JP2001238474A

JP2001238474A - 圧電アクチュエータ用振動子の製造方法

Info

Publication number: JP2001238474A
Application number: JP2000049357A
Authority: JP
Inventors: Hironobu Ito; 浩信伊藤
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2000-02-25
Filing date: 2000-02-25
Publication date: 2001-08-31

Abstract

(57)【要約】【課題】圧電素子と弾性体の貼り合わせ作業におい
て、ばらつきの少ない接着剤の塗布量管理を実現し、高
品質の接着層を得て圧電アクチュエータの性能を安定さ
せる。【解決手段】圧電素子もしくは、弾性体に接着剤を塗
布する手段として、導電性の接着剤転写ツール３２を用
いた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電素子と弾性体
とを接着して構成される圧電アクチュエータ用振動子の
製造方法の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、マイクロアクチュエータの分野
で、圧電素子の圧電効果を利用して駆動力を得る圧電ア
クチュエータが注目されている。

【０００３】この圧電アクチュエータ用振動子は、図６
に示すように、支持台６１と支持台６１に設けた支持軸
６２と、支持軸６２に固定された弾性体６４と、弾性体
６４の一方の面に接着層６７を介して接着された圧電素
子６５と、圧電素子６５に一端を接続し、励振信号を供
給するリード線６８とを備える。リード線は、絶縁基板
６９に接合され、絶縁基板６９は、支持台６１に接合さ
れる。また、リード線６８と圧電素子６５との接合は、
支持台６１に設けたリード通孔６１ｂを通しておこなわ
れる。ここで、圧電素子６５は、薄膜形成した電極パタ
ーン６６を有し、弾性体６４と接着して振動体６３を構
成する。圧電アクチュエータの動作としては、前記のよ
うに構成された振動子に励振信号を入力すると、弾性体
６４に設けた突起６４ａが振動し、図示しない円盤状の
移動子が支持軸６２を回転案内として回転する。

【０００４】従来、圧電素子と弾性体とを接着して構成
される圧電アクチュエータ用振動子は、弾性体にスクリ
ーン印刷法もしくはディスペンサにより接着剤を塗布
し、圧電素子を弾性体とを重ね、接着剤を硬化させる方
法が。一般的におこなわれていた。また、振動体の小型
化に有利な方法として、特開平１１−２１５８６４に示
される接着剤の転写塗布方法が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、圧電素
子と弾性体の貼り合わせ作業は、振動体が小型になるに
従い、接着剤の塗布量を正確に管理する必要がある。ス
クリーン印刷、ディスペンサを用いて接着剤を塗布する
方法では、微少量をコントロールすることが難しく、か
すれが発生し易くなる。この結果、接着剤層に気泡が含
まれ、安定した接着品質を確保できない問題が生じる。
特に、圧電アクチュエータ用振動子の場合、接着層に気
泡が含まれると、圧電素子の励振力を弾性体に伝達する
機能が損なわれるため、特性の低下が著しくあらわれ
る。

【０００６】一方、転写塗布方法においては、前記スク
リーン印刷やディスペンサで塗布する方法に比べて、微
少量のコントロールにおいて有利である。但し、転写塗
布方法は、接着剤転写ツールの帯電や、室温等の変化に
よる接着剤粘度の変動に対して、転写塗布量のばらつき
ことを低減することが課題であった。

【０００７】本発明の目的は、圧電素子と弾性体の貼り
合わせ作業において、ばらつきの少ない接着剤の塗布量
管理を実現し、高品質の接着層を得て圧電アクチュエー
タの性能を安定させる圧電アクチュエータ用振動子の製
造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】即ち、本課題の解決手段
は、圧電素子と弾性体を接着することで振動体を構成
し、振動体の屈曲振動に基づいて駆動力を生じさせる圧
電アクチュエータ用振動子の製造方法において、圧電素
子もしくは、弾性体に接着剤を塗布する手段として、導
電性の接着剤転写ツールを用いたことを特徴とする。

【０００９】これによれば、転写ツールの帯電がなくな
り、絶縁性の接着剤と転写ツールとの間で静電吸着が生
じなくなり、転写ツールが接着剤を必要以上にもちかえ
る塗布量ばらつきが低減する。

【００１０】したがって、導電性の接着剤転写ツールを
用いることで、塗布量が安定し、接着品質を向上させ
る。

【００１１】また、前記接着剤転写ツールに通電するこ
とを特徴とする。

【００１２】これによれば、接着剤転写ツールに通電す
ることで、ツールを抵抗加熱することが可能となる。ツ
ール温度を制御することで、接着剤の粘度を一定に保つ
ことができる。

