JP2017147279A - 圧電アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】小型でありながら、圧電素子への電気的接続に関する信頼性を改善した圧電アクチュエータを提供する。【解決手段】側面２０ａ，２０ｂに一対の外部電極２４ａ，２４ｂが形成されており、外部電極に電気的に接続される内部電極層２２ａ，２２ｂが圧電体層を挟んで交互に積層される圧電素子２０と、圧電素子の第１端面２０ｅに接合される接合部材４０と、一対の外部電極に電気的に接続される一対のリードフレーム３０ａ，３０ｂと、第１端面と接合部材とを接合する樹脂部５０と、を有する。リードフレームは、外部電極に固定される第１部分３２ａ，３２ｂと、第１部分の端部に屈曲部３４ａａを介して接続しており接合部材に対して隙間を空けて配置される第２部分３６ａ，３６ｂと、を有している。第２部分と接合部材とは、樹脂部を介して接合されている。【選択図】図３

Description

本発明は、対象部材を駆動する圧電アクチュエータに関する。

圧電アクチュエータは、圧電効果および逆圧電効果を利用し、機械的な変位と電気的な変位とを相互に変換する圧電素子の特性を利用するアクチュエータであり、対象物に直線的な変位を与えるリニアアクチュエータ等として様々な分野で利用されている。

圧電アクチュエータにより得られる機械的変位は比較的微小であるため、アクチュエータは、たとえばカメラ等のレンズ駆動用等として、精密かつ正確な制御が要求される用途に対して好適に利用される。また、このような圧電アクチュエータに含まれる圧電素子に対しては、圧電素子の側面に形成された外部電極に固定された接続端子等を介して、電力が供給される（特許文献１参照）。

特開２００６−３０３９５５号

しかしながら、近年のカメラモジュール又はレンズモジュール等の小型化に伴い、圧電アクチュエータに用いられる圧電素子のサイズが縮小してきており、圧電素子への配線部材（接続端子等）と圧電素子の外部電極との接合面積が縮小する傾向にある。そのため、この部分の電気的な接続信頼性が不十分となり、外部からの衝撃や圧電アクチュエータの振動などにより、オープン不良等を生じる問題への対策が必要となっている。また、小型化に伴い、配線部材の周辺に導電部材等が密集して配置されるため、衝撃や振動等による力が加わった際、配線部材が周辺の導電部材に接触し、ショート不良を生じる問題への対策が必要となっている。

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、小型でありながら、圧電素子への電気的接続に関する信頼性を改善した圧電アクチュエータを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係る圧電アクチュエータは、
側面に一対の外部電極が形成されており、前記外部電極に電気的に接続される内部電極層が圧電体層を挟んで交互に積層される圧電素子と、
前記圧電素子の積層方向における一方の端面である第１端面に接合されるシャフト及び錘のいずれか一方からなる接合部材と、
前記圧電素子における前記第１端面に対向する端面である第２端面に接合される前記シャフト及び前記錘のいずれか他方と、
一対の前記外部電極に電気的に接続される一対のリードフレームと、
前記第１端面と前記接合部材とを接合する樹脂部と、を有し、
前記リードフレームは、前記外部電極に固定される第１部分と、前記第１部分における前記第１端面に近い側の端部に屈曲部を介して接続しており前記接合部材に対して隙間を空けて配置される第２部分と、を有しており、
前記第２部分と前記接合部材とは、前記樹脂部を介して接合されている。

本発明に係る圧電アクチュエータは、屈曲部を介して接続する第１部分と第２部分を有するリードフレームを用いて外部電極への配線を行い、さらに、第２部分と接合部材が、圧電素子の第１端面と接合部材とを接合する樹脂部を介して接合されている。リードフレームの第２部分が樹脂部を介して接合部材に接合されているため、リードフレームの先端側に引張力等が加えられた場合にも、その力が外部電極との接合部分である第１部分に伝わることが防止される。また、圧電素子の振動等が、リードフレームの先端に形成される外部部材との接合部に伝わることも防止される。したがって、このような圧電アクチュエータは、衝撃や振動等によってリードフレーム端部における接合が解除される問題を防止することができるため、電気的接続に関する良好な信頼性を奏する。

