JP5457443B2 - 圧電素子、及び電気的接続の形成方法 - Google Patents

圧電素子、及び電気的接続の形成方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5457443B2
JP5457443B2 JP2011514025A JP2011514025A JP5457443B2 JP 5457443 B2 JP5457443 B2 JP 5457443B2 JP 2011514025 A JP2011514025 A JP 2011514025A JP 2011514025 A JP2011514025 A JP 2011514025A JP 5457443 B2 JP5457443 B2 JP 5457443B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
partial region
metal coating
main surface
coating layer
piezoelectric element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2011514025A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2011525046A (ja
Inventor
ライナー ヘルマン,
トーマス ゲベル,
ゲルノット ファイエル,
アクセル ペキナ,
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Electronics AG
Original Assignee
Epcos AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Epcos AG filed Critical Epcos AG
Publication of JP2011525046A publication Critical patent/JP2011525046A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5457443B2 publication Critical patent/JP5457443B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80Constructional details
    • H10N30/87Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H10N30/872Interconnections, e.g. connection electrodes of multilayer piezoelectric or electrostrictive devices
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H3/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
    • H03H3/007Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
    • H03H3/02Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H3/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
    • H03H3/007Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
    • H03H3/02Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
    • H03H3/04Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks for obtaining desired frequency or temperature coefficient
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01Manufacture or treatment
    • H10N30/03Assembling devices that include piezoelectric or electrostrictive parts
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01Manufacture or treatment
    • H10N30/06Forming electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H10N30/063Forming interconnections, e.g. connection electrodes of multilayered piezoelectric or electrostrictive parts
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/50Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80Constructional details
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80Constructional details
    • H10N30/87Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80Constructional details
    • H10N30/88Mounts; Supports; Enclosures; Casings
    • H10N30/883Additional insulation means preventing electrical, physical or chemical damage, e.g. protective coatings
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H3/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
    • H03H3/007Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
    • H03H3/02Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
    • H03H3/04Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks for obtaining desired frequency or temperature coefficient
    • H03H2003/0414Resonance frequency
    • H03H2003/0421Modification of the thickness of an element
    • H03H2003/0428Modification of the thickness of an element of an electrode
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/42Piezoelectric device making
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002Electrical device making
    • Y10T29/49005Acoustic transducer
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002Electrical device making
    • Y10T29/49117Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49124On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • Y10T29/49147Assembling terminal to base
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002Electrical device making
    • Y10T29/49117Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49124On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • Y10T29/49155Manufacturing circuit on or in base

