專利名稱：層疊壓電元件以及超聲波馬達(dá)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適合利用于例如用作數(shù)字照相機(jī)的手抖校正單元或AF透鏡等傳動(dòng)器 的超聲波馬達(dá)的層疊壓電元件。
背景技術(shù)：
一般，這種超聲波馬達(dá)構(gòu)成為對(duì)層疊壓電元件施加電壓而激起縱振動(dòng)和彎曲振 動(dòng)，從而產(chǎn)生橢圓振動(dòng)，并將該橢圓振動(dòng)經(jīng)驅(qū)動(dòng)子傳到被驅(qū)動(dòng)體，而摩擦驅(qū)動(dòng)該被驅(qū)動(dòng)體。這種層疊壓電元件是通過將形成了構(gòu)成壓電活性區(qū)域的多個(gè)內(nèi)部電極區(qū)域的多 個(gè)壓電體層疊并燒成來制造的。因此，對(duì)于層疊壓電元件，提出了用于抑制因燒成時(shí)的內(nèi)部 電極區(qū)域與內(nèi)部電極區(qū)域之外的區(qū)域的收縮差產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力而引起的元件破裂、裂縫、 扭曲、層間槽等的發(fā)生的各種對(duì)策。例如，使各層的電極形成部的電極導(dǎo)出部的電極側(cè)的基端的寬度尺寸形成為比電 極導(dǎo)出部的前端(外面)側(cè)的寬度尺寸窄。通過這種結(jié)構(gòu)，抑制燒成時(shí)的收縮差造成的內(nèi) 部應(yīng)力的產(chǎn)生。這種技術(shù)例如在日本特開JP2007-109754號(hào)公報(bào)中公開。但是，上述特開JP2007-109754號(hào)公報(bào)公開的結(jié)構(gòu)中，在其結(jié)構(gòu)上難以消除電極 導(dǎo)出部的外面附近區(qū)域的收縮差。因此，內(nèi)部電極區(qū)域的導(dǎo)出面的平面度惡化。由此，在外 部電極面使用導(dǎo)電性粘接劑等來熱壓接柔性印刷基板等的供電部件時(shí)，產(chǎn)生導(dǎo)通不良，或 難以進(jìn)行周邊部件的高精度組合的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述問題而做出，其目的是提供一種通過簡單的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的 燒成加工，且實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定而高質(zhì)量的組裝的層疊壓電元件以及超聲波馬達(dá)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一方式的層疊壓電元件，設(shè)有具有供電用導(dǎo)出部 的多個(gè)內(nèi)部電極區(qū)域的多個(gè)壓電體被層疊并燒成，并且形成有多個(gè)壓電活性區(qū)域，其特征 在于，在設(shè)置于所述壓電體上的多個(gè)內(nèi)部電極區(qū)域的導(dǎo)出部之間，設(shè)有收縮調(diào)整區(qū)域。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第二方式的超聲波馬達(dá)，將由層疊壓電元件激發(fā)的 正交的兩個(gè)方向的振動(dòng)作為驅(qū)動(dòng)力來驅(qū)動(dòng)被驅(qū)動(dòng)體，其特征在于，所述層疊壓電元件中，具 有包括供電用導(dǎo)出部的多個(gè)內(nèi)部電極區(qū)域且在該多個(gè)內(nèi)部電極區(qū)域的導(dǎo)出部之間具有收 縮調(diào)整區(qū)域的多個(gè)壓電體被層疊并燒成，并且在所述內(nèi)部電極區(qū)域形成有多個(gè)壓電活性區(qū) 域。


圖1是為了說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的層疊壓電元件的結(jié)構(gòu)而表示的分解斜 視圖。圖2是平面表示圖1的多個(gè)壓電體的位置關(guān)系的平面圖。圖3是示意地表示圖1的多個(gè)壓電體的燒成狀態(tài)的分解斜視圖。
