are opposed to the third wiring and the fourth wiring with the dielectric interposed therebetween is the same as that of the dielectric. It may be larger than the thickness of the portion.

この場合、誘電体の一の面に設けられた第一、第二配線と他の面に設けられた第三、第四配線とが対向する部分の厚みが大きいので、寄生容量が発生しにくい。このため、誘電体上に第一、第二配線と第三、第四配線とが対向する部分を形成した場合でも、高精度に圧電アクチュエータを動作させることができる。   In this case, since the thickness of the portion where the first and second wirings provided on one surface of the dielectric are opposed to the third and fourth wirings provided on the other surface is large, parasitic capacitance is unlikely to occur. . For this reason, the piezoelectric actuator can be operated with high accuracy even when the first and second wirings are opposite to the third and fourth wirings on the dielectric.

本発明の第二の態様に係る圧電アクチュエータの製造方法は、誘電体を分極する分極工程と、前記誘電体の一の面に、複数の第一電極と、前記第一電極とは異なる極性の電圧が印加される複数の第二電極とを所定の間隔で交互に並べて形成する第一形成工程と、前記誘電体の前記一の面に対向する他の面における、前記第一電極と前記第二電極との間の複数の前記間隔に対向する位置に、第三電極と、前記第三電極とは異なる極性の電圧が印加される第四電極とを交互に並べて複数形成する第二形成工程とを備え、前記分極工程によって分極された前記誘電体の分極方向は、前記第一電極と前記第二電極との間の前記誘電体の厚み方向に亘る部分においては、前記各第一電極から前記各第二電極に向かう方向であり、前記第三電極と前記第四電極との間の前記誘電体の厚み方向に亘る部分においては、前記各第三電極から前記各第四電極に向かう方向である。   The piezoelectric actuator manufacturing method according to the second aspect of the present invention includes a polarization step of polarizing a dielectric, a plurality of first electrodes on one surface of the dielectric, and a polarity different from that of the first electrode. A first forming step of alternately arranging a plurality of second electrodes to which a voltage is applied at a predetermined interval; and the first electrode and the first electrode on the other surface facing the one surface of the dielectric. A second forming step of alternately forming a plurality of third electrodes and fourth electrodes to which a voltage having a polarity different from that of the third electrode is applied at positions facing the plurality of intervals between the two electrodes. The polarization direction of the dielectric material polarized by the polarization step is from the first electrode in a portion across the thickness direction of the dielectric material between the first electrode and the second electrode. The direction toward each of the second electrodes, the third electrode and the fourth electrode In the dielectric portion across the thickness direction of between poles, the a direction toward the respective fourth electrodes from each third electrode.

この場合、寄生容量が発生しにくく、高精度に動作することが可能な圧電アクチュエータを製造することができる。   In this case, it is possible to manufacture a piezoelectric actuator that hardly generates parasitic capacitance and can operate with high accuracy.

本発明の第三の態様に係る圧電アクチュエータの製造方法は、板状の基板に、複数の第一電極と、前記第一電極とは異なる極性の電圧が印加される複数の第二電極とを所定の間隔で交互に並べて形成する第一形成工程と、前記第一形成工程において形成される前記第一電極と前記第二電極とを覆うように誘電体を形成する誘電体形成工程と、前記誘電体を分極する分極工程と、前記誘電体の前記基板側の面である一の面に対向する他の面における、前記第一電極と前記第二電極との間の複数の前記間隔に対向する位置に、第三電極と、前記第三電極とは異なる極性の電圧が印加される第四電極とを交互に並べて複数形成する第二形成工程とを備え、前記分極工程によって分極された前記誘電体の分極方向は、前記第一電極と前記第二電極との間の前記誘電体の厚み方向に亘る部分においては、前記各第一電極から前記各第二電極に向かう方向であり、前記第三電極と前記第四電極との間の前記誘電体の厚み方向に亘る部分においては、前記各第三電極から前記各第四電極に向かう方向である。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric actuator manufacturing method comprising: a plurality of first electrodes; and a plurality of second electrodes to which a voltage having a polarity different from that of the first electrode is applied to a plate-like substrate. A first forming step of alternately arranging at predetermined intervals, a dielectric forming step of forming a dielectric so as to cover the first electrode and the second electrode formed in the first forming step; A polarization step for polarizing a dielectric, and a plurality of the gaps between the first electrode and the second electrode on the other surface of the dielectric facing the one surface that is the substrate-side surface A second forming step of alternately forming a third electrode and a plurality of fourth electrodes to which a voltage having a polarity different from that of the third electrode is applied, and polarized by the polarization step. The polarization direction of the dielectric is determined between the first electrode and the second electrode. In the thickness direction of the dielectric, the direction from the first electrode to the second electrode, and the thickness direction of the dielectric between the third electrode and the fourth electrode. In the extending portion, the direction is from each third electrode toward each fourth electrode.

この場合、寄生容量が発生しにくく、高精度に動作することが可能な圧電アクチュエータを製造することができる。   In this case, it is possible to manufacture a piezoelectric actuator that hardly generates parasitic capacitance and can operate with high accuracy.

前記圧電アクチュエータの前記製造方法において、前記第二形成工程は、前記誘電体の前記他の面にフォトレジストを塗布するフォトレジスト塗布工程と、前記一の面側から光を照射し、前記フォトレジストにおける、前記第一電極と前記第二電極との間の複数の前記間隔に対向する位置を露光する露光工程と、前記フォトレジストの露光された部分に対応する位置に、前記フォトレジストに換えて、前記第三電極と前記第四電極とを形成する電極形成工程とを備えてもよい。   In the manufacturing method of the piezoelectric actuator, the second forming step includes a photoresist coating step of coating a photoresist on the other surface of the dielectric, and irradiating light from the one surface side, and the photoresist An exposure step of exposing a plurality of positions facing the gaps between the first electrode and the second electrode, and replacing the photoresist with a position corresponding to the exposed portion of the photoresist. And an electrode forming step of forming the third electrode and the fourth electrode.

この場合、第一電極と第二電極とによって、第三電極と第四電極との配線パターンが決定される。このため、第一電極と第二電極とが、第三電極と第四電極とに対向しないように形成されるため、寄生容量の発生が防止され、高精度に圧電アクチュエータを動作させることができる。   In this case, the wiring pattern of the third electrode and the fourth electrode is determined by the first electrode and the second electrode. For this reason, since the first electrode and the second electrode are formed so as not to face the third electrode and the fourth electrode, generation of parasitic capacitance is prevented, and the piezoelectric actuator can be operated with high accuracy. .

前記圧電アクチュエータの前記製造方法において、前記誘電体の前記一の面側に、前記複数の第一電極を接続する第一配線と、前記複数の第二電極を接続する第二配線とを形成する第三形成工程と、前記誘電体の前記他の面側に、前記複数の第三電極を接続する第三配線と、前記複数の第四電極を接続する第四配線とを形成する第四形成工程とを備えてもよい。   In the manufacturing method of the piezoelectric actuator, a first wiring that connects the plurality of first electrodes and a second wiring that connects the plurality of second electrodes are formed on the one surface side of the dielectric. A fourth formation for forming a third wiring, a third wiring for connecting the plurality of third electrodes, and a fourth wiring for connecting the plurality of fourth electrodes on the other surface side of the dielectric; And a process.

この場合、誘電体上の第一〜第四電極に電圧を印加するために外部から接続する電気配線は、第一〜第四配線を接続するための4本でよい。このため、それぞれ複数設けられた第一〜第四電極に、個々に誘電体の外部から電気配線を接続する必要がない。   In this case, the number of electrical wires connected from the outside in order to apply a voltage to the first to fourth electrodes on the dielectric may be four for connecting the first to fourth wires. For this reason, it is not necessary to individually connect electric wiring from the outside of the dielectric to the plurality of first to fourth electrodes.

前記圧電アクチュエータの前記製造方法において、前記第一配線と前記第二配線とが、前記第三配線と前記第四配線とに前記誘電体を挟んで対向する部分における前記誘電体の厚みは、前記誘電体の他の部分の厚みよりも大きくてもよい。   In the manufacturing method of the piezoelectric actuator, the thickness of the dielectric in the portion where the first wiring and the second wiring are opposed to the third wiring and the fourth wiring with the dielectric sandwiched therebetween, It may be larger than the thickness of the other part of the dielectric.

この場合、誘電体の一の面に設けられた第一、第二配線と他の面に設けられた第三、第四配線とが対向する部分の厚みが大きいので、寄生容量が発生しにくい。このため、誘電体上に第一、第二配線と、第三、第四配線とが対向する部分を形成した場合でも、高精度に動作する圧電アクチュエータを製造することができる。   In this case, since the thickness of the portion where the first and second wirings provided on one surface of the dielectric are opposed to the third and fourth wirings provided on the other surface is large, parasitic capacitance is unlikely to occur. . Therefore, a piezoelectric actuator that operates with high accuracy can be manufactured even when the first and second wirings and the third and fourth wirings are formed on the dielectric.

圧電アクチュエータ1の斜視図である。1 is a perspective view of a piezoelectric actuator 1. FIG. 図1のI−I線における矢視方向断面図である。It is arrow direction sectional drawing in the II line | wire of FIG. 圧電アクチュエータ1が振動した場合の、図1のI−I線における矢視方向断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view in the direction of the arrow in the II line of FIG. 1 when the piezoelectric actuator 1 vibrates. 圧電アクチュエータ1が振動した場合の、図1のI−I線における矢視方向断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view in the direction of the arrow in the II line of FIG. 1 when the piezoelectric actuator 1 vibrates. 圧電アクチュエータ1の製造工程を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a manufacturing process of the piezoelectric actuator 1. 圧電アクチュエータ1の製造工程を示す、図1のI−I線における矢視方向断図である。FIG. 2 is a sectional view taken along the line II in FIG. 1 showing a manufacturing process of the piezoelectric actuator 1. 圧電アクチュエータ1の製造工程を示す、図1のI−I線における矢視方向断図である。FIG. 2 is a sectional view taken along the line II in FIG. 1 showing a manufacturing process of the piezoelectric actuator 1. 圧電アクチュエータ1の製造工程を示す、図1のII−II線における矢視方向断図である。FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG. 1 showing a manufacturing process of the piezoelectric actuator 1. 圧電アクチュエータ1の製造工程を示す、図1のII−II線における矢視方向断図である。FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG. 1 showing a manufacturing process of the piezoelectric actuator 1. 圧電アクチュエータ2の斜視図である。2 is a perspective view of a piezoelectric actuator 2. FIG. 図10のIII−III線における矢視方向断面図である。It is arrow direction sectional drawing in the III-III line of FIG. 圧電アクチュエータ2が振動した場合の、図10のIII−III線における矢視方向断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view in the direction of the arrows along the line III-III in FIG. 10 when the piezoelectric actuator 2 vibrates. 圧電アクチュエータ2が振動した場合の、図10のIII−III線における矢視方向断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view in the direction of the arrows along the line III-III in FIG. 10 when the piezoelectric actuator 2 vibrates. 圧電アクチュエータ2の製造工程を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a manufacturing process of the piezoelectric actuator 2. 圧電アクチュエータ2の製造工程を示す、図10のIII−III線における矢視方向断図である。FIG. 11 is a sectional view taken along the line III-III in FIG. 10 showing a manufacturing process of the piezoelectric actuator 2. 圧電アクチュエータ2の製造工程を示す、図10のIII−III線における矢視方向断図である。FIG. 11 is a sectional view taken along the line III-III in FIG. 10 showing a manufacturing process of the piezoelectric actuator 2. 圧電アクチュエータ2の製造工程を示す、図10のIV−IV線における矢視方向断図である。FIG. 11 is a sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 10 showing a manufacturing process of the piezoelectric actuator 2. 圧電アクチュエータ2の製造工程を示す、図10のIV−IV線における矢視方向断図である。FIG. 11 is a sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 10 showing a manufacturing process of the piezoelectric actuator 2.

(第一実施形態)
以下、本発明に係る圧電アクチュエータを具現化した圧電アクチュエータ1、およびその製造方法について、図面を参照して説明する。なお、これらの図面は、本発明が採用しうる技術的特徴を説明するために用いられるものであり、記載されている圧電アクチュエータの構成などは、それのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例である。
(First embodiment)
Hereinafter, a piezoelectric actuator 1 embodying a piezoelectric actuator according to the present invention and a manufacturing method thereof will be described with reference to the drawings. These drawings are used to explain the technical features that can be adopted by the present invention, and the configuration of the piezoelectric actuators described is not intended to be limited only to them, but merely illustrative examples. It is.