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

本発明は、圧電素子に関すると共に、電気的接続を特に圧電素子において形成する方法に関する。
圧電素子は、例えば特許文献1によって知られている。
この種の圧電素子は、様々なものに適用されている。代表的な適用例の1つはアクチュエータであり、制御電圧の使用によって、圧電素子に例えば伸縮振動のような振動を誘起させる。圧電素子の自然共振周波数は、その弾性特性に加え素子の寸法形状によって定まる。そして、これらにより、圧電素子に与えられる電気的励起に対する圧電素子の応答特性が定まる。
代表的な適用例では、1つ以上の圧電素子がアクチュエータとして用いられることにより、圧電モータが形成される。電気的励起、即ち交番電界の形成により、圧電素子に振動が誘起され、この振動が圧電素子に連結された部材に伝達される。この結果、例えばネジ山によりモータの軸周りの回転を変換し、それによって動きを得ることができる。
米国特許第6346764号明細書
圧電素子に連結されてアクチュエータを形成する部材は、導電性を有している場合が多い。このような場合は、特に圧電素子の機械的な固定の必要性が生じることになる。例えば、圧電素子の取付面は、構造物に設けられたいくつかの圧電素子の間の短絡を防止するため、圧電素子内の電極との電気的接続に対して電気的に絶縁されなければならない。一方、電力損失を最小限とするため、圧電素子内の個々の電極は、大きな電気抵抗を持たずに接続可能となっていなければならない。
従って、十分良好な電気的接続が確保された圧電素子の提供が求められている。また、特に圧電素子において電気的接続を形成するための方法を提供する必要がある。
特許請求の範囲における請求項1及び13のそれぞれの主題が取り扱うのはこのような要求である。また、様々な展開及び改変が従属請求項の主題となっている。
これまで、圧電素子の接続は浸漬処理として知られている方法によって行われてきた。この場合、素子に金属層が塗布されることにより接続部分が形成される。但し、この方法では素子の全ての面に金属層が塗布され、或いは全ての面が金属被覆されることになる。例えば側面など、圧電素子の一部の領域が金属被覆されないようにするには、不要な金属被覆の形成を防止するために複雑な処置が必要となる。
本発明が提案する圧電素子は電気機械変換部を備える。この電気機械変換部は、少なくとも2つの第1電極と、圧電材料を介して第1電極から離間し、第1電極の間に配置された少なくとも1つの第2電極とを備える。更に電気機械変換部は、第1主要面と、第1主要面の裏側となる第2主要面と、第1側面部とを備えている。そして、この圧電素子は、第1主要面の第1部分領域と、第1側面部において第1主要面の第1部分領域に隣接する部分領域とに連続的に設けられた金属被覆層に特徴がある。ここで、第1側面部の前記部分領域は、第2主要面の周縁部から絶縁可能な距離をもって離間している。また、第1側面部の前記部分領域は、前記少なくとも2つの第1電極と電気的に接続されている。
本発明によれば、金属被覆が形成されず、従って第2主要面の絶縁を可能とする開放領域が、第1側面部に沿って延在するように形成される。第1主要領域の第1部分領域内に設けられた金属被覆層と、第1側面部の部分領域に設けられて第1部分領域の金属被覆層と電気的に接続された金属被覆層とにより、第1主要面の広範な領域にわたって電気的接続を行うことが可能となり、第1主要面の金属被覆層が、第1側面部の前記部分領域に設けられた金属被覆層を介し、少なくとも2つの第1電極と電気的に接続される。
上述の連続した金属被覆層は、溶射により形成されるのが好ましい。溶射処理は、第1主要面の第1部分領域と、第1側面部において第1部分領域に隣接する部分領域との両方に対して実質的に同時に行われるのが好ましい。
また、金属被覆層は、第1側面部の反対側に位置する第2側面部の部分領域まで、同様にして延設され。これにより金属被覆層は、圧電素子の両側面部に位置する部分領域まで延設されることになり、圧電素子内にある少なくとも2つの第1電極と電気的に接続可能となる。いずれの場合も、両側面部の部分領域は第2主要面の周縁部から離間している。即ち、側面部にある金属被覆層は、側面部の全幅にわたって延設されるものではなく部分領域にのみ延設されている。この部分領域は、第1主要面と直結している。側面部の部分領域と第2主要面の周縁部との間の領域は、例えば2μm〜14μmの範囲の幅を有しており、金属被覆されていない状態のままである。これにより、圧電素子が第2主要面を介して筐体に取り付けられるとき、この筐体が両側面部にある金属被覆層と電気的に短絡することが確実に防止される。
