驱动装置的制作方法

专利名称：驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适合于例如在带摄像头的手机或小型数码相机等中 驱动透镜等的驱动装置。
背景技术：
作为以往的上述技术领域的驱动装置，在专利文献l， 2记载有具 备沿着规定的伸缩方向伸缩的机电转换元件；在伸縮方向的机电转换 元件的一端所安装的驱动部件；摩擦卡合于驱动部件的被驱动体；通过 焊料或导电性粘接剂等电连接有机电转换元件的挠性印刷基板等的印刷 基板的驱动装置。
而且，在专利文献3记载有具备沿着规定的伸縮方向伸缩的机电转 换元件；在伸縮方向的机电转换元件的一端所安装的驱动部件；摩擦卡 合于驱动部件的被驱动体；支撑机电转换元件的支撑体的驱动装置。
在这些驱动装置中，具有锯齿状波形的驱动脉冲被施加在机电转换 元件上，以伸长速度和收缩速度不同的状态使机电转换元件变形。因 此，机电转换元件若以慢速度变形，则被驱动体通过摩擦相对驱动部件 静止，相反，机电转换元件若以快速度变形，则被驱动体通过惯性相对 驱动部件移动。从而，通过将具有锯齿状的驱动脉冲反复施加到机电转 换元件，能够使被驱动体以微细的间距间歇地移动。
专利文献1专利公开2007-274777号公报
专利文献2专利公开2006-311794号公报
专利文献3专利公开2007-74889号公报
然而，在专利文献l， 2所记载的驱动装置中，由于使得机电转换元 件的伸縮方向大致与印刷基板的表面垂直而在印刷基板上安装机电转换 元件，因此，存在妨碍在与机电转换元件的伸缩方向大致垂直的方向的
驱动装置的縮小化的问题。
这种问题在专利文献3所记载的驱动装置中，也通过在机电转换元 件上电连接引线，传送用于驱动机电转换元件的电信号为一般，所以同样。
另外，在专利文献3所记载的驱动装置中，通过在机电转换元件上 电连接引线，传送用于驱动机电转换元件的电信号是通常做法，所以存 在还发生如下的问题的忧虑。S卩，在组装驱动装置时，由于在支撑体固 定机电转换元件以后进行引线成形，因此，在机电转换元件和引线的连 接部而应力集中就损伤连接部，其结果，存在不可将电信号确切地传送 到机电转换元件上的忧虑。

发明内容
因而，本发明是借鉴于这种情况提出的，其目的在于提供一种在与 机电转换元件的伸縮方向大致垂直的方向上可谋求縮小化的驱动装置。 为了达成上述目的，本发明所涉及的驱动装置，其特征在于，具
备沿着规定的伸縮方向伸縮的机电转换元件；在伸缩方向的机电转换 元件的一端所安装的驱动部件；与驱动部件摩擦卡合的被驱动体；传送 用于驱动机电转换元件的电信号的印刷基板，机电转换元件按照伸縮方 向大致与印刷基板的表面平行的方式被安装在印刷基板的表面，并与印 刷基板电连接。
在此驱动装置中，使得机电转换元件的伸縮方向大致与印刷基板的 表面平行，在印刷基板的表面安装机电转换元件，机电转换元件与印刷 基板电连接。由此，印刷基板的厚度方向与机电转换元件的伸縮方向大 致垂直的方向一致，因此，在此方向上可谋求驱动装置的低背化。
而且，在本发明所涉及的驱动装置中，在安装有机电转换元件的部 分，在伸缩方向的印刷基板的长度优选与在伸缩方向的机电转换元件的 长度相等、或者比在伸縮方向的机电转换元件的长度更短。此时，可防 止印刷基板妨碍对机电转换元件的一端安装驱动部件或在机电转换元件 的另一端安装锤。
在本发明所涉及的驱动装置中，印刷基板优选为挠性印刷基板。通
过将挠性印刷基板用作印刷基板，可使布线布局的自由度增大。
在本发明所涉及的驱动装置中，机电转换元件优选为介由导电性粘 接剂与印刷基板电连接。通过使用比焊料刚性更低且弹性高的导电性粘 接剂，可防止起因于与印刷基板的电连接而阻害机电转换元件的伸缩。
