JP7225917B2 - Piezoelectric driving device, manufacturing method of piezoelectric driving device, and robot - Google Patents
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Description
本発明は、圧電駆動装置、圧電駆動装置の製造方法およびロボットに関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a piezoelectric drive device, a method for manufacturing a piezoelectric drive device, and a robot.
超音波アクチュエーターは、例えばレンズ駆動ユニットに用いられ、正確なレンズ駆動が可能な駆動装置である。このような超音波アクチュエーターでは、圧電素子を有する圧電振動体を被駆動体に接触させ、圧電振動体を振動させることによって被駆動体を駆動する。 An ultrasonic actuator is a driving device that is used in, for example, a lens driving unit and capable of driving a lens accurately. In such an ultrasonic actuator, a piezoelectric vibrating body having a piezoelectric element is brought into contact with the driven body to vibrate the piezoelectric vibrating body, thereby driving the driven body.
特許文献1には、振動板および圧電素子で構成される振動子、および、圧電素子に導通するフレキシブル基板、を備える超音波モーターと、超音波モーターで発生した駆動力により直進移動するレンズ保持部材と、レンズ保持部材に固定されたレンズと、を有するレンズ保持装置が開示されている。このような装置では、圧電素子の電極に対してフレキシブル基板を圧着することにより、電気的接続が図られている。 Patent Document 1 discloses an ultrasonic motor including a vibrator composed of a diaphragm and a piezoelectric element, and a flexible substrate electrically connected to the piezoelectric element, and a lens holding member that is linearly moved by the driving force generated by the ultrasonic motor. and a lens secured to a lens retaining member. In such a device, electrical connection is achieved by crimping a flexible substrate against the electrodes of the piezoelectric element.
一方、圧電素子の電極を振動板の端面まで引き出し、端面に設けられた端子とフレキシブル基板とを電気的に接続する構造が検討されている。具体的には、膜状をなす圧電素子の主面に設けられる電極を、その圧電素子を支持する振動板の端面まで引き出して端子を形成する。そして、振動板の端面に形成した端子とフレキシブル基板の端子との間を電気的に接続する。また、圧電素子の主面には、別の振動板を重ねることにより、2枚の振動板で圧電素子を挟み込む構造を形成する。その際、圧電素子の電極と別の振動板との間は、接着剤を介して接着される。 On the other hand, a structure has been studied in which the electrodes of the piezoelectric element are pulled out to the end face of the diaphragm, and the terminal provided on the end face and the flexible substrate are electrically connected. Specifically, the electrodes provided on the main surface of the film-shaped piezoelectric element are pulled out to the end surface of the diaphragm that supports the piezoelectric element to form the terminals. Then, the terminals formed on the end face of the diaphragm and the terminals of the flexible substrate are electrically connected. Further, by stacking another diaphragm on the main surface of the piezoelectric element, a structure is formed in which the piezoelectric element is sandwiched between two diaphragms. At that time, the electrode of the piezoelectric element and another diaphragm are adhered via an adhesive.
上記のような構造では、圧電素子の電極が、接着剤を介して別の振動板に接着される一方、その電極を引き出して形成される端子については、フレキシブル基板と電気的に接続される。ところが、電極の構成材料を適宜選択したとしても、接着における接着力を高めつつ、電気的接続における接触抵抗の低減を図ることが困難であるという課題がある。 In the structure as described above, the electrodes of the piezoelectric element are adhered to another diaphragm via an adhesive, while the terminals formed by drawing out the electrodes are electrically connected to the flexible substrate. However, even if the constituent materials of the electrodes are appropriately selected, there is a problem that it is difficult to reduce the contact resistance in electrical connection while increasing the adhesive strength in adhesion.
本発明の適用例に係る圧電駆動装置は、
第1振動板と、電極を有して前記第1振動板に設けられている第1圧電素子と、を有する第1圧電素子ユニットと、
第2振動板と、前記第2振動板に設けられている第2圧電素子と、を有する第2圧電素子ユニットと、
前記第1圧電素子と前記第2圧電素子とが、前記第1振動板と前記第2振動板の間に位置するように、前記第1圧電素子ユニットと前記第2圧電素子ユニットとを接着している接着剤と、
前記電極と前記接着剤との間に設けられている第1金属膜と、
前記電極と前記第1金属膜との間、および、前記第1振動板の端面上に設けられ、導電性を有する第2金属膜と、
前記第2金属膜と電気的に接続されている配線基板と、
前記第1圧電素子の振動および前記第2圧電素子の振動により駆動される被駆動体と、
を備え、
前記接着剤は、エポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤、ウレタン系接着剤またはアクリル系接着剤であり、
前記第1金属膜の主材料がTiWであり、かつ、前記第2金属膜の主材料がNiである組み合わせ、
を満たす。
A piezoelectric driving device according to an application example of the present invention includes:
a first piezoelectric element unit having a first diaphragm and a first piezoelectric element having an electrode and provided on the first diaphragm;
a second piezoelectric element unit having a second diaphragm and a second piezoelectric element provided on the second diaphragm;
The first piezoelectric element unit and the second piezoelectric element unit are bonded such that the first piezoelectric element and the second piezoelectric element are positioned between the first diaphragm and the second diaphragm. an adhesive;
a first metal film provided between the electrode and the adhesive;
a conductive second metal film provided between the electrode and the first metal film and on an end surface of the first diaphragm;
a wiring substrate electrically connected to the second metal film;
a driven body driven by the vibration of the first piezoelectric element and the vibration of the second piezoelectric element;
with
The adhesive is an epoxy adhesive, a silicone adhesive, a urethane adhesive or an acrylic adhesive,
a combination in which the main material of the first metal film is TiW and the main material of the second metal film is Ni ;
meet .
以下、本発明の圧電駆動装置、圧電駆動装置の製造方法、およびロボットの好適な実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of a piezoelectric drive device, a method of manufacturing a piezoelectric drive device, and a robot according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
<第1実施形態>
まず、第1実施形態に係る圧電駆動装置について説明する。
<First embodiment>
First, the piezoelectric driving device according to the first embodiment will be described.
図1は、第1実施形態に係る圧電駆動装置を示す平面図である。図2および図3は、それぞれ図1に示す振動体の電極の配置を示す平面図である。図4および図5は、それぞれ図1に示す振動体の配線層の配置を示す平面図である。図6は、図2ないし図5のA-A線断面図である。図7は、図2ないし図5のB-B線断面図である。図8は、図2ないし図5のC-C線断面図である。図9は、図2ないし図5のD-D線断面図である。図10は、図2ないし図5のE-E線断面図である。 FIG. 1 is a plan view showing the piezoelectric driving device according to the first embodiment. FIG. 2 and 3 are plan views showing the arrangement of electrodes of the vibrator shown in FIG. 1, respectively. 4 and 5 are plan views showing the arrangement of the wiring layers of the vibrator shown in FIG. 1, respectively. FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line AA of FIGS. 2 to 5. FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line BB of FIGS. 2 to 5. FIG. FIG. 8 is a sectional view taken along line CC of FIGS. 2 to 5. FIG. FIG. 9 is a sectional view taken along line DD of FIGS. 2 to 5. FIG. FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line EE of FIGS. 2 to 5. FIG.
なお、以下では、説明の便宜上、互いに直交する3軸をX軸、Y軸およびZ軸とし、X軸と平行な方向をX軸方向、Y軸と平行な方向をY軸方向、Z軸と平行な方向をZ軸方向とも言う。また、各軸の矢印側を「プラス側」とも言い、矢印と反対側を「マイナス側」とも言う。 In the following, for convenience of explanation, the three axes orthogonal to each other are defined as the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis, the direction parallel to the X-axis is the X-axis direction, the direction parallel to the Y-axis is the Y-axis direction, and the Z-axis. The parallel direction is also called the Z-axis direction. Also, the arrow side of each axis is also called "plus side", and the opposite side to the arrow is also called "minus side".
また、以下の説明で「面上に設けられる」とは、その面上に直接位置している状態、または、何らかの介在物を介して間接的に面上に位置している状態のいずれかを指す。 In the following description, "provided on a surface" means either the state of being directly positioned on the surface, or the state of being indirectly positioned on the surface via some kind of intervening material. Point.
