专利名称：机电转换元件和驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种将电能转换成机械能的机电转换元件，特别涉及该机电转换元件的外部电极的构造。并且，本发明涉及使用了该机电转换元件的驱动装置。
背景技术：
通常，在具有可动部分的机械装置中，为了驱动上述可动部分而装入有驱动器。该驱动器是将输入能量转换成机械性的运动量的装置，作为该种驱动器之一，公知称作SIDM(Smooth Impact Drive Mechanism,平滑冲击驱动装置)的使用了例如压电元件等机电转换元件的驱动装置。图9是表示SIDM的结构的图，图9的(A)是SIDM的立体图，图9的(B)是SIDM的分解立体图。在图9中，SIDM100包括机电转换元件101、振动构件102和支承构件103。机电转换元件101是将电能转换成机械能的元件，例如是使由压电材料构成的多个压电层IOla在各压电层IOla间隔着内部电极IOlb地层叠而成的压电元件101。在该压电元件101的沿层叠方向的彼此相面对的侧面分别形成有ー对外部电极101c、101c，这ー对外部电极101c、IOlc与上述多个内部电极IOlb依次交替地相连接。振动构件102是固定在压电元件101的层叠方向的一方端部的柱状构件。支承构件103是固定在压电元件101的层叠方向的另一方端部且支承压电元件101和振动构件102的构件。在这样的结构的SIDM100中，当从外部电路经由ー对外部电极101c、101c施加有脉冲状的驱动电压时，压电元件101沿层叠方向伸縮。这样，压电元件101将输入的电能转换成机械性的伸缩运动。并且，随着该压电元件101的伸縮，振动构件102沿其长度方向进行往返运动。这里，将与振动构件102摩擦卡合的省略图示的移动构件安装于振动构件102，在以使振动构件102在去路和回路中移动速度非対称的方式使机电转换元件101反复伸缩时，利用该振动构件102的非対称的往返运动使移动构件沿上述长度方向移动，将电能转换成移动构件的运动。例如在专利文献I中公开了上述这种机电转换元件101。在专利文献I中公开了ー种压电陶瓷驱动器，该压电陶瓷驱动器包括压电性陶瓷部，利用正负相面对的内部电极分别夹持多个压电性陶瓷而使它们极化，使该极化方向彼此相对地进行层叠而形成该压电性陶瓷部；正负ー对的外部电极，它们设在该压电性陶瓷部的沿上述层叠方向的彼此相面对的侧面，由只与上述正的内部电极相连接的正电极和只与上述负的内部电极相连接的负电极构成；ー对外部引线分别与上述正负ー对外部电极相连接，该压电性陶瓷部的上述层叠方向的两端部分别利用环氧树脂等粘接固定于机械加工装置等的被驱动部分中的支承部和被驱动部。另外，图9的(A)所示的SIDM100例如如图9的(B)所示，当在振动构件102的一方端部的表面或压电元件101的一方端部的表面上涂敷了例如环氧系等的热固化性的粘接 剂104后,将振动构件102的一方端部和压电兀件101的一方端部粘接起来，当在支承构件103的一方端部的表面或压电元件101的另一方端部的表面上涂敷了上述粘接剂104后，将支承构件103的一方端部和压电元件101的另一方端部粘接起来，并且进行加热处理。利用该加热处理使上述粘接剂104热固化，从而利用上述粘接剂104将振动构件102和支承构件103彼此固定在压电元件101上，制成SIDM100。在由该加热处理进行的粘接剂104的热固化中，发生粘接剂104的未固化的部分(未固化粘接剂104a)流动的称作渗出(环氧渗出)的现象。当发生该渗出时，根据粘接剂104的涂敷量、压电元件101、振动构件102和支承构件103的大小等关系，该未固化粘接剂104a会流出到设在压电元件101的侧面上的外部电极IOlc上，有时会如图9的(A)所示地进ー步覆盖外部电极IOlc的露出面。