まず、圧電アクチュエータ1の全体構成を図1および図2を用いて説明する。なお、以後の説明において、図1の紙面上側を圧電アクチュエータ1の上側とし、紙面の下側を圧電アクチュエータ1の下側とする。図1の紙面左下側を圧電アクチュエータ1の前側とし、紙面右上側を圧電アクチュエータ1の後側とする。図1の紙面右下側を圧電アクチュエータ1の右側とし、紙面左上側を圧電アクチュエータ1の左側とする。   First, the overall configuration of the piezoelectric actuator 1 will be described with reference to FIGS. 1 and 2. In the following description, the upper side in FIG. 1 is the upper side of the piezoelectric actuator 1, and the lower side of the paper is the lower side of the piezoelectric actuator 1. The lower left side of FIG. 1 is the front side of the piezoelectric actuator 1, and the upper right side of the paper is the rear side of the piezoelectric actuator 1. The lower right side of the drawing in FIG. 1 is the right side of the piezoelectric actuator 1, and the upper left side of the drawing is the left side of the piezoelectric actuator 1.

図1および図2に示すように、圧電アクチュエータ1には、平面視四角形状の誘電体10が備えられている。誘電体10は、前端部101、後端部102、および中央部103から構成されている。中央部103は、前端部101と後端部102との間の部分である。誘電体10における、前端部101と後端部102との上下方向の厚みは、中央部103の上下方向の厚みより大きくなるように形成されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the piezoelectric actuator 1 includes a dielectric 10 having a square shape in plan view. The dielectric 10 includes a front end portion 101, a rear end portion 102, and a central portion 103. The central portion 103 is a portion between the front end portion 101 and the rear end portion 102. In the dielectric 10, the vertical thickness of the front end portion 101 and the rear end portion 102 is formed to be larger than the vertical thickness of the central portion 103.

中央部103の上面には、複数の第一電極11と、第一電極11とは異なる極性の電圧が印加される複数の第二電極12とが、所定の間隔(例えば、1mm)で左右方向に交互に並んで設けられている。より詳細には、第一電極11および第二電極12は、圧電アクチュエータ1の左側から、第一電極11、第二電極12、第一電極11、第二電極12、第一電極11、第二電極12の順番で並んでいる。第一電極11と第二電極12とは、それぞれ、中央部103の上面において、前後方向に延びている。この第一電極11と第二電極12との間における誘電体10の上下方向に亘る部分を、第一間隔部104という。   On the upper surface of the central portion 103, a plurality of first electrodes 11 and a plurality of second electrodes 12 to which a voltage having a polarity different from that of the first electrode 11 is applied are left and right at a predetermined interval (for example, 1 mm). Are arranged alternately. More specifically, the first electrode 11 and the second electrode 12 are arranged on the left side of the piezoelectric actuator 1 from the first electrode 11, the second electrode 12, the first electrode 11, the second electrode 12, the first electrode 11, and the second electrode 12. The electrodes 12 are arranged in the order. The first electrode 11 and the second electrode 12 each extend in the front-rear direction on the upper surface of the central portion 103. A portion extending in the vertical direction of the dielectric 10 between the first electrode 11 and the second electrode 12 is referred to as a first spacing portion 104.

図2に示すように、中央部103の底面には、第三電極13と、第三電極13とは異なる極性の電圧が印加される第四電極14とが、複数の第一間隔部104と対向する底面に、左右方向に交互に並んで設けられている。より詳細には、第三電極13および第四電極14は、圧電アクチュエータ1の左側から、第四電極14、第三電極13、第四電極14、第三電極13、第四電極14の順番で並んでいる。第三電極13と第四電極14とは、それぞれ、中央部103の底面において、前後方向に延びている。中央部103の上面に設けられた第一電極11および第二電極12の下方には、第三電極13および第四電極14は設けられていない。この第三電極13および第四電極14が設けられていない部分における誘電体10の上下方向に亘る部分を、第二間隔部105という。つまり、第一電極11と第二電極12とは、第二間隔部105の上側に形成されており、第三電極13と第四電極14とは、第一間隔部104の下側に形成されている。なお、本実施形態では、第一〜第四電極11,12,13,14と第一間隔部104と第二間隔部105とは、すべて同一の幅(左右方向の長さ、例えば1mm)に形成されている。   As shown in FIG. 2, a third electrode 13 and a fourth electrode 14 to which a voltage having a polarity different from that of the third electrode 13 is applied to the bottom surface of the central portion 103 are a plurality of first spacing portions 104. On the opposite bottom surface, they are provided alternately in the left-right direction. More specifically, the third electrode 13 and the fourth electrode 14 are arranged in the order of the fourth electrode 14, the third electrode 13, the fourth electrode 14, the third electrode 13, and the fourth electrode 14 from the left side of the piezoelectric actuator 1. Are lined up. The third electrode 13 and the fourth electrode 14 extend in the front-rear direction on the bottom surface of the central portion 103, respectively. The third electrode 13 and the fourth electrode 14 are not provided below the first electrode 11 and the second electrode 12 provided on the upper surface of the central portion 103. A portion extending in the vertical direction of the dielectric 10 in a portion where the third electrode 13 and the fourth electrode 14 are not provided is referred to as a second spacing portion 105. That is, the first electrode 11 and the second electrode 12 are formed on the upper side of the second interval portion 105, and the third electrode 13 and the fourth electrode 14 are formed on the lower side of the first interval portion 104. ing. In the present embodiment, the first to fourth electrodes 11, 12, 13, 14, the first spacing portion 104, and the second spacing portion 105 all have the same width (length in the left-right direction, for example, 1 mm). Is formed.

図1に示すように、前端部101の上面には、第一配線111が設けられ、全ての第一電極11と接続されている。後端部102の上面には、第二配線121が設けられ、全ての第二電極12と接続されている。同様に、前端部101の底面には、第三配線131が設けられ、全ての第三電極13と接続されている。後端部102の底面には、第四配線141が設けられ、全ての第四電極14と接続されている。第一〜第四配線111,121,131,141には、それぞれ圧電アクチュエータ1の外部に設けられた電気配線である外部配線151,152,153,154が接続されている。より詳細には、第一配線111には外部配線151が接続され、第二配線121には外部配線152が接続され、第三配線131には外部配線153が接続され、第四配線141には、外部配線154が接続されている。外部配線151,152,153,154は、第一〜第四配線111,121,131,141に印加する電圧を制御する電圧制御部(図示外)に接続されている。これによって、外部配線151,152,153,154と第一〜第四配線111,121,131,141とを介して、第一〜第四電極11,12,13,14に電圧が印加される。   As shown in FIG. 1, the first wiring 111 is provided on the upper surface of the front end portion 101 and is connected to all the first electrodes 11. A second wiring 121 is provided on the upper surface of the rear end portion 102 and connected to all the second electrodes 12. Similarly, a third wiring 131 is provided on the bottom surface of the front end portion 101 and is connected to all the third electrodes 13. A fourth wiring 141 is provided on the bottom surface of the rear end portion 102 and is connected to all the fourth electrodes 14. External wires 151, 152, 153, and 154, which are electric wires provided outside the piezoelectric actuator 1, are connected to the first to fourth wires 111, 121, 131, and 141, respectively. More specifically, the external wiring 151 is connected to the first wiring 111, the external wiring 152 is connected to the second wiring 121, the external wiring 153 is connected to the third wiring 131, and the fourth wiring 141 is connected to the fourth wiring 141. The external wiring 154 is connected. The external wires 151, 152, 153, 154 are connected to a voltage control unit (not shown) that controls the voltage applied to the first to fourth wires 111, 121, 131, 141. As a result, a voltage is applied to the first to fourth electrodes 11, 12, 13, 14 via the external wirings 151, 152, 153, 154 and the first to fourth wirings 111, 121, 131, 141. .

次に、誘電体10の分極の方向について説明する。図2において、分極方向は、誘電体10中の矢印の方向である。図2に示すように、第一間隔部104における分極方向は、第一電極11から第二電極12に向かう方向である。また、第二間隔部105における分極方向は、第三電極13から第四電極14に向かう方向である。   Next, the direction of polarization of the dielectric 10 will be described. In FIG. 2, the polarization direction is the direction of the arrow in the dielectric 10. As shown in FIG. 2, the polarization direction in the first spacing portion 104 is a direction from the first electrode 11 toward the second electrode 12. Further, the polarization direction in the second interval portion 105 is a direction from the third electrode 13 toward the fourth electrode 14.

次に、図2〜図4を参照して、圧電アクチュエータ1の動作について説明する。誘電体10に設けられた第一〜第四電極11,12,13,14に電圧が印加されると、誘電体10は、伸びたり縮んだりしたりする。各電極間の電界が誘電体10に印加されるためである。より詳細には、誘電体10において、分極の方向の逆方向に電圧が印加された部分は伸び、分極の方向と同じ方向に電圧が印加された部分は縮む。圧電アクチュエータ1は、誘電体10の伸縮を利用して、誘電体10を撓ませることによって、音を発することができる。   Next, the operation of the piezoelectric actuator 1 will be described with reference to FIGS. When a voltage is applied to the first to fourth electrodes 11, 12, 13, and 14 provided on the dielectric 10, the dielectric 10 expands and contracts. This is because an electric field between the electrodes is applied to the dielectric 10. More specifically, in the dielectric 10, a portion where a voltage is applied in the direction opposite to the direction of polarization extends, and a portion where a voltage is applied in the same direction as the direction of polarization contracts. The piezoelectric actuator 1 can emit sound by bending the dielectric 10 by using expansion and contraction of the dielectric 10.

第一電極11にプラスの電位が印加され、第二電極12にマイナスの電位が印加されると、第一間隔部104には、分極の方向の逆方向に電圧が印加される。このとき、第一電極11と第二電極12との間の第一間隔部104が左右方向に伸びる。また、第一電極11と第二電極12は、誘電体10の上側に設けられているため、第一電極11と第二電極12とによって第一間隔部104に印加される電界は、第一間隔部104の下部よりも、上部の方が強い。このため、第一間隔部104の上部が、第一間隔部104の下部よりも大きく伸びる。   When a positive potential is applied to the first electrode 11 and a negative potential is applied to the second electrode 12, a voltage is applied to the first spacing portion 104 in the direction opposite to the polarization direction. At this time, the 1st space | interval part 104 between the 1st electrode 11 and the 2nd electrode 12 is extended in the left-right direction. In addition, since the first electrode 11 and the second electrode 12 are provided on the upper side of the dielectric 10, the electric field applied to the first gap 104 by the first electrode 11 and the second electrode 12 is The upper part is stronger than the lower part of the interval part 104. For this reason, the upper part of the 1st space | interval part 104 extends more largely than the lower part of the 1st space | interval part 104. FIG.

また、第三電極13にマイナスの電圧が印加され、第四電極14にプラスの電圧が印加されると、第二間隔部105には、分極方向と同じ方向に電圧が印加される。このとき、第三電極13と第四電極14との間の第二間隔部105が左右方向に縮む。また、第三電極13と第四電極14は、誘電体10の下側に設けられているため、第三電極13と第四電極14とによって第二間隔部105に印加される電界は、第二間隔部105の上部よりも、下部の方が強い。このため、第二間隔部105の下部が、第二間隔部105の上部よりも大きく縮む。   Further, when a negative voltage is applied to the third electrode 13 and a positive voltage is applied to the fourth electrode 14, a voltage is applied to the second spacing portion 105 in the same direction as the polarization direction. At this time, the second spacing portion 105 between the third electrode 13 and the fourth electrode 14 contracts in the left-right direction. In addition, since the third electrode 13 and the fourth electrode 14 are provided on the lower side of the dielectric 10, the electric field applied to the second gap portion 105 by the third electrode 13 and the fourth electrode 14 is The lower part is stronger than the upper part of the two-interval part 105. For this reason, the lower part of the 2nd space | interval part 105 shrinks more largely than the upper part of the 2nd space | interval part 105. FIG.

第一電極11および第四電極14にプラスの電位が印加され、第二電極12および第三電極13にマイナスの電位が印加されると、上述の伸縮によって、図3に示すように圧電アクチュエータ1の左右方向における中央部が上方に盛り上がるように、圧電アクチュエータ1が撓む。第一間隔部104の上部が左右方向に伸び、第二間隔部105の下部が左右方向に縮むため、誘電体10全体の上部が伸び、誘電体10の下部が縮むためである。   When a positive potential is applied to the first electrode 11 and the fourth electrode 14, and a negative potential is applied to the second electrode 12 and the third electrode 13, the piezoelectric actuator 1 as shown in FIG. The piezoelectric actuator 1 bends so that the central part in the left-right direction rises upward. This is because the upper portion of the first interval portion 104 extends in the left-right direction and the lower portion of the second interval portion 105 contracts in the left-right direction, so that the upper portion of the entire dielectric 10 extends and the lower portion of the dielectric 10 contracts.