圖4是從外面看圖1的多個(gè)壓電元件的燒成狀態(tài)的狀態(tài)的俯視圖。圖5是表示了使用熱壓接機(jī)在圖1的外部電極上壓接柔性印刷基板的狀態(tài)的俯視 圖。圖6是為了說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的超聲波馬達(dá)的主要部分結(jié)構(gòu)而表示的 斜視圖。圖7是為了說明本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的層疊壓電元件的結(jié)構(gòu)而表示的平面。 具體實(shí)施例下面，參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的層疊壓電元件以及超聲波馬 達(dá)。圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的層疊壓電元件1的圖。多個(gè)壓電體10通過 鋯酸鈦酸鉛等同樣按10 200 μ m左右的厚度尺寸形成，而以大致矩形狀層疊形成。在該多個(gè)壓電體10的一個(gè)面上，多個(gè)、例如第一及第二內(nèi)部電極區(qū)域11、12這兩 個(gè)區(qū)域以2 2. 5μπι左右的厚度尺寸以規(guī)定的間隔形成(參考圖2)。這些第一及第二內(nèi) 部電極區(qū)域11、12的兩個(gè)區(qū)域使用可抗鋯酸鈦酸鉛等的燒成溫度的銀鈀等高熔點(diǎn)導(dǎo)電性 材料，通過網(wǎng)板印刷等的方法形成。并且，在該第一及第二內(nèi)部電極區(qū)域11、12中，供電用 導(dǎo)出部111、121設(shè)置為延伸到分別作為元件外表面的壓電體10的端部。這些第一及第二內(nèi)部電極區(qū)域11、12在層疊所述壓電體10時(shí)，分別堆積配置在相 同位置上。進(jìn)一步，第一及第二內(nèi)部電極區(qū)域11、12的各導(dǎo)出部111、121形成為相對(duì)于層 疊的其他的第一及第二內(nèi)部電極區(qū)域11、12的導(dǎo)出部111、121，以所謂的交錯(cuò)狀定位。此外，在上述壓電體10中，在由該第一及第二內(nèi)部電極區(qū)域11、12的導(dǎo)出部111、 121夾著的區(qū)域上形成有收縮調(diào)整區(qū)域13。該收縮調(diào)整區(qū)域13例如由與第一及第二內(nèi)部 電極區(qū)域11、12的材料相同的材料構(gòu)成。該收縮調(diào)整區(qū)域13優(yōu)選例如比壓電體10的端部 更靠內(nèi)側(cè)0. 2mm以上，與第一及第二內(nèi)部電極區(qū)域11、12的間隔為0. 15mm以上的間隔，且 在0. 2mmX0. 2謹(jǐn)以上的范圍內(nèi)形成。通過這樣構(gòu)成，第一及第二內(nèi)部電極區(qū)域11、12和收縮調(diào)整區(qū)域13在例如通過網(wǎng) 板印刷等方法形成時(shí)產(chǎn)生了污點(diǎn)的情況下，也能夠可靠防止彼此間的短路，且能夠進(jìn)行容 易的制作。在上述結(jié)構(gòu)中，多個(gè)壓電體10在以圖1所示那樣層疊的狀態(tài)下，以800度 1500 度左右的燒成溫度來燒成而一體燒成為大致矩形狀。這時(shí)，收縮率調(diào)整區(qū)域13與第一及第 三內(nèi)部電極區(qū)域11、12大致相同地進(jìn)行收縮。由此，多個(gè)壓電體10如圖3所示，以設(shè)有外 部電極14的外面?zhèn)鹊钠教苟雀咔腋哔|(zhì)量精度燒成。在該燒成后的多個(gè)壓電體10中，與第一及第二內(nèi)部電極區(qū)域11、12連通的導(dǎo)出 部111、121在壓電體10的以矩形狀成形的一個(gè)外面上露出。并且，在該外面露出的導(dǎo)出部 111、121中對(duì)應(yīng)的導(dǎo)出部彼此經(jīng)外部電極14短路。該外部電極14例如使用銀鈀或銀等導(dǎo)電性材料、通過網(wǎng)板印刷以10 μ m以上的厚 度尺寸形成。在這樣形成后，外部電極14被分極處理。并且，堆積的多個(gè)壓電體10的第一 及第二內(nèi)部電極區(qū)域11、12起獨(dú)立的兩個(gè)壓電活性區(qū)域15、16的作用。這時(shí)，由于一體燒 成的層疊壓電元件1的外面?zhèn)鹊钠教苟仍O(shè)定為如上所述的希望的較高的值，因此外部電極
