JP6051412B2 - 圧電アクチュエータデバイスとその製造方法 - Google Patents
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Description
図1は実施の形態1における圧電アクチュエータデバイス1の斜視図である。圧電アクチュエータデバイス1は駆動部2と振動部3を備える。駆動部2は、下部電極層4と、下部電極層4の上面4aに設けられた圧電体層5と、圧電体層5の上面5aに設けられた上部電極層26から構成されている。振動部3は、上部電極層26の上面26aに接して設けられた下部振動層7と、下部振動層7の上面7aに設けられた上部振動層8とを有する。このように、上部振動層8は下部振動層7の上面7aに直接的に結合する。圧電アクチュエータデバイス1は、上記の層の上面や下面に平行な長手方向1001Aに延びる矩形状を有し、長手方向1001Aに交差する端面9が支持体10に動かないように保持されている。下部電極層4と圧電体層5と上部電極層26と下部振動層7と上部振動層8とは、これらの層の上面と下面に直角の厚み方向1001Bに積層されている。
図5は実施の形態2における圧電アクチュエータデバイス32の斜視図である。図5において、図1から図4に示す実施の形態1における圧電アクチュエータデバイス1、21と同じ部分には同じ参照番号を付す。圧電アクチュエータデバイス32は振動軸32aに沿ってミアンダ形に延びるミアンダ形状を有するミアンダ形振動子である。圧電アクチュエータデバイス32は、振動軸32aに直角の長手方向1001Aに細長く延びる圧電アクチュエータ34、35を備える。複数の圧電アクチュエータ34と複数の圧電アクチュエータ35は振動軸32aに沿って交互に配列されて折返し部32bで接続されている。圧電アクチュエータデバイス32は支持体33に接続されている。
図8Aは実施の形態3における圧電アクチュエータデバイス41の斜視図である。圧電アクチュエータデバイス41は光学反射素子である。圧電アクチュエータデバイス41は、枠体41fと、枠体41fで支持された一対の振動部43と、一対の振動部43に支持されたミラー部41mとを備える。一対の振動部43の外端は枠体41fの対向する二辺の内側にそれぞれ接続されている。ミラー部41mは一対の振動部43の内端に接続されている。振動部43はミアンダ形状を有する。このように、枠体41fは一対の振動部43の一端を支持する。ミラー部41mは一対の振動部43の他端に支持されている。なお、枠体41fは1つの振動部43の一端を支持してもよい。この場合には、ミラー部41mは1つの振動部43の他端に支持されている。
図9Aは実施の形態4における圧電アクチュエータデバイス61の斜視図である。図9Aにおいて、図8Aに示す実施の形態3における圧電アクチュエータデバイス41と同じ部分には同じ参照番号を付す。圧電アクチュエータデバイス61は光学反射素子である。圧電アクチュエータデバイス61は、枠体41fと、枠体41fに支持された一対の振動部43と、一対の振動部43に支持した枠体61fと、枠体61fに支持された一対の振動部73と、振動部73のそれぞれの内端で支持されたミラー部61mを備える。振動部43、73は振動軸41a、61aに沿ってミアンダ形にそれぞれ延びるミアンダ形状を有する。振動軸41aは振動軸61aに直交している。一対の振動部43の一端は枠体41fの対向する二辺の内側にそれぞれ接続されて支持されている。枠体61fは一対の振動部43のそれぞれの他端で支持されている。振動部73の一端は、振動軸61a上で枠体61fの対向する二辺の内側に接続されて支持されている。
図10は実施の形態5における圧電アクチュエータデバイス81の斜視図である。圧電アクチュエータデバイス81は角速度を検出するセンサである。
図11は実施の形態6における圧電アクチュエータデバイス91の斜視図である。圧電アクチュエータデバイス91は機械式のスイッチ素子である。
3,23,43,83,303 振動部
4,304 下部電極層
5,305 圧電体層
7,307 下部振動層
8,308 上部振動層
11 基板
26,306 上部電極層
41f 枠体
41m,61m ミラー部
61f 枠体(別の枠体)
72 駆動部(別の駆動部)
73 振動部(別の振動部)
74 下部電極層(別の下部電極層)
75 圧電体層(別の圧電体層)
76 上部電極層(別の上部電極層)
77 下部振動層(別の下部振動層)
78 上部振動層(別の上部振動層)
81p 検出部
94 導電体部
328 中間電極層
Claims (14)
- 振動する下部振動層と、
前記下部振動層の上面に結合してかつ前記下部振動層と共に振動する上部振動層と、
を有する振動部と、
前記下部振動層の下面に設けられた上部電極層と、
前記上部電極層の下面に設けられた圧電体層と、
前記圧電体層の下面に設けられた下部電極層と、
を有して前記振動部を振動させるように構成された駆動部と、
を備え、
前記振動部の前記下部振動層の主成分は有機材料であり、
前記振動部の前記上部振動層の主成分は無機材料であり、
前記下部振動層の縦弾性係数は前記上部振動層の縦弾性係数より小さくし、
前記下部電極層と前記上部電極層とは、
