JP4413873B2 - Microswitch actuator and microswitch - Google Patents

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本発明はマイクロスイッチ用のアクチュエータと、それを用いたマイクロスイッチに関する。   The present invention relates to an actuator for a micro switch and a micro switch using the actuator.

電気信号や光信号の接続、切断をするためにスイッチが使用される。スイッチとしては、リレーを使用した電気機械式やＰＩＮダイオード等を使用した電子式が一般的であるが、最近では、シリコンプロセスを主とする微細電子機械システム（Ｓｉ−ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ））技術の発達とともに、マイクロスイッチが使用され始めている。このマイクロスイッチは、他のスイッチに比して信号損失が少なく、比較的低コストで作製することが出来、低消費電力であるという利点を有するものである。このようなマイクロスイッチ（Ｓｉ−ＭＥＭＳ型スイッチ）は、その駆動源によって、静電気力を駆動力とする静電型、バイメタルからなる部材を加熱変形させる熱型、磁力を駆動力とする磁性型、及び圧電アクチュエータの駆動力を用いた圧電型等に分類することが出来る。これらのなかでも、圧電型のマイクロスイッチは、他に比して、電気信号や光信号の接続、切断を、高速且つ低消費電力で効率よく行うことが出来るものとして、注目されている。   Switches are used to connect and disconnect electrical and optical signals. As a switch, an electromechanical type using a relay or an electronic type using a PIN diode or the like is generally used. Recently, a microelectromechanical system (Si-MEMS) is mainly used for a silicon process. ) With the development of technology, microswitches are starting to be used. This microswitch has advantages that it has less signal loss than other switches, can be manufactured at a relatively low cost, and has low power consumption. Such a micro switch (Si-MEMS type switch) has an electrostatic type that uses an electrostatic force as a driving force, a thermal type that heats and deforms a member made of bimetal, a magnetic type that uses a magnetic force as a driving force, And a piezoelectric type using a driving force of a piezoelectric actuator. Among these, piezoelectric microswitches are attracting attention as being capable of efficiently connecting and disconnecting electrical signals and optical signals at high speed and with low power consumption.

圧電型のマイクロスイッチの駆動源である圧電アクチュエータとしては、積層型のものが知られている。図１１は、積層型圧電アクチュエータを用いたマイクロスイッチの一例を示す断面図である。図１１に示されるマイクロスイッチ１１１は、駆動源としての積層型圧電アクチュエータ１１０（アクチュエータ部）と作動部１１２で構成される。積層型圧電アクチュエータ１１０は、数十〜数百μｍオーダーの厚さの圧電層３１４と、数〜十数μｍオーダーの厚さの電極層３１８，３１９とが、交互に、複数、積層をされてなるとともに、その側面に、電極層３１８，３１９を一層おきに、即ち、極性の同じ電極層を接続する、一対の外部電極３２８，３２９を有するものである。積層型圧電アクチュエータ１１０では、圧電層３１４の分極方向Ｐが、信号電極（電極層３１８）から共通電極（電極層３１９）へ向けた方向になっている。そして、信号電極〜共通電極間（即ち圧電層３１４）に対し、分極方向Ｐと同じ方向Ｅに電圧Ｖが印加されると、複数の圧電層３１４のそれぞれが、電界誘起歪みの縦効果に基づき、図１１中において矢印Ｓ１で示される方向（Ｓ１方向）に伸長する変位を生じ、積層型圧電アクチュエータ１１０全体としても伸長し、作動部１１２の可動接点３２１と固定接点３２２とを接続する。電圧Ｖが印加されず圧電層３１４に電界が形成されなくなると、複数の圧電層３１４のそれぞれは収縮し、積層型圧電アクチュエータ１１０としても収縮し、作動部１１２において可動接点３２１と固定接点３２２とが切断される。   A multilayer actuator is known as a piezoelectric actuator that is a driving source of a piezoelectric microswitch. FIG. 11 is a cross-sectional view showing an example of a microswitch using a multilayer piezoelectric actuator. A micro switch 111 shown in FIG. 11 includes a laminated piezoelectric actuator 110 (actuator unit) as a drive source and an operating unit 112. The laminated piezoelectric actuator 110 is formed by alternately laminating a plurality of piezoelectric layers 314 having a thickness on the order of several tens to several hundred μm and electrode layers 318 and 319 having a thickness on the order of several tens to several tens of μm. At the same time, a pair of external electrodes 328 and 329 are provided on the side surfaces of the electrode layers 318 and 319, that is, to connect electrode layers having the same polarity. In the multilayer piezoelectric actuator 110, the polarization direction P of the piezoelectric layer 314 is a direction from the signal electrode (electrode layer 318) to the common electrode (electrode layer 319). When the voltage V is applied in the same direction E as the polarization direction P between the signal electrode and the common electrode (that is, the piezoelectric layer 314), each of the plurality of piezoelectric layers 314 is based on the vertical effect of the electric field induced strain. In FIG. 11, a displacement that extends in the direction indicated by arrow S <b> 1 (direction S <b> 1) is generated, and the laminated piezoelectric actuator 110 also extends as a whole, and connects the movable contact 321 and the fixed contact 322 of the operating unit 112. When the voltage V is not applied and an electric field is not formed in the piezoelectric layer 314, each of the plurality of piezoelectric layers 314 contracts and the multilayer piezoelectric actuator 110 contracts, and the movable contact 321 and the fixed contact 322 Is disconnected.

又、圧電アクチュエータとして、バイモルフ型のものが知られている。図１２は、バイモルフ型圧電アクチュエータを用いたマイクロスイッチの一例を示す断面図である。図１２に示されるマイクロスイッチ１２１は、駆動源としてのバイモルフ型圧電アクチュエータ１２０（アクチュエータ部）と作動部１２２で構成される。バイモルフ型圧電アクチュエータ１２０は、数〜十数μｍオーダーの厚さの電極層６８，６９で挟まれた数百μｍ〜数ｍｍオーダーの厚さの板状の２層の圧電層４１４で構成されるものである。バイモルフ型圧電アクチュエータ１２０では、一方の圧電層４１４（図１２中において上側）においては、その分極方向Ｐが、信号電極（電極層６８）から共通電極（電極層６９）へ向けた方向になっており、他方の圧電層４１４（図１２中において下側）においては、その分極方向Ｐが、共通電極（電極層６９）から信号電極（電極層６８）へ向けた方向になっている。そして、信号電極〜共通電極間（即ち圧電層４１４）に対し電圧Ｖが印加されると、電界誘起歪みの横効果に基づき、一方の圧電層４１４（図１２中において上側）が収縮し、他方の圧電層４１４（図１２中において下側）が伸長して、バイモルフ型圧電アクチュエータ１２０全体として屈曲し、図１２中において矢印Ｓ２で示される方向（Ｓ２方向）に変位し、作動部１２２の可動接点４２１と固定接点４２２とを接続する。電圧Ｖが印加されず圧電層４１４に電界が形成されなくなると、２層の圧電層４１４のそれぞれは伸長し又は収縮し（元へ戻り）、バイモルフ型圧電アクチュエータ１２０としても元へ戻り、作動部１２２において可動接点４２１と固定接点４２２が切断される。尚、マイクロスイッチの先行文献としては、特許文献１が挙げられる。   As a piezoelectric actuator, a bimorph type is known. FIG. 12 is a cross-sectional view showing an example of a microswitch using a bimorph piezoelectric actuator. A microswitch 121 shown in FIG. 12 includes a bimorph piezoelectric actuator 120 (actuator unit) as a drive source and an operating unit 122. The bimorph type piezoelectric actuator 120 is composed of two plate-like piezoelectric layers 414 having a thickness of the order of several hundreds μm to several mm sandwiched between electrode layers 68 and 69 having a thickness of several to several tens of μm. Is. In the bimorph piezoelectric actuator 120, in one piezoelectric layer 414 (upper side in FIG. 12), the polarization direction P is a direction from the signal electrode (electrode layer 68) to the common electrode (electrode layer 69). In the other piezoelectric layer 414 (lower side in FIG. 12), the polarization direction P is the direction from the common electrode (electrode layer 69) to the signal electrode (electrode layer 68). When a voltage V is applied between the signal electrode and the common electrode (that is, the piezoelectric layer 414), one piezoelectric layer 414 (the upper side in FIG. 12) contracts based on the lateral effect of the electric field induced strain, and the other The piezoelectric layer 414 (lower side in FIG. 12) expands and bends as the entire bimorph piezoelectric actuator 120, and is displaced in the direction indicated by the arrow S2 (S2 direction) in FIG. The contact 421 and the fixed contact 422 are connected. When the voltage V is not applied and an electric field is not formed in the piezoelectric layer 414, each of the two piezoelectric layers 414 expands or contracts (returns to the original state), and returns to the original state as the bimorph type piezoelectric actuator 120. At 122, the movable contact 421 and the fixed contact 422 are disconnected. Patent Document 1 is given as a prior document of the microswitch.

特開２００５−３３２８０２号公報JP-A-2005-332802

アクチュエータ部が積層型圧電アクチュエータの場合には、圧電層の厚さを薄くすることにより低電圧化が図れるが、大きな変位量を得るためには圧電層を数百オーダーで積層する必要がある。そのため、マイクロスイッチの小型化が困難であるという問題を抱えている。一方、アクチュエータ部がバイモルフ型圧電アクチュエータの場合は、変位発生力が小さい上に、作動部とは反対側を支持部として固定する必要があるので、そこへ応力が集中し易い。そのため、マイクロスイッチが破損し易いという問題がある。   In the case where the actuator portion is a laminated piezoelectric actuator, the voltage can be reduced by reducing the thickness of the piezoelectric layer, but in order to obtain a large displacement, the piezoelectric layer needs to be laminated on the order of several hundreds. Therefore, there is a problem that miniaturization of the microswitch is difficult. On the other hand, when the actuator part is a bimorph type piezoelectric actuator, the displacement generating force is small and it is necessary to fix the side opposite to the operating part as a support part, so that stress tends to concentrate there. Therefore, there is a problem that the microswitch is easily damaged.

本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、機械的に電気信号や光信号の接続、切断を行うに十分な変位発生力と変位発生量を発現することが可能な、小型で、耐久性に優れ信頼性の高いマイクロスイッチ用アクチュエータを提供することにある。鋭意、検討がなされた結果、以下に示す手段によって、上記目的を達成することが可能であることが見出され、本発明を完成するに至った。   The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and the object of the present invention is to generate a displacement sufficient to mechanically connect and disconnect electrical signals and optical signals. It is an object of the present invention to provide a microswitch actuator that is small in size, excellent in durability, and highly reliable, capable of expressing a displacement generation amount. As a result of intensive studies, it has been found that the above object can be achieved by the following means, and the present invention has been completed.

