JP5385400B2 - 電気機械変換素子及びアクチュエータ - Google Patents
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Description
図1は、第1の実施形態に係るアクチュエータの略図的正面図である。図2は、第1の実施形態に係るアクチュエータの略図的側面図である。
図7は、第2の実施形態に係るアクチュエータの略図的側面図である。上記第1の実施形態では、ブリード流動阻止部25a、25b、26a、26bが、変位部20のx1側端部からx2側端部にわたって形成されている例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。
図8は、第3の実施形態に係るアクチュエータの略図的側面図である。図8に示すように、本実施形態では、ブリード流動阻止部25が第1の外部電極部21bの少なくとも一部を囲うように形成されている。図示は省略するが、第2の側面20d上にも、第2の外部電極部22bの少なくとも一部を囲うようにブリード流動阻止部が形成されている。このようにすることにより、第1及び第2の外部電極部21b、22bのブリード流動阻止部により囲われた領域にブリード物13a、14aが進入することをより効果的に抑制することができる。その結果、第1及び第2の外部電極部21b、22bのブリード流動阻止部により囲われた領域に位置する部分の表面がブリード物13a、14aにより覆われることをより効果的に抑制することができる。従って、半田23a、23bと、第1及び第2の外部電極部21b、22bとの接合強度の低下をより効果的に抑制することができる。また、半田23a、23bと、第1及び第2の外部電極部21b、22bとの間の電気抵抗の増大をより効果的に抑制することができる。
図9は、第4の実施形態に係るアクチュエータの略図的側面図である。上記第1の実施形態では、高さ方向ZのZ1側に位置するブリード流動阻止部25a、26a(不図示)と共に、高さ方向ZのZ2側に位置するブリード流動阻止部25b、26bが設けられている例について説明した。但し、本発明はこの構成に限定されない。例えば、ブリード流動阻止部25a、26a及びブリード流動阻止部25b、26bのうちの一方のみを設けてもよい。例えば、図9に示す例では、ブリード流動阻止部25a、25b、26a、26bのうち、ブリード流動阻止部25a、26aのみが設けられている。このような場合であっても、ブリード流動阻止部25a、26aによりブリード物14aがブリード流動阻止部25a、26aよりもZ2側に流動することが抑制される。一方、ブリード物13aの流動は、電気機械変換素子10に対して、先に半田23a,23bにより、リード電極24a,24bが接合された後、固定部材12が接合されるので、問題とならない。従って、半田23a、23bと、第1及び第2の外部電極部21b、22bとの接合強度の低下を抑制することができる。また、半田23a、23bと、第1及び第2の外部電極部21b、22bとの間の電気抵抗の増大を抑制することができる。
図10は、第5の実施形態に係るアクチュエータの略図的側面図である。上記第4の実施形態では、ブリード流動阻止部25a、26aが第1の方向xに沿って延びる直線状に形成されている例について説明した。但し、本発明はこの構成に限定されない。例えば、図10に示すように、ブリード流動阻止部25aの第1の方向xの両端部に接続されており、高さ方向ZのZ2側に向かって延びるブリード流動阻止部25c、25dがさらに設けられていてもよい。すなわち、ブリード流動阻止部は、略U字状に形成されていてもよい。この場合、図11に示すように、ブリード流動阻止部25aの第1の方向xにおける側方を通過して回り込もうとするブリード物14aの流動がブリード流動阻止部25c、25dによって効果的に阻害される。よって、第1及び第2の外部電極部21b、22bのうち、略U字状のブリード流動阻止部により囲まれた部分にブリード物14aが到達することをより効果的に抑制することができる。従って、半田23a、23b(不図示)と、第1及び第2の外部電極部21b、22bとの接合強度の低下をより効果的に抑制することができる。また、半田23a、23bと、第1及び第2の外部電極部21b、22bとの間の電気抵抗の増大をより効果的に抑制することができる。一方、ブリード物13aの流動は、電気機械変換素子10に対して、先に半田23a,23bにより、リード電極24a,24bが接合された後、固定部材12が接合されるので、問題とならない。
図12は、第6の実施形態に係るアクチュエータの略図的正面図である。上記第1の実施形態では、第1の内部電極部21aが第2の側面20dに露出しておらず、第2の内部電極部22aが第1の側面20cに露出していない例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。例えば、第1の内部電極部21aが第2の側面20dに露出しており、第2の内部電極部22aが第1の側面20cに露出していてもよい。その場合は、図12に示すように、絶縁部21c、22cを設け、第1の内部電極部21aと、第2の外部電極部22bとの絶縁を図ると共に、第2の内部電極部22aと、第1の外部電極部21bとの絶縁をする。
