本发明涉及驱动对象构件的压电致动器。
背景技术：
压电致动器是利用压电效应以及逆压电效应，将机械位移与电位移互相转换的压电元件的特性的致动器，可以作为对对象物赋予直线的位移的线性致动器等而利用于各种技术领域中。
通过压电致动器得到的机械位移比较微小，因此，致动器适合用于作为例如相机等透镜驱动用等要求精密并且准确的控制的用途。另外，相对于包含于这样的压电致动器的压电元件，经由固定于形成在压电元件的侧面的外部电极的配线部而供给电力(参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2008-199773号
然而，由于伴随近年来的相机模块或透镜模块的小型化，压电致动器被小型化，因此在将配线固定于压电元件的侧面(沿层叠方向的面)的现有的致动器中，由于固定配线的固定部的影响而产生压电元件的位移受到影响等的问题。即，由于压电元件的侧面是产生大的位移的侧面，因此如果将固定部配置于该部分，则产生压电元件的位移被抑制，另外，或者在固定部被固定于压电元件的两面的情况下，通过固定部的微小的位置偏离而在压电元件的位移方向上发生倾斜的问题。
作为针对这样的问题的一个解决方案，例如，考虑即使是压电元件的侧面，也在未形成有内部电极层的元件部分固定配线部的应对方案。然而，为了进行这样的对应，需要增大未形成内部电极层的元件部分，难以充分应对小型化的要求。
技术实现要素：
本发明是鉴于这样的实际状况而完成的，提供一种小型并且具有难以阻碍压电元件的位移的配线部的固定结构的压电致动器。
为了达到上述目的，本发明所涉及的压电致动器，具有：
压电元件，在表面上形成有一对外部电极，与上述外部电极电连接的内部电极层夹着压电体层而交替层叠，在上述表面的一部分、即在作为层叠方向的端面的元件端面上设置有上述外部电极的一部分；
连接构件，由连接于上述压电元件中的上述元件端面侧的轴(shaft)和秤锤中的任意一方构成；
上述轴和上述秤锤中的任意另一方，连接于上述压电元件中的与上述元件端面相对的端面即第一端面侧；
配线部，具有与一对上述外部电极对应的一对导体部；
树脂部，固定上述压电元件、上述连接构件以及上述配线部，以使上述元件端面隔着上述配线部而与上述连接构件相对并且上述导体部相对于上述外部电极被电连接。
本发明所涉及的压电致动器中，外部电极的一部分形成于元件端面，配线部的导体部电连接于该元件端面，因此，与配线部的固定结构设置于压电元件的侧面的现有技术相比，固定部难以阻碍元件的位移。另外，成为元件端面隔着配线部而与由轴和秤锤中的任意一方构成的连接构件相对，在压电元件的元件端面侧，将固定于压电元件的配线部和连接构件重叠的结构，因此，相比于将一方的配线部固定于侧面且将一方的配线部固定于端面的现有的压电致动器，容易制造。另外，连接于元件端面侧的可以是进行驱动的轴，也可以是作为惯性体的秤锤，而未连接于元件端面侧的另一方连接于作为压电元件中的与元件端面相对的端面的第一端面侧。
另外，例如，在上述元件端面，上述外部电极也可以沿着上述元件端面中的一对对边形成；
另外，也可以是一方的上述外部电极从上述元件端面中的一对对边中的一方向另一方侧延伸，另一方的上述外部电极从一对上述对边中的另一方向一方侧延伸。
另外，这样的外部电极能够保持一对外部电极相互的绝缘性并且可以适当地形成从侧面连接到端面的外部电极。
另外，例如，上述配线部也可以是具有包覆一对上述导体部的绝缘性的包覆部的柔性印刷电路基板；
在上述包覆部，也可以形成有上述树脂部在上述层叠方向上通过一对上述导体部之间的空白部。
通过形成树脂通过的空白部，从而能够增强由树脂提供的元件端面和连接构件的接合力，另外，可以提高一对导体部间的绝缘特性。
另外，例如，上述配线部也可以是具有包覆一对上述导体部的绝缘性的包覆部的柔性印刷电路基板；
上述元件端面的整体也可以与上述配线部相对。
通过元件端面的整体与配线部相对从而可以增强元件端面与配线部的接合力。
另外，例如，上述配线部也可以是具有包覆一对上述导体部的绝缘性的包覆部的柔性印刷电路基板；
垂直于上述层叠方向和上述导体部的延伸方向的宽度方向上的上述配线部的长度也可以比上述宽度方向上的上述元件端面的长度短。
通过使配线部的宽度方向的长度比元件端面的宽度方向的长度短，从而容易将树脂部绕入到配线部的外侧并连接元件端面和连接构件，因此，这样的压电致动器可以通过树脂部来提高固定可靠性。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的压电致动器的示意图。
