JP3274100B2

JP3274100B2 - 圧電アクチュエータおよびその製造方法

Info

Publication number: JP3274100B2
Application number: JP35477698A
Authority: JP
Inventors: 浩信伊藤; 圭太郎頃石; 朋之吉野
Original assignee: セイコーインスツルメンツ株式会社
Priority date: 1998-02-25
Filing date: 1998-12-14
Publication date: 2002-04-15
Anticipated expiration: 2018-12-14
Also published as: JPH11313493A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、支持台にリード基
板を固定した圧電アクチュエータおよびその製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、マイクロモータの分野で、圧電素
子の圧電効果を利用して駆動力を得る超音波モータが注
目されている。従来、この超音波モータに用いる圧電ア
クチュエータは、図９に示すように、支持台１０１と、
支持台１０１の中心に設けた支持軸１０２と、支持軸１
０２に固定された弾性体１０４と、弾性体１０４の一方
の面に接合された電極パターン１０６を薄膜形成した圧
電素子１０５と、圧電素子１０５に一端を接続し、励振
信号を供給するワイヤリード１０８とを備える。ここ
で、弾性体１０４と圧電素子１０５とは振動体１０３を
構成する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ワ
イヤリード１０８は、圧電素子１０５とのはんだ接合部
１０８ａ以外の部分は自由に可動できるため、ワイヤー
リード１０８が圧電素子１０５に接触して圧電素子１０
５の振動特性を劣化させる。また、ワイヤリード１０８
は、振動体１０３の振動に共振する場合があり、圧電素
子１０５の励振を妨害していた。また、ワイヤリード１
０８を自由に可動させると、圧電素子１０５とのはんだ
接合部１０８ａに引っ張り力が加えられ、ワイヤリード
１０８が頻繁に外れ、歩留まりを低下させるという問題
を有していた。

【０００４】本発明の目的は、リードの可動部分を減少
させ且つ振動体と支持台とのクリアランスを確保して、
振動特性を維持するとともに、リードと圧電素子の接続
を確保して歩留まりを向上させる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にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】即ち、本課題の解決手段
は、弾性振動される振動体と、前記振動体に駆動信号を
供給するリードを設けたリード基板と、前記リード基板
と前記振動体を設けた支持台を備え、前記振動体の弾性
振動に基づいて駆動力を生じさせる圧電アクチュエータ
において、前記リード基板は、前記支持台に固定された
ことを特徴とする。

【０００６】ここで、リード基板は、例えば、ポリイミ
ド樹脂製、シリコン樹脂製、ポリエチレン樹脂製、ガラ
ス繊維を混入したエポキシ樹脂製を含む。振動体は、圧
電素子と、圧電素子より弾性振動される弾性体と、圧電
素子に設けた電極パターンを有する。

【０００７】これによれば、リードの大部分をリード基
板とともに支持台に固定し、自由に可動する部分を減少
させたので、リードは振動体に接触することがなくな
る。また、リードを設けたリード基板を支持台に固定す
るので、リードは引っ張り力を加えられることもない。
したがって、リードと振動体の接続は確保され、歩留ま
りを向上させる。

【０００８】また、圧電アクチュエータにおいて、前記
支持台には、前記リード基板のリードを覗く位置に、リ
ード通孔を設けたことを特徴とする。これによれば、リ
ード基板を支持台に対し、振動体の反対側に固定してリ
ード通孔からリードを通した場合、もしくは、リード基
板と振動体を向かい合わせ、支持台にリード基板を固定
してリード通孔から覗くリードを振動体に接合する場合
のいずれにおいても、リードは、支持台の外周部を経由
する必要がなく、最短距離で振動体に接続される。よっ
て、装置構成が簡略化されるとともに、リードの可動部
分を最小限にする。また、リードを振動体の中心部に容
易に接続する。よって、リードの接合に伴い振動体の振
動特性に与える影響を低減させる。

【０００９】また、圧電アクチュエータにおいて、前記
リード基板には、位置決めに用いるリード基板位置決め
孔を設けたことを特徴とする。これによれば、リード基
板位置決め孔に、例えば、位置決めピンを差し込んでリ
ード基板の位置を固定し、リード基板は静止した状態
で、支持台と位置を合わされる。よって、支持台との位
置合わせを容易にするとともに位置合わせの精度を向上
させる。また、圧電アクチュエータにおいて、リード基
板には、支持台との接続し、支持台から中心軸と弾性体
とを介して圧電素子に導通するための配線電極を有する
ことを特徴とする。これによれば、配線電極に、例え
ば、導通ネジを止めする、もしくは、はんだ接合する等
の接続手段によって、安定した導通性を確保することが
できる。

