弹性表面波激励装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种在可像玻璃那样自由设定形状的材料的表面上有效激励可利用机械振动的弹性表面波的弹性表面波激励装置。在本发明专利技术的弹性表面波激励装置中，设置有：玻璃等非压电体（３０）、压电体（２０）、介于该非压电体（３０）与压电体（２０）之间的梳形电极（１１）、以及将压电体隔着梳形电极压接在非压电体上的施压单元（４２），对梳形电极（１１）施加交流电压，在非压电体（３０）上激励弹性表面波。通过对梳形电极（１１）施加交流电压，使压电体（２０）上产生驻波，经电极（１１）将该交变应力向玻璃基板等非压电体（３０）传播，在非压电体（３０）上激励可利用机械振动的弹性表面波。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在玻璃等非压电原材料上激励弹性表面波(surfaceacoustic waveSAW)的装置，可使弹性表面波在非压电原材料上有效地产生。
技术介绍
作为超声波振动的一种的弹性表面波，一直以来在通信机用的滤波器或共振器等器件中得到应用，另外，关于在传感器或致动器等方面的应用，研究开发正取得进展。如图18所示，当在压电性基板2上形成具有叉指电极的梳形电极11并在该电极间施加交流电压时，弹性表面波在压电性基板2的表面产生。此时，如图19所示，在压电性基板2中，在叉指电极周边的电场13作用下，在叉指电极的负电极附近和正电极附近产生反向应力12。该电极11的正/负因交流电压反转，在电极11附近产生的应力12的方向也周期性地重复反转，从而在压电性基板2中产生弹性表面波。该弹性表面波的频率取决于梳形电极11的几何形状(叉指电极的节距)，所产生的弹性表面波沿图18的左右方向传播。也就是说，压电性基板2也作为传播弹性表面波的介质发挥功能。当弹性表面波在压电性基板2中传播时，如图20的示意性剖面图所示，压电性基板2的表面附近的粒子进行椭圆运动。在通信机用滤波器的情况下，在压电性基板2上距梳形电极11设置一段距离地形成相同形状的接收用梳形电极，在压电性基板2中传播的弹性表面波由接收用梳形电极再转换为电信号。另外，在下述非专利文献1中，记载了利用弹性表面波的波动现象的“弹性表面波线性电动机”。该电动机在弹性表面波所传播的压电性基板上配置有成为驱动体的滑块(slider)，当将该滑块按压在压电性基板上时，压电性基板表面附近的粒子的椭圆运动通过摩擦传递给滑块，在压电性基板之上，滑块沿着与弹性表面波的传播方向相反的方向移动。另外，在下述非专利文献2中，记载了利用弹性表面波的波动现象的“皮肤感觉显示器”。该器件利用在压电性基板上传播的弹性表面波的机械振动使振动在手指的皮肤表面产生，将该器件安装在PC用鼠标的按钮部分，操作人员在操作该鼠标、用光标去描PC画面上所显示的凹凸面时，根据光标位置调制器件的SAW驱动信号，由此操作人员在指尖上可感觉到相当于该凹凸的粗糙度感。为了在这些压电性基板中以高效率激励弹性表面波，广泛地采用了LiNbO3等压电性单晶基板。另外，近年来，发现了在晶体的切割方向能得到较高机电耦合系数的KNbO3等材料，其应用正在期待之中。另外，在利用非压电原材料的弹性表面波的装置中，如下述非专利文献3中所记述的那样，将弹性表面波用于触摸位置的检测的触摸屏广为人知。如图21所示，该装置具有可进行SAW的传播的玻璃基板30以及在其周边相向配置的一对驱动电极31和一对接收电极32。驱动电极31和接收电极32具备“ㄑ”字形状的梳形电极111，该梳形电极111在设置于玻璃基板30的电极位置处的压电薄膜21上形成。从驱动电极31发送的弹性表面波在玻璃基板30的表面传播并被接收电极32接收，而当用手指触摸玻璃基板30时，由于通过触摸位置的弹性表面波衰减，所以可分析该接收信号并检测出触摸位置。另外，利用弹性表面波的触摸屏在下述专利文献1中也有记载。在该触摸屏中，使梳形电极朝向玻璃基板一侧地将形成了梳形电极的多块压电板固定在玻璃基板的周围。另外，在下述专利文献2中，记述了在厚度约为220μm的压电薄板上形成梳形电极并用环氧树脂将该压电薄板与玻璃基板粘结在一起使得将梳形电极夹持其间的超声波转换器。另外，在下述专利文献3中，记述了在厚度约为200μm的压电体上形成梳形电极并在玻璃基板的压电体接合面上形成沟槽，经熔融金属层将压电体的电极形成面的相反面与玻璃基板接合在一起的压电体装置。