即ち、先ず、本発明によれば、２本の脚部と、その２本の脚部の一方の端部の側で挟まれてそれらを支持する股部と、を備え、２本の脚部のそれぞれが、その（脚部の）幅方向に積層された、複数の圧電層と、正極及び負極の電極層と、を有するとともに、２本の脚部の長さ方向における先端の側及び股部の側の両方の端面に、極性の同じ電極層を接続し得る外部電極を有し、２本の脚部の圧電層及び股部がセラミック材料で形成され、門型形状を呈する全体として焼成一体化されており、２本の脚部のそれぞれにおいて、積層された複数の圧電層のうち最外層の一の圧電層が、正極及び負極の電極層で挟まれず不活性部を構成し、他の圧電層が、正極及び負極の電極層で挟まれて活性部を構成し、正極及び負極の電極層間に駆動電圧を印加することにより、活性部を構成する圧電層が圧電横効果に基づく変位によって伸縮し、（不活性部を構成する圧電層が変位を生じないことから）２本の脚部が屈曲変位を生じるマイクロスイッチ用アクチュエータが提供される。   That is, first, according to the present invention, the two leg portions are provided with two leg portions and a crotch portion that is sandwiched between and supports one end portion of the two leg portions. Each of which has a plurality of piezoelectric layers and positive and negative electrode layers laminated in the width direction (of the legs), and the tip side and crotch in the length direction of the two legs. Both end faces on the side of the part have external electrodes that can connect the same polarity electrode layer, and the piezoelectric layer and crotch part of the two legs are formed of a ceramic material and fired as a whole, exhibiting a portal shape In each of the two legs, one of the outermost piezoelectric layers of the stacked piezoelectric layers constitutes an inactive portion without being sandwiched between the positive electrode layer and the negative electrode layer. The piezoelectric layer is sandwiched between the positive and negative electrode layers to form an active part, and a drive voltage is applied between the positive and negative electrode layers As a result, the piezoelectric layer constituting the active portion expands and contracts due to the displacement based on the piezoelectric lateral effect (because the piezoelectric layer constituting the inactive portion does not cause displacement), and the two leg portions cause bending displacement. An actuator for a switch is provided.

全体として門型形状と表現したが、２本の脚部とそれらに挟まれて支持する股部とで構成されるので、人間の下半身のような形状ということも出来る。脚部の幅方向とは、脚部の長さ方向に垂直な方向であって、且つ、２本の脚部の並びの方向（２本の脚部を結ぶ方向）に等しい方向である。脚部の先端とは、脚部の、股部を挟んだ側の端部とは反対側の端である。積層された複数の圧電層のうち最外層は２つあり、何れでもよい。即ち、本発明に係るマイクロスイッチ用アクチュエータは、２本の脚部の間の側（内側、人間の下半身に例えれば股間側）及び外側（内側の反対側）に、脚部を構成する積層された複数の圧電層の、最外層が存在し、この最外層のうち何れかが正極及び負極の電極層で挟まれず不活性部を構成するものである。   Although it is expressed as a portal shape as a whole, it is composed of two legs and a crotch part that is sandwiched and supported by them, so it can also be said to be a shape like the lower half of a human body. The width direction of the leg portion is a direction perpendicular to the length direction of the leg portion and equal to the direction in which the two leg portions are arranged (the direction connecting the two leg portions). The tip of the leg is the end of the leg opposite to the end on the side across the crotch. There are two outermost layers among the plurality of stacked piezoelectric layers, and any of them may be used. That is, the microswitch actuator according to the present invention is laminated on the side between the two legs (inner side, crotch side in the case of a human lower body) and the outer side (opposite side of the inner side). Further, the outermost layer of the plurality of piezoelectric layers is present, and any one of the outermost layers constitutes an inactive portion without being sandwiched between the positive electrode layer and the negative electrode layer.

本発明に係るマイクロスイッチ用アクチュエータにおいては、２本の脚部が、互いに反対方向に屈曲変位を生じ、開脚又は閉脚することが好ましい。   In the microswitch actuator according to the present invention, it is preferable that the two leg portions bend and displace in opposite directions to open or close the legs.

又、本発明に係るマイクロスイッチ用アクチュエータにおいては、圧電層の厚さが１０〜１００μｍであることが好ましい。   In the microswitch actuator according to the present invention, the thickness of the piezoelectric layer is preferably 10 to 100 μm.

次に、本発明によれば、上記した何れかのマイクロスイッチ用アクチュエータと、一の接点が備わる一の接点部材及び他の接点が備わる他の接点部材を有する作動部と、を具備し、マイクロスイッチ用アクチュエータの２本の脚部のうち、一の脚部の先端が一の接点部材と接合され、他の脚部の先端が他の接点部材と接合され、２本の脚部が屈曲変位を生じることによって、一の接点部材に備わる一の接点が他の接点部材に備わる他の接点と、接触又は離隔をし、一の接点及び他の接点に通じた信号の接続又は切断をするマイクロスイッチが提供される。   Next, according to the present invention, any one of the above-described microswitch actuators and an operation unit having one contact member provided with one contact and another contact member provided with another contact are provided. Of the two legs of the switch actuator, the tip of one leg is joined to one contact member, the tip of the other leg is joined to another contact member, and the two legs are flexibly displaced In this case, one contact provided on one contact member contacts or separates from another contact provided on the other contact member, and connects or disconnects the signal connected to the one contact and the other contact. A switch is provided.

本発明に係るマイクロスイッチにおいては、一の接点部材及び他の接点部材に、駆動電圧の正極又は負極何れかの供給手段が備わり、一の接点部材又は他の接点部材に接合された脚部の先端の側の端面に備わる外部電極を通じて、駆動電圧の供給を受けることが好ましい。即ち、この態様では、外部電極は端子電極を兼ねている。   In the microswitch according to the present invention, one contact member and the other contact member are provided with either positive or negative drive voltage supply means, and the leg portion joined to the one contact member or the other contact member is provided. It is preferable that the driving voltage is supplied through an external electrode provided on the end face on the tip side. That is, in this aspect, the external electrode also serves as a terminal electrode.

本発明に係るマイクロスイッチ用アクチュエータは、２本の脚部とその２本の脚部の一方の端部の側で挟まれてそれらを支持する股部とを備え、２本の脚部が屈曲変位を生じるように構成されたものであり、好ましくは、２本の脚部が互いに反対方向に屈曲変位を生じ開脚又は閉脚するものであるので、マイクロスイッチのアクチュエータ部として用いたときに、固定端を必要とせず、自立して作動部の接点の開閉動作（接続・切断動作）を行うことが出来る。そのため、固定端を必要とするバイモルフ型圧電アクチュエータでは生じ易かった応力集中が起き難く、破損し難くなり、耐久性に優れ信頼性の高いマイクロスイッチを実現することが可能となる。   The microswitch actuator according to the present invention includes two leg portions and a crotch portion that is sandwiched between and supports one end portion of the two leg portions, and the two leg portions are bent. Preferably, the two legs are bent and displaced in opposite directions to open or close, so when used as an actuator part of a microswitch, It does not require a fixed end, and can open and close (connect / disconnect) the contacts of the operating part independently. For this reason, stress concentration, which is easy to occur in a bimorph piezoelectric actuator that requires a fixed end, hardly occurs and is not easily damaged, and it is possible to realize a highly reliable and highly reliable microswitch.

それでも、脚部の屈曲変位が生じた際には、その脚部と、変位を生じない股部との境界（脚の付け根にあたる部分）に応力が発生すると考えられるが、このような内部応力によってクラックが発生するという問題は生じ難い。本発明に係るマイクロスイッチ用アクチュエータは、２本の脚部の圧電層及び股部がセラミック材料で形成され、門型形状を呈する全体として焼成一体化されているからである。即ち、本発明に係るマイクロスイッチ用アクチュエータは、アクチュエータ部として、信頼性が高いマイクロスイッチを構築し得るものである。   Nevertheless, when a bending displacement of the leg occurs, it is considered that stress is generated at the boundary between the leg and the crotch where no displacement occurs (the part corresponding to the base of the leg). The problem of cracking is unlikely to occur. This is because in the microswitch actuator according to the present invention, the piezoelectric layer and the crotch portion of the two legs are formed of a ceramic material, and are integrally fired and integrated as a gate shape. That is, the microswitch actuator according to the present invention can construct a highly reliable microswitch as the actuator section.

開示されてはいないが、バイモルフ型圧電アクチュエータ（図１２を参照）を２本の脚部として採用し、これらを不活性のシム材で挟んで接着し、外見的に、本発明に係るマイクロスイッチ用アクチュエータに似せたアクチュエータを作製することは可能である。しかし、このようなアクチュエータは、長時間、駆動させた場合には、バイモルフ型圧電アクチュエータに変位を発生させた際の、バイモルフ型圧電アクチュエータとシム材との接着部分に集中する応力によって、シム材からバイモルフ型圧電アクチュエータが剥がれて、駆動不能になり易く、信頼性に問題がある。本発明に係るマイクロスイッチ用アクチュエータでは、全体が焼成一体化されているので、このような脚部が股部から剥がれるという問題は生じ難い。   Although not disclosed, a bimorph type piezoelectric actuator (see FIG. 12) is adopted as two legs, and these are sandwiched and bonded by an inert shim material. It is possible to fabricate an actuator that resembles the actuator for use. However, when such an actuator is driven for a long time, the shim material is caused by the stress concentrated on the bonding portion between the bimorph piezoelectric actuator and the shim material when the bimorph piezoelectric actuator is displaced. The bimorph type piezoelectric actuator is peeled off, which makes it difficult to drive, and there is a problem in reliability. In the microswitch actuator according to the present invention, since the whole is fired and integrated, such a problem that such a leg portion is peeled off from the crotch portion hardly occurs.

又、上記バイモルフ型圧電アクチュエータを利用した外見的に本発明に係るマイクロスイッチ用アクチュエータに似せたアクチュエータは、２つのバイモルフ型圧電アクチュエータを組み立てて作製することから、小型化が困難である。これに対し、本発明に係るマイクロスイッチ用アクチュエータは、１本の脚部を独立したアクチュエータとして取り扱うものではなく、２本の脚部及び股部が一体として作製され、全体として１つのアクチュエータを構成するものであるため、小型化が図り易い。   In addition, since an actuator similar to the microswitch actuator according to the present invention using the bimorph piezoelectric actuator is manufactured by assembling two bimorph piezoelectric actuators, it is difficult to reduce the size. On the other hand, the actuator for a microswitch according to the present invention does not handle one leg as an independent actuator, but two legs and a crotch are integrally formed to constitute one actuator as a whole. Therefore, it is easy to reduce the size.