更に、金属被覆層は、第3側面部の部分領域まで延設されてい。第3側面部は、圧電素子または電気機械変換部の幅方向側面を形成するものであってもよい。
前記少なくとも2つの第1電極における短絡を防止するため、好ましい態様では、第1側面部の部分領域以外の領域となる電気機械変換部の部分領域において、これら電極を第1側面部の表面から離間して形成することが考えられる。これにより、これら電極は、金属被覆層のある領域以外の領域となる電気機械変換部の部分領域において、より小さな寸法を有したものとなり、従って、第1側面部の表面まで達することはない。
電気機械変換部の第1主要面の第2部分領域と、側面部において第2部分領域に隣接する部分領域とに、第2金属被覆層を連続的に形成することが可能である。このとき、第2部分領域の第2金属被覆層は、第1部分領域にある金属被覆層から離間した状態にある。同様に、側面部に位置する部分領域も互いに離間して配置されている。また、側面部において金属被覆層を有した部分領域は、第2主要面の周縁部から電気的に絶縁されており、第2主要面に設けられる取付部材によって短絡が生じることはない。
第1主要面及び側面部にある第2金属被覆層は、少なくとも1つの第2電極との電気的接続に用いられる。このとき、第2金属被覆層は、少なくとも2つの第1電極から電気的に絶縁されている。このような電気的絶縁は、例えば第2部分領域に隣接した側面部の部分領域において、電気機械変換部内の少なくとも2つの第1電極が、側面部の表面に達しないようにして行うようにしてもよい。このような構成は、第1部分領域及び当該第1部分領域に隣接する側面部の部分領域において、第2電極にも同様に適用される。
このように、互いに離間して電気的に絶縁された2つの金属被覆層を第1主要面に形成することが可能となり、これらを用い、少なくとも2つの第1電極の電気的接続及び少なくとも1つの第2電極の電気的接続が行われる。より具体的には、圧電素子の金属被覆層が、0.3μm〜5μmの厚み、特に0.5μm〜2μmの厚みを有する。
好ましくは、圧電素子が第1主要面または第2主要面に段部を有する。この段部は、例えば圧電素子が発生した機械振動が伝達される取付部材への機械的連結を可能とするために用いられる。また、側面部または第1主要面にある金属被覆層から離間して電気的に絶縁するための更なる機械的工夫が第2主要面になされるようにしてもよい。
具体的には、第2主要面の段部が、第1主要面における第1部分領域及び第2部分領域以外の領域に対応して配設される。
金属被覆層は、側面部の部分領域及び第1主要面の部分領域に溶射されて形成される。これにより、第1及びまたは第2主要面または側面部の部分領域に対して実質的に同時に金属被覆層を設けることが可能となる。また、溶射方向に対して圧電素子を適切に傾けることにより、第1主要面と側面部との間の周縁部における金属被覆の電気抵抗を低減し、圧電素子の作動及び電極の電気的接続に影響を及ぼさないようにすることができる。
接続領域の形成方法において、第1の工程では、電気機械変換部を備えた圧電素子が供給される。この電気機械変換部は、少なくとも2つの第1電極を有し、これら第1電極の間には、圧電材料を介し第2電極が第1電極から離間して配置されている。従って、この電気機械変換部は、圧電材料に取り囲まれて交互に配置された一連の電極を備えている。また、この電気機械変換部は、第1主要面、当該第1主要面の裏側となる第2主要面、及び第1側面部を有している。
本発明によれば、電極を接続するための連続的な金属被覆層の溶射が行われる。この金属被覆層は、第1主要面の部分領域と、第1側面部において第1主要面の部分領域に隣接する部分領域とに溶射して形成される。
このような金属被覆層の形成は、第1側面部の部分領域における金属被覆層が、この第1側面部の全幅にわたっては形成されず、第2主要面の周縁部から離間するようにして行われる。即ち、第1側面部には、金属被覆層を有していない開放領域が、第1側面部の部分領域と第2主要面の周縁部との間に形成される。従って、製造工程の際に溶射材料は、この開放領域内に入り込まないようになっている。
第1側面部の部分領域にある金属被覆層は、第1主要面の部分領域にある金属被覆層と電気的に接続された状態にあると共に、電気機械変換部の少なくとも2つの第1電極と電気的に接続されている。
更なる一態様において、第1主要面の第1部分領域から離間した第1主要面の第2部分領域に、第2金属被覆層が溶射により連続的に形成される。従って、第1部分領域及び第2部分領域とは、互いに電気的に絶縁されている。