在本发明所涉及的驱动装置中，机电转换元件优选为在与安装有印 刷基板的部分相对向的部分，相对伸縮方向从侧方由弹性部件支撑。根 据此构成，通过机电转换元件的伸縮的振动难以传达到弹性部件，因 此，可防止伴随机电转换元件的伸縮的共振之影响，并对驱动部件使被 驱动体确实地移动。
而且，本发明所涉及的驱动装置，其特征在于，具备沿着规定的 伸缩方向伸縮的机电转换元件；在伸縮方向的机电转换元件的一端所安 装的驱动部件；与驱动部件摩擦卡合的被驱动体；介由导电性粘接剂电 连接机电转换元件，并传送用于驱动机电转换元件的电信号的印刷基 板；和支撑机电转换元件的支撑体，并且支撑体通过印刷基板被固定于 支撑体而支撑机电转换元件。
在此驱动装置中，介由导电性粘接剂电连接机电转换元件的印刷基 板使用于用于驱动机电转换元件的电信号的传送。因此，使印刷基板的 厚度方向与机电转换元件的伸縮方向大致垂直的方向一致，在该方向能 够谋求驱动装置的縮小化。进一步，通过其印刷基板被固定在支撑体， 而支撑体支撑机电转换元件。由此，在组装驱动装置时，可回避在机电 转换元件和印刷基板的连接部应力集中，通过印刷基板可将电信号确实 地传送到机电转换元件。
在本发明所涉及的驱动装置中，印刷基板优选为挠性印刷基板，通 过加强部件被固定于支撑体。通过将挠性印刷基板用作印刷基板，而可 使布线布局的自由度增大。而且，由于通过加强部件挠性印刷基板被固 定在支撑体，因此，可防止挠性印刷基板变形而损伤机电转换元件和挠 性印刷基板的连接部的现象。
根据本发明，在大致与机电转换元件的伸縮方向垂直的方向，可谋 求驱动装置的縮小化。


图1是本发明所涉及的驱动装置的第1实施方式的剖面图。
图2是沿着图i的n-n线的剖面图。
图3是沿着图i的in-in线的剖面图。
图4是图i的驱动装置的压电元件周边的立体图。
图5是本发明所涉及的驱动装置的第2实施方式的剖面图。
图6是沿着图5的VI-VI线的剖面图。
图7是沿着图5的vn-vn线的剖面图。
图8是沿着图5的環-V1D线的剖面图。
图9是图5的驱动装置的压电元件单元周边的立体图。
图10是图5的驱动装置的压电元件单元周边的正视图。
图11是使图5的驱动装置的压电元件运作的驱动电路的电路图。
图12是输入于图11的驱动电路的输入信号的波形图。
图13是从图11的驱动电路输出的输出信号的波形图。
图14是变形例的驱动装置的压电元件单元周边的正视图。
图15是变形例的驱动装置的压电元件单元周边的剖面图。
图中l-驱动装置，2-透镜框(被驱动体)，4-支架(支撑体)，
5-压电元件(机电转换元件)，6-驱动轴(驱动部件)，7-挠性印刷基
板，8-导电性粘接剂，9-加强板(加强部件)。
具体实施例方式
以下，参照附图详细说明本发明的优选实施方式。另外，在各图中 对同一或相当部分附上同一符号，省略重复的说明。 [第l实施方式]
图l是本发明所涉及的驱动装置的第l实施方式的剖面图。图2是沿着 图i的n-n线的剖面图。如图l、 2所示，驱动装置l用于将透镜框(被驱 动体)2保持的透镜3沿着光轴0A驱动，例如，适合于带摄像头的手机或 小型数码相机等。驱动装置1在构成驱动装置1的外周的支架4内具备有 压电元件(机电转换元件)5、驱动轴(驱动部件)6、挠性印刷基板 (FPC) 7及锤11。 200810149125.5
说明书第5/10页
压电元件5沿着平行于光轴0A的伸縮方向(以下，仅称为「伸縮方
向」)伸縮。在压电元件5中，与安装有FPC7的部分5a相对向的部分5b， 例如由通过硅胶而成的弹性部件12挟持，此弹性部件12固定于支架4。由 此，压电元件5在与安装有FPC7的部分5a相对向的部分5b，相对伸缩方向 从侧方由弹性部件12弹性支撑。驱动轴6沿着伸缩方向延伸，通过粘接剂 被固定于伸縮方向的压电元件5的一端。此驱动轴6例如通过碳石墨等即 石墨结晶被强固地复合而成的石墨复合体而形成为圆柱状。
