JP2003008094A - Piezoelectric device and its manufacturing method - Google Patents
Piezoelectric device and its manufacturing methodInfo
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波モータ、圧
電アクチュエータ、弾性表面波素子ならびに圧電センサ
に代表される圧電体装置およびその製造方法に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric device represented by an ultrasonic motor, a piezoelectric actuator, a surface acoustic wave element and a piezoelectric sensor, and a method for manufacturing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】電圧を印加することによって機械的振動
を得たり、逆に、機械振動を与えることによって電圧を
発生させるという圧電体の特徴を活かした圧電体装置
は、近年、圧電アクチュエータや圧電センサ、周波数フ
ィルター、音響機器、超音波機器として広く利用されて
いる。中でも、超音波モータは、モータの微細化、高密
度化が可能であるという点で、電磁型モータに代わる新
しいモータとして、携帯情報機器分野、ならびに化学、
医療分野で注目されている。超音波モータはその駆動に
際して電磁ノイズを発生させず、またノイズの影響も受
けない。圧電体装置は、上記超音波モータをはじめ、ア
クチュエータやセンサ、フィルタ等の振動部分に用いら
れており、上記機器の微小化の要求に伴い、圧電体装置
自身の微小化も要求されている。先ず、従来の圧電体装
置の構成を説明する。2. Description of the Related Art In recent years, a piezoelectric device utilizing the characteristics of a piezoelectric body such that mechanical vibration is obtained by applying a voltage and conversely, a voltage is generated by applying a mechanical vibration, has been recently used. Widely used as sensors, frequency filters, audio equipment, and ultrasonic equipment. Among them, the ultrasonic motor is a new motor that replaces the electromagnetic motor in that it can be miniaturized and highly densified.
It is attracting attention in the medical field. The ultrasonic motor does not generate electromagnetic noise when it is driven, and is not affected by noise. The piezoelectric device is used for the vibration part of the actuator, the sensor, the filter, and the like, including the ultrasonic motor, and the miniaturization of the piezoelectric device itself is required along with the demand for miniaturization of the equipment. First, the configuration of a conventional piezoelectric device will be described.
【０００３】図９に従来の圧電体装置の構造を示す。ア
ルミニウム、真鍮、ステンレススチールなどの金属、あ
るいはシリコン、ガラス、セラミックスなどの基板２と
圧電体１より構成されており、この基板２と圧電体１は
従来の接合方法による接合層１８を介して接合されてい
る。従来の接合方法による接合層１８とは、有機高分子
材料からなる接着剤やろう材を言う。有機高分子材料か
らなる接着剤には主にエポキシ系樹脂が使用されてい
る。はじめに、基板の接合面に接着剤を塗布し、塗布し
た面と圧電体を加圧密着させて所望の温度にて接着剤を
硬化させて接合をおこなう。FIG. 9 shows the structure of a conventional piezoelectric device. It is composed of a substrate 2 made of metal such as aluminum, brass, stainless steel, or silicon, glass, ceramics, etc. and a piezoelectric body 1. The substrate 2 and the piezoelectric body 1 are bonded together via a bonding layer 18 by a conventional bonding method. Has been done. The joining layer 18 formed by the conventional joining method is an adhesive or brazing material made of an organic polymer material. Epoxy resins are mainly used as adhesives made of organic polymer materials. First, an adhesive is applied to the bonding surface of the substrate, the applied surface and the piezoelectric body are brought into pressure contact with each other, and the adhesive is cured at a desired temperature for bonding.
【０００４】一方、接着剤による接合の他に、基板と圧
電体をはんだ付けにより接合する方法が、特開昭５２-
１０９０４号公報、特開昭５８−９９１００号公報に提
示されている。そのほか、銀ろう付けなどの硬ろう接合
法、金、クロム、インジウムなどの多層メタライズ、ま
たは、低膨張合金を用いた金属薄膜をろう材としたろう
接合法がある。いずれの手法においても、圧電体１には
電極が設けられており、電極を通じて交流電圧が印加さ
れるような構成になっている。On the other hand, in addition to bonding with an adhesive, a method of bonding the substrate and the piezoelectric body by soldering is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No.
No. 10904 and Japanese Patent Laid-Open No. 58-99100. In addition, there are hard brazing methods such as silver brazing, multi-layer metallization of gold, chromium, indium or the like, or brazing methods using a metal thin film using a low expansion alloy as a brazing material. In either method, the piezoelectric body 1 is provided with electrodes, and an alternating voltage is applied through the electrodes.
【０００５】上記の説明のように、圧電体装置の基本的
構成は圧電体と基板を接着剤で貼り合わせた構造となっ
ている。As described above, the basic structure of the piezoelectric device has a structure in which the piezoelectric body and the substrate are bonded together with an adhesive.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ような構造、製造方法では、以下のような問題点があっ
た。However, the conventional structure and manufacturing method have the following problems.
【０００７】すなわち、従来のように接着剤を使用した
場合、圧電体より発生した力が伝播する際に接着層で乱
反射したり吸収されてしまい、その結果として、振動部
の電気的および機械的な性能や信頼性を低下させてしま
うだけでなく、圧電体との接着界面における剥離現象も
生じさせてしまうという不具合があった。That is, when an adhesive is used as in the prior art, the force generated by the piezoelectric body is diffusely reflected or absorbed by the adhesive layer when the force propagates, and as a result, the electrical and mechanical properties of the vibrating section are increased. However, there is a problem that not only the performance and reliability are deteriorated, but also the peeling phenomenon occurs at the bonding interface with the piezoelectric body.
【０００８】上述のように、合成樹脂系の接着剤を用い
て接合した圧電体装置では、振動波の減衰が著しく、適
用が困難であった。そこで、接着剤の他に、はんだ付に
よる接合方法が提案されており、その例を１７０６５７
３号公報、３０３９９７１号公報に見ることができる。
中でも３０３９９７１号公報では、はんだと馴染み難
く、使用中に接合部が剥離しやすい圧電セラミックス材
を用いた接合において、接合面に金属膜を形成すること
により接合強度を高め、かつ圧電素子の接着を短時間で
行なうことを目的としている。As described above, in the piezoelectric device bonded by using the synthetic resin adhesive, the vibration wave is remarkably attenuated and it is difficult to apply. Therefore, in addition to the adhesive, a joining method by soldering has been proposed, an example of which is 170657.
3 and 3039971.
Above all, in JP 3039971, in joining using a piezoelectric ceramic material that is hard to be compatible with solder and the joint portion is easily separated during use, by forming a metal film on the joint surface, the joint strength is increased and the piezoelectric element is bonded. It is intended to be done in a short time.