专利文献1特开2002-196876号公报专利文献2特开平6-46496号公报专利文献3特开2003-8094号公报非专利文献1http://www.intellect.pe.u-tokyo.ac.jp/reseach/sawmotor/sawmotor-j.html“弹性表面波线性电动机”非专利文献2http://www.intellect.pe.u-tokyo.ac.jp/reseach/saw-tactile/saw-tactile-j.html“应用了弹性表面波的皮肤感觉显示器”非专利文献3http://pcweb.mycom.co.jp/news/2002/11/26/14.html“开发透光率98％的指向清晰PDA的触摸屏”但是，压电性单晶基板制造不易，能得到的最大晶片尺寸约为直径10cm(4英寸)左右。另外，每一片的单价也很昂贵。在将弹性表面波的机械振动用到机电学的情况下，必须在宽范围内激励弹性表面波，跨长距离传播弹性表面波，但这样的应用受到激励弹性表面波的压电性单晶基板的尺寸限制。在上述非专利文献3所述的触摸屏中，在玻璃基板上激励弹性表面波，但此时在玻璃基板上传播的弹性表面波的功率很弱，无法用该结构取出弹性表面波的机械能并应用到机电学中。另外，即使按照上述非专利文献1～3所述的结构，也无法使强功率的弹性表面波在玻璃基板上产生。
技术实现思路
本专利技术是解决这样的课题的专利技术，其目的在于，提供一种在可像玻璃那样自由设定形状的材料的表面上能有效激励弹性表面波的弹性表面波激励装置。本专利技术的弹性表面波激励装置具备非压电体、压电体、介于该非压电体与压电体之间的梳形电极、以及将上述压电体隔着该梳形电极压接在上述非压电体上的施压单元，与梳形电极的叉指电极正交的方向(即，弹性表面波传播方向)的上述压电体的长度被设定为在对梳形电极施加交流电压时在上述压电体上产生弹性波的驻波的长度，通过该压电体上所产生的驻波而在非压电体上激励弹性表面波。在该装置内，压电体与电极和非压电体的声耦合由施压单元来增进，压电体上产生的弹性波的驻波的应力经电极传播到玻璃基板等非压电体上。另外，在本专利技术的弹性表面波激励装置中，使弹性表面波在压电体上作为弹性波产生。在该装置内，在压电体的与非压电体相接的面的表面上产生弹性表面波的驻波。另外，在本专利技术的弹性表面波激励装置中，将上述压电体的上述长度设定为在该压电体上传播的波的1/2波长的整数倍的长度。具有该长度的压电体在将交流电压施加到梳形电极时，产生弹性波或弹性表面波的驻波。另外，在本专利技术的弹性表面波激励装置中，将上述叉指电极与邻接的叉指电极的节距设定为在上述非压电体上传播的波的1/2波长。通过该各叉指电极在非压电体上所激励的各弹性表面波成为全部同相，将它们合成，弹性表面波的振幅会增大。另外，在本专利技术的弹性表面波激励装置中，在上述压电体的与梳形电极相接一侧的面的不与叉指电极接触的位置上，与叉指电极并行地设置有用于增进压电体与非压电体的声耦合的沟槽。该沟槽的存在降低了压电体的等效的杨氏模量，即使在压电体上产生的弹性表面波的波长与非压电体上所激励的弹性表面波的波长不同的情况下，也可增进两者的声耦合。另外，因压电体的等效的杨氏模量的降低，提高了压电体的等效的压电系数。其结果是，非压电体上的弹性表面波的激励效率得到提高。另外，在本专利技术的弹性表面波激励装置中，与上述叉指电极接触的上述压电体的凸条部被构成为在非压电体表面上所激励的弹性表面波的频率下共振，在叉指电极形成面的垂直方向上伸缩。该凸条部的共振振动增强，非压电体通过该凸条部以大的振幅受到激励本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种弹性表面波激励装置，其特征在于，具备：非压电体、压电体、介于上述非压电体与压电体之间的梳形电极、以及将上述压电体隔着上述梳形电极压接在上述非压电体上的施压单元，与上述梳形电极的叉指电极正交的方向的上述压电体的长度被设定为在对上述梳形电极施加交流电压时在上述压电体上产生弹性波的驻波的长度，通过上述压电体上所产生的上述驻波而在上述非压电体上激励弹性表面波。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：高崎正也，
申请(专利权)人：国立大学法人埼玉大学，
类型：发明
国别省市：JP[日本]