図1に示す圧電駆動装置1は、円板状をなし中心軸Oまわりに回転可能な被駆動体としてのローター2と、ローター2の外周面21に当接する振動アクチュエーター3と、を有する。このような圧電駆動装置1では、振動アクチュエーター3を振動させると、ローター2がX軸と平行な中心軸Oまわりに回転する。なお、圧電駆動装置1の構成としては、図1の構成に限定されない。例えばローター2の周方向に沿って複数の振動アクチュエーター3を配置し、複数の振動アクチュエーター3の駆動によってローター2を回転させてもよい。また、振動アクチュエーター3は、ローター2の外周面21ではなく、ローター2の主面22に当接していてもよい。また、被駆動体は、ローター2のような回転体に限定されず、例えば、直線移動するスライダーであってもよい。
A piezoelectric drive device 1 shown in FIG. 1 includes a disk-
また、本実施形態では、ローター2にエンコーダー9が設けられており、エンコーダー9によって、ローター2の挙動、特に回転量および角速度を検出することができる。エンコーダー9としては、特に限定されず、例えばローター2の回転時にその回転量を検出するインクリメンタル型のエンコーダーであってもよいし、ローター2の回転の有無に関わらず、ローター2の原点からの絶対位置を検出するアブソリュート型のエンコーダーであってもよい。
Further, in this embodiment, the
本実施形態に係るエンコーダー9は、ローター2のX軸プラス側の面に固定されたスケール91と、スケール91のX軸プラス側に設けられた光学素子92と、を有する。また、スケール91は、円板状をなし、そのX軸プラス側の面に図示しないパターンが設けられている。一方、光学素子92は、スケール91のパターンに向けて光を照射する発光素子921と、スケール91のパターンを撮像する撮像素子922と、を有する。このような構成のエンコーダー9では、撮像素子922により取得されるパターンの画像をテンプレートマッチングすることにより、ローター2の回転量、駆動速度、絶対位置等を検出することができる。ただし、エンコーダー9の構成としては、上記の構成に限定されない。例えば、撮像素子922に代えて、スケール91からの反射光または透過光を受光する受光素子を備えた構成であってもよい。
The
また、振動アクチュエーター3は、振動体4と、振動体4をローター2に向けて付勢する付勢部材5と、振動体4の駆動を制御する制御装置7と、を有する。
The
このうち、振動体4は、図2ないし図5に示すように、振動部41と、振動部41を支持する支持部42と、振動部41と支持部42とを接続する接続部43と、振動部41に接続され、振動部41の振動をローター2に伝達する先端部44と、を有する。
2 to 5, the vibrating
振動部41は、X軸方向を厚さ方向とし、Y軸およびZ軸を含むY-Z平面に広がる板状をなし、Y軸方向に伸縮しながらZ軸方向に屈曲することによりS字状に屈曲振動する。また、振動部41は、X軸方向からの平面視で、伸縮方向であるY軸方向を長軸とする略長方形をなしている。ただし、振動部41の形状としては、その機能を発揮することができる限り、特に限定されない。
The vibrating
また、図3に示すように、振動部41は、振動部41を振動させるための駆動用の圧電素子6A~6Fと、振動部41の振動を検出するための検出用の圧電素子6Gと、を有する。
3, the vibrating
圧電素子6C、6Dは、それぞれ、振動部41のZ軸方向の中央部において、振動部41の長手方向、すなわちY軸方向に沿って配置されている。また、圧電素子6Cは、圧電素子6DよりもY軸方向プラス側に位置しており、一方、圧電素子6Dは、圧電素子6CよりもY軸方向マイナス側に位置している。そして、圧電素子6Cと圧電素子6Dとの間には、圧電素子6Gが配置されている。また、圧電素子6Cおよび圧電素子6Dは、互いに電気的に接続されている。
The
なお、2つの圧電素子6C、6Dに代えて、1つの圧電素子を設けるようにしてもよい。
A single piezoelectric element may be provided instead of the two
また、圧電素子6C、6Dに対して振動部41のZ軸方向プラス側には圧電素子6A、6Bが振動部41の長手方向に並んで配置され、Z軸方向マイナス側には圧電素子6E、6Fが振動部41の長手方向に並んで配置されている。また、これら圧電素子6A~6Fは、それぞれ、通電によって振動部41の長手方向に伸縮する。また、圧電素子6A、6Fが互いに電気的に接続されており、圧電素子6B、6Eが互いに電気的に接続されている。後述するように、圧電素子6C、6Dと、圧電素子6A、6Fと、圧電素子6B、6Eとに、互いに位相が異なりかつ互いに同じ周波数の交番電圧を印加し、これらの伸縮タイミングをずらすことにより、振動部41をその面内においてS字状に屈曲振動させることができる。
圧電素子6Gは、圧電素子6Cと圧電素子6Dとの間に位置している。すなわち、圧電素子6Gは、圧電素子6C、6Dに対してその伸縮方向、すなわちY軸方向に並んで配置されている。この圧電素子6Gは、圧電素子6A~6Fの駆動に伴う振動部41の振動に応じた外力を受け、受けた外力に応じた信号を出力する。そのため、圧電素子6Gから出力される信号に基づいて、振動部41の振動状態を検知することができる。なお、「圧電素子6Gが圧電素子6C、6Dに対してその伸縮方向に並んで配置されている」とは、圧電素子6Cを伸縮方向に延長した領域と、圧電素子6Dを伸縮方向に延長した領域と、が重複する領域内に、圧電素子6Gの少なくとも一部が位置することを意味し、好ましくは、圧電素子6Gの全体が位置することを意味する。
The
また、圧電素子6Gは、振動部41の屈曲振動の節となる部分に配置されている。屈曲振動の節とは、Z軸方向への振幅が実質的にゼロとなる部分、すなわち実質的に屈曲振動が生じない部分である。このように、圧電素子6Gを圧電素子6C、6Dに対してその伸縮方向に並ぶように配置し、かつ、振動部41の屈曲振動の節を含む部分に配置することにより、圧電素子6Gに振動部41のY軸方向への伸縮振動が伝わり易くなるとともに、振動部41のZ軸方向への屈曲振動が伝わり難くなる。すなわち、伸縮振動の感度を高めつつ、屈曲振動の感度を低下させることができる。そのため、圧電素子6Gによって、振動部41のY軸方向への伸縮振動をより精度よく検出することができる。
The
ただし、圧電素子6Gの配置としては、振動部41のY軸方向への伸縮振動を検出することができれば、特に限定されず、例えば、振動部41の屈曲振動の腹となる部分に配置されていてもよい。また、圧電素子6Gを複数に分割するようにしてもよい。
However, the arrangement of the
また、支持部42は、振動部41を支持している。支持部42は、X軸方向からの平面視で、振動部41の基端側、すなわちY軸方向マイナス側を囲むU字形状となっている。ただし、支持部42の形状や配置としては、その機能を発揮することができる限り、特に限定されない。
Further, the
また、接続部43は、振動部41の屈曲振動の節となる部分、具体的には振動部41のY軸方向の中央部と支持部42とを接続している。ただし、接続部43の構成は、その機能を発揮することができる限り、特に限定されない。
The connecting
以上のような振動部41、支持部42および接続部43は、図6ないし図10に示すように、2つの圧電素子ユニット60を互いに向かい合わせて貼り合わせた構成となっている。すなわち、図6ないし図10に示す断面図では、圧電素子ユニット60同士の構成が、これらの中間を通過する線に対して鏡像の関係を満たしている。
As shown in FIGS. 6 to 10, the vibrating
また、各圧電素子ユニット60は、それぞれ複数の層が積層されてなる積層体で構成されており、これらの各層は、後述する圧電体や電極、配線層や絶縁膜である。
Further, each
図2ないし図5は、それぞれ圧電素子ユニット60を構成する積層体の各層の平面図である。図2ないし図5に示す各層は、図示しない絶縁膜を介して電気的に絶縁されている。
2 to 5 are plan views of respective layers of the laminate constituting the
まず、図2に示す第1電極601は、振動板61のX軸プラス側の面である、図6に示す第1表面613a(第1主面)上に設けられ、圧電素子6A~6Gに共通な電極である。
First, the
また、図3に示す6つの第2電極603は、圧電素子6A~6Fの個別電極であり、図3に示す1つの第3電極604は、圧電素子6Gの個別電極である。そして、これらの第2電極603および第3電極604は、それぞれ後述する圧電体602を介して第1電極601と対向配置されている。
Six
さらに、図4に示す1つの第1配線層605は、第1電極601を外部に引き出すための配線である。第1配線層605は、図示しないコンタクトを介して第1電極601と電気的に接続されている。そして、第1配線層605は、接続部43を経て、支持部42のY軸方向マイナス側の端部まで引き回されている。
Furthermore, one
また、図5に示す6つの第1配線層606は、第2電極603または第3電極604を外部に引き出すための配線である。第1配線層606は、図示しないコンタクトを介して第2電極603または第3電極604と電気的に接続されている。そして、第1配線層606は、接続部43を経て、支持部42のY軸方向マイナス側の端部まで引き回されている。
Also, the six first wiring layers 606 shown in FIG. 5 are wiring for drawing out the
図6ないし図8は、上述した図2ないし図5に示す振動部41の断面図であって、切断面の位置が互いに異なっている。一方、図9および図10は、上述した図2ないし図5に示す支持部42の断面図である。なお、以下の説明では、図6ないし図10に示す2つの圧電素子ユニット60のうち、各図のX軸マイナス側に位置する圧電素子ユニット60を代表にして説明する。
6 to 8 are cross-sectional views of the vibrating
図6ないし図8に示す圧電素子ユニット60は、振動板61と、振動板61の第1表面613a(第1主面)上に配置された駆動用の圧電素子60A、60B、60C、60D、60E、60Fおよび検出用の圧電素子60Gと、各圧電素子60A~60Gを覆う第1絶縁膜63と、振動板61のX軸マイナス側の面である第1裏面615上を覆う第2絶縁膜64と、振動板61の端面611上を覆う第3絶縁膜65と、を有する。
The
圧電素子60A~60Fは、それぞれ、図6ないし図8に示すように、振動板61の第1表面613a上に配置された第1電極601と、第1電極601のX軸プラス側の面上に配置された圧電体602と、圧電体602のX軸プラス側の面上に配置された第2電極603と、を有する。すなわち、第1電極601は、圧電体602のX軸マイナス側の面6021に設けられ、第2電極603は、圧電体602のX軸プラス側の面6022に設けられている。第2電極603は、駆動信号に基づき、駆動用の圧電素子60A~60Fの各圧電体602を振動させる駆動用電極である。
6 to 8, the
また、圧電素子60Gは、図7に示すように、振動板61の第1表面613a上に配置された第1電極601と、第1電極601のX軸プラス側の面上に配置された圧電体602と、圧電体602のX軸プラス側の面上に配置された第3電極604と、を有する。すなわち、第1電極601は、圧電体602のX軸マイナス側の面6021に設けられ、第3電極604は、圧電体602のX軸プラス側の面6022に設けられている。第3電極604は、検出用の圧電素子60Gの圧電体602の振動に応じた検出信号を、後述する制御装置7へ出力する検出用電極である。
7, the
2つの圧電素子ユニット60は、圧電素子60A~60Gが配置されている側の面を対向させた状態で接着剤691を介して接合されている。このように複数の圧電素子ユニット60を貼り合わせることにより、圧電駆動装置1の出力を高めることができる。
The two
接着剤691としては、例えば、エポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤、ウレタン系接着剤、アクリル系接着剤等が挙げられる。このうち、接着力、耐熱性等の観点でエポキシ系接着剤が好ましく用いられる。 Examples of the adhesive 691 include epoxy-based adhesive, silicone-based adhesive, urethane-based adhesive, acrylic-based adhesive, and the like. Among these, epoxy-based adhesives are preferably used from the viewpoint of adhesive strength, heat resistance, and the like.