一方、第一電極11にマイナスの電位が印加され、第二電極12にプラスの電位が印加されると、第一間隔部104には、分極の方向と同じに電圧が印加される。このとき、第一電極11と第二電極12との間の第一間隔部104が左右方向に縮む。また、第一電極11と第二電極12は、誘電体10の上側に設けられているため、第一電極11と第二電極12とによって第一間隔部104に印加される電界は、第一間隔部104の下部よりも、上部の方が強い。このため、第一間隔部104の上部が、第一間隔部104の下部よりも大きく縮む。   On the other hand, when a negative potential is applied to the first electrode 11 and a positive potential is applied to the second electrode 12, a voltage is applied to the first spacing portion 104 in the same direction as the polarization. At this time, the 1st space | interval part 104 between the 1st electrode 11 and the 2nd electrode 12 shrinks in the left-right direction. In addition, since the first electrode 11 and the second electrode 12 are provided on the upper side of the dielectric 10, the electric field applied to the first gap 104 by the first electrode 11 and the second electrode 12 is The upper part is stronger than the lower part of the interval part 104. For this reason, the upper part of the 1st space | interval part 104 shrinks more largely than the lower part of the 1st space | interval part 104. FIG.

また、第三電極13にプラスの電圧が印加され、第四電極14にマイナスの電圧が印加されると、第二間隔部105には、分極方向の逆方向に電圧が印加される。このとき、第三電極13と第四電極14との間の第二間隔部105が左右方向に伸びる。また、第三電極13と第四電極14は、誘電体10の下側に設けられているため、第三電極13と第四電極14とによって第二間隔部105に印加される電界は、第二間隔部105の上部よりも、下部の方が強い。このため、第二間隔部105の下部が、第二間隔部105の上部よりも大きく伸びる。   In addition, when a positive voltage is applied to the third electrode 13 and a negative voltage is applied to the fourth electrode 14, a voltage is applied to the second spacing portion 105 in the direction opposite to the polarization direction. At this time, the second space portion 105 between the third electrode 13 and the fourth electrode 14 extends in the left-right direction. In addition, since the third electrode 13 and the fourth electrode 14 are provided on the lower side of the dielectric 10, the electric field applied to the second gap portion 105 by the third electrode 13 and the fourth electrode 14 is The lower part is stronger than the upper part of the two-interval part 105. For this reason, the lower part of the 2nd space | interval part 105 extends more largely than the upper part of the 2nd space | interval part 105. FIG.

第一電極11および第四電極14にマイナスの電位が印加され、第二電極12および第三電極13にプラスの電位が印加されると、上述の伸縮によって、図4に示すように圧電アクチュエータ1の左右方向における中央部が下方に凹むように、圧電アクチュエータ1が撓む。第一間隔部104の上部が左右方向に縮み、第二間隔部105の下部が左右方向に伸びるため、誘電体10全体の上部が縮み、誘電体10の下部が伸びるためである。   When a negative potential is applied to the first electrode 11 and the fourth electrode 14 and a positive potential is applied to the second electrode 12 and the third electrode 13, the piezoelectric actuator 1 as shown in FIG. The piezoelectric actuator 1 bends so that the central portion in the left-right direction is recessed downward. This is because the upper portion of the first interval portion 104 is contracted in the left-right direction and the lower portion of the second interval portion 105 is extended in the left-right direction, so that the upper portion of the entire dielectric 10 is contracted and the lower portion of the dielectric 10 is extended.

つまり、第一電極11と第二電極12とに印加するプラスとマイナスとの電位を第一電極11と第二電極12との間で交互に入れ替え、同時に、第三電極13と第四電極14とに印加するプラスとマイナスとの電位を第三電極13と第四電極14との間で交互に入れ替えることによって、図3の状態および図4の状態の間で、圧電アクチュエータ1が変化する。この変化によって、圧電アクチュエータ1は振動し、音を発することができる。   That is, the positive and negative potentials applied to the first electrode 11 and the second electrode 12 are alternately switched between the first electrode 11 and the second electrode 12, and at the same time, the third electrode 13 and the fourth electrode 14. The piezoelectric actuator 1 changes between the state shown in FIG. 3 and the state shown in FIG. 4 by alternately switching the positive and negative potentials applied to and between the third electrode 13 and the fourth electrode 14. Due to this change, the piezoelectric actuator 1 can vibrate and emit sound.

次に、圧電アクチュエータ1の製造方法について、図5〜図9を参照して説明する。図6および図7の(A)〜(K)は、図8および図9の(A)〜(K)に対応しており、各工程における圧電アクチュエータ1のI−I断面、II−II断面(図1参照)を表している。図6(A)および図8(A)は、後述するS11の工程において分極が行われる前の誘電体10を示している。図6(A)の誘電体10中の矢印は、分極の方向の一例を表している。なお、図8および図9においては、分極の方向の記載を省略している。図6(A)に示すように、後述するS11の工程において分極が行われる前の誘電体10の分極方向は、様々な方向に向いている。また、誘電体10の材料は、光を透過することができる材料であり、例えば、PVDFのような強誘電体ポリマーや、テトラチアフルパレン・ブロマニル(TTF−BF)のような有機電荷移動体を使用することができる。誘電体10において、中央部103の厚みは、例えば、1mmである。また、前端部101と後端部102との厚みは、例えば、1.1mmである。   Next, a method for manufacturing the piezoelectric actuator 1 will be described with reference to FIGS. 6 and 7 correspond to (A) to (K) in FIG. 8 and FIG. 9, and the I-I cross section and II-II cross section of the piezoelectric actuator 1 in each step. (See FIG. 1). FIGS. 6A and 8A show the dielectric 10 before polarization is performed in step S11 described later. An arrow in the dielectric 10 in FIG. 6A represents an example of the direction of polarization. In FIGS. 8 and 9, the description of the direction of polarization is omitted. As shown in FIG. 6A, the polarization direction of the dielectric 10 before polarization is performed in the step S11 described later is in various directions. The material of the dielectric 10 is a material that can transmit light. For example, a ferroelectric polymer such as PVDF or an organic charge transfer material such as tetrathiafulpalene bromilil (TTF-BF) is used. Can be used. In the dielectric 10, the thickness of the central portion 103 is 1 mm, for example. Moreover, the thickness of the front-end part 101 and the rear-end part 102 is 1.1 mm, for example.

図5〜図9に示すように、まず、分極工程(S11)では、図6(B)に示すように、分極方向が形成される。分極工程(S11)では、誘電体10における中央部103の上面と底面とのそれぞれに、分極を形成するための電圧を印加する一対の分極用電極が接触される。そして、この分極用電極を与える電圧を変化させながら、分極用電極を中央部103の左右方向に移動させることによって、図6(B)に示すような分極方向が形成される。分極の方向の詳細については、図2を参照して説明済みなので省略する。   As shown in FIGS. 5 to 9, first, in the polarization step (S11), the polarization direction is formed as shown in FIG. 6 (B). In the polarization step (S11), a pair of polarization electrodes that apply a voltage for forming polarization are brought into contact with the top surface and the bottom surface of the central portion 103 of the dielectric 10, respectively. Then, the polarization direction as shown in FIG. 6B is formed by moving the polarization electrode in the left-right direction of the central portion 103 while changing the voltage applied to the polarization electrode. Details of the direction of polarization have been described with reference to FIG.

次いで、第一金属層形成工程(S12)では、S11の工程で分極した誘電体10上に、金属を、例えば100nmの厚みで蒸着し、金属層21を形成する(図6(C)および図8(C)参照)。金属層21の材料には、例えば、Al、Cuなどが使用できる。次いで、第一形成工程(S13)では、第一金属層形成工程(S12)で形成した金属層21から、エッチングによって所定のパターンに第一電極11、第二電極12、第一配線111、および第二配線121を形成する(図6(D)および図8(D)参照)。このとき、第一電極11および第二電極12の配置は、前述したように、所定の間隔で交互に並んで配置される。   Next, in the first metal layer forming step (S12), a metal is vapor-deposited with a thickness of, for example, 100 nm on the dielectric 10 polarized in the step S11 to form the metal layer 21 (FIG. 6C and FIG. 8 (C)). For example, Al, Cu or the like can be used as the material of the metal layer 21. Next, in the first formation step (S13), the first electrode 11, the second electrode 12, the first wiring 111, and the predetermined pattern are etched from the metal layer 21 formed in the first metal layer formation step (S12). The second wiring 121 is formed (see FIGS. 6D and 8D). At this time, the first electrode 11 and the second electrode 12 are arranged alternately at predetermined intervals as described above.

次いで、フォトレジスト塗布工程(S14)では、誘電体10の底面に、スピンコート法によって、ポジ型のフォトレジストを塗布し、フォトレジスト層22を形成する(図6(E)および図8(E)参照)。次いで、露光工程(S15)では、誘電体10の上面側から光を照射して露光を行う(図6(F)および図8(F)参照)。なお、図6(F)および図8(F)においては、照射される光の方向を矢印30で表している。S15の工程において照射された光の一部は、第一電極11と第二電極12とに遮られる。このため、フォトレジスト層22において、第一電極11と第二電極12とに誘電体10を挟んで対向する部分は、露光されず溶解性が増大しない。一方、第一電極11と第二電極12とがない部分では、光が透明な誘電体10を通過し、フォトレジスト層22が露光されるため溶解性が増大する。   Next, in a photoresist coating step (S14), a positive type photoresist is applied to the bottom surface of the dielectric 10 by spin coating to form a photoresist layer 22 (FIGS. 6E and 8E). )reference). Next, in the exposure step (S15), exposure is performed by irradiating light from the upper surface side of the dielectric 10 (see FIGS. 6F and 8F). In FIG. 6F and FIG. 8F, the direction of the irradiated light is indicated by an arrow 30. Part of the light irradiated in the step S15 is blocked by the first electrode 11 and the second electrode 12. For this reason, in the photoresist layer 22, the part which opposes the 1st electrode 11 and the 2nd electrode 12 on both sides of the dielectric material 10 is not exposed, but solubility does not increase. On the other hand, in a portion where the first electrode 11 and the second electrode 12 are not present, the light passes through the transparent dielectric 10 and the photoresist layer 22 is exposed, so that the solubility is increased.

次いで、エッチング工程(S16)では、エッチングにより、フォトレジスト層22における、露光工程(S15)で露光されて溶解性が増大した部分のフォトレジストを除去する(図7(G)および図9(G)参照)。次いで、第二金属層形成工程(S17)では、エッチング工程(S16)において、フォトレジストが除去された部分を含む底面全体に、金属層23が形成される(図7(H)および図9(H)参照)。金属層23の材料には、例えば、Al、Cuなどを使用することができる。   Next, in the etching step (S16), the portion of the photoresist layer 22 that has been exposed in the exposure step (S15) and has increased solubility is removed by etching (FIGS. 7G and 9G). )reference). Next, in the second metal layer forming step (S17), the metal layer 23 is formed on the entire bottom surface including the portion where the photoresist has been removed in the etching step (S16) (FIGS. 7H and 9). H)). As a material of the metal layer 23, for example, Al, Cu, or the like can be used.

次いで、電極形成工程(S18)では、リフトオフによって、フォトレジスト層22と、フォトレジスト層22の下に形成された金属層23とが除去されることによって、残った金属層23が第三電極13および第四電極14となる(図7(I)および図9(I)参照)。つまり、第三電極13と第四電極14とが形成される。前述したように、第三電極13と第四電極14とは、所定の間隔で交互に並んで配置される。   Next, in the electrode formation step (S18), the photoresist layer 22 and the metal layer 23 formed under the photoresist layer 22 are removed by lift-off, so that the remaining metal layer 23 becomes the third electrode 13. And the fourth electrode 14 (see FIGS. 7I and 9I). That is, the third electrode 13 and the fourth electrode 14 are formed. As described above, the third electrodes 13 and the fourth electrodes 14 are alternately arranged at predetermined intervals.

