超声波振子制造技术

提供一种超声波振子，该超声波振子中压电元件和内部电极交替层叠，并具有与该内部电极导通的外部电极；该超声波振子具有：内部电极组，沿着与作为第１方向的层叠方向正交的第２方向和第３方向大致分成４部分；第１外部电极组和第２外部电极组，分别与上述内部电极组导通；通过对上述第１外部电极组和第２外部电极组施加交变电压，同时激励起主振动在上述第２方向上发生的纵振动模式、和主振动在上述第３方向上发生的弯曲振动模式，从而产生超声波椭圆振动；该超声波振子构成为，具有电极连接用导体膜，其沿着与上述层叠方向垂直的面上形成，并分别将上述第１外部电极组的预定的外部电极以及上述第２外部电极组的预定的外部电极电连接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有内部电极和压电元件层叠构造的超声波振子，特别涉及通过特别的电极布线结构而能够实现小型化的超声波振子。
技术介绍
近年来，超声波马达作为替代电磁型马达的新型马达而受到关注。该超声波马达与以往的电磁型马达相比具有以下优点a、没有齿轮的情况下可得到低速高推力；b、保持力大；c、冲程长，分辨率高；d、静音性好；e、不会发生磁噪声，也不会受到噪声的影响等。作为具有这样的优点的以往的超声波马达，由本申请人提出了作为使用超声波振子的一个基本形式的直线超声波马达(例如参照日本专利申请特开平07-163162号公报，第0035～0040段，图7、图18)。此外，将上述特性活用，提出了将振子与作为镜片保持部件的镜框一体地设置，通过振子使镜框相对于固定轴进退，将超声波马达用作照相机的镜框的进退移动用驱动源的技术(例如参照日本专利申请特开平08-179184号公报，摘要，图1)。这里，说明以往的超声波振子和超声波马达的基本结构。图1是说明用于以往的超声波马达中的超声波振子的结构例的图，图的上部为表示超声波振子的基本的主要部分的分解立体图，图的下部为组装成的超声波振子的正视图。图1的下部所示的超声波振子1具有如下构造将较薄的矩形的压电板2层叠多片，如图1的上部所示，将上部内部电极3a和下部内部电极3b的一对电极印刷在第1压电板2a上，将上部内部电极3c和下部内部电极3d的一对电极印刷在第2压电板2b上，将这些第1压电板2a和第2压电板2b交替层叠。此外，超声波振子1在上述第1压电板2a和第2压电板2b层叠的最初和最后、以及在中央部中，插入有不施加电极的压电板4作为绝缘体，在中央部的压电板4上，在纵振动和弯曲振动的大致公共波节(節)的位置上设有孔5。上述的上部内部电极3a和下部内部电极3b延长到超声波振子1的近前侧侧面而形成，而上部内部电极3c和下部内部电极3d延长到超声波振子1的后侧侧面而形成。这些压电板2a和2b是在将电极印刷到PZT的印制电路基板上后进行定位、层叠，然后烧制而成的。然后，如图1的下部所示，外部电极6将超声波振子1的上部内部电极3a和下部内部电极3b露出的近前侧面的4处配置为正极，将上部内部电极3c和下部内部电极3d露出的后侧面的4处配置为负极。并且，通过引线7将近前面左上的外部电极6和右下的外部电极6连线而构成A相(正极)，同样地通过另一个引线7将近前面右上的外部电极6和左下的外部电极6连线而构成B相(正极)。另外，虽然没有图示，但超声波振子1的朝后的面的4处的外部电极6也同样地布线，构成A相(负极)和B相(负极)。通过对外部电极A相、B相施加DC电压来进行分极处理。此外，在超声波振子1的下表面的后述弯曲振动的振幅取大致极大值的位置上粘接着驱动接触部8，在上表面的弯曲振动的振幅取大致极大值的位置上也粘接着驱动接触部8。以后，将图1的下部所示的粘接着驱动接触部8的状态的部件称作超声波振子1，将没有驱动接触部8的状态(将图1的上部所示的结构层叠、烧制、外部电极和引线的布线结束后的部件)称作振子主体1a。在上述结构的超声波振子1中，如果对A相和B相的外部电极6施加相位差为π/2的交变电压，则能够在上述驱动接触部8的位置激励起较大的椭圆振动。在图2的上部和中央，是示意地说明上述结构中通过向电极施加电压而被驱动振荡的超声波振子1的振子主体1a的超声波椭圆振动的立体图，图2的下部是为了使图2的中央的2次弯曲振动容易理解而仅用振子主体的轮廓线表示的图。首先，如果对图1的下部所示的超声波振子1的A相电极6、6和B相电极6、6施加同相位的共振频率附近的交变电压，则如图2的上部所示，在振子主体1a上激励起由静止位置8和共振纵振动位置9构成的1次纵振动。