また、各図に示す第1電極601は、圧電素子6A~6Gに共通な電極になっているが、これに限定されず、圧電素子ごとに分割され、配線等で互いに接続されるようになっていてもよい。
Further, the
一方、図9および図10には、支持部42の断面を図示しているが、この支持部42には、圧電素子60A~60Gが設けられていない。その代わりに、圧電素子60A~60Gと同じ構造を有するスペーサー構造68が設けられている。スペーサー構造68は、圧電素子60A~60Gと同じ構造を有するものの、電極に相当する部位には配線が接続されないか、接続されている場合でも通電されないようになっている。
On the other hand, FIGS. 9 and 10 show a cross section of the
すなわち、図9および図10に示す圧電素子ユニット60のうち、支持部42は、振動板61と、振動板61の第1表面613a上に配置されたスペーサー構造68と、スペーサー構造68を覆う第1絶縁膜63と、振動板61の第1裏面615上を覆う第2絶縁膜64と、振動板61の端面611上を覆う第3絶縁膜65と、を有する。
9 and 10, the supporting
図6ないし図10に示す第1絶縁膜63は、圧電素子60A~60Gまたはスペーサー構造68を覆うように設けられている。これにより、圧電素子60A~60Gまたはスペーサー構造68と第1配線層605、606との絶縁が図られている。
A first insulating
また、図6ないし図10に示す第2絶縁膜64は、振動板61の第1裏面615上を覆うように設けられている。これにより、振動板61の第1裏面615の絶縁が図られている。
Also, the second insulating
さらに、図6ないし図10に示す第3絶縁膜65は、振動板61の端面611上を覆うように設けられている。これにより、振動板61の端面611の絶縁が図られている。なお、第3絶縁膜65は、第1絶縁膜63から連続する絶縁膜であることから、圧電素子60A~60Gやスペーサー構造68の端面上も覆っている。その結果、第1絶縁膜63および第3絶縁膜65は、一体の膜として、振動板61のX軸プラス側に位置する構造物全体を覆うことになる。その結果、振動板61、ならびに、圧電素子60A~60Gおよびスペーサー構造68は、第1絶縁膜63、第2絶縁膜64および第3絶縁膜65で周囲を取り囲まれた状態となる。これにより、絶縁性および耐候性を高めることができ、信頼性の高い振動体4が得られる。
Furthermore, the third insulating
また、第1配線層605、606は、図9に示すように、第1絶縁膜63のX軸プラス側の面633上に引き回されている。そして、第1配線層605は、図10に示すように、支持部42のうち、Y軸方向マイナス側の端部まで引き回されている。また、図示しないものの、第1配線層606も同様である。
Also, the first wiring layers 605 and 606 are routed on the
そして、図10に示す圧電素子ユニット60は、さらに、スペーサー構造68の端面上を経て、振動板61の端面611上に設けられている第2配線層607を有している。この第2配線層607は、第1配線層605、606から連続する配線層である。したがって、圧電素子60A~60Gの電極は、第1配線層605、606および第2配線層607を経て、振動板61の端面611上まで引き出されている。
The
このような第2配線層607を設けることにより、圧電素子ユニット60では、振動板61のX軸プラス側の面である第1表面613a上やX軸マイナス側の面である第1裏面615上ではなく、端面611上において外部との電気的接続を図ることが可能になる。
By providing such a
図11は、図10に示す圧電素子ユニット60を配線基板8と電気的に接続した状態を示す断面図である。
11 is a cross-sectional view showing a state in which the
図11に示す配線基板8は、圧電素子ユニット60と図1に示す制御装置7とを電気的に接続する配線板である。配線基板8は、フレキシブル基板81と、フレキシブル基板81の一方の面に設けられた配線82と、を含んでいる。そして、圧電素子ユニット60が備える複数の第2配線層607に対応するように、複数の配線82が引き回されている。
A
配線基板8がフレキシブル基板81を含むことにより、配線基板8の取り回しが容易になる。このため、圧電駆動装置1の小型化を図ることができる。また、配線基板8が熱膨張した場合でも、それ自身がたわむことによって歪みが吸収されやすいことから、例えば配線基板8と圧電素子ユニット60との電気的接続に影響が及びにくくなる。
Including the
また、図11に示す圧電駆動装置1は、互いに積層された2つの圧電素子ユニット60を備えているが、これらの圧電素子ユニット60は、振動板61の端面611上に設けられている第2配線層607を介して配線基板8と電気的に接続されている。このため、複数の圧電素子ユニット60を積層した場合でも、積層された圧電素子ユニット60と配線基板8とを一括して接続することが可能になる。このため、圧電素子ユニット60を1つずつ積み上げながら配線基板8との接続を図る必要がなく、電気的接続の作業効率を各段に高めることができる。
Further, the piezoelectric drive device 1 shown in FIG. 11 includes two
さらに、図11に示す圧電駆動装置1は、圧電素子ユニット60と配線基板8との間は、図11に示すように、導通部材83を介して機械的および電気的に接続されている。
Further, in the piezoelectric drive device 1 shown in FIG. 11, the
導通部材83としては、例えば、半田、ろう材、金属ペーストのような導電金属、異方性導電ペースト、異方性導電シートのような異方性導電材料、導電性接着剤、ワイヤーボンディング材等が挙げられる。このうち、第2配線層607と配線基板8とを電気的に接続する導通部材83は、導電金属または異方性導電材料であるのが好ましい。これらを用いることにより、比較的低温で効率よく、接触抵抗の小さい電気的接続が可能になる。このため、圧電駆動装置1の生産効率を高めることができる。
Examples of the
また、図10に示す2つの圧電素子ユニット60のうち、下方の圧電素子ユニット60を「第1圧電素子ユニット60a」とし、上方の圧電素子ユニット60を「第2圧電素子ユニット60b」とする。
Also, of the two
このとき、図10では、第1圧電素子ユニット60aの第1配線層605と、第2圧電素子ユニット60bの第1配線層605と、が互いに向かい合うように、接着剤691を介して第1圧電素子ユニット60aと第2圧電素子ユニット60bとが積層されている。また、図示しないものの、第1配線層606も同様である。
At this time, in FIG. 10, the
図11では、導通部材83を介して、第1圧電素子ユニット60aおよび第2圧電素子ユニット60bを配線基板8と接続することができる。また、それとともに、第1圧電素子ユニット60aと第2圧電素子ユニット60bとの間で、圧電素子60A同士が接続されることになる。これにより、2つの圧電素子60Aから「圧電素子6A」が構成されることになる。
In FIG. 11 , the first
他の圧電素子60B~60Gについても同様であり、2つの圧電素子60Bから「圧電素子6B」が構成され、2つの圧電素子60Cから「圧電素子6C」が構成され、2つの圧電素子60Dから「圧電素子6D」が構成され、2つの圧電素子60Eから「圧電素子6E」が構成され、2つの圧電素子60Fから「圧電素子6F」が構成され、2つの圧電素子60Gから「圧電素子6G」が構成されている。
The same is true for the other
圧電体602の構成材料は、特に限定されず、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、タングステン酸ナトリウム、酸化亜鉛、チタン酸バリウムストロンチウム(BST)、タンタル酸ストロンチウムビスマス(SBT)、メタニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等の圧電セラミックスを用いることができる。また、圧電体602としては、上述した圧電セラミックスの他にも、ポリフッ化ビニリデン、水晶等を用いてもよい。
The constituent material of the
また、圧電体602の形成方法としては、特に限定されず、バルク材料から形成してもよいし、ゾル-ゲル法やスパッタリング法を用いて形成してもよい。本実施形態では、圧電体602をゾル-ゲル法を用いて形成している。つまり、本実施形態に係る圧電素子60A~60G(第1の圧電素子)は、第1電極601、第2電極603および第3電極604と接する圧電体602を有しているが、この圧電体602は、ゾル-ゲル膜である。これにより、例えば、バルク材料から形成する場合と比べて薄い圧電体602が得られ、振動アクチュエーター3の薄型化を図ることができる。
Also, the method for forming the
ここで、図12は、図11の部分拡大図である。
図12に示すように、第1圧電素子ユニット60aは、第1絶縁膜63のX軸プラス側の面633に設けられた第1配線層605と、第3絶縁膜65のY軸マイナス側の面651に設けられた第2配線層607と、を備えている。
Here, FIG. 12 is a partially enlarged view of FIG.
As shown in FIG. 12, the first
このうち、第1配線層605は、図12に示すように、第2圧電素子ユニット60b側に位置する第1金属膜6052と、第1絶縁膜63側に位置する第2金属膜6054と、を含む多層膜で構成されている。そして、第1金属膜6052は、接着剤691を介して第2圧電素子ユニット60bと接着されている。
Among them, as shown in FIG. 12, the
一方、第2配線層607は、第2金属膜6054の1層で構成されている。そして、第2金属膜6054は、導通部材83を介して配線基板8と接合され、電気的に接続されている。
On the other hand, the
本実施形態では、第1金属膜6052の主材料と第2金属膜6054の主材料とが、特定の組み合わせを満たしている。具体的には、以下の4つの組み合わせが挙げられる。なお、ここで主材料とは、金属膜を構成する材料のうち最も重量比が大きいものを言う。
In this embodiment, the main material of the
・第1の組み合わせ
まず、第1の組み合わせとして、TiWとAuが挙げられる。
- First combination TiW and Au are mentioned as a first combination.
第1金属膜6052の主材料がTiWであることにより、第1配線層605と接着剤691との親和性を高め、接着力を高めることができる。これにより、接着剤691の剥離等が抑制され、圧電駆動装置1の信頼性をより高めることができる。
Since the main material of the
なお、上記TiWは、チタンタングステン系合金を意味する。チタンタングステン系合金は、TiとWの双方を含む合金のことをいう。この場合、第1金属膜6052において、Tiの含有率とWの含有率の合計が70質量%以上であるのが好ましい。TiおよびWがこの範囲内で含まれていれば、第1配線層605が前述した効果を発現し得るため、任意の元素が添加物または不純物として添加されることも許容される。このうち、添加物としては、例えばN、Al、Ni、Cu、Cr、Ru、Ta、Si等が挙げられる。
The TiW mentioned above means a titanium-tungsten alloy. A titanium-tungsten alloy refers to an alloy containing both Ti and W. In this case, the total content of Ti and W in the
TiWを主材料とする第1金属膜6052の膜厚は、特に限定されないが、10nm以上100nm以下であるのが好ましく、25nm以上50nm以下であるのがより好ましい。膜厚がこの範囲内であれば、接着剤691との親和性を高めるという効果が十分に発現するとともに、第1配線層605の成膜に要する時間が長くなるのを防止することができる。
Although the film thickness of the
なお、このような第1金属膜6052は、例えばスパッタリング法、真空蒸着法のような物理的蒸着法、CVD法のような化学的蒸着法により成膜される。
The
第2金属膜6054の主材料がAuであることにより、第2配線層607と導通部材83との接触抵抗を低減させることができる。これにより、第1圧電素子ユニット60aと配線基板8との導電性が高められ、無駄な電力消費が抑えられた圧電駆動装置1を実現することができる。また、TiWとAuとの密着性が比較的良好であることから、界面剥離等の不具合が発生しにくいという効果もある。
Since the main material of the
なお、上記Auは、Au単体の他、Auが70質量%以上含まれたAu系合金も含む。Auがこの範囲内で含まれていれば、第2金属膜6054が前述した効果を発現し得るため、任意の元素が添加物または不純物として添加されることも許容される。このうち、添加物としては、例えばGe、Ni、Si、Sn、Zn、Ag、Cu、Pt等が挙げられる。
Note that the above-mentioned Au includes not only simple Au but also Au-based alloys containing 70% by mass or more of Au. As long as Au is contained within this range, the
Auを主材料とする第2金属膜6054の膜厚は、特に限定されないが、0.10μm以上5.0μm以下であるのが好ましく、1.0μm以上2.0μm以下であるのがより好ましい。膜厚がこの範囲内であれば、第2金属膜6054の導電性が高められるため、第1配線層605から第2配線層607へと連続する導通経路の抵抗を下げることができる。その結果、電力消費の少ない圧電駆動装置1が得られる。また、第2配線層607と導通部材83との接合における接合強度を十分に確保することができる。
Although the film thickness of the
なお、このような第2金属膜6054は、例えばめっき法の他、スパッタリング法、真空蒸着法のような物理的蒸着法、CVD法のような化学的蒸着法により成膜される。
The
・第2の組み合わせ
また、第2の組み合わせとして、TiWとNiが挙げられる。
- Second combination TiW and Ni are listed as a second combination.