次いで、配線形成工程(S19)では、インクジェット法によって金属を塗布することによって、前端部101の底面に第三配線131が形成され、後端部102の底面に第四配線141が形成される(図7(J)および図9(J)参照)。次いで、接続工程(S20)では、インクジェットで導電ペーストを塗布することによって、第一〜第四配線111,121,131,141が、それぞれ第一〜第四電極11,12,13,14に接続される(図7(K)および図9(K)参照)。なお、図9(K)では、第二電極12と第二配線121とが接続されている。   Next, in the wiring formation step (S19), the third wiring 131 is formed on the bottom surface of the front end portion 101 and the fourth wiring 141 is formed on the bottom surface of the rear end portion 102 by applying a metal by an ink jet method. FIG. 7 (J) and FIG. 9 (J)). Next, in the connection step (S20), the first to fourth wirings 111, 121, 131, and 141 are connected to the first to fourth electrodes 11, 12, 13, and 14, respectively, by applying a conductive paste by inkjet. (See FIGS. 7K and 9K). In FIG. 9K, the second electrode 12 and the second wiring 121 are connected.

以上の工程によって、圧電アクチュエータ1が形成される。本実施形態によれば、誘電体10の上面に設けられた第一、第二電極11,12が、誘電体10の底面に設けられた第三、第四電極13,14に対向しない。このため、誘電体10の上面に設けられた第一、第二電極11,12と、誘電体10の底面に設けられた第三、第四電極13,14とが互いに対向する場合に比べて、寄生容量が発生しにくい。このため、寄生容量の影響を受け難く、第一〜第四電極11,12,13,14に電圧を印加して、誘電体10の振動を制御する場合の精度が向上する。よって、高精度に圧電アクチュエータ1を振動させることができる。   Through the above steps, the piezoelectric actuator 1 is formed. According to the present embodiment, the first and second electrodes 11 and 12 provided on the top surface of the dielectric 10 do not face the third and fourth electrodes 13 and 14 provided on the bottom surface of the dielectric 10. Therefore, the first and second electrodes 11 and 12 provided on the top surface of the dielectric 10 and the third and fourth electrodes 13 and 14 provided on the bottom surface of the dielectric 10 are opposed to each other. , Parasitic capacitance is less likely to occur. For this reason, it is difficult to be influenced by the parasitic capacitance, and the accuracy in controlling the vibration of the dielectric 10 by applying a voltage to the first to fourth electrodes 11, 12, 13, 14 is improved. Therefore, the piezoelectric actuator 1 can be vibrated with high accuracy.

また、本実施形態では、S15の露光工程(図5参照)において、第一電極11と第二電極12とに遮られなかった光が、誘電体10の底面に塗布されたフォトレジスト層22を露光する。そして、この露光されたフォトレジスト層22の部分に、S18の電極形成工程(図5参照)において、第三電極13と第四電極14とが形成される。つまり、第一電極11と第二電極12とが利用されることによって、第三電極13と第四電極14との配線パターンが決定される。このため、第一電極11と第二電極12とが、第三電極13と第四電極14とに対向しないように形成されるため、寄生容量の発生が防止され、高精度に圧電アクチュエータ1を振動させることができる。また、第三電極13と第四電極14とを形成する場合に、別途マスク等を用意する必要がない。よって、コストダウンが可能である。   In the present embodiment, the light that is not blocked by the first electrode 11 and the second electrode 12 in the exposure step of S15 (see FIG. 5) is applied to the photoresist layer 22 applied to the bottom surface of the dielectric 10. Exposure. Then, the third electrode 13 and the fourth electrode 14 are formed in the exposed photoresist layer 22 in the electrode forming step of S18 (see FIG. 5). That is, the wiring pattern of the third electrode 13 and the fourth electrode 14 is determined by using the first electrode 11 and the second electrode 12. For this reason, since the first electrode 11 and the second electrode 12 are formed so as not to face the third electrode 13 and the fourth electrode 14, the generation of parasitic capacitance is prevented, and the piezoelectric actuator 1 is mounted with high accuracy. Can be vibrated. Further, when the third electrode 13 and the fourth electrode 14 are formed, it is not necessary to prepare a mask or the like separately. Therefore, the cost can be reduced.

また、前端部101と後端部102との上下方向の厚みは、中央部103の上下方向の厚みより大きくなるように形成されている。これによって、前端部101の上面に設けられた第一配線111と、前端部101の底面に設けられた第三配線131との間に寄生容量が発生することが防止される。また、後端部102の上面に設けられた第二配線121と、後端部102の底面に設けられた第四配線141との間に寄生容量が発生することが防止される。このため、電圧制御部が第一〜第四配線111,121,131,141を介して、第一〜第四電極11,12,13,14に電圧を印加して、誘電体10の振動を制御する場合の精度が向上する。よって、高精度に圧電アクチュエータ1を振動させることができる。   Further, the thickness of the front end portion 101 and the rear end portion 102 in the vertical direction is formed to be larger than the thickness of the central portion 103 in the vertical direction. As a result, the generation of parasitic capacitance between the first wiring 111 provided on the upper surface of the front end 101 and the third wiring 131 provided on the bottom of the front end 101 is prevented. In addition, the generation of parasitic capacitance between the second wiring 121 provided on the upper surface of the rear end portion 102 and the fourth wiring 141 provided on the bottom surface of the rear end portion 102 is prevented. For this reason, the voltage control unit applies a voltage to the first to fourth electrodes 11, 12, 13, and 14 via the first to fourth wirings 111, 121, 131, and 141 to thereby vibrate the dielectric 10. The accuracy when controlling is improved. Therefore, the piezoelectric actuator 1 can be vibrated with high accuracy.

また、第一〜第四配線111,121,131,141が設けられているため、第一〜第四電極11,12,13,14に電圧を印加するための外部配線は、4本でよい。つまり、複数設けられた第一〜第四電極11,12,13,14の個々の電極に、誘電体10の外部から電気配線を接続する必要がない。このため、外部配線の本数を削減することができる。   Further, since the first to fourth wirings 111, 121, 131, 141 are provided, the number of external wirings for applying a voltage to the first to fourth electrodes 11, 12, 13, 14 may be four. . That is, it is not necessary to connect an electric wiring from the outside of the dielectric 10 to each of the plurality of first to fourth electrodes 11, 12, 13, 14. For this reason, the number of external wirings can be reduced.

また、本実施形態では、誘電体10の上部が左右方向に伸びた場合には、同時に、誘電体10の下部が左右方向に縮む(図3参照)。このため、例えば、誘電体10の上部のみが左右方向に伸び、誘電体10の下部は変化しない場合に比べて、誘電体10の撓みが大きくなる。一方、誘電体10の上部が左右方向に縮んだ場合には、同時に、誘電体10の下部が左右方向に伸びる(図4参照)。このため、例えば、誘電体10の下部のみが左右方向に伸び、誘電体10の上部は変化しない場合に比べて、誘電体10の撓みが大きくなる。つまり、本実施形態では、誘電体10が大きく撓むので、圧電アクチュエータ1の振動が大きい。したがって、圧電アクチュエータ1は、大きな音を発することができる。   In the present embodiment, when the upper portion of the dielectric 10 extends in the left-right direction, the lower portion of the dielectric 10 simultaneously shrinks in the left-right direction (see FIG. 3). For this reason, for example, only the upper part of the dielectric 10 extends in the left-right direction, and the deflection of the dielectric 10 becomes larger than when the lower part of the dielectric 10 does not change. On the other hand, when the upper portion of the dielectric 10 contracts in the left-right direction, the lower portion of the dielectric 10 simultaneously extends in the left-right direction (see FIG. 4). For this reason, for example, only the lower part of the dielectric 10 extends in the left-right direction, and the deflection of the dielectric 10 becomes larger than when the upper part of the dielectric 10 does not change. That is, in the present embodiment, the dielectric 10 is greatly bent, so that the vibration of the piezoelectric actuator 1 is large. Therefore, the piezoelectric actuator 1 can emit a loud sound.

(第二実施形態)
次に、第二実施形態に係る圧電アクチュエータ2、およびその製造方法について、図面を参照して説明する。なお、以後の説明において、図10の紙面上側を圧電アクチュエータ2の上側とし、紙面の下側を圧電アクチュエータ2の下側とする。図10の紙面左下側を圧電アクチュエータ2の前側とし、紙面右上側を圧電アクチュエータ2の後側とする。図10の紙面右下側を圧電アクチュエータ2の右側とし、紙面左上側を圧電アクチュエータ2の左側とする。
(Second embodiment)
Next, the piezoelectric actuator 2 according to the second embodiment and the manufacturing method thereof will be described with reference to the drawings. In the following description, the upper side of the sheet of FIG. 10 is the upper side of the piezoelectric actuator 2, and the lower side of the sheet is the lower side of the piezoelectric actuator 2. The lower left side in FIG. 10 is the front side of the piezoelectric actuator 2, and the upper right side of the paper is the rear side of the piezoelectric actuator 2. The lower right side in FIG. 10 is the right side of the piezoelectric actuator 2, and the upper left side of the paper is the left side of the piezoelectric actuator 2.

第二実施形態における圧電アクチュエータ2は、基板31を備えており、基板31上に、誘電体や電極等が設けられている。なお、第一実施形態においては、第一〜第四電極11,12,13,14のうち、先に形成する電極であり、且つ露光工程(図5のS15参照)において光を遮る電極が第一電極11および第二電極12であった。第二実施形態においては、先に形成する電極であり、且つ露光工程(図14のS36、後述)において光を遮る電極を第一電極41および第二電極42とする。このため、本実施形態では、第一電極41と第二電極42とが、誘電体40の底面に配置され、後述する第三電極43および第四電極44が誘電体40の上面に配置されている。   The piezoelectric actuator 2 in the second embodiment includes a substrate 31, and a dielectric, an electrode, and the like are provided on the substrate 31. In the first embodiment, of the first to fourth electrodes 11, 12, 13, and 14, the electrode that is formed first, and the electrode that blocks light in the exposure step (see S15 in FIG. 5) is the first electrode. One electrode 11 and second electrode 12. In the second embodiment, the first electrode 41 and the second electrode 42 are electrodes that are formed first and that block light in the exposure step (S36 in FIG. 14, which will be described later). For this reason, in the present embodiment, the first electrode 41 and the second electrode 42 are disposed on the bottom surface of the dielectric 40, and a third electrode 43 and a fourth electrode 44 described later are disposed on the top surface of the dielectric 40. Yes.

まず、圧電アクチュエータ2の全体構成を図10および図11を参照して説明する。図10および図11に示すように、圧電アクチュエータ2には、平面視四角形状の板状の基板31が備えられている。基板31の前端部である基板前端部311と基板31の後端部である基板後端部312とは、それぞれ、基板前端部311と基板後端部312との間の部分である基板中央部313より下方に凹んでいる。   First, the overall configuration of the piezoelectric actuator 2 will be described with reference to FIGS. 10 and 11. As shown in FIGS. 10 and 11, the piezoelectric actuator 2 is provided with a plate-like substrate 31 having a square shape in plan view. A substrate front end portion 311 that is a front end portion of the substrate 31 and a substrate rear end portion 312 that is a rear end portion of the substrate 31 are respectively a central portion of the substrate that is a portion between the substrate front end portion 311 and the substrate rear end portion 312. It is recessed below 313.

基板31の上側には、平面視四角形状の誘電体40が備えられている。誘電体40の前後方向の長さは、基板31の前後方向の長さよりもやや短い。また、誘電体40の左右方向の長さは、基板31の前後方向の長さと同一である。誘電体40は、誘電体40の前端部である誘電体前端部401、後端部である誘電体後端部402、および誘電体中央部403から構成されている。誘電体中央部403は、誘電体前端部401と誘電体後端部402との間の部分である。   A dielectric 40 having a square shape in plan view is provided on the upper side of the substrate 31. The length of the dielectric 40 in the front-rear direction is slightly shorter than the length of the substrate 31 in the front-rear direction. Further, the length of the dielectric 40 in the left-right direction is the same as the length of the substrate 31 in the front-rear direction. The dielectric 40 includes a dielectric front end 401 that is a front end of the dielectric 40, a dielectric rear end 402 that is a rear end, and a dielectric central portion 403. The dielectric central portion 403 is a portion between the dielectric front end portion 401 and the dielectric rear end portion 402.

