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JP2000092875A - Piezoelectric actuator and method of manufacturing the same - Google Patents

Piezoelectric actuator and method of manufacturing the same

Info

Publication number
JP2000092875A
JP2000092875A JP10252974A JP25297498A JP2000092875A JP 2000092875 A JP2000092875 A JP 2000092875A JP 10252974 A JP10252974 A JP 10252974A JP 25297498 A JP25297498 A JP 25297498A JP 2000092875 A JP2000092875 A JP 2000092875A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lead wire
piezoelectric element
angle
film
piezoelectric actuator
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.)
Pending
Application number
JP10252974A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hironobu Ito
浩信 伊藤
Keitaro Koroishi
圭太郎 頃石
Takuo Osaki
卓夫 大崎
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.)
Seiko Instruments Inc
Original Assignee
Seiko Instruments Inc
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 Seiko Instruments Inc filed Critical Seiko Instruments Inc
Priority to JP10252974A priority Critical patent/JP2000092875A/en
Publication of JP2000092875A publication Critical patent/JP2000092875A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 振動体の振動特性の低下を防止する 【解決手段】 圧電素子(15)とリード線(16)の
なす角を鋭角として、リード線のばね力を弱めることに
よって振動特性を確保する。
[PROBLEMS] To prevent a decrease in vibration characteristics of a vibrating body. [MEANS FOR SOLVING PROBLEMS] By making an angle between a piezoelectric element (15) and a lead wire (16) an acute angle, weakening a spring force of a lead wire. Ensure vibration characteristics.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電素子とリード
線とが結線される圧電アクチュエータおよびその製造方
法の改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric actuator in which a piezoelectric element and a lead wire are connected, and an improvement in a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近時、圧電素子の励振により振動体を屈
曲振動させ、この屈曲振動により駆動させる圧電アクチ
ュエータが注目されている。従来、この圧電アクチュエ
ータに用いられるステータは、図4に示すように、支持
台41と、支持台41に設けた中心軸42と、中心軸4
2に固定された弾性体44と、弾性体44の一方の面に
接合された圧電素子45と、圧電素子45に蒸着等の手
段によって形成された電極パターン45a、45bの各
々に一端を結線し、励振信号を供給するリード線46
a、46bとを備える。ここで、弾性体44と圧電素子
45とで振動体43を構成する。また、リード線にはC
uワイヤを用い、支持台41に接着した。
2. Description of the Related Art In recent years, a piezoelectric actuator which causes a vibrating body to bend and vibrate by excitation of a piezoelectric element and which is driven by the bending vibration has attracted attention. Conventionally, as shown in FIG. 4, a stator used for this piezoelectric actuator includes a support 41, a central shaft 42 provided on the support 41, and a central shaft 4.
One end is connected to each of an elastic body 44 fixed to the piezoelectric element 45, a piezoelectric element 45 bonded to one surface of the elastic body 44, and electrode patterns 45a and 45b formed on the piezoelectric element 45 by means such as vapor deposition. Lead 46 for supplying the excitation signal
a, 46b. Here, the vibrating body 43 is constituted by the elastic body 44 and the piezoelectric element 45. The lead wire is C
It was bonded to the support 41 using a u-wire.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Cuワ
イヤからなるリード線46においては、圧電素子45と
の結線部以外のリード線46a、46bは自由に可動で
きるため、リード線46a、46bと圧電素子45との
なす角が、図4に示すように、垂直もしくはそれ以上の
鈍角となった場合は、支持台41に接着されたリード線
46のバネ力は強くなり、圧電素子45の励起運動を妨
害することから、振動体43の振動特性を低下させると
いう問題を生じさせていた。
However, in the lead wire 46 made of Cu wire, since the lead wires 46a and 46b other than the connection portion with the piezoelectric element 45 can move freely, the lead wires 46a and 46b and the piezoelectric element When the angle between the piezoelectric element 45 and the piezoelectric element 45 is 45 °, the spring force of the lead wire 46 adhered to the support base 41 is increased, and the excitation movement of the piezoelectric element 45 is reduced. Because of the obstruction, there has been a problem that the vibration characteristics of the vibrating body 43 are reduced.

【0004】また、導電性薄膜がフィルム状の基材に固
着されているリード線においては、Cuワイヤに発生す
るよりも励振運動を妨害する現象が強く現れ、圧電素子
とリード線とのなす角が垂直もしくはそれ以上の鈍角と
なった場合、フィルム状の基材の剛性によって圧電素子
の励起運動を著しく妨害し、振動体の振動特性を低下さ
せるという問題点を有していた。
Further, in a lead wire in which a conductive thin film is fixed to a film-like base material, a phenomenon that hinders the excitation motion appears more strongly than occurs in a Cu wire, and an angle formed between the piezoelectric element and the lead wire. When the angle is vertical or greater, the rigidity of the film-like base material significantly impedes the excitation motion of the piezoelectric element, thereby deteriorating the vibration characteristics of the vibrating body.