本発明に係るマイクロスイッチ用アクチュエータは、２本の脚部のそれぞれにおいて、積層された複数の圧電層のうち最外層の一の圧電層が、正極及び負極の電極層で挟まれず不活性部を構成し、他の圧電層が、正極及び負極の電極層で挟まれて活性部を構成し、正極及び負極の電極層間に駆動電圧を印加することにより、活性部を構成する圧電層が圧電横効果に基づく変位によって伸縮し、（不活性部を構成する圧電層が変位を生じないことから）２本の脚部に屈曲変位を生じ、マイクロスイッチのアクチュエータ部として用いたときに、その屈曲変位によって、作動部の接点に開閉動作（接続・切断動作）をさせるものである。そのため、変位効率が高く、機械的に電気信号や光信号の接続、切断を行うに十分な変位発生量を得て、且つ、積層型圧電アクチュエータより小型化することが可能である。   According to the microswitch actuator of the present invention, in each of the two leg portions, one of the outermost piezoelectric layers of the stacked piezoelectric layers is not sandwiched between the positive electrode layer and the negative electrode layer, and the inactive portion is The other piezoelectric layer is sandwiched between the positive and negative electrode layers to form an active portion, and a drive voltage is applied between the positive and negative electrode layers to cause the piezoelectric layer constituting the active portion to It expands and contracts due to the displacement based on the effect (because the piezoelectric layer constituting the inactive portion does not cause displacement), causes bending displacement in the two leg portions, and the bending displacement when used as the actuator portion of the microswitch Thus, an opening / closing operation (connection / disconnection operation) is performed on the contact of the operation unit. Therefore, the displacement efficiency is high, it is possible to obtain a displacement generation amount sufficient for mechanically connecting and disconnecting an electric signal or an optical signal, and it is possible to reduce the size of the multilayer piezoelectric actuator.

本発明に係るマイクロスイッチ用アクチュエータは、脚部が複数の圧電層と正極及び負極の電極層とを有し、圧電層のうち活性部を構成するものが直接には伸縮変位を生じ、不活性部の圧電層が変位を生じないことから、脚部として屈曲変位を発現するものであるので、活性部を構成する圧電層の層数を調節することによって、変位発生力を容易に変更することが可能である。活性部を構成する圧電層の層数を増加させると、変位発生力は大きくなる。そのため、マイクロスイッチにおいて、その作動部の態様に合わせて、容易に、機械的に電気信号や光信号の接続、切断を行うに必要な変位発生力を得るのに最適な無駄のないアクチュエータ部を構築することが可能である。   The actuator for a microswitch according to the present invention has a leg portion having a plurality of piezoelectric layers and positive and negative electrode layers, and those constituting the active portion of the piezoelectric layer directly cause expansion / contraction displacement and are inactive Since the piezoelectric layer of the part does not cause displacement, the leg part develops bending displacement. Therefore, the displacement generating force can be easily changed by adjusting the number of piezoelectric layers constituting the active part. Is possible. When the number of piezoelectric layers constituting the active portion is increased, the displacement generating force increases. Therefore, in the micro switch, an actuator unit that is optimal for obtaining the displacement generating force necessary for easily connecting and disconnecting electrical signals and optical signals mechanically according to the mode of the operating unit is provided. It is possible to build.

本発明に係るマイクロスイッチ用アクチュエータは、好ましくは、２本の脚部が互いに反対方向に屈曲変位を生じ開脚又は閉脚するものであるので、ノーマルオープン（非作動時切断）、ノーマルクローズ（非作動時接続）の何れの態様のマイクロスイッチのアクチュエータ部として適用することが可能であり、マイクロスイッチへの適用にかかり応用性に優れる。   The microswitch actuator according to the present invention is preferably one in which the two legs are bent and displaced in opposite directions to open or close, so that the normal open (non-operating cut), normal close (non-operating) It can be applied as an actuator part of a microswitch of any aspect of (connection at the time of operation), and is excellent in applicability when applied to a microswitch.

本発明に係るマイクロスイッチ用アクチュエータは、その好ましい態様において、圧電層の厚さが１０〜１００μｍであるので、一般に圧電層の厚さが数μｍから３０μｍ程度の積層型圧電アクチュエータに比して、より高い電圧をかけ得るものとなっている。そのため、より大きな変位発生力を得ることが出来、機械的に電気信号や光信号の接続、切断を行うに十分な変位発生力を発現することが可能であり、信頼性の高いマイクロスイッチの実現に寄与する。   In the preferred embodiment of the microswitch actuator according to the present invention, since the thickness of the piezoelectric layer is 10 to 100 μm, in general, the thickness of the piezoelectric layer is about several μm to 30 μm. A higher voltage can be applied. Therefore, a greater displacement generation force can be obtained, and a sufficient displacement generation force to mechanically connect and disconnect electrical and optical signals can be realized, realizing a highly reliable microswitch. Contribute to.

本発明に係るマイクロスイッチは、本発明に係るマイクロスイッチ用アクチュエータと、一の接点が備わる一の接点部材及び他の接点が備わる他の接点部材を有する作動部と、を具備し、マイクロスイッチ用アクチュエータの２本の脚部のうち、一の脚部の先端が一の接点部材と接合され、他の脚部の先端が他の接点部材と接合され、２本の脚部が屈曲変位を生じることによって、一の接点が他の接点と接触又は離隔をし、一の接点及び他の接点に通じた信号の接続又は切断をするものであり、これは、アクチュエータ部として用いられる本発明に係るマイクロスイッチ用アクチュエータが、固定端を形成せずに自立して作動部の接点の開閉動作（接続・切断動作）を行い得る態様のマイクロスイッチである。従って、既に、本発明に係るマイクロスイッチ用アクチュエータの効果で示したように、このような本発明に係るマイクロスイッチは、応力集中が起き難く、破損し難く、耐久性に優れ、信頼性が高い。加えて、本発明に係るマイクロスイッチは、アクチュエータ部と作動部が独立しているため、構造が単純であり、作製し易く、小型化が図り易い。   A microswitch according to the present invention includes the microswitch actuator according to the present invention, and an operation unit having one contact member provided with one contact and another contact member provided with another contact. Of the two legs of the actuator, the tip of one leg is joined to one contact member, the tip of the other leg is joined to another contact member, and the two legs are bent and displaced. Thus, one contact makes contact with or separates from another contact, and connects or disconnects signals from one contact and the other contact. This is related to the present invention used as an actuator unit. The microswitch actuator is a microswitch in which the microswitch actuator can stand on its own without forming a fixed end and can perform the opening / closing operation (connection / disconnection operation) of the contact of the operating portion. Therefore, as already shown by the effect of the microswitch actuator according to the present invention, such a microswitch according to the present invention is less likely to cause stress concentration, is not easily damaged, has excellent durability, and has high reliability. . In addition, since the actuator unit and the operating unit are independent of each other, the microswitch according to the present invention has a simple structure, is easy to manufacture, and is easy to downsize.

本発明に係るマイクロスイッチは、その好ましい態様において、一の接点部材及び他の接点部材に、駆動電圧の正極又は負極何れかの供給手段（配線又は回路）が備わり、一の接点部材又は他の接点部材に接合された脚部の先端の側の端面に備わる外部電極を通じて、駆動電圧の供給を受け得るものであるので、駆動電圧の供給系統（配線系統）を簡素化することが容易である。又、マイクロスイッチ用アクチュエータ側の駆動電圧供給回路は、２本の脚部にかかる回路を、予めマイクロスイッチ用アクチュエータ内部に作り込んでおくことが可能であり、そうすることによって製造過程における配線工程・作業は、極少なくなる。従って、本発明に係るマイクロスイッチの好ましい態様を生産するのに要する時間は短くなり、歩留まりが向上する。   In a preferred embodiment of the microswitch according to the present invention, one contact member and the other contact member are provided with either positive electrode or negative electrode supply means (wiring or circuit) for the one contact member or the other contact member. Since the drive voltage can be supplied through the external electrode provided on the end surface of the leg portion joined to the contact member, it is easy to simplify the drive voltage supply system (wiring system). . In addition, the driving voltage supply circuit on the microswitch actuator side can preliminarily build a circuit for the two leg portions inside the microswitch actuator, so that the wiring process in the manufacturing process can be performed.・ Work is extremely reduced. Therefore, the time required to produce the preferred embodiment of the microswitch according to the present invention is shortened and the yield is improved.

上記したバイモルフ型圧電アクチュエータを利用した外見的に本発明に係るマイクロスイッチ用アクチュエータに似せたアクチュエータを、アクチュエータ部として採用し、マイクロスイッチを構築することは可能であるが、それぞれのバイモルフ型圧電アクチュエータ毎に駆動電圧の供給を受ける端子が必要となり、駆動電圧の供給系統も２つ必要になるから、配線が複雑になり、製造過程における配線工程・作業が増加し、その結果、生産に要する時間が長くなり、歩留まりが低下し易い。本発明に係るマイクロスイッチの好ましい態様によれば、このような問題は生じ得ない。   It is possible to construct a microswitch by adopting an actuator that looks like the actuator for a microswitch according to the present invention using the above-described bimorph type piezoelectric actuator as an actuator unit. Each time a terminal that receives supply of drive voltage is required, and two drive voltage supply systems are also required, which complicates wiring and increases the number of wiring processes and operations in the manufacturing process, resulting in time required for production. Becomes longer, and the yield tends to decrease. According to the preferred embodiment of the microswitch according to the present invention, such a problem cannot occur.

以下、本発明について、適宜、図面を参酌しながら、実施の形態を説明するが、本発明はこれらに限定されて解釈されるべきものではない。本発明の要旨を損なわない範囲で、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良、置換を加え得るものである。例えば、図面は、好適な本発明の実施の形態を表すものであるが、本発明は図面に表される態様や図面に示される情報により制限されない。本発明を実施し又は検証する上では、本明細書中に記述されたものと同様の手段若しくは均等な手段が適用され得るが、好適な手段は、以下に記述される手段である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with appropriate reference to the drawings, but the present invention should not be construed as being limited thereto. Various changes, modifications, improvements, and substitutions can be added based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the scope of the present invention. For example, the drawings show preferred embodiments of the present invention, but the present invention is not limited by the modes shown in the drawings or the information shown in the drawings. In practicing or verifying the present invention, the same means as described in this specification or equivalent means can be applied, but preferred means are those described below.

図１は、本発明に係るマイクロスイッチ用アクチュエータの一の実施形態を示す斜視図である。マイクロスイッチ用アクチュエータ１０は、図１に示されるように、全体として門型形状、あるいは人間の下半身の形状を呈するものである。   FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of an actuator for a microswitch according to the present invention. As shown in FIG. 1, the microswitch actuator 10 has a portal shape or the shape of the lower half of a human body as a whole.