锤11安装在伸缩方向的压电元件5的另一端。此锤ll通过对压电元件 5的另一端侧赋予负荷而防止压电元件5的另一端侧比一端侧更大地变位 的现象。作为锤ll，为了将压电元件5的伸缩有效地传达到驱动轴6侧， 优选是比驱动轴6重的锤。另外，例如，若通过将锤ll的另一端侧固定于 支架4而支撑压电元件5，则不需要弹性部件12。
驱动轴6的一端部，以间隙镶嵌的状态贯通于形成在支架4具有的隔 板部41的轴承孔41a。另一方面，驱动轴6的另一端部，以间隙镶嵌的状 态贯通于形成在支架4具有的隔板部42的轴承孔42a。由此，驱动轴6可沿 着伸缩方向进行往复移动。另外，在支架4形成有开口部4a，开口部4a由 拆装自如的支架壳13覆盖。
在驱动轴6摩擦卡合有通过隔板部41、 42在它们之间使移动区域 规制的透镜框2的卡合部21。图3沿着图l的m-IE线的剖面图。如图3 所示，剖面V字状的板部件22和剖面V字状的板部件24挟持有驱动轴 6，该板部件22固定在卡合部21的V沟21a内，该板部件24通过卡止 在卡合部21的板弹簧23向板部件22侧赋予弹力。由此，卡合部21在 其移动时在与驱动轴6之间产生一定的摩擦力。
图4是图1的驱动装置的压电元件周边的立体图。如图4所示，压 电元件5与沿大致垂直于伸缩方向的方向延伸的带状FPC7电连接。FPC7 与驱动电路(未图示)电连接，将用于驱动压电元件5的电信号从驱动 电路传送到压电元件5。
压电元件5按照伸縮方向大致与FPC7的表面7a平行的方式通过导 电性粘接剂8被固定于FPC7的表面7a。导电性粘接剂8将压电元件5 的端子和设于FPC7的表面7a的配线17电连接。另外，作为导电性粘接
8
剂8，例如使用包含70重量％的银粒子和20重量％的环氧树脂的热固化 型粘接剂。
在这样构成的驱动装置1中，用于驱动压电元件5的电信号通过 FPC7从驱动电路传送到压电元件5，通过该电信号的输入使压电元件5 反复伸长及收縮。随着此伸长及收缩而使驱动轴6进行往返移动。此 时，通过使压电元件5的伸长速度和收縮速度不同，就使驱动轴6朝一 方向移动的速度和朝另一方向移动的速度不同。由此，使得卡合部21乃 至透镜框2朝所希望的方向移动。
如以上说明，在驱动装置1中，按照压电元件5的伸缩方向大致与 FPC7的表面7a平行的方式，在FPC7的表面7a固定压电元件5，且压电 元件5与FPC7电连接。由此，FPC7的厚度方向(大致垂直于表面7a的 方向)与大致垂直于压电元件5的伸縮方向的方向(此处，也大致垂直 于FPC7的延伸方向的方向) 一致，因此，在该方向可谋求驱动装置1的 縮小化。
而且，由于在用于驱动压电元件5的电信号的传送中使用FPC7，因 此，可使布线布局的自由度增大。进一步，由于在压电元件5和FPC7的 电连接上使用刚性比焊料更低且弹性高的导电性粘接剂8，因此，可防 止起因于与FPC7的电连接而阻害压电元件5的伸縮。
而且，压电元件5，在与安装有FPC7的部分5a相对的部分5b中， 相对伸缩方向从侧方由弹性部件12支撑，所以，压电元件5的伸縮所引 起的振动难以传达到弹性部件12。其结果，可防止随着压电元件5的伸 縮的共振的影响，且相对驱动轴6使透镜框2确实地移动。
图5是本发明所涉及的驱动装置的第2实施方式的剖面图。图6是沿着 图5的VI-VI线的剖面图，图7是沿着图5的VH-VH线的剖面图。如图5 图7 所示，驱动装置l是用于将透镜框(被驱动体)2所保持的透镜3沿着光轴 OA驱动的装置，例如，适合于带摄像机的手机或小型数码相机等的装置。
