JP2015216722A - Piezoelectric actuator - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric actuator capable of suitably transmitting displacement of a piezoelectric element.SOLUTION: The piezoelectric actuator includes: a piezoelectric substance 41 having a first principal surface 41a and a second principal surface 41b which are opposed to each other; a piezoelectric element 40 including a first external electrode 42 arranged on the first principal surface 41a and a second external electrode 43 arranged on the second principal surface 41b; and a support member for restricting and supporting the piezoelectric element 40. The piezoelectric element 40 is restricted and supported by the support member in a state where restriction force applied from the first principal surface 41a side to the piezoelectric substance 41 is larger than restriction force applied from the second principal surface 41b side to the piezoelectric substance 41. Restriction force applied from the second external electrode 43 to the piezoelectric substance 41 is larger than restriction force applied from the first external electrode 42 to the piezoelectric substance 41.

Description

本発明は、圧電アクチュエータに関する。   The present invention relates to a piezoelectric actuator.

互いに対向する第一及び第二主面を有する圧電体と、前記第一主面に配置された第一外部電極と、前記第二主面に配置された第二外部電極と、を備える圧電素子と、圧電素子を支持する支持部材と、を備えた圧電アクチュエータが知られている(たとえば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の圧電アクチュエータでは、ハードディスク装置(HDD)用のサスペンションのアクチュエータベースが上記支持部材に相当しており、圧電素子は、その変位をアクチュエータベースに伝達する。   A piezoelectric element comprising: a piezoelectric body having first and second main surfaces facing each other; a first external electrode disposed on the first main surface; and a second external electrode disposed on the second main surface. A piezoelectric actuator including a piezoelectric element and a support member that supports the piezoelectric element is known (see, for example, Patent Document 1). In the piezoelectric actuator described in Patent Document 1, the actuator base of a suspension for a hard disk drive (HDD) corresponds to the support member, and the piezoelectric element transmits the displacement to the actuator base.

特開2002−184140号公報JP 2002-184140 A

近年、電子機器では、小型化又は薄型化が進んでいる。それに伴って、電子機器に搭載される圧電素子においても、小型化又は薄型化が求められる。しかしながら、すなわち、圧電素子が小型化又は薄型化された場合、圧電素子(圧電体)の剛性が低下し、圧電素子の変位が適切に支持部材に伝達され難いという問題点が生じる懼れがある。   In recent years, electronic devices have been reduced in size or thickness. Accordingly, miniaturization or thinning is also required for piezoelectric elements mounted on electronic devices. However, in other words, when the piezoelectric element is downsized or thinned, the rigidity of the piezoelectric element (piezoelectric body) is lowered, and there is a possibility that the displacement of the piezoelectric element is not easily transmitted to the support member. .

以下、圧電素子の変位が適切に支持部材に伝達され難いという上記問題点について、図5及び図6を参照して、説明する。   Hereinafter, the above-described problem that the displacement of the piezoelectric element is not easily transmitted to the support member will be described with reference to FIGS. 5 and 6.

図5の(a)に示されるように、圧電素子100は、対向する一対の主面101a,101bを有する圧電体101と、主面101aに配置された外部電極103と、主面101bに配置された外部電極104と、を備えている。外部電極103の厚みと外部電極104の厚みとは、等しい。圧電素子100は、図5の(b)に示されるように、外部電極103,104を通して圧電体101に所定の電界が印加されることにより圧電素子100が駆動されると、一対の主面101a,101bが対向する方向に対して直交する方向D0に伸長する。   As shown in FIG. 5A, the piezoelectric element 100 includes a piezoelectric body 101 having a pair of opposed main surfaces 101a and 101b, an external electrode 103 disposed on the main surface 101a, and a main surface 101b. The external electrode 104 is provided. The thickness of the external electrode 103 is equal to the thickness of the external electrode 104. As shown in FIG. 5B, when the piezoelectric element 100 is driven by applying a predetermined electric field to the piezoelectric body 101 through the external electrodes 103 and 104, as shown in FIG. 5B, the pair of main surfaces 101a. , 101b extend in a direction D0 orthogonal to the facing direction.

圧電素子100は、図6の(a)に示されるように、圧電アクチュエータ110に備えられている。すなわち、圧電アクチュエータ110は、圧電素子100と、圧電素子100を支持する支持部材111と、を備えている。圧電素子100は、主として主面101b側が接着剤113により支持部材111に固定されている。詳細には、圧電素子100は、主面101b側から圧電体101に作用する拘束力が、主面101a側から圧電体101に作用する拘束力より大きい状態で支持部材111に拘束されて支持されている。   The piezoelectric element 100 is provided in the piezoelectric actuator 110 as shown in FIG. That is, the piezoelectric actuator 110 includes a piezoelectric element 100 and a support member 111 that supports the piezoelectric element 100. The piezoelectric element 100 is mainly fixed to the supporting member 111 with an adhesive 113 on the main surface 101b side. Specifically, the piezoelectric element 100 is supported by being restrained by the support member 111 in a state where the restraining force acting on the piezoelectric body 101 from the main surface 101b side is larger than the restraining force acting on the piezoelectric body 101 from the main surface 101a side. ing.