また、リードフレームの第２部分と接合部材とが樹脂部を介して接合されているため、たとえ外力や振動が加えられた場合にも、第２部分と接合部材との隙間は確実に確保される。したがって、このような圧電アクチュエータは、衝撃や振動等によってリードフレームが周辺部材に接触してショート不良を生じる問題を好適に防止することができる。さらに、リードフレームの第２部分と接合部材との接合部分が、圧電素子と接合部材との接合を補強する効果を奏するため、このような圧電アクチュエータは、圧電素子と接合部材の接合強度も良好である。

また、例えば、前記第２部分は、前記接合部材において前記第１端面に対向する対向面と略平行であってもよい。

第２部分が接合部材の対向面に対して平行であると、第２部分と接合部材との隙間が対向面に沿って一定となるため、樹脂部による第２部分と接合部材との接合強度が安定し、この部分が圧電素子と接合部材の接合強度を補強する効果を好適に発揮できる。また、樹脂部が第２部分と接合部材とを確実に接合できるため、衝撃や振動等によってリードフレームが動いてショート不良を生じる問題を確実に防止できる。

また、例えば、前記外部電極が形成される前記側面における前記積層方向に垂直な方向の長さは、前記外部電極に電気的に接続される前記リードフレームの前記第１部分における前記積層方向に垂直な方向の長さより長くてもよい。

圧電素子の幅（積層方向に垂直な方向の長さ）を、リードフレームの幅より広くすることにより、リードフレームが圧電素子からはみ出さなくなるため、リードフレームと外部電極との接合がはがれやすくなる問題を防止できる。また、リードフレームと圧電素子の接合面積が広くなりすぎて、圧電素子の変位を拘束してしまう問題を防止できる。

また、例えば、前記第２部分は、前記接合部材に対して前記第１端面より離間していてもよい。

第１端面と接合部材が近接していることにより、圧電素子の変位が樹脂部に吸収されてしまう問題を低減できる。また、第２部分が第１端面より離間していることにより、リードフレームの両端部に加えられる振動や衝撃を、第２部分と接合部材とを接合する樹脂部によって好適に吸収できる。

また、例えば、それぞれの前記リードフレームに対応する一対の前記第２部分は、前記圧電素子から互いに反対方向へ引き出されていてもよい。

このようなリードフレームは、形状が単純であるため製造が容易であり、また、第２部分と接合部材とを接合する樹脂部が、バランスよく圧電素子を支持することができる。

また、例えば、それぞれの前記リードフレームに対応する一対の前記第２部分は、前記圧電素子から同一方向へ略平行に引き出されていてもよい。

リードフレームが平行に引き出されることにより、リードフレームの先端が接合される基板等における配線距離を短縮することができる。

また、例えば、前記屈曲部における前記圧電素子に近接する面は、前記リードフレームの厚みより大きい値の曲率半径を有してもよい。

このような屈曲部を有するリードフレームは、外部電極への接合時において素子に脆弱部分が形成される問題を抑制できるため、圧電素子の強度的な信頼性を高めることができる。また、屈曲する面と圧電素子の素子側面との間に樹脂部が介在することにより、圧電素子、接合部材及びリードフレームの接合を強化することができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る圧電アクチュエータを示す正面図である。 図２は、図１に示す圧電アクチュエータの側面図である。 図３は、図１に示す圧電アクチュエータの部分断面図である。 図４は、図１に示す圧電アクチュエータの上面図である。 図５は、図１に示す圧電アクチュエータの製造方法の一例を表す概念図である。 図６は、図１に示す圧電アクチュエータの製造方法における他の一例を表す概念図である。 図７は、第２実施形態に係る圧電アクチュエータの上面図である。 図８は、図１に示す圧電アクチュエータにおける変形例を表す部分断面図である。 図９は、第３実施形態に係る圧電アクチュエータを表す正面図である。

以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態に係る圧電アクチュエータ１０を示す概念図である。圧電アクチュエータ１０は、圧電素子２０、シャフト１２、接合部１４、リードフレーム３０ａ、３０ｂ、錘４０及び樹脂部５０を有する。

圧電素子２０は、略矩形の外形状を有している。断面図である図３に示すように、圧電素子２０における対向する側面２０ａ、２０ｂには、一対の外部電極２４ａ、２４ｂが形成されている。また、圧電素子２０では、外部電極２４ａに電気的に接続される内部電極層２２ａ及び外部電極２４ｂに電気的に接続される内部電極層２２ｂが、圧電体層２６を挟んで交互に積層されている。