誘電体中央部403は、基板中央部313に対応する前後方向の長さと左右方向の長さとを有している。誘電体40は、誘電体中央部403と基板中央部313とが接するように、基板31の上側に設けられている。誘電体中央部403の前側に設けられた誘電体前端部401の上部は、誘電体中央部403の上面よりも上方に突出している。また、誘電体前端部401の下部は、誘電体中央部403の底面よりも下方に突出している。誘電体前端部401の底面と基板前端部311の上面との間には、第一配線411が設けられている。第一配線411は、後述する複数の第一電極41と接続されている。基板前端部311は、誘電体前端部401よりも前方に突出している。そして、第一配線411は、基板前端部311の上面全体に設けられている。これによって、第一配線411の前部は外部に露出しており、この露出した部分には、後述する外部配線151が接続されている。   The dielectric central portion 403 has a length in the front-rear direction and a length in the left-right direction corresponding to the substrate central portion 313. The dielectric 40 is provided on the upper side of the substrate 31 so that the dielectric central portion 403 and the substrate central portion 313 are in contact with each other. The upper part of the dielectric front end 401 provided on the front side of the dielectric central part 403 protrudes above the upper surface of the dielectric central part 403. Further, the lower portion of the dielectric front end portion 401 projects downward from the bottom surface of the dielectric central portion 403. A first wiring 411 is provided between the bottom surface of the dielectric front end 401 and the top surface of the substrate front end 311. The first wiring 411 is connected to a plurality of first electrodes 41 described later. The substrate front end portion 311 protrudes forward from the dielectric front end portion 401. The first wiring 411 is provided on the entire top surface of the substrate front end 311. As a result, the front portion of the first wiring 411 is exposed to the outside, and an external wiring 151 described later is connected to the exposed portion.

誘電体中央部403の後側に設けられた誘電体後端部402の上部は、誘電体中央部403の上面よりも上方に突出している。また、誘電体後端部402の下部は、誘電体中央部403の底面よりも下方に突出している。誘電体後端部402の底面と基板後端部312の上面との間には、第二配線421が設けられている。第二配線421は、後述する複数の第二電極42と接続されている。基板後端部312は、誘電体後端部402よりも後方に突出している。そして、第二配線421は、基板後端部312の上面全体に設けられている。これによって、第二配線421の後部は外部に露出しており、この露出した部分には、後述する外部配線152が接続されている。   The upper portion of the dielectric rear end portion 402 provided on the rear side of the dielectric central portion 403 protrudes above the upper surface of the dielectric central portion 403. Further, the lower portion of the dielectric rear end portion 402 protrudes downward from the bottom surface of the dielectric central portion 403. A second wiring 421 is provided between the bottom surface of the dielectric rear end portion 402 and the upper surface of the substrate rear end portion 312. The second wiring 421 is connected to a plurality of second electrodes 42 described later. The substrate rear end 312 protrudes rearward from the dielectric rear end 402. The second wiring 421 is provided on the entire top surface of the substrate rear end 312. Thereby, the rear portion of the second wiring 421 is exposed to the outside, and an external wiring 152 described later is connected to the exposed portion.

図11に示すように、基板中央部313の上側には、複数の第一電極41と、第一電極41とは異なる極性の電圧が印加される複数の第二電極42とが、所定の間隔(例えば、1mm)で左右方向に交互に並んで設けられている。より詳細には、第一電極41および第二電極42は、圧電アクチュエータ2の左側から、第二電極42、第一電極41、第二電極42、第一電極41、第二電極42の順番で並んでいる。第一電極41と第二電極42とは、それぞれ、誘電体中央部403の底面において、前後方向に延びている。誘電体中央部403の底面と第一電極41の底面と第二電極42の底面とは、基板中央部313の上面と接触している。また、第一電極41と第二電極42との間における誘電体中央部403の上下方向に亘る部分を、第三間隔部404という。   As shown in FIG. 11, a plurality of first electrodes 41 and a plurality of second electrodes 42 to which a voltage having a polarity different from that of the first electrodes 41 is provided at a predetermined interval above the substrate central portion 313. (For example, 1 mm) are provided alternately in the left-right direction. More specifically, the first electrode 41 and the second electrode 42 are arranged in the order of the second electrode 42, the first electrode 41, the second electrode 42, the first electrode 41, and the second electrode 42 from the left side of the piezoelectric actuator 2. Are lined up. The first electrode 41 and the second electrode 42 each extend in the front-rear direction on the bottom surface of the dielectric central portion 403. The bottom surface of the dielectric central portion 403, the bottom surface of the first electrode 41, and the bottom surface of the second electrode 42 are in contact with the top surface of the substrate central portion 313. A portion extending in the vertical direction of the dielectric central portion 403 between the first electrode 41 and the second electrode 42 is referred to as a third spacing portion 404.

誘電体中央部403の上面には、第三電極43と、第三電極43とは異なる極性の電圧が印加される第四電極44とが、複数の第三間隔部404と対向する上面に、左右方向に交互に並んで設けられている。より詳細には、第三電極43および第四電極44は、圧電アクチュエータ2の左側から、第三電極43、第四電極44、第三電極43、第四電極44、第三電極43、第四電極44の順番で並んでいる。第三電極43と第四電極44とは、それぞれ、誘電体中央部403の上面において、前後方向に延びている。誘電体中央部403の底面に設けられた第一電極41および第二電極42の上方には、第三電極43および第四電極44は設けられていない。この第三電極43および第四電極44が設けられていない部分における誘電体中央部403の上下方向に亘る部分を、第四間隔部405という。つまり、第一電極41と第二電極42とは、第四間隔部405の下側に形成されており、第三電極43と第四電極44とは、第三間隔部404の上側に形成されている。なお、本実施形態では、第一〜第四電極41,42,43,44と第三間隔部404と第四間隔部405とは、すべて同一の幅(左右方向の長さ、例えば1mm)に形成されている。   On the upper surface of the dielectric central portion 403, the third electrode 43 and the fourth electrode 44 to which a voltage having a polarity different from that of the third electrode 43 is applied are arranged on the upper surface facing the plurality of third spacing portions 404. They are arranged alternately in the left-right direction. More specifically, the third electrode 43 and the fourth electrode 44 are arranged on the left side of the piezoelectric actuator 2 from the third electrode 43, the fourth electrode 44, the third electrode 43, the fourth electrode 44, the third electrode 43, and the fourth electrode. The electrodes 44 are arranged in the order. The third electrode 43 and the fourth electrode 44 extend in the front-rear direction on the upper surface of the dielectric central portion 403, respectively. The third electrode 43 and the fourth electrode 44 are not provided above the first electrode 41 and the second electrode 42 provided on the bottom surface of the dielectric central portion 403. A portion extending in the vertical direction of the dielectric central portion 403 in a portion where the third electrode 43 and the fourth electrode 44 are not provided is referred to as a fourth spacing portion 405. That is, the first electrode 41 and the second electrode 42 are formed below the fourth interval portion 405, and the third electrode 43 and the fourth electrode 44 are formed above the third interval portion 404. ing. In the present embodiment, the first to fourth electrodes 41, 42, 43, 44, the third spacing portion 404, and the fourth spacing portion 405 all have the same width (length in the left-right direction, for example, 1 mm). Is formed.

図10に示すように、誘電体前端部401の上面には、第三配線431が設けられ、全ての第三電極43と接続されている。誘電体後端部402の上面には、第四配線441が設けられ、全ての第四電極44と接続されている。前述したように、誘電体前端部401の底面と基板前端部311との間には、第一配線411が設けられており、全ての第一電極41と接続されている。また、誘電体後端部402の底面と基板後端部312の上面との間には、第二配線421が設けられ、全ての第二電極42と接続されている。第一〜第四配線411,421,431,441には、圧電アクチュエータ2の外部に設けられた電気配線である外部配線151,152,153,154が接続されている。より詳細には、第一配線411には外部配線151が接続され、第二配線421には外部配線152が接続され、第三配線431には外部配線153が接続され、第四配線441には、外部配線154が接続されている。外部配線151,152,153,154は、圧電アクチュエータ2の第一〜第四配線411,421,431,441に印加する電圧を制御する電圧制御部(図示外)に接続されている。これによって、外部配線151,152,153,154と第一〜第四配線411,421,431,441とを介して、それぞれ第一〜第四電極41,42,43,44に電圧が印加される。   As shown in FIG. 10, the third wiring 431 is provided on the upper surface of the dielectric front end 401 and is connected to all the third electrodes 43. A fourth wiring 441 is provided on the upper surface of the dielectric rear end portion 402 and connected to all the fourth electrodes 44. As described above, the first wiring 411 is provided between the bottom surface of the dielectric front end 401 and the substrate front end 311 and is connected to all the first electrodes 41. A second wiring 421 is provided between the bottom surface of the dielectric rear end portion 402 and the upper surface of the substrate rear end portion 312 and is connected to all the second electrodes 42. External wires 151, 152, 153, and 154 that are electric wires provided outside the piezoelectric actuator 2 are connected to the first to fourth wires 411, 421, 431, and 441. More specifically, the external wiring 151 is connected to the first wiring 411, the external wiring 152 is connected to the second wiring 421, the external wiring 153 is connected to the third wiring 431, and the fourth wiring 441 is connected to the fourth wiring 441. The external wiring 154 is connected. The external wires 151, 152, 153, 154 are connected to a voltage control unit (not shown) that controls the voltage applied to the first to fourth wires 411, 421, 431, 441 of the piezoelectric actuator 2. As a result, a voltage is applied to the first to fourth electrodes 41, 42, 43, and 44 through the external wirings 151, 152, 153, and 154 and the first to fourth wirings 411, 421, 431, and 441, respectively. The

次に、誘電体40の分極の方向について説明する。図11において、分極方向は、誘電体40中の矢印で表す。図11に示すように、第三間隔部404における分極方向は、第一電極41から第二電極42に向かう方向である。また、第四間隔部405における分極方向は、第三電極43から第四電極44に向かう方向である。   Next, the direction of polarization of the dielectric 40 will be described. In FIG. 11, the polarization direction is represented by an arrow in the dielectric 40. As shown in FIG. 11, the polarization direction in the third spacing portion 404 is a direction from the first electrode 41 toward the second electrode 42. Further, the polarization direction in the fourth interval portion 405 is a direction from the third electrode 43 toward the fourth electrode 44.

次に、図11〜図13を参照して、圧電アクチュエータ2の動作について説明する。第一実施形態の場合と同様に、誘電体40に設けられた第一〜第四電極41,42,43,44に電圧が印加されると、誘電体40は、伸びたり、縮んだりする。圧電アクチュエータ2は、誘電体40の伸縮を利用して、誘電体40を撓ませることによって、音を発することができる。   Next, the operation of the piezoelectric actuator 2 will be described with reference to FIGS. As in the case of the first embodiment, when a voltage is applied to the first to fourth electrodes 41, 42, 43, 44 provided on the dielectric 40, the dielectric 40 expands or contracts. The piezoelectric actuator 2 can emit sound by bending the dielectric 40 using the expansion and contraction of the dielectric 40.

第一電極41にプラスの電位が印加され、第二電極42にマイナスの電位が印加されると、第三間隔部404には、分極の方向の逆方向に電圧が印加される。このとき、第一電極41と第二電極42との間の第三間隔部404が左右方向に伸びる。また、第一電極41と第二電極42は、誘電体40の下部に設けられているため、第一電極41と第二電極42とによって第三間隔部404に印加される電界は、第三間隔部404の上部よりも、下部の方が強い。このため、第三間隔部404の下部が、第三間隔部404の上部よりも大きく伸びる。   When a positive potential is applied to the first electrode 41 and a negative potential is applied to the second electrode 42, a voltage is applied to the third interval 404 in the direction opposite to the direction of polarization. At this time, the third spacing portion 404 between the first electrode 41 and the second electrode 42 extends in the left-right direction. In addition, since the first electrode 41 and the second electrode 42 are provided below the dielectric 40, the electric field applied to the third gap 404 by the first electrode 41 and the second electrode 42 is the third The lower part is stronger than the upper part of the interval part 404. For this reason, the lower part of the third interval part 404 extends more than the upper part of the third interval part 404.

また、第三電極43にマイナスの電圧が印加され、第四電極44にプラスの電圧が印加されると、第四間隔部405には、分極方向と同じ方向に電圧が印加される。このとき、第三電極43と第四電極44との間の第四間隔部405が縮む。また、第三電極43と第四電極44は、誘電体40の上側に設けられているため、第三電極43と第四電極44とによって第四間隔部405に印加される電界は、第四間隔部405の下部よりも、上部の方が強い。このため、第四間隔部405の上部が、第四間隔部405の下部よりも大きく縮む。   Further, when a negative voltage is applied to the third electrode 43 and a positive voltage is applied to the fourth electrode 44, a voltage is applied to the fourth spacing portion 405 in the same direction as the polarization direction. At this time, the fourth space portion 405 between the third electrode 43 and the fourth electrode 44 contracts. In addition, since the third electrode 43 and the fourth electrode 44 are provided on the upper side of the dielectric 40, the electric field applied to the fourth gap portion 405 by the third electrode 43 and the fourth electrode 44 is the fourth The upper part is stronger than the lower part of the interval part 405. For this reason, the upper part of the 4th space | interval part 405 shrinks more largely than the lower part of the 4th space | interval part 405.