【0005】また、圧電素子とリード線とを結線した後
に、圧電素子とリード線とのなす角の最適角度に変形す
る工程を有しないため、歩留まりを著しく低下させてい
た。この現象は、振動体の寸法が小さい、もしくは、リ
ード線を介して圧電素子に入力する励振信号(駆動電
圧)が小さいほど顕著に現れる。本発明の目的は、リー
ド線が引き起こす励起運動の妨害を低減し、振動体の振
動特性を向上させた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。
In addition, since there is no step of connecting the piezoelectric element and the lead wire and then deforming the piezoelectric element and the lead wire to an optimal angle, the yield is remarkably reduced. This phenomenon becomes more conspicuous as the size of the vibrator is smaller or the excitation signal (drive voltage) input to the piezoelectric element via the lead wire is smaller. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a piezoelectric actuator in which disturbance of excitation motion caused by a lead wire is reduced and vibration characteristics of a vibrating body are improved, and a method of manufacturing the same.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、圧電素子とリ
ード線を結線し、圧電素子とリード線とのなす角を鋭角
として構成する。また、本発明の圧電アクチュエータの
製造方法は、圧電素子とリード線とを結線する工程と、
前記圧電素子と前記リード線とのなす角を所定の角度に
する工程とを有するものである。
According to the present invention, the piezoelectric element and the lead wire are connected, and the angle between the piezoelectric element and the lead wire is set to be an acute angle. Further, the method for manufacturing a piezoelectric actuator of the present invention includes a step of connecting a piezoelectric element and a lead wire,
Setting the angle between the piezoelectric element and the lead wire to a predetermined angle.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】本発明は、圧電素子とリード線を
結線し、圧電素子とリード線とのなす角を鋭角として構
成する。ここで、リード線は、例えば、Cu、Au、A
l等のワイヤ、導電性薄膜を基材に固着した、いわゆる
フレキシブル基板等が含まれる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, a piezoelectric element and a lead wire are connected, and the angle between the piezoelectric element and the lead wire is set to an acute angle. Here, the lead wire is, for example, Cu, Au, A
1 and a flexible substrate in which a conductive thin film is fixed to a substrate.

【0008】圧電素子には、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、電歪樹脂を用いて作製されたものを含
む。圧電素子とリード線との結線は、はんだ付け、熱圧
着、異方性導電膜による接合等の方法が含まれる。圧電
素子とリード線のなす角は、リード線を介して圧電素子
に励起信号を供給し、振動特性を検出しながら角度を鋭
角となるように調整する、もしくは、鋭角の範囲内にお
いて予め定められた角度になるようリード線を固定する
等の方法が含まれる。
[0008] The piezoelectric elements include those manufactured using lead zirconate titanate, barium titanate, lead titanate, lithium niobate, lithium tantalate, and electrostrictive resin. The connection between the piezoelectric element and the lead wire includes methods such as soldering, thermocompression bonding, and joining with an anisotropic conductive film. The angle between the piezoelectric element and the lead wire is adjusted by supplying an excitation signal to the piezoelectric element through the lead wire and detecting the vibration characteristics so that the angle becomes an acute angle, or predetermined within an acute angle range. For example, fixing the lead wire so that the angle is adjusted.

【0009】これによれば、圧電素子に結線したリード
線より励起信号は供給され、かつ、リード線のバネ力を
弱めることができる。したがって、圧電素子の励起運動
は妨げられず、振動体の振動特性が確保される。また、
本発明のリード線は、導電性薄膜とフィルム状の基材と
で構成してもよい。
According to this, the excitation signal is supplied from the lead wire connected to the piezoelectric element, and the spring force of the lead wire can be reduced. Therefore, the excitation motion of the piezoelectric element is not hindered, and the vibration characteristics of the vibrating body are secured. Also,
The lead wire of the present invention may be composed of a conductive thin film and a film-like base material.

【0010】ここで、導電性薄膜はCu、Ag、カーボ
ン等の導電性をもつ薄膜で、フィルム状の基材は、ポリ
イミド樹脂製、シリコン樹脂製、フェノール樹脂製、エ
ポキシ樹脂製、ポリエーテル樹脂製等が含まれる。導電
性薄膜とフィルム状の基材との固着は、接着、電鋳、印
刷等で作製されたものを含む。また、導電性薄膜のパタ
ーン形成は、スクリーン印刷、フォトリソグラフィー等
で作製されたものを含む。
Here, the conductive thin film is a conductive thin film of Cu, Ag, carbon or the like, and the film-shaped base material is made of polyimide resin, silicon resin, phenol resin, epoxy resin, polyether resin. And the like. The fixation between the conductive thin film and the film-shaped base material includes those made by bonding, electroforming, printing, and the like. The pattern formation of the conductive thin film includes those formed by screen printing, photolithography, or the like.

【0011】これによれば、圧電素子に結線したリード
線を介して励起信号は供給され、リード線はフィルム状
の基材の剛性によって鋭角の範囲内において予め定めら
れた角度が保持される。 したがって、圧電素子の励振
運動は妨げられず、振動体の振動特性が確保されるとと
もに、圧電素子の電極パターンに対してリード線の結線
位置を容易に位置決めでき、量産性を向上させる。
According to this, the excitation signal is supplied through the lead wire connected to the piezoelectric element, and the lead wire is maintained at a predetermined angle within an acute angle range by the rigidity of the film-shaped base material. Therefore, the excitation motion of the piezoelectric element is not hindered, the vibration characteristics of the vibrating body are secured, and the connection position of the lead wire can be easily positioned with respect to the electrode pattern of the piezoelectric element, thereby improving mass productivity.

【0012】また、本発明のリード線は、導電性薄膜と
フィルム状の基材とで構成され、導電性薄膜がフィルム
状の基材から延出して構成してもよい。ここで、リード
線はCu等の導電性をもつ薄膜で、フィルム状の基材
は、ポリイミド樹脂製、シリコン樹脂製、フェノール樹
脂製、エポキシ樹脂製、ポリエーテル樹脂製等が含まれ
る。
Further, the lead wire of the present invention may be constituted by a conductive thin film and a film-shaped base material, and the conductive thin film may be formed by extending from the film-shaped base material. Here, the lead wire is a conductive thin film of Cu or the like, and the film-like base material is made of polyimide resin, silicon resin, phenol resin, epoxy resin, polyether resin, or the like.