此时，振子主体1a主要在长度方向上伸缩，并且中央部的上下左右的尺寸伸缩。此外，在图1的下部中，如果对上述A相电极6、6和B相电极6、6施加逆相位的共振频率附近的交变电压，则如图2的中央所示，在振子主体1a上激励起由静止位置11和共振纵振动位置12构成的2次弯曲振动。此时，振子主体1a的各部分主要在图中的上下方向上振动。这些振动通过用有限元法进行计算机解析就能够预测到，但在实际的超声波振动测量的结果中也能够验证这些预测。另外，在图2的下部，除了静止位置11和共振纵振动位置12，还表示图1的下部所示的分别配置在振子主体1a上下的2个驱动接触部13的运动。这样，为了将动力从振子主体1a有效地传递给驱动支撑体，驱动接触部13优选地固定配置在与超声波振子1的驱动支撑体对置方向的振动最高的位置或其附近。此外，在图2的上部和中央，表示在图2的下部所示的作为振动的波节部的中央部14的位置上形成的、安装在图1的下部所示的孔5中的销部件15。图3是示意地表示施加相位差为π/2的共振频率附近的交变电压时的超声波振子1的驱动接触部13的椭圆振动的图。另外，在图3中将驱动接触部13用经由板状体16的连结型来表示。此外，驱动接触部13在为不经由板状体的各个单独的驱动接触部的情况下，以下所说明的椭圆振动的运动也相同。图3的上部表示A相电极6、6比B相电极6、6所施加的交变电压的相位提前π/2时的动作，振子主体1a的底面的驱动接触部13做逆时针方向的旋转，而振子主体1a的上表面的驱动接触部13做顺时针方向的旋转。并且，图3的下部表示A相电极6、6比B相电极6、6所施加的交变电压的相位落后π/2时的动作，振子主体1a的底面的驱动接触部13做顺时针方向的旋转，而振子主体1a的上表面的驱动接触部13做逆时针方向的旋转。这样，优选为将振子主体1a的同一面的驱动接触部13配置在向相同方向旋转的位置，并且将对置面的驱动接触部13配置在向相反方向旋转的位置。由此，能够最有效地提取对于驱动支撑体的相对驱动力。图4是表示超声波线性马达的超声波振子和作为驱动支撑体的2根轴的卡合的基本形式的图。另外，在图4中，对于与图3所示的结构相同的构成部分，标以与图3所示的构成部分相同的标号来表示。此外，省略了图1的下部所示的外部电极等的图示。在图4中，超声波振子1被上部的固定轴17-1和下部的可动轴17-2从上下夹持，可动轴17的两端部分别被螺旋弹簧18从下向上推压施力。并且，驱动接触部13和上下的轴17(17-1、17-2)的接触卡合部的形状，为圆棒状的导引轴17和驱动接触部13的凹状的接触部沿着圆棒状的导引轴17的外形的圆弧状。由此，振子主体1a的由纵振动和弯曲振动合成的椭圆振动，经由4个驱动接触部13而作用在从上下夹住超声波振子1的轴17上，按照轴17的圆棒状的外形和超声波振子1的各驱动接触部13的凹状的圆弧形的接触面所形成的导引，超声波振子1在图中左右方向上进退移动。在该超声波振子1上，虽然在图4中省略了图示，但在侧面上突设有图2的上部和中央所示的销部件15。用主体装置支撑上下的轴17(17-1、17-2)和螺旋弹簧18、将销部件15连结到被驱动体上，从而通过超声波振子1相对于上下的轴17的进退移动使被驱动体在相同方向上进退移动。或者，用主体装置支撑销部件15、将上下的轴17(17-1、17-2)和螺旋弹簧18的支撑部件连结到被驱动体上，从而通过被超声波振子1驱动而左右进退移动的上下的轴17，经由支本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波振子，其中压电元件和内部电极交替层叠，并具有与该内部电极导通的外部电极；该超声波振子具有：内部电极组，沿着与作为第１方向的层叠方向正交的第２方向和第３方向大致分成４部分；以及第１外部电极组和第２外部电极组，分别与上述内部电极组导通；通过对上述第１外部电极组和上述第２外部电极组施加交变电压，同时激励起主振动在上述第２方向上发生的纵振动模式、和主振动在上述第３方向上发生的弯曲振动模式，从而产生超声波椭圆振动；其特征在于，具有电极连接用导体膜，所述电极连接用导体膜 沿着与上述层叠方向垂直的面上形成，分别将上述第１外部电极组的预定的外部电极和上述第２外部电极组的预定的外部电极电连接。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：佐佐木靖夫，
申请(专利权)人：奥林巴斯株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]