层叠压电元件以及超声波马达的制作方法

专利名称：层叠压电元件以及超声波马达的制作方法
技术领域：
本发明涉及层叠压电元件以及超声波马达。
背景技术：
近年来，作为取代电磁型马达的新型马达，利用了层叠压电元件等的振动体的振 动的超声波马达被广泛关注。该超声波马达与以往的电磁型马达相比，在不使用齿轮就能 够获得低速高推动力的方面、保持力高的方面、冲程长、高分解度的方面、肃静性优秀的方 面、不产生磁噪声且不受磁噪声的影响的方面等具有优势。在这样的超声波马达中，作为振动体主要使用层叠压电元件。例如在与相同厚度 的单一的板状的压电体相比较的情况下，根据层叠压电元件的不同，通过低的施加电压能 够获得更大的变形扭转和/或发生力。因此，近年来，特别是作为构成超声波马达等的振动 驱动装置的振动体而使用层叠压电元件。然而，基于近年来层叠压电元件的小型化以及高精度化等原因，因此希望能够提 高对层叠压电元件进行层叠化时的层叠精度。另外，若不能够维持良好的层叠精度，则在层 叠时会产生偏差。若该偏差变大，当然层叠压电元件本来的功能就不能够得到充分的发挥。例如，电极层的偏差会招致作为压电元件的对向电极的面积减少而压电特性低 下，贯通孔电极的偏差在极端的情况下会招致不可导通，电极层间变得不能够连接，即使连 接上了也不完全而导体电极的电阻抗会增加，从而会导致电力损失的发生。此外，在层叠精 度不良好的情况下，由于该层叠压电元件的对象性会被破坏，在使用了该层叠压电元件的 超声波马达中，会产生因驱动方向而引起的驱动速度的差和/或位置精度的差。鉴于这样的情况，例如在日本特开平11-233846号公报中公开了下述这样的层叠 压电元件的制造方法。S卩，在日本特开平11-233846号公报所公开的层叠压电元件的制造方法中，将交 替重叠层叠了多个由具有电气-机械能变换功能的材料构成的压电体层和电极材料的电 极层作为一次层叠体，在对该一次层叠体进行烧结而形成层叠压电元件的层叠压电元件的 制造方法中，在上述压电体层上设置用于检测在相对于各电极层的平面内二维方向上的位 置偏差的记号。由此，根据日本特开平11-233846号公报中所公开的技术，提供了能够简单地判 别层叠压电元件的层叠状态是否良好的层叠压电元件的制造方法。然而，根据日本特开平11-233846号公报中所公开的技术，虽然在层叠工序中能 够视觉辨认偏差，但在层叠工序后切断成单个的层叠压电元件(作为成品的层叠压电元 件)中不能够视觉辨认偏差。此外，在日本特开平11-233846号公报所公开的技术中，为了检测在相对于各电 极层的平面内二维方向上的位置偏差，上述压电体层上所设置的记号是仅用于检测位置偏 差而设置的记号。因此，另外需要用于设置该记号的空间以及材料。另外，使用日本特开平11-233846号公 报中所公开的技术，为了检测出上述压电体层的短边方向、长边方向、以及在与层叠方向垂直的平面内的旋转方向的位置偏差，在各 个压电体层上需要分别设置2个以上的用于检测位置偏差的记号。在该情况下，进一步需 要设置用于检测位置偏差的记号的空间以及材料，因而制造效率低下。

发明内容
本发明是鉴于上述的情况而作出的，目的在于提供一种层叠压电元件以及具备该层叠压电元件的超声波马达，上述层叠压电元件在层叠压电元件完成后能够检测出层叠压 电元件的层叠精度(构成该层叠压电元件的矩形形状的压电材料的短边方向、长边方向、 以及与该层叠方向垂直的平面内的旋转方向的偏差)，且不需要用于实现上述目的的新的 材料以及空间。为了达成上述的目的，本发明的第一方式的层叠压电元件通过将第一压电材料和 第二压电材料交替层叠多个而构成，所述第一压电材料中形成有第一内部电极组，与所述 第一内部电极组的形成面平行的方向上的断面形状为矩形，所述第二压电材料中形成有第 二内部电极组，与所述第二内部电极组的形成面平行的方向上的断面形状与上述第一压电 材料相同，该层叠压电元件的特征在于，上述第一内部电极组具备第一露出部组，该第一露 出部组朝向构成上述第一压电材料的上述断面形状的4个边中的、包含不相对的2个边的 至少2个以上的边延伸，并形成在上述第一压电材料的端部，并且，上述第二内部电极组具 备第二露出部组，该第二露出部组朝向构成上述第二压电材料的上述断面形状的4个边中 的、包含不相对的2个边的至少2个以上的边延伸，并形成在上述第二压电材料的端部，根 据上述第一露出部组和上述第二露出部组，能够检测上述第一压电材料和上述第二压电材 料的层叠精度。为了达成上述的目的，本发明的第二方式的超声波马达具备层叠压电元件，该层 叠压电元件通过将第一压电材料和第二压电材料交替层叠多个而构成，所述第一压电材料 中形成有第一内部电极组，与所述第一内部电极组的形成面平行的方向上的断面形状是矩 形，所述第二压电材料中形成有第二内部电极组，与所述第二内部电极组的形成面平行的 方向上的断面形状与上述第一压电材料相同，该超声波马达通过使上述层叠压电元件中同 时产生纵向振动模式和弯曲振动模式来产生椭圆振动，通过该椭圆振动来获得驱动力从而 驱动被驱动构件，该超声波马达的特征在于，上述第一内部电极组具备第一露出部组，该第 一露出部组朝向构成上述第一压电材料的上述断面形状的4个边中的、包含不相对的2个 边的至少2个以上的边延伸，并形成在上述第一压电材料的端部，并且，上述第二内部电极 组具备第二露出部组，该第二露出部组朝向构成上述第二压电材料的上述断面形状的4个 边中的、包含不相对的2个边的至少2个以上的边延伸，并形成在上述第二压电材料的端 部，根据上述第一露出部组和上述第二露出部组，能够检测上述第一压电材料和上述第二 压电材料的层叠精度。