第1金属膜6052の主材料がTiWであることにより、第1の組み合わせの場合と同様の効果が得られる。
Since the main material of the
第2金属膜6054の主材料がNiであることにより、十分な膜厚の第2金属膜6054を比較的短時間で成膜することができる。すなわち、Niは、めっき法により成膜することが可能であるため、短時間で十分な膜厚を確保することができる。また、体積抵抗率も比較的小さい。このため、導通経路の抵抗が小さい第2金属膜6054を容易に得ることができる。また、TiWとNiとの密着性が比較的良好であることから、界面剥離等の不具合が発生しにくいという効果もある。
Since the main material of the
なお、上記Niは、Ni単体の他、Niが70質量%以上含まれたNi系合金も含む。Niがこの範囲内で含まれていれば、第2金属膜6054が前述した効果を発現し得るため、任意の元素が添加物または不純物として添加されることも許容される。このうち、添加物としては、例えばP、B、N等が挙げられる。
In addition to Ni alone, Ni includes Ni-based alloys containing 70% by mass or more of Ni. As long as Ni is contained within this range, the
Niを主材料とする第2金属膜6054の膜厚は、特に限定されないが、0.10μm以上5.0μm以下であるのが好ましく、1.0μm以上2.0μm以下であるのがより好ましい。膜厚がこの範囲内であれば、第2金属膜6054の導電性が高められるため、第1配線層605から第2配線層607へと連続する導通経路の抵抗を下げることができる。その結果、電力消費の少ない圧電駆動装置1が得られる。また、第2金属膜6054による緩衝作用も付与されることから、第2配線層607と導通部材83との接合における接合強度を十分に確保することができる。
Although the film thickness of the
なお、このような第2金属膜6054は、例えばめっき法の他、スパッタリング法、真空蒸着法のような物理的蒸着法、CVD法のような化学的蒸着法により成膜される。
The
・第3の組み合わせ
さらに、第3の組み合わせとして、NiとAuが挙げられる。
- Third combination Furthermore, Ni and Au can be mentioned as a third combination.
第1金属膜6052の主材料がNiであることにより、第1配線層605と接着剤691との親和性を高め、接着力を高めることができる。これにより、接着剤691の剥離等が抑制され、圧電駆動装置1の信頼性をより高めることができる。
Since the main material of the
なお、上記Niは、Ni単体の他、Niが70質量%以上含まれたNi系合金も含む。Niがこの範囲内で含まれていれば、第1金属膜6052が前述した効果を発現し得るため、任意の元素が添加物または不純物として添加されることも許容される。このうち、添加物としては、例えばP、B、N等が挙げられる。
In addition to Ni alone, Ni includes Ni-based alloys containing 70% by mass or more of Ni. If Ni is contained within this range, the
Niを主材料とする第1金属膜6052の膜厚は、特に限定されないが、0.10μm以上5.0μm以下であるのが好ましく、1.0μm以上2.0μm以下であるのがより好ましい。膜厚がこの範囲内であれば、接着剤691との親和性を高めるという効果が十分に発現するとともに、第1配線層605が必要以上に厚くなるのを防止することができる。
Although the film thickness of the
なお、このような第1金属膜6052は、例えばめっき法の他、スパッタリング法、真空蒸着法のような物理的蒸着法、CVD法のような化学的蒸着法により成膜される。
The
第2金属膜6054の主材料がAuであることにより、第1の組み合わせの場合と同様の効果が得られる。また、NiとAuとの密着性が比較的良好であることから、界面剥離等の不具合が発生しにくいという効果もある。
Since the main material of the
・第4の組み合わせ
また、第4の組み合わせとして、CuとAuが挙げられる。
- Fourth combination Cu and Au are mentioned as a fourth combination.
第1金属膜6052の主材料がCuであることにより、第1配線層605と接着剤691との親和性を高め、接着力を高めることができる。これにより、接着剤691の剥離等が抑制され、圧電駆動装置1の信頼性をより高めることができる。
Since the main material of the
なお、上記Cuは、Cu単体の他、Cuが70質量%以上含まれたCu系合金も含む。Cuがこの範囲内で含まれていれば、第1金属膜6052が前述した効果を発現し得るため、任意の元素が添加物または不純物として添加されることも許容される。このうち、添加物としては、例えばP、B、N等が挙げられる。
In addition to Cu alone, the above-mentioned Cu also includes a Cu-based alloy containing 70% by mass or more of Cu. As long as Cu is contained within this range, the
Cuを主材料とする第1金属膜6052の膜厚は、特に限定されないが、0.10μm以上5.0μm以下であるのが好ましく、1.0μm以上2.0μm以下であるのがより好ましい。膜厚がこの範囲内であれば、接着剤691との親和性を高めるという効果が十分に発現するとともに、第1配線層605が必要以上に厚くなるのを防止することができる。
Although the film thickness of the
なお、このような第1金属膜6052は、例えばめっき法の他、スパッタリング法、真空蒸着法のような物理的蒸着法、CVD法のような化学的蒸着法により成膜される。
The
第2金属膜6054の主材料がAuであることにより、第1の組み合わせの場合と同様の効果が得られる。また、CuとAuとの密着性が比較的良好であることから、界面剥離等の不具合が発生しにくいという効果もある。
Since the main material of the
以上、第1金属膜6052の主材料と第2金属膜6054の主材料とが満たし得る4つの組み合わせについて説明したが、第1配線層605および第2配線層607は、上述したような第1金属膜6052および第2金属膜6054以外の膜を含んでいてもよい。
Four combinations that can be satisfied by the main material of the
例えば、第1配線層605には、第1金属膜6052よりも第1絶縁膜63側、例えば、第1金属膜6052と第2金属膜6054との間、または、第2金属膜6054と第1絶縁膜63との間に介在する別の膜が設けられていてもよい。
For example, in the
同様に、第2配線層607には、第2金属膜6054よりも第3絶縁膜65側、すなわち、第2金属膜6054と第3絶縁膜65との間に介在する別の膜が設けられていてもよい。
Similarly, the
以上のように、本実施形態に係る圧電駆動装置1は、図6~図12に示す、第1表面613a(第1主面)および端面611を有する第1振動板61aと、第2表面613b(第2主面)を有する第2振動板61bと、圧電素子60A~60G(第1圧電素子)と、第1金属膜6052と、第2金属膜6054と、配線基板8と、図1に示す被駆動体であって圧電素子60A~60Fの振動により駆動されるローター2と、を備えている。なお、第1振動板61aは、第1圧電素子ユニット60aの振動板61であり、第2振動板61bは、第2圧電素子ユニット60bの振動板61である。
As described above, the piezoelectric driving device 1 according to the present embodiment includes a
このうち、第1圧電素子ユニット60aの圧電素子60A~60G(第1圧電素子)は、図6~図8に示すように、第1電極601、第2電極603および第3電極604等の電極を有しており、かつ、第1表面613a上に設けられている。すなわち、圧電素子60A~60Gは、第1振動板61aと第2振動板61bとの間に設けられている。
Of these, the
また、第2圧電素子ユニット60bの圧電素子60A~60G(第2圧電素子)は、図6~図8に示すように、第2表面613b上に設けられている。そして、第1圧電素子ユニット60aと第2圧電素子ユニット60bとが接着剤691を介して接着されている。
Also, the
また、第1圧電素子ユニット60aの第1金属膜6052は、図12に示すように、前記電極と接着剤691との間に設けられている。さらに、第1圧電素子ユニット60aの第2金属膜6054は、図12に示すように、前記電極と第1金属膜6052との間、および、第1振動板61aの端面611上に、それぞれ設けられており、導電性を有している。また、配線基板8は、導通部材83を介して、端面611上に露出している第2金属膜6054と接続されている。
Also, the
そして、本実施形態に係る圧電駆動装置1では、第1金属膜6052の主材料と第2金属膜6054の主材料との組み合わせが、前述した第1の組み合わせ、第2の組み合わせ、第3の組み合わせ、および、第4の組み合わせのうちのいずれか1つの組み合わせを満たしている。
In the piezoelectric driving device 1 according to this embodiment, the combinations of the main material of the
このような圧電駆動装置1によれば、図12に示すように、接着剤691を介して第1圧電素子ユニット60aと第2圧電素子ユニット60bとを接着する際、接着剤691との界面には第1金属膜6052が露出していることになる。第1金属膜6052は、前述したように接着剤691に対して親和性を有しているため、高い接着力を得ることができる。
According to such a piezoelectric driving device 1, as shown in FIG. , the
一方、本実施形態に係る圧電駆動装置1は、前述したように、導電性を有する導通部材83を備えているが、この導通部材83は、第2金属膜6054と配線基板8との間に設けられている。そして、導通部材83との界面には第2金属膜6054が露出している。
On the other hand, the piezoelectric drive device 1 according to this embodiment includes the conducting
第2金属膜6054は、前述したように接触抵抗が小さいため、第2金属膜6054と配線基板8との間の電気抵抗を下げることができる。本実施形態においては、接着剤691による接着に供される第1配線層605、606については、第1金属膜6052が露出する2層の構造を採用し、導通部材83との接合に供される第2配線層607については、第2金属膜6054が露出する構造を採用している。このため、高い接着力と低い電気抵抗との両立を図ることができる。以上のようにして信頼性の高い圧電駆動装置1を実現することができる。
Since the
また、このような第1金属膜6052および第2金属膜6054を併用することで、特殊な物質等を用いることなく、上記のような効果を得ることができる。このため、上記のような高い信頼性を低コストで実現することができる。
Also, by using the
なお、図12では、導通部材83に加え、接着剤693を介して圧電素子ユニット60と配線基板8との間が接着されている。これにより、圧電素子ユニット60と配線基板8との間をより確実に接続することができる。また、導通部材83による機械的接続が不十分であっても、接着剤693によって補強することができるので、電気的接続を優先させるように導通部材83の構成材料を選択することができ、接触抵抗を特に下げることができる。
In FIG. 12, the
なお、接着剤693としては、特に限定されないが、例えば前述した接着剤691として挙げたものから適宜選択される。また、接着剤693は必要に応じて設けられればよく、省略されてもよい。