【００１０】また、圧電アクチュエータにおいて、前記
リード基板と前記支持台とは少なくとも光により硬化す
る接着剤で固定し、前記リード基板に、この接着剤に光
を照射する光照射窓を設けたことを特徴とする。ここ
で、光には、可視光線、紫外線を含む。接着剤は、光の
みにより硬化する接着剤、光または熱により硬化する接
着剤、光または嫌気性雰囲気で硬化する接着剤、光、
熱、または嫌気性雰囲気で硬化する接着剤を含む。これ
によれば、光照射窓にはみ出した接着剤を、光線を照射
して硬化させ、支持台とリード基板とを固定することが
出来る。また、光照射窓にはみ出した接着剤を仮止め
し、支持台とリード基板の位置関係を固定した状態で、
例えば熱を加えて接着剤全体を硬化させる。よって、例
えば特に熱に強い固定具を用いることなく、リード基板
と支持台とを接着固定する。

【００１１】また、圧電アクチュエータにおいて、前記
リードは、電気特性の検査に必要な面積に形成された電
気特性検査部を有することを特徴とする。ここで、電気
特性にはアドミタンス、圧電アクチュエータの消費電
力、圧電式モータとして用いた場合の回転数、トルク、
駆動電圧等が含まれる。これによれば、リードの電気特
性検査部により電気特性が検査され、保守、メンテナン
スが容易になる。

【００１２】また、リードを配線したリード基板に、光
または熱で硬化する接着剤を塗布する工程と、前記リー
ド基板に設けた位置決め用のリード基板位置決め孔を用
いて、このリード基板の位置を決め、前記支持台に設け
た位置決め用の支持台位置決め孔を用いて、この支持台
の位置を決め、この支持台と前記リード基板とを合わせ
る工程と、前記リード基板と前記支持台とを加圧して、
前記接着剤に光を照射する光照射窓に前記複合接着剤を
はみ出させる工程と、前記光照射窓にはみ出た前記接着
剤に光を照射して硬化させる工程と、前記接着剤の未硬
化部分を加熱して硬化させる工程とを有することを特徴
とする。以上の手段にあって、加熱工程を省略する観点
から、光または嫌気雰囲気で硬化する接着剤を用いる事
も出来る。

【００１３】これによれば、リード基板位置決め孔によ
りリード基板の位置を位置決め固定し、支持台位置決め
孔により支持台の位置を位置決め固定し、リード基板と
支持台は微動せず、また、ずれることもない。よって、
リード基板と支持台との位置合わせは容易になる。ま
た、光照射窓からはみ出た接着剤を光により硬化して仮
止めするので、固定治具は熱の影響を受けないので固定
治具の材料の選択の幅が広がる。よって、支持台とリー
ド基板との位置関係の精度を向上させる。

【００１４】また、リードを設けたリード基板と支持軸
とを備えた支持台を撮影し、前記リードの形状を認識す
るとともに、このリードの形状に基づいて、基準として
のリード基準線を設定する工程と、電極パターンを設け
た振動体を撮影して、前記電極パターンの形状を認識す
るとともに、この電極パターンの形状に基づいて、基準
としての電極パターン基準線を設定する工程と、前記支
持台と前記振動体とを同軸に配置するとともに、前記振
動体または前記支持台の少なくとも一方を前記リード基
準線と前記電極パターン基準線とを重ねるように回動さ
せて、前記リードを前記電極パターンの中央に配置する
ように前記振動体と前記支持台との位置関係を決める工
程と、前記支持台の支持軸を前記振動体に圧入する工程
とを有することを特徴とする。

【００１５】これによれば、リード基準線と電極パター
ン基準線を重ねて、リードを電極パターンの中央に配置
するように振動体と支持台の位置関係を決定し、振動体
と支持台との位置関係を調整する労力を軽減し、量産化
が図られる。

【００１６】また、支持台と固定したリード基板に設け
たリードを、前記支持台に設けたリード通孔に圧接ツー
ルを通し、前記リードを振動体に到達させ、前記振動体
に設けた電極パターンに圧接する工程と、パルス電流の
通電を開始する圧接荷重が検知されたとき、前記パルス
電流により熱を発生させ、この熱により前記リードを加
熱して、前記リードと前記電極パターンとを接合する工
程とを有することを特徴とする。