図１及び図２に示すように、圧電素子２０は、積層方向（Ｚ軸方向）に沿って延びる４つの側面と、積層方向の２つの端面（端面は、積層方向に垂直な方向に延びている）とを有している。なお、圧電アクチュエータ１０の説明では、積層方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な方向であって、リードフレーム３０ａ、３０ｂにおける第２部分３６ａ、３６ｂの延在方向をＸ軸方向、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に直交する方向をＹ軸方向として説明を行う。

図３に示すように、外部電極２４ａは、圧電素子２０において積層方向（Ｚ軸方向）に沿って延びる第１側面２０ａに形成されている。また、外部電極２４ｂは、第１側面２０ａに対向する側面である第２側面２０ｂに形成されている。圧電素子２０の外部電極２４ａ、２４ｂは、第１側面２０ａ及び第２側面２０ｂの全体に形成されている。しかし、外部電極の形状及び配置としてはこれに限定されず、第１側面２０ａ及び第２側面２０ｂの一部に外部電極が形成されていてもよく、また、圧電素子２０における隣り合う側面に、一対の外部電極が形成されていてもよい。

圧電素子２０における圧電体層２６の厚みは、特に制限されないが、好ましくは５〜５０μｍ程度である。また、圧電体層２６の材質は、圧電効果あるいは逆圧電効果を示す材料であれば、特に制限されず、たとえば、ＰｂＺｒ_ｘＴｉ_１−ｘＯ_３、ＢａＴｉＯ_３などが挙げられる。また、特性向上等のための成分が含有されていてもよく、その含有量は、所望の特性に応じて適宜決定すればよい。

内部電極層２２ａ、２２ｂを構成する導電材としては、たとえば、Ａｇ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｐｔ等の貴金属およびこれらの合金（Ａｇ−Ｐｄなど）、あるいはＣｕ、Ｎｉ等の卑金属およびこれらの合金などが挙げられるが、特に限定されない。外部電極２４ａ、２４ｂを構成する導電材料も特に限定されず、内部電極を構成する導電材と同様の材料を用いることができる。なお、さらに、外部電極２４ａ、２４ｂの外側には、上記各種金属のメッキ層やスパッタ層が形成してあってもよい。

図１に示すように、圧電素子２０の積層方向における一方の端面である第１端面２０ｅには、接合部材としての錘４０が接合されている。一方、圧電素子２０における第１端面２０ｅに対向する端面である第２端面２０ｆには、圧電素子２０の変位を伝える駆動部材としてのシャフト１２が、接合部１４を介して連結されている。

シャフト１２は、円柱状であり、シャフト１２において圧電素子２０の第２端面２０ｆに対向するシャフト端面の面積は、第２端面２０ｆの面積より広い。ただし、シャフト１２の形状及び大きさは特に限定されず、シャフト１２は円柱状以外の柱状又は棒状であってもよく、シャフト端面の面積は第２端面２０ｆの面積より狭くてもよい。

例えば、圧電アクチュエータ１０がレンズ駆動モジュールとして使用される場合、シャフト１２には、図示しない移動部材が、移動自在に係合される。移動部材は光学系等を保持しており、移動部材及びこれに保持される光学系は、圧電アクチュエータ１０の駆動力により、シャフト１２に沿ってＺ軸方向に変位することができる。

シャフト１２の材質は特に限定されないが、例えば金属やカーボン若しくは樹脂等を採用することができる。また、接合部１４の材質も、シャフト１２と圧電素子２０とを連結するものであれば特に限定されず、たとえば接着剤が硬化した接着剤硬化層等が例示される。

圧電素子２０の第１端面２０ｅに接合される錘４０は、第２端面２０ｆに連結されるシャフト１２に変位を与えるための慣性体として機能し、例えば、圧電素子２０及びシャフト１２より比重の大きい材料で構成される。錘４０の材質は特に限定されないが、例えば、タングステン等の比重の大きい金属又はそのような金属を含む合金等を採用することができる。

錘４０は、直方体の外形状を有しており、錘４０において圧電素子２０の第１端面２０ｅに対向する対向面４２の面積は、第１端面２０ｅの面積より広い。ただし、錘４０の形状は直方体に限定されず、平板状、円柱状等の他の形状であってもよい。