图1是表示本发明的一个实施方式的超声波马达的一个构成例的图。图2A是表示构成上述层叠压电元件3的压电材料的一个构成例的图。图2B是表示构成上述层叠压电元件3的压电材料的一个构成例的图。
图3A是表示层叠多个图2A以及图2B所示的压电材料且进行烧结时的层叠的一 个例子的示意图。图3B是表示层叠压电元件的外部电极设置面的图。图4A是表示在短边方向上的层叠精度良好的情况下的外部电极设置面C'的一 个例子的图。图4B是表示在短边方向上的层叠精度不良好的情况下的外部电极设置面C'的 一个例子的图。图5是表示对外部电极供电的供电构件的一个连接例的图。图6是表示连接了保持构件、驱动力导出构件和供电构件的压电元件的图。图7是表示利用与驱动力导出构件附近的压电元件的位移有关的等价质量m、由 驱动力导出构件附近的压电元件的振动而产生的力F、由供电构件引起的负荷K、C，对本发 明的一个实施方式的超声波马达进行模型化的图。图8是表示以压电元件的振动振幅为纵轴，以压电元件的振动频率为横轴的图表 的图。图9A是表示第一变形例中的压电材料的构成例的图。图9B是表示第一变形例中的压电材料的构成例的图。图IOA是表示第二变形例中的压电材料的构成例的图。图IOB是表示第二变形例中的压电材料的构成例的图。图IlA是表示第三变形例中的压电材料的构成例的图。图IlB是表示第三变形例中的压电材料的构成例的图。图12A是表示第四变形例中的压电材料的构成例的图。图12B是表示第四变形例中的压电材料的构成例的图。图13A是表示第五变形例中的压电材料的构成例的图。图13B是表示第五变形例中的压电材料的构成例的图。图14A是表示第六变形例中的压电材料的构成例的图。图14B是表示第六变形例中的压电材料的构成例的图。图15A是表示第七变形例中的压电材料的构成例的图。图15B是表示第七变形例中的压电材料的构成例的图。图16A是表示第八变形例中的压电材料的构成例的图。图16B是表示第八变形例中的压电材料的构成例的图。
具体实施例方式以下，参照附图对本发明的一个实施例的层叠压电元件以及超声波马达进行说 明。图1是表示使用了本发明的一个实施方式的层叠压电元件的超声波马达的一个 构成例的图。如该图所示，具备层叠压电元件3、该层叠压电元件3的保持构件5、被驱动 构件7、从上述层叠压电元件3的椭圆振动(详细在后面说明)获得驱动力来驱动上述被 驱动构件7的驱动力导出构件9、层叠压电元件3的外部电极11、用于向层叠压电元件3供 电的由例如导线 构成的供电构件13。另外，外部电极11和供电构件13通过焊接接合部15被焊接接合。在此，由保持构件5保持的层叠压电元件3利用驱动力导出构件9，对被驱动构件7施加垂直的压力，并且与被驱动构件7连接。然而，若经由供电构件13向层叠压电元件3的外部电极11施加具有相位差的2 个交变信号，则在该层叠压电元件3中产生合成了纵向振动模式和弯曲振动模式的椭圆振 动。并且，安装在层叠压电元件3上的驱动力导出构件9当然也进行与上述层叠压电 元件3相同的椭圆振动。通过该驱动力导出构件9的椭圆运动，如上所述，与驱动力导出构 件9连接的被驱动构件7被驱动。图2A、图2B是表示构成上述层叠压电元件3的压电材料的一个构成例的图。在本 实施方式中，上述层叠压电元件3是通过交替层叠多个图2A所示的压电材料21a和图2B 所示的压电材料21b并进行烧结而构成的。如图2A所示，在压电材料21a中，形成在其表面的3个区域的内部电极23a、25a、 27a分别具有下述这样的朝向外周的露出部。即，上述内部电极23a具有朝向短边C延伸 出的露出部29a。上述内部电极25a具有朝向短边B延伸出的露出部33a。上述内部电极 27a具有朝向长边A延伸出的露出部31a。同样地，如图2B所示，在压电材料21b中，形成在其表面的3个区域的内部电极 23b、25b、27b具有下述这样的朝向外周的露出部。即，上述内部电极23b具有朝向短边C延 伸出的露出部29b。上述内部电极25b具有朝向短边B延伸出的露出部33b。上述内部电 极27b具有朝向长边A延伸出的露出部31b。在此，在交替层叠多个压电材料21a和压电材料21b时，上述压电材料21a中的内 部电极23a、25a、27a和上述压电材料21b中的内部电极23b、25b、27b以分别对应重叠的方
式被配置。另一方面，在交替层叠多个压电材料21a和压电材料21b时，上述压电材料21a中 的露出部29a、31a、33a和上述压电材料21b中的露出部29b、31b、33b以分别不互相重叠的 方式(不互相重复的方式)被配置。另外，作为压电材料21a以及压电材料21b的材料，可以使用例如锆酸钛酸铅等。 此外，压电材料21a以及压电材料21b的纸面垂直方向的厚度为IOym 200μπι程度的任