また、第1側面部において第1主要面の第2部分領域に隣接する部分領域にも金属被覆層が溶射されることにより、この第1側面部にある金属被覆層と、第1主要面の第2部分領域にある金属被覆層とが、互いに電気的に接続された状態にある。第1側面部において上記第2部分領域に隣接する部分領域にある金属被覆層は、少なくとも1つの第2電極と接続されている。また、この金属被覆層は、第1側面部の全幅にわたっては延設されておらず、金属被覆層によって覆われていない領域が、第1側面部の部分領域と第2主要面の周縁部との間に残っている。
本発明の残りの部分については、様々な実施形態に基づき図面を参照して以下に詳細に説明する。
溶射された金属被覆層を備えた第1実施形態に係る圧電素子を示す断面図である。 図1Aに示す圧電素子の平面図である。 金属被覆層を溶射した後の一実施形態に係る圧電素子を示す第1の斜視図である。 図2に示す圧電素子の第2の斜視図である。 金属被覆層を溶射する前の第1実施形態に係る圧電素子を示す斜視図である。 本発明の方法に従って圧電素子に対する溶射処理を行うための装置を示す図である。
以下のように図中に示して説明する実施形態は、個々の部材が一定の比率で縮尺して示されているわけではない。即ち、個々の部材は、より適切な例示を行うため、過大にまたは過小に示されている場合がある。また、特定の実施形態においてのみ言及されている、例えば層の厚み、距離、材料などの個々の特徴は、他の実施形態に容易に転用することが可能である。なお、作用効果が同じ部材には同じ符号を付している。
図1Aは、電気機械変換部内の個々の電極の接続を行うための、溶射された金属被覆を有する圧電素子を示す断面図である。
電気機械変換部1は、互いに上下方向に配置された複数の第1電極21及び複数の第2電極22を備えている。これらの電極は、圧電材料10aを介して離間すると共に、交互に積み重ねるように配置されて一連の積層構造を形成している。それぞれ最も外側となる電極も更なる層によって取り囲まれており、これらの電極は電気機械変換部の内部に完全に収容されている。個々の電極21及び22の接続を行うため、側壁及び第1主要面10には金属被覆層30が溶射されて設けられている。このとき、金属被覆層30は、第1電極21のそれぞれと電気的に接続されるようにして側壁の表面に配置されている。このため、圧電素子の長手方向の側面部において金属被覆層30が位置している部分領域には、この長手方向の側面部まで第1電極21が延設されている。このような構造は、電極21の1つを示した平面図である図1Bに示されている。
圧電素子の長手方向の側面部12及び13における部分領域40及び41には金属被覆層が溶射されて設けられている。側面部12及び13のこれら部分領域40及び41において、第1電極21は電気機械変換部1の幅と実質的に一致した幅を有している。即ち、部分領域40及び41において、第1電極21は圧電素子の長手方向の側面部の表面まで延設されており、この結果、部分領域40及び41にある金属被覆層と電気的に接続されている。
部分領域40及び41以外の領域では、第1電極21が幾分小さな幅を有しており、圧電素子の長手方向の側面部12及び13と第1電極21との間には微小距離Eがある。従って、第1電極21は、絶縁材料によって取り囲まれていることになる。これにより、第1電極21は圧電素子の長手方向の側面部12及び13の表面にまで達することはなく、短絡が生じ得ないようになっている。即ち、長手方向の側面部12及び13の部分領域40’及び41’においては、当該部分領域40’及び41’に設けられている金属被覆層30’から、第1電極21が電気的に絶縁されている。
一方、部分領域40’及び41’において第2電極22は、この部分領域40’及び41’に設けられている金属被覆層30’と電気的に接続されている。第2電極22の形状は、第1電極21と向きが逆であるだけで、第1電極21と実質的に一致しており、第2電極22の幅広部分が長手方向の側面部12及び13の部分領域40’及び41’にあって、金属被覆層30’と接続されている。
このように、圧電素子の第1主要面10に設けられて図中に破線で示される金属被覆層30は第1電極21に接続されている。同様に、圧電素子の第1主要面10にある金属被覆層30’は、長手方向の側面部12及び13における部分領域40’及び41’にある金属被覆層を介し、電気機械変換部内の第2電極22と接続されている。圧電素子の第1主要面10の領域61には何も設けられず、溶射による金属被覆層で覆われていない。
図2は、電気機械変換部内の電極を接続するための溶射された金属被覆層を有する、本発明に基づく圧電素子の斜視図である。この圧電素子は、図中に示すように、第1主要面10と第2主要面11とを備えている。本実施形態において第2主要面11は、圧電素子の取り付け面となるので、金属被覆層から分離する必要がある。従って、短絡を防止するため、短絡を生じるような第2主要面11への電気的接触を防止するように、電気機械変換部内の電極の接続及び構成がなされる必要がある。