図３に示すように、圧電素子２０の第１側面２０ａ及び第２側面２０ｂに形成されている外部電極２４ａ、２４ｂには、一対のリードフレーム３０ａ、３０ｂが電気的に接続されている。リードフレーム３０ａ、３０ｂは、外部電極に固定される第１部分３２ａ、３２ｂと、屈曲している屈曲部３４ａ、３４ｂと、屈曲部３４ａ、３４ｂを介して第１部分３２ａ、３２ｂに接続している第２部分３６ａ、３６ｂと、を有する。

リードフレーム３０ａ、３０ｂは、例えば、銅又は銅合金のような良導体の金属材料による薄板で構成されるが、リードフレーム３０ａ、３０ｂの材料は、導電性の金属材料を含んでいれば特に限定されない。リードフレーム３０ａ、３０ｂは、略矩形の断面を有する帯状の導電線として機能し、導電材料のみで構成されていてもよく、導電材料の表面に被膜が形成されていてもよい。また、リードフレーム３０ａ、３０ｂの厚みも特に限定されないが、例えば０．０５〜０．１５ｍｍとすることができる。

リードフレーム３０ａ、３０ｂは、取付けられている圧電素子２０の側面２０ａ、２０ｂ及び電気的に接続される外部電極２４ａ、２４ｂが異なることを除き、略同一の形状を有しているため、リードフレーム３０ａを例に、詳細構造の説明を行う。

図３に示すように、リードフレーム３０ａの第１部分３２ａは、圧電素子２０の第１側面２０ａに形成された外部電極２４ａに固定されている。図２及び図３に示すように、第１部分３２ａは、第１側面２０ａのＺ軸方向中央付近から、第１端面２０ｅとの接続部分近傍に固定されている。また、第１部分３２ａは、リードフレーム３０ａの断面における長辺側の面が、第１端面２０ｅに対向するように配置されている。

図２に示すように、圧電素子２０の第１側面２０ａにおける積層方向（Ｚ軸方向）に垂直な方向の長さＬ２（第１側面２０ａのＹ軸方向長さ）は、リードフレーム３０ａの第１部分３２ａにおける積層方向に垂直な方向の長さＬ１（第１部分３２ａのＹ軸方向長さ）より長い。これにより、リードフレーム３０ａの第１部分３２ａを、第１側面２０ａからはみ出さないように固定することができるため、ハンドリングの際などの衝撃により、リードフレーム３０ａが圧電素子２０から剥がれる問題を防止できる。また、第１部分３２ａの大きさを、第１側面２０ａに比べて相対的に小さくすることにより、第１部分３２ａと圧電素子２０との接合部分が、圧電素子２０の変位を大きく拘束してしまう問題を防止できる。

図３に示すように、リードフレーム３０ａの第１部分３２ａは、第１部分３２ａにおいて外部電極２４ａに対向する電極接合面３２ａａを、外部電極２４ａにはんだ付けすることにより固定されている。上述したように、リードフレーム３０ａの断面は略矩形であるため、外部電極２４ａとの間に形成されるはんだフィレットが小さく、また、形状のばらつきも小さいため、断面が円形である導電ワイヤを外部電極２４ａに固定する場合に比べて、少ないはんだの量で、安定した固定を実現できる。なお、リードフレーム３０ａを外部電極２４ａに固定する方法ははんだ付けに限定されず、導電性接着剤や熱溶着のような他の方法で接合されていてもよい。

図３に示すように、リードフレーム３０ａの第１部分３２ａにおける第１端面２０ｅに近い側（Ｚ軸負方向側）の端部には、屈曲部３４ａが接続している。リードフレーム３０ａは、屈曲部３４ａで略直角に曲がっている。したがって、リードフレーム３０ａの第１部分３２ａはＺ軸方向に延びているのに対して、リードフレーム３０ａの第２部分３６ａはＸ軸方向に延びている。

屈曲部３４ａにおいて圧電素子２０に近接する面である屈曲面３４ａａは、リードフレーム３０ａの厚みＬ３より大きい値の曲率半径を有することが好ましい。屈曲面３４ａａをこのような形状とすることにより、第１部分３２ａを外部電極２４ａに固定する際に圧電素子２０に脆弱部分が形成される問題を防止できる。また、屈曲面３４ａａと第１側面２０ａとの間に後述する樹脂部５０が介在することにより、圧電素子２０、錘４０及びリードフレーム３０ａの接合を強化することができる。