【００１７】これによれば、リード通孔に圧接ツールを
通すことにより、リードを振動体の中心部へ容易に接続
出来る。よって、振動体の振動特性に与える影響を低減
させる。また、パルス電流による加熱は、パルス電流の
通電停止後、直ぐに熱の発生を停止させ、リードは短時
間で冷えるので、メッキの溶融部は直ぐに固まり、リー
ドと電極パターンの接合は短時間で行われる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図９を参照して本発
明に係わる実施の形態を詳細に説明する。先ず、圧電ア
クチュエータの構造について説明する。図１は、本発明
を適用した実施の形態に係わる圧電アクチュエータの断
面構造を示し、図２は、圧電アクチュエータの平面構造
を示す図である。圧電アクチュエータは、支持台１と、
支持台１に固定された本発明の支持軸としての中心軸２
と、中心軸２に固定された振動体３と、支持台１に対し
振動体３と反体側の面に本発明の複合接着剤としての接
着剤９を介して固定されたリード基板７と、リード基板
７に形成され、一端を振動体３に接続したリード８から
なる。リード基板７は、振動体と向かい合わせで支持台
に固定されていても良い。

【００１９】ここで、支持台１は、所定の形状に成形さ
れた平板体であり、中心軸２を挿通させる中心孔１ａ
と、中央部にリード８を振動体３側へ通すリード通孔１
ｂと、図２において、縁部に位置決めに用いる支持台位
置決め孔１ｃ，１ｄを設けている。そして、リード通孔
１ｂにより、リード８を振動体３側へ通すので、リード
８は支持台１の外周部を経由することなく、最短距離で
振動体３に接続され、また、振動体３の電極パターン６
の所定箇所に接続することが容易となる。

【００２０】中心軸２は、剛性材料を用いて成形された
棒状体であり、振動体３を支持している。

【００２１】振動体３は、弾性体４と、弾性体４に接合
された圧電素子５と、圧電素子５の表面に形成された電
極パターン６からなる。詳細には弾性体４は、圧電素子
５に対応した円盤状に成形され、その材質は例えば、ア
ルミ合金、ステンレス、黄銅等の弾性材料を用いてい
る。また、後述する圧電素子５の表面に形成された電極
パターン６の分割部の境界に対応する位置に柱状の突起
４ａを設ける。また、中心部を圧電素子５側に突出さ
せ、この突出部に中心軸２を差し込む中心軸孔４ｂを設
ける。

【００２２】圧電素子５は、例えば、チタン酸ジルコン
酸鉛、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、ニオブ酸リチウ
ム、タンタル酸リチウムを用いて成形された円盤体であ
る。また、圧電素子５に形成した電極パターン６は１２
等分に分割されている。また、１つおきの分割部を１組
の分極処理部として、２組の分極処理部を設ける。分極
処理は、隣合わせた分割部を一組として総て６組の分極
処理部を設ける。分極処理は、各組の分極処理部が交互
に分極処理の方向と反対となるように施す。

【００２３】電極パターン６は、クロム、ニッケル、
金、銅、アルミニウム、等の金属をＰＶＤ、印刷等の手
段で圧電素子５の表面に扇形状に形成し、第１の電極パ
ターン６ａは圧電素子５の内周部で短絡し、第２の電極
パターン６ｂは圧電素子５の外周部で短絡する。そし
て、各電極パターン６ａ，６ｂは、それぞれ後述する第
１リード８ａ、第２リード８ｂに接続されている。

【００２４】リード基板７は、ポリイミドを用いて所定
の形状に成形されたフィルム体であり、窓孔７ａと、縁
部に位置決めに用いるリード基板位置決め孔７ｂ，７ｃ
と、接着剤９の硬化に用いる光照射窓７ｄ，７ｅを有す
る。そして、リード基板位置決め孔７ｂ，７ｃに位置決
めピンを差し込んで、リード基板７を位置決め固定し、
リード基板７を静止した状態にする。また、光照射窓７
ｄ，７ｅにはみ出した接着剤９に紫外線を照射して、接
着剤９を硬化させ、支持台１とリード基板７を仮止めす
る。

【００２５】リード８は、リード基板７の表面に、例え
ば銅を用いた３系統の第１リード８ａ、第２リード８
ｂ、第３リード８ｃが配線され、この第１リード８ａ、
第２リードはリード基板７の窓孔７ａに延出する延出部
８０ａ，８０ｂと、電気特性を検査する電気特性検査部
８０ｃ，８０ｄとを有する。また、第３リードは、配線
電極として支持台１と接続され、支持台１から中心軸２
と弾性体４を通電し、圧電素子５に駆動信号を入力する
ことができる。この延出部８０ａ，８０ｂは、窓孔７
ａ、支持台１のリード通孔１ｂに通して、振動体３側へ
折り曲げられ、第１、第２の電極パターン６ａ，６ｂに
接合されている。