マイクロスイッチ用アクチュエータ１０は、２本の脚部１５ａ，１５ｂと、その２本の脚部１５ａ，１５ｂの一方の端部の側（図１中において上側）で挟まれてそれらを支持する股部１７と、を備えるアクチュエータであり、２本の脚部１５ａ，１５ｂのそれぞれは、その脚部１５ａ，１５ｂの幅方向（図１中において左右方向（横方向））に積層された、１０〜１００μｍの厚さの（例えば）３層の圧電層１４と、数〜十数μｍオーダーの厚さの正極の電極層１８及び負極の電極層１９と、を有している。又、２本の脚部１５ａ，１５ｂの長さ方向（図１中において上下方向（縦方向））における先端の側端面には、電極層１９に接続した（導通した）外部電極２９を有し、股部１７の側の端面には、電極層１８を接続した（導通した）外部電極２８を有している。外部電極２８，２９は、それぞれ電極層１８（信号電極）どうし及び電極層１９（共通電極）どうしを接続するものであり、外部の電源を用いて電極層１８，１９間へ電圧をかけるための、配線の役割を担うとともに、端子としての役割も果たす電極である。   The microswitch actuator 10 includes two leg portions 15a and 15b and a crotch portion that is sandwiched between and supports one end portion side (the upper side in FIG. 1) of the two leg portions 15a and 15b. 17, each of the two leg portions 15 a and 15 b is laminated in the width direction of the leg portions 15 a and 15 b (left and right direction (lateral direction in FIG. 1)), 10 to 100 μm. (For example) three piezoelectric layers 14, and a positive electrode layer 18 and a negative electrode layer 19 having a thickness on the order of several to several tens of micrometers. In addition, an external electrode 29 connected (conducted) to the electrode layer 19 is provided on the side end surface of the tip in the length direction (vertical direction (vertical direction) in FIG. 1) of the two legs 15a and 15b. On the end face on the crotch portion 17 side, there is an external electrode 28 to which the electrode layer 18 is connected (conducted). The external electrodes 28 and 29 connect the electrode layers 18 (signal electrodes) and the electrode layers 19 (common electrodes) to each other, and are used to apply a voltage between the electrode layers 18 and 19 using an external power source. In addition to the role of wiring, the electrode also serves as a terminal.

マイクロスイッチ用アクチュエータ１０は、２本の脚部１５ａ，１５ｂの圧電層１４と股部１７とがセラミック材料で形成され、焼成一体化されているものである。又、２本の脚部１５ａ，１５ｂのそれぞれにおいて、積層された３層の圧電層１４のうち、門型のアクチュエータとして最も外側（図１中において脚部１５ａでは左側、脚部１５ｂでは右側）に位置する層の圧電層１４は、電極層１８と電極層１９とで挟まれておらず、駆動電圧を印加しても変位を生じない。即ち、不活性部を構成している。一方、それより股部１７の側（図１中において脚部１５ａでは中央及び右側の２層、脚部１５ｂでは中央及び左側の２層）のその他の圧電層１４は、電極層１８，１９で挟まれており、駆動電圧を印加すると変位を生じる。即ち、活性部を構成している。   In the microswitch actuator 10, the piezoelectric layer 14 and the crotch portion 17 of the two leg portions 15a and 15b are formed of a ceramic material and integrated by firing. Further, in each of the two leg portions 15a and 15b, of the three stacked piezoelectric layers 14, the outermost side as a portal actuator (left side in the leg portion 15a and right side in the leg portion 15b in FIG. 1). The piezoelectric layer 14, which is located at, is not sandwiched between the electrode layer 18 and the electrode layer 19, and is not displaced even when a drive voltage is applied. That is, it constitutes an inactive part. On the other hand, the other piezoelectric layers 14 on the crotch portion 17 side (two layers on the center and the right side in the leg portion 15a in FIG. 1 and two layers on the center and the left side in the leg portion 15b) are electrode layers 18 and 19, respectively. They are sandwiched and cause displacement when a drive voltage is applied. That is, it constitutes an active part.

マイクロスイッチ用アクチュエータ１０では、活性部における圧電層１４の分極方向Ｐは、信号電極（電極層１８）から共通電極（電極層１９）へ向けた方向になっている。そして、信号電極〜共通電極間（即ち活性部の圧電層１４）に対し、分極方向Ｐと同じ方向Ｅに電圧が印加されると、脚部１５ａ，１５ｂのそれぞれにおける２層の圧電層１４が、電界誘起歪みの横効果に基づき、脚部の長さ方向に収縮する変位を生じる。一方、不活性部を構成する圧電層では変位が生じない。そのため、２本の脚部１５ａ，１５ｂは、互いに反対方向（図１中において脚部１５ａは右方向、脚部１５ｂは左方向）に屈曲変位を生じ、閉脚する。即ち、人間の下半身に例えれば、脚を閉じる方向に変形する。駆動電圧が印加されず圧電層１４に電界が形成されなくなると、活性部の圧電層１４は元に戻るように伸長し、マイクロスイッチ用アクチュエータ１０としても脚部１５ａ，１５ｂが元へ戻り平行な脚部となる。   In the microswitch actuator 10, the polarization direction P of the piezoelectric layer 14 in the active portion is a direction from the signal electrode (electrode layer 18) to the common electrode (electrode layer 19). When a voltage is applied between the signal electrode and the common electrode (that is, the piezoelectric layer 14 of the active portion) in the same direction E as the polarization direction P, the two piezoelectric layers 14 in each of the leg portions 15a and 15b are formed. Based on the lateral effect of the electric field induced strain, a displacement contracting in the length direction of the leg is generated. On the other hand, no displacement occurs in the piezoelectric layer constituting the inactive portion. Therefore, the two leg portions 15a and 15b are bent and displaced in opposite directions (in FIG. 1, the leg portion 15a is in the right direction and the leg portion 15b is in the left direction), and are closed. That is, if it is compared to the lower half of a human body, it deforms in the direction of closing the legs. When the drive voltage is not applied and the electric field is not formed in the piezoelectric layer 14, the piezoelectric layer 14 of the active portion expands to return to the original state, and the leg portions 15 a and 15 b return to the original and are parallel to the microswitch actuator 10. It becomes the leg.

図４及び図５は、本発明に係るマイクロスイッチ用アクチュエータの他の実施形態を示す斜視図である。図４には、駆動電圧が印加されず、２本の脚部が屈曲変位を生じず平行な脚部の状態が示されており、図５では、活性部の圧電層に対し、分極方向と同じ方向に電圧が印加され、２本の脚部が、互いに反対方向に屈曲変位を生じ、閉脚した状態が示されている。マイクロスイッチ用アクチュエータ４０は、図４及び図５に示されるように、その外部電極３８，３９が、マイクロスイッチ用アクチュエータ１０の外部電極２８，２９のように端面全体に形成されているものではなく、端面に露出したスルーホールとして形成されているところが異なる。その他の仕様は、マイクロスイッチ用アクチュエータ１０と同じである（説明を省略する）。   4 and 5 are perspective views showing another embodiment of the microswitch actuator according to the present invention. FIG. 4 shows a state in which the driving voltage is not applied and the two legs are parallel to each other without causing bending displacement. In FIG. 5, the polarization direction relative to the piezoelectric layer of the active part is shown. A voltage is applied in the same direction, and the two legs are bent in opposite directions and closed. As shown in FIGS. 4 and 5, the microswitch actuator 40 does not have its external electrodes 38 and 39 formed on the entire end surface like the external electrodes 28 and 29 of the microswitch actuator 10. However, it is different in that it is formed as a through hole exposed at the end face. Other specifications are the same as those of the microswitch actuator 10 (the description is omitted).

図２及び図３は、本発明に係るマイクロスイッチの一の実施形態を示す側面図である。図２及び図３に示されるマイクロスイッチは、上記した図１に示されるマイクロスイッチ用アクチュエータ１０をアクチュエータ部として利用したものであり、機械的に電気信号の接続、切断を行い得る、ノーマルオープンのスイッチである。図２には、マイクロスイッチのＯＦＦ（切断）状態が示されており、図３では、マイクロスイッチのＯＮ（接続）状態が示されている。図２及び図３に示されるマイクロスイッチ１１は、上記したマイクロスイッチ用アクチュエータ１０と作動部１２とを具備し、その作動部１２は、信号線４８につながる接点４１が備わる接点部材４３と、同じく信号線４８につながる接点４２が備わる接点部材４４とを有している。そして、マイクロスイッチ用アクチュエータ１０の脚部１５ａの先端が接点部材４３と接合され、脚部１５ｂの先端が接点部材４４と接合されている。   2 and 3 are side views showing one embodiment of the microswitch according to the present invention. The microswitch shown in FIGS. 2 and 3 uses the microswitch actuator 10 shown in FIG. 1 as an actuator part, and is a normally open type that can mechanically connect and disconnect electrical signals. Switch. FIG. 2 shows the OFF (disconnected) state of the microswitch, and FIG. 3 shows the ON (connected) state of the microswitch. The microswitch 11 shown in FIGS. 2 and 3 includes the microswitch actuator 10 and the operating unit 12 described above, and the operating unit 12 is the same as the contact member 43 provided with the contact 41 connected to the signal line 48. And a contact member 44 provided with a contact 42 connected to the signal line 48. The tip of the leg 15 a of the microswitch actuator 10 is joined to the contact member 43, and the tip of the leg 15 b is joined to the contact member 44.