【０００９】しかしながら、はんだ層に存在する空孔
が、振動の吸収や乱反射の原因となり、圧電体の振動特
性を低減させるだけでなく、長期信頼性を低下させると
いう問題がある。はんだ接合プロセスでは、接合時には
んだやフラックスから発生したガスが、接合層に閉じ込
められ（ボイドの発生）接合強度や熱伝導性の低下を引
き起こす大きな要因となっており、デバイスの小型化大
電流化の流れを阻止している。However, the holes present in the solder layer cause absorption and irregular reflection of vibrations, which not only reduces the vibration characteristics of the piezoelectric body but also reduces long-term reliability. In the solder bonding process, the gas generated from solder or flux during bonding is a major factor in confining the bonding layer (generation of voids) and lowering the bonding strength and thermal conductivity. Is blocking the flow of.
【００１０】また、接着性を高めるために、金属を用い
た焼結接合やろう付などの接合方法も行われているが、
いずれの場合も３５０℃以上の高温化での接合が必須と
なるため、圧電体と基板の熱膨張の差より接着後に圧電
体装置の基板に反りが発生してしまうという問題があ
る。Further, in order to improve the adhesiveness, a joining method such as sinter joining or brazing using a metal is also used.
In either case, since bonding at a high temperature of 350 ° C. or higher is essential, there is a problem that the substrate of the piezoelectric device may be warped after bonding due to the difference in thermal expansion between the piezoelectric body and the substrate.
【００１１】上述したような不具合は、微小構造の駆動
源として上記圧電体装置の振動部分を実現しようとした
場合、その大きさがサブミリメートルクラスとなるため
に、相対的に接着層の影響が大きくなる。The above-mentioned disadvantages are relatively affected by the adhesive layer when the vibrating portion of the piezoelectric device is to be realized as a driving source of a microstructure because its size is in the submillimeter class. growing.
【００１２】そこで、本発明は、これらの問題点を解決
して製造工程を簡略化できしかも特性の向上、安定した
圧電体装置の製造方法および装置を提供することを目的
としている。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a method and an apparatus for manufacturing a piezoelectric device which solves these problems and can simplify the manufacturing process, have improved characteristics, and are stable.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、圧電体装置の構成において、圧電体との
接合面に当る基板上には溝が形成されており、基板上に
設けられた溝を通じて圧電体と基板との接合部に溶融し
た金属材料で充填した構造を有することとした。In order to solve the above-mentioned problems, according to the present invention, in a structure of a piezoelectric device, a groove is formed on a substrate which is a joint surface with a piezoelectric member, and the groove is formed on the substrate. The structure is such that the joint between the piezoelectric body and the substrate is filled with the molten metal material through the groove provided.
【００１４】また、基板上に圧電体が設けられた圧電体
装置において、基板との接合面に当る圧電体表面には金
属膜が形成されており、圧電体との接合面に当る基板上
には溝が形成されており、さらに圧電体との接合面に当
る基板表面には金属膜が形成されており、基板上の溝を
通じて溶融した金属を前記圧電体と前記基板との接合部
に流入させた構造を有することとした。Further, in a piezoelectric body device in which a piezoelectric body is provided on a substrate, a metal film is formed on a surface of the piezoelectric body which is a joint surface with the substrate, and a metal film is formed on the substrate which is a joint surface with the piezoelectric body. Has a groove formed on it, and a metal film is formed on the surface of the substrate that is the joint surface with the piezoelectric body, and the molten metal flows into the joint between the piezoelectric body and the substrate through the groove on the substrate. It was decided to have a structured structure.
【００１５】また、基板上に形成された溝の幅が１０μ
ｍから１００μｍであることとした。Further, the width of the groove formed on the substrate is 10 μm.
It was set to m to 100 μm.
【００１６】また、基板上に形成された溝の深さが２〜
２０μｍであることとした。Further, the depth of the groove formed on the substrate is 2 to
It was determined to be 20 μm.
【００１７】また、圧電体と基板の接合部には母材の圧
電体および基板の融点よりも低い融点を有する金属を溶
融状態で流入させた構造であることとした。Further, the structure is such that a metal having a melting point lower than the melting points of the piezoelectric material of the base material and the substrate is made to flow into the joint portion of the piezoelectric material and the substrate in a molten state.
【００１８】[0018]
【発明の実施の形態】上記課題を解決するために、本発
明は、圧電体装置の構成において、圧電体との接合面に
当る基板上には溝が形成されており、基板上に設けられ
た溝を通じて圧電体と基板との接合部に溶融した金属材
料で充填した構造を有することとした。In order to solve the above-mentioned problems, according to the present invention, in a structure of a piezoelectric body device, a groove is formed on a substrate which is a joint surface with a piezoelectric body, and the groove is provided on the substrate. The joint between the piezoelectric body and the substrate is filled with the molten metal material through the groove.
【００１９】これは、接合層に予め溶融した金属を真空
注入法によって充填するため、はんだ溶融時に発生した
ガスを除去して接合層に生じる空孔や間隙をなくし、緻
密な接合層を構成することができる。さらに、基板上に
溝を設けることにより、溶融した金属材料の流路を確保
するとともに、接合層に充分な金属材料を流入させる。
より簡便なプロセスを実現する。特に、表面粗さの異な
る圧電体と基板との接合であっても接合面の凹凸をうめ
るように充填された金属材料により、高い接合強度が得
られる。接合層を構成する材料としては、有機接着剤よ
りも硬い金属材料であるため、圧電体の振動の吸収を阻
止することができる。This is because the joining layer is filled with the metal which has been melted in advance by the vacuum injection method, so that the gas generated at the time of melting the solder is removed to eliminate the voids and gaps generated in the joining layer and form a dense joining layer. be able to. Furthermore, by providing a groove on the substrate, a flow path for the molten metal material is secured, and a sufficient amount of metal material flows into the bonding layer.
Realize a simpler process. In particular, even in the case of bonding a piezoelectric body having a different surface roughness and a substrate, high bonding strength can be obtained by using a metal material filled so as to fill the irregularities of the bonding surface. Since the material forming the bonding layer is a metal material that is harder than the organic adhesive, it is possible to prevent the vibration of the piezoelectric body from being absorbed.
【００２０】従来のはんだ付けを用いた接合に比べて、
ボイドが接合層に閉じ込められることがないため、装置
の信頼性向上に繋がる。流入する金属材料は接合層に必
要最小限で充填することが可能である。そのため、接合
層の厚みを稼ぐ必要がないので装置の薄型化に繋がる。Compared with conventional joining using soldering,
Since the voids are not confined in the bonding layer, the device reliability is improved. The inflowing metal material can be filled in the bonding layer to the minimum required. Therefore, it is not necessary to increase the thickness of the bonding layer, which leads to a thinner device.