本実施形態では、部分領域41及び41’において、長手方向の側面部12に沿って金属被覆層が設けられている。この金属被覆層は、電気機械変換部内の電極と接続されている。また、溶射された金属被覆層を有する部分領域41及び41’は、距離Dをもって周縁部51から離間している。このようにして、部分領域41及び41’と周縁部51との間には開放領域が形成されている。この周縁部51は、長手方向の側面部12を第2主要面11に結合している部分である。
更に、電気機械変換部1の幅方向の側面部14には部分領域42が画定されており、この部分領域42には、金属被覆層が同様にして設けられている。この金属被覆層も、幅Dを有した開放領域によって周縁部53から離間した状態となっている。この開放領域は、例えば2〜14μmの範囲の幅Dを有しており、部分領域41、41’及び42にある金属被覆層の、第2主要面11からの十分な絶縁を確保している。
また、電気機械変換部1は、開放領域、即ち周縁部51、52及び53を有する第2主要面11と、部分領域41、41’及び42のそれぞれとの間の領域には、電気機械変換部1の内部に電極が設けられないように構成されている。
図3は、図2の圧電素子を別の方向から見た斜視図である。側面部における部分領域40、40’及び42は、長手方向の側面部12の周縁部55或いは幅方向の周縁部56を介し、第1主要面10の部分領域31及び31’にある金属被覆層と電気的に接続されている。また、接続用領域80が、2つの部分領域31及び31’の金属被覆層30及び30’に設けられている。この接続用領域80を用いることにより、電気機械変換部1内の電極に制御信号を供給することができる。従って、内部の電極に対する接続は、電気機械変換部1の上面10への電気的接続を介し、圧電素子の長手方向の側面部にて行われる。本実施形態において、周縁部55、56及び56’を覆う金属被覆層は、電気抵抗が増大することのないように形成されている。
図4は、金属被覆層を溶射する前の圧電素子の実施形態を示す斜視図である。この実施形態の場合、裏面となる第2主要面11に補助段部70が導入されている。この段部70は、構造設計上で必要とされるものであり、圧電素子及び電気機械変換部1によって作動するモータに対して後に固定する際に用いられる。本実施形態において、電気機械変換部1は、無電界で無電極の部分領域61によって互いに離間した2つの部分領域1a及び1bを備えている。この部分領域61において、段部70が同様にして第2主要面11に設けられている。更に、圧電素子は、第2主要面11において周縁部53から離間した補助段部71が形成されるように、電気機械変換部1を3方向から取り囲む領域を有する。
部分領域1a及び1bのそれぞれは、交互に積層されると共に圧電材料を介して互いに離間した複数の電極21及び22を備えている。具体的には、電極21のそれぞれが圧電素子の長手方向の側面部13まで延設されている。これに対し、電極22は、電気機械変換部1の表面から絶縁されて電気機械変換部1内でフローティング状態にある。電極21に駆動電圧を供給することにより、電気機械変換部1が振動を発生するように励起が行われる。この結果、電気機械変換部1が振動し、具体的には曲げ振動を発生する。
電極21の接続を行うため、電気機械変換部1は、第1主要面10が溶射方向に対して約25度の角度で配置されるように、枠体内に導入される。このような枠体は、図5に示されている。段部には金属被覆層が設けられないようにするので、図4に示す電気機械変換部1は、第1主要面10が溶射方向に対して上向きとなるように枠体内に固定される。
次に、第1主要部10の部分領域1a及び1bに、0.5μm〜2μmの範囲の厚さで金属被覆層が溶射される。圧電素子の表面に設けられる段部70を考慮し、第1主要面10が上向きとなるようにして圧電素子を枠体に固定することにより、溶射の際に、取り付け状態で短絡が形成されないよようにしている。このようにすることで、溶射の際に生じる可能性のある、圧電素子の取り付け面である第2主要面へのはみ出しをなくすことができる。このように、長手方向の側面部にわたる金属被覆は、図5に示す溶射用枠体を用いて行われる。
1 電気機械変換部
10a 圧電材料
10 第1主要面
11 第2主要面
12,13 長手方向の側面部
14 幅方向の側面部
21,22 電極
30,30’ 金属被覆層
31,31’ 第1部分領域
40,40’,42 第2部分領域
51,52,53 周縁部
D,E 距離