第一電極41および第四電極44にプラスの電位が印加され、第二電極42および第三電極43にマイナスの電位が印加されると、上述の伸縮によって、図12に示すように、圧電アクチュエータ2の左右方向における中央部が下方に凹むように、圧電アクチュエータ2が撓む。第三間隔部404の下部が左右方向に伸び、第四間隔部405の上部が左右方向に縮むため、誘電体40全体の下部が左右方向に伸び、誘電体40の上部が左右方向に縮むためである。   When a positive potential is applied to the first electrode 41 and the fourth electrode 44 and a negative potential is applied to the second electrode 42 and the third electrode 43, the expansion and contraction causes a piezoelectric actuator as shown in FIG. The piezoelectric actuator 2 bends so that the center part of 2 in the left-right direction is recessed downward. Since the lower part of the third spacing part 404 extends in the left-right direction and the upper part of the fourth spacing part 405 contracts in the left-right direction, the lower part of the entire dielectric 40 extends in the left-right direction, and the upper part of the dielectric 40 shrinks in the left-right direction. It is.

一方、第一電極41にマイナスの電位が印加され、第二電極42にプラスの電位が印加されると、第三間隔部404には、分極の方向と同じに電圧が印加される。このとき、第一電極41と第二電極42との間の第三間隔部404が左右方向に縮む。また、第一電極41と第二電極42とは、誘電体40の下部に設けられているため、第一電極41と第二電極42とによって第三間隔部404に印加される電界は、第三間隔部404の上部よりも、下部の方が強い。このため、第三間隔部404の下部が、第三間隔部404の上部よりも大きく縮む。   On the other hand, when a negative potential is applied to the first electrode 41 and a positive potential is applied to the second electrode 42, a voltage is applied to the third spacing portion 404 in the same direction as the polarization. At this time, the third space 404 between the first electrode 41 and the second electrode 42 contracts in the left-right direction. In addition, since the first electrode 41 and the second electrode 42 are provided below the dielectric 40, the electric field applied to the third gap 404 by the first electrode 41 and the second electrode 42 is The lower part is stronger than the upper part of the three-interval part 404. For this reason, the lower part of the 3rd space | interval part 404 shrinks larger than the upper part of the 3rd space | interval part 404. FIG.

また、第三電極43にプラスの電圧が印加され、第四電極44にマイナスの電圧が印加されると、第四間隔部405には、分極方向の逆方向に電圧が印加される。このとき、第三電極43と第四電極44との間の第四間隔部405が左右方向に伸びる。また、第三電極43と第四電極44は、誘電体40の上部に設けられているため、第三電極43と第四電極44とによって第四間隔部405に印加される電界は、第四間隔部405の下部よりも、上部の方が強い。このため、第四間隔部405の上部が、第四間隔部405の下部よりも大きく伸びる。   Further, when a positive voltage is applied to the third electrode 43 and a negative voltage is applied to the fourth electrode 44, a voltage is applied to the fourth spacing portion 405 in the direction opposite to the polarization direction. At this time, the fourth space 405 between the third electrode 43 and the fourth electrode 44 extends in the left-right direction. In addition, since the third electrode 43 and the fourth electrode 44 are provided on the upper portion of the dielectric 40, the electric field applied to the fourth spacing portion 405 by the third electrode 43 and the fourth electrode 44 is the fourth The upper part is stronger than the lower part of the interval part 405. For this reason, the upper part of the 4th space | interval part 405 extends more largely than the lower part of the 4th space | interval part 405.

第一電極41および第四電極44にマイナスの電位が印加され、第二電極42および第三電極43にプラスの電位が印加されると、上述の伸縮によって、図13に示すように圧電アクチュエータ2の左右方向における中央部が上方に盛り上がるように、圧電アクチュエータ2が撓む。第三間隔部404の下部が縮み、第四間隔部405の上部が伸びるため、誘電体40全体の上部が伸び、誘電体40の下部が縮むためである。   When a negative potential is applied to the first electrode 41 and the fourth electrode 44, and a positive potential is applied to the second electrode 42 and the third electrode 43, the piezoelectric actuator 2 as shown in FIG. The piezoelectric actuator 2 bends so that the center in the left-right direction rises upward. This is because the lower portion of the third spacing portion 404 contracts and the upper portion of the fourth spacing portion 405 extends, so that the upper portion of the entire dielectric 40 extends and the lower portion of the dielectric 40 contracts.

つまり、第一電極41と第二電極42とに印加するプラスとマイナスとの電位を第一電極41との間で交互に入れ替え、同時に、第三電極43と第四電極44とに印加するプラスとマイナスとの電位を第三電極43と第四電極44との間で交互に入れ替えることによって、図12および図13の間で、圧電アクチュエータ2が変化する。この変化によって、圧電アクチュエータ2は振動し、音を発することができる。   In other words, the positive and negative potentials applied to the first electrode 41 and the second electrode 42 are alternately switched between the first electrode 41 and simultaneously applied to the third electrode 43 and the fourth electrode 44. The piezoelectric actuator 2 changes between FIG. 12 and FIG. 13 by alternately switching the negative and negative potentials between the third electrode 43 and the fourth electrode 44. Due to this change, the piezoelectric actuator 2 can vibrate and emit sound.

次に、圧電アクチュエータ2の製造方法について、図14〜図18を参照して説明する。図15および図16の(A)〜(J)は、図17および図18の(A)〜(J)に対応しており、各工程における圧電アクチュエータ2のIII−III断面およびIV−IV断面(図10参照)を表している。   Next, a manufacturing method of the piezoelectric actuator 2 will be described with reference to FIGS. (A) to (J) in FIGS. 15 and 16 correspond to (A) to (J) in FIGS. 17 and 18, and the III-III section and the IV-IV section of the piezoelectric actuator 2 in each step. (Refer to FIG. 10).

図14〜図18に示すように、まず、第一形成工程(S31)では、基板31の上側に、金属を例えば、100nmの厚みで蒸着し、第一電極41、第二電極42、第一配線411、および第二配線421を形成する(図15(A)および図17(A)参照)。基板31は、光を透過することができる材料であり、例えば、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)、PVC(ポリ塩化ビニル)、ナイロン11(ポリアミド)、ビニリデンシアナイド系共重合体、ポリ乳酸(PLA)などで構成されている。また、第一電極41、第二電極42、第一配線411、および第二配線421の材料には、例えば、Al、Cuなどが使用できる。S31の工程では、第一電極41および第二電極42の配置は、前述したように、基板中央部313の上側で所定の間隔で交互に並んで配置される。また、第一配線411は基板前端部311の上側に形成され、第二配線421は基板後端部312の上側に形成される。このとき、基板前端部311と基板後端部312との上面は、基板中央部313の上面より下方に位置しているため、第一配線411と第二配線421とは、第一電極41と第二電極42とに接続されていない。なお、基板31の上下方向の厚みは、例えば、基板前端部311が50nmであり、基板後端部312が50nmであり、基板中央部313が200nmである。   As shown in FIGS. 14 to 18, first, in the first formation step (S 31), a metal is deposited on the upper side of the substrate 31 to a thickness of, for example, 100 nm, and the first electrode 41, the second electrode 42, and the first A wiring 411 and a second wiring 421 are formed (see FIGS. 15A and 17A). The substrate 31 is a material that can transmit light. For example, PVDF (polyvinylidene fluoride), PVC (polyvinyl chloride), nylon 11 (polyamide), vinylidene cyanide-based copolymer, polylactic acid (PLA) Etc. Moreover, Al, Cu etc. can be used for the material of the 1st electrode 41, the 2nd electrode 42, the 1st wiring 411, and the 2nd wiring 421, for example. In the step S31, the first electrode 41 and the second electrode 42 are arranged alternately at predetermined intervals on the upper side of the substrate center portion 313 as described above. The first wiring 411 is formed above the substrate front end 311, and the second wiring 421 is formed above the substrate rear end 312. At this time, since the upper surfaces of the substrate front end portion 311 and the substrate rear end portion 312 are located below the upper surface of the substrate center portion 313, the first wiring 411 and the second wiring 421 are connected to the first electrode 41. It is not connected to the second electrode 42. For example, the substrate 31 has a front end 311 of 50 nm, a substrate rear end 312 of 50 nm, and a substrate center 313 of 200 nm.

次いで、第二接続工程(S32)では、インクジェット法で導電ペーストを塗布することによって、第一配線411が全ての第一電極41に接続され、第二配線421が全ての第二電極42に接続される(図15(B)および図17(B)参照)。なお、図17(B)では、第二電極42と第二配線421とが接続されている。   Next, in the second connection step (S32), the first wiring 411 is connected to all the first electrodes 41 and the second wiring 421 is connected to all the second electrodes 42 by applying a conductive paste by an ink jet method. (See FIGS. 15B and 17B). In FIG. 17B, the second electrode 42 and the second wiring 421 are connected.

次いで、誘電体形成工程(S33)では、例えば1mmの厚みで誘電体を塗布し、誘電体40を形成する(図15(C)および図17(C)参照)。このとき、誘電体前端部401および誘電体後端部402を形成する部分には、誘電体中央部403より厚く(例えば、1.1mmの厚み。)誘電体を塗布する。これによって、誘電体前端部401と誘電体後端部402とが、誘電体中央部403よりも上下方向に突出するように形成される(図17(C)参照)。誘電体40の材料は、光を透過することができる材料であり、例えば、PVDFのような強誘電体ポリマーや、テトラチアフルパレン・ブロマニル(TTF−BF)のような有機電荷移動体を使用することができる。   Next, in the dielectric formation step (S33), for example, a dielectric is applied with a thickness of 1 mm to form the dielectric 40 (see FIGS. 15C and 17C). At this time, a dielectric material thicker than the dielectric central part 403 (for example, 1.1 mm in thickness) is applied to a part where the dielectric front end part 401 and the dielectric rear end part 402 are formed. Thus, the dielectric front end portion 401 and the dielectric rear end portion 402 are formed so as to protrude in the vertical direction from the dielectric central portion 403 (see FIG. 17C). The material of the dielectric 40 is a material that can transmit light. For example, a ferroelectric polymer such as PVDF or an organic charge transfer material such as tetrathiafulpalene bromilil (TTF-BF) is used. be able to.

分極工程(S34)では、図15(C)に示すように、分極方向が形成される。分極工程(S34)では、誘電体中央部403の上面と、基板中央部313の底面とのそれぞれに、分極形成用の電圧を印加する一対の分極用電極が接触される。そして、この分極用電極を与える電圧を変化させながら、分極用電極を左右方向に移動させることによって、図15(C)に示すような分極方向が形成される。分極の方向の詳細については、図11を参照して説明済みなので省略する。   In the polarization step (S34), the polarization direction is formed as shown in FIG. In the polarization step (S34), a pair of polarization electrodes for applying a voltage for polarization formation is brought into contact with the upper surface of the dielectric central portion 403 and the bottom surface of the substrate central portion 313, respectively. Then, the polarization direction as shown in FIG. 15C is formed by moving the polarization electrode in the left-right direction while changing the voltage applied to the polarization electrode. Details of the direction of polarization have been described with reference to FIG.

次いで、フォトレジスト塗布工程(S35)では、スピンコート法によって、誘電体40の上面にネガ型のフォトレジストを塗布し、フォトレジスト層52を形成する(図15(D)および図17(D)参照)。次いで、露光工程(S36)では、基板31の下方から上方に向けて光を照射して露光を行う(図15(E)および図17(E)参照)。なお、図15(E)および図17(E)においては、照射される光の方向を矢印50で表している。S36の工程において照射された光の一部は、第一電極41と第二電極42とに遮られる。このため、フォトレジスト層52において、第一電極41と第二電極42とに誘電体40を挟んで対向する部分は、露光されず硬化しない。一方、第一電極41と第二電極42とがない部分では、光透過性のある基板31と誘電体40とを光が通過し、フォトレジスト層52が露光されて硬化する。   Next, in a photoresist coating step (S35), a negative photoresist is applied to the upper surface of the dielectric 40 by spin coating to form a photoresist layer 52 (FIGS. 15D and 17D). reference). Next, in the exposure step (S36), exposure is performed by irradiating light from below to above the substrate 31 (see FIGS. 15E and 17E). In FIG. 15E and FIG. 17E, the direction of the irradiated light is indicated by an arrow 50. A part of the light irradiated in the step S <b> 36 is blocked by the first electrode 41 and the second electrode 42. For this reason, the portion of the photoresist layer 52 that faces the first electrode 41 and the second electrode 42 across the dielectric 40 is not exposed and is not cured. On the other hand, in a portion where the first electrode 41 and the second electrode 42 are not provided, light passes through the light-transmitting substrate 31 and the dielectric 40, and the photoresist layer 52 is exposed and cured.