为了向压电元件101供给电能，需要像上述专利文献I公开的压电陶瓷驱动器那样使ー对引线分别与这ー对外部电极101c、101c相连接，但是当因发生上述那样的渗出现象而使外部电极IOlc的露出面被未固化粘接剂104a覆盖时，很难电连接引线和外部电极101c。引线和外部电极101通常通过焊料(日文ハンダ)电连接起来，当外部电极IOlc的整个露出面即使不是由未固化粘接剂104a完全覆盖而只是被覆盖了一部分时，外部电极IOlc上的焊料用露出面积减小，可能发生连接不良。在上述专利文献I公开的压电陶瓷驱动器中，如上所述在使上述ー对外部引线分别与上述正负ー对的外部电极相连接后，利用环氧树脂等分别将上述压电性陶瓷部的上述层叠方向的两端部粘接固定于机械加工装置等的被驱动部分的支承部和被驱动部，所以不会发生上述那样的不良。另外，上述专利文献I公开的压电陶瓷驱动器假设截面尺寸为5mmX5mm、长度为70mm的压电性陶瓷部,确保了充分的焊料面积。另外，随着装入SIDM100的装置的小型化、轻型化和省电化等，要求SIDM100小型化，当使SIDM100小型化吋，很难在考虑了渗出现象的基础上确保充分的焊料面积。特别是在装设于手机的拍摄装置(照相机)中，为了驱动例如聚焦镜头、连续变焦镜头而装入有SIDM100的情况下，SIDM100中的压电元件101的长度是几毫米或Imm左右，焊料面积本来就小。因此，由该渗出现象引发的外部电极IOlc的露出面的面积减少是重大的问题。现有技术文献专利文献专利文献I :授权实用新型第2587406号公报
发明内容
本发明是鉴于上述情况而做成的发明，其目的在于提供一种机电转换元件及使用了该机电转换元件的驱动装置，该机电转换元件能够抑制由粘接剂的流出而引发的外部电极的焊料用露出面积的减少，能够更加可靠地确保外部电极上的与供电构件相连接的连接面积。本发明的机电转换元件和驱动装置具有台阶部，该台阶部形成在ー对外部电极的各外部电极上，该ー对外部电极形成在包括多个压电层的层叠体的外周面上，该台阶部在从用于与供电用的供电构件相连接的连接用区域的边界到上述层叠体的端部之间具有高低差。因而，这样的结构的机电转换元件和驱动装置即使在粘接剂流出到上述外部电极上的情况下，也能利用上述台阶部阻挡该粘接剂而抑制上述粘接剂向上述连接用区域流入，所以能够抑制由粘接剂的流出而引发的外部电极的焊料用露出面积的減少，能够更加可靠地确保外部电极上的与供电构件相连接的连接面积。
根据以下的详细说明和附图可明确本发明的上述及其他的目的、特征和优点。
图I是表示实施方式的驱动装置的结构的立体图。图2是将图I所示的驱动装置中的机电转换元件部分放大后得到的图。图3是用于说明粘接剂的渗出情况的图。图4是用于说明台阶部的第I变形形态的图。图5是用于说明台阶部的第2变形形态的图。
图6是用于说明台阶部的第3变形形态的图。图7是用于说明台阶部的第4变形形态的图。图8是表示装入在光学系统中的驱动装置的结构的图。图9是表示SIDM的结构的图。
具体实施例方式下面，根据
本发明的ー实施方式。另外，各图中标注同一附图标记的结构表示同一结构，适当地省略对其的说明。另外，在本说明书中，在总称的情况下用省略了后缀的參照附图标记表示，在指定个别结构的情况下，用标注了后缀的參照附图标记表示。图I是表示实施方式的驱动装置的结构的立体图。图2是将图I所示的驱动装置中的机电转换元件部分放大后得到的图。图2的(A)表示机电转换元件的外部电极，图2的(B)是图2的(A)的A-A剖视图。图3是用于说明粘接剂的渗出情况的图。图3的(A)表示机电转换元件的外部电极，图3的(B)是图3的(A)的A-A剖视图。在图I中，实施方式的驱动装置S包括机电转换元件I、振动构件2和支承构件3。机电转换元件I是将输入的电能转换成机械性的运动的元件，例如是利用压电效应将输入的电能转换成机械性的伸缩运动的压电元件I。作为该机电转换元件I的压电元件I例如如图2所示，包括层叠体10，其通过交替地层叠多个由压电材料构成的压电层IOa和多个具有导电性的内部电极层IOb而构成；ー对外部电极11、11，它们沿层叠方向形成在层叠体10的外周面上，与内部电极层IOa依次交替地导通。压电材料例如是所谓的PZT (锆钛酸铅)、水晶、铌酸锂(LiNb03)、钽铌酸钾(K (Ta，Nb) O3)、钛酸钡(BaTi03)、钽酸锂(LiTaO3)和钛酸锶(SrTiO3)等无机压电材料。更详细而H，层置体10是将多个压电层IOa以在各压电层IOa间隔着内部电极层IOb的方式层叠而成的柱状体，各内部电极层IOb的各缘部沿层叠方向以交替地面向外部的方式形成在彼此相面对的ー对外周面上。外部电极11利用例如金、银、铜等具有导电性的金属材料的例如溅射、蒸镀等，或利用分散了例如金属填料等的具有导电性的导电性树脂的网版印刷，沿层叠方向呈层(薄膜)状形成在层叠体10的彼此相面对的ー对外周面上。在这种结构的压电元件I中，在从外部对ー对外部电极11、11施加规定的电压，从而向这ー对外部电极11、11供给电能时，利用各压电层IOa的压电效应使层叠体10沿层叠方向伸长或缩短。