414能夠在層疊壓電元件1的外面以高精度形成。若對(duì)上述外部電極間14施加希望的位相差的交替信號(hào)，則由在層疊方向上堆積 的第一及第二內(nèi)部電極區(qū)域11、12構(gòu)成的兩個(gè)壓電活性區(qū)域15、16激發(fā)層疊方向之外的正 交的兩個(gè)方向的振動(dòng)、例如縱向振動(dòng)和彎曲振動(dòng)，并在層疊配置的層疊壓電元件1中產(chǎn)生 橢圓振動(dòng)。這樣，在多個(gè)壓電體10上分離設(shè)置具有供電用導(dǎo)出部111、121的第一及第二內(nèi)部 電極區(qū)域11、12，并在這些第一及第二內(nèi)部電極區(qū)域11、12的導(dǎo)出部111、121間分離設(shè)置收 縮調(diào)整區(qū)域13。并且，通過將這多個(gè)壓電體10層疊燒成，并以矩形狀成形，從而構(gòu)成上述層 疊壓電元件1。由此，多個(gè)壓電體10在層疊燒成時(shí)，將各收縮調(diào)整區(qū)域13與第一及第二內(nèi)部電極 區(qū)域11、12大致相同地收縮，并將設(shè)有外部電極14的外面?zhèn)纫岳鐖D4所示的中央部A中 的平坦度高的高質(zhì)量精度燒成。結(jié)果，能夠以高精度地形成向外面?zhèn)鹊耐獠侩姌O14。因此， 如圖5所示，能夠高精度且高可靠性地進(jìn)行用熱壓接機(jī)18將作為供電部件的柔性印刷基板 17經(jīng)由導(dǎo)電性粘接劑對(duì)于外部電極14熱壓接的粘接操作。進(jìn)一步，能夠進(jìn)行與周邊部件的 高精度的組裝。這里，參考圖6來說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的具有上述層疊壓電元件1的超聲 波馬達(dá)。在多個(gè)壓電體10的下面?zhèn)取⒓磁c由第一及第二內(nèi)部電極區(qū)域11、12構(gòu)成的兩個(gè)壓 電活性區(qū)域15、16對(duì)應(yīng)的下面?zhèn)?，例如在彎曲振?dòng)的內(nèi)側(cè)位置上使用粘接劑粘接固定有作 為驅(qū)動(dòng)力導(dǎo)出部件的摩擦部件19。并且，該摩擦部件19與被驅(qū)動(dòng)體20接觸。層疊壓電元 件1和被驅(qū)動(dòng)體20經(jīng)由球等的轉(zhuǎn)動(dòng)體能夠沿例如圖6所示的箭頭方向驅(qū)動(dòng)地容納配置在 未圖示的筐體內(nèi)。并且，在層疊壓電元件1的上面，例如與縱向振動(dòng)的波節(jié)對(duì)應(yīng)地配置定位按壓機(jī) 構(gòu)21。該定位按壓機(jī)構(gòu)21在層疊壓電元件1被定位的狀態(tài)下按壓層疊壓電元件1，并將摩 擦部件19可驅(qū)動(dòng)地壓接到被驅(qū)動(dòng)體20。此外，在層疊壓電元件1的外部電極14上，使用導(dǎo)電性粘接劑等來熱壓接了柔性 印刷基板17。經(jīng)由該柔性印刷基板17將具有位相差的交替信號(hào)施加到多個(gè)內(nèi)部電極區(qū)域 11、12的導(dǎo)出部111、121上。由此，層疊壓電元件1中，由在層疊方向上堆積的第一及第二 內(nèi)部電極區(qū)域11、12構(gòu)成的兩個(gè)壓電活性區(qū)域15、16激發(fā)與層疊方向正交的縱向振動(dòng)和彎 曲振動(dòng)而產(chǎn)生橢圓振動(dòng)，摩擦部件19將該振動(dòng)作為驅(qū)動(dòng)力將被驅(qū)動(dòng)體20沿箭頭方向摩擦 驅(qū)動(dòng)。像這樣，在多個(gè)壓電體10上設(shè)置具有供電用導(dǎo)出部111、121的第一及第二內(nèi)部電 極區(qū)域11、12，且在這些第一及第二內(nèi)部電極區(qū)域11、12的導(dǎo)出部111、121之間設(shè)置收縮調(diào) 整區(qū)域13。層疊壓電元件1是將這樣種結(jié)構(gòu)的多個(gè)壓電體10層疊并進(jìn)行燒成而構(gòu)成的。 通過對(duì)由堆積的第一及第二內(nèi)部電極區(qū)域11、12形成的兩個(gè)壓電活性區(qū)域15、16施加預(yù)定 的交替信號(hào)，在層疊壓電元件1上激發(fā)縱向振動(dòng)和彎曲振動(dòng)而產(chǎn)生橢圓振動(dòng)。在層疊多個(gè)壓電體10進(jìn)行燒成時(shí)，由于使各個(gè)收縮調(diào)整區(qū)域13與第一及第二內(nèi) 部電極區(qū)域11、12大致相同地收縮，因此設(shè)有外部電極14的外面?zhèn)缺灰云教苟雀叩母哔|(zhì)量 精度燒成。