【0013】導電性薄膜とフィルム状の基材との固着
は、接着、電鋳等で作製されたものを含む。また、導電
性薄膜のパターニングは、フォトリソグラフィー等で作
製されたものを含む。圧電素子とリード線との結線は、
はんだ付け、熱圧着、導電性接着剤や異方性導電膜によ
る接合等の方法が含まれる。一般的には、インナーリー
ドボンディング(ILB)、アウターリードボンディン
グ(OLB)と呼ばれる結線方法がこれに該当する。
[0013] The adhesion between the conductive thin film and the film-shaped substrate includes those formed by bonding, electroforming and the like. In addition, the patterning of the conductive thin film includes one manufactured by photolithography or the like. The connection between the piezoelectric element and the lead wire
Methods such as soldering, thermocompression bonding, and joining with a conductive adhesive or an anisotropic conductive film are included. Generally, connection methods called inner lead bonding (ILB) and outer lead bonding (OLB) correspond to this.

【0014】これによれば、圧電素子に結線したリード
線を介して励起信号は供給され、リード線は基材の剛性
によって鋭角の範囲内において予め定められた角度が保
持され、かつ、圧電素子の結線部近くは、導電性薄膜が
フィルム状の基材から延出しているため、基材の剛性に
影響されない。したがって、圧電素子の励振運動は妨げ
られず、振動体の振動特性が確保されるとともに、圧電
素子の電極パターンに対してリード線の結線位置を容易
に位置決めでき、量産性を向上させる。
According to this, the excitation signal is supplied through the lead wire connected to the piezoelectric element, and the lead wire is maintained at a predetermined angle within an acute angle range by the rigidity of the base material. In the vicinity of the connection portion, the conductive thin film extends from the film-like base material, and is not affected by the rigidity of the base material. Therefore, the excitation motion of the piezoelectric element is not hindered, the vibration characteristics of the vibrating body are secured, and the connection position of the lead wire can be easily positioned with respect to the electrode pattern of the piezoelectric element, thereby improving mass productivity.

【0015】また、本発明は、圧電素子とリード線の結
線部から十分な長さをもってリード線が固定されている
構成とするものでもよい。ここで、リード線は、例え
ば、Cu、Au、Al等のワイヤ、導電性薄膜をフィル
ム状の基材に固着した、いわゆるフレキシブル基板、導
電性薄膜をフィルム状の基材から突出させた、いわゆる
ILB基板もしくはOLB基板等が含まれる。また、リ
ード線の固定は、圧電素子から離れた位置に配置した部
材に接着する、ネジ等で挟み込む、励起信号回路の基板
とはんだ付けする等の方法が含まれる。
Further, according to the present invention, the lead wire may be fixed with a sufficient length from the connection portion between the piezoelectric element and the lead wire. Here, the lead wire is, for example, a so-called flexible substrate in which a wire such as Cu, Au, or Al, a conductive thin film is fixed to a film-shaped base material, and a so-called flexible substrate in which a conductive thin film is projected from the film-shaped base material. An ILB substrate or an OLB substrate is included. The fixing of the lead wire includes a method of bonding to a member arranged at a position distant from the piezoelectric element, a method of sandwiching with a screw or the like, and a method of soldering to a substrate of an excitation signal circuit.

【0016】これによれば、圧電素子に結線したリード
線を介して励起信号は供給され、かつ、リード線と圧電
素子との結線部とは反対端で固定されていることによっ
て、鋭角の範囲内において予め定められた角度が保持さ
れる。また、リード線と圧電素子との結線部から充分離
れた位置で固定されているため、リード線から伝播する
振動は減衰し、圧電素子との結線部とは反対端の固定部
において、圧電素子の励振運動を押さえ込むことはほと
んどなくなる。したがって、圧電素子の励振運動は妨げ
られず、振動体の振動特性が確保されるとともに、圧電
アクチュエータのあらゆる姿勢において圧電素子とリー
ド線とのなす角を鋭角に確保でき、信頼性を増すもので
ある。
According to this, the excitation signal is supplied through the lead wire connected to the piezoelectric element, and is fixed at the opposite end of the connection between the lead wire and the piezoelectric element, so that the acute angle range is obtained. , A predetermined angle is maintained. Also, since the lead wire and the piezoelectric element are fixed at a position sufficiently distant from the connection, the vibration propagating from the lead is attenuated, and the piezoelectric element is fixed at the fixed end opposite to the connection with the piezoelectric element. There is almost no suppression of the excitation motion of. Therefore, the excitation movement of the piezoelectric element is not hindered, the vibration characteristics of the vibrating body are secured, and the angle between the piezoelectric element and the lead wire can be secured at an acute angle in any posture of the piezoelectric actuator, thereby increasing reliability. is there.

【0017】また、本発明の圧電アクチュエータの製造
方法は、圧電素子とリード線とを結線する工程と、前記
圧電素子と前記リード線とのなす角を所定の角度にする
工程とを有するものである。ここで、リード線は、例え
ば、Cu、Au、Al等のワイヤ、導電性薄膜をフィル
ム状の基材に固着した、いわゆるフレキシブル基板等が
含まれる。
Further, the method of manufacturing a piezoelectric actuator according to the present invention includes a step of connecting a piezoelectric element and a lead wire, and a step of making an angle between the piezoelectric element and the lead wire a predetermined angle. is there. Here, the lead wire includes, for example, a wire such as Cu, Au, or Al, a so-called flexible substrate in which a conductive thin film is fixed to a film-like base material, or the like.