【００２６】電気特性検査部８０ｃ，８０ｄは、プロー
ブを接触させて電気特性の検査するのに必要な面積を有
する。そして、検査用のプローブを接触させて、アドミ
タンス、導通状態、駆動信号の周波数、位相、大きさ等
を検査する。したがって、圧電アクチュエータの保守、
メンテナンスが容易になる。

【００２７】接着剤９は、例えば、紫外線または熱で硬
化する接着剤を用いる。なお、紫外線の代わりに可視光
線で硬化させてもよいし、熱の代わりに嫌気性硬化を利
用して硬化させてもよい。

【００２８】以上のような構成によれば、リード８をリ
ード基板７とともに支持台１に固定したので、リード８
は外力により引っ張られることもなく、リード８と振動
体３の接続は確保される。

【００２９】次に、圧電アクチュエータの動作について
説明する。例えば、振動体と接合した第１リード８ａと
支持台とはんだ接合した第３リード８ｃに駆動信号を印
加して、圧電素子５の表面に形成した電極６ａ部を励振
させて、例えば、弾性体４に屈曲定在波、即ち、弾性振
動を発生させるとともに、弾性体４の突起４ａを楕円運
動させ、この突起４ａを図示しない移動体に周期的に当
接させて摩擦力を加え、移動体を移動させる。このと
き、第１リード８ａ、第２リード８ｂの大部分は、リー
ド基板７とともに支持台１に固定されているので、振動
体３の弾性振動に共鳴して振動することもない。さら
に、第１リード８ａ、第２リード８ｂの延出部８０ａ、
８０ｂも遊び部分を持たないので、接合部以外で振動体
３に接触することもない。

【００３０】次に、本発明を適用した実施の形態に係わ
る圧電アクチュエータの製造方法について説明する。圧
電アクチュエータの製造方法は、支持台１とリード基板
７の接着工程、支持台１と振動体３の圧入工程、リード
８と電極パターン６の接合工程からなる。以下これらの
工程について詳述する。

【００３１】図３は、支持台１とリード基板７の接着工
程を示す説明図である。図３（ａ）において、ＴＡＢ
（Tape Automated Bonding）上に形成したリード基板７
のリード８と反対側の表面に、図示しないディスペンサ
により、紫外線または熱で硬化する接着剤９を塗布す
る。また、図示しない真空吸引して固定するチャック機
構で支持台１をチャックするとともに、支持台１の支持
台位置決め孔１ｃ，１ｄのそれぞれに、チャック機構に
設けた位置決めピン１１を差し込み、支持台１の位置決
めを行う。また、リード基板７のリード基板位置決め孔
７ｂ，７ｃに位置決めピン１２，１２を差し込み、リー
ド基板７の位置決めを行う。そして、支持台１とリード
基板７とを合わせる。このように、リード基板７を位置
決めして、リード基板７を微動せず、ずれないように
し、支持台１を位置決めしチャック状態をずれないよう
にしたので、両者の位置合わせは容易に行われるととも
に、位置合わせの精度は向上する。

【００３２】図３（ｂ）において、さらに前記チャック
機構により支持台１とリード基板７とを加圧して、支持
台１とリード基板７の間の接着剤９を押し広げ、リード
基板７の光照射窓７ｄ，７ｅに接着剤９をはみ出させ
る。この光照射窓７ｄ，７ｅにはみ出た接着剤９に、図
示しない紫外線照射装置により紫外線を照射して、接着
剤９を硬化させ、支持台１とリード基板７との仮止めを
行う。

【００３３】図３（ｄ）において、支持台１に対しリー
ド基板７の反対側から加熱ヒータ１３を近接させ、加熱
して接着剤９の未硬化部分を硬化させ、支持台１とリー
ド基板７とは完全に接着固定される。このように、支持
台１とリード基板７とを仮止めすることにより、加熱ヒ
ータ１３で接着剤９で硬化させる際、熱により変形する
固定治具等を用いる必要もない。