結(jié)果，可以高精度地形成層疊壓電元件1向外面?zhèn)鹊耐獠侩姌O14。S卩，能夠高精 度且高可靠性地進(jìn)行使用導(dǎo)電性粘接劑將柔性印刷基板17對(duì)外部電極14熱壓接的粘接操 作。進(jìn)一步，可進(jìn)行與周邊部件的高精度的組裝，能夠簡單地實(shí)現(xiàn)容易的馬達(dá)組裝操作。即， 可以容易實(shí)現(xiàn)馬達(dá)生產(chǎn)性的提高。另外本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，除此之外還可例如圖7所示那樣構(gòu)成上述壓 電體10。其中，在該圖7所示的實(shí)施方式中，對(duì)與上述圖1和圖2所示的實(shí)施方式同一部分 添加同一附圖標(biāo)記，而省略其詳細(xì)的說明。該圖7所示的實(shí)施方式中，與上述實(shí)施方式同樣，在從壓電體10的第一及第二內(nèi) 部電極區(qū)域11、12導(dǎo)出的供電用導(dǎo)出部111、121之間形成收縮率調(diào)整區(qū)域13，且在第一及 第二內(nèi)部電極區(qū)域11、12的導(dǎo)出部111、121與壓電體10的側(cè)部之間形成第二收縮率調(diào)整 區(qū)域131。在該實(shí)施方式的情況下，若將多個(gè)壓電體10層疊并燒成，則收縮率調(diào)整區(qū)域13和 第二收縮率調(diào)整區(qū)域131兩者分別與第一及第二內(nèi)部電極區(qū)域11、12同樣收縮。由此，實(shí) 現(xiàn)到多個(gè)壓電體10的外面?zhèn)鹊慕遣繛橹挂韵Ｍ钠教苟葘盈B形成。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)在層疊 壓電元件1的設(shè)置有外部電極14的外面的角部為止的整體的平坦度高的層疊配置。即，能 夠得到更好的效果。此外，在上述實(shí)施方式中，以在壓電體10上形成第一及第二內(nèi)部電極區(qū)域11、12 兩個(gè)區(qū)域的情形為例進(jìn)行了說明。但是，并不限于這種方式，當(dāng)然也可以是形成兩個(gè)以上的 內(nèi)部電極區(qū)域的結(jié)構(gòu)。進(jìn)而，在上述實(shí)施方式中，以構(gòu)成為對(duì)層疊壓電元件激發(fā)縱向振動(dòng)和橢圓振動(dòng)而 產(chǎn)生橢圓振動(dòng)的情形為例來進(jìn)行了說明。但是，并不限于該方式，除此之外，在使層疊壓電 元件激發(fā)例如縱性振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)等正交的兩個(gè)振動(dòng)來產(chǎn)生希望的振動(dòng)而得到驅(qū)動(dòng)力的 結(jié)構(gòu)中，也可適用上述實(shí)施方式，且同樣能夠得到有效的效果。根據(jù)上述實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，在層疊多個(gè)壓電體并進(jìn)行燒成時(shí)，通過使各個(gè)收縮調(diào) 整區(qū)域與內(nèi)部電極區(qū)域大致同樣地收縮，從而能夠以平坦度高的高質(zhì)量精度燒成設(shè)有外部 電極的外面?zhèn)?。因此，能夠以高精度形成層疊壓電元件的外面?zhèn)鹊耐獠侩姌O，并能夠容易進(jìn) 行供電部件對(duì)該外部電極的高精度且高可靠性的粘接操作。進(jìn)一步，可進(jìn)行層疊壓電元件 和周邊部件的高精度的組裝。根據(jù)上述實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，在層疊多個(gè)壓電體來進(jìn)行燒成時(shí)，通過使各個(gè)收縮調(diào) 整區(qū)域與內(nèi)部電極區(qū)域大致同樣地收縮，從而能夠以平坦度高的高質(zhì)量精度燒成設(shè)有外部 電極的外面?zhèn)?。