Claims (15)

  1. 少なくとも2つの第1電極(21)と、圧電材料(10a)を介して前記第1電極(21)から離間し、前記第1電極(21)の間に配置された少なくとも1つの第2電極(22)とを備え、第1主要面(10)と、前記第1主要面(10)の裏側となる第2主要面(11)と、第1側面部(12)とを有した電気機械変換部(1)と、
    前記第1主要面(10)の第1部分領域(31)と、前記第1側面部(12)において前記第1主要面(10)の前記第1部分領域(31)に隣接する部分領域(40)とに連続的に設けられた第1金属被覆層(30)とを備え、
    前記第1側面部(12)の前記部分領域(40)は、前記第2主要面(11)の周縁部(51)から絶縁可能な距離(D)をもって離間すると共に、前記少なくとも2つの第1電極(21)と電気的に接続されている圧電素子であって、
    前記第1側面部(12)の反対側に位置する第2側面部(13)に、前記少なくとも2つの第1電極(21)と電気的に接続された金属被覆層が溶射により形成されて前記第1主要面(10)の前記第1部分領域(31)に隣接する部分領域(41)を備え、
    前記第2側面部(13)の前記部分領域(41)は、前記第2主要面(11)の周縁部(52)から絶縁可能な距離(D)をもって離間しており、
    前記電気機械変換部(1)は第3側面部(14)を更に備え、
    前記第3側面部(14)は、前記少なくとも2つの第1電極(21)と電気的に接続された金属被覆層(30)が設けられて前記第1主要面(10)の前記第1部分領域(31)に隣接する部分領域(42)を有し、
    前記第3側面部(14)の前記部分領域(42)は、前記第2主要面(11)の周縁部(53)から絶縁可能な距離(D)をもって離間している
    ことを特徴とする圧電素子。
  2. 前記第3側面部(14)は、前記電気機械変換部(1)の幅方向側面を形成していることを特徴とする請求項に記載の圧電素子。
  3. 前記第1側面部(12)の前記第1部分領域外となる前記電気機械変換部(1)の部分領域(61)において前記少なくとも2つの第1電極(21)は、前記第1側面部(12)の表面から距離(E)をおいて離間していることを特徴とする請求項1または2に記載の圧電素子。
  4. 前記電気機械変換部(1)の前記第1主要面(10)において前記第1部分領域(31)から離間した第2部分領域(31’)と、前記第2部分領域(31’)に隣接する、前記第1及びまたは第3側面部(12,14)の部分領域(40’,14’)とに形成された第2金属被覆層(30’)を更に備え、
    前記第2部分領域(31’)に隣接する前記部分領域(40’,14’)は、前記第2主要面(11)の前記周縁部(51,53)から距離(D)をおいて離間し、前記第2金属被覆層(30’)は、前記少なくとも1つの第2電極(22)と電気的に接続されていることを特徴とする請求項1〜の1つに記載の圧電素子。
  5. 前記第1、第2及びまたは第3側面部(12,13,14)の前記部分領域(40,41,42)は、前記第2主要面(11)の周縁部(51,52,53)から、2μm〜25μm、特に2μm〜14μmの距離(D)をもって離間していることを特徴とする請求項1〜の1つに記載の圧電素子。
  6. 前記金属被覆層(30,30’)は、0.3μm〜5μm、特に0.5μm〜2μmの厚さを有することを特徴とする請求項1〜の1つに記載の圧電素子。
  7. 前記第1主要面または前記第2主要面に段部(70)を有することを特徴とする請求項1〜の1つに記載の圧電素子。
  8. 前記段部(70)は、前記第1及びまたは第2部分領域(30,31’)外となる前記電気機械変換部(1)の部分領域(61)に配設されることを特徴とする請求項に記載の圧電素子。
  9. 前記金属被覆層は、前記部分領域(31,31’,40,40’,41,41’)に溶射されて形成されることを特徴とする請求項1〜の1つに記載の圧電素子。