圧電体101に上記所定の電界が印加されることにより圧電素子100が駆動されると、圧電素子100は、方向D0に伸長する。このとき、圧電素子100(圧電体101)の剛性が低下していると、図6の(b)に示されるように、圧電素子100は、圧電素子100(圧電体101)の変位を支持部材111に伝えきれずに、主面101a側が湾曲外側となるように撓む。すなわち、圧電素子100(圧電体101)そのものが変形する。   When the piezoelectric element 100 is driven by applying the predetermined electric field to the piezoelectric body 101, the piezoelectric element 100 extends in the direction D0. At this time, if the rigidity of the piezoelectric element 100 (piezoelectric body 101) is lowered, as shown in FIG. 6B, the piezoelectric element 100 causes the displacement of the piezoelectric element 100 (piezoelectric body 101) to be a support member. The main surface 101a is bent so that the main surface 101a is on the curved outer side. That is, the piezoelectric element 100 (piezoelectric body 101) itself is deformed.

圧電素子100は、上述した状態で支持部材111に拘束されて支持されているため、拘束力が小さい主面101a側が湾曲外側となるように撓む。このように、圧電素子100が変形すると、圧電素子100の変位は、支持部材111に適切に伝達され難くなる。圧電素子100の剛性は、圧電体101の厚みが薄くなればなるほど低下し、又、圧電体101の幅(方向D0に直交する方向での長さ)が狭くなるほど低下する。   Since the piezoelectric element 100 is supported and supported by the support member 111 in the above-described state, the piezoelectric element 100 bends so that the principal surface 101a side with a small restraining force is on the curved outer side. As described above, when the piezoelectric element 100 is deformed, the displacement of the piezoelectric element 100 is not easily transmitted to the support member 111. The rigidity of the piezoelectric element 100 decreases as the thickness of the piezoelectric body 101 decreases, and decreases as the width of the piezoelectric body 101 (length in the direction orthogonal to the direction D0) decreases.

そこで、本発明は、圧電素子の変位を適切に伝達させることが可能な圧電アクチュエータを提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a piezoelectric actuator that can appropriately transmit displacement of a piezoelectric element.

本発明に係る圧電アクチュエータは、互いに対向する第一及び第二主面を有する圧電体と、第一主面に配置された第一外部電極と、第二主面に配置された第二外部電極と、を備える圧電素子と、圧電素子を拘束して支持する支持部材と、を備え、圧電素子は、第一主面側から圧電体に作用する拘束力が、第二主面側から圧電体に作用する拘束力より大きい状態で支持部材に拘束されて支持されており、第二外部電極から圧電体に作用する拘束力が、第一外部電極から圧電体に作用する拘束力よりも大きくされている。   A piezoelectric actuator according to the present invention includes a piezoelectric body having first and second main surfaces facing each other, a first external electrode disposed on the first main surface, and a second external electrode disposed on the second main surface. And a supporting member that restrains and supports the piezoelectric element, and the piezoelectric element has a restraining force that acts on the piezoelectric body from the first main surface side and the piezoelectric body from the second main surface side. The restraining force acting on the piezoelectric body from the second external electrode is made larger than the restraining force acting on the piezoelectric body from the second external electrode. ing.

本発明に係る圧電アクチュエータでは、圧電素子は、第一主面側から圧電体に作用する拘束力が、第二主面側から圧電体に作用する拘束力より大きい状態で支持部材に拘束されて支持されているので、圧電素子が駆動されると、圧電素子は、第二主面側が湾曲外側となるように撓もうとする。このとき、第二外部電極から圧電体に作用する拘束力が、第一外部電極から圧電体に作用する拘束力よりも大きくされていることにより、圧電素子は、第一主面側が湾曲外側となるように撓もうとするので、圧電素子が、第二主面側が湾曲外側となるように撓むのが抑制される。この結果、圧電素子の変形が抑制され、圧電素子の変位を適切に支持部材に伝達させることができる。   In the piezoelectric actuator according to the present invention, the piezoelectric element is restrained by the support member in a state where the restraining force acting on the piezoelectric body from the first principal surface side is larger than the restraining force acting on the piezoelectric body from the second principal surface side. Since it is supported, when the piezoelectric element is driven, the piezoelectric element tends to bend so that the second main surface side is outside the curve. At this time, since the restraining force that acts on the piezoelectric body from the second external electrode is made larger than the restraining force that acts on the piezoelectric body from the first external electrode, the piezoelectric element has a first main surface side that is curved outward. Therefore, the piezoelectric element is restrained from being bent so that the second main surface side is on the curved outer side. As a result, the deformation of the piezoelectric element is suppressed, and the displacement of the piezoelectric element can be appropriately transmitted to the support member.