図1及び図2に図示する上記第1の実施形態に係る圧電アクチュエータ1(但し、半田23a、23bによるリード電極24a、24bの接続は行っていない。)を、図3及び図4に示す長さL1,3及び高さH1,H2を種々変化させて、下記の設計パラメータで作製した。次に、第1の外部電極部21bのブリード流動阻止部25a、25b間の部分の中央部に、クリーム状半田0.2mgを塗布した。塗布後、5分間放置した後、ホットプレートで5分間250℃に加熱した。その後、半田の拡がりを目視により観察した。結果を下記の表1及び表2に示す。なお、表1及び表2において、1〜4の評価は、下記の評価基準に基づくものである。
第1の外部電極部21bの材質:Ag
ブリード流動阻止部25a、25bの材質:熱硬化性エポキシ樹脂
クリーム状半田:Sn/Ag/Cu系半田ペースト
ブリード流動阻止部25a、25bの寸法:高さ寸法:8μm、幅寸法:200μm
端面からブリード流動阻止部25a、25bまでの距離:100μm
10…電気機械変換素子
10a…電気機械変換素子の第1の端面
10b…電気機械変換素子の第2の端面
11…錘
12…固定部材
13、14…接着剤層
13a、14a…ブリード物
15…被駆動部材
16…移動体
20…変位部
20a…変位部の第1の端面
20b…変位部の第2の端面
20c…変位部の第1の側面
20d…変位部の第2の側面
20e…変位部の第3の側面
20f…変位部の第4の側面
21…第1の電極
21a…第1の内部電極部
21b…第1の外部電極部
21c、22c…絶縁部
22…第2の電極
22a…第2の内部電極部
22b…第2の外部電極部
23a、23b…半田
24a、24b…リード電極
25、25a、25b、25c、25d、26a、26b…ブリード流動阻止部
Claims (15)
- 電圧が印加されることにより伸縮し、互いに隣接して配置されている電極形成面と接着面とを有する変位部と、前記電極形成面に形成されている外部電極とを含み、前記変位部に電圧を印加するためのリード電極が前記外部電極に設けられている接合領域で接合されており、かつ、前記変位部の伸縮によって駆動される被駆動部材が接着剤で前記接着面に接合される電気機械変換素子であって、
前記電極形成面上において、前記外部電極に設けられている前記接合領域の端部のうち、前記接着面と同じ側の端部よりも前記接着面側に設けられているブリード流動阻止部を備える電気機械変換素子。 - 前記ブリード流動阻止部の臨界表面張力は、前記外部電極の臨界表面張力よりも小さい、請求項1に記載の電気機械変換素子。
- 前記ブリード流動阻止部の臨界表面張力は、10dyn/cm以上100dyn/cm以下の範囲内にある、請求項2に記載の電気機械変換素子。
- 前記ブリード流動阻止部は、樹脂からなる、請求項1〜3のいずれか一項に記載の電気機械変換素子。
- 前記ブリード流動阻止部は、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂またはウレタン系樹脂からなる、請求項4に記載の電気機械変換素子。
- 前記ブリード流動阻止部は、前記電極形成面の前記接着面側の端縁から離れた位置に形成されている、請求項1〜5のいずれか一項に記載の電気機械変換素子。
- 前記ブリード流動阻止部は、前記電極形成面の前記接着面側の端縁から50μm以上離れた位置に形成されている、請求項6に記載の電気機械変換素子。
- 前記ブリード流動阻止部の高さは、1μm以上である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の電気機械変換素子。
- 前記電極形成面の法線方向から視た際に、前記外部電極は、前記接着面と平行な方向において、前記電極形成面の一部に形成されており、前記ブリード流動阻止部は、前記電極形成面の前記外部電極が設けられている領域を少なくとも含む領域に形成されている、請求項1〜8のいずれか一項に記載の電気機械変換素子。
- 前記ブリード流動阻止部は、前記接着面の延びる方向において、前記電極形成面の一方側の端部から他方側の端部にわたって形成されている、請求項9に記載の電気機械変換素子。
- 前記ブリード流動阻止部は、前記外部電極の少なくとも一部を囲うように形成されている、請求項1〜10のいずれか一項に記載の電気機械変換素子。
- 前記変位部は、高さ方向と、前記高さ方向に垂直な第1の方向とに沿って延びる第1及び第2の側面と、高さ方向と、前記高さ方向及び前記第1の方向に垂直な第2の方向とに沿って延びる第3及び第4の側面と、前記第1の方向と前記第2の方向とに沿って延びる第1及び第2の端面とを有する四角柱状に形成されており、
前記接着面が前記第1の端面により構成されており、
前記電極形成面が前記第1の側面により構成されている、請求項1〜11のいずれか一項に記載の電気機械変換素子。 - 前記変位部は、圧電体からなる、請求項1〜12のいずれか一項に記載の電気機械変換素子。
- 請求項1〜13のいずれか一項に記載の電気機械変換素子と、
前記電気機械変換素子の前記接着面に対して、接着剤により接着されている被駆動部材と、
前記外部電極に対して前記半田により接続されているリード電極とを備えるアクチュエータ。 - 前記被駆動部材に摺動可能に設けられた移動体を備え、
前記電気機械変換素子の伸縮によって、前記被駆動部材を移動させることで、前記移動体を前記被駆動部材に対して滑り変位させる、請求項14に記載のアクチュエータ。
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