【００３４】次に、支持台１と振動体３の圧入工程につ
いて説明する。図４は、支持台１と振動体３の圧入工程
の手順を示すフローチャートであり、図５は、支持台１
と振動体３の位置合わせに用いる画像処理システムの概
略図であり、図６は、支持台１に設定したリード基準線
Ｇと支持台中心点Ｏ1を示す図であり、図７は振動体３
に設定した電極パターン基準線Ｈと振動体中心点Ｏ2を
示す図である。先ず、図５に基づいて画像処理システム
の概要について説明する。画像処理装置は、支持台１を
撮影する第１カメラ２１と、振動体３を撮影する第２カ
メラ２２と、第１カメラ２１または第２カメラ２２の撮
影した画像を表示するモニター２３と、モニター２３の
画像に基づいて処理を行う制御装置２４と、制御装置２
４の出力信号に基づいて可動されるＸＹθステージ２５
からなる。

【００３５】ここで、第１、第２カメラ２１，２２に
は、例えば、ＣＣＤ（Charge CoupledDevice）方式のカ
メラを用いる。そして、支持台１と振動体３の平面構造
を撮影し、デジタル化した撮影情報を生成し、この撮影
情報をモニター２３に出力する。モニター２３は、例え
ば、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、液晶パネル等からな
り、第１カメラ２１、第２カメラ２２の撮影した画像を
座標軸とともに表示するとともに、この画像情報を制御
装置に２４へ出力する。制御装置２４は、ＣＰＵ（Cent
ral Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memor
y）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、記憶装置、入
出力インターフェース等から構成されている。

【００３６】そして、ＣＰＵは、ＲＯＭに格納された処
理プログラムをＲＡＭ上に展開させ、支持台１と振動体
３のそれぞれの画像情報から、支持台中心点Ｏ1の座
標、リード基準線Ｇ、振動体中心点Ｏ2の座標、電極パ
ターン基準線Ｈを演算する。この支持台中心点Ｏ1座標
と振動体中心点Ｏ2の座標からＸＹθステージ２５につ
いてのＸ方向、Ｙ方向の移動距離情報、リード基準線
Ｇ、電極パターン基準線Ｈの成す角度からθ補正情報を
生成する。そして、この移動距離情報、θ補正情報をＸ
Ｙθステージ２５へ出力する。ＸＹθステージ２５は、
ステージをＸ方向、Ｙ方向へ移動させる移動機構、およ
び、ステージをＸＹ面上でθ補正させる回動機構を有す
る。

【００３７】次に、図４〜図７に基づいて、圧入工程の
手順を説明する。ＴＡＢから型抜きした支持台１をチャ
ックして第１カメラ２１の下方に配置する（ステップＳ
１）。第１カメラ２１により中心軸２とリード基板７と
を備えた支持台１の平面構造が撮影され、支持台１に係
わる撮影情報がデジタル化して生成され、この撮影情報
はモニター２３に出力される（ステップＳ２）。支持台
１の平面構造は座標軸とともにモニター２３に表示さ
れ、この画像情報は制御装置２４へ出力される。図６に
おいて、制御装置２４のＣＰＵの実行する処理プログラ
ムにより、画像情報から第１リード８ａ、第２リード８
ｂの延出部８０ａ，８０ｂのそれぞれについて、中央点
ａ、ｃ、先端点ｂ、ｄの座標情報が生成される（ステッ
プＳ３）。そして、この座標情報から中央点ａ、ｂにつ
いて、中点Ｍ1の座標、先端点ｃ、ｄについて中点Ｍ2の
座標を演算し、この中点Ｍ1と中点Ｍ2とを結んだ中心線
としてのリード基準線Ｇが設定されるとともに、リード
基準線情報が生成される（ステップＳ４）。また、円形
の中心軸２の中心を支持台１の中心点Ｏ1とし、この座
標について支持台中心点情報も生成される。

【００３８】一方、圧電素子５上に電極パターン６を形
成した振動体３をＸＹθステージ２５にセットし（ステ
ップＳ５）、第２カメラにより振動体３の平面構造を撮
影して撮影情報が生成され、モニター２３に出力される
（ステップＳ６）。振動体３の電極パターン６の平面構
造がモニター２３に表示され、この画像情報は制御装置
２４に出力される。図７において、制御装置２４のＣＰ
Ｕの実行する処理プログラムにより、画像情報から第１
の電極パターン６ａと第２の電極パターン６ｂの境界に
あたる縁部ついて、中央点ｅ、ｇ、先端点ｆ、ｈの座標
情報が生成される（ステップＳ７）。そして、この座標
情報に基づいて中央点ｅ、ｇについての中点Ｍ3の座
標、先端点ｃ、ｄの中点Ｍ4の座標を演算し、この中点
Ｍ3と中点Ｍ4とを結んだ中心線としてのリード基準線Ｇ
が設定されるとともに、電極パターン基準線情報が生成
される（ステップＳ８）。また、弾性体４の中心軸孔４
ｂの中心を振動体３の中心点Ｏ2とし、この座標につい
て振動体中心点情報も同時に生成される。