Although the adhesive 693 is not particularly limited, it is appropriately selected from, for example, the
また、第2圧電素子ユニット60bに代えて、第2振動板61b単体を設けるようにしてもよい。つまり、接着剤691が第2表面613bと第1金属膜6052との間を接着するように構成されていてもよい。
Also, instead of the second
一方、本実施形態では、上述したように、第1圧電素子ユニット60aと、これと同様の構成を有する第2圧電素子ユニット60bと、を接着して、1つのスタックユニットを形成している。つまり、第2振動板61bと接着剤691との間には、図6~図8に示すように、圧電素子60A~60G(第2圧電素子)が設けられている。換言すれば、この第2圧電素子は、第2表面613bと第1金属膜6052との間に設けられている。
On the other hand, in the present embodiment, as described above, the first
このような構成によれば、1つの圧電素子ユニット60に比べて、出力を高めることができる。これにより、例えば高トルクでの駆動が可能な圧電駆動装置1を実現することができる。
With such a configuration, the output can be increased compared to one
図13は、図10に示す圧電素子ユニット60を複数積層した上で配線基板8と電気的に接続した状態を示す断面図である。
FIG. 13 is a sectional view showing a state in which a plurality of
図13に示す圧電駆動装置1は、複数のスタックユニットを備えている。具体的には、まず、2つの圧電素子ユニット60が接着剤691を介して積層され、これにより1つのスタックユニットが形成されている。そして、さらに、接着剤692を介してスタックユニット同士を接着することにより、圧電素子ユニット60を2の倍数で積層してなるスタック構造体が得られる。その上で、各スタックユニットが、導通部材83を介して配線基板8と電気的に接続されている。
A piezoelectric drive device 1 shown in FIG. 13 includes a plurality of stack units. Specifically, first, two
このようにして複数のスタックユニットを備えることにより、特に高い出力を発生させ得る圧電駆動装置1を実現することができる。また、複数のスタックユニットを一括でかつ簡単な構造で配線基板8に接続することが可能であるため、高出力化と簡素化とを両立した圧電駆動装置1が得られる。
By providing a plurality of stack units in this way, it is possible to realize the piezoelectric drive device 1 capable of generating a particularly high output. In addition, since a plurality of stack units can be collectively connected to the
なお、接着剤692としては、特に限定されないが、例えば前述した接着剤691として挙げたものから適宜選択される。
Although the adhesive 692 is not particularly limited, it is appropriately selected from, for example, the
また、第1振動板61aおよび第2振動板61bとしては、例えばシリコン基板、炭化ケイ素基板、化合物半導体基板等が挙げられる。このうち、第1振動板61aまたは第2振動板61bは、シリコン基板であるのが好ましい。これにより、第1圧電素子ユニット60aまたは第2圧電素子ユニット60bの製造に際し、シリコン半導体製造技術を転用することができる。このため、効率よくかつ高精度に、第1圧電素子ユニット60aまたは第2圧電素子ユニット60bを製造することができる。
Examples of the
先端部44は、振動部41の先端に設けられ、振動部41からY軸方向プラス側へ突出している。そして、先端部44は、ローター2の外周面21と接触している。そのため、振動部41の振動は、先端部44を介してローター2に伝達される。先端部44の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、ジルコニア、アルミナ、チタニア等の各種セラミックスが挙げられる。これにより、耐久性に優れた先端部44となる。
The
図14は、図3に示す振動部に印加する交番電圧の例を示す図である。図15および図16は、それぞれ、図1に示す振動部の駆動状態を示す平面図である。図17は、図1中のF-F線断面図である。図18は、図1の制御装置を示すブロック図である。 14 is a diagram showing an example of alternating voltage applied to the vibrating portion shown in FIG. 3. FIG. 15 and 16 are plan views showing driving states of the vibrating section shown in FIG. 1, respectively. FIG. 17 is a cross-sectional view taken along line FF in FIG. 18 is a block diagram showing the control device of FIG. 1. FIG.
このような振動体4において、図14に示す交番電圧V1を圧電素子6A、6Fに印加し、交番電圧V2を圧電素子6C、6Dに印加し、交番電圧V3を圧電素子6B、6Eに印加すると、図15に示すように、振動部41がY軸方向に伸縮振動しつつZ軸方向に屈曲振動する。このとき、圧電素子6C、6Dに印加される交番電圧V2は、振動部41に伸縮振動を発生させる。一方、圧電素子6A、6Fに印加される交番電圧V1および圧電素子6B、6Eに印加される交番電圧V3は、振動部41に屈曲振動を発生させる。そして、これらの振動が合成されると、先端部44の先端が矢印A1で示すように反時計回りに楕円軌道を描く楕円運動をする。したがって、交番電圧V1、V2、V3が振動アクチュエーター3における駆動信号Sdである。このような先端部44の楕円運動によってローター2が送り出され、ローター2が矢印B1で示すように時計回りに回転する。また、振動部41の振動に対応して、圧電素子6Gから検出信号Ssが出力される。
In such vibrating
なお、図15の矢印A1で示す先端部44の楕円運動では、点A1’から点A1”までは、先端部44がローター2の外周面21と当接してローター2を矢印B1の方向に送り出し、点A1”から点A1’までは、先端部44がローター2の外周面21から離間している。そのため、点A1”から点A1’までは、ローター2の矢印B1とは反対側への回転が抑制される。
In the elliptical motion of the
また、交番電圧V1、V3を互いに切り換えると、すなわち交番電圧V1を圧電素子6B、6Eに印加し、交番電圧V2を圧電素子6C、6Dに印加し、交番電圧V3を圧電素子6A、6Fに印加すると、図16に示すように、振動部41がY軸方向に伸縮振動しつつZ軸方向に屈曲振動する。このときも、圧電素子6C、6Dに印加される交番電圧V2は、振動部41に伸縮振動を発生させる。一方、圧電素子6B、6Eに印加される交番電圧V1および圧電素子6A、6Fに印加される交番電圧V3は、振動部41に屈曲振動を発生させる。そして、これらの振動が合成されると、先端部44が矢印A2で示すように時計回りに楕円運動する。このような先端部44の楕円運動によってローター2が送り出され、ローター2が矢印B2で示すように反時計回りに回転する。また、このような振動部41の振動に対応して、圧電素子6Gから検出信号Ssが出力される。
When the alternating voltages V1 and V3 are switched to each other, that is, the alternating voltage V1 is applied to the
なお、図16の矢印A2で示す先端部44の楕円運動では、点A2’から点A2”までは、先端部44がローター2の外周面21と当接してローター2を矢印B2の方向に送り出し、点A2”から点A2’までは、先端部44がローター2の外周面21から離間している。そのため、点A2”から点A2’までは、ローター2の矢印B2とは反対側への回転が抑制される。
In the elliptical motion of the
なお、ローター2を少なくとも一方向に回転させることができれば、圧電素子6A~6Fに印加する交番電圧のパターンは、図示したパターンに限定されない。圧電素子6A~6Fに印加する電圧は、交番電圧でなく、例えば、間欠的に印加する直流電圧でもよい。
As long as the
以上のように、本実施形態に係る圧電駆動装置1は、圧電素子6A~6F(第1圧電素子)の振動により楕円運動する先端部44(接触部)をさらに備えている。この先端部44は、第1振動板61aの配線基板8とは反対側に設けられている。そして、先端部44の楕円運動により、被駆動体であるローター2が駆動される。
As described above, the piezoelectric drive device 1 according to the present embodiment further includes the distal end portion 44 (contact portion) that makes an elliptical motion due to the vibration of the
かかる楕円運動は、圧電体602と第1電極601との界面、すなわち第1電極601の表面に平行な平面における振動に基づく運動である。このような平面における振動は、振動部41における効率の高い振動である。このため、かかる振動に基づいてローター2を駆動することにより、圧電駆動装置1の消費電力の低減に寄与することができる。
Such elliptical motion is motion based on vibration in a plane parallel to the interface between the
なお、本明細書における「平行」とは、前述した伸縮振動および屈曲振動の振動面と第1電極601の表面とのなす角度が0°の状態に加え、この角度が±5°の範囲内にある状態を指す概念である。
In addition, the term “parallel” in this specification means that the angle formed by the plane of stretching vibration and bending vibration and the surface of the
また、第1振動板61aの配線基板8とは反対側に先端部44が設けられることにより、配線基板8とローター2が互いに干渉するのを防止することができる。このため、配線基板8の配置の自由度を高め、組立容易性および省スペース性に優れた圧電駆動装置1を実現することができる。
Further, by providing the
なお、先端部44は、必要に応じて設けられればよく、その他の部材で代替されてもよい。
Note that the
付勢部材5は、先端部44をローター2の外周面21に向けて付勢する部材である。付勢部材5は、図17に示すように、振動体4のX軸プラス側に位置する第1基板51と、振動体4のX軸マイナス側に位置する第2基板52と、を有する。そして、第1基板51と第2基板52とで振動体4を挟み込んでいる。なお、第1基板51および第2基板52としては、特に限定されないが、例えば、シリコン基板を用いることができる。
The biasing
また、図17に示すように、第1基板51と第2基板52との間には、振動体4と等しい厚さの間座53が設けられている。また、当該部分には、X軸方向に貫通する貫通孔59が形成されており、この貫通孔59を利用して、付勢部材5が筐体等にねじ止めされる。図1に示すばね部513をY軸方向に撓ませた状態で付勢部材5を前記筐体等に固定することにより、ばね部513の復元力を利用して先端部44をローター2の外周面21に向けて付勢することができる。
Further, as shown in FIG. 17, a