意厚度。此外，作为内部电极23a、25a、27a以及内部电极23b、25b、27b的材料，可以使用例 如能够耐住压电材料烧结时的温度的银钯等的高融点的导电性材料。图3A、图3B是表示图2A、图2B所示的压电材料21a、21b被交替层叠多个且被烧结 时的层叠的一个例子的示意图。同图所示那样，在交替层叠并烧结了上述的压电材料21a、 21b之后，如下述那样，上述露出部之间被短路而形成外部电极。S卩，上述露出部29a之间被短路而形成外部电极43。上述露出部29b之间被短路 而形成外部电极41。上述露出部31a之间被短路而形成外部电极45。上述露出部31b之 间被短路而形成外部电极47。上述露出部33a之间被短路而形成外部电极51。上述露出 部33b之间被短路而形成外部电极49。另外，外部电极41、43、45、47、49、51的材料为厚度10 μ m以上的银钯或银等的导电性材料。然而，通过在例如上述外部电极41、43间进行分极处理，仅层叠方向上的公共区 域即内部电极23a、23b成为压电活性区域。在此，若向外部电极41、43间施加交变信号，则 在该层叠压电元件3上产生振动。同样地，通过在例如上述外部电极45、47间进行分极处理，仅层叠方向上的公共 区域即内部电极27a、27b成为压电活性区域。在此，若向外部电极45、47间施加交变信号， 则在该层叠压电元件3上产生振动。此外同样地，通过在例如上述外部电极49、51间进行 分极处理，仅层叠方向上的公共区域即内部电极25a、25b成为压电活性区域。在此，若向外 部电极49、51间施加交变信号，则在该层叠压电元件3上产生振动。在层叠压电元件3中同时激发纵向振动模式以及弯曲振动模式时，或者仅弯曲振 动模式的激发时，使用上述内部电极23a、23b的压电活性区域以及内部电极25a、25b的压 电活性区域。另一方面，在层叠压电元件3中的纵向振动模式的激发或该层叠压电元件3 的振动状态的检测中使用内部电极27a、27b的压电活性区域。另外，上述的分极的方向是任意的。即，在相同的压电材料中，对于内部电极23a、 23b间的压电活性区域和内部电极25a、25b间的压电活性区域，分极的方向也可以不是相 同的。此外，层叠的压电材料21a、21b的个数也是任意的。然而，若产生了内部电极23a、25a、27a、23b、25b、27b的尺寸偏差、污点、或者压电 材料21a、21b的层叠精度低下(长边方向的偏差、短边方向的偏差、或与层叠方向垂直的 面内的旋转偏差)，则产生了该偏差等的内部电极和与其相对的内部电极之间的公共区域 (重合区域)会减少，压电活性区域占压电材料整体的比例也会减少。而且，这会成为引起 该层叠压电元件的驱动特性的低下、导通不良的原因。另外，一般来讲，作为引起层叠压电元件的驱动特性低下、导通不良的原因，与内 部电极的尺寸偏差、污点相比，由内部电极的层叠精度低下所引起的情况更多。因此，虽然 希望对各个层叠压电元件进行层叠精度的检查，但由于压电材料包含有铅系物质，因此很 难通过X线透过图像进行检查。因此，在上述的偏差量的测定中，通常进行基于抽出断面观 察的破坏检查，而不进行各个层叠压电元件的检查。然而，根据本实施方式的层叠压电元件3，使用在外部电极设置面A'以及外部电 极设置面B'、C'上露出的各个上述露出部，可以如下所述那样对该层叠压电元件3的层 叠精度进行检查，其中所述外部电极设置面A'由图3B所示的层叠的压电材料21a、21b的 长边(图2A、图2B中的边A)而形成，所述外部电极设置面B'、C'由短边(图2A、图2B中 的边B、C)而形成。以下，参照图4A、图4B，对上述外部电极设置面C'的层叠精度的检查方法进行说 明。图4A是表示短边方向的层叠精度良好的情况下的外部电极设置面C'的一个例子的 图，图4B是表示短边方向的层叠精度不良好的情况下的外部电极设置面C'的一个例子的 图。在压电材料21a、21b的短边方向的层叠精度良好的情况下，如图4A所示，从上述外部电极43伸出的上述露出部29a以及从上述外部电极41伸出的上述露出部29b在大致 一条直线上排列。在压电材料21a、21b的短边方向的层叠精度不良好的情况下，如图4B所示，从上述外部电极43伸出的上述露出部29a以及从上述外部电极41伸出的上述露出部29b没有排列在大致一条直线上而是杂乱排列的。同样地，对于压电材料21a、21b的短边方向的层叠精度，也可以根据外部电极设 置面B'上的露出部33a、33b的排列精度来检查。此外，对于压电材料21a、21b的长边方向 的层叠精度，也可以根据外部电极设置面A'上的露出部31a、31b的排列精度来检查。而且当然，对于与层叠方向垂直的平面内的旋转方向的层叠精度，可以根据如上 述那样而求出的长边方向的露出部的偏差和短边方向的露出部的偏差来导出。