第二外部電極の厚みが第一外部電極の厚みよりも厚く設定されることにより、第二外部電極から圧電体に作用する拘束力が、第一外部電極から圧電体に作用する拘束力よりも大きくされていてもよい。また、第二外部電極の剛性が第一外部電極の剛性よりも高く設定されることにより、第二外部電極から圧電体に作用する拘束力が、第一外部電極から圧電体に作用する拘束力よりも大きくされていてもよい。いずれの場合も、第二外部電極から圧電体に作用する拘束力を第一外部電極から圧電体に作用する拘束力よりも大きくし得る構成を簡便に実現することができる。   By setting the thickness of the second external electrode to be greater than the thickness of the first external electrode, the restraining force acting on the piezoelectric body from the second external electrode is greater than the restraining force acting on the piezoelectric body from the first external electrode. It may be enlarged. In addition, since the rigidity of the second external electrode is set to be higher than the rigidity of the first external electrode, the restraining force that acts on the piezoelectric body from the second external electrode is changed to the restraining force that acts on the piezoelectric body from the first external electrode. It may be made larger. In any case, it is possible to easily realize a configuration in which the restraining force acting on the piezoelectric body from the second external electrode can be made larger than the restraining force acting on the piezoelectric body from the first external electrode.

本発明によれば、圧電素子の変位を適切に伝達させることが可能な圧電アクチュエータを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the piezoelectric actuator which can transmit the displacement of a piezoelectric element appropriately can be provided.

本発明の実施形態に係るサスペンションを示す概略平面図である。1 is a schematic plan view showing a suspension according to an embodiment of the present invention. 図1に示されたII−II線に沿った断面構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the cross-sectional structure along the II-II line shown by FIG. 本実施形態に係る圧電素子の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the piezoelectric element which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るサスペンションの動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the suspension which concerns on this embodiment. 従来の圧電素子の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the conventional piezoelectric element. 従来の圧電アクチュエータの動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the conventional piezoelectric actuator.

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description, the same reference numerals are used for the same elements or elements having the same function, and redundant description is omitted.

図1及び図2を参照して、本実施形態に係る圧電アクチュエータの構成を説明する。本実施形態は、HDD用のサスペンション10が圧電アクチュエータを含んでいる例である。図1は、本実施形態に係るサスペンションを示す概略平面図である。図2は、図1に示されたII−II線に沿った断面構成を説明するための図である。   The configuration of the piezoelectric actuator according to this embodiment will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the HDD suspension 10 includes a piezoelectric actuator. FIG. 1 is a schematic plan view showing a suspension according to the present embodiment. FIG. 2 is a view for explaining a cross-sectional configuration along the line II-II shown in FIG.

図1に示されたデュアル・アクチュエータ方式のサスペンション10は、ロードビーム11と、マイクロアクチュエータ部12と、ベースプレート13と、ヒンジ部材14と、を備えている。   The dual actuator type suspension 10 shown in FIG. 1 includes a load beam 11, a microactuator unit 12, a base plate 13, and a hinge member 14.

ロードビーム11は、ばね性を有する金属板からなる。ロードビーム11の厚みは、たとえば100μm程度である。ロードビーム11の先端部には、フレキシャ15が取付けられている。フレキシャ15は、ロードビーム11よりもさらに薄い金属製の薄板ばねからなる。フレキシャ15の前端部に、磁気ヘッドを構成するスライダ16が配置されている。   The load beam 11 is made of a metal plate having a spring property. The thickness of the load beam 11 is, for example, about 100 μm. A flexure 15 is attached to the tip of the load beam 11. The flexure 15 is made of a thin metal spring that is thinner than the load beam 11. A slider 16 constituting a magnetic head is disposed at the front end of the flexure 15.

ベースプレート13の基部20に、円形のボス孔21が形成されている。ベースプレート13の基部20と前端部22との間には、後述する圧電素子40を収容可能な大きさの一対の開口部23が形成されている。一対の開口部23の間に、ベースプレート13の前後方向(サスペンション10の長手方向)に延びる帯状の連結部24が設けられている。連結部24は、ベースプレート13の幅方向(サスペンション10の長手方向と交差する方向)への所定範囲の撓みが許容されるように構成されている。   A circular boss hole 21 is formed in the base portion 20 of the base plate 13. Between the base portion 20 and the front end portion 22 of the base plate 13, a pair of openings 23 having a size capable of accommodating a piezoelectric element 40 described later is formed. Between the pair of openings 23, a band-shaped connecting portion 24 extending in the front-rear direction of the base plate 13 (longitudinal direction of the suspension 10) is provided. The connecting portion 24 is configured to allow a predetermined range of bending in the width direction of the base plate 13 (direction intersecting the longitudinal direction of the suspension 10).

ベースプレート13の基部20は、図示しないボイスコイルモータによって駆動されるアクチュエータアームの先端部に固定されている。これにより、ベースプレート13は、ボイスコイルモータによって旋回駆動される。ベースプレート13は、ステンレス鋼などの金属板からなる。ベースプレート13の厚みは、たとえば200μm程度である。本実施形態の場合、ベースプレート13とヒンジ部材14とによって、アクチュエータベース25が構成されている。   The base 20 of the base plate 13 is fixed to the tip of an actuator arm that is driven by a voice coil motor (not shown). Thereby, the base plate 13 is pivotally driven by the voice coil motor. The base plate 13 is made of a metal plate such as stainless steel. The base plate 13 has a thickness of about 200 μm, for example. In the case of the present embodiment, the actuator base 25 is configured by the base plate 13 and the hinge member 14.