【００３９】支持台中心点情報と振動体中心点情報とに
基づいて、中心点Ｏ1と中心点Ｏ2とのＸ軸方向の距離と
Ｙ軸方向の距離が演算されるとともに、Ｘ軸方向とＹ軸
方向の移動距離に関する移動距離情報が生成される。ま
た、リード基準線情報と電極パターン基準線情報とに基
づいて、リード基準線Ｇと電極パターン基準線Ｈとの成
す角度θが演算されるとともに、補正回転角度θに関す
るθ補正情報が生成される（ステップＳ９）。そして、
移動距離情報およびθ補正情報は、ＸＹθステージ２５
に出力される。

【００４０】移動距離情報に基づいて、Ｘ軸方向、Ｙ軸
方向のそれぞれについて所定の距離、ＸＹθステージ２
５を移動させて、支持台１の中心点Ｏ1と振動体３の中
心点Ｏ2を同軸線上に配置し、支持台１の中心軸２と弾
性体４の中心軸孔４ｂとを一致させる。また、θ補正情
報に基づいて、補正の角度θ分、ＸＹθステージ２５を
回転させ、リード基準線Ｇと電極パターン基準線Ｈとを
一致させ、図２に示すように、第１の電極パターン６
ａ，第２の電極パターン６ｂのそれぞれの周方向の中央
に第１リード８ａ、第２リード８ｂの延出部８０ａ，８
０ｂを配置させる（ステップＳ１０）。したがって、第
１リード８ａ、第２リード８ｂは、各電極パターン６
ａ，６ｂの縁部、または第１の電極パターン６ａと第２
の電極パターンの境界に配置されることもないので、リ
ードが電極パターンから脱落して接合不良を発生した
り、隣接電極間のリードによる短絡は防止される。

【００４１】支持台位置決め孔１ｃ、１ｄに位置決めピ
ン１１を差し込み、図示しないチャッキング機構で保持
し、中心軸２を弾性体４の中心軸孔４ｂの直上に配置さ
せる。図示しない加圧機構で中心軸２に加圧力を加え、
中心軸孔４ｂに中心軸２を圧入させる（ステップＳ１
１）。このように、リード線基準線Ｇ、電極パターン基
準線Ｈ、中心点Ｏ1、中心点Ｏ2を用いて、振動体３と支
持台１との位置関係を決定するので、振動体３と支持台
１との位置関係の調整に要する労力は軽減される。

【００４２】最後に、リード８と電極パターン６の接合
工程について説明する。図８は、リード８と電極パター
ン６の接合手順を示す模式図である。接合工程に用いる
加熱ユニット２８は、通電により発熱する抵抗体を有し
た加熱部２８ａと、加熱部２８ａにパルス電流を供給す
るパルス電流発生源２８ｂと、加熱部２８ａにより荷重
を加える図示しない荷重機構と、加熱部２８ａの加える
荷重を検知する荷重センサを有する。図８（ａ）におい
て、加熱ツール２８の加熱部２８ａをリード８の延出部
８０に当接させ、さらに荷重を加えて延出部８０を押し
下げる。リード８の先端は、支持台１のリード通孔１ｂ
を通って、振動体３の電極パターン６の中心部付近に到
達する。そして、荷重機構により加熱部２８ａでリード
８に荷重を加え、電極パターン６にリード８を圧接させ
る。このように、リード８を支持板１のリード通孔１ｂ
に通すので、リード８を最短距離で振動体３の電極パタ
ーン６に圧接させるので、リード８の可動部分を最小限
にさせるとともに、装置構成を簡略化する。また、電極
パターン６の中心部に接合させるので、振動体３の振動
特性への影響を低減させる。

【００４３】図８（ｂ）において、所定の圧接荷重が図
示しない荷重センサにより検知されると、パルス電流発
生源２８ｂにより加熱部２８ａにパルス電流が通電さ
れ、加熱部２８ａは発熱状態になる。リード８は、加熱
部２８ａにより加熱せれ、表面に形成した半田メッキは
溶融される。パルス電流発生源２８ｂを停止させると、
加熱部２８ａは冷やされ、溶融状態の半田メッキも再び
固化し、リード８と電極パターン６とは接合される。こ
のとき、パルス電流を停止すると、加熱部２８ａも直ぐ
に冷え、リード８も短時間で冷えるので、半田メッキの
溶融部は直ぐに固まり、リード８と電極パターン６との
接合は短時間で行われる。