次いで、エッチング工程(S37)では、エッチングにより、フォトレジスト層52における、S37の工程で露光されず硬化していない部分のフォトレジストを除去する(図16(F)および図18(F)参照)。次いで、防水材料塗布工程(S38)では、S37の工程で除去されなかったフォトレジスト層52の上側と、S37の工程でフォトレジスト層52が除去された部分の誘電体40の上側とに、防水材料53が塗布され、防水コーティングされる(図16(G)および図18(G)参照)。   Next, in the etching step (S37), the photoresist in the photoresist layer 52 that is not exposed and not cured in the step S37 is removed by etching (see FIGS. 16F and 18F). . Next, in the waterproof material application step (S38), the waterproofing is performed on the upper side of the photoresist layer 52 that has not been removed in the step of S37 and on the upper side of the dielectric 40 where the photoresist layer 52 has been removed in the step of S37. Material 53 is applied and waterproof coated (see FIGS. 16G and 18G).

次いで、フォトレジスト除去工程(S39)では、S37の処理で除去されなかったフォトレジスト層52をアセトン溶液中で超音波洗浄することによって除去する。このとき、フォトレジスト層52の上側の塗布されていた防水材料53も除去される(図16(H)および図18(H)参照)。   Next, in the photoresist removal step (S39), the photoresist layer 52 that has not been removed in the process of S37 is removed by ultrasonic cleaning in an acetone solution. At this time, the waterproof material 53 applied on the upper side of the photoresist layer 52 is also removed (see FIGS. 16H and 18H).

次いで、電極形成工程(S40)では、インクジェット法によって誘電体40の上側に金属が塗布される。塗布された金属は防水材料53の上側には定着せず、S39の工程においてフォトレジスト層52が除去された部分に導かれる。これによって、S39の工程においてフォトレジスト層52が除去された部分に、第三電極43と第四電極44とが形成される(図16(I)および図18(I)参照)。なお、第三電極43および第四電極44の材料には、例えば、Al、Cuなどが使用できる。   Next, in the electrode forming step (S40), a metal is applied to the upper side of the dielectric 40 by an ink jet method. The applied metal is not fixed on the upper side of the waterproof material 53 and is guided to the portion where the photoresist layer 52 is removed in the step of S39. Thereby, the third electrode 43 and the fourth electrode 44 are formed in the portion where the photoresist layer 52 has been removed in the step of S39 (see FIGS. 16I and 18I). For example, Al, Cu or the like can be used as the material of the third electrode 43 and the fourth electrode 44.

次いで、第二配線形成工程(S41)では、S39の工程において除去されなかった防水材料53が、アセトン溶液中で超音波洗浄されることによって除去される。また、第三配線431および第四配線441が形成される(図16(J)および図18(J)参照)。S41の工程では、インクジェット法によって金属が塗布されることによって、誘電体前端部401の上面に第三配線431が形成され、誘電体後端部402の上面に第四配線441が形成される。次いで、第三接続工程(S42)では、インクジェットで導電ペーストが塗布されることによって、第三配線431が全ての第三電極43に接続され、第四配線441が全ての第四電極44に接続される(図示せず)。   Next, in the second wiring formation step (S41), the waterproof material 53 that has not been removed in the step S39 is removed by ultrasonic cleaning in an acetone solution. In addition, a third wiring 431 and a fourth wiring 441 are formed (see FIGS. 16J and 18J). In the step of S41, a metal is applied by an inkjet method, whereby a third wiring 431 is formed on the upper surface of the dielectric front end portion 401, and a fourth wiring 441 is formed on the upper surface of the dielectric rear end portion 402. Next, in the third connection step (S42), the third wiring 431 is connected to all the third electrodes 43 and the fourth wiring 441 is connected to all the fourth electrodes 44 by applying the conductive paste by inkjet. (Not shown).

以上の工程によって、圧電アクチュエータ2が形成される。本実施形態によれば、誘電体40の底面に設けられた第一、第二電極41,42が、誘電体40の上面に設けられた第三、第四電極43,44に対向しない。このため、誘電体40の底面に設けられた第一、第二電極41,42と、誘電体40の上面に設けられた第三、第四電極43,44とが互いに対向する場合に比べて、寄生容量が発生しにくい。このため、寄生容量の影響を受け難く、第一〜第四電極41,42,43,44に電圧を印加して、誘電体40の振動を制御する場合の精度が向上する。よって、高精度に圧電アクチュエータ2を振動させることができる。   Through the above steps, the piezoelectric actuator 2 is formed. According to the present embodiment, the first and second electrodes 41 and 42 provided on the bottom surface of the dielectric 40 do not face the third and fourth electrodes 43 and 44 provided on the top surface of the dielectric 40. For this reason, compared with the case where the 1st, 2nd electrodes 41 and 42 provided in the bottom face of the dielectric 40, and the 3rd and 4th electrodes 43 and 44 provided in the upper surface of the dielectric 40 mutually oppose. , Parasitic capacitance is less likely to occur. For this reason, it is hard to be influenced by the parasitic capacitance, and the accuracy in controlling the vibration of the dielectric 40 by applying a voltage to the first to fourth electrodes 41, 42, 43, 44 is improved. Therefore, the piezoelectric actuator 2 can be vibrated with high accuracy.

また、本実施形態では、S36の露光工程(図14参照)において、第一電極41と第二電極42とに遮られなかった光が、誘電体40の上面に塗布されたフォトレジスト層52を露光する。そして、この露光されたフォトレジスト層52の部分に、S40の電極形成工程(図14参照)において、第三電極43と第四電極44とが形成される。つまり、第一電極41と第二電極42とが利用されることによって、第三電極43と第四電極44との配線パターンが決定される。このため、第三電極43と第四電極44とを形成する場合に、別途マスク等を用意する必要がない。よって、コストダウンが可能である。また、第一電極41と第二電極42とが、第三電極43と第四電極44とに対向しないように形成されるため、寄生容量の発生が防止され、高精度に圧電アクチュエータ2を振動させることができる。   In the present embodiment, the light not blocked by the first electrode 41 and the second electrode 42 in the exposure step of S36 (see FIG. 14) is applied to the photoresist layer 52 applied to the upper surface of the dielectric 40. Exposure. Then, the third electrode 43 and the fourth electrode 44 are formed in the exposed photoresist layer 52 in the electrode forming step of S40 (see FIG. 14). That is, the wiring pattern of the third electrode 43 and the fourth electrode 44 is determined by using the first electrode 41 and the second electrode 42. For this reason, when forming the 3rd electrode 43 and the 4th electrode 44, it is not necessary to prepare a mask etc. separately. Therefore, the cost can be reduced. In addition, since the first electrode 41 and the second electrode 42 are formed so as not to face the third electrode 43 and the fourth electrode 44, generation of parasitic capacitance is prevented, and the piezoelectric actuator 2 is vibrated with high accuracy. Can be made.

また、誘電体前端部401と誘電体後端部402との上下方向の厚みは、誘電体中央部403の上下方向の厚みより大きくなるように形成されている。これによって、誘電体前端部401の底面に設けられた第一配線411と、誘電体前端部401の上面に設けられた第三配線431との間に寄生容量が発生することが防止される。また、誘電体後端部402の底面に設けられた第二配線421と、誘電体後端部402の上面に設けられた第四配線441との間に寄生容量が発生することが防止される。このため、電圧制御部が第一〜第四配線411,421,431,441を介して、第一〜第四電極41,42,43,44に電圧を印加して、誘電体40の振動を制御する場合の精度が向上する。よって、高精度に圧電アクチュエータ2を振動させることができる。   In addition, the vertical thickness of the dielectric front end portion 401 and the dielectric rear end portion 402 is formed to be larger than the vertical thickness of the dielectric central portion 403. This prevents a parasitic capacitance from being generated between the first wiring 411 provided on the bottom surface of the dielectric front end 401 and the third wiring 431 provided on the top surface of the dielectric front end 401. In addition, the generation of parasitic capacitance between the second wiring 421 provided on the bottom surface of the dielectric rear end portion 402 and the fourth wiring 441 provided on the upper surface of the dielectric rear end portion 402 is prevented. . For this reason, the voltage control unit applies a voltage to the first to fourth electrodes 41, 42, 43, 44 via the first to fourth wirings 411, 421, 431, 441, and vibrates the dielectric 40. The accuracy when controlling is improved. Therefore, the piezoelectric actuator 2 can be vibrated with high accuracy.

また、第一〜第四配線411,421,431,441が設けられているため、第一〜第四電極41,42,43,44に電圧を印加するための外部配線は、4本でよい。つまり、複数設けられた第一〜第四電極41,42,43,44の個々の電極に、誘電体40の外部から電気配線を接続する必要がない。このため、外部配線の本数を削減することができる。   Further, since the first to fourth wirings 411, 421, 431, and 441 are provided, the number of external wirings for applying a voltage to the first to fourth electrodes 41, 42, 43, and 44 may be four. . That is, it is not necessary to connect an electrical wiring from the outside of the dielectric 40 to each of the plurality of first to fourth electrodes 41, 42, 43, 44. For this reason, the number of external wirings can be reduced.

また、本実施形態では、誘電体40の下部が左右方向に伸びた場合には、同時に、誘電体40の上部が左右方向に縮む(図12参照)。このため、例えば、誘電体40の下部のみが左右方向に伸び、誘電体40の上部は変化しない場合に比べて、誘電体40の撓みが大きくなる。一方、誘電体40の下部が左右方向に縮んだ場合には、同時に、誘電体40の上部が左右方向に伸びる(図13参照)。このため、例えば、誘電体40の上部のみが左右方向に伸び、誘電体40の下部は変化しない場合に比べて、誘電体40の撓みが大きくなる。つまり、本実施形態では、誘電体40が大きく撓むので、圧電アクチュエータ2の振動が大きい。したがって、圧電アクチュエータ2は、大きな音を発することができる。   In the present embodiment, when the lower portion of the dielectric 40 extends in the left-right direction, the upper portion of the dielectric 40 simultaneously shrinks in the left-right direction (see FIG. 12). For this reason, for example, only the lower part of the dielectric 40 extends in the left-right direction, and the deflection of the dielectric 40 becomes larger than when the upper part of the dielectric 40 does not change. On the other hand, when the lower portion of the dielectric 40 contracts in the left-right direction, the upper portion of the dielectric 40 simultaneously extends in the left-right direction (see FIG. 13). For this reason, for example, only the upper part of the dielectric 40 extends in the left-right direction, and the deflection of the dielectric 40 becomes larger than when the lower part of the dielectric 40 does not change. That is, in the present embodiment, the dielectric 40 is greatly bent, so that the vibration of the piezoelectric actuator 2 is large. Therefore, the piezoelectric actuator 2 can emit a loud sound.

なお、本発明は第一、第二実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、第一実施形態において、前端部101と後端部102との厚みを、中央部103の厚みより大きくし、第二実施形態において、誘電体前端部401と誘電体後端部402の厚みを、誘電体中央部403の厚みよりも大きくして、配線に寄生容量が発生することを防止していたが、これに限定されない。例えば、厚みを大きくせず、前端部101、後端部102、誘電体前端部401、および誘電体後端部402のそれぞれを挟んで対向する配線の間に、絶縁層を形成することで、寄生容量の発生を防止してもよい。   The present invention is not limited to the first and second embodiments, and various modifications can be made. For example, in the first embodiment, the thickness of the front end portion 101 and the rear end portion 102 is made larger than the thickness of the central portion 103, and in the second embodiment, the thickness of the dielectric front end portion 401 and the dielectric rear end portion 402. Is made larger than the thickness of the dielectric central portion 403 to prevent the generation of parasitic capacitance in the wiring, but is not limited thereto. For example, without increasing the thickness, by forming an insulating layer between the wirings facing each other across the front end 101, the rear end 102, the dielectric front end 401, and the dielectric rear end 402, Generation of parasitic capacitance may be prevented.