【0018】圧電素子には、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、電歪樹脂を用いて作製されたものを含
む。圧電素子とリード線との結線は、はんだ付け、熱圧
着、異方性導電膜による接合等の方法が含まれる。製造
工程の順序としては、圧電素子とリード線とを結線した
後、圧電素子とリード線とのなす角が所定の角度となる
ように、リード線に曲げ力を加えて変形させる。変形の
方法としては、圧電素子とリード線の結線部付近にリー
ド線の角度を決める為のツールを押し付けて変形する方
法、圧電素子とリード線との結線部とは反対端を圧電素
子、もしくは支持台等の別部材に固定しながら所定の角
度にする方法、結線部とは反対端を固定した後にリード
線を所定の角度に変形する為のツールを押し付けて変形
する方法等が含まれる。
The piezoelectric elements include those manufactured using lead zirconate titanate, barium titanate, lead titanate, lithium niobate, lithium tantalate, and electrostrictive resin. The connection between the piezoelectric element and the lead wire includes methods such as soldering, thermocompression bonding, and joining with an anisotropic conductive film. In the order of the manufacturing process, after connecting the piezoelectric element and the lead wire, the lead wire is deformed by applying a bending force so that the angle between the piezoelectric element and the lead wire becomes a predetermined angle. As a method of deformation, a method for pressing and deforming a tool for determining the angle of the lead wire near the connection part of the piezoelectric element and the lead wire, a piezoelectric element at the end opposite to the connection part of the piezoelectric element and the lead wire, or Examples include a method of fixing the lead wire at a predetermined angle while fixing it to another member such as a support base, a method of fixing the end opposite to the connection portion, and pressing and deforming a tool for deforming the lead wire to a predetermined angle.

【0019】また、上記製造工程の順序のほか、圧電素
子とリード線との結線部とは反対端を圧電素子、もしく
は支持台等の別部材に固定した後、圧電素子とリード線
とのなす角が所定の角度となるように、リード線に曲げ
力を加えて変形させながら圧電素子と結線する方法、リ
ード線と圧電素子とを結線した後に所定の角度に変形す
るためのツールを押し付けて変形する方法等が含まれ
る。
Further, in addition to the above-described order of the manufacturing process, after fixing the end opposite to the connection portion between the piezoelectric element and the lead wire to another member such as a piezoelectric element or a support base, the connection between the piezoelectric element and the lead wire is made. A method of connecting a lead element with a piezoelectric element while deforming by applying a bending force to the lead wire so that the angle becomes a predetermined angle, pressing a tool for deforming to a predetermined angle after connecting the lead wire and the piezoelectric element A method for deformation is included.

【0020】リード線を所定の角度に変形するためのツ
ールは、セラミックス、金属、樹脂等を用いて作製され
たものを含み、このツールとリード線との位置関係が垂
直方向の場合、押し付けて変形する方法、引っ張って変
形する方法、平行方向の場合、滑らせて変形する方法、
転がして変形する方法が含まれる。また,エアーを吹き
付ける等の間接的な変形方法も含まれる.これによれ
ば、所定の角度にリード線を変形することや、圧電素子
に結線したリード線から励起信号を供給しておき、振動
体の振動特性を検出しながら圧電素子とリード線とのな
す角が最適となるように変形することが可能となる。さ
らには、リード線と圧電素子とを結線した直後にはリー
ド線が振動体と接触したり、振動特性を抑制するような
角度をもち,振動不良が発生する場合においても、振動
不良を低減するようにリード線を変形することが可能と
なる。
Tools for deforming a lead wire to a predetermined angle include tools made using ceramics, metal, resin, and the like. When the positional relationship between the tool and the lead wire is vertical, the tool is pressed. How to deform, how to deform by pulling, if parallel, how to deform by sliding,
A method of rolling and deforming is included. It also includes indirect deformation methods such as blowing air. According to this, the lead wire is deformed to a predetermined angle, or an excitation signal is supplied from the lead wire connected to the piezoelectric element, and the connection between the piezoelectric element and the lead wire is made while detecting the vibration characteristics of the vibrating body. It is possible to deform so that the angle is optimal. Furthermore, immediately after the lead wire is connected to the piezoelectric element, the lead wire contacts the vibrating body or has an angle that suppresses the vibration characteristics. Even when a vibration failure occurs, the vibration failure is reduced. Thus, the lead wire can be deformed.

【0021】したがって、圧電素子とリード線との結線
条件および結線条件のばらつきによらず,圧電素子とリ
ード線のなす角が最適角度に再現性よく生産できる為、
圧電素子の励振運動は妨げられず、振動体の振動特性が
確保され、生産性が向上する。
Therefore, regardless of the connection condition between the piezoelectric element and the lead wire and the variation in the connection condition, the angle between the piezoelectric element and the lead wire can be produced at the optimum angle with good reproducibility.
The excitation motion of the piezoelectric element is not hindered, the vibration characteristics of the vibrating body are secured, and the productivity is improved.