并且，振动构件2是固定在该压电元件I的层叠体10的一方端部的柱状(轴状)构件。振动构件2的材料例如可以使用金属、树脂和石墨等任意的材料。振动构件2的与长度方向正交的截面例如可以是矩形、多边形、椭圆形和圆形等任意形状，但是在利用摩擦卡合将移动构件安装于振动构件2的情况下，为了使上述移动构件能容易地沿振动构件2的长度方向相对移动，优选该截面是圆形。另外，支承构件3是固定在该压电元件I的层叠体10的另一方端部，通过对压电元件I和振动构件2进行保持而支承该压电元件I和振动构件2的构件。支承构件3例如也可以使用金属、树脂等任意的材料。可以通过将支承构件3固定于装入有驱动装置S的装置的壳体等来保持该支承构件3的位置，在利用该支承构件3的惯性质量大致保持该支承构件3的位置的情况下，该支承构件3作为驱动装置S的配重而发挥功能。在支承构件3如上述那样作为驱动装置S的配重而发挥功能的情况下，从小型化的观点出发，优选利用 高密度的材料形成支承构件3。并且，由于如上述那样大致保持支承构件3的位置，所以当压电元件I的层叠体10如上所述地伸缩时，压电元件I的层叠体10大致以固定在支承构件3上的另一方端部为固定端而伸縮，该伸缩动作传递给振动构件2，振动构件2与该压电元件I的层叠体10的伸缩动作联动地进行往返运动。这里，在本实施方式中，该压电元件I中的ー对外部电极11、11分别如图2所示地具有被设想为用干与供电用的导电性的供电构件相连接的区域的连接用区域11a，且形成有在从该连接用区域Ila的边界Ilb到层叠体10的层叠方向的端部IOc之间具有高低差的台阶部21。上述台阶部21的高度可以是预先设定的规定高度，例如在利用溅射方式成膜外部电极11的情况下，上述台阶部21的高度是在该成膜方法中能比较容易地形成的约200nm 600nm中的任意值,另外例如在利用网版印刷方式成膜外部电极11的情况下，上述台阶部21的高度是在该成膜方法中能比较容易地形成的约Iym 50 μ m中的任意值。作为连接用区域11a，在包含要与供电构件相连接的位置的规定面积中预先设想地设定大概的区域，该连接用区域Ila的边界Ilb存在于台阶部21与要与上述供电构件相连接的位置之间，可以不在使上述供电构件与该连接用区域Ila相连接之前预先明示该边界11b，另外也可以利用例如印刷等方式明示该边界11b，或者通过使供电构件与该连接用区域Ila相连接来明示该边界lib。总之，见后述，在粘接剂4向外部电极11流出的情况下，利用台阶部21大致阻挡该粘接剂4，在该情况下，只要在外部电极11上确保作为连接用区域Ila的、未被该粘接剂4覆盖的充分的面积(能安装供电构件的面积)即可。例如，如图2的(A)所示，在从层叠体10的形成有外部电极11的外周面的法线方向(与层叠方向正交的方向)看该外部电极11的情况(俯视外部电极11的情況)下，以规定宽度留出外部电极11的宽度方向的两端地，将层叠体10的层叠方向上的外部电极11的端部切ロ成矩形形状，从而设置上述这样的台阶部21。在如上述那样以矩形形状对外部电极11的一部分进行切ロ的图2的(A)所示的例子中，层叠体10的外周面露出，利用从该层叠体10的外周面到外部电极11的表面(连接用区域Ila的表面)的高低差(外部电极11在上述法线方向上的厚度)形成台阶部21。在台阶部21上，外部电极11的连接用区域Ila比层叠体10的外周面高出台阶部21的高低差。并且，在该图2所示的例子中，台阶部21、21是位于从连接用区域Ila的边界Ilb到层叠体10的层叠方向的一方端部IOc - I之间、和位于从连接用区域Ila的边界Ilb到层叠体10的层叠方向的另一方端部IOc - 2之间的2个。此外，在图2所示的例子中，在从层叠体10的外周面的法线方向看外部电极11的情况下，这2个台阶部21、21相对于与层叠体10的层叠方向的端部IOc (10c - UlOc - 2)平行的规定的线PL轴对称，并且在从层叠体10的外周面的法线方向看外部电极11的情况下，这2个台阶部21、21相对于外部电极11的重心点GP点对称。在图2所示的例子中，上述规定的线PL是位于距层叠体10的层叠方向的两端部IOc - UlOc - 2等距离的位置上的线，经过外部电极11的重心点GP。例如通过用H字状的掩模进行溅射、蒸镀等，能够形成具有这样的缺ロ部的外部电极11。另外，例如通过以H字状进行网版印刷等，能够形成具有这样的缺ロ部的外部电极11。