また、前端部101、後端部102、誘電体前端部401、誘電体後端部402を形成しなくてもよい。この場合、第一実施形態においては、中央部103および第一〜第四電極11,12,13,14を形成し、第二実施形態においては、基板中央部313、誘電体中央部403、および第一〜第四電極41,42,43,44を形成すればよい。この場合においても、各電極に外部配線を接続し、電圧を供給することで、圧電アクチュエータ1,2を振動させることができる。   Further, the front end portion 101, the rear end portion 102, the dielectric front end portion 401, and the dielectric rear end portion 402 may not be formed. In this case, in the first embodiment, the central portion 103 and the first to fourth electrodes 11, 12, 13, and 14 are formed. In the second embodiment, the substrate central portion 313, the dielectric central portion 403, and The first to fourth electrodes 41, 42, 43, and 44 may be formed. Also in this case, the piezoelectric actuators 1 and 2 can be vibrated by connecting external wiring to each electrode and supplying a voltage.

また、第一実施形態の第一〜第四電極11,12,13,14や、第二実施形態の第一〜第四電極41,42,43,44の本数や大きさは限定されない。   Further, the number and size of the first to fourth electrodes 11, 12, 13, and 14 of the first embodiment and the first to fourth electrodes 41, 42, 43, and 44 of the second embodiment are not limited.

なお、第一、第二実施形態において、S14〜S18の工程(図5参照)およびS34〜S40の工程(図14参照)が、本発明の「第二形成工程」に相当する。また、第一配線111および第二配線121を形成するS13の工程(図5参照)、第一配線111を第一電極11に接続し、第二配線121を接続するS20の工程(図5参照)、第一配線411と第二配線421を形成するS31の工程(図14参照)、およびS32の工程(図14参照)が本発明の「第三形成工程」に相当する。また、S19の工程、S20の工程(図5参照)、第三配線431および第四配線441を形成するS41の工程、およびS42の工程(図14参照)が、本発明の「第四形成工程」に相当する。   In the first and second embodiments, the steps S14 to S18 (see FIG. 5) and the steps S34 to S40 (see FIG. 14) correspond to the “second forming step” of the present invention. Further, the process of S13 for forming the first wiring 111 and the second wiring 121 (see FIG. 5), the process of S20 for connecting the first wiring 111 to the first electrode 11 and connecting the second wiring 121 (see FIG. 5). ), The step of S31 (see FIG. 14) for forming the first wiring 411 and the second wiring 421, and the step of S32 (see FIG. 14) correspond to the “third formation step” of the present invention. Further, the process of S19, the process of S20 (see FIG. 5), the process of S41 for forming the third wiring 431 and the fourth wiring 441, and the process of S42 (see FIG. 14) are “fourth forming process” of the present invention. Is equivalent to.

1,2 圧電アクチュエータ
10 誘電体
11,41 第一電極
12,42 第二電極
13,43 第三電極
14,44 第四電極
22,52 フォトレジスト層
31 基板
40 誘電体
101 前端部
102 後端部
103 中央部
104 第一間隔部
105 第二間隔部
111,411 第一配線
121,421 第二配線
131,431 第三配線
141,441 第四配線
313 基板中央部
401 誘電体前端部
402 誘電体後端部
403 誘電体中央部
404 第三間隔部
405 第四間隔部
1, 2 Piezoelectric actuator 10 Dielectric 11, 41 First electrode 12, 42 Second electrode 13, 43 Third electrode 14, 44 Fourth electrode 22, 52 Photoresist layer 31 Substrate 40 Dielectric 101 Front end 102 Rear end 103 Central portion 104 First spacing portion 105 Second spacing portions 111 and 411 First wiring 121 and 421 Second wiring 131 and 431 Third wiring 141 and 441 Fourth wiring 313 Substrate central portion 401 Dielectric front end portion 402 Dielectric rear portion End portion 403 Dielectric center portion 404 Third spacing portion 405 Fourth spacing portion

Claims (8)

分極された誘電体の厚み方向において対向する面のうち一の面に設けられた複数の第一電極と、
前記一の面に設けられ、前記第一電極とは異なる極性の電圧が印加される複数の第二電極と、
前記誘電体における前記一の面に対向する他の面に設けられた複数の第三電極と、
前記他の面に設けられ、前記第三電極とは異なる極性の電圧が印加される複数の第四電極と
を備え、
前記第一電極と前記第二電極とは、前記一の面に所定の間隔で交互に並んで設けられ、
前記第三電極と前記第四電極とは、前記他の面における、前記第一電極と前記第二電極との間の複数の前記間隔に対向する位置に、交互に並んで設けられ、
分極された前記誘電体の分極方向は、
前記第一電極と前記第二電極との間の前記誘電体の厚み方向に亘る部分においては、前記各第一電極から前記各第二電極に向かう方向であり、
前記第三電極と前記第四電極との間の前記誘電体の厚み方向に亘る部分においては、前記各第三電極から前記各第四電極に向かう方向であることを特徴とする圧電アクチュエータ。
A plurality of first electrodes provided on one of the faces opposed in the thickness direction of the polarized dielectric;
A plurality of second electrodes provided on the one surface and applied with a voltage having a polarity different from that of the first electrode;
A plurality of third electrodes provided on the other surface of the dielectric material facing the one surface;
A plurality of fourth electrodes provided on the other surface and applied with a voltage having a polarity different from that of the third electrode;
The first electrode and the second electrode are provided alternately on the one surface at predetermined intervals,
The third electrode and the fourth electrode are provided alternately in a position facing the plurality of intervals between the first electrode and the second electrode on the other surface,
The polarization direction of the polarized dielectric is
In the portion across the thickness direction of the dielectric between the first electrode and the second electrode, the direction from the first electrode to the second electrode,
The piezoelectric actuator according to claim 1, wherein a portion extending in the thickness direction of the dielectric between the third electrode and the fourth electrode is a direction from each third electrode toward each fourth electrode.
前記誘電体の前記一の面側に設けられ、前記複数の第一電極を接続する第一配線と、
前記誘電体の前記一の面側に設けられ、前記複数の第二電極を接続する第二配線と、
前記誘電体の前記他の面側に設けられ、前記複数の第三電極を接続する第三配線と、
前記誘電体の前記他の面側に設けられ、前記複数の第四電極を接続する第四配線と
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の圧電アクチュエータ
A first wiring provided on the one surface side of the dielectric and connecting the plurality of first electrodes;
A second wiring that is provided on the one surface side of the dielectric and connects the plurality of second electrodes;
A third wiring provided on the other surface side of the dielectric and connecting the plurality of third electrodes;
The piezoelectric actuator according to claim 1, further comprising a fourth wiring provided on the other surface side of the dielectric and connecting the plurality of fourth electrodes.
前記第一配線と前記第二配線とが、前記第三配線と前記第四配線とに前記誘電体を挟んで対向する部分における前記誘電体の厚みは、前記誘電体の他の部分の厚みよりも大きいことを特徴とする請求項2に記載の圧電アクチュエータ。   The thickness of the dielectric in the portion where the first wiring and the second wiring face each other with the dielectric interposed between the third wiring and the fourth wiring is larger than the thickness of the other portion of the dielectric. The piezoelectric actuator according to claim 2, wherein 誘電体を分極する分極工程と、
前記誘電体の一の面に、複数の第一電極と、前記第一電極とは異なる極性の電圧が印加される複数の第二電極とを所定の間隔で交互に並べて形成する第一形成工程と、
前記誘電体の前記一の面に対向する他の面における、前記第一電極と前記第二電極との間の複数の前記間隔に対向する位置に、第三電極と、前記第三電極とは異なる極性の電圧が印加される第四電極とを交互に並べて複数形成する第二形成工程と
を備え、
前記分極工程によって分極された前記誘電体の分極方向は、
前記第一電極と前記第二電極との間の前記誘電体の厚み方向に亘る部分においては、前記各第一電極から前記各第二電極に向かう方向であり、
前記第三電極と前記第四電極との間の前記誘電体の厚み方向に亘る部分においては、前記各第三電極から前記各第四電極に向かう方向であることを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
A polarization step for polarizing the dielectric;
A first forming step of forming a plurality of first electrodes and a plurality of second electrodes to which a voltage having a polarity different from that of the first electrode is alternately arranged at a predetermined interval on one surface of the dielectric When,
The third electrode and the third electrode are located at positions facing the plurality of intervals between the first electrode and the second electrode on the other surface of the dielectric material facing the one surface. A second formation step of alternately forming a plurality of fourth electrodes to which voltages of different polarities are applied, and
The polarization direction of the dielectric material polarized by the polarization step is:
In the portion across the thickness direction of the dielectric between the first electrode and the second electrode, the direction from the first electrode to the second electrode,
Production of a piezoelectric actuator characterized in that a portion across the thickness direction of the dielectric between the third electrode and the fourth electrode is a direction from each third electrode toward each fourth electrode. Method.
板状の基板に、複数の第一電極と、前記第一電極とは異なる極性の電圧が印加される複数の第二電極とを所定の間隔で交互に並べて形成する第一形成工程と、
前記第一形成工程において形成される前記第一電極と前記第二電極とを覆うように誘電体を形成する誘電体形成工程と、
前記誘電体を分極する分極工程と、
前記誘電体の前記基板側の面である一の面に対向する他の面における、前記第一電極と前記第二電極との間の複数の前記間隔に対向する位置に、第三電極と、前記第三電極とは異なる極性の電圧が印加される第四電極とを交互に並べて複数形成する第二形成工程と
を備え、
前記分極工程によって分極された前記誘電体の分極方向は、
前記第一電極と前記第二電極との間の前記誘電体の厚み方向に亘る部分においては、前記各第一電極から前記各第二電極に向かう方向であり、
前記第三電極と前記第四電極との間の前記誘電体の厚み方向に亘る部分においては、前記各第三電極から前記各第四電極に向かう方向であることを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
A first forming step in which a plurality of first electrodes and a plurality of second electrodes to which a voltage having a polarity different from that of the first electrode is applied are alternately arranged at predetermined intervals on a plate-like substrate;
A dielectric forming step of forming a dielectric so as to cover the first electrode and the second electrode formed in the first forming step;
A polarization step of polarizing the dielectric;
A third electrode at a position facing the plurality of intervals between the first electrode and the second electrode on the other surface facing the one surface that is the surface on the substrate side of the dielectric, A second forming step of alternately forming a plurality of fourth electrodes to which a voltage having a polarity different from that of the third electrode is applied, and
The polarization direction of the dielectric material polarized by the polarization step is:
In the portion across the thickness direction of the dielectric between the first electrode and the second electrode, the direction from the first electrode to the second electrode,
Production of a piezoelectric actuator characterized in that a portion across the thickness direction of the dielectric between the third electrode and the fourth electrode is a direction from each third electrode toward each fourth electrode. Method.
前記第二形成工程は、
前記誘電体の前記他の面にフォトレジストを塗布するフォトレジスト塗布工程と、
前記一の面側から光を照射し、前記フォトレジストにおける、前記第一電極と前記第二電極との間の複数の前記間隔に対向する位置を露光する露光工程と、
前記フォトレジストの露光された部分に対応する位置に、前記フォトレジストに換えて、前記第三電極と前記第四電極とを形成する電極形成工程と
を備えたことを特徴とする請求項4または5に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
The second forming step includes
A photoresist coating step of coating a photoresist on the other surface of the dielectric;
An exposure step of irradiating light from the one surface side and exposing a plurality of positions facing the gap between the first electrode and the second electrode in the photoresist;
5. An electrode forming step of forming the third electrode and the fourth electrode in place of the photoresist at a position corresponding to the exposed portion of the photoresist. A method for manufacturing the piezoelectric actuator according to claim 5.
前記誘電体の前記一の面側に、前記複数の第一電極を接続する第一配線と、前記複数の第二電極を接続する第二配線とを形成する第三形成工程と、
前記誘電体の前記他の面側に、前記複数の第三電極を接続する第三配線と、前記複数の第四電極を接続する第四配線とを形成する第四形成工程と
を備えたことを特徴とする請求項4から6のいずれかに記載の圧電アクチュエータの製造方法。
A third forming step of forming a first wiring connecting the plurality of first electrodes and a second wiring connecting the plurality of second electrodes on the one surface side of the dielectric;
A fourth forming step of forming a third wiring for connecting the plurality of third electrodes and a fourth wiring for connecting the plurality of fourth electrodes on the other surface side of the dielectric; A method for manufacturing a piezoelectric actuator according to any one of claims 4 to 6.
前記第一配線と前記第二配線とが、前記第三配線と前記第四配線とに前記誘電体を挟んで対向する部分における前記誘電体の厚みは、前記誘電体の他の部分の厚みよりも大きいことを特徴とする請求項7に記載の圧電アクチュエータの製造方法。   The thickness of the dielectric in the portion where the first wiring and the second wiring face each other with the dielectric interposed between the third wiring and the fourth wiring is larger than the thickness of the other portion of the dielectric. The method of manufacturing a piezoelectric actuator according to claim 7, wherein
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