另外，如图4A、图4B所示，通过将露出部29a、29b、31a、31b、33a、33b的宽度形成 为比外部电极41、43、45、47、49、51的宽度大，即使在通过印刷等而形成了外部电极41、43、 45、47、49、51之后，也能够观察从外部电极41、43、45、47、49、51伸出的露出部29a、29b、 31a、31b、33a、33b的排列精度。在此，露出部29a、29b、31a、31b、33a、33b的宽度优选例如 0. 2mm以上。然而，如图4A、图4B所示，即使露出部29a、29b、31a、31b、33a、33b的宽度没有形成 为比外部电极41、43、45、47、49、51的宽度大，通过使外部电极41、43、45、47、49、51的厚度 为例如10 μ m左右，即使在通过印刷而形成了外部电极41、43、45、47、49、51之后，也能够通 过该外部电极41、43、45、47、49、51来观察露出部29a、29b、31a、31b、33a、33b，从而能够检 测露出部29a、29b、31a、31b、33a、33b的排列精度。另外，当然在层叠压电元件3上形成外部电极41、43、45、47、49、51的工序以前，露 出部29a、29b、31a、31b、33a、33b的视觉辨认性更加良好，更容易进行上述的层叠精度的检查。然而，在通过上述方法进行了层叠精度的检查后，对于具有超过了规定的层叠精 度基准的层叠精度的层叠压电元件3，使外部电极41、43、45、47、49、51与例如导线、弹性印 刷基板等的供电构件63、65、61连接。在图5所示的例子中，使外部电极41、43与供电构件 61连接，使外部电极45、47与供电构件63连接，使外部电极49、51与供电构件65连接。图6是表示连接了保持构件5、驱动力导出构件9、供电构件13a的层叠压电元件 3的一个例子的图。如同图所示的供电构件13a那样，例如使用弹性印刷基板，将来自多个外部电极 的连接线集约到一个供电构件13a上，从而能够减少部件数，能够使得供电构件13a的连接 工序简单化。即，能够实现外部电极的印刷工序以及供电构件的连接工序都简略化的、生产 性高的层叠压电元件以及超声波马达。另外，由于弹性印刷基板比较轻，因此与将导线焊接 接合在外部电极上的情况相比，振动损失的降低效果更大。另外，在参照图1而说明的超声波马达中的层叠压电元件3中，各个上述露出部延 伸，并设有外部电极11以及供电构件13，以使得至少与该超声波马达的驱动方向大致平行 的方向上的层叠精度能够被检测。由此，如上所述，能够通过非破坏的方式对相对于该超声波马达的驱动方向的层 叠压电元件3的对称性进行检查。因此，能够防止因超声波马达的驱动方向上的压电材料 的层叠精度的不良而产生的问题，即产生基于行进方向的特性的差。如以上说明的那样，根据本实施方式，能够提供一种层叠压电元件以及具备该层 叠压电元件的超声波马达，该层叠压电元件能够在层叠压电元件完成后检测在构成该层叠压电元件的矩形形状的压电材料的短边方向、长边方向、以及与其层叠方向垂直的平面内 的旋转方向上的偏差，并且不需要用于实现上述目的的新的材料以及空间的。具体地讲，本实施方式的层叠压电元件中，将从各个内部电极向外面延伸而形成 的各个露出部兼用作用于检测层叠精度的标记。因此，仅为了该层叠压电元件的层叠精度检测，不需要另外的材料以及空间，在上 述的长边方向、短边方向以及在与层叠方向垂直的平面内的旋转方向，能够以非破坏的方 式对各个压电材料进行检查。然而，根据本实施方式的超声波马达，能够实现抑制由供电构件引起的振动损失 且能够实现高效率化的效果。以下，参照图1、图7以及图8来详细说明。首先，图1所示的上述外部电极11以及上述供电构件13是用于驱动该超声波马 达的必需构成要件。然而，供电构件13也是使上述层叠压电元件3的振动损失的负荷。即， 供电构件13以往一直是超声波马达的效率低下的原因。具体地讲，在例如供电构件13的延伸方向与层叠压电元件3的纵向振动或者弯曲 振动的方向一致的情况下，层叠压电元件3的振动损失更加显著。图7是将图1所示的超声波马达通过与驱动力导出构件9附近的位移有关的等价 质量m、因驱动力导出构件9附近的振动而产生的力F、表示供电构件13的负荷的负荷系数 K、C来进行模型化的图。在此，驱动力导出构件9附近的振动方向上的运动方程式如下算式1HlX = F-KK-Cii(Sl)负荷系数K、C是通过供电构件13的延伸方向、种类、大小、接合方法以及到驱动力 导出构件9为止的距离等来决定的系数。位移量X表示驱动力导出构件9附近的向主要的 位移方向的位移量。另外，由于层叠压电元件3的压电效果而产生的上述力F是一定的，因此上述(式 1)可以表示如下算式2mx = (const) 一 (KX + CX)(式 2)在此，通过使供电构件13的延伸方向是与图7所示的振动方向X独立的方向，能 够减小(式2)中的K及C的值。即，即使不进行层叠压电元件3的设计变更或制造方法的 变更，通过使供电构件13的延伸方向是与上述振动方向X独立的方向，能够实现降低了供 电构件13的振动损失的高效率的超声波马达。另外，参照图7所说明的模型中的上述振动方向X可以当做层叠压电元件3的纵 向振动的振动方向以及弯曲振动的振动方向这两者。