另外，在图2所示的例子中，层叠体10的外周面在该缺ロ部露出，台阶部21只要 在外部电极11上的连接用区域Ila的表面与该缺ロ部的表面之间具有高低差即可，所以也可以用比连接用区域Ila的厚度薄的厚度覆盖该缺ロ部。上述覆盖可以用与外部电极11相同的材料形成，另外也可以用与外部电极11不同的材料形成。即，在例如从层叠体10的形成有外部电极11的外周面的法线方向看该外部电极11的情况下，以规定宽度留出外部电极11的宽度方向的两端地，在层叠体10的层叠方向上的外部电极11的端部形成矩形形状的凹部，从而设置台阶部21。对于具备分别具有这样的台阶部21、21的ー对外部电极11、11的压电元件1，在通过利用粘接剂4将振动构件2和支承构件3分别固定在压电元件I的层叠方向的两端面上的情况下，例如，首先在振动构件2的一方端部的表面或压电元件I的一方端部的表面上涂敷了粘接剂4后，粘接振动构件2的一方端部和压电兀件I的一方端部，在支承构件3的一方端部的表面或压电元件I的另一方端部的表面上涂敷了粘接剂4后，粘接支承构件3的一方端部和压电元件I的另一方端部(粘接エ序)。并且，在该粘接剂4由例如环氧系等的热固化性的树脂构成的情况下，为了使该粘接剂4热固化，在上述粘接エ序后接着实施加热处理。通常因实施了该加热处理而发生渗出现象，未固化粘接剂4a例如如图3所示，即使在未固化粘接剂4a流出到压电元件I的层叠体10的外周面上、外部电极11上的情况下，也能利用台阶部21阻挡未固化粘接剂4a的流动而抑制未固化粘接剂4a向粘接用区域Ila流入，所以能够抑制由未固化粘接剂4a的流出引发的外部电极11的面积的減少，能够更加可靠地确保外部电极11上的与供电构件相连接的连接面积。特别是根据粘接剂4的量与压电元件I的大小的关系，在压电元件I的层叠方向的长度为几毫米左右的情况下，本实施方式中说明的结构更加有效，此外在压电元件I的层叠方向的长度为Imm左右的情况下，本实施方式中说明的结构进一步更加有效。另外，以上说明了由滲出现象产生的未固化粘接剂4a的流出的情況，即使在由于粘接剂4的量过剩而导致如图3所示地粘接剂4a流出到压电元件I的层叠体10的外周面上、外部电极11上的情况下，同样也能利用台阶部21阻挡过剩的粘接剂4a的流动，抑制粘接剂4a向粘接用区域Ila流入,所以能够抑制由粘接剂4a的流出引发的外部电极11的面积的減少，能够更加可靠地确保外部电极11上的与供电构件相连接的连接面积。因此，例如在利用焊料部31使引线、金属线(日文金線)等具有导电性且供电用的ー对供电构件(未图示)与ー对外部电极11、11上的各连接用区域Ila相连接的情况下，由于能够确保外部电极11、11上的与供电构件相连接的连接面积，所以能够比以往可靠地使ー对供电构件(未图示)与ー对外部电极11、11上的各连接用区域Ila相连接，能够比以往减少连接不良。另外，在上述压电元件I上，台阶部21、21是相对于上述规定的线PL彼此轴对称的2个，所以在利用粘接剂4将例如振动构件2、支承构件3等其他构件粘接在压电元件I上的情况下，能够忽略压电元件I的层叠方向上的上下方向地进行上述粘接エ序。这样，不用管理压电元件I的层叠方向上的上下方向就能进行上述粘接エ序，所以方便制造。另外，在上述压电元件I上，台阶部21、21是相对于外部电极11的重心点GP彼此点対称的2个，所以在利用粘接剂4将例如振动构件2、支承构件3等其他构件粘接在压电元件I上的情况下，能够忽略压电元件I的层叠方向上的上下方向地进行上述粘接エ序。这样，不用管理压电元件I的层叠方向上的上下方向就能进行上述粘接エ序，所以方便制造。另外，在上述压电元件I上，在形成该台阶部21吋，以规定宽度留出外部电极11 的宽度方向的两端，所以能利用外部电极11的该留出的部分也对形成有缺ロ部的压电层IOa供电，发挥压电效应。另外，为了抑制粘接剂4向粘接用区域Ila流入，也可以考虑从连接用区域Ila的边界Iib到层叠体10的层叠方向的端部IOc之间，在外部电极11上形成沿外部电极11的宽度方向的长条的凸部(阻挡部)。但是，在本实施方式中，由于将台阶部21设为外部电极11的一部分，所以能够在ー个エ序中一井形成外部电极11和台阶部21，但在设置该凸部的方法中，不仅需要进行外部电极11的形成エ序，而且需要进行凸部的形成エ序，エ时增加。并且，在该方法中，上述凸部的厚度影响压电元件的外形精度。此外，在利用树脂的网版印刷来形成上述凸部的情况下，也会因粘接剂4的加热处理而自该凸部的树脂本身发生渗出现象。