【００２１】また、基板上に設けられた溝には、金属膜
を形成することとした。なお、形成する金属膜として
は、溶融金属と融合性の高い金属材料を用いることが望
ましい。Further, a metal film is formed in the groove provided on the substrate. As the metal film to be formed, it is desirable to use a metal material having a high fusion property with the molten metal.
【００２２】これは、溶融金属を接合部分に流入する際
に接合部以外に溶融金属が流出するのを阻止するためで
ある。また、毛細管現象を利用して溶融金属を接合部位
に流入する際の流路として溶融金属を速やかに注入させ
るためである。This is to prevent the molten metal from flowing out to a portion other than the joint portion when the molten metal flows into the joint portion. In addition, it is for promptly injecting the molten metal as a flow path when the molten metal flows into the joining portion by utilizing the capillary phenomenon.
【００２３】また、基板上に形成された溝の幅が１０μ
ｍから１００μｍであることとした。The width of the groove formed on the substrate is 10 μm.
It was set to m to 100 μm.
【００２４】これは、接合しようとする圧電体と基板の
サイズ、材質により好適条件で接合することを目的とし
て、溝の幅を１０μｍから１００μｍと限定した。同様
に溝の深さを２μｍから２０μｍと限定した。シリコン
などの単結晶基板であれば切削加工によらず、フォトリ
ソグラフィーによって数μｍオーダーの加工が可能であ
る。連続接合面積を減少させるとともに、高精度で溝加
工を施すことによって、接合層に一様な応力がはたらき
良好な特性を持つ圧電体装置を得ることができる。The width of the groove is limited to 10 μm to 100 μm for the purpose of joining under suitable conditions depending on the size and material of the piezoelectric body to be joined and the substrate. Similarly, the depth of the groove is limited to 2 μm to 20 μm. If it is a single crystal substrate such as silicon, it can be processed by photolithography on the order of several μm instead of by cutting. By reducing the continuous bonding area and performing groove processing with high precision, it is possible to obtain a piezoelectric device having good characteristics because uniform stress acts on the bonding layer.
【００２５】また、基板上に溝を形成する工程が、レー
ザ加工によっておこなわれることとした。The step of forming the groove on the substrate is performed by laser processing.
【００２６】これは、１０6〜１０8Ｗ/ｃｍ2の高いパワ
ー密度を有するレーザ加工を用いることにより、レーザ
出力、ビーム集光条件、エネルギー密度などの制御因子
を利用して高精度な溝形成を可能とする。
（実施例１）以下に本発明の実施例１を図面に基づいて
説明する。This is because by using laser processing having a high power density of 10 6 to 10 8 W / cm 2 , high precision groove can be obtained by utilizing control factors such as laser output, beam condensing condition and energy density. Allows formation. (Embodiment 1) Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２７】図１は、本発明による圧電体装置の一部切
欠斜視図であり、図２は図１のａ−ａ’部での断面図で
ある。圧電体１の接合面には金属膜４が形成されてい
る。基板２の接合面には深さ１０μｍ、幅２０μｍの溝
３が構成されている。溝３ならびに圧電体１との接合面
には金属膜４が形成されており、溝３を通じて接合部に
溶融した金属を注入することにより図１の電体装置が構
成される。FIG. 1 is a partially cutaway perspective view of the piezoelectric device according to the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along the line aa 'in FIG. A metal film 4 is formed on the bonding surface of the piezoelectric body 1. A groove 3 having a depth of 10 μm and a width of 20 μm is formed on the bonding surface of the substrate 2. A metal film 4 is formed on the groove 3 and the bonding surface with the piezoelectric body 1, and the molten metal is injected into the bonding portion through the groove 3 to form the electrical device of FIG.
【００２８】図９に示した従来の圧電体装置と比較し
て、基板上に設けた溝を通じて溶融金属を接合部に注入
することにより、接合部の空隙をなくし、緻密な接合層
を形成することができる。また、真空注入、および毛細
管現象を利用した充填方法により有機接着剤やはんだ溶
融時に発生するガスが接合層に閉じ込められることを阻
止できる。接合不良部分を減少させ、接合強度を向上さ
せる効果がある。また、接合層に生じた空隙が原因とな
る振動の吸収、乱反射を低減させることが可能である。
よって、構成された装置の振動特性の劣化を阻止でき
る。Compared with the conventional piezoelectric device shown in FIG. 9, by injecting molten metal into the joint through a groove provided on the substrate, voids in the joint are eliminated and a dense joint layer is formed. be able to. In addition, it is possible to prevent the organic adhesive and the gas generated when the solder is melted from being trapped in the bonding layer by the vacuum injection and the filling method using the capillary phenomenon. It has an effect of reducing the defective joint portion and improving the joint strength. Further, it is possible to reduce vibration absorption and irregular reflection caused by the voids generated in the bonding layer.
Therefore, it is possible to prevent the deterioration of the vibration characteristics of the configured device.
【００２９】次に、図１と図２に示す圧電体装置を弾性
表面波の発振部に用いた弾性表面波素子の構成、ならび
に動作を説明する。図３は弾性表面波素子の一部切欠斜
視図であり、図４は、図３のｂ−ｂ’部での断面図であ
る。図３と図４に示す弾性表面波素子は、伝搬基板であ
る圧電体１、補助基板７、櫛型電極８で構成されてい
る。櫛型電極８は、圧電体１と補助基板７との接合面と
反対側の面上に形成され、補助基板７の圧電体１に相対
する面には、表面弾性波の伝搬方向と異なる方向に溝４
が形成されている。本実施例における弾性表面波素子に
おいては、圧電体１と補助基板７とがはんだにより接合
されている。なお、本実施例における弾性表面波素子に
おいては、圧電体１として厚さ２００μｍのチタン酸ジ
ルコン酸鉛を用い、補助基板７として、厚さ７００μｍ
の低熱膨張ガラス基板を用いている。Next, the structure and operation of a surface acoustic wave element using the piezoelectric device shown in FIGS. 1 and 2 as the surface acoustic wave oscillating section will be described. 3 is a partially cutaway perspective view of the surface acoustic wave device, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line bb 'of FIG. The surface acoustic wave device shown in FIGS. 3 and 4 is composed of a piezoelectric body 1 which is a propagation substrate, an auxiliary substrate 7, and a comb-shaped electrode 8. The comb-shaped electrode 8 is formed on the surface opposite to the bonding surface between the piezoelectric body 1 and the auxiliary substrate 7, and the surface of the auxiliary substrate 7 facing the piezoelectric body 1 has a direction different from the propagation direction of the surface acoustic wave. Groove 4
Are formed. In the surface acoustic wave element according to this embodiment, the piezoelectric body 1 and the auxiliary substrate 7 are joined by solder. In the surface acoustic wave element according to the present embodiment, lead zirconate titanate having a thickness of 200 μm is used as the piezoelectric body 1, and the auxiliary substrate 7 has a thickness of 700 μm.