即，参照图7而说明的模型是能够适 用层叠压电元件3的纵向振动以及弯曲振动两者的一般化的模型。因此，通过使供电构件13的延伸方向成为与层叠压电元件3的纵向振动以及弯曲 振动这两者都独立的方向，能够最大地减少供电构件13所引起的振动损失。具体地讲，优 选使供电构件13的延伸方向是与层叠压电元件3的纵向振动以及弯曲振动的振动方向成 90°的角度的方向。另外，供电构件13所引起的 振动损失越小，上述驱动力导出构件9附近的振动的加速度越大。即，成为更高效率的超声波马达。如以上说明那样，如图1所示，通过使供电构件13的延伸方向成为与层叠压电元件3的纵向振动的方向以及弯曲振动的方向独立的方向，能够如图8所示的图标所示降低 供电构件13所引起的振动损失。图8是表示了以层叠压电元件3的振动振幅为纵轴、以层 叠压电元件3的振动频率为横轴的图表的图。在图8中，特性曲线71是本实施方式的超声波马达的特性曲线。另一方面，特性 曲线73是以往的超声波马达(供电构件的延伸方向与层叠压电元件3的纵向振动的方向 或者弯曲振动的方向一致的超声波马达)的特性曲线。S卩，如本实施方式的超声波马达所示，在供电构件13的延伸方向是与层叠压电元 件3的纵向振动的方向以及弯曲振动的方向独立的方向的情况下，如特性曲线71所示，能 够获得振动振幅损失少的良好的驱动效率。在本实施方式的超声波马达中，这样通过降低由供电构件引起的振动损失来提高 驱动效率。而且，根据本实施方式，如上所述，由于降低了供电构件13所引起的振动损失，因 此可以将供电构件13以及外部电极41、43、45、47、49、51设置在层叠压电元件3的振动中 的与波腹对应的位置，因此能够提供对于供电构件13以及外部电极41、43、45、47、49、51的 设置场所没有限制的、设计的自由度高的超声波马达。以上，基于一个实施方式说明了本发明，但本发明不仅限于上述的实施方式的内 容，在本发明的要旨的范围内当然可以进行多种的变形以及应用。如上所述，若能够检测长边A方向的偏差、短边B方向的偏差或者短边C方向的偏 差，则必然能够检测在与层叠方向垂直的平面内的旋转方向的偏差。鉴于这种情况，压电材 料中的内部电极以及露出部的构成，除了参照图2所说明的构成以外，还可以是例如以下 的构成。(第一变形例)图9A是表示该第一变形例中的压电材料21a的构成的图，图9B是表示该第一变 形例中的压电材料21b的构成的图。如图9A所示，该第一变形例的压电材料21a具有内部电极101a、103a、105a。内部 电极IOla具备向长边A延伸出的露出部102a，内部电极103a具备向长边A延伸出的露出 部104a，内部电极105a具备向短边C延伸出的露出部106a。如图9B所示，该第一变形例的压电材料2Ib具有内部电极10lb、103b、105b。内部 电极IOlb具备向长边A延伸出的露出部102b，内部电极103b具备向长边A延伸出的露出 部104b，内部电极105b具备向短边C延伸出的露出部106b。在此，在交替层叠多个压电材料21a和压电材料21b时，上述压电材料21a中的内 部电极101a、103a、105a和上述压电材料21b中的内部电极101b、103b、105b以分别对应重
叠的方式被配置。另一方面，在交替层叠多个压电材料21a和压电材料21b时，上述压电材料21a中 的露出部102a、104a、106a和上述压电材料21b中的露出部102b、104b、106b以分别不互相
重叠的方式(不互相重复的方式)被配置。(第二变形例)
图IOA是表示该第二变形例中的压电材料21a的构成的图，图IOB是表示该第二 变形例中的压电材料21b的构成的图。如图IOA所示，该第二变形例中的压电材料21a具备内部电极llla、113a、115a、 117a。内部电极Illa具备向向长边A延伸出的露出部112a，内部电极113a具备向长边A 延伸出的露出部114a，内部电极115a具备向短边B延伸出的露出部116a，内部电极117a 具备向短边C延伸出的露出部118a。如图IOB所示，该第二变形例中的压电材料21b具有内部电极11 lb、113b、115b、 117b。内部电极Illb具备向长边A延伸出的露出部112b，内部电极113b具备向长边A延 伸出的露出部114b，内部电极115b具备向短边B延伸出的露出部116b，内部电极117b具 备向短边C延伸出的露出部118b。在此，在交替层叠多个压电材料21a和压电材料21b时，上述压电材料21a中的内 部电极llla、113a、115a、117a和上述压电材料21b中的内部电极111b、113b、115b、117b以