这里，在图I和图2所示的例子中，通过将外部电极11在俯视外部电极11的情况下形成为H字状，由此设置台阶部21，但本发明并不限定于此。例如也可以将外部电极11形成为图4至图7所示的各种形状而设置台阶部21。图4是用于说明台阶部的第I变形形态的图。图4的(A)表示外部电极11的第I结构，图4的(B)表示外部电极11的第2结构。图5是用于说明台阶部的第2变形形态的图。图5的(A)表不外部电极11的第3结构，图5的(B)表不外部电极11的第4结构，图5的(C)表示外部电极11的第5结构。图6是用于说明台阶部的第3变形形态的图。图6的(A)表不外部电极11的第6结构，图6的(B)表不外部电极11的第7结构。图7是用于说明台阶部的第4变形形态的图，表示外部电极11的第8结构。例如，也可以通过将形成为大致相同厚度的外部电极11切出狭缝状来设置台阶部21。更详细而言，例如如图4的(A)所示，在俯视外部电极IlA的情况下，在距层叠体10的层叠方向的端部IOc规定距离的内侧的位置上，从外部电极IlA的宽度方向的一方端以在沿宽度方向延伸的在宽度方向上长条的矩形形状对外部电极IlA进行切ロ，从而设置台阶部21A。或者，例如如图4的(B)所示，在俯视外部电极IlB的情况下，在距层叠体10的层叠方向的端部IOc规定距离的内侧位置上，将外部电极IlB切ロ成沿宽度方向长条的矩形形状的开ロ(在外部电极IlB上形成沿宽度方向长条的矩形形状的开ロ)，从而设置台阶部21B。并且，在图4的(A)和图4的(B)所示的例子中，台阶部21A、21A、21B、21B是位于从连接用区域Ila的边界Ilb到层叠体10的层叠方向的一方端部IOc - I之间、和位于从连接用区域Ila的边界Ilb到层叠体10的层叠方向的另一方端部IOc _ 2之间的2个，此夕卜，在俯视外部电极1认、118的情况下，这2个台阶部2认、2认、2川、218相对于与层叠体10的层叠方向的端部IOc平行的规定的线PL轴对称。另外，例如如图5的(A)和图5的(B)所示，在俯视外部电极IlCUlD的情况下，以规定宽度留出外部电极IlCUlD的宽度方向上的I个端地，将层叠体10的层叠方向上的外部电极IlCUlD的端部切ロ成矩形形状，从而设置台阶部21C、21D。并且，在该图5的(A)和图5的(B)所示的例子中，台阶部21C、21C、21D、21D是位于从连接用区域Ila的边界Ilb到层叠体10的层叠方向的一方端部IOc - I之间、和位于从连接用区域Ila的边界Ilb到层叠体10的层叠方向的另一方端部IOc - 2之间的2个。
并且，在图5的(A)所示的例子中，在俯视外部电极IlC的情况下，这2个台阶部21C、21C相对于与层叠体10的层叠方向的端部IOc (10c- l、10c-2)平行的上述规定的线PL轴对称。即，在从外部电极IlC切出上述矩形形状的情况下留出的规定宽度的部分，位于外部电极Iic的宽度方向上的一方端。另外,在图5的(B)所不的例子中,在俯视外部电极IlD的情况下，这2个台阶部21D、21D相对于外部电极IlD的重心点GP点对称。即，在从外部电极IlD切出上述矩形形状的情况下留出的规定宽度的部分，在层叠体10的层叠方向的一方端部IOc - I处位于外部电极IlD的宽度方向上的一方端,在层叠体10的层叠方向的另一方端部IOc - 2处位于外部电极IlD的宽度方向上的另一方端。另外，例如台阶部21E如图5的(C)所示为2个，在俯视外部电极IlE的情况下，在距层叠体10的层叠方向的一方端部IOc - I规定距离的内侧位置上，从外部电极IlE的宽度方向的另一方端以沿宽度方向延伸的在宽度方向上长条的矩形形状对外部电极IlE进行切ロ，从而设置台阶部21E，并且在俯视外部电极IlE的情况下，在距层叠体10的层叠方向的另一方端部IOc - 2规定距离的内侧位置上，从外部电极IlE的宽度方向的一方端以沿宽度方向延伸的在宽度方向上长条的矩形形状对外部电极IlE进行切ロ，从而设置台阶部21E。在俯视外部电极IlE的情况下，这2个台阶部21E、21E相对于外部电极IlE的重心点GP点对称。在上述这些例子中，从不用管理压电元件I的上述上下方向就能进行上述粘接エ序的观点出发，设置対称的2个台阶部21、21，但例如如图6和图7所示，也可以设置I个台阶部21。