The low thermal expansion glass substrate of is used.
【００３０】次に、本実施例の動作を説明する。櫛型電
極８に交番電界を印加することによって、弾性表面波が
励振され、圧電体１表面に沿って弾性表面波が伝搬す
る。この弾性表面波は櫛形電極８で再び電気信号に変換
される。以上によって、弾性表面波として機能するもの
である。なお、図３と図４には櫛型電極を用いた弾性表
面波素子の基本構造を示しているが、フィルタや共振子
にする場合には、櫛型電極の数や構成を必要に応じて変
更する。Next, the operation of this embodiment will be described. By applying an alternating electric field to the comb electrode 8, the surface acoustic wave is excited and propagates along the surface of the piezoelectric body 1. This surface acoustic wave is converted into an electric signal again by the comb-shaped electrode 8. The above functions as a surface acoustic wave. 3 and 4 show the basic structure of the surface acoustic wave device using the comb-shaped electrodes, the number and the configuration of the comb-shaped electrodes may be changed as necessary in the case of a filter or a resonator. change.
【００３１】続いて本実施例における弾性表面波の素子
の製造プロセスについて説明する。本実施例の弾性表面
波素子における製造プロセスは、補助基板上の溝形成と
はんだによる接合の大きく２つのプロセスに分かれる。Next, the manufacturing process of the surface acoustic wave device according to this embodiment will be described. The manufacturing process for the surface acoustic wave device of this embodiment is roughly divided into two processes: forming a groove on the auxiliary substrate and joining with solder.
【００３２】まず補助基板上の溝形成について説明す
る。補助基板の溝形成予定面は鏡面研磨されている。溝
は、レーザ加工により溝断面が矩形もしくは矩形に準じ
る形状で、線状に形成される。広幅の溝を形成する場合
は複数線レーザを照射することによって所望の溝幅とす
る。本実施例においては、溝の深さは２０μｍ、溝の幅
は１０μｍとしている。First, the formation of grooves on the auxiliary substrate will be described. The groove formation surface of the auxiliary substrate is mirror-polished. The groove is formed by laser processing into a linear shape having a rectangular cross section or a shape similar to a rectangle. When forming a wide groove, a desired groove width is obtained by irradiating a multi-line laser. In this embodiment, the groove depth is 20 μm and the groove width is 10 μm.
【００３３】補助基板の溝は以下のように形成してもよ
い。まず補助基板を洗浄した後、補助基板の溝形成予定
面にフォトレジストマスクを形成する。次にフォトレジ
ストマスクを形成した補助基板をフッ酸系水溶液でエッ
チングする。本実施例においては、補助基板は酸化ケイ
素を主成分とするため、エッチング液としてフッ酸系水
溶液を使用するが、基板材料に応じて適切なエッチング
液を用いる。溝形成終了後、フォトレジストマスクを除
去する。The groove of the auxiliary substrate may be formed as follows. First, after cleaning the auxiliary substrate, a photoresist mask is formed on the groove formation surface of the auxiliary substrate. Next, the auxiliary substrate on which the photoresist mask is formed is etched with a hydrofluoric acid-based aqueous solution. In this embodiment, since the auxiliary substrate contains silicon oxide as a main component, a hydrofluoric acid-based aqueous solution is used as the etching solution, but an appropriate etching solution is used according to the substrate material. After the groove is formed, the photoresist mask is removed.
【００３４】また、補助基板の溝は次のように形成して
もよい。まず補助基板を洗浄した後、補助基板の溝形成
要底面にフォトレジストマスクを形成する。次にフォト
レジストマスクを形成した補助基板の溝形成予定面をブ
ラスト砥粒によってサンドブラストする。最後にフォト
レジストマスクを除去する。Further, the groove of the auxiliary substrate may be formed as follows. First, after cleaning the auxiliary substrate, a photoresist mask is formed on the bottom surface of the auxiliary substrate where the groove is to be formed. Next, the groove formation surface of the auxiliary substrate on which the photoresist mask is formed is sandblasted with blast abrasive grains. Finally, the photoresist mask is removed.
【００３５】なお、補助基板の溝形成は上記の方法に限
定するものではなく、線状の溝を形成するものであれば
方法は問わない。The groove formation of the auxiliary substrate is not limited to the above method, and any method may be used as long as it forms a linear groove.
【００３６】次にはんだによる接合について説明する。Next, joining with solder will be described.
【００３７】まず、スパッタ法により接合面にＡｕ膜を
形成する。形成する金属膜は圧電体と補助基板との密着
性を高めるためＡｕ膜との中間層にＣｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、
Ｍｏ、Ｗなどを一層、もしくは多層メタライズすること
が望ましい。本実施例では、圧電体にＰＺＴを用い、補
助基板にはガラスを用いた。中間層としてＣｒ層とＮｉ
層を形成した。また、金属膜を形成する方法はスパッタ
法に限定するものではなく、ＣＶＤ法、めっき法などい
ずれの方法でも構わない。First, an Au film is formed on the bonding surface by the sputtering method. The metal film to be formed is made of Cr, Ti, Ni,
It is desirable to metallize Mo, W, etc. in one layer or in multiple layers. In this example, PZT was used for the piezoelectric body and glass was used for the auxiliary substrate. Cr layer and Ni as an intermediate layer
Layers were formed. The method for forming the metal film is not limited to the sputtering method, and any method such as the CVD method and the plating method may be used.
【００３８】続いて、はんだで接合しようとする圧電体
の表面ならびに補助基板の接合表面と溝形成面を清浄化
する。清浄化した接合面を重ね合わせて治具を用いて仮
固定する。次に仮固定した試料を真空チャンバー内に設
置し真空引きする。チャンバー内の真空度が５×１０-5
ｔｏｒｒに到達したら、バルブを開放して試料を溶融は
んだ室に移動する。はんだ室のはんだは１９０℃に加熱
して溶融状態にある。移動した試料をはんだ浴に浸漬
し、約１分後窒素ガスを導入して大気圧に回復する。こ
のとき仮固定した治具を接合面に対して垂直に加圧す
る。加圧後、試料をはんだ浴より引き上げる。バルブを
閉鎖して真空チャンバー内で試料を５分間静置して注入
したはんだを固体化させる。Subsequently, the surface of the piezoelectric body to be joined by solder, the joining surface of the auxiliary substrate and the groove forming surface are cleaned. The cleaned joint surfaces are superposed and temporarily fixed using a jig. Next, the temporarily fixed sample is placed in a vacuum chamber and evacuated. The degree of vacuum in the chamber is 5 × 10 -5
When torr is reached, the valve is opened and the sample is moved to the molten solder chamber. The solder in the solder chamber is heated to 190 ° C. and is in a molten state. The moved sample is immersed in a solder bath, and after about 1 minute, nitrogen gas is introduced to restore the atmospheric pressure. At this time, the temporarily fixed jig is pressed perpendicularly to the joint surface. After pressurization, the sample is pulled up from the solder bath. The valve is closed and the sample is allowed to stand in the vacuum chamber for 5 minutes to solidify the injected solder.