マイクロスイッチ１１では、接点部材４３，４４に駆動電圧の負極側の供給配線４９が備わっており、この供給配線４９から、接点部材４３，４４に接合されたマイクロスイッチ用アクチュエータ１０の脚部１５ａ，１５ｂの先端の側の端面に備わる外部電極２９（端子電極）を通じて、電極層１９へ駆動電圧が供給される。一方、駆動電圧の正極側は、他のルートで、外部電極２８（端子電極）を通じて電極層１８へ接続される。マイクロスイッチ１１では、マイクロスイッチ用アクチュエータ１０の脚部１５ａ、１５ｂが屈曲変位を生じていないときが、スイッチとしてＯＦＦの状態であり（図２を参照）、このときには、作動部１２において接点４１，４２は離隔しており、信号線４８は切断されている。一方、信号電極〜共通電極間（電極層１８，１９間、即ち活性部の圧電層１４）へ駆動電圧がかかってマイクロスイッチ用アクチュエータ１０の脚部１５ａ、１５ｂが屈曲変位を生じたときが、スイッチとしてＯＮの状態である（図３を参照）。このときには、作動部１２において、マイクロスイッチ用アクチュエータ１０の脚部１５ａに接合された接点部材４３と、脚部１５ｂに接合された接点部材４４とが、脚部１５ａ、１５ｂの屈曲変位によって、図３中において矢印Ｓ４で示される方向（Ｓ４方向）に移動して、接点４１，４２が接触し、信号線４８が接続される。このＯＮの状態から、駆動電圧の供給を停止すると、屈曲したマイクロスイッチ用アクチュエータ１０の脚部１５ａ、１５ｂが元へ戻り平行な脚部となり、接点部材４３と接点部材４４とが、脚部１５ａ、１５ｂが元に戻ることによって、図２中において矢印Ｓ３で示される方向（Ｓ３方向）に移動して、接点４１，４２が離隔し、信号線４８が切断される。   In the micro switch 11, the contact members 43 and 44 are provided with a supply wiring 49 on the negative side of the drive voltage. From the supply wiring 49, the legs 15 a and 15 a of the microswitch actuator 10 joined to the contact members 43 and 44. A driving voltage is supplied to the electrode layer 19 through the external electrode 29 (terminal electrode) provided on the end face on the tip side of 15b. On the other hand, the positive side of the drive voltage is connected to the electrode layer 18 through the external electrode 28 (terminal electrode) by another route. In the microswitch 11, when the leg portions 15a and 15b of the microswitch actuator 10 are not bent and displaced, the switch is in an OFF state (see FIG. 2). 42 is spaced apart and the signal line 48 is disconnected. On the other hand, when the driving voltage is applied between the signal electrode and the common electrode (between the electrode layers 18 and 19, that is, the piezoelectric layer 14 of the active part), the legs 15 a and 15 b of the microswitch actuator 10 are bent and displaced. The switch is in an ON state (see FIG. 3). At this time, in the operating portion 12, the contact member 43 joined to the leg portion 15a of the microswitch actuator 10 and the contact member 44 joined to the leg portion 15b are caused by the bending displacement of the leg portions 15a and 15b. 3 moves in the direction indicated by arrow S4 (S4 direction), contacts 41 and 42 come into contact, and signal line 48 is connected. When the supply of the driving voltage is stopped from this ON state, the bent leg portions 15a and 15b of the microswitch actuator 10 return to the parallel leg portions, and the contact member 43 and the contact member 44 become the leg portions 15a. 15b returns to the original position, and moves in the direction indicated by arrow S3 in FIG. 2 (S3 direction), the contacts 41 and 42 are separated, and the signal line 48 is disconnected.

図６は、本発明に係るマイクロスイッチ用アクチュエータの更に他の実施形態を示す斜視図である。図６に示されるマイクロスイッチ用アクチュエータ６０は、マイクロスイッチ用アクチュエータ１０，４０と同様に、全体として門型形状、あるいは人間の下半身の形状を呈するものである。   FIG. 6 is a perspective view showing still another embodiment of the microswitch actuator according to the present invention. Similar to the microswitch actuators 10 and 40, the microswitch actuator 60 shown in FIG. 6 has a portal shape or the shape of the lower half of a human body as a whole.

マイクロスイッチ用アクチュエータ６０は、２本の脚部２５ａ，２５ｂと、その２本の脚部２５ａ，２５ｂの一方の端部の側（図６中において上側）で挟まれてそれらを支持する股部１７と、を備えるアクチュエータであり、２本の脚部２５ａ，２５ｂのそれぞれは、その脚部２５ａ，２５ｂの幅方向（図６中において左右方向（横方向））に積層された、１０〜１００μｍの厚さの（例えば）３層の圧電層１４と、数〜十数μｍオーダーの厚さの正極の電極層１８及び負極の電極層１９と、を有している。又、２本の脚部２５ａ，２５ｂの長さ方向（図６中において上下方向（縦方向））における先端の側端面には、電極層１９に接続した（導通した）外部電極２９を有し、股部１７の側の端面には、電極層１８を接続した（導通した）外部電極２８を有している。外部電極２８，２９は、それぞれ電極層１８（信号電極）どうし及び電極層１９（共通電極）どうしを接続するものであり、外部の電源を用いて電極層１８，１９間へ電圧をかけるための、配線の役割を担う。外部電極２９は端子としての役割も果たす電極であり、一方、正極側には、外部電極２８とは別に、それに通じた端子電極５８が形成されている。   The microswitch actuator 60 is sandwiched between two leg portions 25a and 25b and one end portion side (the upper side in FIG. 6) of the two leg portions 25a and 25b so as to support them. 17, and each of the two leg portions 25 a and 25 b is laminated in the width direction of the leg portions 25 a and 25 b (left and right direction (lateral direction in FIG. 6)), 10 to 100 μm. (For example) three piezoelectric layers 14, and a positive electrode layer 18 and a negative electrode layer 19 having a thickness on the order of several to several tens of micrometers. In addition, an external electrode 29 connected (conductive) to the electrode layer 19 is provided on the side end surface of the tip in the length direction (vertical direction (vertical direction in FIG. 6)) of the two leg portions 25a and 25b. On the end face on the crotch portion 17 side, there is an external electrode 28 to which the electrode layer 18 is connected (conducted). The external electrodes 28 and 29 connect the electrode layers 18 (signal electrodes) and the electrode layers 19 (common electrodes) to each other, and are used to apply a voltage between the electrode layers 18 and 19 using an external power source. , Play the role of wiring. The external electrode 29 also serves as a terminal. On the other hand, on the positive electrode side, a terminal electrode 58 connected to the external electrode 28 is formed separately from the external electrode 28.

マイクロスイッチ用アクチュエータ６０は、２本の脚部２５ａ，２５ｂの圧電層１４と股部１７とがセラミック材料で形成され、焼成一体化されているものである。又、２本の脚部２５ａ，２５ｂのそれぞれにおいて、積層された３層の圧電層１４のうち、門型のアクチュエータとして最も股部１７の側（図６中において脚部２５ａでは右側、脚部２５ｂでは左側）に位置する層の圧電層１４は、電極層１８と電極層１９とで挟まれておらず、駆動電圧を印加しても変位を生じない。即ち、不活性部を構成している。一方、それより外側（図６中において脚部２５ａでは中央及び左側の２層、脚部２５ｂでは中央及び右側の２層）のその他の圧電層１４は、電極層１８，１９で挟まれており、駆動電圧を印加すると変位を生じる。即ち、活性部を構成している。   In the microswitch actuator 60, the piezoelectric layer 14 and the crotch portion 17 of the two leg portions 25a and 25b are formed of a ceramic material and integrated by firing. Further, in each of the two leg portions 25a and 25b, of the laminated three piezoelectric layers 14, the most crotch portion 17 side as the gate-type actuator (in FIG. 6, the leg portion 25a has the right side, the leg portion). The piezoelectric layer 14 located on the left side of 25b is not sandwiched between the electrode layer 18 and the electrode layer 19, and is not displaced even when a drive voltage is applied. That is, it constitutes an inactive part. On the other hand, the other piezoelectric layers 14 on the outer side (two layers on the center and the left side in the leg portion 25a and two layers on the center and the right side in the leg portion 25b in FIG. 6) are sandwiched between the electrode layers 18 and 19. When a driving voltage is applied, displacement occurs. That is, it constitutes an active part.

マイクロスイッチ用アクチュエータ６０では、活性部における圧電層１４の分極方向Ｐは、信号電極（電極層１８）から共通電極（電極層１９）へ向けた方向になっている。そして、信号電極〜共通電極間（即ち活性部の圧電層１４）に対し、分極方向Ｐと同じ方向Ｅに電圧が印加されると、脚部２５ａ，２５ｂのそれぞれにおける２層の圧電層１４が、電界誘起歪みの横効果に基づき、脚部の長さ方向に収縮する変位を生じる。一方、不活性部を構成する圧電層では変位が生じない。そのため、２本の脚部２５ａ，２５ｂは、互いに反対方向（図６中において脚部２５ａは左方向、脚部２５ｂは右方向）に屈曲変位を生じ、開脚する。即ち、人間の下半身に例えれば、脚を開く方向に変形する。駆動電圧が印加されず圧電層１４に電界が形成されなくなると、活性部の圧電層１４は元に戻るように伸長し、マイクロスイッチ用アクチュエータ６０としても脚部２５ａ，２５ｂが元へ戻り平行な脚部となる。   In the microswitch actuator 60, the polarization direction P of the piezoelectric layer 14 in the active part is a direction from the signal electrode (electrode layer 18) to the common electrode (electrode layer 19). When a voltage is applied between the signal electrode and the common electrode (that is, the piezoelectric layer 14 of the active portion) in the same direction E as the polarization direction P, the two piezoelectric layers 14 in each of the leg portions 25a and 25b are formed. Based on the lateral effect of the electric field induced strain, a displacement contracting in the length direction of the leg is generated. On the other hand, no displacement occurs in the piezoelectric layer constituting the inactive portion. Therefore, the two legs 25a and 25b are bent and opened in opposite directions (in FIG. 6, the leg 25a is in the left direction and the leg 25b is in the right direction). That is, if it is compared to the lower body of a human, it deforms in the direction of opening the legs. When the drive voltage is not applied and the electric field is not formed in the piezoelectric layer 14, the piezoelectric layer 14 of the active portion expands to return to the original state, and the leg portions 25 a and 25 b return to the original and are parallel to the microswitch actuator 60. It becomes the leg.

図９及び図１０は、本発明に係るマイクロスイッチ用アクチュエータの更に他の実施形態を示す斜視図である。図９には、駆動電圧が印加されず、２本の脚部が屈曲変位を生じず平行な脚部の状態が示されており、図１０では、活性部の圧電層に対し、分極方向と同じ方向に電圧が印加され、２本の脚部が、互いに反対方向に屈曲変位を生じ、開脚した状態が示されている。図９及び図１０に示されるマイクロスイッチ用アクチュエータ９０は、マイクロスイッチ用アクチュエータ４０と同様に、その外部電極３８，３９が、端面に露出したスルーホールとして形成されている。端面全体に形成されている外部電極２８，２９を有するマイクロスイッチ用アクチュエータ６０とは、この点において相違するが、その他の仕様は、マイクロスイッチ用アクチュエータ６０と同じである（説明を省略する）。   9 and 10 are perspective views showing still another embodiment of the microswitch actuator according to the present invention. FIG. 9 shows a state in which the drive voltage is not applied and the two legs are parallel to each other without causing bending displacement. In FIG. A voltage is applied in the same direction, and the two legs are bent and displaced in directions opposite to each other, and a state where the legs are opened is shown. Similar to the microswitch actuator 40, the microswitch actuator 90 shown in FIGS. 9 and 10 has external electrodes 38 and 39 formed as through holes exposed on the end surfaces. The microswitch actuator 60 having the external electrodes 28 and 29 formed on the entire end face is different in this respect, but the other specifications are the same as those of the microswitch actuator 60 (the description is omitted).