在该图6的(A)和图6的(B)所示的例子中，在俯视外部电极IlE的情况下，在层叠体10的层叠方向的两端部IOc - UlOc - 2的大致中央位置，将外部电极11切削出狭缝状，从而设置台阶部21F、21G。在图6的(A)所示的情况下，从外部电极IlE的宽度方向的一方端以沿宽度方向延伸的在宽度方向上长条的矩形形状对外部电极IlF进行切ロ，从而设置台阶部21F，在图6的(B)所示的情况下，将外部电极IlG切削出沿宽度方向长条的矩形形状的开ロ(在外部电极HG上形成沿宽度方向长条的矩形形状的开ロ)，从而设置台阶部 21F。另外，在图7所示的例子中，在俯视外部电极IlH的情况下，以规定宽度留出外部电极IlH的宽度方向上的I个端地，从层叠体10的层叠方向的一方端部IOc - I以矩形形状对层叠体10的层叠方向上的外部电极IlH的端部进行切ロ，直到两端部IOc - UlOc - 2的大致中央位置，从而设置台阶部21H。通过设置上述这样的沿粘接剂(含有未固化粘接剂)4的流动方向从低平面过渡到高平面的台阶部21、21A 21H，能够利用上述台阶部21、21A 21H阻挡粘接剂4，抑制粘接剂4向粘接用区域Ila流入，所以能够抑制由粘接剂4的流出引发的外部电极的面积的減少，能够更加可靠地确保外部电极IlUlA IlH上的与供电构件相连接的连接面积。另外，上述压电元件I是截面形状为矩形的方柱状，但压电元件I的截面形状是任意的，例如压电元件I也可以是截面形状为多边形的多棱柱状、截面形状为圆形的圆柱状、截面形状为椭圆的椭圆柱状等。 并且，上述那样的驱动装置S还具有能相对于振动构件2移动地与该振动构件2摩擦卡合的移动构件，从而能够借助振动构件2的往返运动将压电元件I的伸缩动作转换成移动构件的移动动作，能够将驱动装置S装入在各种机械装置中。特别是，压电元件I能 够获得与其体积相比较大的机械输出，所以能够使压电元件I适于装入在小型的机械装置中。作为一例，下面说明为了驱动例如聚焦镜头、连续变焦镜头而将驱动装置S装入在光学系统中的情况。图8是表示装入在光学系统中的驱动装置的结构的图。在图8中，驱动装置SA包括压电兀件I，其作为机电转换兀件I ;振动构件2,其固定在压电兀件I的一方端部,与压电元件I的伸缩动作联动地往返运动；支承构件3，其固定在压电元件I的另一方端部，支承压电元件I和振动构件2 ;移动构件51,其能够相对于振动构件2移动地与振动构件2摩擦卡合。压电元件I是形成有上述外部电极IlUlA IlH中的任ー个，具有台阶部21、21A 21H中的任一个的元件。在图8中示出形成有外部电极IlB且具有2个台阶部21B、21B的压电元件I。例如引线、金属线等具有导电性且供电用的ー对供电构件41、41利用焊料部31、31，与压电元件I的ー对外部电极11、11的各连接用区域IlaUla相连接。并且，移动构件51是保持光学系统的例如聚焦镜头、连续变焦镜头等的透镜(包括镜头组)61的球形框。在这样的驱动装置SA中，当从外部借助ー对供电构件41、41对ー对外部电极11、11施加规定的电压时，压电元件I伸縮，振动构件2与该伸缩动作联动地进行往返运动。并且，利用该振动构件2的往返运动使移动构件51沿振动构件2的长度方向移动。更详细而言，当压电元件I相对缓慢地伸缩时，振动构件2也缓慢地移动,移动构件51在与振动构件2摩擦卡合的状态下与振动构件2 —井移动。另ー方面，当压电元件I相对急剧地伸缩时，振动构件2也急剧地移动，移动构件51当下在自身的惯性质量的作用下想要不动而相对于振动构件2滑动位移。例如，通过向压电元件I输入锯齿状的波形的电压而使振动构件发生非対称的振动，或者通过向压电元件I输入矩形状的波形的脉冲电压而根据压电元件I的频率特性使振动构件发生非対称的振动，从而进行上述那样的动作。在透镜61是例如聚焦镜头的情况下，利用由上述那样的动作产生的移动构件51的移动进行聚焦，另外，在透镜61是例如连续变焦镜头的情况下，利用由上述这样的动作产生的移动构件51的移动进行变焦。并且，在上述光学系统的像侧配置有将光学像转换成电信号的例如CCD型图像传感器、CMOS型图像传感器等摄像元件的情况下，利用上述光学系统在上述摄像元件的受光面上形成物体的光学像，进行拍摄。本说明书如上所述公开了各种形态的技术，下面总结其中主要的技木。