【００３９】ここで、本実施例における補助基板の溝の
効果について説明する。接着剤による接合においては接
合面にパーティクル、ダストなどの異物がある場合、異
物のある部分の接合が行なわれず空隙が生じる。同様
に、はんだを用いた接合においては、接合面の異物だけ
でなく、はんだ溶融時に発生するガスによりボイドが生
じる。生じた空隙、ボイドなどは、接合強度が著しく弱
くなるといった接合不良の原因となる。Here, the effect of the groove of the auxiliary substrate in this embodiment will be described. In the case of joining with an adhesive, when foreign matter such as particles or dust is present on the joining surface, the portion where the foreign matter is present is not joined and a void is created. Similarly, in joining using solder, voids are generated not only by foreign matter on the joint surface but also by gas generated when the solder is melted. The generated voids, voids, and the like cause defective bonding such that the bonding strength is significantly weakened.
【００４０】接合型の圧電体装置の場合、連続する接合
面積が小さいほど接合不良の可能性は低くなるが、溝形
成によって接合面を分割すると、連続接合面積は減少
し、接合不良の可能性を低減することができる。また、
溝形成によって、接合の良好な領域においては一様に応
力がはたらき、良好な特性を持つ弾性表面素子を得るこ
とができる。In the case of the bonding type piezoelectric device, the smaller the continuous bonding area is, the lower the possibility of defective bonding is. However, when the bonding surface is divided by the groove formation, the continuous bonding area is reduced and the defective bonding is likely to occur. Can be reduced. Also,
By forming the grooves, stress is uniformly applied in the region where the bonding is good, and an elastic surface element having good characteristics can be obtained.
【００４１】本実施例における弾性表面波素子の効果を
確認するため、本実施例における弾性表面波素子と、接
着剤によって貼り合わせた構造を有する接合型表面弾性
波素子について、インピーダンス特性、ならびに挿入損
失を測定して比較をおこなった。比較の対象とするＰＺ
Ｔとガラス基板を接着剤で貼り合わせた接合型弾性表面
波素子は、本実施例における弾性表面波素子と同寸法の
ものである。In order to confirm the effect of the surface acoustic wave device of this embodiment, impedance characteristics and insertion of the surface acoustic wave device of this embodiment and the junction type surface acoustic wave device having a structure in which they are bonded by an adhesive are inserted. The loss was measured and compared. PZ to be compared
The junction type surface acoustic wave device in which T and the glass substrate are bonded together with an adhesive has the same size as the surface acoustic wave device in this embodiment.
【００４２】図５に従来の接合方法によって構成された
表面弾性波素子の振動特性を示し、図６に本発明にかか
る弾性表面波素子の振動特性を示す。FIG. 5 shows the vibration characteristics of the surface acoustic wave element formed by the conventional bonding method, and FIG. 6 shows the vibration characteristics of the surface acoustic wave element according to the present invention.
【００４３】アドミタンス特性においては、周波数1〜
１５ＭＨｚ付近に現われる各振動モードの波形を比較し
たところ、接着剤貼り合わせによる弾性表面波素子で
は、スプリアスが多く、***振点のアドミタンス値のバ
ラツキが目立つが、本実施例における弾性表面波素子で
は、スプリアスの少ない安定した波形が得られている。In the admittance characteristic, frequencies 1 to
When the waveforms of the respective vibration modes appearing around 15 MHz are compared, the surface acoustic wave device with adhesive bonding has a lot of spurious, and variations in the admittance value at the anti-resonance point are conspicuous, but in the surface acoustic wave device in this embodiment, A stable waveform with less spurious is obtained.
【００４４】一方、主共振周波数における振動モードの
挿入損失の比較では、接着剤貼り合わせの弾性表面波素
子では-２から-１４の４５％のバラツキが見られたのに
対して、本実施例による弾性表面波素子では-１から-３
と５％のバラツキにとどまった。従来の弾性表面波素子
に比べ、接合の不良によるバラツキも低減され、安定し
た特性が得られていることも確認された。On the other hand, in the comparison of the insertion loss of the vibration mode at the main resonance frequency, a variation of 45% from -2 to -14 was observed in the surface acoustic wave element bonded with the adhesive. The surface acoustic wave device by -1 to -3
And remained within 5%. It was also confirmed that variations due to defective bonding were reduced and stable characteristics were obtained compared to the conventional surface acoustic wave element.
【００４５】以上のように、本実施例においては、圧電
体としてＰＺＴを用いたが、これに限らず他の圧電体を
用いた場合でも同様の効果が得られる。As described above, although PZT is used as the piezoelectric body in the present embodiment, the same effect can be obtained even if other piezoelectric bodies are used.
【００４６】また、本実施例においては、溝の深さを２
０μｍ、溝の幅を１０μｍとしたが、溝を深く、あるい
は溝幅を広くすることによって応力の緩和がおこなわれ
る。In this embodiment, the groove depth is set to 2
Although the groove width was 0 μm and the groove width was 10 μm, the stress can be relaxed by making the groove deep or wide.
【００４７】また、本実施例においては、溝断面が矩形
もしくは矩形に準じる形状であるが、Ｖ字型あるいは他
の断面形状であってもよい。Further, in the present embodiment, the groove cross section has a rectangular shape or a shape conforming to a rectangular shape, but it may have a V-shape or another cross sectional shape.
【００４８】また、本実施例においては、補助基板とし
てガラスを用いたが、これに限らずシリコンなどの他の
材料を用いてもよい。
（実施例２）本発明の実施例２を図面に基づいて説明す
る。Further, although glass is used as the auxiliary substrate in this embodiment, the material is not limited to this, and other materials such as silicon may be used. (Second Embodiment) A second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
【００４９】本実施例にかかる圧電体装置の基本構成を
図１２に示す。図７は本発明によって作製された超音波
モータの振動部の概略図である。予め電極６を形成した
圧電体１の接合面には密着力をあげるため、さらに金属
膜４が形成されている。また振動体９には外円周縁から
円中心方向に向って、半径方向に溝３が形成されてい
る。溝３と圧電体１との接合面には金属膜４が形成さ
れ、振動体上に構成された溝３を通じて溶融したはんだ
を接合部に注入させることにより圧電体１と振動体９を
接合した構造である。The basic structure of the piezoelectric device according to this example is shown in FIG. FIG. 7 is a schematic view of a vibrating portion of an ultrasonic motor manufactured according to the present invention. A metal film 4 is further formed on the bonding surface of the piezoelectric body 1 on which the electrode 6 is formed in advance in order to improve the adhesion. Further, the vibrating body 9 is formed with a groove 3 in the radial direction from the outer circumferential edge toward the center of the circle. A metal film 4 is formed on the joint surface between the groove 3 and the piezoelectric body 1, and the piezoelectric body 1 and the vibrator 9 are joined by injecting molten solder into the joint portion through the groove 3 formed on the vibrator. It is a structure.