図３に示すように、リードフレーム３０ａの第２部分３６ａは、第１部分３２ａにおける第１端面２０ｅに近い側の端部に屈曲部３４ａを介して接続している。第２部分３６ａは、錘４０の対向面４２に対して略平行であり、錘４０に対して所定の隙間を空けて配置されている。また、第２部分３６ａは、リードフレーム３０ａの断面における長辺側の面が、錘４０の対向面４２に対向するように配置されている（図４参照）。

図３に示すように、錘４０の対向面４２と第２部分３６ａとの間に形成される隙間の幅Ｌ４は特に限定されないが、例えば（０．１）〜（０．２）ｍｍ程度とすることができる。また、対向面４２と第２部分３６ａとの間に形成される隙間の幅Ｌ４は、対向面４２と第１端面２０ｅとの間に形成される隙間の幅Ｌ５より大きいことが好ましい。第２部分３６ａが錘４０に対して第１端面２０ｅより離間していることにより、リードフレーム３０ａを介して圧電アクチュエータ１０を実装する際及び実装後に、リードフレーム３０ａの両端部に加えられる振動や衝撃を、後述する樹脂部５０によって好適に吸収できる。また、第１端面２０ｅと対向面４２を近接させることにより、圧電素子２０の変位が樹脂部５０に吸収されてしまう問題を低減できる。

図３に示すように、リードフレーム３０ｂの第１部分３２ｂは、圧電素子２０の第２側面２０ｂに形成されている外部電極２４ｂに固定されている。リードフレーム３０ｂは、Ｚ軸方向に延びる対象軸を基準として、リードフレーム３０ａに対して対称となるように配置されている。

シャフト１２を図示しない上面図である図４に示すように、リードフレーム３０ａの第２部分３６ａと、リードフレーム３０ｂの第２部分３６ｂとは、圧電素子２０から互いに反対方向に引き出されている。このようにリードフレーム３０ａ、３０ｂを配置することにより、第２部分３６ａ、３６ｂと錘４０とを接合する樹脂部５０が、バランスよく圧電素子２０を支持することができる。なお、リードフレーム３０ｂの詳細構造は、リードフレーム３０ａと同様であるため、その説明は省略する。

図３に示すように、樹脂部５０は、圧電素子２０の第１端面２０ｅと、錘４０において第１端面２０ｅと対向する対向面４２とを接合する。樹脂部５０は、錘４０の対向面４２において、第１端面２０ｅと対向する領域だけでなく、リードフレーム３０ａ、３０ｂの屈曲部３４ａ、３４ｂ及び第２部分３６ａ、３６ｂに対向する部分にも広がっている。

すなわち、リードフレーム３０ａ、３０ｂの第２部分３６ａ、３６ｂと錘４０の対向面４２とは、樹脂部５０を介して接合されている。樹脂部５０は、第２部分３６ａ、３６ｂにおいて対向面４２に対向する面である樹脂接合面３６ａａ、３６ｂａに接触している。樹脂部５０は、樹脂接合面３６ａａ、３６ｂａと対向面４２との間に介在し、第２部分３６ａ、３６ｂを錘４０に対して固定している。

樹脂部５０の材質は特に限定されないが、例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。また、樹脂部５０は、圧電素子２０の適切な駆動を可能とする程度の絶縁性を有していれば足り、この限度において樹脂部５０は導電性のフィラー等を含んでいても良い。

図１〜図４に示す圧電アクチュエータ１０は、たとえば以下のような方法で製造される。

圧電アクチュエータ１０の製造方法では、まず、圧電素子２０を準備する。圧電素子２０は、焼成後に内部電極層２２ａ、２２ｂとなる所定パターンの内部電極ペースト膜が形成されたグリーンシートと、内部電極ペースト膜を持たないグリーンシートとを、用意する。