図７及び図８は、本発明に係るマイクロスイッチの他の実施形態を示す側面図である。図７及び図８に示されるマイクロスイッチは、上記した図６に示されるマイクロスイッチ用アクチュエータ６０をアクチュエータ部として利用したものであり、機械的に電気信号の接続、切断を行い得る、ノーマルクローズのスイッチである。図７には、マイクロスイッチのＯＮ（接続）状態が示されており、図８では、マイクロスイッチのＯＦＦ（切断）状態が示されている。図７及び図８に示されるマイクロスイッチ６１は、上記したマイクロスイッチ用アクチュエータ６０と作動部６２とを具備し、その作動部６２は、信号線４８につながる接点４１が備わる接点部材４３と、同じく信号線４８につながる接点４２が備わる接点部材４４とを有している。そして、マイクロスイッチ用アクチュエータ６０の脚部２５ａの先端が接点部材４３と接合され、脚部２５ｂの先端が接点部材４４と接合されている。   7 and 8 are side views showing other embodiments of the microswitch according to the present invention. The microswitch shown in FIGS. 7 and 8 uses the microswitch actuator 60 shown in FIG. 6 as an actuator part, and is a normally closed type that can mechanically connect and disconnect electrical signals. Switch. FIG. 7 shows the ON (connected) state of the microswitch, and FIG. 8 shows the OFF (disconnected) state of the microswitch. A microswitch 61 shown in FIGS. 7 and 8 includes the above-described microswitch actuator 60 and an operating portion 62, and the operating portion 62 is the same as the contact member 43 provided with the contact 41 connected to the signal line 48. And a contact member 44 provided with a contact 42 connected to the signal line 48. The tip of the leg 25 a of the microswitch actuator 60 is joined to the contact member 43, and the tip of the leg 25 b is joined to the contact member 44.

マイクロスイッチ６１では、接点部材４３，４４に駆動電圧の負極側の供給配線４９が備わっており、この供給配線４９から、接点部材４３，４４に接合されたマイクロスイッチ用アクチュエータ６０の脚部２５ａ，２５ｂの先端の側の端面に備わる外部電極２９（端子電極）を通じて、電極層１９へ駆動電圧が供給される。一方、駆動電圧の正極側は、他のルートで、端子電極５８を介して外部電極２８を通じて電極層１８へ接続される。マイクロスイッチ６１では、マイクロスイッチ用アクチュエータ６０の脚部２５ａ、２５ｂが屈曲変位を生じていないときが、スイッチとしてＯＮの状態であり（図７を参照）、このときには、作動部６２において接点４１，４２は接触しており、信号線４８は接続されている。一方、信号電極〜共通電極間（電極層１８，１９間、即ち活性部の圧電層１４）へ駆動電圧がかかってマイクロスイッチ用アクチュエータ６０の脚部２５ａ、２５ｂが屈曲変位を生じたときが、スイッチとしてＯＦＦの状態である（図８を参照）。このときには、作動部６２において、マイクロスイッチ用アクチュエータ６０の脚部２５ａに接合された接点部材４３と、脚部２５ｂに接合された接点部材４４とが、脚部２５ａ、２５ｂの屈曲変位によって、図８中において矢印Ｓ６で示される方向（Ｓ６方向）に移動して、接点４１，４２が離隔し、信号線４８が切断される。このＯＦＦの状態から、駆動電圧の供給を停止すると、屈曲したマイクロスイッチ用アクチュエータ６０の脚部２５ａ、２５ｂが元へ戻り平行な脚部となり、接点部材４３と接点部材４４とが、脚部２５ａ、２５ｂが元に戻ることによって、図７中において矢印Ｓ５で示される方向（Ｓ５方向）に移動して、接点４１，４２が接触し、信号線４８が接続される。   In the micro switch 61, the contact members 43 and 44 are provided with a supply wiring 49 on the negative side of the drive voltage. From the supply wiring 49, the leg portions 25 a of the micro switch actuator 60 joined to the contact members 43 and 44 are provided. A driving voltage is supplied to the electrode layer 19 through the external electrode 29 (terminal electrode) provided on the end face on the tip side of 25b. On the other hand, the positive side of the drive voltage is connected to the electrode layer 18 through the external electrode 28 via the terminal electrode 58 by another route. In the microswitch 61, when the leg portions 25a and 25b of the microswitch actuator 60 are not bent and displaced, they are in the ON state as a switch (see FIG. 7). 42 is in contact, and the signal line 48 is connected. On the other hand, when the drive voltage is applied between the signal electrode and the common electrode (between the electrode layers 18 and 19, that is, the piezoelectric layer 14 of the active part), the legs 25 a and 25 b of the microswitch actuator 60 cause bending displacement. The switch is in the OFF state (see FIG. 8). At this time, in the operating portion 62, the contact member 43 joined to the leg portion 25a of the microswitch actuator 60 and the contact member 44 joined to the leg portion 25b are caused by bending displacement of the leg portions 25a and 25b. 8 moves in the direction indicated by arrow S6 (direction S6), the contacts 41 and 42 are separated, and the signal line 48 is cut. When the supply of the driving voltage is stopped from this OFF state, the bent leg portions 25a and 25b of the microswitch actuator 60 return to the original and become parallel leg portions, and the contact member 43 and the contact member 44 become the leg portions 25a. , 25b return to the original position to move in the direction indicated by arrow S5 in FIG. 7 (S5 direction), the contacts 41 and 42 come into contact, and the signal line 48 is connected.

次に、本発明に係るマイクロスイッチ用アクチュエータ及び本発明に係るマイクロスイッチを製造する方法と、併せて使用する材料について、説明する。本発明に係るマイクロスイッチ用アクチュエータを製造するにあたっては、グリーンシート積層法を利用することが好ましい。図１３の（ａ）〜（ｅ）は、このグリーンシート積層法を利用し、作製対象を既に説明した図１に示されるマイクロスイッチ用アクチュエータ１０として、本発明に係るマイクロスイッチ用アクチュエータの製造工程の一例を表した説明図である。   Next, the microswitch actuator according to the present invention, the method for producing the microswitch according to the present invention, and materials used in combination will be described. In manufacturing the microswitch actuator according to the present invention, it is preferable to use a green sheet laminating method. FIGS. 13A to 13E show the manufacturing process of the microswitch actuator according to the present invention as the microswitch actuator 10 shown in FIG. It is explanatory drawing showing an example.

先ず、圧電／電歪材料を主成分とする６枚のセラミックグリーンシート１１６及び、２枚のセラミックグリーンシート１１７（以下、グリーンシート又はシートともいう）を用意する。シート１１６は、のちに脚部の圧電層を構成するものであり、シート１１６より長さが短いシート１１７は（図１３の（ａ）を参照）、のちに股部を構成するものである。シート１１６，１１７は、従来知られたセラミックグリーンシート製造方法により作製出来る。例えば、圧電／電歪材料の粉末を用意し、これに有機樹脂（バインダ）、溶剤、分散剤、可塑剤、造孔剤等を望む組成に調合してスラリーを作製し、これを脱泡処理後、ドクターブレード法、リバースロールコーター法、リバースドクターロールコーター法等のテープ成形法によって成形し、適宜、それを切断して、シート１１６，１１７を作製することが可能である。尚、シート１１７は、圧電／電歪材料ではないセラミック材料を用いて作製したシートであってもよい。   First, six ceramic green sheets 116 mainly composed of a piezoelectric / electrostrictive material and two ceramic green sheets 117 (hereinafter also referred to as green sheets or sheets) are prepared. The sheet 116 later constitutes the piezoelectric layer of the leg, and the sheet 117 having a shorter length than the sheet 116 (see FIG. 13A) later constitutes the crotch. The sheets 116 and 117 can be manufactured by a conventionally known ceramic green sheet manufacturing method. For example, a piezoelectric / electrostrictive material powder is prepared, and an organic resin (binder), a solvent, a dispersant, a plasticizer, a pore-forming agent, etc. are prepared in a desired composition to prepare a slurry, which is defoamed. Thereafter, the sheet 116 or 117 can be produced by forming by a tape forming method such as a doctor blade method, a reverse roll coater method, or a reverse doctor roll coater method, and appropriately cutting it. The sheet 117 may be a sheet manufactured using a ceramic material that is not a piezoelectric / electrostrictive material.

圧電／電歪材料は、電界誘起歪みを起こすセラミック材料であれば、他に条件を問われるものではない。結晶質でも非晶質でもよく、又、半導体セラミック材料や強誘電体セラミック材料、あるいは反強誘電体セラミック材料を用いることも可能である。用途に応じて適宜選択し採用すればよい。又、分極処理が必要な材料であっても必要がない材料であってもよい。   The piezoelectric / electrostrictive material is not particularly limited as long as it is a ceramic material that causes electric field induced strain. It may be crystalline or amorphous, and it is also possible to use a semiconductor ceramic material, a ferroelectric ceramic material, or an antiferroelectric ceramic material. What is necessary is just to select suitably according to a use and to employ | adopt. Moreover, even if it is a material which requires a polarization process, the material which is not required may be sufficient.

具体的には、好ましい材料として、ジルコン酸鉛、チタン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛、ニッケルニオブ酸鉛、ニッケルタンタル酸鉛、亜鉛ニオブ酸鉛、マンガンニオブ酸鉛、アンチモンスズ酸鉛、マンガンタングステン酸鉛、コバルトニオブ酸鉛、マグネシウムタングステン酸鉛、マグネシウムタンタル酸鉛、チタン酸バリウム、チタン酸ナトリウムビスマス、チタン酸ビスマスネオジウム（ＢＮＴ）、ニオブ酸ナトリウム、ニオブ酸カリウムナトリウム、タンタル酸ストロンチウムビスマス、銅タングステンバリウム、鉄酸ビスマス、あるいはこれらのうちの２種以上からなる複合酸化物を挙げることが出来る。又、これらの材料には、ランタン、カルシウム、ストロンチウム、モリブデン、タングステン、バリウム、ニオブ、亜鉛、ニッケル、マンガン、セリウム、カドミウム、クロム、コバルト、アンチモン、鉄、イットリウム、タンタル、リチウム、ビスマス、スズ、銅等の酸化物が固溶されていてもよい。中でも、ジルコン酸鉛、チタン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛の複合酸化物を主成分として酸化ニッケルを含有してなる材料、ジルコン酸鉛、チタン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛、ニッケルニオブ酸鉛の複合酸化物を主成分とする材料が、大きな電界誘起歪が利用出来ることから、好ましい。この場合、ニッケル成分として、酸化物換算で０．０５〜３質量％含有するものが特に好ましい。又、上記材料等に、ビスマス酸リチウム、ゲルマニウム酸鉛等を添加した材料は、その圧電層の低温焼成を実現しつつ高い材料特性を発現することが出来るので好ましく、特に、上記したジルコン酸鉛、チタン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛の複合酸化物を主成分として酸化ニッケルを含有してなる材料、ジルコン酸鉛、チタン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛、ニッケルニオブ酸鉛の複合酸化物を主成分とする材料であって、そのニッケル成分として、酸化物換算で０．０５〜３質量％含有し、且つゲルマン酸鉛を０．３〜４質量％添加した材料が望ましい。   Specifically, preferable materials include lead zirconate, lead titanate, lead magnesium niobate, lead nickel niobate, lead nickel tantalate, lead zinc niobate, lead manganese niobate, lead antimony stannate, manganese tungstic acid. Lead, lead cobalt niobate, lead magnesium tungstate, lead magnesium tantalate, barium titanate, sodium bismuth titanate, bismuth neodymium titanate (BNT), sodium niobate, potassium sodium niobate, strontium bismuth tantalate, copper tungsten Examples thereof include barium, bismuth ferrate, and composite oxides composed of two or more of these. These materials include lanthanum, calcium, strontium, molybdenum, tungsten, barium, niobium, zinc, nickel, manganese, cerium, cadmium, chromium, cobalt, antimony, iron, yttrium, tantalum, lithium, bismuth, tin, An oxide such as copper may be dissolved. Above all, materials containing nickel oxide with a composite oxide of lead zirconate, lead titanate and lead magnesium niobate as the main component, composite of lead zirconate, lead titanate, lead magnesium niobate and lead nickel niobate A material containing an oxide as a main component is preferable because a large electric field induced strain can be used. In this case, the nickel component is particularly preferably 0.05 to 3% by mass in terms of oxide. Further, a material obtained by adding lithium bismutate, lead germanate, etc. to the above materials is preferable because it can exhibit high material properties while realizing low-temperature firing of the piezoelectric layer, and in particular, the above-mentioned lead zirconate. Lead oxide, lead titanate, magnesium niobate composite oxide as the main component, material containing nickel oxide, lead zirconate, lead titanate, lead magnesium niobate, lead nickel niobate composite oxide The nickel component is preferably a material containing 0.05 to 3% by mass in terms of oxide and adding 0.3 to 4% by mass of lead germanate as the nickel component.