ヒンジ部材14は、基部30と、ブリッジ部31と、中間部32と、一対のヒンジ部33と、先端部34と、を有している。基部30は、ベースプレート13の基部20に重ねて固定されている。ブリッジ部31は、帯状を呈し、ベースプレート13の連結部24と対応した位置に形成されている。中間部32は、ベースプレート13の前端部22と対応した位置に形成されている。各ヒンジ部33は、板厚方向に弾性変形可能な可撓性を有している。先端部34は、ロードビーム11に固定されている。ヒンジ部材14は、ばね性を有する金属板からなる。ヒンジ部材14の厚みは、たとえば50μm程度である。   The hinge member 14 includes a base portion 30, a bridge portion 31, an intermediate portion 32, a pair of hinge portions 33, and a distal end portion 34. The base 30 is overlapped and fixed on the base 20 of the base plate 13. The bridge portion 31 has a belt shape and is formed at a position corresponding to the connecting portion 24 of the base plate 13. The intermediate portion 32 is formed at a position corresponding to the front end portion 22 of the base plate 13. Each hinge part 33 has the flexibility which can be elastically deformed in a plate | board thickness direction. The distal end portion 34 is fixed to the load beam 11. The hinge member 14 is made of a metal plate having a spring property. The thickness of the hinge member 14 is, for example, about 50 μm.

マイクロアクチュエータ部12には、一対の圧電素子40が配置されている。各圧電素子40、図2にも示されるように、圧電体41と、第一外部電極42と、第二外部電極43と、を備えている。   A pair of piezoelectric elements 40 is disposed in the microactuator unit 12. Each piezoelectric element 40 includes a piezoelectric body 41, a first external electrode 42, and a second external electrode 43 as shown in FIG. 2.

圧電体41は、平面視で長方形状を呈しており、平板状の圧電体である。圧電体41は、互いに対向している第一主面41aと第二主面41bとを有している。圧電体41の寸法は、たとえば、長手方向長さ1.0mm、短手方向長さ0.3mm、厚み0.05mmである。圧電体41は、圧電セラミックからなる。圧電セラミックとしては、PZT[Pb(Zr,Ti)O]、PT[PbTiO]、PLZT[(Pb,La)(Zr,Ti)O]、又はチタン酸バリウム[BaTiO]などが挙げられる。 The piezoelectric body 41 has a rectangular shape in plan view, and is a flat plate-shaped piezoelectric body. The piezoelectric body 41 has a first main surface 41a and a second main surface 41b facing each other. The dimensions of the piezoelectric body 41 are, for example, a longitudinal length of 1.0 mm, a lateral length of 0.3 mm, and a thickness of 0.05 mm. The piezoelectric body 41 is made of a piezoelectric ceramic. Examples of the piezoelectric ceramic include PZT [Pb (Zr, Ti) O 3 ], PT [PbTiO 3 ], PLZT [(Pb, La) (Zr, Ti) O 3 ], or barium titanate [BaTiO 3 ]. It is done.

圧電体41は、長方形平板状であり、互いに対向している第一主面41aと第二主面41bとを有している。圧電体41は、長手方向に互いに対向する一対の端面41c,41dを有している。圧電体41の寸法は、たとえば、長手方向長さ1.0mm、短手方向長さ0.3mm、厚み0.05mmである。圧電体41は、たとえば、PZT等の圧電セラミック材料で構成されている。   The piezoelectric body 41 has a rectangular flat plate shape, and has a first main surface 41a and a second main surface 41b facing each other. The piezoelectric body 41 has a pair of end faces 41c and 41d that face each other in the longitudinal direction. The dimensions of the piezoelectric body 41 are, for example, a longitudinal length of 1.0 mm, a lateral length of 0.3 mm, and a thickness of 0.05 mm. The piezoelectric body 41 is made of, for example, a piezoelectric ceramic material such as PZT.

第一外部電極42は、第一主面41a上に配置されている。第一外部電極42は、第一主面41aの全域を覆うように形成されている。第二外部電極43は、第二主面41b上に配置されている。第二外部電極43は、第二主面41bの全域を覆うように形成されている。   The first external electrode 42 is disposed on the first main surface 41a. The first external electrode 42 is formed so as to cover the entire area of the first main surface 41a. The second external electrode 43 is disposed on the second main surface 41b. The second external electrode 43 is formed so as to cover the entire area of the second main surface 41b.

本実施形態では、第一及び第二外部電極42,43は、Cr/Ni−Cu/Au積層構造(圧電体41側から順にCr層、Ni−Cu合金層、Au層が積層された構造)とされている。すなわち、第一及び第二外部電極42,43は、同じ積層構造を有している。第一及び第二外部電極42,43は、スパッタリング法により形成されている。第一及び第二外部電極42,43は、スパッタリング法以外の方法(たとえば、焼き付け法、電解めっき法、又は蒸着法など)により形成されていてもよい。第一及び第二外部電極42,43は、単層の同じ金属層(Cr層、Ni−Cu合金層、Au層、又はNi層など)として形成されていてもよい。   In the present embodiment, the first and second external electrodes 42 and 43 have a Cr / Ni—Cu / Au laminated structure (a structure in which a Cr layer, a Ni—Cu alloy layer, and an Au layer are laminated in this order from the piezoelectric body 41 side). It is said that. That is, the first and second external electrodes 42 and 43 have the same laminated structure. The first and second external electrodes 42 and 43 are formed by a sputtering method. The first and second external electrodes 42 and 43 may be formed by a method other than the sputtering method (for example, a baking method, an electrolytic plating method, or a vapor deposition method). The first and second external electrodes 42 and 43 may be formed as a single metal layer (such as a Cr layer, a Ni—Cu alloy layer, an Au layer, or a Ni layer).