驱动装置1具备有容纳透镜框2的支架(支撑体)4。支架4支撑有沿 着平行于光轴OA的伸縮方向(以下，仅称「伸縮方向」)伸縮的压电元
件(机电转换元件)5。在伸縮方向的压电元件5的一端通过粘接剂固定 有驱动轴(驱动部件)6，以使其沿着伸縮方向延伸。驱动轴6例如通过 碳石墨等即石墨结晶被强固地复合而成的石墨复合体而形成为圆柱状。 另外，在支架4形成有开口部4a，开口部4a由拆装自如的支架壳13覆盖。
驱动轴6的一端部，以间隙镶嵌的状态贯通于形成在支架4具有的隔 板部41的轴承孔41a。另外，驱动轴6的另一端部，以间隙镶嵌的状态贯 通于形成在支架4具有的隔板部42的轴承孔42a。由此，驱动轴6可沿着伸 縮方向往复移动。
在驱动轴6摩擦卡合有通过隔板部41、 42在它们之间使移动区域 规制的透镜框2的卡合部21。图8是沿着图5的Vffl-VID线的剖面图。如 图8所示，剖面V字状的板部件22和剖面V字状的板部件24挟持有驱 动轴6，该板部件22固定在卡合部21的V沟21a内，该板部件24通过 卡止在卡合部21的板弹簧23向板部件22侧赋予弹力。由此，卡合部 21在其移动时在与驱动轴6之间产生一定的摩擦力。
此处，说明基于支架4的压电元件5的支撑结构。
图9是图5的驱动装置的压电元件周边的立体图，图10是图5的驱动装 置的压电元件周边的正视图。如图9， ll所示，压电元件5通过导电性粘 接剂8电连接在朝大致与伸縮方向直交的方向延伸的带状挠性印刷基板 (FPC) 7的表面。为了提高耐冲击性而导电性粘接剂8优选具有弹性。
FPC7在其前端侧电连接于驱动电路(未图示)，将用于驱动压电元 件5的电信号从驱动电路传送到压电元件5。在FPC7的基端部的背面，通
过粘接剂固定有例如由金属或聚酰亚胺而成的矩形板状的加强板(加强 部件)9。加强板9，从大致与FPC7的表面直交的方向观看具有包括压电 元件5和FPC7的连接部(即，导电性粘接剂8的配置部)的外形。通过这 些压电元件5、驱动轴6、 FPC7、导电性粘接剂8及加强板9构成压电元件 单元IO。
压电元件单元IO，例如，通过由硅胶而成的弹性部件18由螺栓19固 定在支架4具有的架部43。即，FPC7通过加强板9被固定在支架4。这样， 通过将FPC7介由加强板9而固定在支架4，支架4支撑压电元件5。另外， 如图6所示，在FPC7及加强板9分别形成有具有比螺栓19的螺纹部的外径 大的内径的贯通孔7a及贯通孔9a,且贯通孔7a及贯通孔9a连接；螺栓19 的螺纹部，介由形成于贯通孔7a、 9a及弹性部件18的贯通孔18a与形成于 支架4的架部43的螺纹孔43a螺合。
如以上说明，在驱动装置l中，通过导电性粘接剂8电连接有压电元 件5的FPC7，被使用在用于驱动压电元件5的电信号的传送。因此，使 FPC7的厚度方向与大致垂直于压电元件5的伸縮方向的方向一致，在该方 向可谋求驱动装置l的低背化。进一步，通过FPC7介由加强板9被固定于 支架4，从而，支架4支撑压电元件5。由此，在组装驱动装置l时，通过 加强板9将FPC7固定在支架4以后，为了将FPC7在其前端侧与驱动电路电 连接而进行FPC7的成形，但由于压电元件5直接固定在支架4，因此，可 回避对在压电元件5和FPC7的连接部的应力集中。从而，根据驱动装置 1，可通过FPC7将电信号确实地传送到压电元件5。
而且，在驱动装置l中，在用于驱动压电元件5的电信号的传送中使 用FPC7。由此，可使用于将FPC7在其前端侧与驱动电路电连接的布线布 局的自由度增大。进一步，从大致与FPC7的表面直交的方向观看，介由 具有包括压电元件5和FPC7的连接部的外形的加强板9， FPC7被固定于支 架4。因此，在组装驱动装置l时，在支架4内装填压电元件单元10时，可 防止FPC7变形而损伤压电元件5和FPC7的连接部。