因此，能夠以高精度形成層疊壓電元件的外面?zhèn)鹊耐獠侩姌O。即，能夠容易 進(jìn)行供電部件對(duì)外部電極的高精度且高可靠性的粘接操作。進(jìn)一步，可進(jìn)行與周邊部件的 高精度地組裝，可簡便實(shí)現(xiàn)容易的馬達(dá)組裝作業(yè)。此外，在上述實(shí)施方式中，以將層疊壓電元件1的外部電極14配置在將壓電體10 層疊形成的矩形狀的一個(gè)外面的結(jié)構(gòu)為例來進(jìn)行了說明。但是，并不限于該方式，除此之 外，即使在采用將外部電極14分離配置在層疊壓電元件1的多個(gè)外面的結(jié)構(gòu)的情況下，也 可適用上述實(shí)施方式，同樣能夠得到有效的效果。本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，除此之外，在實(shí)施階段中在不脫離其主旨的范圍 內(nèi)能夠?qū)嵤└鞣N變形。進(jìn)一步，上述實(shí)施方式包含各種階段的發(fā)明，可通過所公開的多個(gè)構(gòu)成要件的適當(dāng)組合來提取各種發(fā)明。 例如，即使從實(shí)施方式所示的所有構(gòu)成要件中刪除幾個(gè)構(gòu)成要件，也能夠解決在 發(fā)明內(nèi)容中所述的問題、并且能夠得到由發(fā)明的效果所描述的效果的情況下，可將刪除該 構(gòu)成要件后的結(jié)果提取為發(fā)明。
權(quán)利要求
一種層疊壓電元件，設(shè)有具有供電用導(dǎo)出部的多個(gè)內(nèi)部電極區(qū)域的多個(gè)壓電體被層疊并燒成，并且形成有多個(gè)壓電活性區(qū)域，其特征在于，在設(shè)置于所述壓電體上的多個(gè)內(nèi)部電極區(qū)域的導(dǎo)出部之間，設(shè)有收縮調(diào)整區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊壓電元件，其特征在于，在所述壓電體上，在所述導(dǎo)出部和端部之間也設(shè)有所述收縮調(diào)整區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的層疊壓電元件，其特征在于， 所述收縮調(diào)整區(qū)域由與所述內(nèi)部電極區(qū)域相同的材料形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的層疊壓電元件，其特征在于， 所述收縮調(diào)整區(qū)域被印刷形成。
5.一種超聲波馬達(dá)，將由層疊壓電元件激發(fā)的正交的兩個(gè)方向的振動(dòng)作為驅(qū)動(dòng)力來驅(qū) 動(dòng)被驅(qū)動(dòng)體，其特征在于，所述層疊壓電元件中，具有包括供電用導(dǎo)出部的多個(gè)內(nèi)部電極區(qū)域且在該多個(gè)內(nèi)部電 極區(qū)域的導(dǎo)出部之間具有收縮調(diào)整區(qū)域的多個(gè)壓電體被層疊并燒成，并且在所述內(nèi)部電極 區(qū)域形成有多個(gè)壓電活性區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲波馬達(dá)，其特征在于，所述層疊壓電元件通過同時(shí)激發(fā)縱向振動(dòng)和彎曲振動(dòng)來產(chǎn)生橢圓振動(dòng)。
全文摘要
將層疊壓電元件如以下這樣構(gòu)成。在多個(gè)壓電體(10)上彼此分離設(shè)置具有供電用導(dǎo)出部(111、121)的第一及第二內(nèi)部電極區(qū)域(11、12)。在該第一及第二內(nèi)部電極區(qū)域(11、12)的導(dǎo)出部(111、121)之間分離設(shè)置收縮調(diào)整區(qū)域(13)。將所述多個(gè)壓電體(10)層疊并燒成，以矩形狀成形而構(gòu)成層疊壓電元件。
文檔編號(hào)H02N2/00GK101960709SQ200980107152
公開日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2009年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月22日
發(fā)明者坂井長英 申請(qǐng)人:奧林巴斯株式會(huì)社