第二外部電極43の厚みは、第一外部電極42の厚みよりも厚く設定されている。第一外部電極42の厚みは、たとえば200〜500nm程度に設定される。第二外部電極43の厚みは、たとえば400〜1500nm程度に設定される。上述した厚みの設定により、第二外部電極43の剛性は、第一外部電極42の剛性よりも高くなる。   The thickness of the second external electrode 43 is set to be thicker than the thickness of the first external electrode 42. The thickness of the first external electrode 42 is set to, for example, about 200 to 500 nm. The thickness of the second external electrode 43 is set to about 400 to 1500 nm, for example. By setting the thickness described above, the rigidity of the second external electrode 43 is higher than the rigidity of the first external electrode 42.

各圧電素子40は、圧電素子40の長手方向が、ベースプレート13の前後方向(サスペンション10の軸線方向)に沿うようにして、対応する開口部23に収容されている。すなわち、各圧電素子40は、対応する開口部23に配置されている。   Each piezoelectric element 40 is accommodated in a corresponding opening 23 such that the longitudinal direction of the piezoelectric element 40 is along the front-rear direction of the base plate 13 (the axial direction of the suspension 10). That is, each piezoelectric element 40 is disposed in the corresponding opening 23.

各圧電素子40は、圧電素子40の長手方向での一端側において、ヒンジ部材14の中間部32及びベースプレート13の前端部22に支持されるように、中間部32及び前端部22に接着剤50を介して固定されている。詳細には、圧電体41の端面41cと、圧電素子40(第一外部電極42)における第一主面41a側且つ一端側の一部分と、が接着剤50を介して中間部32及び前端部22に固定されている。圧電素子40(第二外部電極43)における第二主面41b側且つ一端側の一部分にも、接着剤50が付与されている。   Each piezoelectric element 40 has an adhesive 50 on the intermediate portion 32 and the front end portion 22 so as to be supported by the intermediate portion 32 of the hinge member 14 and the front end portion 22 of the base plate 13 on one end side in the longitudinal direction of the piezoelectric element 40. It is fixed through. More specifically, the end surface 41 c of the piezoelectric body 41 and a part on the first main surface 41 a side and one end side of the piezoelectric element 40 (first external electrode 42) are connected to the intermediate portion 32 and the front end portion 22 via the adhesive 50. It is fixed to. An adhesive 50 is also applied to a part of the piezoelectric element 40 (second external electrode 43) on the second main surface 41b side and one end side.

各圧電素子40は、圧電素子40の長手方向での他端側において、ヒンジ部材14の基部30及びベースプレート13の基部20に支持されるように、基部30及び基部20に接着剤50を介して固定されている。詳細には、圧電体41の端面41dと、圧電素子40(第二外部電極43)における第一主面41a側且つ他端側の一部分と、が接着剤50を介して基部30及び基部20に固定されている。   Each piezoelectric element 40 is supported on the base 30 and the base 20 via an adhesive 50 so as to be supported by the base 30 of the hinge member 14 and the base 20 of the base plate 13 on the other end side in the longitudinal direction of the piezoelectric element 40. It is fixed. Specifically, the end surface 41 d of the piezoelectric body 41 and a part on the first main surface 41 a side and the other end side of the piezoelectric element 40 (second external electrode 43) are attached to the base 30 and the base 20 via the adhesive 50. It is fixed.

圧電素子40は、上述したように、中間部32、前端部22、基部30、及び基部20により拘束されて支持されている。中間部32、前端部22、基部30、及び基部20は、圧電素子40を拘束して支持する支持部材として機能する。すなわち、圧電素子40は、第一主面41a側から圧電体41に作用する拘束力が、第二主面41b側から圧電体41に作用する拘束力より大きい状態で、支持部材(中間部32、前端部22、基部30、及び基部20)に拘束されて支持されている。本実施形態においては、サスペンション10が、圧電素子40と、支持部材(中間部32、前端部22、基部30、及び基部20)と、を備える圧電アクチュエータを含むこととなる。   As described above, the piezoelectric element 40 is restrained and supported by the intermediate portion 32, the front end portion 22, the base portion 30, and the base portion 20. The intermediate portion 32, the front end portion 22, the base portion 30, and the base portion 20 function as a support member that restrains and supports the piezoelectric element 40. In other words, the piezoelectric element 40 is configured so that the restraining force acting on the piezoelectric body 41 from the first main surface 41a side is larger than the restraining force acting on the piezoelectric body 41 from the second main surface 41b side. The front end portion 22, the base portion 30, and the base portion 20) are restrained and supported. In the present embodiment, the suspension 10 includes a piezoelectric actuator including the piezoelectric element 40 and a support member (intermediate portion 32, front end portion 22, base portion 30, and base portion 20).