【００４４】以上より、本実施の形態によれば、リード
８をリード基板７とともに支持台１に固定し、自由に可
動する部分を少なくするようにしたので、リード８は振
動体３の弾性振動に共鳴することもなく、振動体３に接
触することもなく、また、振動体３と支持台１のクリア
ランスを確保するようにし、支持台１、中心軸２、その
他部品を弾性体４の弾性振動に共鳴して振動しないよう
にしたので、ノイズは発生せず、振動体３の振動特性は
確保される。また、リード８を設けたリード基板７を支
持台１に固定し、リード８に引っ張り力を加えないよう
にしたので、リード８と振動体３の接続は確保され、歩
留まりは向上する。

【００４５】また、リード通孔１ｂによりリード８を振
動体３側へ通すので、リード８は支持台１の外周部を経
由する必要がなく、最短距離で振動体３に接続されるよ
うにしたので、リード８の可動部分を最小限にするとと
もに、装置構成を簡略にする。また、リード８を振動体
３の中心部に容易に接続するので、リード８の接合に伴
い振動体３の振動特性に与える影響を低減させる。

【００４６】また、リード基板位置決め孔７ｂ，７ｃに
位置決めピン１２を差し込んで、リード基板７の位置を
固定し、リード基板７は、静止した状態で、支持台１と
の位置を合わすようにしたので、支持台１との位置合わ
せを容易にするとともに位置合わせの精度を向上させ
る。また、支持台位置決め孔１ｃ，１ｄにより支持台１
の位置を位置決め固定し、チャック機構からずれないよ
うしたので、位置合わせが容易になるとともに位置合わ
せの精度を向上させる。

【００４７】また、光照射窓７ｄ，７ｅにはみ出した接
着剤９を、紫外線を照射して硬化させ、支持台１とリー
ド基板７とを仮止めし、支持台１とリード基板７の位置
関係を固定した状態で、熱を加えて接着剤９全体を硬化
させるようにしたので、熱を加えて接着剤９全体を硬化
させる際、熱により変形する固定治具を用いる必要もな
く、支持台１とリード基板７との位置関係の精度を向上
させる。

【００４８】また、リード８の電気特性検査部８０ｃ，
８０ｄにより電気特性が検査されるようにしたので、保
守、メンテナンスが容易になる。

【００４９】また、リード線基準線Ｇ、電極パターン基
準線Ｈ、中心点Ｏ1、中心点Ｏ2を用いて、振動体３と支
持台１との位置関係を決定するので、振動体３と支持台
１との位置関係の調整にともなう労力は軽減され、量産
化が図られる。

【００５０】また、加熱ツール２８のパルス電流を通電
停止すると、熱の発生も直ぐに停止し、リード８は短時
間で冷え、メッキの溶融部は直ぐに固まるので、リード
８と電極パターン６の接合は短時間で行われ、製造効率
が向上される。

【００５１】

【発明の効果】以上より、本発明によれば、リードの大
部分をリード基板とともに支持台に固定し、自由に可動
する部分を減少させ、リードと振動体とは接触すること
もなく、振動体の弾性振動に共鳴しないようにしたの
で、ノイズは発生せず、振動体の振動特性は確保され
る。また、リードを設けたリード基板を支持台に固定
し、リードは引っ張り力を加えられないようにしたの
で、リードと振動体の接続は確保され、歩留まりを向上
させる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した実施の形態に係わる圧電アク
チュエータの断面構造を示す説明図である。

【図２】図１に係わる平面構造を示す説明図である。

【図３】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は図１に係わ
る支持台とリード基板の接着工程を示す説明図である。