图2(a)是图1中的压电致动器的压电元件的部分截面图，图2(b)是表示压电元件的元件端面的图。
图3是图1所示的压电致动器的分解图。
图4是图1所示的压电致动器的部分截面图。
图5是表示本发明的第二实施方式所涉及的压电致动器的示意图。
图6是图5所示的压电致动器的部分截面图。
图7是表示图5所示的压电致动器的元件端面以及配线部的配置的图。
图8(a)以及图8(b)是表示第1和第2变形例所涉及的压电致动器的元件端面以及配线部的配置的图。
图9是表示第3变形例所涉及的压电致动器的元件端面以及配线部的配置的图。
图10是表示第4变形例所涉及的压电致动器的元件端面以及配线部的配置的图。
符号的说明
10、110……压电致动器
12……轴
14……连接部
20……压电元件
20a……第一侧面
20b……第二侧面
20e……第一端面
20f、320f……第二端面
20fa、324fa……一方的对边
20fb、324fb……另一方的对边
22a、22b……内部电极层
24a……第一外部电极
24b……第二外部电极
24aa……第一外部电极端面部
24ba……第二外部电极端面部
26……压电体层
30、430、530……配线部
32a、132a、532a……第一导体部
32aa、132aa、232aa、332aa……第一导体露出部
32b、132b、532b……第二导体部
32ba、132ba、232ba、332ba……第二导体露出部
34、134a、134b……包覆部
34a……空白部
40……秤锤
50……树脂部
52……第一树脂部
54……第二树脂部
54a……第二树脂绝缘部
54b……第二树脂导电部
具体实施方式
以下，基于附图说明本发明的实施方式。
第一实施方式
图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的压电致动器10的示意图。压电致动器10具有压电元件20、轴12、连接部14、配线部30、秤锤40以及树脂部50。
压电元件20具有大致矩形的外形。在压电元件20的表面形成有作为一对外部电极的第一外部电极24a以及第二外部电极24b。另外，在压电元件20中，连接于第一外部电极24a的内部电极层22a以及连接于第二外部电极24b的内部电极层22b夹着压电体层26而交替层叠。
对于压电元件20的表面而言，包含沿着层叠方向(z轴方向)延伸的4个侧面和层叠方向的2个端面(端面在垂直于层叠方向的方向上延伸)。另外，在压电致动器10的说明中，将层叠方向作为z轴方向；将垂直于z轴方向的方向、即下述的第一和第二导体部32a、32b的延伸方向作为y轴方向；并且将垂直于z轴方向和y轴方向的方向作为x轴方向来进行说明。
第一外部电极24a形成于沿着层叠方向(z轴方向)延伸的第一侧面20a。另外，第二外部电极24b形成于朝着与第一侧面20a相反方向的第二侧面20b。如作为压电元件20的截面图的图2(a)所示，第一外部电极24a从第一侧面20a延伸至第二端面20f，作为第一外部电极24a的一部分的第一外部电极端面部24aa设置于第二端面20f，第二端面20f是压电元件20的表面的一部分，并且是作为层叠方向的端面的元件端面。另外，第二外部电极24b从第二侧面20b延伸到第二端面20f，作为第二外部电极24b的一部分的第二外部电极端面部24ba与第一外部电极端面部24aa同样，设置于第二端面20f。
如图2所示，在压电元件20的第二端面20f，第一外部电极端面部24aa与第二外部电极端面部24ba隔开规定的间隔而形成。包含第一外部电极端面24aa的第一外部电极24a与包含第二外部电极端面部24ba的第二外部电极24b互相绝缘。在第二端面20f，外部电极端面部24aa、24ba沿着第二端面20f中的一对对边20fa、20fb形成。
即，第一外部电极端面部24aa沿着一对对边20fa、20fb中处于第二端面20f与第一侧面20a之间的一方的对边20fa而形成。另外，第二外部电极端面部24ba沿着一对对边20fa、20fb中处于第二端面20f与第二侧面20b之间的另一方的对边20fb而形成。
压电元件20中的压电体层26的厚度没有特别限定，优选为5～50μm左右。另外，压电体层26的材质只要是显示压电效应或者逆压电效应的材料，就没有特别限定，例如可以列举pbzrxti1-xo3、batio3等。另外，也可以含有用于提高特性等的成分，其含量可以根据所期望的特性来适当决定。