第一外部電極42と第二外部電極43とに電圧を印加するために、第一外部電極42及び第二外部電極43にはそれぞれ図示しない電気配線が接続される。接着剤50として導電性接着剤を用い、接着剤50を電気配線の一部として利用してもよい。   In order to apply a voltage to the first external electrode 42 and the second external electrode 43, electrical wirings (not shown) are connected to the first external electrode 42 and the second external electrode 43, respectively. A conductive adhesive may be used as the adhesive 50, and the adhesive 50 may be used as part of the electrical wiring.

次に、図3及び図4を参照して、サスペンション10(圧電アクチュエータ)の動作について説明する。図3は、本実施形態に係る圧電素子の動作を説明するための図である。図4は、本実施形態に係るサスペンションの動作を説明するための図である。   Next, the operation of the suspension 10 (piezoelectric actuator) will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the piezoelectric element according to the present embodiment. FIG. 4 is a view for explaining the operation of the suspension according to the present embodiment.

図3及び図4の各(a)に示された圧電素子40では、第一及び第二外部電極42,43に電圧が印加されておらず、第一及び第二外部電極42,43を通して圧電体41に電界が印加されていない。第一及び第二外部電極42,43に電圧が印加され、第一及び第二外部電極42,43を通して圧電体41に所定の電界が印加されることにより圧電素子40が駆動されると、圧電素子40は、図3の(b)に示されるように、第一主面41aと第二主面41bとが対向する方向に対して直交する方向D1に伸長する。   In the piezoelectric element 40 shown in each of FIG. 3 and FIG. 4A, no voltage is applied to the first and second external electrodes 42 and 43, and the piezoelectric element 40 passes through the first and second external electrodes 42 and 43. An electric field is not applied to the body 41. When a voltage is applied to the first and second external electrodes 42, 43 and a predetermined electric field is applied to the piezoelectric body 41 through the first and second external electrodes 42, 43, the piezoelectric element 40 is driven. As shown in FIG. 3B, the element 40 extends in a direction D1 orthogonal to the direction in which the first main surface 41a and the second main surface 41b face each other.

第二外部電極43の厚みが第一外部電極42の厚みよりも厚いので、第二外部電極43から圧電体41に作用する拘束力が、第一外部電極42から圧電体41に作用する拘束力よりも大きくされる。このため、圧電体41における第二主面41b側の領域は、同じく圧電体41における第一主面41a側の領域よりも変位が阻害されやすい。したがって、圧電素子40そのものは、上述した方向D1に伸長する際に、図3の(b)に示されるように、第一主面41a側が湾曲外側となるように撓む。   Since the thickness of the second external electrode 43 is greater than the thickness of the first external electrode 42, the binding force that acts on the piezoelectric body 41 from the second external electrode 43 is the binding force that acts on the piezoelectric body 41 from the first external electrode 42. Larger than. For this reason, the region of the piezoelectric body 41 on the second main surface 41b side is more likely to be inhibited from displacement than the region of the piezoelectric body 41 on the first main surface 41a side. Therefore, when the piezoelectric element 40 itself extends in the above-described direction D1, as shown in FIG. 3B, the piezoelectric element 40 bends so that the first main surface 41a side is on the curved outer side.

圧電素子40は、上述したように、第一主面41a側から圧電体41に作用する拘束力が、第二主面41b側から圧電体41に作用する拘束力より大きい状態で、支持部材(中間部32、前端部22、基部30、及び基部20)に拘束されて支持されている。このため、圧電素子40は、支持部材(中間部32、前端部22、基部30、及び基部20)に拘束されて支持されている状態では、圧電体41における第一主面41a側の領域は、同じく圧電体41における第二主面41b側の領域よりも変位が阻害されやすい。したがって、圧電素子40は、第二主面41b側が湾曲外側となるように撓もうとする。しかしながら、圧電素子40そのものが、上述したように、第一主面41a側が湾曲外側となるように撓もうとすることから、図4の(b)に示されるように、第二主面41b側が湾曲外側となる撓みが抑制されることとなる。   As described above, the piezoelectric element 40 is in a state where the restraining force acting on the piezoelectric body 41 from the first main surface 41a side is larger than the restraining force acting on the piezoelectric body 41 from the second main surface 41b side. The intermediate portion 32, the front end portion 22, the base portion 30, and the base portion 20) are restrained and supported. Therefore, in a state where the piezoelectric element 40 is supported by being supported by the support member (the intermediate portion 32, the front end portion 22, the base portion 30, and the base portion 20), the region on the first main surface 41a side of the piezoelectric body 41 is Similarly, displacement is more likely to be inhibited than in the region on the second main surface 41b side of the piezoelectric body 41. Therefore, the piezoelectric element 40 tries to bend so that the second main surface 41b side is on the curved outer side. However, as described above, the piezoelectric element 40 itself tends to bend so that the first main surface 41a side is on the outside of the curve. Therefore, as shown in FIG. 4B, the second main surface 41b side is The bending which becomes a curve outer side will be suppressed.