グリーンシートは、例えば以下のような方法で作製される。まず、圧電体層２６を構成する材料の原料を湿式混合等の手段によって均一に混合した後、乾燥させる。次に、適切に選定された焼成条件で仮焼成し、仮焼粉を湿式粉砕する。そして、粉砕された仮焼粉末にバインダを加えてスラリー化する。次に、スラリーをドクターブレード法またはスクリーン印刷法等の手段によってシート化し、その後に乾燥させて、内部電極ペースト膜を持たないグリーンシートを得る。さらに、上述した導電材を含む内部電極ペーストを、印刷法等の手段により、グリーンシートの上に塗布することで、所定パターンの内部電極ペースト膜が形成されたグリーンシートが得られる。なお、圧電体層２６を構成する材料の原料には、不可避的不純物が含まれていてもよい。

各グリーンシートを準備した後、準備したグリーンシートを重ね合わせ、圧力を加えて圧着し、乾燥工程等の必要な工程を経た後、切断し、グリーンの素子本体の集合体を得る。

次に、得られた積層体を所定条件で焼成して焼結体を得た後、ダイシングソー等を用いて該焼結体を切断する。さらに、焼結体における第１側面２０ａ、第２側面２０ｂに相当する部分に、外部電極２４ａ、２４ｂを形成し、この電極に直流電圧を印加して圧電体層２６の分極処理を行うことにより、圧電素子２０が得られる（図１参照）。なお、得られた圧電素子２０にバレル研磨を行って、圧電素子２０の角部および稜線部をＲ面加工しておくことも好ましい。

次に、図５に示すように、圧電素子２０の外部電極２４ａ、２４ｂに対して、リードフレーム３０ａ、３０ｂの第１部分３２ａ、３２ｂを固定する。リードフレーム３０ａ、３０ｂの固定は、例えば予備はんだを形成した電極接合面３２ａａ、３２ｂａを外部電極２４ａ、２４ｂに押し当て、第１部分３２ａ、３２ｂに対して外側からヒータチップを押し当てることで予備はんだを溶融させることにより行うことができる。さらに、対向面４２に硬化していない樹脂材料５０ａを塗布した錘４０に対して、リードフレーム３０ａ、３０ｂを固定した圧電素子２０の第１端面２０ｅを押し当てたのち、樹脂材料５０ａを硬化し、樹脂部５０を形成する。この際、樹脂材料５０ａは、第１端面２０ｅに対してだけでなく、リードフレーム３０ａ、３０ｂの第２部分３６ａ、３６ｂにも接触するように、対向面４２への塗布量を調整される。

最後に、図４に示す圧電素子２０の第２端面２０ｆに対して、シャフト１２を接着剤等で接合することにより、図１に示すような圧電アクチュエータ１０を得る。

図６（ａ）に示すように、リードフレーム３０ａ、３０ｂは、圧電素子２０の第１側面２０ａ及び第２側面２０ｂに取り付けられる製造段階では、多数のリードフレーム３０ａ、３０ｂが繋がった連結体３００の状態であってもよい。

図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、連結体３００の状態で圧電素子２０に接合されたリードフレーム３０ａ、３０ｂは、錘４０が配置されたパレット６２に対して位置決めピン６４等を用いて位置合わせされる。そして、図６（ｂ）に示すように、樹脂材料５０ａを塗布した錘４０の対向面４２に対して、圧電素子２０の第１端面２０ｅ及びリードフレーム３０ａ、３０ｂの第２部分３６ａ、３６ｂを接合する。

最後に、リードフレーム３０ａ、３０ｂを連結体３００の接続フレームから切断することにより、図５に示す製造方法の場合と同様に、図１に示す圧電アクチュエータ１０を得ることができる。このように、リードフレーム３０ａ、３０ｂを用いた圧電アクチュエータ１０は、通常のワイヤーを外部電極に接合する従来の圧電アクチュエータに比べて、効率的な生産が可能である。

本実施形態に係る圧電アクチュエータ１０は、図３に示すように、屈曲部３４ａ、３４ｂを介して接続する第１部分３２ａ、３２ｂと第２部分３６ａ、３６ｂを有するリードフレーム３０ａ、３０ｂを用いて、外部電極２４ａ、２４ｂへの配線を行っている。さらに、リードフレーム３０ａ、３０ｂにおける第２部分３６ａ、３６ｂと錘４０が、圧電素子２０の第１端面２０ｅと錘４０とを接合する樹脂部５０を介して接合されている。したがって、本実施形態に係る圧電アクチュエータ１０は、リードフレーム３０ａ、３０ｂにおける第２部分３６ａ、３６ｂの先端に力が加えられた場合にも、中間の第２部分３６ａ、３６ｂが樹脂部５０で接合されているため、その力が外部電極２４ａ、２４ｂに接合された第１部分３２ａ、３２ｂに伝わることが防止される。