【0022】[0022]

【実施例】以下、図1〜図3を参照して本発明に係わる
実施例を説明する。 {実施例1}先ず、本発明を適用した圧電アクチュエー
タについて説明する。図1は、圧電アクチュエータの断
面構造を示し、図2は、リード線16側から観察した圧
電アクチュエータの平面構造を示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment according to the present invention will be described below with reference to FIGS. Embodiment 1 First, a piezoelectric actuator to which the present invention is applied will be described. FIG. 1 shows a sectional structure of the piezoelectric actuator, and FIG. 2 shows a planar structure of the piezoelectric actuator observed from the lead wire 16 side.

【0023】図1と図2において、圧電アクチュエータ
は、弾性体14と、弾性体14に接着した圧電素子15
とで振動体13を構成し、弾性体14の中心を貫通する
中心軸12と、中心軸12を固定する支持台11と、支
持台11を挟んで振動体13とは反対側に、支持台11
に接着剤18で固着したリード線16から構成されてお
り、リード線16は、フィルム状の基材16cと基材に
配線された導電性薄膜16a、16bから構成されてい
る。
1 and 2, a piezoelectric actuator comprises an elastic body 14 and a piezoelectric element 15 bonded to the elastic body 14.
Form a vibrating body 13, a center axis 12 penetrating through the center of the elastic body 14, a support 11 for fixing the center axis 12, and a support base on the opposite side of the support 11 from the vibrator 13. 11
The lead wire 16 is formed of a film-like base material 16c and conductive thin films 16a and 16b wired on the base material.

【0024】また、中心軸12を回転軸とするロータ1
0と、弾性体14との間でロータ10を挟み込んで加圧
する加圧ばね19aと、加圧ばね19aを支持台11に
固定する加圧ばね座19bから構成されている。ここ
で、圧電素子15は、略円盤状に成形され、チタン酸ジ
ルコン酸鉛で作製されている。
The rotor 1 having the center axis 12 as a rotation axis
0, a pressure spring 19a for holding the rotor 10 between the elastic members 14 and pressurizing the same, and a pressure spring seat 19b for fixing the pressure spring 19a to the support base 11. Here, the piezoelectric element 15 is formed in a substantially disk shape and is made of lead zirconate titanate.

【0025】また、電極パターン15a、15bは周方
向へ扇形状に12等分に分割され、隣合わせた分割部を
1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の極性を持つように施す。
また、電極パターン15a、15bは、12等分された
電極パターンを1つおきに配線するため、圧電素子の外
側と内側に電極パターン15a、15bを配線する短絡
パターンを蒸着等の手段で作製する。そして、一方の電
極パターン15aは後述するリード線16aに結線し、
他方の電極パターン15bはリード線16bに結線され
ている。
Further, the electrode patterns 15a and 15b are divided into twelve equal parts in the circumferential direction in a fan shape, and a total of six sets of polarization processing parts are provided with one set of adjacent divided parts. The polarization processing is performed so that each set of polarization processing units has an alternating polarity.
Further, as for the electrode patterns 15a and 15b, a short-circuit pattern for wiring the electrode patterns 15a and 15b on the outside and the inside of the piezoelectric element is formed by means such as vapor deposition in order to wire every other 12 electrode patterns. . Then, one electrode pattern 15a is connected to a lead wire 16a described later,
The other electrode pattern 15b is connected to a lead wire 16b.

【0026】弾性体14は、圧電素子15に対応した円
盤状であり、その材質は例えばアルミ合金、ステンレ
ス、銅等の弾性材料からなる。また、圧電素子15の1
2等分された電極パターンの境界に対応する位置に等間
隔で、柱状の突起14aを設ける。また、支持台11
は、剛性材料を所定の形状の切り出した板状体であり、
その中央部には、リード線16を圧電素子15に結線す
る為の窓穴11aを形成する。
The elastic body 14 has a disk shape corresponding to the piezoelectric element 15, and is made of an elastic material such as an aluminum alloy, stainless steel, or copper. Also, one of the piezoelectric elements 15
The columnar projections 14a are provided at equal intervals at positions corresponding to the boundaries of the equally divided electrode patterns. Also, the support base 11
Is a plate-like body obtained by cutting a rigid material into a predetermined shape,
A window hole 11a for connecting the lead wire 16 to the piezoelectric element 15 is formed in the center thereof.

【0027】また、中心軸12は、剛性材料からなる棒
状体であり、振動体13を支持する。導電性薄膜16
a、16bには銅を用い、フォルム状の基材16cには
ポリイミドを用いて、導電性薄膜とフィルム状の基材は
エポキシ系の接着剤で固着されている。また、導電性薄
膜の形状は、フォトリソグラフィーで作製(パターニン
グ)されている。この導電性薄膜16a、16bは、窓
穴11aから電極パターン15a、15bに結線するた
めに基材16から延出させ、この導電性薄膜16a、1
6bは電極パターン15a、15bに各々結線されてい
る。
The central shaft 12 is a rod made of a rigid material and supports the vibrating body 13. Conductive thin film 16
Copper is used for a and 16b, polyimide is used for the form-like base material 16c, and the conductive thin film and the film-like base material are fixed with an epoxy adhesive. The shape of the conductive thin film is produced (patterned) by photolithography. The conductive thin films 16a and 16b are extended from the base material 16 to be connected to the electrode patterns 15a and 15b from the window holes 11a.
6b is connected to the electrode patterns 15a and 15b, respectively.