６枚のシート１１６及び２枚のシート１１７を作製したら、次に、４枚のシート１１６の表面に、導電材料を用いて、所定のパターン（電極パターン）の導体膜１１８を形成し、４枚のシート１２６を得る。同様にして、残りの２枚のシート１１６の表面に、導電材料を用いて、所定のパターン（電極パターン）の導体膜１１９を形成し、２枚のシート１２７を得る（図１３の（ｂ）を参照）。この導体膜１１８，１１９は、のちに電極層１８，１９（信号電極及び共通電極、図１を参照）になる膜である。   After the six sheets 116 and the two sheets 117 are produced, a conductive film 118 having a predetermined pattern (electrode pattern) is formed on the surface of the four sheets 116 using a conductive material. Sheet 126 is obtained. Similarly, a conductive film 119 having a predetermined pattern (electrode pattern) is formed on the surface of the remaining two sheets 116 by using a conductive material to obtain two sheets 127 (FIG. 13B). See). The conductor films 118 and 119 are films that later become electrode layers 18 and 19 (signal electrodes and common electrodes, see FIG. 1).

導体膜１１８，１１９の形成手段は、スクリーン印刷法が好適に用いられるが、フォトリソグラフィ、転写、スタンピング等の手段で行ってもよい。使用する導電材料としては、室温で固体である金属が採用される。例えば、アルミニウム、チタン、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、パラジウム、ロジウム、銀、スズ、タンタル、タングステン、イリジウム、白金、金、又は鉛等の金属単体又はこれら２種類以上からなる合金、例えば、銀−白金、白金−パラジウム、銀−パラジウム等を１種単独で又は２種類以上を組み合わせたものを用いることが好ましい。又、これらの材料と、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化セリウム、ガラス、又は圧電／電歪材料等との混合物、サーメットであってもよい。これらの材料は、圧電層と同時に焼成されるか否かに依存して選定される。電極層の場合には、圧電層と同時に焼成されるため、圧電層の焼成温度においても変化しない白金、パラジウム、白金−パラジウム合金、銀−パラジウム合金等の高融点金属を使用する必要がある。一方、後述する、のちに外部電極又は端子電極となる導体膜の場合には、低温で焼成出来るので、アルミニウム、金、銀、銀−パラジウム合金等を使用することが可能である。加えて、用途によっては、非常に大きな変位を発生させなければならないケースもあり、又、弱い界面にクラックが発生しても、外部電極の断線が生じないように、形成した電極上に、別途、延展性に富む導電材料の箔、板等を載置し、併せて用いてもよい。   As a means for forming the conductor films 118 and 119, a screen printing method is preferably used, but a means such as photolithography, transfer, stamping, etc. may be used. As the conductive material to be used, a metal that is solid at room temperature is employed. For example, simple metals such as aluminum, titanium, chromium, iron, cobalt, nickel, copper, zinc, niobium, molybdenum, ruthenium, palladium, rhodium, silver, tin, tantalum, tungsten, iridium, platinum, gold, or lead, or these It is preferable to use an alloy composed of two or more types, for example, one of silver-platinum, platinum-palladium, silver-palladium, etc., alone or in combination of two or more. Further, a mixture or cermet of these materials and aluminum oxide, zirconium oxide, titanium oxide, silicon oxide, cerium oxide, glass, piezoelectric / electrostrictive material, or the like may be used. These materials are selected depending on whether or not they are fired simultaneously with the piezoelectric layer. In the case of the electrode layer, since it is fired simultaneously with the piezoelectric layer, it is necessary to use a refractory metal such as platinum, palladium, platinum-palladium alloy, silver-palladium alloy which does not change even at the firing temperature of the piezoelectric layer. On the other hand, in the case of a conductor film, which will be described later, which will be an external electrode or a terminal electrode, aluminum, gold, silver, a silver-palladium alloy, or the like can be used because it can be fired at a low temperature. In addition, depending on the application, there is a case where a very large displacement has to be generated, and even if a crack is generated at a weak interface, the external electrode is not disconnected, so that it is separately provided on the formed electrode. Alternatively, a conductive material foil, a plate, or the like having excellent spreadability may be placed and used together.

次に、のちに電極層１８になる導体膜１１８が形成された２枚のシート１２６によって、のちに電極層１９になる導体膜１１９が形成された１枚のシート１２７を挟んで積層し圧着して、のちに１つの脚部となるグリーン積層体１３１を得る（図１３の（ｃ）参照）。シート１２６は４枚、シート１２７は２枚作製したから、グリーン積層体１３１は２つ得られる。そして、一方の端面で揃えるようにして、２つのグリーン積層体１３１によって２枚のシート１１７を挟んで積層し圧着し、新たなグリーン積層体を得る（図１３の（ｄ）参照）。次いで、得られたグリーン積層体に対して、それを構成するグリーン積層体１３１の長さ方向における先端の側の端面（シート１１７の端面が揃っていない側の端面）に、のちに外部電極２９となる導体膜１２９を形成するとともに、グリーン積層体１３１の長さ方向におけるシート１１７の端面を揃えた側の端面に、のちに外部電極２８となる導体膜１２８を形成し、概ねマイクロスイッチ用アクチュエータの形態を呈するグリーン積層体１３０を得る（図１３の（ｅ）参照）。そして、そのグリーン積層体１３０を焼成し一体化する。   Next, the two sheets 126 on which the conductor film 118 that will later become the electrode layer 18 is laminated, and the one sheet 127 on which the conductor film 119 that will later become the electrode layer 19 is sandwiched and laminated. Then, the green laminated body 131 which becomes one leg part later is obtained (see (c) of FIG. 13). Since four sheets 126 and two sheets 127 were produced, two green laminates 131 were obtained. Then, the two green laminates 131 are sandwiched between the two sheets 117 so as to be aligned at one end face, and are pressed together to obtain a new green laminate (see FIG. 13D). Next, with respect to the obtained green laminated body, the external electrode 29 is later formed on the end face on the tip side in the length direction of the green laminated body 131 constituting the green laminated body (end face on which the end face of the sheet 117 is not aligned). A conductive film 129 to be formed, and a conductive film 128 to be the external electrode 28 is formed on the end face of the green laminated body 131 in the lengthwise direction on which the end faces of the sheet 117 are aligned. The green laminated body 130 which exhibits the form is obtained (see FIG. 13E). And the green laminated body 130 is baked and integrated.

以上の工程によって、図１に示されるマイクロスイッチ用アクチュエータ１０が得られる。ここで、更に、マイクロスイッチ用アクチュエータ１０の耐湿性、絶縁性を増す目的で、樹脂コートを施すことも好ましい。樹脂コートに使用する樹脂材料としては、ポリフルオルエチレン系、アクリル系、エポキシ系、ポリイミド系、シリコーン系等が挙げられるが、燃料噴射装置等の高環境負荷下では、ポリフルオルエチレン系、ポリイミド系、更には、それらの複合系、例えばＰＴＦＥ（ポリフルオルエチレン系）とポリアミドイミドの複合系の材料を用いることが好ましい。   Through the above steps, the microswitch actuator 10 shown in FIG. 1 is obtained. Here, it is also preferable to apply a resin coat for the purpose of increasing the moisture resistance and insulation of the microswitch actuator 10. Examples of the resin material used for the resin coating include polyfluoroethylene, acrylic, epoxy, polyimide, and silicone. Under high environmental loads such as fuel injection devices, polyfluoroethylene and polyimide Furthermore, it is preferable to use those composite materials, for example, a composite material of PTFE (polyfluoroethylene) and polyamideimide.

尚、上記した本発明に係るマイクロスイッチ用アクチュエータを製造する方法では、理解容易に説明するため、１個を単独で作製する場合を示したが、実際には、グリーンシートに多数個分の導体膜を形成し（印刷し）、積層、焼成の後で、個割に加工する工程を経ることによって、容易に多数個取りが出来ることはいうまでもない。   In the above-described method for manufacturing an actuator for a microswitch according to the present invention, in order to facilitate understanding, the case where one is manufactured alone has been shown. Needless to say, a large number of pieces can be easily obtained by forming (printing) a film, laminating and firing, followed by a process of dividing into pieces.

図１に示されるマイクロスイッチ用アクチュエータ１０が得られたら、その脚部１５ａ，１５ｂの先端に別途用意した接点部材４３，４４を接合すれば、図２及び図３に示されるマイクロスイッチ１１が得られる。接点部材４３（４４）は、ガラス、若しくはポリフルオルエチレン系、アクリル系、エポキシ系、ポリイミド系、シリコーン系の絶縁性材料からなる２枚のシートを用い、１枚のシートの上に導電材料を用いて信号線４８となる所定のパターン（配線パターン）の導体膜を形成し、別の１枚のシートの上に導電材料を用いて供給配線４９となる所定のパターン（配線パターン）の導体膜を形成するとともに、信号線４８となる導体膜を形成したシートの上に、供給配線４９となる導体膜を形成したシートを重ねて被覆し、更に、重ねた２枚のシートの端面に、導電材料を用い、信号線４８となる導体膜に接続させて、接点４１（４２）となる導体膜を形成することによって、得られる。信号線４８、供給配線４９、及び接点４１，４２を形成する導電材料は、接触抵抗が小さなものであることが望ましく、金、銀、銅、アルミ、又は白金等を、好適に採用することが出来る。   When the microswitch actuator 10 shown in FIG. 1 is obtained, the microswitch 11 shown in FIGS. 2 and 3 can be obtained by joining separately prepared contact members 43 and 44 to the tips of the legs 15a and 15b. It is done. For the contact member 43 (44), two sheets made of insulating material such as glass or polyfluoroethylene, acrylic, epoxy, polyimide, or silicone are used, and a conductive material is placed on one sheet. A conductive film having a predetermined pattern (wiring pattern) to be used as the signal line 48 is formed, and a conductive film having a predetermined pattern (wiring pattern) to be the supply wiring 49 is formed on another sheet using a conductive material. And a sheet on which the conductor film to be the supply wiring 49 is formed on the sheet on which the conductor film to be the signal line 48 is formed. It is obtained by using a material and connecting it to the conductor film to be the signal line 48 to form a conductor film to be the contact point 41 (42). The conductive material for forming the signal line 48, the supply wiring 49, and the contacts 41 and 42 preferably has a small contact resistance, and gold, silver, copper, aluminum, platinum, or the like can be preferably used. I can do it.