以上のことから、本実施形態においては、圧電素子40の撓み変形が抑制され、圧電素子40の変位(伸長方向での変位)を適切に支持部材(中間部32、前端部22、基部30、及び基部20)に伝達させることができる。   From the above, in this embodiment, the bending deformation of the piezoelectric element 40 is suppressed, and the displacement (displacement in the extension direction) of the piezoelectric element 40 is appropriately supported by the support member (intermediate portion 32, front end portion 22, base portion 30, And the base 20).

本実施形態では、第二外部電極43の厚みが第一外部電極42の厚みよりも厚く設定されることにより、第二外部電極43から圧電体41に作用する拘束力が、第一外部電極42から圧電体41に作用する拘束力よりも大きくされている。これにより、第二外部電極43から圧電体41に作用する拘束力を第一外部電極42から圧電体41に作用する拘束力よりも大きくし得る構成を簡便に実現することができる。   In the present embodiment, by setting the thickness of the second external electrode 43 to be greater than the thickness of the first external electrode 42, the binding force that acts on the piezoelectric body 41 from the second external electrode 43 is applied to the first external electrode 42. Thus, the restraining force acting on the piezoelectric body 41 is made larger. Thereby, the structure which can make the restraining force which acts on the piezoelectric body 41 from the 2nd external electrode 43 larger than the restraining force which acts on the piezoelectric body 41 from the 1st external electrode 42 is easily realizable.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, It deform | transforms in the range which does not change the summary described in each claim, or applied to another thing. There may be.

第一外部電極42と第二外部電極43との構成又は材料を異ならせることにより、第二外部電極43の剛性を第一外部電極42の剛性よりも高くしてもよい。たとえば、第一外部電極42の厚みと第二外部電極43の厚みとが同じであっても、第二外部電極43が第一外部電極42よりも硬ければよい。一例として、第二外部電極43がCr/Ni−Cu/Au積層構造であると共に第一外部電極42をNi−Cu/Au積層構造である構成が挙げられる。Crは、比較的硬い金属であり、第二外部電極43がCr層を含むことにより、第二外部電極43は第一外部電極42よりも硬くなる。   The rigidity of the second external electrode 43 may be made higher than the rigidity of the first external electrode 42 by making the configurations or materials of the first external electrode 42 and the second external electrode 43 different. For example, even if the thickness of the first external electrode 42 and the thickness of the second external electrode 43 are the same, the second external electrode 43 only needs to be harder than the first external electrode 42. As an example, a configuration in which the second external electrode 43 has a Cr / Ni—Cu / Au laminated structure and the first external electrode 42 has a Ni—Cu / Au laminated structure can be given. Cr is a relatively hard metal, and the second external electrode 43 is harder than the first external electrode 42 because the second external electrode 43 includes a Cr layer.

第二外部電極43が第一外部電極42よりも硬い場合でも、第二外部電極43の剛性が第一外部電極42の剛性よりも高くなり、圧電素子40そのものにおいて、駆動時に、第一主面41a側が湾曲外側となるように撓もうとする。すなわち、第二外部電極43から圧電体41に作用する拘束力が、第一外部電極42から圧電体41に作用する拘束力よりも大きくされる。したがって、上述した実施形態と同様に、圧電素子40の撓み変形が抑制され、圧電素子40の変位(伸長方向での変位)を適切に支持部材(中間部32、前端部22、基部30、及び基部20)に伝達させることができる。また、この場合でも、第二外部電極43から圧電体41に作用する拘束力を第一外部電極42から圧電体41に作用する拘束力よりも大きくし得る構成を簡便に実現することができる。   Even when the second external electrode 43 is harder than the first external electrode 42, the rigidity of the second external electrode 43 is higher than the rigidity of the first external electrode 42. It tries to bend so that the 41a side becomes the curved outer side. That is, the restraining force acting on the piezoelectric body 41 from the second external electrode 43 is made larger than the restraining force acting on the piezoelectric body 41 from the first external electrode 42. Accordingly, similarly to the above-described embodiment, the bending deformation of the piezoelectric element 40 is suppressed, and the displacement (displacement in the extension direction) of the piezoelectric element 40 is appropriately supported by the support member (intermediate portion 32, front end portion 22, base portion 30, and To the base 20). Also in this case, it is possible to easily realize a configuration in which the restraining force acting on the piezoelectric body 41 from the second external electrode 43 can be made larger than the restraining force acting on the piezoelectric body 41 from the first external electrode 42.

第一外部電極42の形成方法と第二外部電極43の形成方法とを異ならせることにより、第二外部電極43と第一外部電極42との圧電体41に作用する拘束力を異ならせてもよい。スパッタリング法は、焼き付け法、電解めっき法、及び蒸着法に比して、密着性が高い。したがって、スパッタリング法により形成された層を含む外部電極は、スパッタリング法により形成された層を含まない外部電極に比して、圧電体41に作用する拘束力が大きくなる。たとえば、第二外部電極43が、スパッタリング法により形成された層からなり、第一外部電極42が、スパッタリング法以外の方法により形成された層を含んでいる場合、第二外部電極43から圧電体41に作用する拘束力が、第一外部電極42から圧電体41に作用する拘束力よりも大きくなる。   By differentiating the formation method of the first external electrode 42 and the formation method of the second external electrode 43, the restraining force acting on the piezoelectric body 41 between the second external electrode 43 and the first external electrode 42 may be different. Good. The sputtering method has higher adhesion than the baking method, the electrolytic plating method, and the vapor deposition method. Therefore, the external electrode including the layer formed by the sputtering method has a greater restraining force acting on the piezoelectric body 41 than the external electrode not including the layer formed by the sputtering method. For example, when the second external electrode 43 includes a layer formed by a sputtering method and the first external electrode 42 includes a layer formed by a method other than the sputtering method, The restraining force acting on 41 is greater than the restraining force acting on the piezoelectric body 41 from the first external electrode 42.