分别对应重叠的方式被配置。 另一方面，在交替层叠多个压电材料21a和压电材料21b时，上述压电材料21a中 的露出部112a、114a、116a、118a和上述压电材料21b中的露出部112b、114b、116b、118b以 分别不互相重叠的方式(不互相重复的方式)被配置。(第三变形例)图IlA是表示该第三变形例中的压电材料21a的构成的图，图IlB是表示该第三 变形例中的压电材料21b的构成的图。如图IlA所示，该第三变形例中的压电材料21a具有内部电极121a、123a、125a、 127a。内部电极121a具备向短边C延伸出的露出部122a，内部电极123a具备向长边A延 伸出的露出部124a，内部电极125a具备向长边A延伸出的露出部126a，内部电极127a具 备向短边C延伸出的露出部128a。如图IlB所示，该第三变形例中的压电材料21b具有内部电极121b、123b、125b、 127b。内部电极121b具备向短边C延伸出的露出部122b，内部电极123b具备向长边A延 伸出的露出部124b，内部电极125b具备向长边A延伸出的露出部126b，内部电极127b具 备向短边C延伸出的露出部128b。在此，在交替层叠多个压电材料21a和压电材料21b时，上述压电材料21a中的内 部电极121a、123a、125a、127a和上述压电材料21b中的内部电极121b、123b、125b、127b以
分别对应重叠的方式被配置。另一方面，在交替层叠多个压电材料21a和压电材料21b时，上述压电材料21a中 的露出部122a、124a、126a、128a和上述压电材料21b中的露出部122b、124b、126b、128b以 分别不互相重叠的方式(不互相重复的方式)被配置。(第四变形例)图12A是表示该第四变形例中的压电材料21a的构成的图，图12B是表示该第四 变形例中的压电材料21b的构成的图。如图12A所示，该第四变形例中的压电材料21a具有内部电极131a、133a、135a、 137a、139a。内部电极131a具备向短边C延伸出的露出部132a，内部电极133a具备向短边 B延伸出的露出部134a，内部电极135a具备向短边B延伸出的露出部136a，内部电极137a具备向短边C延伸出的露出部138a，内部电极139a具备向长边A延伸出的露出部140a。如图12B所示，该第四变形例中的压电材料21b具有内部电极131b、133b、135b、 137b、139b。内部电极131b具备向短边C延伸出的露出部132b，内部电极133b具备向短边 B延伸出的露出部134b，内部电极135b具备向短边B延伸出的露出部136b，内部电极137b 具备向短边C延伸出的露出部138b，内部电极139b具备向长边A延伸出的露出部140b。在此，在交替层叠多个压电材料21a和压电材料21b时，上述压电材料21a中的内 部电极131a、133a、135a、137a、139a和上述压电材料21b中的内部电极131b、133b、135b、 137b、139b以分别对应重叠的方式被配置。另一方面，在交替层叠多个压电材料21a和压电材料21b时，上述压电材料21a中 的露出部132a、134a、136a、138a、140a和上述压电材料21b中的露出部132b、134b、136b、 138b、140b以分别不互相重叠的方式(不互相重复的方式)被配置。(第五变形例)图13A是表示该第五变形例中的压电材料21a的构成的图，图13B是表示该第五 变形例中的压电材料21b的构成的图。如图13A所示，该第五变形例中的压电材料21a具有内部电极141a、143a、145a、 147a、149a。内部电极141a具备向短边C延伸出的露出部142a，内部电极143a具备向长边 A延伸出的露出部144a，内部电极145a具备向长边A延伸出的露出部146a，内部电极147a 具备向短边C延伸出的露出部148a，内部电极149a具备向长边A延伸出的露出部150a。如图13B所示，该第五变形例中的压电材料21b具有内部电极141b、143b、145b、 147b、149b。内部电极141b具备向短边C延伸出的露出部142b，内部电极143b具备向长边 A延伸出的露出部144b，内部电极145b具备向长边A延伸出的露出部146b，内部电极147b 具备向短边C延伸出的露出部148b，内部电极149b具备向长边A延伸出的露出部150b。在此，在交替层叠多个压电材料21a和压电材料21b时，上述压电材料21a中的内 部电极141a、143a、145a、147a、149a和上述压电材料21b中的内部电极141b、143b、145b、 147b、149b以分别对应重叠的方式被配置。另一方面，在交替层叠多个压电材料21a和压电材料21b时，上述压电材料21a中 的露出部142a、144a、146a、148a、150a和上述压电材料21b中的露出部142b、144b、146b、 148b、150b以分别不互相重叠的方式(不互相重复的方式)被配置。(第六变形例)图14A是表示该第六变形例中的压电材料21a的构成的图，图14B是表示该第六 变形例中的压电材料21b的构成的图。如图14A所示，该第六变形例中的压电材料21a具有内部电极171a、173a、175a。 内部电极171a具备向长边A延伸出的露出部172a，内部电极173a具备向长边A延伸出的 露出部174al以及向短边B延伸出的露出部174a2，内部电极175a具备向长边A延伸出的 露出部176al以及向短边C延伸出的露出部176a2。如图14B所示，该第六变形例中的压电材料21b具有内部电极171b、173b、175b。内部电极171b具备向长边A延伸出的露出部172b，内部电极173b具备向长边A延伸出的 露出部174bl以及向短边B延伸出的露出部174b2，内部电极175b具备向长边A延伸出的 露出部176bl以及向短边C延伸出的露出部176b2。