尚、本発明に係るマイクロスイッチ用アクチュエータは、機械的に光信号の接続、切断を行うマイクロスイッチのアクチュエータ部としても、好適に利用することが出来る。この場合のマイクロスイッチを構成する作動部は、例えば、光ファイバや光導波路の断面が露出した端面であることが望ましく、接続損失を小さくするための反射防止膜等をコーティングした面であることが、更に望ましい。   The microswitch actuator according to the present invention can also be suitably used as an actuator portion of a microswitch that mechanically connects and disconnects optical signals. In this case, the operation part constituting the microswitch is preferably an end face where the cross section of the optical fiber or the optical waveguide is exposed, and may be a surface coated with an antireflection film or the like for reducing the connection loss. More desirable.

本発明に係るマイクロスイッチ用アクチュエータは、機械的に電気信号や光信号の接続、切断を行うスイッチのアクチュエータ部として、好適に利用することが出来る。そして、本発明に係るマイクロスイッチは、当該スイッチとして、好適に利用することが可能である。   The microswitch actuator according to the present invention can be suitably used as an actuator portion of a switch that mechanically connects and disconnects electrical signals and optical signals. The microswitch according to the present invention can be suitably used as the switch.

本発明に係るマイクロスイッチ用アクチュエータの一の実施形態を示す斜視図である。It is a perspective view showing one embodiment of the actuator for microswitches concerning the present invention. 本発明に係るマイクロスイッチの一の実施形態を示す側面図であり、ＯＦＦ（切断）状態を示す図である。It is a side view showing one embodiment of a microswitch concerning the present invention, and is a figure showing an OFF (cutting) state. 本発明に係るマイクロスイッチの一の実施形態を示す側面図であり、ＯＮ（接続）状態を示す図である。It is a side view which shows one Embodiment of the microswitch which concerns on this invention, and is a figure which shows an ON (connection) state. 本発明に係るマイクロスイッチ用アクチュエータの他の実施形態を示す斜視図であり、２本の脚部が屈曲変位を生じていない状態を示す図である。It is a perspective view which shows other embodiment of the actuator for microswitches which concerns on this invention, and is a figure which shows the state which has not produced the bending displacement of two legs. 本発明に係るマイクロスイッチ用アクチュエータの他の実施形態を示す斜視図であり、２本の脚部が互いに反対方向に屈曲変位を生じた状態を示す図である。It is a perspective view which shows other embodiment of the actuator for microswitches which concerns on this invention, and is a figure which shows the state which produced the bending displacement in the mutually opposite direction of two legs. 本発明に係るマイクロスイッチ用アクチュエータの更に他の実施形態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows other embodiment of the actuator for microswitches which concerns on this invention. 本発明に係るマイクロスイッチの他の実施形態を示す側面図であり、ＯＮ（接続）状態を示す図である。It is a side view which shows other embodiment of the microswitch which concerns on this invention, and is a figure which shows an ON (connection) state. 本発明に係るマイクロスイッチの他の実施形態を示す側面図であり、ＯＦＦ（切断）状態を示す図である。It is a side view which shows other embodiment of the microswitch which concerns on this invention, and is a figure which shows an OFF (cut | disconnection) state. 本発明に係るマイクロスイッチ用アクチュエータの更に他の実施形態を示す斜視図であり、２本の脚部が屈曲変位を生じていない状態を示す図である。It is a perspective view which shows other embodiment of the actuator for microswitches which concerns on this invention, and is a figure which shows the state which has not produced the bending displacement of two legs. 本発明に係るマイクロスイッチ用アクチュエータの更に他の実施形態を示す斜視図であり、２本の脚部が互いに反対方向に屈曲変位を生じた状態を示す図である。It is a perspective view which shows other embodiment of the actuator for microswitches which concerns on this invention, and is a figure which shows the state which produced the bending displacement in the mutually opposite direction of two legs. 積層型圧電アクチュエータを用いたマイクロスイッチの一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the microswitch using a lamination type piezoelectric actuator. バイモルフ型圧電アクチュエータを用いたマイクロスイッチの一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the microswitch using a bimorph type piezoelectric actuator. （ａ）〜（ｅ）は、本発明に係るマイクロスイッチ用アクチュエータの製造工程の一例を表した説明図である。(A)-(e) is explanatory drawing showing an example of the manufacturing process of the actuator for microswitches which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０，４０，６０，９０ マイクロスイッチ用アクチュエータ
１１，６１ マイクロスイッチ
１２，６２ 作動部
１４ 圧電層
１５ａ，１５ｂ，２５ａ，２５ｂ 脚部
１７ 股部
１８，１９ 電極層
２８，２９，３８，３９ 外部電極
４１，４２ 接点
４３，４４ 接点部材
４８ 信号線
４９ （駆動電圧の）供給配線
１１６，１１７ セラミックグリーンシート
１１８，１１９ （電極層となる）導体膜
１２６，１２７ （導体膜を形成した）セラミックグリーンシート
１２８，１２９ （外部電極となる）導体膜
１３０，１３１ グリーン積層体 10, 40, 60, 90 Microswitch actuator 11, 61 Microswitch 12, 62 Actuator 14 Piezoelectric layer 15a, 15b, 25a, 25b Leg 17 Crotch 18, 19 Electrode 28, 29, 38, 39 External electrode 41, 42 Contact 43, 44 Contact member 48 Signal line 49 (Drive voltage) supply wiring 116, 117 Ceramic green sheet 118, 119 Conductor film 126, 127 (to be an electrode layer) Ceramic green sheet (with a conductor film formed) 128, 129 Conductor films 130, 131 (to be external electrodes) Green laminated body

Claims (5)

２本の脚部と、その２本の脚部の一方の端部の側で挟まれてそれらを支持する股部と、を備え、前記２本の脚部のそれぞれが、その幅方向に積層された、複数の圧電層と、正極及び負極の電極層と、を有するとともに、前記２本の脚部の長さ方向における先端の側及び前記股部の側の両方の端面に、極性の同じ前記電極層を接続し得る外部電極を有し、
前記２本の脚部の圧電層及び前記股部がセラミック材料で形成され、門型形状を呈する全体として焼成一体化されており、
前記２本の脚部のそれぞれにおいて、前記積層された複数の圧電層のうち最外層の一の圧電層が、前記正極及び負極の電極層で挟まれず不活性部を構成し、他の圧電層が、前記正極及び負極の電極層で挟まれて活性部を構成し、
前記正極及び負極の電極層間に駆動電圧を印加することにより、前記活性部を構成する圧電層が圧電横効果に基づく変位によって伸縮し、前記２本の脚部が屈曲変位を生じるマイクロスイッチ用アクチュエータ。 Two leg portions and a crotch portion that is sandwiched between and supports one end portion of the two leg portions, and each of the two leg portions is laminated in the width direction. A plurality of piezoelectric layers and positive and negative electrode layers, and both end faces on the front end side and the crotch side in the length direction of the two legs have the same polarity. An external electrode capable of connecting the electrode layers;
The piezoelectric layers of the two legs and the crotch are formed of a ceramic material, and are integrally fired as a whole having a portal shape,
In each of the two leg portions, one piezoelectric layer of the outermost layer among the plurality of stacked piezoelectric layers constitutes an inactive portion without being sandwiched between the positive electrode layer and the negative electrode layer, and another piezoelectric layer Is sandwiched between the positive and negative electrode layers to form an active part,
By applying a driving voltage between the positive and negative electrode layers, the piezoelectric layer constituting the active portion expands and contracts due to displacement based on the piezoelectric lateral effect, and the two leg portions cause bending displacement. . 前記２本の脚部が、互いに反対方向に屈曲変位を生じ、開脚又は閉脚する請求項１に記載のマイクロスイッチ用アクチュエータ。   2. The microswitch actuator according to claim 1, wherein the two legs are bent and displaced in opposite directions to open or close. 前記圧電層の厚さが１０〜１００μｍである請求項１又は２に記載のマイクロスイッチ用アクチュエータ。   The microswitch actuator according to claim 1, wherein the piezoelectric layer has a thickness of 10 to 100 μm. 請求項１〜３に何れか一項に記載のマイクロスイッチ用アクチュエータと、一の接点が備わる一の接点部材及び他の接点が備わる他の接点部材を有する作動部と、を具備し、
前記マイクロスイッチ用アクチュエータの２本の脚部のうち、一の脚部の先端が前記一の接点部材と接合され、他の脚部の先端が前記他の接点部材と接合され、
前記２本の脚部が屈曲変位を生じることによって、前記一の接点部材に備わる一の接点が前記他の接点部材に備わる他の接点と、接触又は離隔をし、前記一の接点及び前記他の接点に通じた信号の接続又は切断をするマイクロスイッチ。 The actuator for a microswitch according to any one of claims 1 to 3, and an operation unit having one contact member provided with one contact and another contact member provided with another contact,
Of the two legs of the microswitch actuator, the tip of one leg is joined to the one contact member, and the tip of the other leg is joined to the other contact member,
By causing the two leg portions to bend and bend, one contact provided on the one contact member contacts or separates from another contact provided on the other contact member, and the one contact and the other contact are provided. A micro switch that connects or disconnects the signal that passes through the contact. 前記一の接点部材及び他の接点部材に、前記駆動電圧の正極又は負極何れかの供給手段が備わり、前記一の接点部材又は他の接点部材に接合された前記脚部の先端の側の端面に備わる前記外部電極を通じて、前記駆動電圧の供給を受ける請求項４に記載のマイクロスイッチ。   The one contact member and the other contact member are provided with either a positive electrode or a negative electrode supply means for the drive voltage, and the end surface on the tip side of the leg portion joined to the one contact member or the other contact member The microswitch according to claim 4, wherein the driving voltage is supplied through the external electrode included in the microswitch.
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