一形态的机电转换元件包括层叠体，其通过交替地层叠多个由压电材料构成的压电层和多个具有导电性的内部电极层而构成；ー对外部电极，它们沿层叠方向形成在上述层叠体的外周面上，与上述内部电极层依次交替地导通，该机电转换元件还具有用于将规定的构件粘接在上述层叠体上的上述层叠方向的端部的粘接部，上述ー对外部电极分别具有用干与供电用的导电性的供电构件相连接的连接用区域，且形成有在从上述连接用区域的边界到上述层叠体的上述层叠方向的端部之间具有高低差的台阶部。在这样的机电转换元件中，在利用粘接剂将其他构件粘接在机电转换元件的层叠方向的端部时，即使在上述粘接剂流出到上述外部电极上的情况下，也能利用上述台阶部阻挡该粘接剂，抑制上述粘接剂向上述连接用区域流入，所以能够抑制由上述粘接剂的流出引发的外部电极上的供电构件的例如焊料用露出面积等连接用露出面积的減少，能够更加可靠地确保外部电极上的与供电构件相连接的连接面积。例如在使上述粘接剂热固化而进行固定的情况下，如上所述，因滲出而发生上述粘接剂的流出，另外，例如在施加在机电 转换元件的上述端部、上述其他构件上的粘接剂的量过剩的情况下，发生上述粘接剂的流出。另外，在另一形态中，优选在上述机电转换元件中，上述台阶部是位于从上述连接用区域的边界到上述层叠体的上述层叠方向的一方端部之间、和位于从上述连接用区域的边界到上述层叠体的上述层叠方向的另一方端部之间的2个，在从上述层叠体的外周面的法线方向看上述外部电极的情况下，上述2个台阶部相对于与上述层叠体的上述层叠方向的端部平行的规定的线轴对称。采用该结构，上述台阶部是相对于上述规定的线彼此轴对称的2个，所以在利用粘接剂将其他构件粘接在机电转换元件上的情况下，能够忽略机电转换元件的层叠方向上的上下方向地进行该粘接エ序。这样，由于不用管理机电转换元件的层叠方向上的上下方向就能进行该粘接エ序，所以方便制造。另外，在另一形态中，优选在上述机电转换元件中，上述台阶部是位于从上述连接用区域的边界到上述层叠体的上述层叠方向的一方端部之间、和位于从上述连接用区域的边界到上述层叠体的上述层叠方向的另一方端部之间的2个，在从上述层叠体的外周面的法线方向看上述外部电极的情况下，上述2个台阶部相对于上述外部电极的重心点点对称。采用该结构，上述台阶部是相对于上述外部电极的重心点彼此点対称的2个，所以在利用粘接剂将其他构件粘接在机电转换元件上的情况下，能够忽略机电转换元件的层叠方向上的上下方向地进行该粘接エ序。这样，由于不用管理机电转换元件的层叠方向上的上下方向就能进行该粘接エ序，所以方便制造。另外，在另一形态中，优选在上述这些的机电转换元件中，上述台阶部是上述外部电极的缺ロ部。采用该结构，通过对上述外部电极进行切ロ，能够设置上述台阶部。另外，在另一形态中，优选在上述这些的机电转换元件中，该机电转换元件在规定的ー个方向上的长度为Imm左右。
在这种在规定的一个方向上的长度为Imm左右的机电转换元件中，只能比较小地获取上述连接用区域的面积，所以在与粘接剂的量的关系上，这种结构能够有效地发挥上述效果。另外，在另一形态中，优选在上述这些的机电转换元件中，上述台阶部的高低差大约为 200nm 600nm。采用该结构，能够比较容易地利用溅射法成膜上述外部电极。另外，在另一形态中，优选在上述这些的机电转换元件中，上述台阶部的高低差大约为I μ m 50 μ m。
采用该结构，能够比较容易地利用网版印刷法成膜上述外部电极。另外，在另一形态中，优选在上述这些的机电转换元件中，还具有一对供电构件，这一对供电构件具有导电性且用于供电，上述一对供电构件利用焊料部与上述一对外部电极上的各连接用区域相连接。采用该结构，能够提供通过焊料使上述一对供电构件与上述一对外部电极相连接的机电转换元件。并且，另一形态的驱动装置包括机电转换元件；振动构件，其利用粘接剂固定在上述机电转换元件的一方端部，与上述机电转换元件的伸缩动作联动地进行往返运动；移动构件，其能相对于上述振动构件移动地与该振动构件摩擦卡合，上述机电转换元件是上述这些形态中的任一种的机电转换元件。在这种结构的驱动装置中，使用上述这些形态中的任一种的机电转换元件，所以能够减少供电构件与外部电极相连接的连接不良，提高驱动装置的成品率。并且，另一形态的驱动装置包括机电转换元件；振动构件，其利用粘接剂固定在上述机电转换元件的一方端部，与上述机电转换元件的伸缩动作联动地进行往返运动；支承构件，其利用粘接剂固定在上述机电转换元件的另一方端部，支承上述机电转换元件和上述振动构件；移动构件，其能相对于上述振动构件移动地与该振动构件摩擦卡合，上述机电转换元件是上述这些形态中的任一种的机电转换元件。