また、これとは逆に、圧電アクチュエータ１０では、圧電素子２０の振動等が、リードフレーム３０ａ、３０ｂにおける第２部分３６ａ、３６ｂの先端に形成される外部部材（圧電アクチュエータ１０の実装対象）との接合部に伝わることも、同様に防止される。したがって、このような圧電アクチュエータ１０は、衝撃や振動等によってリードフレーム３０ａ、３０ｂの端部における接合が解除される問題を防止することができ、電気的接続に関して良好な信頼性を奏する。

また、圧電アクチュエータ１０は、リードフレーム３０ａ、３０ｂの第２部分３６ａ、３６ｂと錘４０とが樹脂部５０を介して接合されているため、たとえ外力や振動が加えられた場合にも、第２部分３６ａ、３６ｂと錘４０との隙間は確実に確保される。したがって、このような圧電アクチュエータ１０は、衝撃や振動等によって、リードフレーム３０ａ、３０ｂが周辺部材に接触してショート不良を生じる問題を、好適に防止することができる。さらに、リードフレーム３０ａ、３０ｂの第２部分３６ａ、３６ｂと錘４０とを樹脂部５０が接合することにより、圧電素子２０と錘４０との接合を補強する効果を奏するため、このような圧電アクチュエータ１０は、圧電素子２０と錘４０の接合強度も良好である。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上述した実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

図７は、本発明の第２実施形態に係る圧電アクチュエータ１１０の上面図である。なお、図７ではシャフト１２については表示していない。

圧電アクチュエータ１１０は、リードフレーム１３０ａ、１３０ｂにおける第２部分１３６ａ、１３６ｂ及び樹脂部１５０の形状が異なることを除き、図４等に示す圧電アクチュエータ１０と同様である。圧電アクチュエータ１１０の説明では、圧電アクチュエータ１０との相違点のみを説明し、共通点については説明を省略する。

図７に示すように、リードフレーム１３０ａの第２部分１３６ａ及びリードフレーム１３０ｂの第２部分１３６ｂは、圧電素子２０からＹ軸方向へ略平行に引き出されている。このように、それぞれのリードフレーム１３０ａ、１３０ｂに対応する一対の第２部分１３６ａ、１３６ｂが、同一方向へ平行に引き出されることにより、圧電アクチュエータ１１０の実装対象における配線距離を短縮することが可能である。

圧電アクチュエータ１１０でも、圧電アクチュエータ１０と同様に、第２部分１３６ａ、１３６ｂは錘４０の対向面４２に対して隙間を空けて配置されている。また、第２部分１３６ａ、１３６ｂと錘４０とは、樹脂部１５０を介して接合されている。このような圧電アクチュエータ１１０も、圧電アクチュエータ１０と同様の効果を奏する。なお、リードフレーム１３０ａ、１３０ｂにおける第１部分１３２ａ、１３２ｂの形状や、第２部分１３６ａ、１３６ｂが屈曲部を介して第１部分１３２ａ、１３２ｂに接続している点は、第１実施形態と同様である。

図８（ａ）は、リードフレーム３０ｂの第２部分３６ｂと錘４０との接合部分における樹脂部５０を拡大した拡大図であり、図８（ｂ）〜図８（ｄ）は、樹脂部の形状に関する変形例を表す拡大図である。

図８（ａ）に示すように、樹脂部５０は、第２部分３６ｂと対向面４２との間に形成される隙間の一部に配置されていればよく、部分的に第２部分３６ｂと対向面４２ａとの間に樹脂部５０が存在しない部分があっても構わない。しかし、図８（ｂ）に示すような変形例に係る樹脂部５０ｂのように、第２部分３６ｂと対向面４２とが樹脂部５０ｂを挟まずに対向する部分が存在しないように、樹脂部５０ｂを対向面４２の周縁まで形成してもよい。このような樹脂部５０ｂは、第２部分３６ｂと錘４０とが接触して短絡を生じる問題を、より確実に防止できる。