在此，在交替层叠多个压电材料21a和压电材料21b时，上述压电材料21a中的内部电极171a、173a、175a和上述压电材料21b中的内部电极171b、173b、175b以分别对应重
叠的方式被配置。另一方面，在交替层叠多个压电材料21a和压电材料21b时，上述压电材料21a中 的露出部172a、174al、174a2、176al、176a2和上述压电材料21b中的露出部172b、174bl、 174b2、176bl、176b2以分别不互相重叠的方式(不互相重复的方式)被配置。(第七变形例)图15A是表示该第七变形例中的压电材料21a的构成的图，图15B是表示该第七 变形例中的压电材料21b的构成的图。如图15A所示，该第七变形例中的压电材料21a具有内部电极181a、183a、185a、 187a。内部电极181a具备向长边A延伸出的露出部182a，内部电极183a具备向长边A延 伸出的露出部184a，内部电极185a具备向长边A延伸出的露出部186al以及向短边B延伸 出的露出部186a2，内部电极187a具备向长边A延伸出的露出部188al以及向短边C延伸 出的露出部188a2。如图15B所示，该第七变形例中的压电材料21b具有内部电极181b、183b、185b、 187b。内部电极181b具备向长边A延伸出的露出部182b，内部电极183b具备向长边A延 伸出的露出部184b，内部电极185b具备向长边A延伸出的露出部186bl以及向短边B延伸 出的露出部186b2，内部电极187b具备向长边A延伸出的露出部188bl以及向短边C延伸 出的露出部188b2。在此，在交替层叠多个压电材料21a和压电材料21b时，上述压电材料21a中的内 部电极181a、183a、185a、187a和上述压电材料21b中的内部电极181b、183b、185b、187b以
分别对应重叠的方式被配置。另一方面，在交替层叠多个压电材料21a和压电材料21b时，上述压电材料21a 中的露出部182a、184a，186al、186a2、188al、188a2和上述压电材料21b中的露出部182b、 184b，186bl、186b2、188bl、188b2以分别不互相重叠的方式(不互相重复的方式)被配置。(第八变形例)另外，当然可以构成为只有压电材料21a能够检测出在与层叠方向垂直的平面内 的旋转方向的层叠精度，在采用了这样的构成的情况下也能够提供实现了上述的效果的层 叠压电元件以及具备该层叠压电元件的超声波马达。例如，图16A是表示该第八变形例中 的压电材料21a的构成的图，图16B是表示该第八变形例中的压电材料21b的构成的图。如图16A所示，该第八变形例中的压电材料21a具有内部电极191a、193a、195a、 197a、199a。内部电极191a具备向长边A延伸出的露出部192a，内部电极193a具备向长边 A延伸出的露出部194a，内部电极195a具备向长边A延伸出的露出部196al以及向短边B 延伸出的露出部196a2，内部电极197a具备向长边A延伸出的露出部198al以及向短边C 延伸出的露出部198a2，内部电极199a具备向长边A延伸出的露出部200a。如图16B所示，该第八变形例中的压电材料2Ib具有内部电极19lb、193b、195b、 197b、199b。内部电极191b具备向长边A延伸出的露出部192b，内部电极193b具备向长边 A延伸出的露出部194b，内部电极195b具备向长边A延伸出的露出部196b，内部电极197b 具备向长边A延伸出的露出部198b，内部电极199b具备向长边A延伸出的露出部200b。
在此，在交替层叠多个压电材料21a和压电材料21b时，上述压电材料21a中的内部电极191a、193a、195a、197a、199a和上述压电材料21b中的内部电极191b、193b、195b、 197b、199b以分别对应重叠的方式被配置。另一方面，在交替层叠多个压电材料21a和压电材料21b时，上述压电材料21a 中的露出部192a、194a, 196al、196a2、198al、198a2、200a和上述压电材料21b中的露出部 192b、194b，196b、198b、20ob以分别不互相重叠的方式(不互相重复的方式)被配置。另外，上述的实施方式中包含了多个段階的发明，通过适当地组合所公开的多个 构成要件能够提取出多种发明。例如，即使从实施方式中所公开的全部构成要件中删除几 个构成要素，也能够解决在本发明所要解决的课题的部分中所述的课题，能够获得在发明 的效果的部分中所述的效果，在这种情况下，也能够作为发明而提取出删除了上述构成要 件的构成。