作为构成内部电极22a、22b的导电材料，例如可以列举ag、pd、au、pt等的贵金属以及这些金属的合金(ag-pd等)、或者cu、ni等的贱金属以及它们的合金等，没有特别的限定。构成第一外部电极24a以及第二外部电极24b的导电材料不特别限定，可以使用与构成内部电极的导电材料相同的材料。另外，再有，也可以在第一外部电极24a以及第二外部电极24b的外侧形成上述各种金属的镀层或者溅射层。
如图1所示，在压电元件20的第一端面20e侧，经由连接部14而连结有轴12。例如，在压电致动器10作为透镜驱动模块使用的情况下，在轴12，移动自如地卡合有未图示的移动构件。移动构件保持光学系统等，移动构件以及保持于其的光学系统通过压电致动器10的驱动力而能够沿着轴12在z轴方向上进行位移。
轴12的材质没有特别的限定，例如可以采用金属或碳或者树脂等。另外，连接部14的材质只要是连结轴12和压电元件20的材质，就没有特别限定，例如可以例示粘结剂固化后的粘结剂固化层等。
如图1所示，在压电元件20的第二端面20f侧连接有作为连接构件的秤锤40。秤锤40起到作为用于对连结于第一端面20e侧的轴12赋予位移的惯性体的功能。秤锤40的材质不特别限定，例如可以采用钨这样的比重比较大的金属材料或含有这样的金属的合金等。
另外，如图1所示，在压电元件20的第二端面20f上固定有配线部30。配线部30具有作为对应于一对外部电极24a、24b的一对导体部的第一导体部32a以及第二导体部32b。
如分解图即省略图示树脂部50的图3所示，配线部30是具有电连接于第一外部电极24a的第一导体部32a、电连接于第二外部电极24b的第二导体部32b、以及包覆第一导体部32a和第二导体部32b的绝缘性的包覆部34的柔性印刷电路基板。第一导体部32a以及第二导体部32b以两面被包覆部34包覆的状态互相大致平行地延伸。配线部30具有第一导体部32a从包覆部34露出的第一导体露出部32aa和第二导体部32b从包覆部34露出的第二导体露出部32ba。
如作为截面图的图4所示，以第一导体露出部32aa与第一外部电极端面部24aa相对，第二导体露出部32ba与第二外部电极端面部24ba相对的方式配置。另外，在包覆部34，形成有树脂部50在层叠方向上通过第一导体露出部32aa和第二导体露出部32ba之间的空白部34a。
作为配线部30中的第一导体部32a以及第二导体部32b的材质，例如可以列举ag、pd、au、pt等的贵金属以及它们的合金(ag-pd等)或者cu、ni等的贱金属以及它们的合金等，不特别限定。另外，作为配线部30中的包覆部34的材质，例如可以列举聚酰亚胺等，不特别限定。
如图4所示，树脂部50将压电元件20、秤锤40以及配线部30互相固定。树脂部50以第二端面20f隔着配线部30而与秤锤40相对并且第一导体部32a和第二导体部32b分别相对于第一外部电极24a和第二外部电极24b被电连接的方式将压电元件20、秤锤40以及配线部30固定。
树脂部50具有以包围配线部30和秤锤部40之间以及第二树脂部54的周边的方式配置的第一树脂部52、和形成于第二端面22f和配线部30之间的第二树脂部54。第二树脂部54由在热固性树脂中混合有微细的金属颗粒的各向异性导电膜(anisotropicconductivefilm)构成，并且具有实现绝缘性的第二树脂绝缘部54a和实现导电性的第二树脂导电部54b。
第二树脂导电部54b形成于被夹持于第二端面22f中的第一和第二外部电极端面部24aa、24ba和配线部30中的第一和第二导体露出部32aa、32ba之间的区域。因此，第一外部电极端面部24aa和第一导体露出部32aa、第二外部电极端面部24ba和第二导体露出部32ba分别经由第二树脂导电部54b而电连接且物理连接。第二树脂绝缘部54a以使两个第二树脂导电部54b互相绝缘的方式配置于至少两个第二树脂导电部54b之间。
第一树脂部52由热固性树脂等构成并且实现绝缘性。但是，只要是在不妨碍压电元件20的驱动的程度内确保第一外部电极24a和第二外部电极24b的绝缘性，也可以在第一树脂部52中含有金属颗粒等填料。第一树脂部52不仅接触于秤锤40以及配线部30，而且还接触于第二树脂部52、第一外部电极24a以及第二外部电极24b。因此，第一树脂部52不仅接合配线部30和秤锤40，而且接合压电元件20和秤锤40，再有，还与第二树脂部54一起实现接合压电元件20和配线部30的作用。