【００５０】接着剤による接合においては接合面にパー
ティクル、ダストなどの異物がある場合、異物のある部
分の接合が行なわれず空隙が生じる。同様に、はんだを
用いた接合においては、接合面の異物だけでなく、はん
だ溶融時に発生するガスによりボイドが生じる。さら
に、フラックスを含有したはんだペースト、クリームは
んだなどを用いた場合、フラックスから発生するガスが
同じく接合部に閉じ込められてボイドが生じる。生じた
空隙、ボイドなどは、接合強度が著しく弱くなるといっ
た接合不良の原因となる。In the case of joining with an adhesive, when foreign matter such as particles or dust is present on the joining surface, the portion where the foreign matter is present is not joined and a void is produced. Similarly, in joining using solder, voids are generated not only by foreign matter on the joint surface but also by gas generated when the solder is melted. Furthermore, when a solder paste containing a flux, a cream solder, or the like is used, the gas generated from the flux is also confined in the joint portion to generate a void. The generated voids, voids, and the like cause defective bonding such that the bonding strength is significantly weakened.
【００５１】上述の問題点を解決するべく、本実施例に
おける振動体に形成した溝の効果について説明する。In order to solve the above problems, the effect of the groove formed in the vibrating body in this embodiment will be described.
【００５２】接合型の圧電体装置の場合、連続する接合
面積が小さいほど接合不良の可能性は低くなるが、溝形
成によって接合面を分割すると、連続接合面積は減少
し、接合不良の可能性を低減することができる。本実施
例の超音波モータにおいては、振動時に変位が最小とな
る波の節部分に溝を形成することよって、モータ駆動時
に接合部にかかる応力を緩和させて良好な特性を持つ超
音波モータを得ることができる。また、振動体上に設け
た溝を通じて溶融はんだを接合部に注入することによ
り、接合部の空隙をなくし、緻密な接合層を形成するこ
とができる。また、真空注入、および毛細管現象を利用
した充填方法により有機接着剤やはんだ溶融時に発生す
るガスが接合層に閉じ込められることを阻止できる。接
合不良部分を減少させ、接合強度を向上させる効果があ
る。また、接合層に生じた空隙が原因となる振動の吸
収、乱反射を低減させることが可能である。よって、構
成された装置の振動特性の劣化を阻止できる。In the case of the bonding type piezoelectric device, the smaller the continuous bonding area is, the lower the possibility of defective bonding is. However, when the bonding surface is divided by forming the groove, the continuous bonding area is reduced, and the possibility of defective bonding is increased. Can be reduced. In the ultrasonic motor of the present embodiment, by forming a groove in the node portion of the wave that minimizes displacement during vibration, an ultrasonic motor having good characteristics by relaxing the stress applied to the joint during motor driving is provided. Obtainable. Further, by pouring the molten solder into the joint through the groove provided on the vibrating body, it is possible to eliminate voids in the joint and form a dense joint layer. In addition, it is possible to prevent the organic adhesive and the gas generated when the solder is melted from being trapped in the bonding layer by the vacuum injection and the filling method using the capillary phenomenon. It has an effect of reducing the defective joint portion and improving the joint strength. Further, it is possible to reduce vibration absorption and irregular reflection caused by the voids generated in the bonding layer. Therefore, it is possible to prevent the deterioration of the vibration characteristics of the configured device.
【００５３】次に、本発明による圧電体装置を超音波駆
動部に用いた超音波モータの構成、ならびに動作を説明
する。超音波モータの基本構造を図８に示す。超音波駆
動部はおもに圧電体１と金属などの弾性部材からなる振
動体９で構成されており、中心軸１５に打ちこみなどに
より支持されている。さらに、移動体１０は、この中心
軸１５が案内として組込まれ、上方にある加圧バネ１４
により振動体９に加圧接触するように配置されている。
ここで２本のリード線１６に時間的位相がほぼ90度異な
る信号を印加することによって、圧電体１と振動体９は
屈曲運動による機械的進行波を発生し、振動体９に加圧
接触させた移動体１０が回転運動する構成である。本実
施例により作製した超音波モータの径は4mmφである。
圧電体１にはＰＺＴを用いた。振動体９にはアルミニウ
ムを用い、所望の形状に切削加工した。本実施例では厚
み２５０μｍ、径が４mmφとし、圧電体との接合面には
外円周から円中心に向って半径方向に溝を形成した。移
動体１０と振動体９の接触部分にはカーボンファイバ含
有の複合プラスチックによる摩擦材１７を設けた。Next, the structure and operation of the ultrasonic motor using the piezoelectric device according to the present invention in the ultrasonic drive section will be described. The basic structure of the ultrasonic motor is shown in FIG. The ultrasonic drive unit is mainly composed of the piezoelectric body 1 and the vibrating body 9 made of an elastic member such as metal, and is supported on the central shaft 15 by driving or the like. Further, in the moving body 10, the central shaft 15 is incorporated as a guide, and the pressure spring 14 above the moving body 10 is provided.
Are arranged so as to come into pressure contact with the vibrating body 9.
Here, by applying a signal having a time phase difference of approximately 90 degrees to the two lead wires 16, the piezoelectric body 1 and the vibrating body 9 generate a mechanical traveling wave due to bending motion, and press contact with the vibrating body 9. This is a configuration in which the moved moving body 10 rotates. The diameter of the ultrasonic motor manufactured according to this example is 4 mmφ.
PZT was used for the piezoelectric body 1. Aluminum was used for the vibrating body 9 and was cut into a desired shape. In this example, the thickness was 250 μm and the diameter was 4 mmφ, and grooves were formed in the radial direction from the outer circumference toward the center of the circle on the joint surface with the piezoelectric body. A friction material 17 made of carbon fiber-containing composite plastic was provided at the contact portion between the moving body 10 and the vibrating body 9.
【００５４】続いて本実施例における超音波モータ振動
部の製造プロセスについて説明する。本実施例における
超音波モータ振動部の製造プロセスは、振動体上の溝形
成と、溶融金属注入による振動体と圧電体との接合の大
きく２つのプロセスに分かれる。Next, the manufacturing process of the ultrasonic motor vibrating section in this embodiment will be described. The manufacturing process of the ultrasonic motor vibrating portion in this embodiment is roughly divided into two processes: forming a groove on the vibrating body and joining the vibrating body and the piezoelectric body by pouring molten metal.