而且，在驱动装置l中，压电元件单元10通过螺栓19被固定在支架 4。由此，例如压电元件5发生故障时，从支架4拆下支架壳13，可通过支 架4的开口部4a容易交换压电元件单元10。
而且，在驱动装置l中，FPC7及加强板9分别形成有具有比螺栓19的 螺纹部的外径大的内径的贯通孔7a及贯通孔9a，且贯通孔7a及贯通孔9a 连接。进一步，压电元件单元10通过弹性部件18被固定在支架4。由此， 例如，在压电元件单元10中，即使驱动轴6的安装角度不平衡，通过螺栓 19将压电元件单元10固定在支架4时，可防止通过隔板部41的轴承孔41a 及隔板部42的轴承孔42a过拘束驱动轴6的现象。
接着，说明驱动装置l的动作。图11是使图5的驱动装置的压电元件 运作的驱动电路的电路图。图12是输入于图11的驱动电路的输入信号的 波形图，图13是从图11的驱动电路输出的输出信号的波形图。
如图11所示，驱动电路31设在控制部30内。控制部30进行驱动装置1 的整体控制，例如，具有CPU、 ROM、 RAM、输入信号电路及输出信号电路 等。驱动电路31作为压电元件5的驱动电路起功能，对压电元件5输出驱 动用的电信号。驱动电路31从控制部30的控制信号生成部输入控制信 号，并将该控制信号电压增幅或电流增幅后输出压电元件5的驱动用电信 号。驱动电路31，例如，由逻辑电路U1 U3构成输入段，在输出段使用 具备场效应晶体管(FET) Ql、 Q2的元件。晶体管Q1、 Q2可输出Hi输出 (高电位输出)、Lo输出(低电位输出)及OFF输出(开放输出)作为输 出信号。
图12 (a)是卡合部21接近压电元件5而使透镜框2移动时所输入的输 入信号，图12 (b)是卡合部21远离压电元件5而使透镜框2移动时所输入 的输入信号。而且，图13 (a)是卡合部21接近压电元件5而使透镜框2移 动时所输出的输出信号，图13 (b)是卡合部21远离压电元件5而使透镜 框2移动时所输出的输出信号。
图13 (a) 、 (b)的输出信号是在与图12 (a) 、 (b)的输入信号 同一时刻成为ON/OFF的脉冲信号。图13 (a) 、 (b)的2个信号通过FPC7 输入到压电元件5。在压电元件5输入具有锯齿状波形的脉冲信号也可， 但如图13所示，输入具有锯齿状波形的脉冲信号，也可使压电元件5作 动。此时，压电元件5的驱动信号为具有矩形状波形的脉冲信号即可，因 此，容易生成信号。
图13 (a) 、 (b)的输出信号由成为同一频率的2个脉冲信号构成。 此2个脉冲信号通过使相互的相位不同，就成为相互信号的电位差阶段性 地变大且急剧变小的信号、或相互信号的电位差急剧变大而阶段性地变 小的信号。通过输入这种2个信号，可使压电元件5的伸长速度和收縮速 度不同，可使卡合部21乃至透镜框2移动。
例如，在图13 (a) 、 (b)中，被设定为一方的信号从Hi成为Lo之 后，另一方的信号成为Hi。在该些信号中，按照一方的信号成为Lo后经 过一定的时滞t^而另一方的信号成为Hi方式设定。而且，2个信号都为 Lo时作为输出成为断开状态(开放状态)。
图13 (a) 、 (b)的输出信号即作为使压电元件5运作的电信号，使 用超过声频的频率信号。在图13 (a) 、 (b)中，2个信号的频率为超 过声频频率的频率信号，例如，被设为30 80kHz，更优选为40 60kHz 的频率信号。通过使用这种频率的信号，可减少压电元件5的在听觉区的 运作音。
通过以上，驱动装置l如以下运作。即，电信号输入于压电元件5， 通过该电信号的输入使压电元件5反复伸长及收缩。随着该伸长及收縮而 驱动轴6往返移动。此时，通过使压电元件5的伸长速度和收缩速度不 同，驱动轴6朝一方向移动的速度和朝另一方向移动的速度不同。由此， 可使卡合部21乃至透镜框2朝所希望的方向移动。