压电致动器10从未图示的驱动电路经由配线部30而对第一外部电极24a和第二外部电极24b供给电力，并且通过对压电体层26施加产生电致伸缩的电压来驱动。
图1～图4所示的压电致动器10例如可以以以下所述的方法制造。
在压电致动器10的制造方法中，首先，准备压电元件20。压电元件20中，准备烧成后成为内部电极层22a、22b的形成有规定图案的内部电极膏体膜的生片和不具有内部电极膏体膜的生片。
生片可以通过例如以下的方法来制作。首先，通过湿式混合等的方法将构成压电体层26的材料的原料均匀混合之后，使之干燥。接下来，在适当选定的烧成条件下进行预烧成，将预烧粉进行湿式粉碎。然后，向粉碎后的预烧粉末中添加粘结剂并使之浆料化。其次，将浆料通过刮刀法或者丝网印刷法等方法进行薄片化，之后使之干燥，得到不具有内部电极膏体膜的生片。再有，将包含上述导电材料的内部电极膏体通过印刷法等方法涂布于生片之上，从而得到形成有规定图案的内部电极膏体膜的生片。另外，在构成压电体层26的材料的原料中，也可以含有不可避免的杂质。
在准备各生片之后，将准备好的生片重叠，施加压力而进行压接，在经过干燥工序等的必要工序之后进行切割，得到生坯的元件主体的集合体。
接下来，在将所得到的层叠体在规定条件下烧成而得到烧结体之后，使用划片机等切割该烧结体。再有，通过在相当于烧结体中的第一侧面20a、第二侧面20b以及第二端面20f的部分形成第一外部电极24a以及第二外部电极24b，对该电极施加直流电压而进行压电体层26的极化处理，从而得到压电元件20(参照图1)。另外，还优选对所得到的压电元件20进行滚筒研磨而将压电元件20的角部以及棱线部进行r面加工。
接下来，在压电元件20的第二端面20f，经由树脂部50而固定配线部30和秤锤40。在该工序中，首先，以第二端面20f朝上的方式设置压电元件20，相对于第二端面20f，形成固化后成为第二树脂部54的各向异性导电膜之后，在形成有各向异性导电膜的第二端面20f之上设置配线部30。再有，在配线部30之上，或者在秤锤40中的与配线部30的相对面，设置固化后成为第二树脂层的粘着性的干膜等，以在其间夹着配线部30的状态将秤锤40朝向第二端面20f进行加压，并且为了使热固性粘结剂固化而进行加热。
这样，如图4所示，在形成将压电元件20、秤锤40以及配线部30固定的树脂部50的同时，形成将第一外部电极端面部24aa、第二外部电极端面部24ba分别相对于第一导体露出部32aa、第二导体露出部32ba电连接的第二树脂导电部54。此时，如图4所示，由于在包覆部34形成有空白部34a，因此，降低了作用于位于第一导体露出部32aa和第二导体露出部32ba之间的各向异性导电膜的压力。因此，形成于包覆膜34的空白部34a有助于确保第一导体露出部32aa和第二导体露出部32ba之间以及第一外部电极端面部24aa和第二外部电极端面部24ba之间的绝缘性。另外，由于配线部50能够减少介于第二端面20f和秤锤40之间的面积，因此可以提高由树脂部50提供的压电元件20与秤锤40的结合力。
最后，在以压电元件20的第一端面20e向上的方式改变姿势之后，将固化后成为连接部14的粘结剂涂布于第二端面20f之后，接合轴12并使粘结剂固化，从而得到如图1所示的压电致动器。
这样的压电致动器10中，由于将配线部30固定于作为层叠方向的端面的第二端面20f，因此，可以降低固定配线部30的树脂部50阻碍压电元件20的位移的问题。另外，压电致动器10中，成为第二端面20f隔着配线部30而与秤锤40相对，将固定于压电元件20的配线部30以及秤锤重叠于压电元件20的第二端面20f侧的结构，因此，与现有的压电致动器相比，制造更容易。
另外，如图2(b)所示，外部电极端面部24aa、24ba沿着第二端面20f上的一对对边20fa、20fb形成。具有这样的外部电极端面部24aa、24ba的外部电极24a、24b能够在第二端面20f中适当地保持互相的绝缘性，并且能够使外部电极24a、24b容易地从压电元件20的侧面20a、20b向第二端面20f连续。
第二实施方式
图5是表示本发明的第二实施方式所涉及的压电致动器110的示意图。压电致动器110中，配线部130和树脂层150与压电致动器10不同，但是，其它与压电致动器10相同，因此，对于压电致动器110，仅说明与压电致动器10的不同点。
压电致动器110的配线部130由两根分离的引线构成。即，配线部130具有由导体部132a以及包覆其的绝缘性的包覆部134a构成的引线和由导体部132b以及包覆其的绝缘性的包覆部134b构成的引线。另外，导体部132a、132b的材质与第一实施方式中所说明的第一及第二导体部32a、32b同样，另外，包覆部134a的材质也不特别限定。