【００５５】まず振動体上の溝形成について説明する。
振動体は、ＮＣ旋盤により丸棒原料を加工することで所
定の形状に形成され、溝形成予定面に当る煽動面も切削
加工で仕上げられている。溝は、レーザ加工により溝断
面が矩形もしくは矩形に準じる形状で、円周縁から中心
に向って形成される。広幅の溝を形成する場合は複数線
レーザを照射することによって所望の溝幅とする。本実
施例においては、溝の深さは１０μｍ、溝の幅は１０μ
ｍとし、円周縁より１００μｍの長さで形成している。First, the formation of grooves on the vibrating body will be described.
The vibrating body is formed into a predetermined shape by processing a round bar raw material with an NC lathe, and the agitating surface corresponding to the groove formation planned surface is also finished by cutting. The groove has a rectangular cross section or a shape similar to the rectangular shape by laser processing, and is formed from the circumferential edge toward the center. When forming a wide groove, a desired groove width is obtained by irradiating a multi-line laser. In this embodiment, the groove depth is 10 μm and the groove width is 10 μm.
The length is 100 μm from the circumference of the circle.
【００５６】なお、振動体上の溝形成は上記の方法に限
定するものではなく、線状の溝を形成するものであれば
方法は問わない。The method for forming the grooves on the vibrating body is not limited to the above method, and any method may be used as long as it forms linear grooves.
【００５７】圧電体と振動体との接合については実施例
１と同様に溶融したはんだを接合部に充填して接合をお
こなう。以上のプロセスを経て、本実施例における超音
波モータ振動部は製造される。Regarding the joining of the piezoelectric body and the vibrating body, as in the first embodiment, the molten solder is filled into the joining portion to carry out the joining. Through the above process, the ultrasonic motor vibrating section in this embodiment is manufactured.
【００５８】本実施例における超音波モータの効果を確
認するため、本実施例における超音波モータと、従来の
接合方法によって接合した超音波モータについて、振動
特性、ならびに耐久性を測定して比較をおこなった。In order to confirm the effect of the ultrasonic motor of this embodiment, the vibration characteristics and durability of the ultrasonic motor of this embodiment and the ultrasonic motor bonded by the conventional bonding method were measured and compared. I did it.
【００５９】図１０に従来の接合方法によって構成され
た振動部を備えた超音波モータのアドミッタンス特性
を、図１１に本実施例により作製した超音波モータのア
ドミッタンス特性を示す。ただし、これら図に示したア
ドミッタンス特性は移動体を取り外した状態、すなわ
ち、振動体が上下方向に対してフリーな状態で測定した
ものである。図１０では、主共振点以外でのスプリアス
振動が見られるのに対して、図１１では機械的Ｑ値が高
く、主共振点以外でのスプリアス振動が見られない。FIG. 10 shows the admittance characteristic of an ultrasonic motor having a vibrating section formed by the conventional joining method, and FIG. 11 shows the admittance characteristic of the ultrasonic motor manufactured according to this embodiment. However, the admittance characteristics shown in these figures are measured with the moving body removed, that is, with the vibrating body free in the vertical direction. In FIG. 10, spurious vibrations other than the main resonance point are seen, whereas in FIG. 11, the mechanical Q value is high, and spurious vibrations other than the main resonance point are not seen.
【００６０】これらのアドミッタンス特性において、ス
プリアス振動は境界面での力の乱反射に起因する現象で
あり、Ｑ値は力が伝搬する際の減衰の度合いを示すもの
であるから本発明による超音波モータは従来型の超音波
モータと比較して、大幅に性能向上していることが判明
する。In these admittance characteristics, spurious vibration is a phenomenon caused by irregular reflection of force on the boundary surface, and Q value shows the degree of attenuation when the force propagates. Therefore, the ultrasonic motor according to the present invention. Proves to be a significant improvement in performance compared to conventional ultrasonic motors.
【００６１】図１２に耐久性についての測定結果を示
す。図中の（ａ）は本発明にかかる製造方法により作製
した振動部分を有する超音波モータの測定結果を表し、
（b）は従来例による振動部分を有する超音波モータの
測定結果を表している。これらの結果から明らかなよう
に、効率および耐久性ともに本発明にかかる製造方法に
より作製した振動部分の構成によれば、径小薄型な超音
波モータにおいても高効率化が実現できるようになると
言える。FIG. 12 shows the results of measurement of durability. In the figure, (a) represents a measurement result of an ultrasonic motor having a vibrating portion manufactured by the manufacturing method according to the present invention,
(B) represents the measurement result of the ultrasonic motor having the vibrating portion according to the conventional example. As is clear from these results, it can be said that the structure of the vibrating portion manufactured by the manufacturing method according to the present invention has both high efficiency and durability, and high efficiency can be realized even in a small-diameter thin ultrasonic motor. .
【００６２】なお、圧電体を利用した超音波モータにつ
いては定在波方式と進行波方式が考えられるが、本発明
にかかる振動部分の構造はいずれの方式においても利用
することができる。A standing wave system and a traveling wave system can be considered for the ultrasonic motor using the piezoelectric body, but the structure of the vibrating portion according to the present invention can be used in any system.
【００６３】[0063]
【発明の効果】この発明によれば、圧電体と基板をはん
だのようなろう材を用いて接合する際に、基板上に溝を
形成し、形成した溝を通じて接合層に溶融金属を充填さ
せる。溶融した金属を真空注入方式で接合領域に充填す
ることができるので、接合層の空隙をなくし高い強度の
接合型圧電体装置を構成することができる。さらに、は
んだ溶融時に発生するガスが接合層に閉じ込められるこ
とを回避することができる。よって、閉じ込められたガ
スによって生じるボイドが原因とされる接合強度の劣
化、ならびに振動特性の低下をなくすことが可能であ
る。これにより、圧電体層より発生した力が接合不良部
で乱反射したり、吸収されることなく伝播し、不要なス
プリアス振動が発生せず、良好な振動特性を示す。さら
に、本発明による接合型圧電装置をデバイスに利用した
モータやアクチュエータ、センサなどの効率、および耐
久性を向上させることができる。特に、マイクロマシン
のような微小構造の駆動源として電気的および機械的性
能を向上させ、信頼性を高めることができる。According to the present invention, when the piezoelectric body and the substrate are joined by using a brazing material such as solder, a groove is formed on the substrate and the joining layer is filled with the molten metal through the formed groove. . Since the molten metal can be filled in the bonding region by the vacuum injection method, it is possible to eliminate the voids in the bonding layer and form a high-strength bonded piezoelectric device. Furthermore, it is possible to prevent the gas generated during melting of the solder from being trapped in the bonding layer. Therefore, it is possible to prevent the deterioration of the bonding strength and the deterioration of the vibration characteristics due to the voids generated by the trapped gas. As a result, the force generated from the piezoelectric layer propagates without being irregularly reflected or absorbed in the defective joint portion, and unnecessary spurious vibration does not occur, thus exhibiting good vibration characteristics. Further, it is possible to improve the efficiency and durability of the motor, actuator, sensor, etc. using the junction type piezoelectric device according to the present invention as a device. In particular, as a driving source for a microstructure such as a micromachine, electrical and mechanical performance can be improved and reliability can be improved.