【００１３】したがって、室温が変化するたびに変動し
ていた接着剤の粘度は、一定に保たれ、接着剤転写量を
精密に制御可能となる。この結果、気泡の存在しない接
着剤層が得られる。

【００１４】また、前記接着剤転写ツールと弾性体、も
しくは、接着剤転写ツールと圧電素子との間に電圧を印
加し、接着剤を塗布することを特徴とするこれによれ
ば、接着剤転写ツールと弾性体、もしくは、接着剤転写
ツールと圧電素子との間で、電気泳動が生じる。絶縁性
の接着剤の場合、接着剤はイオン化され、接着剤転写ツ
ールから弾性体、もしくは、圧電素子に接着剤を移載さ
せることが容易となる。

【００１５】したがって、転写ツールに付着させた接着
剤は、転写ツールと弾性体、もしくは、転写ツールと圧
電素子にかかる電圧にて電気泳動の助力が生じ、転写ツ
ールからほとんどの接着剤が転写される。この結果、接
着剤の塗布量が精密に制御可能となり、気泡の存在しな
い接着剤層が得られる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図５、表１〜３に
て、本発明に係わる実施の形態を詳細に説明する。｛実施の形態１｝先ず、本発明を適用し、圧電アクチュ
エータ用振動子の製造方法により製造された振動体につ
いて説明する。

【００１７】図１は、振動体の平面構造を示す図であ
る。

【００１８】図１において、振動体３は、圧電素子５
と、圧電素子５に接着剤で接着した弾性体４から構成さ
れている。

【００１９】ここで、弾性体４は、圧電素子５に対応し
た円盤状であり、その材質は例えばアルミ合金、ステン
レス、黄銅等の弾性材料からなる。また、圧電素子５の
分割部の境界に対応する位置に１つおきの６箇所に、柱
状の突起４ｃを設け、中心部に内周位置決め突起４ａと
中心孔４ｂを設ける。

【００２０】圧電素子５は、例えば、チタン酸ジルコン
酸鉛、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、ニオブ酸リチウ
ム、ニオブ酸鉛、タンタル酸リチウム等を用いて円盤状
に成形し、圧電素子５の中心に中心孔５ａを設ける。ま
た圧電素子５の中心穴５ａは、弾性体４に設けた内周位
置決め突起４aにてガイドされ、各々の同心にて接着す
ることが可能となる。

【００２１】また、圧電素子５に形成した電極パターン
６は、クロム、ニッケル、銅、金等を用いてＣＶＤやＰ
ＶＤ等の手段で各分割部に対応して略扇形状の電極を１
２箇所に成膜する。また、電極パターン６は、１２等分
に分割された隣り合わせの分割部を１組として、合わせ
て６組の分極処理を施す。なお、図中、（＋）は弾性体
４との接面に向かって正の電界を印加して分極処理を施
し、（−）は、弾性体４との接面に向かって負の電界を
印加して分極処理を施したことを示す。

【００２２】また、図２は、振動体の断面構造を示す図
である。

【００２３】図２において、振動体３は、圧電素子５
と、圧電素子５に接着した弾性体４から構成されてい
る。

【００２４】ここで、弾性体４と圧電素子５は、接着層
２７によって接着されており、圧電素子５に励振信号を
入力すると、接着層２７を介して弾性体４が振動する。
接着層２７の機能としては、圧電素子５の振動を弾性体
４に高効率で伝達することであり、接着層２７に気泡が
含まれた場合、振動の伝達効率を著しく低下させてしま
う。

【００２５】図３は、本発明の導電性接着剤転写ツール
を適用した圧電アクチュエータ用振動子の製造方法に係
わる説明図である。導電性の接着剤転写ツール３２を用
いて、弾性体４に塗布した後の円環転写接着剤３７ａを
示す。ここで、接着剤転写ツール３２は、真鍮、ステン
レス、鉄、モリブデン等の金属を用いて円筒状に形成し
た。