なお、付勢部材5の構成は、先端部44をローター2の外周面21に向けて付勢することができれば、特に限定されない。例えば、第1基板51および第2基板52のいずれか一方を省略してもよい。また、例えば、付勢部材5として、コイルスプリング、板ばね等を用いてもよい。
The configuration of the biasing
制御装置7は、圧電素子6A~6Fに印加する交番電圧V1、V2、V3を適宜調整することにより、振動体4によるローター2の駆動を制御する。
The
図18に示すように、制御装置7は、駆動パルス信号Pdを生成する駆動パルス信号生成部71と、駆動パルス信号Pdから圧電素子6A、6B、6C、6D、6E、6Fに印加する駆動信号Sdを生成する駆動信号生成部72と、圧電素子6Gから出力される検出信号Ssを2値化して検出パルス信号Psを生成する検出パルス信号生成部73と、駆動パルス信号Pdと検出パルス信号Psとの位相差を取得する位相差取得部74と、位相差に基づいて駆動パルス信号生成部71の駆動を制御する駆動制御部75と、を有している。
As shown in FIG. 18, the
駆動パルス信号生成部71は、駆動信号Sdを生成するための駆動パルス信号Pdを生成する回路である。図18に示すように、駆動パルス信号生成部71で生成される駆動パルス信号Pdは、High/Lowに2値化された矩形波である。駆動パルス信号生成部71は、駆動パルス信号PdのDutyを変化させることができる。駆動パルス信号PdのDutyを変更することで、駆動信号Sdの振幅を変更することができる。例えば、Dutyを50%とすれば、駆動信号Sdの振幅が最大となり、Dutyを0%に近づけるにつれて、駆動信号Sdの振幅が減少する。
The drive
なお、駆動パルス信号生成部71の構成は、上述した駆動パルス信号Pdを生成することができ、かつ、駆動パルス信号PdのDutyを変更することができれば、特に限定されない。本実施形態に係る駆動パルス信号生成部71は、図18に示すように、GNDの電位となっている電極71Aと、+VDDの電位となっている電極71Bと、スイッチング素子71Cと、を有しており、電極71Aとスイッチング素子71Cとが接続されている状態と、電極71Bとスイッチング素子71Cとが接続されている状態と、を交互に切り替えることで駆動パルス信号Pdを生成する構成となっている。また、本実施形態では、駆動パルス信号生成部71が、異なる3つの駆動信号、例えば交番電圧V1、V2、V3やその位相を異ならせた信号を生成するために、第1駆動パルス信号生成部711、第2駆動パルス信号生成部712および第3駆動パルス信号生成部713を有している。
The configuration of the drive pulse
駆動信号生成部72は、駆動パルス信号生成部71で生成された駆動パルス信号Pdからアナログ信号である駆動信号Sdを生成する回路である。図18に示すように、駆動信号生成部72で生成される駆動信号Sdは、略正弦波状の信号である。
The
なお、駆動信号生成部72の構成は、上述した駆動信号Sdを生成することができれば、特に限定されない。本実施形態に係る駆動信号生成部72は、図18に示すように、主に、バッファー72Aとコイル72Bとを備えた構成となっている。また、本実施形態では、駆動信号生成部72が、異なる3つの駆動信号、例えば交番電圧V1、V2、V3やその位相を異ならせた信号を生成するために、第1駆動パルス信号生成部711と接続された第1駆動信号生成部721と、第2駆動パルス信号生成部712と接続された第2駆動信号生成部722と、第3駆動パルス信号生成部713と接続された第3駆動信号生成部723と、を有している。
The configuration of the
駆動信号生成部72によって生成された3つの駆動信号、ここでは交番電圧V1、V2、V3を圧電素子6A、6B、6C、6D、6E、6Fに印加することで、前述したように、振動体4が振動し、それに伴ってローター2が回転する。
By applying the three drive signals generated by the drive
検出パルス信号生成部73は、振動体4の振動に伴って圧電素子6Gから出力されるアナログ信号である検出信号Ssを2値化して、デジタル信号である検出パルス信号Psを生成する回路である。図18に示すように、圧電素子6Gから出力される検出信号Ssは、振動体4の振幅に対応した略正弦波状の信号であり、検出パルス信号Psは、検出信号SsをHigh/Lowに2値化した矩形波状の信号である。なお、検出パルス信号生成部73の構成は、上述した検出パルス信号Psを生成することができれば、特に限定されない。
The detection
位相差取得部74は、駆動パルス信号Pdと検出パルス信号Psとの位相差を取得する回路である。このように、位相差を取得することで、振動体4の振動状態をモニターすることができる。
The phase
駆動制御部75は、位相差取得部74が取得した位相差に基づいて駆動パルス信号生成部71の駆動を制御する回路である。駆動制御部75は、例えば、位相差が所定値を追尾するように、各駆動パルス信号Pdの周波数を随時変化させる。振動体4の振幅と位相差には相関関係があるため、位相差を振動体4の振幅が最大値となる値に合わせ込むことで、ローター2をより高速で回転させることができる。
以上のようにして、振動体4によるローター2の駆動を制御することができる。
The
As described above, the driving of the
なお、制御装置7は、例えばCPUのようなプロセッサー、メモリー、インターフェース等を有するコンピューターで構成される。そして、メモリーに格納されている所定のプログラムをプロセッサーによって実行することにより、各部の動作が制御される。なお、プログラムは、インターフェースを介して外部からダウンロードされたものであってもよい。また、制御装置7の構成の全部または一部が、圧電駆動装置1の外部に設けられ、LAN(ローカルエリアネットワーク)等の通信網を介して接続された構成であってもよい。
The
<第2実施形態>
次に、第2実施形態に係る圧電駆動装置について説明する。
図19は、第2実施形態に係る圧電駆動装置の一部を示す断面図である。
<Second embodiment>
Next, a piezoelectric drive device according to a second embodiment will be described.
FIG. 19 is a cross-sectional view showing part of the piezoelectric driving device according to the second embodiment.
以下、第2実施形態について説明するが、以下の説明では、前記実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。また、図19において、前記実施形態と同様の構成については、同一の符号を付している。 The second embodiment will be described below. In the following description, differences from the above-described embodiment will be mainly described, and descriptions of the same items will be omitted. Moreover, in FIG. 19, the same code|symbol is attached|subjected about the structure similar to the said embodiment.
第2実施形態は、導通部材83が省略されている以外、第1実施形態と同様である。
すなわち、図19に示す圧電駆動装置1は、導通部材83を用いることなく、第2金属膜6054と配線基板8との間が導通している。つまり、第2金属膜6054と配線基板8との間が接触により導通している。
The second embodiment is the same as the first embodiment except that the conducting
That is, in the piezoelectric driving device 1 shown in FIG. 19, the
このような第2実施形態においても、第1実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、第2金属膜6054は、その主材料が前述したような組み合わせを満たしていることから、接触抵抗が小さいという特徴を有している。このため、導通部材83を介することなく配線基板8に接触させた場合であっても、第2金属膜6054と配線基板8との間の電気抵抗を下げることができる。その結果、無駄な消費電力が抑えられた信頼性の高い圧電駆動装置1が得られる。
Also in such a second embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained. That is, the
<第3実施形態>
次に、第3実施形態に係る圧電駆動装置の製造方法について説明する。
<Third Embodiment>
Next, a method for manufacturing the piezoelectric driving device according to the third embodiment will be described.
図20は、第3実施形態に係る圧電駆動装置の製造方法を示す工程図である。また、図21ないし図23は、それぞれ第3実施形態に係る圧電駆動装置の製造方法を説明するための図である。 20A to 20C are process diagrams showing a method of manufacturing the piezoelectric driving device according to the third embodiment. 21 to 23 are diagrams for explaining the method of manufacturing the piezoelectric driving device according to the third embodiment.
以下、第3実施形態について説明するが、以下の説明では、前記実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図20ないし図23において、前記実施形態と同様の構成については、同一の符号を付している。 The third embodiment will be described below, but in the following description, the points of difference from the above-described embodiment will be mainly described, and the description of the same items will be omitted. In addition, in FIGS. 20 to 23, the same reference numerals are assigned to the same configurations as in the above-described embodiment.
ここでは、第3実施形態に係る圧電駆動装置の製造方法として、図6ないし図12に示す圧電駆動装置1を製造する方法を例に説明する。 Here, as a method of manufacturing the piezoelectric driving device according to the third embodiment, a method of manufacturing the piezoelectric driving device 1 shown in FIGS. 6 to 12 will be described as an example.
かかる製造方法は、図20に示すように、部材準備工程S1と、接着工程S2と、エッチング工程S3と、導通工程S4と、組立工程S5と、を含む。以下、各工程について順次説明する。 This manufacturing method includes, as shown in FIG. 20, a member preparation step S1, an adhesion step S2, an etching step S3, a conduction step S4, and an assembly step S5. Each step will be described below in sequence.