【図１】本発明における圧電体装置の一部欠切斜視図。FIG. 1 is a partially cutaway perspective view of a piezoelectric device according to the present invention.
【図２】図１のa-a’部での断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along the line a-a ′ in FIG.
【図３】本発明の実施例１における弾性表面波素子の一
部欠切斜視図。FIG. 3 is a partially cutaway perspective view of the surface acoustic wave device according to the first embodiment of the present invention.
【図４】図３のb-b’部での断面図。FIG. 4 is a sectional view taken along the line b-b ′ of FIG. 3.
【図５】従来の弾性表面波素子の振動特性を表す図表。FIG. 5 is a chart showing vibration characteristics of a conventional surface acoustic wave element.
【図６】本発明の実施例１における弾性表面波素子の振
動特性を表す図表。FIG. 6 is a chart showing vibration characteristics of the surface acoustic wave element according to the first embodiment of the present invention.
【図７】本発明の実施例２における超音波モータの縦断
面図。FIG. 7 is a vertical sectional view of an ultrasonic motor according to a second embodiment of the present invention.
【図８】本発明の実施例２における超音波モータの振動
部分の概略図。FIG. 8 is a schematic view of a vibrating portion of the ultrasonic motor according to the second embodiment of the present invention.
【図９】従来の接合方法による圧電体装置の構造を示す
概略図。FIG. 9 is a schematic view showing a structure of a piezoelectric device according to a conventional bonding method.
【図１０】従来の超音波モータの特性を表す図表。FIG. 10 is a chart showing characteristics of a conventional ultrasonic motor.
【図１１】本発明の実施例２における超音波モータの特
性を表す図表。FIG. 11 is a chart showing characteristics of the ultrasonic motor according to the second embodiment of the present invention.
【図１２】本発明の実施例２における超音波モータの耐
久性を表す図表。FIG. 12 is a chart showing durability of the ultrasonic motor according to the second embodiment of the present invention.
１ 圧電体 ２ 基板 ３ 溝 ４ 金属膜 ５ 接合層 ６ 電極 ７ 補助基板 ８ 櫛形電極 ９ 振動体 １０ 移動体（ロータ） １１ 本発明に係る溶融金属により接合した層 １２ ステータ １３ 固定台 １４ 加圧バネ １５ 中心軸 １６ リード線 １７ 摩擦材 １８ 従来の接着層 1 Piezoelectric body 2 substrates 3 grooves 4 metal film 5 Bonding layer 6 electrodes 7 Auxiliary board 8 comb-shaped electrodes 9 vibrating body 10 Moving body (rotor) 11 Layers joined by molten metal according to the present invention 12 stator 13 Fixed stand 14 Pressure spring 15 central axis 16 lead wires 17 Friction material 18 Conventional adhesive layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０３Ｈ 9/25 Ｈ０１Ｌ 41/18 １０１Ｂ １０１Ｃ １０１Ｄ Ｆターム(参考） 5H680 AA00 AA12 BB16 DD01 DD23 DD53 DD73 DD82 DD92 FF08 GG02 5J097 AA24 EE02 HA02 HA04 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H03H 9/25 H01L 41/18 101B 101C 101D F term (reference) 5H680 AA00 AA12 BB16 DD01 DD23 DD53 DD73 DD82 DD92 FF08 GG02 5J097 AA24 EE02 HA02 HA04
Claims (6)
において、前記基板との接合面に当る前記圧電体表面に
は金属膜が形成されており、前記圧電体との接合面に当
る前記基板上には溝が形成されており、前記溝と、前記
圧電体との接合面に当る前記基板表面には金属膜が形成
されており、前記圧電体と前記基板を溶融した金属層を
介して接合した構造を持つことを特徴とする圧電体装
置。1. A piezoelectric device in which a piezoelectric body is provided on a substrate, wherein a metal film is formed on the surface of the piezoelectric body that contacts the bonding surface with the substrate and that contacts the bonding surface with the piezoelectric material. A groove is formed on the substrate, and a metal film is formed on the surface of the substrate that is a joint surface between the groove and the piezoelectric body, and a metal layer obtained by melting the piezoelectric body and the substrate is formed. A piezoelectric device characterized by having a structure bonded through the piezoelectric device.
から１００μmであることを特徴とする請求項１に記載
の圧電体装置。2. The groove formed on the substrate has a width of 10 μm.
To 100 μm, the piezoelectric device according to claim 1.
０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の圧電体
装置。3. The groove formed on the substrate has a depth of 2 to 2.
The piezoelectric device according to claim 1, wherein the piezoelectric device has a thickness of 0 μm.
母材の圧電体および基板の融点よりも低い融点を有する
合金を溶融状態で流入させた構造であることを特徴とす
る請求項１から３に記載の圧電体装置。4. The joint between the piezoelectric body and the substrate is
4. The piezoelectric device according to claim 1, wherein the piezoelectric device has a structure in which an alloy having a melting point lower than that of the piezoelectric material of the base material and the substrate is flown in a molten state.
の製造方法において、 基板上に溝を形成する第1の工程と、 前記基板との接合面に金属膜を形成する第２の工程と、 前記圧電体との接合面に金属膜を形成する第３の工程
と、 前記溝を通じて溶融した金属を前記圧電体と前記基板と
の接合部に流入させることにより接合することを特徴と
した圧電体装置の製造方法。5. A method for manufacturing a piezoelectric device having a piezoelectric body provided on a substrate, comprising: a first step of forming a groove on the substrate; and a second step of forming a metal film on a bonding surface with the substrate. A step of forming a metal film on a joint surface with the piezoelectric body, and joining the melted metal through the groove to the joint portion of the piezoelectric body and the substrate. Of manufacturing a piezoelectric device.
おいて、基板上に溝を形成する第１の工程が、レーザ加
工によって形成することを特徴とする圧電体装置の製造
方法。6. The method for manufacturing a piezoelectric device according to claim 5, wherein the first step of forming the groove on the substrate is performed by laser processing.
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