权利要求
一种层叠压电元件(3)，通过交替层叠多个第一压电材料(21a)和第二压电材料(21b)而构成，所述第一压电材料(21a)中形成有第一内部电极组(23a、25a、27a)，与该第一内部电极组(23a、25a、27a)的形成面平行的方向上的断面形状为矩形，所述第二压电材料(21b)中形成有第二内部电极组(23b、25b、27b)，与该第二内部电极组(23b、25b、27b)的形成面平行的方向上的断面形状与上述第一压电材料(21a)相同，该层叠压电元件(3)的特征在于，上述第一内部电极组(23a、25a、27a)具备第一露出部组(29a、33a、31a)，该第一露出部组(29a、33a、31a)朝向构成上述第一压电材料(21a)的上述断面形状的4个边中的、包含不相对的2个边的至少2个以上的边延伸，并形成在上述第一压电材料(21a)的端部，并且，上述第二内部电极组(23b、25b、27b)具备第二露出部组(29b、33b、31b)，该第二露出部组(29b、33b、31b)朝向构成上述第二压电材料(21b)的上述断面形状的4个边中的、包含不相对的2个边的至少2个以上的边延伸，并形成在上述第二压电材料(21b)的端部，根据上述第一露出部组(29a、33a、31a)和上述第二露出部组(29b、33b、31b)，能够检测上述第一压电材料(21a)和上述第二压电材料(21b)的层叠精度。
2.如权利要求1所述的层叠压电元件(3)，其特征在于，还具有与上述第一露出部组(29a、33a、31a)电连接的第一外部电极组(43、51、45)；以及与上述第二露出部组(29b、33b、31b)电连接的第二外部电极组(41、49、47)，上述第一外部电极组(43、51、45)的宽度和/或厚度设定为能够视觉辨认上述第一露 出部组(29a、33a、31a)的值，并且，上述第二外部电极组(41、49、47)的宽度和/或厚度设定为能够视觉辨认上述第二露 出部组(29b、33b、3 lb)的值。
3.一种超声波马达，具备层叠压电元件(3)，该层叠压电元件(3)通过交替层叠多个第 一压电材料(21a)和第二压电材料(21b)而构成，所述第一压电材料(21a)中形成有第一 内部电极组(23a、25a、27a)，与该第一内部电极组(23a、25a、27a)的形成面平行的方向上 的断面形状是矩形，所述第二压电材料(21b)中形成有第二内部电极组(23b、25b、27b)，与 该第二内部电极组(23b、25b、27b)的形成面平行的方向上的断面形状与上述第一压电材 料(21a)相同，该超声波马达通过使上述层叠压电元件(3)中同时产生纵向振动模式和弯 曲振动模式来产生椭圆振动，通过该椭圆振动来获得驱动力从而驱动被驱动构件(7)，该超 声波马达的特征在于，上述第一内部电极组(23a、25a、27a)具备第一露出部组(29a、33a、31a)，该第一露出 部组(29a、33a、31a)朝向构成上述第一压电材料(21a)的上述断面形状的4个边中的、包 含不相对的2个边的至少2个以上的边延伸，并形成在上述第一压电材料(21a)的端部，并 且，上述第二内部电极组(23b、25b、27b)具备第二露出部组(29b、33b、31b)，该第二露出 部组(29b、33b、31b)朝向构成上述第二压电材料(21b)的上述断面形状的4个边中的、包 含不相对的2个边的至少2个以上的边延伸，并形成在上述第二压电材料(21b)的端部，根据上述第一露出部组(29a、33a、31a)和上述第二露出部组(29b、33b、31b)，能够检测上述第一压电材料(21a)和上述第二压电材料(21b)的层叠精度。
4.如权利要求3所述的超声波马达，其特征在于， 还具有与上述第一露出部组(29a、33a、31a)电连接的第一外部电极组(43、51、45)；以及 与上述第二露出部组(29b、33b、31b)电连接的第二外部电极组(41、49、47)， 上述第一外部电极组(43、51、45)的宽度和/或厚度设定为能够视觉辨认上述第一露 出部组(29a、33a、31a)的值，并且，上述第二外部电极组(41、49、47)的宽度和/或厚度设定为能够视觉辨认上述第二露 出部组(29b、33b、3 lb)的值。
5.如权利要求3或4所述的超声波马达，其特征在于，上述第一压电材料(21a)和上述第二压电材料(21b)的层叠精度的检测方向包括与上 述驱动方向大致平行的方向。
全文摘要
一种层叠压电元件，第一内部电极组(23a、25a、27a)具备形成在第一压电材料(21a)的端部的第一露出部组(29a、33a、31a)，并且第二内部电极组(23b、25b、27b)具备形成在第二压电材料(21b)的端部的第二露出部组(29b、33b、31b)。
文档编号H01L41/187GK101849299SQ20088011479
公开日2010年9月29日 申请日期2008年9月22日 优先权日2007年11月5日
发明者冈田淳二, 坂井长英, 堀内胜司, 葛西靖明 申请人:奥林巴斯株式会社