【0028】また、ロータ10は、無機フィラーを添加
した樹脂であり、加圧ばね19aは鉄等の高弾性材料で
あり、加圧ばね座19bは、樹脂、金属等の構造材料で
構成される。振動体の振動特性は、ロータ10、加圧ば
ね19aを組み付けない状態で、インピーダンスアナラ
イザを用いてアドミタンスを測定する方法、および、ロ
ータ12、加圧ばね19aを組み付けた状態で、回転数
を測定する方法で比較した。
The rotor 10 is made of a resin to which an inorganic filler is added, the pressure spring 19a is made of a highly elastic material such as iron, and the pressure spring seat 19b is made of a structural material such as a resin or metal. . The vibration characteristics of the vibrating body are determined by measuring the admittance using an impedance analyzer without the rotor 10 and the pressure spring 19a assembled, and by measuring the number of revolutions with the rotor 12 and the pressure spring 19a assembled. To compare.

【0029】以上より、本実施の形態によれば、導電性
薄膜の厚さを25μm、幅を80μm、長さを幅の20
倍に予め設定し、圧電素子とリード線の結線部とは反対
端のフィルム状の基材を支持台に固定し、圧電素子とリ
ード線とを結線し、圧電素子とリード線のなす角を鋭角
とした場合には、振動体の振動特性をあらわすアドミタ
ンス、回転数ともに良好であり、圧電素子とリード線の
結線部に近い位置で角度を測定したところ、ほぼ45゜
以内でアドミタンスが高い値を示し、ほぼ30゜以内で
アドミタンス、回転数ともにさらに高い値を示した。
As described above, according to the present embodiment, the thickness of the conductive thin film is 25 μm, the width is 80 μm, and the length is 20 μm.
Preset to twice, fix the film-shaped substrate on the opposite end to the connection between the piezoelectric element and the lead wire, connect the piezoelectric element and the lead wire, and set the angle between the piezoelectric element and the lead wire. When the angle is acute, the admittance, which indicates the vibration characteristics of the vibrating body, and the rotation speed are both good. When the angle is measured at a position close to the connection between the piezoelectric element and the lead wire, the admittance is high within approximately 45 °. , And both admittance and rotation speed showed higher values within approximately 30 °.

【0030】また、導電性薄膜の長さを調整すること
で、圧電素子とリード線のなす角は任意の角度を選択で
きるが、導電性薄膜が結線部から垂直となる、もしく
は、結線部から折れ曲がるように鈍角とした場合には、
アドミタンス、回転数ともに30%まで低減した。この
ことは、圧電素子とリード線のなす角を鋭角とすること
が、振動体の振動特性を向上させることを示す。
Further, by adjusting the length of the conductive thin film, the angle between the piezoelectric element and the lead wire can be arbitrarily selected. However, the conductive thin film is perpendicular to the connection portion, or If you make an obtuse angle to bend,
Both admittance and rotation speed have been reduced to 30%. This indicates that making the angle between the piezoelectric element and the lead wire an acute angle improves the vibration characteristics of the vibrating body.

【0031】また、導電性薄膜をフィルム状の基材に固
着したリード線を圧電素子と異方性導電膜で結線した際
には、上記同様に圧電素子とリード線のなす角が鋭角の
場合と、リード線が折れ曲がるような鈍角の場合を比較
すると、振動体の振動特性をあらわすアドミタンスは、
鈍角の方が鋭角の1/2の値であった。また、導電性薄
膜の長さを幅の20倍、10倍、5倍で比較したとこ
ろ、20倍と10倍では、アドミタンスに差が無いもの
の、5倍の長さでは、アドミタンスが50%まで低減し
た。 {実施例2}図3は、圧電アクチュエータのステータ断
面構造およびリード線を変形するツールを示す。
Further, when a lead wire in which a conductive thin film is fixed to a film-like base material is connected with a piezoelectric element and an anisotropic conductive film, when the angle between the piezoelectric element and the lead wire is acute as described above, Compared to the case where the lead wire is bent at an obtuse angle, the admittance that represents the vibration characteristics of the vibrating body is
The obtuse angle was 鋭 of the acute angle. In addition, when the length of the conductive thin film was compared at 20 times, 10 times, and 5 times the width, there was no difference in admittance at 20 times and 10 times, but at 5 times the length, the admittance was up to 50%. Reduced. Embodiment 2 FIG. 3 shows a tool for deforming a stator cross-sectional structure and a lead wire of a piezoelectric actuator.

【0032】図3において、図3(a)は、圧電素子1
5とリード線36を結線した直後の状態を示し、圧電素
子とリード線のなす角は、ほぼ90°になっている。図
3(b)は、リード線36にツール30を押しつけた状
態を示し、図3(c)は、圧電素子15とリード線36
が所定の角度に、リード線36に曲げ力を加え、ほぼ1
5°に変形した状態を示す。
In FIG. 3, FIG. 3A shows the piezoelectric element 1
5 shows a state immediately after connecting the lead wire 36 to the piezoelectric element 5, and the angle between the piezoelectric element and the lead wire is substantially 90 °. FIG. 3B shows a state in which the tool 30 is pressed against the lead wire 36, and FIG.
Applies a bending force to the lead wire 36 at a predetermined angle, and
This shows a state of being deformed by 5 °.