前記下部振動層が、前記有機材料を含む1つ以上の第1の有機材料と、1つ以上の第1の無機材料とよりなり、前記下部振動層において、前記下部振動層の前記1つ以上の第1の有機材料の体積比率の合計は1/3以上であり、かつ前記下部振動層の前記1つ以上の第1の無機材料の体積比率のそれぞれより大きくする、あるいは、
前記上部振動層が、前記無機材料を含む1つ以上の第2の無機材料と、1つ以上の第2の有機材料とよりなり、前記上部振動層において、前記上部振動層の前記1つ以上の第2の無機材料の体積比率の合計は1/3以上であり、かつ前記上部振動層の前記1つ以上の第2の有機材料の体積比率のそれぞれより大きくする、
ように構成されている、圧電アクチュエータデバイス。 - 前記振動部は前記下部振動層の前記上面と前記上部振動層の下面とに接合する中間電極層をさらに有し、
前記下部振動層は圧電性高分子材料よりなる、請求項1に記載の圧電アクチュエータデバイス。 - 前記圧電体層と前記下部振動層は電界に対して互いに反対の方向に分極するように構成されており、
前記下部電極層と前記中間電極層とが同電位となるように構成されている、請求項2に記載の圧電アクチュエータデバイス。 - 前記下部振動層は圧電性高分子材料よりなり、
前記上部振動層は導電性材料よりなる、請求項1に記載の圧電アクチュエータデバイス。 - 前記圧電体層と前記下部振動層は電界に対して互いに反対の方向に分極するように構成されており、
前記下部電極層と前記上部振動層とが同電位となるように構成されている、請求項4に記載の圧電アクチュエータデバイス。 - 前記下部振動層が、前記1つ以上の第1の有機材料と、前記1つ以上の第1の無機材料とよりなる場合には、前記下部振動層の前記1つ以上の第1の有機材料の体積比率の前記合計が50%を超え、
前記上部振動層が、前記1つ以上の第2の無機材料と、前記1つ以上の第2の有機材料とよりなる場合には、前記上部振動層の前記1つ以上の第2の無機材料の体積比率の前記合計は50%を超える、請求項1に記載の圧電アクチュエータデバイス。 - 前記振動部の一端を支持する枠体と、
前記振動部の他端に支持されたミラー部と、
をさらに備え、
前記振動部はミアンダ形状を有する、請求項1に記載の圧電アクチュエータデバイス。 - 前記振動部の一端を支持する第1の枠体と、
前記振動部の他端に支持された第2の枠体と、
前記第2の枠体に支持された一端を有する別の振動部と、
前記別の振動部の他端に支持されたミラー部と、
を備え、
前記振動部と前記別の振動部とはミアンダ形状を有する、請求項1に記載の圧電アクチュエータデバイス。 - 前記別の振動部を振動させるように構成された別の駆動部をさらに備え、
前記別の振動部は
振動する別の下部振動層と、
前記別の下部振動層の上面に結合してかつ前記別の下部振動層と共に振動する別の上部振動層と、
を有し、
前記別の駆動部は、
前記別の下部振動層の下面に設けられた別の上部電極層と、
前記別の上部電極層の下面に設けられた別の圧電体層と、
前記別の圧電体層の下面に設けられた別の下部電極層と、
を有し、
前記別の振動部の前記別の下部振動層の主成分は有機材料であり、
前記別の振動部の前記別の上部振動層の主成分は無機材料であり、
前記別の上部振動層の縦弾性係数は前記別の下部振動層の縦弾性係数より小さい、請求項8に記載の圧電アクチュエータデバイス。 - 前記振動部の歪みを検出する検出部をさらに備えた、請求項1に記載の圧電アクチュエータデバイス。
- 前記振動部により変位するスイッチ接点として機能する導電体部をさらに備えた、請求項1に記載の圧電アクチュエータデバイス。
- 基板の上面に設けられた下部電極層と、前記下部電極層の上面に設けられた圧電体層と、前記圧電体層の上面に設けられた上部電極層とを有する駆動部を形成するステップと、
感光性を有する弾性樹脂を用いて光架橋反応により、有機材料を主成分とした下部振動層を前記駆動部の前記上部電極層の上面に形成するステップと、
メッキ法により、無機材料を主成分とした上部振動層を前記下部振動層の上面に形成するステップと、
を含み、
前記下部振動層の縦弾性係数は前記上部振動層の縦弾性係数より小さくし、
前記上部振動層と前記下部振動層は、
前記下部振動層が、前記有機材料を含む1つ以上の第1の有機材料と、1つ以上の第1の無機材料とよりなり、前記下部振動層において、前記下部振動層の前記1つ以上の第1の有機材料の体積比率の合計は1/3以上であり、かつ前記下部振動層の前記1つ以上の第1の無機材料の体積比率のそれぞれより大きくする、あるいは、
前記上部振動層が、前記無機材料を含む1つ以上の第2の無機材料と、1つ以上の第2の有機材料とよりなり、前記上部振動層において、前記上部振動層の前記1つ以上の第2の無機材料の体積比率の合計は1/3以上であり、かつ前記上部振動層の前記1つ以上の第2の有機材料の体積比率のそれぞれより大きくする、
ように構成されている、圧電アクチュエータデバイスの製造方法。 - エッチング処理により前記駆動部の一部を除去するステップをさらに含む、請求項12に記載の圧電アクチュエータデバイスの製造方法。
- 前記基板の前記駆動部に接している部分を前記基板の下面からエッチングにより除去するステップをさらに含む、請求項12に記載の圧電アクチュエータデバイスの製造方法。
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