圧電素子40は、圧電素子40の長手方向での両端側それぞれにおいて、圧電体41の端面41c,41dと圧電素子40における第一主面41a側の外表面の2面において支持部材に支持されているが、支持部材への支持構造は、これに限られない。圧電素子40は、圧電素子40の長手方向での両端側のいずれか一方側において、少なくとも、圧電素子40における第一主面41a側の外表面において支持部材に支持されていればよい。これにより、圧電素子40は、第一主面41a側から圧電体41に作用する拘束力が、第二主面41b側から圧電体41に作用する拘束力より大きい状態で支持部材に拘束されて支持されることとなる。   The piezoelectric element 40 is supported by a supporting member on each of both end sides in the longitudinal direction of the piezoelectric element 40 on the two surfaces of the end surfaces 41c and 41d of the piezoelectric body 41 and the outer surface of the piezoelectric element 40 on the first main surface 41a side. However, the support structure to the support member is not limited to this. The piezoelectric element 40 may be supported by the support member at least on the outer surface of the piezoelectric element 40 on the first main surface 41a side on either side of the piezoelectric element 40 in the longitudinal direction. Thereby, the piezoelectric element 40 is restrained by the support member in a state where the restraining force acting on the piezoelectric body 41 from the first main surface 41a side is larger than the restraining force acting on the piezoelectric body 41 from the second main surface 41b side. Will be supported.

本発明は、HDD用のサスペンション10のマイクロアクチュエータ部12以外の圧電アクチュエータに用いることができる。   The present invention can be used for piezoelectric actuators other than the microactuator portion 12 of the HDD suspension 10.

10…サスペンション、11…ロードビーム、12…マイクロアクチュエータ部、13…ベースプレート、14…ヒンジ部材、40…圧電素子、41…圧電体、41a…第一主面、41b…第二主面、42…第一外部電極、43…第二外部電極。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Suspension, 11 ... Load beam, 12 ... Micro actuator part, 13 ... Base plate, 14 ... Hinge member, 40 ... Piezoelectric element, 41 ... Piezoelectric body, 41a ... First main surface, 41b ... Second main surface, 42 ... 1st external electrode, 43 ... 2nd external electrode.

Claims (3)

互いに対向する第一及び第二主面を有する圧電体と、前記第一主面に配置された第一外部電極と、前記第二主面に配置された第二外部電極と、を備える圧電素子と、
前記圧電素子を拘束して支持する支持部材と、
を備え、
前記圧電素子は、前記第一主面側から前記圧電体に作用する拘束力が、前記第二主面側から前記圧電体に作用する拘束力より大きい状態で前記支持部材に拘束されて支持されており、
前記第二外部電極から前記圧電体に作用する拘束力が、前記第一外部電極から前記圧電体に作用する拘束力よりも大きくされている、
圧電アクチュエータ。
A piezoelectric element comprising: a piezoelectric body having first and second main surfaces facing each other; a first external electrode disposed on the first main surface; and a second external electrode disposed on the second main surface. When,
A support member that restrains and supports the piezoelectric element;
With
The piezoelectric element is supported by being restrained by the support member in a state where a restraining force acting on the piezoelectric body from the first principal surface side is larger than a restraining force acting on the piezoelectric body from the second principal surface side. And
The binding force that acts on the piezoelectric body from the second external electrode is greater than the binding force that acts on the piezoelectric body from the first external electrode.
Piezoelectric actuator.
前記第二外部電極の厚みが前記第一外部電極の厚みよりも厚く設定されることにより、前記第二外部電極から前記圧電体に作用する拘束力が、前記第一外部電極から前記圧電体に作用する拘束力よりも大きくされている、
請求項1に記載の圧電アクチュエータ。
When the thickness of the second external electrode is set to be greater than the thickness of the first external electrode, a binding force acting on the piezoelectric body from the second external electrode is applied to the piezoelectric body from the first external electrode. It is larger than the binding force that acts,
The piezoelectric actuator according to claim 1.
前記第二外部電極の剛性が前記第一外部電極の剛性よりも高く設定されることにより、前記第二外部電極から前記圧電体に作用する拘束力が、前記第一外部電極から前記圧電体に作用する拘束力よりも大きくされている、
請求項1又は2に記載の圧電アクチュエータ。
By setting the rigidity of the second external electrode to be higher than the rigidity of the first external electrode, a binding force acting on the piezoelectric body from the second external electrode is applied to the piezoelectric body from the first external electrode. It is larger than the binding force that acts,
The piezoelectric actuator according to claim 1 or 2.
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