本发明不限于上述实施方式。
例如，在上述第l实施方式中，在用于驱动压电元件5的电信号的传 送中，也可以使用所谓的刚性基板而替代FPC7。而且，在压电元件5和 FPC7或刚性基板的电连接中使用焊料也可。
而且，上述第l实施方式，为驱动装置1驱动透镜框2的情况，但驱动 装置也可以驱动透镜框2以外的被驱动体。
而且，在上述第2实施方式中，如图14所示，例如，也可以使由硅胶 而成的弹性部件14介设在压电元件5和FPC7之间，通过导电性粘接剂8在 FPC7的表面电连接压电元件5。此时，防止与其他部件的共振，可将压电 元件5的振动确实地传达到驱动轴6。
而且，在上述第2实施方式中，压电元件单元10对支架4的固定不限 于由螺栓19的固定，也可以通过粘接剂固定。作为一例，如图15所示， 也可以在使压电元件单元10的加强板9与支架4的壁部内面抵接的状态 下，通过在形成于支架4的壁部的多个贯通孔4b内填充粘接剂15，将压电 元件单元10固定在支架4。
而且，上述第2实施方式中，印刷基板为FPC7的情况，但印刷基板也 可以为所谓的刚性基板。印刷基板为刚性基板时，加强板9不是必须的。
另外，上述第2实施方式为驱动装置1驱动透镜框2的情况，但驱动装 置也可以为驱动透镜框2以外的被驱动体。
权利要求
1. 一种驱动装置，其特征在于，具备沿着规定的伸缩方向伸缩的机电转换元件；在上述伸缩方向的上述机电转换元件的一端所安装的驱动部件；与上述驱动部件摩擦卡合的被驱动体；传送用于驱动上述机电转换元件的电信号的印刷基板，上述机电转换元件按照上述伸缩方向大致与上述印刷基板的表面平行的方式被安装在上述印刷基板的表面，并与上述印刷基板电连接。
2. 根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于， 在安装有上述机电转换元件的部分，在上述伸縮方向的上述印刷基板的长度与上述伸縮方向的上述机电转换元件的长度相等、或者比上述 伸縮方向的上述机电转换元件的长度更短。
3. 根据权利要求1或2所述的驱动装置，其特征在于， 上述印刷基板为挠性印刷基板。
4. 根据权利要求1或2所述的驱动装置，其特征在于， 上述机电转换元件介由导电性粘接剂与上述印刷基板电连接。
5. 根据权利要求1或2所述的驱动装置，其特征在于， 上述机电转换元件，在与安装有上述印刷基板的部分相对向的部分，相对上述伸縮方向从侧方由弹性部件支撑。
6. —种驱动装置，其特征在于，具备 沿着规定的伸缩方向伸缩的机电转换元件； 在上述伸縮方向的上述机电转换元件的一端所安装的驱动部件； 与上述驱动部件摩擦卡合的被驱动体；介由导电性粘接剂电连接上述机电转换元件，并传送用于驱动上述 机电转换元件的电信号的印刷基板； 支撑上述机电转换元件的支撑体，上述支撑体通过上述印刷基板被固定在上述支撑体，而支撑上述机 电转换元件。
7. 根据权利要求6所述的驱动装置，其特征在于， 上述印刷基板为挠性印刷基板，且介由加强部件被固定在上述支撑体。
全文摘要
本发明提供一种可在与机电转换元件的伸缩方向大致垂直的方向上谋求低背化的驱动装置。在驱动装置(1)中，按照压电元件(5)的伸缩方向大致与FPC(7)的表面平行的方式将压电元件(5)固定在FPC(7)的表面，压电元件(5)与FPC(7)电连接。由此，FPC7的厚度方向与压电元件(5)的伸缩方向大致垂直的方向一致，所以，可在此方向上谋求驱动装置(1)的低背化。
文档编号G02B7/04GK101388619SQ20081014912
公开日2009年3月18日 申请日期2008年9月12日 优先权日2007年9月14日
发明者永田和章, 真锅充雄 申请人:富士能株式会社