在这种结构的驱动装置中，使用上述这些形态中的任一种的机电转换元件，所以能够减少供电构件与外部电极相连接的连接不良，提高驱动装置的成品率。本发明以2009年12月21日提交的日本特许出愿特愿2009 - 289184为基础，且在本发明中包含其内容。为了表达本发明，在上述说明中参照附图且利用实施方式适当且充分地说明了本发明，但只要是本领域技术人员，就应该认识到能够容易对上述实施方式进行变更以及/或者改良。因而，应解释成只要本领域技术人员实施的变更形态或改良形态不是脱离权利要求书所述的权利要求的保护范围的水平的形态，则该变更形态或该改良形态包含在该权利要求的保护范围内。工业实用性采用本发明，能够提供将电能转换成机械能的机电转换元件及使用了该机电转换元件的驱动装置。
权利要求
1.一种机电转换兀件,其包括 层叠体，其通过交替地层叠多个由压电材料构成的压电层和多个具有导电性的内部电极层而构成； 一对外部电极，它们沿层叠方向形成在所述层叠体的外周面上，与所述内部电极层依次交替地导通； 该机电转换元件的特征在于， 该机电转换元件还具有用于将规定的构件粘接在所述层叠体上的所述层叠方向的端部的粘接部; 所述一对外部电极分别具有用于与供电用的导电性的供电构件相连接的连接用区域，且形成有在从所述连接用区域的边界到所述层叠体的所述层叠方向的端部之间具有高低差的台阶部。
2.根据权利要求I所述的机电转换元件，其特征在于， 所述台阶部是位于从所述连接用区域的边界到所述层叠体的所述层叠方向的一方端部之间、和位于从所述连接用区域的边界到所述层叠体的所述层叠方向的另一方端部之间的2个； 在从所述层叠体的外周面的法线方向看所述外部电极的情况下，所述2个台阶部相对于与所述层叠体的所述层叠方向的端部平行的规定的线轴对称。
3.根据权利要求I所述的机电转换元件，其特征在于， 所述台阶部是位于从所述连接用区域的边界到所述层叠体的所述层叠方向的一方端部之间、和位于从所述连接用区域的边界到所述层叠体的所述层叠方向的另一方端部之间的2个； 在从所述层叠体的外周面的法线方向看所述外部电极的情况下，所述2个台阶部相对于所述外部电极的重心点点对称。
4.根据权利要求I 3中任意一项所述的机电转换元件，其特征在于， 所述台阶部是所述外部电极的缺口部。
5.根据权利要求I 4中任意一项所述的机电转换元件，其特征在于， 该机电转换元件在规定的一个方向上的长度为Imm左右。
6.根据权利要求I 5中任意一项所述的机电转换元件，其特征在于， 所述台阶部的高低差大约为200nm 600nm。
7.根据权利要求I 5中任意一项所述的机电转换元件，其特征在于， 所述台阶部的高低差大约为I μ m 50 μ m。
8.根据权利要求I 7中任意一项所述的机电转换元件，其特征在于， 该机电转换元件还具有一对供电构件，该一对供电构件用于供电且具有导电性； 所述一对供电构件利用焊料部与所述一对外部电极上的各连接用区域相连接。
9.一种驱动装置，其包括 机电转换元件； 振动构件，其利用粘接剂固定在所述机电转换元件的一方端部，与所述机电转换元件的伸缩动作联动地进行往返运动； 移动构件，其能相对于所述振动构件移动地与该振动构件摩擦卡合，该驱动装置的特征在于， 所述机电转换元件是权利要求I 8中任意一项所述的机电转换元件。
10.一种驱动装置，其包括 机电转换元件； 振动构件，其利用粘接剂固定在所述机电转换元件的一方端部，与所述机电转换元件的伸缩动作联动地进行往返运动； 支承构件，其利用粘接剂固定在所述机电转换元件的另一方端部，支承所述机电转换元件和所述振动构件； 移动构件，其能相对于所述振动构件移动地与该振动构件摩擦卡合， 该驱动装置的特征在于， 所述机电转换元件是权利要求I 8中任意一项所述的机电转换元件。
全文摘要
作为本发明的机电转换元件(1)的压电元件(1)和驱动装置(S)具有台阶部(21)，该台阶部(21)形成在一对外部电极(11、11)的各外部电极上，该一对外部电极(11、11)形成在包括多个压电层(10a)的层叠体(10)的外周面上，该台阶部(21)在从用于与供电用的供电构件相连接的连接用区域(11a)的边界到所述层叠体(10)的端部(10c)之间具有高低差。
文档编号H02N2/00GK102714473SQ20108005739
公开日2012年10月3日 申请日期2010年12月13日 优先权日2009年12月21日
发明者汤浅智行 申请人:柯尼卡美能达先进多层薄膜株式会社