さらに、図８（ｄ）に示す変形例のように、樹脂部５０ｄは、錘４０の側面まで形成されていてもよい。このような樹脂部５０ｄは、さらに効果的に第２部分３６ｂと錘４０との接触を防止できる。また、図８（ｃ）に示す変形例に係る樹脂部５０ｃは、第２部分３６ｂと対向面４２との隙間を完全に埋めるように形成されており、かつ、一部が錘４０の側面に回り込んでいる。このような樹脂部５０ｃは、第２部分３６ｂと錘４０との接触を効果的に防止できるとともに、圧電素子２０と錘４０との接合を補強する効果も大きい。

図９は、本発明の第３実施形態に係る圧電アクチュエータ２１０の正面図である。圧電アクチュエータ２１０は、圧電素子２０の第１端面２０ｅに接続部材としてのシャフト２１２が接合されており、第２端面２０ｆに接合部２１４を介して錘４０が接続されている点などが図１に示す圧電アクチュエータ１０とは異なるが、その他の圧電素子２０、リードフレーム３０ａ、３０ｂ等については第１実施形態と同様である。

図９に示すように、圧電アクチュエータ２１０では、リードフレーム３０ａ、３０ｂの第２部分３６ａ、３６ｂが、圧電アクチュエータ２１０の第１端面２０ｅとシャフト２１２を接合する樹脂部２５０によって接合されている。また、シャフト２１２において第１端面２０ｅに対向するシャフト対向面２１６の面積は、第１端面２０ｅの面積より広く、第２部分３６ａ、３６ｂはシャフト対向面２１６に略平行である。このような圧電アクチュエータ２１０も、第１実施形態に係る圧電アクチュエータ１０と同様の効果を奏する。

１０、１１０、２１０…圧電アクチュエータ
１２、２１２…シャフト
１４、２１４…接合部
２０…圧電素子
２０ａ…第１側面
２０ｂ…第２側面
２０ｅ…第１端面
２０ｆ…第２端面
２２ａ、２２ｂ…内部電極層
２４ａ、２４ｂ…外部電極
２６…圧電体層
３０ａ、３０ｂ、１３０ａ、１３０ｂ…リードフレーム
３２ａ、３２ｂ、１３２ａ、１３２ｂ…第１部分
３２ａａ、３２ｂａ…電極接合面
３４ａ、３４ｂ…屈曲部
３４ａａ…屈曲面
３６ａ、３６ｂ、１３６ａ、１３６ｂ…第２部分
３６ａａ、３６ｂａ…樹脂接合面
４０…錘
４２…対向面
５０、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、１５０、２５０…樹脂部

Claims (7)

1. 側面に一対の外部電極が形成されており、前記外部電極に電気的に接続される内部電極層が圧電体層を挟んで交互に積層される圧電素子と、
   前記圧電素子の積層方向における一方の端面である第１端面に接合されるシャフト及び錘のいずれか一方からなる接合部材と、
   前記圧電素子における前記第１端面に対向する端面である第２端面に接合される前記シャフト及び前記錘のいずれか他方と、
   一対の前記外部電極に電気的に接続される一対のリードフレームと、
   前記第１端面と前記接合部材とを接合する樹脂部と、を有し、
   前記リードフレームは、前記外部電極に固定される第１部分と、前記第１部分における前記第１端面に近い側の端部に屈曲部を介して接続しており前記接合部材に対して隙間を空けて配置される第２部分と、を有しており、
   前記第２部分と前記接合部材とは、前記樹脂部を介して接合されている圧電アクチュエータ。
2. 前記第２部分は、前記接合部材において前記第１端面に対向する対向面と略平行である請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
3. 前記外部電極が形成される前記側面における前記積層方向に垂直な方向の長さは、前記外部電極に電気的に接続される前記リードフレームの前記第１部分における前記積層方向に垂直な方向の長さより長いことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧電アクチュエータ。
4. 前記第２部分は、前記接合部材に対して前記第１端面より離間していることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
5. それぞれの前記リードフレームに対応する一対の前記第２部分は、前記圧電素子から互いに反対方向へ引き出されている請求項１から請求項４までのいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
6. それぞれの前記リードフレームに対応する一対の前記第２部分は、前記圧電素子から同一方向へ略平行に引き出されている請求項１から請求項４までのいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
7. 前記屈曲部における前記圧電素子に近接する面は、前記リードフレームの厚みより大きい値の曲率半径を有することを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれかに記載の圧電アクチュエータ。

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