  10. 前記金属被覆層は、前記第1主要面(10)及び前記側面部(12,13,14)に実質的に同時に形成されることを特徴とする請求項1〜の1つに記載の圧電素子。
  11. 少なくとも2つの第1電極(21)と、圧電材料(10a)を介して前記第1電極(21)から離間し、前記第1電極(21)の間に配置された少なくとも1つの第2電極(22)とを備え、第1主要面(10)と、前記第1主要面(10)の裏側となる第2主要面(11)と、第1側面部(12)とを有した電気機械変換部(1)を圧電素子に設ける工程と、
    前記第1主要面(10)の第1部分領域(31)と、前記第1側面部(12)において前記第1主要面(10)の第1部分領域(31)に隣接する部分領域(40)とに、連続的な金属被覆層(30)を溶射により形成し、このとき、前記第1側面部(12)の前記部分領域(40)を、前記第2主要面(11)の周縁部(51)から距離(D)をおいて離間させると共に、前記第1側面部(12)の前記部分領域(40)にある前記金属被覆層(30)を、前記少なくとも2つの第1電極(21)と電気的に接続する工程と
    を備え
    前記連続的な金属被覆層(30)は、前記第1側面部(12)の反対側に位置する第2側面部(13)の部分領域(41)にも溶射により形成され、このとき前記第2側面部(13)の前記部分領域(41)が前記第2主要面(11)の周縁部(52)から距離(D)をおいて離間すると共に、前記金属被覆層(30)が前記少なくとも2つの第1電極(21)と接続され、
    前記連続的な金属被覆層(30)は、前記電気機械変換部(1)の幅方向側面を形成する第3側面部(14)の部分領域(42)にも溶射により形成され、このとき前記第3側面部(14)の前記部分領域(42)が前記第2主要面(11)の周縁部(53)から絶縁可能な距離(D)をもって離間すると共に、前記金属被覆層(30)が前記少なくとも2つの第1電極(21)と接続される
    ことを特徴とする電気的接続の形成方法。
  12. 前記距離は、2μm〜14μmの範囲にあることを特徴とする請求項1に記載の電気的接続を形成する方法。
  13. 前記金属被覆層(30)は、前記第1主要面(10)の前記部分領域(31)と、前記第1側面部(12)の前記部分領域(40)との間の周縁部(55)を覆って設けられることを特徴とする請求項1または1に記載の電気的接続の形成方法。
  14. 前記金属被覆層(30,30’)に対する接続は、前記第1主要面(10)の前記部分領域(31)において行われることを特徴とする請求項1または1に記載の電気的接続の形成方法。
  15. 前記第2主要面(11)は金属被覆層から分離されていることを特徴とする請求項1〜10の1つに記載の圧電素子。
JP2011514025A 2008-06-19 2009-06-16 圧電素子、及び電気的接続の形成方法 Active JP5457443B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008029185.4 2008-06-19
DE102008029185A DE102008029185A1 (de) 2008-06-19 2008-06-19 Piezoelektrisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes
PCT/EP2009/057482 WO2009153266A1 (de) 2008-06-19 2009-06-16 Piezoelektrisches bauelement und verfahren zur herstellung eines elektrischen kontaktes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011525046A JP2011525046A (ja) 2011-09-08
JP5457443B2 true JP5457443B2 (ja) 2014-04-02