[1]部材準備工程S1
まず、必要な第1部材600aを用意する。この第1部材600aは、図21に示すように、第1表面613a(第1主面)および端面611を有する第1振動板61aと、第1表面613a上および端面611上に設けられている第1金属膜6052と、第1表面613aと第1金属膜6052との間、および、端面611と第1金属膜6052との間に設けられている第2金属膜6054と、第1振動板61aと第2金属膜6054との間に設けられている圧電素子60A~60G(第1圧電素子)と、を備えている。
[1] Member preparation step S1
First, the necessary
なお、第1金属膜6052の主材料および第2金属膜6054の主材料は、これらの組み合わせが、前述した第1の組み合わせ、第2の組み合わせ、第3の組み合わせ、および、第4の組み合わせのうちのいずれか1つの組み合わせを満たすように選択されている。
Note that the main material of the
[2]接着工程S2
次に、第2部材600bを用意する。この第2部材600bは、第1振動板61aに代えて第2振動板61bを備えている以外、第1部材600aと同様である。すなわち、第2部材600bは、図22に示すように、第2表面613b(第2主面)を有する第2振動板61bと、第1金属膜6052と、第2金属膜6054と、圧電素子60A~60Gと、を備えている。
[2] Bonding step S2
Next, the
次に、第1表面613aと第2表面613bとの間、具体的には、第1部材600aの接着面と第2部材600bの接着面との間に接着剤691を介在させ、図22に示すように、第1部材600aと第2部材600bとを接着する。このとき、接着剤691は、第1表面613aと第2表面613bとの間に設けられる一方、端面611上には設けられないようにする。
Next, an adhesive 691 is interposed between the
[3]エッチング工程S3
次に、互いに接着した第1部材600aおよび第2部材600bをエッチング処理に供する。このエッチング処理には、例えばウエットエッチング、ドライエッチングが用いられる。このうち、ウエットエッチングが好ましく用いられる。具体的には、第1金属膜6052を溶解する一方、第2金属膜6054を溶解しないエッチング液を用いる。これにより、図23に示すように、接着剤691から露出している、端面611上に位置する第1金属膜6052が溶解し、その部分の第2金属膜6054が残存する。そうすると、第2金属膜6054の一部が露出することとなる。
[3] Etching step S3
Next, the
なお、このようなエッチング液は、第1金属膜6052の主材料の溶解性と第2金属膜6054の主材料の溶解性との間の大小関係に応じて、適宜選択される。
Such an etchant is appropriately selected according to the magnitude relationship between the solubility of the main material of the
このようにして第1金属膜6052のうち、端面611上に位置する部分をエッチングによって除去する。これにより、端面上に位置している第1金属膜6052を効率よく選択的に除去することができる。つまり、第1金属膜6052のうち、第1表面613a上に位置する部分については、接着剤691で覆われているため、エッチング処理に供したとしてもほとんど除去されない。一方、第1金属膜6052のうち、端面611上に位置している部分については、接着剤691で覆われていないことから、容易に除去することができる。
Thus, the portion of the
[4]導通工程S4
次に、配線基板8を用意する。そして、露出させた第2金属膜6054の一部と、配線基板8と、の間を、図12に示すように導通部材83を介して接合する。これにより、第2金属膜6054と導通部材83との間を導通させることができる。
[4] Continuity process S4
Next, a
以上のようにして、第1金属膜6052を接着剤691によって強固に接着するとともに、第2金属膜6054を導通部材83によって接触抵抗を抑えつつ電気的に接続することができる。
As described above, the
[5]組立工程S5
次に、圧電素子ユニット60に対して先端部44および付勢部材5等を組み付けるとともに、ローター2を組み合わせる。以上のようにして圧電駆動装置1が得られる。
[5] Assembly process S5
Next, the
以上のように、本実施形態に係る圧電駆動装置1の製造方法は、第1表面613a(第1主面)および端面611を有する第1振動板61a、第1表面613a上および端面611上に設けられている第1金属膜6052、第1表面613aと第1金属膜6052との間、および、端面611と第1金属膜6052との間に設けられている第2金属膜6054、ならびに第1振動板61aと第2金属膜6054との間に設けられている圧電素子60A~60G(第1圧電素子)、を備える第1圧電素子ユニットである第1部材600aと、第2表面613b(第2主面)を有する第2振動板61b、および第2振動板61bに設けられている圧電素子60A~60G(第2圧電素子)、を備える第2圧電素子ユニットである第2部材600bと、を用意し、第1部材600aと第2部材600bとの間に接着剤691を介在させ、第1部材600aと第2部材600bとを接着する工程S2と、第1金属膜6052のうちの端面611上に位置する部分を除去し、第2金属膜6054の一部を露出させる工程S3と、配線基板8を用意し、第2金属膜6054の一部と配線基板8とを接続する工程S4と、を含む。そして、第1金属膜6052の主材料と第2金属膜6054の主材料との組み合わせが、前述した第1の組み合わせ、第2の組み合わせ、第3の組み合わせ、および、第4の組み合わせのうちのいずれかの組み合わせを満たしている。
As described above, the method for manufacturing the piezoelectric drive device 1 according to the present embodiment includes the
このような製造方法によれば、第1金属膜6052を接着剤691による接着に供するとともに、第2金属膜6054を導通部材83との接合に供することができる。これにより、第1金属膜6052と接着剤691との親和性を利用して高い接着力を得るとともに、第2金属膜6054の低い接触抵抗により配線基板8との間の電気抵抗を下げることができる。その結果、機械的および電気的において高い信頼性を有する圧電駆動装置1を低コストで製造することができる。
According to such a manufacturing method, the
<第4実施形態>
図24は、第4実施形態に係るロボットを示す斜視図である。
<Fourth Embodiment>
FIG. 24 is a perspective view showing the robot according to the fourth embodiment.
図24に示すロボット1000は、精密機器やこれを構成する部品の給材、除材、搬送および組立等の作業を行うことができる。ロボット1000は、6軸ロボットであり、床や天井に固定されるベース1010と、ベース1010に回動自在に連結されたアーム1020と、アーム1020に回動自在に連結されたアーム1030と、アーム1030に回動自在に連結されたアーム1040と、アーム1040に回動自在に連結されたアーム1050と、アーム1050に回動自在に連結されたアーム1060と、アーム1060に回動自在に連結されたアーム1070と、これらアーム1020、1030、1040、1050、1060、1070の駆動を制御する制御装置1080と、を有する。
A
また、アーム1070にはハンド接続部が設けられており、ハンド接続部にはロボット1000に実行させる作業に応じたエンドエフェクター1090が装着される。また、各関節部のうちの全部または一部には圧電駆動装置1が搭載されており、この圧電駆動装置1の駆動によって各アーム1020、1030、1040、1050、1060、1070が回動する。なお、圧電駆動装置1は、エンドエフェクター1090に搭載され、エンドエフェクター1090の駆動に用いられてもよい。
Further, the
制御装置1080は、コンピューターで構成され、例えば、CPUのようなプロセッサー、メモリー、インターフェース等を有する。そして、プロセッサーが、メモリーに格納されている所定のプログラムを実行することで、ロボット1000の各部の駆動を制御する。なお、前記プログラムは、インターフェースを介して外部のサーバーからダウンロードされたものであってよい。また、制御装置1080の構成の全部または一部は、ロボット1000の外部に設けられ、LAN(ローカルエリアネットワーク)等の通信網を介して接続された構成となっていてもよい。
The
このようなロボット1000は、前述したように、圧電駆動装置1を備えている。
すなわち、ロボット1000は、第1表面613a(第1主面)および端面611を有する第1振動板61aと、第2表面613b(第2主面)を有する第2振動板61bと、圧電素子60A~60Gと、第1金属膜6052と、第2金属膜6054と、配線基板8と、圧電素子60A~60Fの振動により駆動されるローター2(被駆動体)と、を有する圧電駆動装置1を備えている。
Such a
That is, the
そして、第1圧電素子ユニット60aの圧電素子60A~60Gは、第1電極601、第2電極603および第3電極604等の電極を有しており、かつ、第1表面613aと第2表面613bとの間に設けられている。また、第1圧電素子ユニット60aの第1金属膜6052は、前記電極と第2表面613bとの間に設けられている。さらに、第1圧電素子ユニット60aの第2金属膜6054は、前記電極と第1金属膜6052との間、および、第1振動板61aの端面611上に、それぞれ設けられており、導電性を有している。また、配線基板8は、導通部材83を介して、端面611上に露出している第2金属膜6054と接続されている。さらに、第1金属膜6052の主材料と第2金属膜6054の主材料との組み合わせが、前述した第1の組み合わせ、第2の組み合わせ、第3の組み合わせ、および、第4の組み合わせのうちのいずれか1つの組み合わせを満たしている。
The
このような圧電駆動装置1では、第1金属膜6052と接着剤691との親和性を利用して高い接着力を得るとともに、第2金属膜6054の低い接触抵抗により配線基板8との間の電気抵抗を下げることができる。その結果、機械的および電気的において高い信頼性を有する圧電駆動装置1を備えるロボット1000を低コストで実現することができる。
In such a piezoelectric driving device 1, the affinity between the
以上、本発明の圧電駆動装置、圧電駆動装置の製造方法およびロボットを図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、前記実施形態の各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、前記実施形態において、他の任意の構成物が付加されていてもよい。さらに、前記実施形態に係る圧電駆動装置の製造方法には、任意の目的の工程が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせるようにしてもよい。 Although the piezoelectric drive device, the method for manufacturing the piezoelectric drive device, and the robot according to the present invention have been described above based on the illustrated embodiments, the present invention is not limited to these, and the configuration of each part of the above-described embodiments is as follows. , can be replaced with any configuration having similar functions. Also, in the above embodiments, other optional components may be added. Further, the method for manufacturing the piezoelectric driving device according to the embodiment may be added with an arbitrary step. Further, each embodiment may be combined as appropriate.
1…圧電駆動装置、2…ローター、3…振動アクチュエーター、4…振動体、5…付勢部材、6A…圧電素子、6B…圧電素子、6C…圧電素子、6D…圧電素子、6E…圧電素子、6F…圧電素子、6G…圧電素子、7…制御装置、8…配線基板、9…エンコーダー、21…外周面、22…主面、41…振動部、42…支持部、43…接続部、44…先端部、51…第1基板、52…第2基板、53…間座、59…貫通孔、60…圧電素子ユニット、60A…圧電素子、60B…圧電素子、60C…圧電素子、60D…圧電素子、60E…圧電素子、60F…圧電素子、60G…圧電素子、60a…第1圧電素子ユニット、60b…第2圧電素子ユニット、61…振動板、61a…第1振動板、61b…第2振動板、63…第1絶縁膜、64…第2絶縁膜、65…第3絶縁膜、68…スペーサー構造、71…駆動パルス信号生成部、71A…電極、71B…電極、71C…スイッチング素子、72…駆動信号生成部、72A…バッファー、72B…コイル、73…検出パルス信号生成部、74…位相差取得部、75…駆動制御部、81…フレキシブル基板、82…配線、83…導通部材、91…スケール、92…光学素子、513…ばね部、600a…第1部材、600b…第2部材、601…第1電極、602…圧電体、603…第2電極、604…第3電極、605…第1配線層、606…第1配線層、607…第2配線層、611…端面、613a…第1表面、613b…第2表面、615…第1裏面、633…面、651…面、691…接着剤、692…接着剤、693…接着剤、711…第1駆動パルス信号生成部、712…第2駆動パルス信号生成部、713…第3駆動パルス信号生成部、721…第1駆動信号生成部、722…第2駆動信号生成部、723…第3駆動信号生成部、921…発光素子、922…撮像素子、1000…ロボット、1010…ベース、1020…アーム、1030…アーム、1040…アーム、1050…アーム、1060…アーム、1070…アーム、1080…制御装置、1090…エンドエフェクター、6021…面、6022…面、6052…第1金属膜、6054…第2金属膜、A1…矢印、A2…矢印、B1…矢印、B2…矢印、O…中心軸、Pd…駆動パルス信号、Ps…検出パルス信号、S1…工程、S2…工程、S3…工程、S4…工程、S5…工程、Sd…駆動信号、Ss…検出信号
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...