【0033】ここで、リード線36を変形するツール3
0は金属で作製し、圧電素子とリード線の結線部にツー
ル30の先端の平坦部30aを接触させ、傾斜部30b
でリードに曲げ力を加える。このとき、傾斜部30bの
傾斜角度を設定することで、リード線36の変形角を決
めることができる。比較例としては、リード線を結線す
る以前に所定の角度を形成するための型付けをする方法
を試みたが、圧電素子の電極パターンとリード線との結
線位置のばらつきが大きく、断線、ショートが多くて量
産性に劣ることがわかった。
Here, the tool 3 for deforming the lead wire 36
No. 0 is made of metal, and the flat portion 30a at the tip of the tool 30 is brought into contact with the connection portion between the piezoelectric element and the lead wire, and the inclined portion 30b
Apply bending force to the lead with. At this time, the deformation angle of the lead wire 36 can be determined by setting the inclination angle of the inclined portion 30b. As a comparative example, a method of forming a predetermined angle before connecting the lead wires was attempted.However, a variation in connection positions between the electrode pattern of the piezoelectric element and the lead wires was large, and disconnection and short-circuit were caused. It turned out to be inferior in mass production at most.

【0034】また、リード線を圧電素子に仮固定する、
もしくは押し付けて結線した場合においても、リード線
を把持するツールを用い、リード線を引っ張って変形し
ながら支持台に接着、もしくは挟み込んで固定する手順
によって、リード線と圧電素子とが擦れあうことなく、
圧電素子とリード線のなす角を所定の角度に設定でき
た。
Also, the lead wire is temporarily fixed to the piezoelectric element,
Alternatively, even when the wires are pressed and connected, the lead wires and the piezoelectric element are not rubbed by using a tool that grips the lead wires, and by pulling and deforming the lead wires and bonding them to the support base or fixing them by sandwiching them. ,
The angle between the piezoelectric element and the lead wire could be set to a predetermined angle.

【0035】以上より、本実施の形態によれば、圧電素
子にリード線を結線した直後の状態と、ツールでリード
線を変形した後の状態とでアドミタンスを測定比較した
ところ、リード線を変形した状態においては30%もの
向上がみられた。したがって、圧電素子の電極パターン
とリード線との結線時には位置精度を高め、この後に圧
電素子とリード線とのなす角を所定の角度に形成するこ
とで量産性の高い製造方法を実現できる。
As described above, according to the present embodiment, the admittance was measured and compared between the state immediately after the lead wire was connected to the piezoelectric element and the state after the lead wire was deformed by the tool. In this state, an improvement of as much as 30% was observed. Therefore, when the electrode pattern of the piezoelectric element is connected to the lead wire, the positional accuracy is improved, and thereafter, the angle between the piezoelectric element and the lead wire is formed at a predetermined angle, thereby realizing a manufacturing method with high mass productivity.

【0036】[0036]

【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。圧電素
子に結線したリード線を介して励起信号は供給され、か
つ、リード線のバネ力を弱めることができる。したがっ
て、圧電素子の励起運動は妨げられず、振動体の振動特
性が確保される。
The present invention is embodied in the form described above and has the following effects. An excitation signal is supplied via a lead wire connected to the piezoelectric element, and the spring force of the lead wire can be reduced. Therefore, the excitation motion of the piezoelectric element is not hindered, and the vibration characteristics of the vibrating body are secured.

【0037】さらに、リード線はフィルム状の基材の剛
性によって鋭角の範囲内において予め定められた角度が
保持される。したがって、圧電素子の励振運動は妨げら
れず、振動体の振動特性が確保されるとともに、リード
線の結線位置を容易に位置決めでき、量産性を向上させ
る。また、リード線は基材の剛性によって鋭角の範囲内
において予め定められた角度が保持され、かつ、圧電素
子の結線部近くは、金属薄膜がフィルム状の基材から延
出しているため、基材の剛性に影響されない。したがっ
て、圧電素子の励振運動は妨げられず、振動体の振動特
性が確保されるとともに、リード線の結線位置を容易に
位置決めでき、量産性を向上させる。
Further, the lead wire is maintained at a predetermined angle within an acute angle range by the rigidity of the film-like base material. Therefore, the excitation motion of the piezoelectric element is not hindered, the vibration characteristics of the vibrating body are secured, and the connection positions of the lead wires can be easily positioned, thereby improving mass productivity. In addition, the lead wire keeps a predetermined angle within an acute angle range due to the rigidity of the base material, and the metal thin film extends from the film-like base material near the connection portion of the piezoelectric element. Not affected by the rigidity of the material. Therefore, the excitation motion of the piezoelectric element is not hindered, the vibration characteristics of the vibrating body are secured, and the connection positions of the lead wires can be easily positioned, thereby improving mass productivity.

【0038】また、リード線と圧電素子との結線部とは
反対端で固定されていることによって、鋭角の範囲内に
おいて予め定められた角度が保持される。また、リード
線と圧電素子との結線部から充分離れた位置で固定され
ているため、リード線から伝播する振動は減衰し、圧電
素子との結線部とは反対端の固定部において、圧電素子
の励振運動を押さえ込むことはほとんどなくなる。した
がって、圧電素子の励振運動は妨げられず、振動体の振
動特性が確保されるとともに、圧電アクチュエータのあ
らゆる姿勢において圧電素子とリード線とのなす角を鋭
角に確保でき、信頼性を増すものである。
Further, since the connection between the lead wire and the piezoelectric element is fixed at the opposite end, a predetermined angle is maintained within an acute angle range. Also, since the lead wire and the piezoelectric element are fixed at a position sufficiently distant from the connection, the vibration propagating from the lead is attenuated, and the piezoelectric element is fixed at the fixed end opposite to the connection with the piezoelectric element. It hardly suppresses the excitatory movement. Therefore, the excitation movement of the piezoelectric element is not hindered, the vibration characteristics of the vibrating body are secured, and the angle between the piezoelectric element and the lead wire can be secured at an acute angle in any posture of the piezoelectric actuator, thereby increasing reliability. is there.