Family

ID=40921939

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011514025A Active JP5457443B2 (ja) 2008-06-19 2009-06-16 圧電素子、及び電気的接続の形成方法

Country Status (5)

Country Link
US (2) US8471437B2 (ja)
EP (1) EP2297797B1 (ja)
JP (1) JP5457443B2 (ja)
DE (1) DE102008029185A1 (ja)
WO (1) WO2009153266A1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105453288B (zh) * 2013-10-22 2018-01-26 株式会社村田制作所 层叠陶瓷结构体及其制造方法、和压电致动器的制造方法
CN106461486B (zh) * 2014-07-04 2019-06-28 株式会社村田制作所 压电传感器及压电元件
JP2017103377A (ja) * 2015-12-03 2017-06-08 株式会社村田製作所 積層セラミック電子部品
WO2017145530A1 (ja) * 2016-02-22 2017-08-31 株式会社村田製作所 圧電デバイス

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03249812A (ja) * 1989-11-02 1991-11-07 Murata Mfg Co Ltd 電子部品
JPH08222777A (ja) * 1995-02-14 1996-08-30 Star Micronics Co Ltd 圧電素子およびその製造方法
JPH10504941A (ja) * 1995-06-19 1998-05-12 フィリップス エレクトロニクス ネムローゼ フェンノートシャップ 圧電素子
JPH114026A (ja) * 1997-04-18 1999-01-06 Nec Corp 積層型圧電トランス
TW379457B (en) * 1997-04-18 2000-01-11 Nippon Electric Co Laminated piezo transformer
JP3401664B2 (ja) * 1997-09-22 2003-04-28 エヌイーシートーキン株式会社 圧電トランス
TW432731B (en) * 1998-12-01 2001-05-01 Murata Manufacturing Co Multilayer piezoelectric part
US6459048B1 (en) * 1999-06-25 2002-10-01 Murata Manufacturing Co., Ltd. Surface-mount electronic component
US6346764B1 (en) 2000-12-15 2002-02-12 Face International Corp. Multilayer piezoelectric transformer
DE10121270A1 (de) * 2001-04-30 2003-02-06 Epcos Ag Passivierungsmaterial für ein elektrisches Bauteil sowie piezoelektrisches Bauteil in Vielschichtbauweise
JP3852308B2 (ja) * 2001-07-09 2006-11-29 株式会社村田製作所 積層型圧電体素子及びその製造方法、並びに、圧電アクチュエータ
JP2004297951A (ja) * 2003-03-27 2004-10-21 Olympus Corp 超音波振動子及び超音波モータ
JP4518772B2 (ja) * 2003-09-25 2010-08-04 京セラ株式会社 圧電体素子の製造方法および圧電セラミックスの製造方法
US7466213B2 (en) * 2003-10-06 2008-12-16 Nxp B.V. Resonator structure and method of producing it
JP4729260B2 (ja) * 2004-02-18 2011-07-20 富士フイルム株式会社 積層構造体及びその製造方法
JP4485238B2 (ja) * 2004-03-31 2010-06-16 セイコーインスツル株式会社 超音波モータおよび超音波モータ付き電子機器
JP4466321B2 (ja) * 2004-10-28 2010-05-26 Tdk株式会社 積層型圧電素子
KR100680307B1 (ko) * 2005-05-20 2007-02-07 삼성전기주식회사 압전 진동자 및 이를 구비한 초음파 모터
JP2007149995A (ja) * 2005-11-28 2007-06-14 Fujifilm Corp 積層型圧電素子及びその製造方法
KR100759521B1 (ko) * 2006-04-06 2007-09-18 삼성전기주식회사 압전 진동자

Also Published As

Publication number Publication date
DE102008029185A1 (de) 2009-12-24
US8471437B2 (en) 2013-06-25
US9490417B2 (en) 2016-11-08
EP2297797B1 (de) 2012-09-19
US20130255049A1 (en) 2013-10-03
JP2011525046A (ja) 2011-09-08
EP2297797A1 (de) 2011-03-23
WO2009153266A1 (de) 2009-12-23
US20110187239A1 (en) 2011-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI649904B (zh) 超音波裝置及其製造方法以及電子機器及超音波圖像裝置
JP2011114414A (ja) 超音波プローブ
US20080179996A1 (en) Piezoelectric Element and Ultrasonic Actuator
JP5457443B2 (ja) 圧電素子、及び電気的接続の形成方法
CN106416295A (zh) 具有声能反射中间层的微机电声换能器
US8106566B2 (en) Piezoelectric component with outer contacting, having gas-phase deposition, method for manufacturing component and use of component
US20210146402A1 (en) Mems device
JP2006203077A (ja) 積層型圧電構造体の製造方法
JP5627279B2 (ja) 振動発電デバイスおよびその製造方法
JP2011091319A (ja) 発電デバイス
KR100828846B1 (ko) 압전 트랜스 및 그 제조 방법
JP4185486B2 (ja) 積層型圧電素子
JP5524543B2 (ja) プレーナ型電磁アクチュエータ及びその製造方法
US20240082877A1 (en) Ultrasonic transducer and method for manufacturing the same
JP2013182904A (ja) 積層型圧電アクチュエーター
JP7036604B2 (ja) 積層圧電セラミック部品及び圧電デバイス
JP5617142B2 (ja) 圧電変圧器
WO2020100828A1 (ja) 振動デバイス及び電子機器
JP6451115B2 (ja) 光走査装置
JP2019165307A (ja) 超音波センサ
US11746000B2 (en) MEMS device
JP2023097953A (ja) 圧電装置
JP2006320119A (ja) 超音波モータ
JP6350057B2 (ja) 光走査装置
WO2020100827A1 (ja) 振動デバイス、接続構造体、及び振動デバイスの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120222

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7426

Effective date: 20120222

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20120222

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130809

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130814

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20131030

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131218

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140109

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5457443

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250