Claims (15)
第2振動板と、前記第2振動板に設けられている第2圧電素子と、を有する第2圧電素子ユニットと、
前記第1圧電素子と前記第2圧電素子とが、前記第1振動板と前記第2振動板の間に位置するように、前記第1圧電素子ユニットと前記第2圧電素子ユニットとを接着している接着剤と、
前記電極と前記接着剤との間に設けられている第1金属膜と、
前記電極と前記第1金属膜との間、および、前記第1振動板の端面上に設けられ、導電性を有する第2金属膜と、
前記第2金属膜と電気的に接続されている配線基板と、
前記第1圧電素子の振動および前記第2圧電素子の振動により駆動される被駆動体と、
を備え、
前記接着剤は、エポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤、ウレタン系接着剤またはアクリル系接着剤であり、
前記第1金属膜の主材料がTiWであり、かつ、前記第2金属膜の主材料がNiである組み合わせ、
を満たすことを特徴とする圧電駆動装置。 a first piezoelectric element unit having a first diaphragm and a first piezoelectric element having an electrode and provided on the first diaphragm;
a second piezoelectric element unit having a second diaphragm and a second piezoelectric element provided on the second diaphragm;
The first piezoelectric element unit and the second piezoelectric element unit are bonded such that the first piezoelectric element and the second piezoelectric element are positioned between the first diaphragm and the second diaphragm. an adhesive;
a first metal film provided between the electrode and the adhesive;
a conductive second metal film provided between the electrode and the first metal film and on an end surface of the first diaphragm;
a wiring substrate electrically connected to the second metal film;
a driven body driven by the vibration of the first piezoelectric element and the vibration of the second piezoelectric element;
with
The adhesive is an epoxy adhesive, a silicone adhesive, a urethane adhesive or an acrylic adhesive,
a combination in which the main material of the first metal film is TiW and the main material of the second metal film is Ni ;
A piezoelectric drive device characterized by satisfying :
第2振動板と、前記第2振動板に設けられている第2圧電素子と、を有する第2圧電素子ユニットと、
前記第1圧電素子と前記第2圧電素子とが、前記第1振動板と前記第2振動板の間に位置するように、前記第1圧電素子ユニットと前記第2圧電素子ユニットとを接着している接着剤と、
前記電極と前記接着剤との間に設けられている第1金属膜と、
前記電極と前記第1金属膜との間、および、前記第1振動板の端面上に設けられ、導電性を有する第2金属膜と、
前記第2金属膜と電気的に接続されている配線基板と、
前記第1圧電素子の振動および前記第2圧電素子の振動により駆動される被駆動体と、
を備え、
前記接着剤は、エポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤、ウレタン系接着剤またはアクリル系接着剤であり、
前記第1金属膜の主材料がTiWであり、かつ、前記第2金属膜の主材料がAuである組み合わせ、
前記第1金属膜の主材料がNiであり、かつ、前記第2金属膜の主材料がAuである組み合わせ、および、
前記第1金属膜の主材料がCuであり、かつ、前記第2金属膜の主材料がAuである組み合わせ、
のうちのいずれかの組み合わせを満たすことを特徴とする圧電駆動装置。 a first piezoelectric element unit having a first diaphragm and a first piezoelectric element having an electrode and provided on the first diaphragm;
a second piezoelectric element unit having a second diaphragm and a second piezoelectric element provided on the second diaphragm;
The first piezoelectric element unit and the second piezoelectric element unit are bonded such that the first piezoelectric element and the second piezoelectric element are positioned between the first diaphragm and the second diaphragm. an adhesive;
a first metal film provided between the electrode and the adhesive;
a conductive second metal film provided between the electrode and the first metal film and on an end surface of the first diaphragm;
a wiring substrate electrically connected to the second metal film;
a driven body driven by the vibration of the first piezoelectric element and the vibration of the second piezoelectric element;
with
The adhesive is an epoxy adhesive, a silicone adhesive, a urethane adhesive or an acrylic adhesive,
a combination in which the main material of the first metal film is TiW and the main material of the second metal film is Au ;
a combination in which the main material of the first metal film is Ni and the main material of the second metal film is Au; and
a combination in which the main material of the first metal film is Cu and the main material of the second metal film is Au;
A piezoelectric drive device characterized by satisfying any combination of
前記別の接着剤は、エポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤、ウレタン系接着剤またはアクリル系接着剤である請求項1または2に記載の圧電駆動装置。3. The piezoelectric drive device according to claim 1, wherein said another adhesive is epoxy adhesive, silicone adhesive, urethane adhesive or acrylic adhesive.
前記主面から前記端面に至るように設けられている絶縁膜を備え、An insulating film provided so as to extend from the main surface to the end surface,
前記別の接着剤は、前記端面に設けられている前記絶縁膜と、前記配線基板と、を接着している請求項3に記載の圧電駆動装置。4. The piezoelectric driving device according to claim 3, wherein said another adhesive adheres said insulating film provided on said end surface and said wiring board.
前記圧電体は、ゾル-ゲル膜である請求項1ないし7のいずれか1項に記載の圧電駆動装置。 The first piezoelectric element has a piezoelectric body in contact with the electrode,
The piezoelectric drive device according to any one of claims 1 to 7 , wherein the piezoelectric body is a sol-gel film.
第2振動板と、
電極を有し、前記第1振動板と前記第2振動板との間に設けられている第1圧電素子と、
前記電極と前記第2振動板との間に設けられている第1金属膜と、
前記電極と前記第1金属膜との間、および、前記第1振動板の端面上に設けられ、導電性を有する第2金属膜と、
前記第2振動板と前記第1金属膜とを接着している接着剤と、
前記第2金属膜と電気的に接続されている配線基板と、
前記第1圧電素子の振動により駆動される被駆動体と、
を備え、
前記接着剤は、エポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤、ウレタン系接着剤またはアクリル系接着剤であり、
前記第1金属膜の主材料がTiWであり、かつ、前記第2金属膜の主材料がNiである組み合わせ、
を満たすことを特徴とする圧電駆動装置。 a first diaphragm;
a second diaphragm;
a first piezoelectric element having an electrode and provided between the first diaphragm and the second diaphragm;
a first metal film provided between the electrode and the second diaphragm;
a conductive second metal film provided between the electrode and the first metal film and on an end surface of the first diaphragm;
an adhesive bonding the second diaphragm and the first metal film;
a wiring substrate electrically connected to the second metal film;
a driven body driven by vibration of the first piezoelectric element;
with
The adhesive is an epoxy adhesive, a silicone adhesive, a urethane adhesive or an acrylic adhesive,
a combination in which the main material of the first metal film is TiW and the main material of the second metal film is Ni ;
A piezoelectric drive device characterized by satisfying :
第2振動板と、
電極を有し、前記第1振動板と前記第2振動板との間に設けられている第1圧電素子と、
前記電極と前記第2振動板との間に設けられている第1金属膜と、
前記電極と前記第1金属膜との間、および、前記第1振動板の端面上に設けられ、導電性を有する第2金属膜と、
前記第2振動板と前記第1金属膜とを接着している接着剤と、
前記第2金属膜と電気的に接続されている配線基板と、
前記第1圧電素子の振動により駆動される被駆動体と、
を備え、
前記接着剤は、エポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤、ウレタン系接着剤またはアクリル系接着剤であり、
前記第1金属膜の主材料がTiWであり、かつ、前記第2金属膜の主材料がAuである組み合わせ、
前記第1金属膜の主材料がNiであり、かつ、前記第2金属膜の主材料がAuである組み合わせ、および、
前記第1金属膜の主材料がCuであり、かつ、前記第2金属膜の主材料がAuである組み合わせ、
のうちのいずれかの組み合わせを満たすことを特徴とする圧電駆動装置。 a first diaphragm;
a second diaphragm;
a first piezoelectric element having an electrode and provided between the first diaphragm and the second diaphragm;
a first metal film provided between the electrode and the second diaphragm;
a conductive second metal film provided between the electrode and the first metal film and on an end surface of the first diaphragm;
an adhesive bonding the second diaphragm and the first metal film;
a wiring substrate electrically connected to the second metal film;
a driven body driven by vibration of the first piezoelectric element;
with
The adhesive is an epoxy adhesive, a silicone adhesive, a urethane adhesive or an acrylic adhesive,
a combination in which the main material of the first metal film is TiW and the main material of the second metal film is Au ;
a combination in which the main material of the first metal film is Ni and the main material of the second metal film is Au; and
a combination in which the main material of the first metal film is Cu and the main material of the second metal film is Au;
A piezoelectric drive device characterized by satisfying any combination of
前記第1金属膜のうちの前記端面上に位置する部分を除去し、前記第2金属膜の一部を露出させる工程と、
前記第2金属膜の一部と配線基板とを接続する工程と、
を含み、
前記第1金属膜の主材料がTiWであり、かつ、前記第2金属膜の主材料がAuである第1の組み合わせ、
前記第1金属膜の主材料がTiWであり、かつ、前記第2金属膜の主材料がNiである第2の組み合わせ、
前記第1金属膜の主材料がNiであり、かつ、前記第2金属膜の主材料がAuである第3の組み合わせ、および、
前記第1金属膜の主材料がCuであり、かつ、前記第2金属膜の主材料がAuである第4の組み合わせ、
のうちのいずれかの組み合わせを満たすことを特徴とする圧電駆動装置の製造方法。 a first diaphragm, a first metal film provided on the first main surface and the end surface of the first diaphragm, between the first main surface and the first metal film and between the end surface and the first metal film; a first piezoelectric element unit having a second metal film provided between the metal film and a first piezoelectric element having an electrode and provided on the first vibration plate; a second vibration plate; and a second piezoelectric element unit having a second piezoelectric element provided on the second vibration plate, an adhesive is interposed between the first piezoelectric element and the second piezoelectric element, and the first bonding the piezoelectric element unit and the second piezoelectric element unit;
removing a portion of the first metal film located on the end surface to expose a portion of the second metal film;
connecting a portion of the second metal film and a wiring substrate;
including
a first combination in which the main material of the first metal film is TiW and the main material of the second metal film is Au;
a second combination in which the main material of the first metal film is TiW and the main material of the second metal film is Ni;
a third combination in which the main material of the first metal film is Ni and the main material of the second metal film is Au; and
A fourth combination in which the main material of the first metal film is Cu and the main material of the second metal film is Au;
A method of manufacturing a piezoelectric driving device, characterized by satisfying any combination of
前記圧電駆動装置により回動するアームと、を備えることを特徴とするロボット。 A piezoelectric drive device according to any one of claims 1 to 12 ;
and an arm rotated by the piezoelectric drive device.
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