图7是表示压电致动器110的第二端面20f和配线部130相对于第二端面20f的配置的图。构成配线部130的各引线具有导体部132a、132b从包覆部134a、134b露出的导体露出部132aa、132ba，导体露出部132aa、132ba连接于形成于第二端面20f的第一和第二外部电极端面部24aa、24ba。
如作为截面图的图6所示，树脂部150固定压电元件20和秤锤40，并且将导体露出部132aa、132ba固定于第一和第二外部电极端面部24aa、24ba。树脂部150的材质与第一实施方式中所说明的第一树脂部52相同。图5～图7所示的压电致动器110也实现和图1所示的压电致动器同样的效果。
其它实施方式
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是，本发明不受这样的实施方式的任何限定，显然可以在不脱离本发明的主旨的范围内实施各种各样的方式。
例如，元件主体的形状不限定于长方体，也可以是多棱柱形状或其他形状。另外，第一和第二外部电极只要电连接于对应的第一和第二内部电极，就不特别限定所形成的场所，也可以在元件主体的各面上形成于相邻的面。再有，在同一面上可以形成有多个极性相同的外部电极，也可以形成有多个极性不同的外部电极。另外，外部电极和内部电极可以如上述实施方式那样直接连接，但是，例如，内部电极也可以经由形成于压电元件的内部的通孔等而连接于压电元件表面的外部电极。
另外，第一和第二实施方式所涉及的压电致动器10、110中，在第二端面20f和秤锤40之间配置了配线部30、130，但是，用于对压电元件供给电力的配线部也可以配置于第一端面20e和轴12之间。在这种情况下，通过在第一端面20e形成外部电极的一部分，从而第一端面20e起到元件端面的作用。再有，接合轴12和第一端面20e的树脂部(相当于连接部14)固定压电元件20、配线部以及轴12，以使第一端面20e隔着配线部而与轴12相对并且配线部电连接于外部电极24a、24b。
图8(a)是表示第二端面20f、引线中的导体露出部232aa、232ba的配置关系的变形例(第1变形例)的图，表示图7所示的压电致动器110的变形例。在图8(a)所示的变形例中，两根引线固定于第二端面20f以使彼此的前端成为相对的朝向。在这样的配置中也实现与实施方式同样的效果。
图8(b)是表示第二端面320f和引线中的导体露出部332aa、332ba的配置关系的变形例(第二变形例)的图，表示图7所示的压电致动器110的变形例。图8(b)所示的变形例中，在第二端面320f，第一外部电极端面部324aa从作为第二端面320f中的一对对边324fa、324fb中的一方的对边324fa朝向作为另一方的边的对边324fb延伸，第二外部电极端面部324ba从作为一对对边324fa、324fb中的另一方的对边324fb朝向作为一方的边的对边324fa延伸。
另外，在图8(b)所示的变形例中，具有导体露出部332aa、332ba的两根引线固定于第二端面20f以使彼此的前端成为相对的朝向。具有图8(b)所示的外部电极端面部334aa、324ba的外部电极也和图8所示的例子同样，能够在第二端面320f中适当地保持彼此的绝缘性，并且容易使外部电极从压电元件的侧面向第二端面320f连续。
图9是表示第二端面20f和由柔性印刷基板构成的配线部430的配置关系的变形例(第三变形例)的图，表示图3所示的压电致动器10的变形例。图9所示的配线部430相对于第二端面20f相对宽度宽，也不具有相当于图3所示的空白部34a的结构，因此，第二端部20f整体与配线部430相对。
在图9所示的变形例中，第二端面20f与配线部430的相对面积大，因此，能够增强第二端面20f和配线部430的接合力。
图10是表示第二端面20f和由柔性印刷基板构成的配线部530的配置关系的变形例(第4变形例)的图，表示图3所示的压电致动器10的变形例。图10所示的配线部430在垂直于层叠方向(z轴方向)以及导体部532a、532b的延伸方向(y轴方向)的宽度方向(x轴方向)上的长度比第二端面20f在宽度方向(x轴方向)上的长度短。由此，通过使树脂部绕入到配线部430的外侧，从而容易连接第二端面20f和秤锤40，因此，这样的第4变形例所涉及的压电致动器可以提高由树脂部提供的固定可靠性。