【００２６】接着剤転写の評価としては、接着剤転写ツ
ール幅３２ｄを５０μｍ、１００μｍ、２００μｍに変
化させたときの円環転写接着剤３７ａのかすれの状態を
観察した。この評価は、３段階でおこない、接着剤転写
ツール幅３２ｄに対して円環転写接着剤３７ａの幅が３
０％以内にあるときを○、３０〜５０％を△、５０％〜
かすれを×とした。また、比較実験として、同形状の接
着剤転写ツールをシリコンゴムで製作し、評価をおこな
った。この結果を表１に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１より、絶縁性の接着剤転写ツールで
は、ツール幅１００μｍでかすれが生じたのに対し、導
電性の接着剤転写ツール３２を用いた場合、ツールの幅
５０μｍまでかすれがなく塗布することが可能であっ
た。｛実施の形態２｝図４は、本発明の導電性の接着剤転写
ツールに通電し、温度制御を適用した圧電アクチュエー
タ用振動子の製造方法に係わる説明図である。ここで、
接着剤転写ツール４２にモリブデンを用い、配線４３ａ
と配線４３ｂ間に直流電流を印加した。また、通電する
ことで接着剤転写ツール４２は発熱し、温度が８０℃と
なるように電圧を制御した。通電した場合と通電しない
場合とを比較するため、接着剤転写ツール幅４２ｄを５
０μｍに固定し、室温を２０℃、３０℃として、前記実
施の形態１と同様に、円環転写接着剤４７ａのかすれ状
態を３段階で評価した。この結果を表２に示す。

【００２９】

【表２】

【００３０】表２より、接着剤転写ツールに通電した場
合、室温２０℃、３０℃のそれぞれにおいて、円環転写
接着剤２１にかすれは生じない。

【００３１】また、図５は、導電性の接着剤転写ツール
と弾性体４との間に電圧を印加する圧電アクチュエータ
用振動子の製造方法に係わる説明図である。ここで、塗
布ツール５２材料にモリブデンを用い、配線５３ａは塗
布ツールに結線し、配線５３ｂは弾性体４を保持する弾
性体保持治具５８に結線した。上記同様に、接着剤転写
ツールの幅５２ｄを５０μｍに固定し、室温を２０℃、
３０℃として、円環転写接着剤５７ａのかすれ状態を評
価した。この結果を表３に示す。

【００３２】

【表３】

【００３３】表３より、接着剤転写ツールと弾性体との
間に電圧を印加した場合、室温２０℃、３０℃のそれぞ
れにおいて、円環転写接着剤５７ａのかすれは生じな
い。また、図示しない圧電素子５に接着剤を塗布する場
合においても、圧電素子５に形成した電極パターン６と
接着剤転写ツールとの間に電圧を印加することで、円環
転写接着剤のかすれは生じない。

【００３４】以上より、本実施の形態によれば、接着剤
転写ツールからほとんどの接着剤が転写され、接着剤の
塗布量が精密に制御可能となり、気泡の存在しない接着
剤層が得られた。

【００３５】

【発明の効果】以上より、本発明によれば、接着剤の塗
布量は精密に制御され、気泡の存在しない接着層が得ら
れた。したがって、圧電素子と弾性体の貼り合わせ作業
において、ばらつきの少ない接着剤の塗布量管理を実現
し、高品質の接着層を得て圧電アクチュエータの性能を
安定させる。

【図面の簡単な説明】

【図１】振動体の平面構造を示す説明図である

【図２】振動体の断面構造を示す説明図である

【図３】本発明の導電性接着剤転写ツールを適用した圧
電アクチュエータ用振動子の製造方法に係わる説明図で
ある

【図４】本発明の導電性の接着剤転写ツールに通電し、
温度制御を適用した圧電アクチュエータ用振動子の製造
方法に係わる説明図である。

【図５】導電性の接着剤転写ツールと弾性体との間に電
圧を印加する圧電アクチュエータ用振動子の製造方法に
係わる説明図である

【図６】圧電アクチュエータ用振動子の断面構造を示す
説明図である。

【符号の説明】

３振動体４弾性体５圧電素子６電極パターン２７接着層３２接着剤転写ツール３７ａ円環転写接着剤４２接着剤転写ツール４３ａ、４３ｂ配線５２接着剤転写ツール５３ａ、５３ｂ配線５７ａ円環転写接着剤５８弾性体保持治具

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電素子（５）と弾性体（４）を接着す
ることで振動体（３）を構成し、振動体（３）の屈曲振
動に基づいて駆動力を生じさせる圧電アクチュエータ用
振動子の製造方法において、圧電素子（５）もしくは、弾性体（４）に接着剤を塗布
する手段として、導電性の接着剤転写ツール（３２）を
用いたことを特徴とする圧電アクチュエータ用振動子の
製造方法。
【請求項２】前記接着剤転写ツール（４２）に通電す
ることを特徴とする請求項１記載の圧電アクチュエータ
用振動子の製造方法。
【請求項３】前記接着剤転写ツール（５２）と弾性体
（３）もしくは、接着剤転写ツール（５２）と圧電素子
（５）との間に電圧を印加し、接着剤を塗布することを
特徴とする請求項１記載の圧電アクチュエータ用振動子
の製造方法。