【0039】そして、所定の角度にリード線を変形する
ことや、圧電素子に結線したリード線から励起信号を供
給しておき、振動体の振動特性を検出しながら圧電素子
とリード線とのなす角が最適となるように変形すること
が可能となる。さらには、リード線が振動体と接触し、
振動不良が発生する場合においても、振動不良を低減す
るようにリード線を変形することが可能となる。したが
って、圧電素子とリード線のなす角が最適角度に再現性
よく生産できる為、圧電素子の励振運動は妨げられず、
振動体の振動特性が確保され、生産性が向上する。
Then, the lead wire is deformed to a predetermined angle, or an excitation signal is supplied from the lead wire connected to the piezoelectric element, and the connection between the piezoelectric element and the lead wire is made while detecting the vibration characteristics of the vibrating body. It is possible to deform so that the angle is optimal. Furthermore, the lead wire contacts the vibrator,
Even when a vibration failure occurs, the lead wire can be deformed so as to reduce the vibration failure. Therefore, since the angle between the piezoelectric element and the lead wire can be produced at the optimum angle with good reproducibility, the excitation movement of the piezoelectric element is not hindered,
Vibration characteristics of the vibrating body are secured, and productivity is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】圧電アクチュエータの断面構造を示す説明図で
ある。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a cross-sectional structure of a piezoelectric actuator.

【図2】圧電アクチュエータをリード線側から観察した
平面構造を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a planar structure of a piezoelectric actuator observed from a lead wire side.

【図3】圧電アクチュエータのステータ断面構造とリー
ド線を変形するツールを示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory view showing a stator cross-sectional structure of a piezoelectric actuator and a tool for deforming a lead wire.

【図4】従来の圧電アクチュエータのステータ断面構造
を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory view showing a cross-sectional structure of a stator of a conventional piezoelectric actuator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 ロータ 11 支持台 11a 窓穴 12 中心軸 13 振動体 14 弾性体 15 圧電素子 15a、15b 電極パターン 16 リード線 16a、16b 導電性薄膜 16c フィルム状の基材 18 接着剤 19a 加圧ばね 19b 加圧ばね座 30 ツール 30a 平坦部 30b 傾斜部 36 リード線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Rotor 11 Support stand 11a Window hole 12 Center axis 13 Vibrating body 14 Elastic body 15 Piezoelectric element 15a, 15b Electrode pattern 16 Lead wire 16a, 16b Conductive thin film 16c Film-shaped base material 18 Adhesive 19a Pressure spring 19b Pressure Spring seat 30 Tool 30a Flat part 30b Inclined part 36 Lead wire

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大崎 卓夫 千葉県千葉市美浜区中瀬1丁目8番地 セ イコーインスツルメンツ株式会社内 Fターム(参考) 5H680 AA00 AA06 AA12 BB16 DD01 DD23 DD39 DD40 DD53 DD73 DD84 DD85 DD92 FF01 FF08 FF17 FF19 GG02 GG23 GG25 GG27 GG42  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Takuo Osaki 1-8-8 Nakase, Mihama-ku, Chiba-shi, Chiba F-term in Seiko Instruments Inc. 5H680 AA00 AA06 AA06 AA12 BB16 DD01 DD23 DD39 DD40 DD53 DD73 DD84 DD85 DD92 FF01 FF08 FF17 FF19 GG02 GG23 GG25 GG27 GG42

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】圧電素子(15)にリード線(16)が結
線される圧電アクチュエータにおいて、圧電素子(1
5)とリード線(16)とのなす角が鋭角であることを
特徴とする圧電アクチュエータ。
A piezoelectric actuator in which a lead wire (16) is connected to a piezoelectric element (15).
5) The piezoelectric actuator, wherein the angle between the lead wire (16) and the lead wire (16) is an acute angle.
【請求項2】リード線(16)が導電性薄膜(16a、
16b)とフィルム状の基材(16c)とで構成されて
いることを特徴とする請求項1記載の圧電アクチュエー
タ。
2. A lead wire (16) comprising a conductive thin film (16a,
2. A piezoelectric actuator according to claim 1, wherein said piezoelectric actuator comprises a film-like base material.
【請求項3】リード線(16)が導電性薄膜(16a、
16b)とフィルム状の基材(16c)とで構成され、
導電性薄膜(16a、16b)がフィルム状の基材(1
6)から延出していることを特徴とする請求項1記載の
圧電アクチュエータ。
3. A lead wire (16) comprising a conductive thin film (16a,
16b) and a film-like substrate (16c),
The conductive thin film (16a, 16b) is a film-like substrate (1
The piezoelectric actuator according to claim 1, wherein the piezoelectric actuator extends from (6).
【請求項4】圧電素子(15)とリード線(16)との
結線部から十分な長さをもって、リード線(16)が固
定されていることを特徴とする請求項1記載の圧電アク
チュエータ。
4. The piezoelectric actuator according to claim 1, wherein the lead wire is fixed with a sufficient length from a connection portion between the piezoelectric element and the lead wire.
【請求項5】圧電素子(15)にリード線(16)を結
線する工程と、 圧電素子(15)とリード線(16)とのなす角を所定
の角度に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。
5. A step of connecting a lead wire (16) to the piezoelectric element (15), and a step of setting an angle between the piezoelectric element (15) and the lead wire (16) to a predetermined angle. Manufacturing method of a piezoelectric actuator.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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