【図４】図１に係わる支持台と振動体の圧入工程の手順
を示すフローチャートである。

【図５】図１に係わる支持台と振動体の位置合わせに用
いる画像処理システムの概略説明図である。

【図６】図１に係わる支持台に設定したリード基準線Ｇ
と支持台中心点Ｏ1を示す説明図である。

【図７】図１に係わる振動体に設定した電極パターン基
準線Ｈと振動体中心点Ｏ2を示す説明図である。

【図８】（ａ）、（ｂ）はリードと電極パターンの接合
手順を示す模式図である。

【図９】従来技術に係わる圧電アクチュエータの断面構
造を示す説明図である。

【符号の説明】

１支持台１ａ中心孔１ｂリード通孔１ｃ，１ｄ支持台位置決め孔２中心軸３振動体４弾性体５圧電素子６電極パターン６ａ第１の電極パターン６ｂ第２の電極パターン７リード基板７ｂ，７ｃリード基板位置決め孔７ｄ，７ｅ光照射窓８リード８ａ第１リード８ｂ第２リード８０ｃ，８０ｄ電気特性検査部９接着剤Ｇリード基準線Ｈ電極パターン基準線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平８−205566（ＪＰ，Ａ) 特開平６−121560（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02N 2/00 - 2/18 G05D 3/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】支持台と、前記支持台に固定された中心軸と、弾性体と圧電素子とで構成され、前記中心軸に固定され
た振動体と、前記支持台に固定され、前記振動体に駆動信号を供給す
るリード延出部を有するリード基板と、を有する圧電ア
クチュエータにおいて、前記リード延出部は、前記支持台及び前記リード基板に
設けられた孔に圧接ツールを通すことで、前記振動体に
圧接されることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項２】支持台と、前記支持台に固定された中心軸と、弾性体と圧電素子とで構成され、前記中心軸に固定され
た振動体と、前記支持台に固定され、前記振動体に駆動信号を供給す
るリード延出部を有するリード基板と、を有する圧電ア
クチュエータにおいて、前記リード基板は、前記支持台に対し前記振動体と反対
側の面に固定され、前記リード延出部は、前記支持台及び前記リード基板に
設けられたリード通孔を通って、前記振動体に接続され
たことを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項３】支持台と、前記支持台に固定された中心軸と、弾性体と圧電素子とで構成され、前記中心軸に固定され
た振動体と、前記支持台に固定され、前記振動体に駆動信号を供給す
るリード延出部を有するリード基板と、を有する圧電ア
クチュエータにおいて、前記リード基板は、前記支持台に接続され、前記支持台
から前記中心軸及び前記弾性体を介して、前記圧電素子
に導通する配線電極を有することを特徴とする圧電アク
チュエータ。
【請求項４】支持台と、前記支持台に固定された中心軸と、弾性体と圧電素子とで構成され、前記中心軸に固定され
た振動体と、前記支持台に固定され、前記振動体に駆動信号を供給す
るリード延出部を有するリード基板と、を有する圧電ア
クチュエータにおいて、前記リード基板は、電気特性の検査に必要な面積に形成
された電気特性検査部を有することを特徴とする圧電ア
クチュエータ。
【請求項５】リード基板に、光または熱で硬化する接
着剤を塗布する工程と、前記リード基板に設けた位置決め用のリード基板位置決
め孔と、前記支持台に設けた位置決め用の支持台位置決
め孔を用いて、この支持台と前記リード基板との位置を
合わせる工程と、前記リード基板と前記支持台とを加圧して、前記リード
基板に設けた窓に前記接着剤をはみ出させる工程と、前記窓にはみ出た前記接着剤に光を照射して硬化させる
工程と、前記接着剤の未硬化部分を加熱して硬化させる工程とを
有することを特徴とする圧電アクチュエータの製造方
法。
【請求項６】リード基板と支持軸とを備えた支持台を
撮影し、前記リードの形状を認識するとともに、このリ
ードの形状に基づいて、基準としてのリード基準線を設
定する工程と、電極パターンを設けた振動体を撮影して、前記電極パタ
ーンの形状を認識するとともに、この電極パターンの形
状に基づいて、基準としての電極パターン基準線を設定
する工程と、前記支持台と前記振動体とを同軸に配置するとともに、
前記振動体または前記支持台の少なくとも一方を前記リ
ード基準線と前記電極パターン基準線とを重ね、前記リ
ードを前記電極パターンの中央に配置するように前記振
動体と前記支持台との位置関係を決める工程と、前記支持台の支持軸を前記振動体に圧入する工程とを有
することを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項７】支持台と固定したリード基板に設けたリ
ードを、前記支持台に設けたリード通孔に圧接ツールを
通して振動体に到達させ、前記リードを前記振動体に設
けた電極パターンに圧接する工程と、パルス電流の通電を開始する圧接荷重が検知されたと
き、前記パルス電流により熱を発生させ、この熱により
前記リードを加熱して前記リードと前記電極パターンと
を接合する工程とを有することを特徴とする圧電アクチ
ュエータの製造方法。