(57)【要約】【課題】  信頼性を向上させる配線方法を提供することにある。【解決手段】  導通パターン１４，１６，１８と、開口４６を有し、導通パターン１４，１６，１８が、開口４６を掛け渡すように形成された基板４４と、を有する第１の配線基板４２を用意する。第１の配線基板４２の導通パターン１４，１６，１８と、第２の配線基板に形成された電極２８と、を開口４６内で電気的に接続する。及び、第１の配線基板４２を複数のセクションに分離する。第１の配線基板４２の分離は、導通パターン１４，１６，１８の少なくとも一部を開口４６内で切断することを含む。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導通パターンと、
開口を有し、前記導通パターンが、前記開口を掛け渡すように形成された基板と、
を有する第１の配線基板を用意すること、
前記第１の配線基板の前記導通パターンと、第２の配線基板に形成された電極と、を前記開口内で電気的に接続すること、及び、
前記第１の配線基板を複数のセクションに分離すること、
を含み、
前記第１の配線基板の分離は、前記導通パターンの少なくとも一部を前記開口内で切断することを含む配線方法。
【請求項２】
請求項１記載の配線方法において、
前記導通パターンは、前記基板上の複数の部分と、前記開口内で前記基板上の前記複数の部分にそれぞれ接続される複数の接続部分と、を含み、
前記第１の配線基板の分離は、
第１の前記接続部分を前記基板上の第１の前記部分に接続したまま、残りの第２の前記接続部分を前記基板上の第２の前記部分から切り離すこと、及び、
前記第１の接続部分に接続された第１の前記部分を挟む２つのラインで前記基板を切断することを含む配線方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子は、電気エネルギーから機械エネルギー、又は機械エネルギーから電気エネルギーへの変換効率や応答性に優れているうえ、小型化が可能であることから近年、圧電素子の圧電効果を利用した圧電アクチュエータの開発が進められている。この圧電アクチュエータは、圧電ブザー、プリンタのインクジェットヘッド、あるいは超音波モータなどの分野において利用され、超音波モータにおいては、電磁モータ等に比べサイズを小さくでき、駆動分解能も細かくすることがでる等、周囲に磁界を生じないモータとして注目されている。従来の圧電アクチュエータの配線方法には、極細いワイヤーを用い電極に極少量のハンダ付けあるいは溶接等で接続した方法や、フレキシブル基板のオーバーハング部を配線接続パターンとして用いた方法がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、圧電素子の電極への配線が長くなり、振動体の振動の影響を受ける可能性がある。そのため、信頼性のある配線方法が要求されている。
【０００４】
本発明の目的は、信頼性を向上させる配線方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）本発明に係る配線方法は、導通パターンと、
開口を有し、前記導通パターンが、前記開口を掛け渡すように形成された基板と、
を有する第１の配線基板を用意すること、
前記第１の配線基板の前記導通パターンと、第２の配線基板に形成された電極と、を前記開口内で電気的に接続すること、及び、
前記第１の配線基板を複数のセクションに分離すること、
を含み、
前記第１の配線基板の分離は、前記導通パターンの少なくとも一部を前記開口内で切断することを含む。本発明によれば、導通パターンが基板の開口を掛け渡すように形成されているので、第２の配線基板の電極に導通パターンの配線を行う際に、折れ曲がりが発生せずに、まっすぐ伸びて第２の配線基板の電極と接続される。これにより、信頼性を向上させる配線方法を提供することができる。
（２）この配線方法において、
前記導通パターンは、前記基板上の複数の部分と、前記開口内で前記基板上の前記複数の部分にそれぞれ接続される複数の接続部分と、を含み、
前記第１の配線基板の分離は、
第１の前記接続部分を前記基板上の第１の前記部分に接続したまま、残りの第２の前記接続部分を前記基板上の第２の前記部分から切り離すこと、及び、
前記第１の接続部分に接続された第１の前記部分を挟む２つのラインで前記基板を切断することを含んでもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【０００７】
本実施の形態は、本発明に係る配線方法を圧電アクチュエータの製造方法に適用した例である。製造方法の理解を容易にするため、先に、完成品としての圧電アクチュエータを説明する。図１は、圧電アクチュエータを示す斜視図である。図２及び図３は、圧電アクチュエータを示す断面図である。図１に示すように、圧電アクチュエータ２は、導電板１０と、圧電素子１２と、導通パターン１４，１６，１８とを有している。
【０００８】
導電板１０は、ステンレス鋼、その他の材料から構成されている。導電板１０の長手方向両端の幅方向中央には、当接部２０が一体的に形成されている。導電板１０の長手方向中央には、長手方向に直交する方向に突出した腕部２２が一体的に形成されており、この腕部２２にはねじ２４が挿通される図示しない孔が形成されている。腕部２２は、ねじ２４により図示しない支持体に固定されている。導電板１０は、当接部２０の先端が図示しない被駆動体に当接されるように配置されている。
【０００９】
圧電素子１２は、チタン酸ジルコニウム酸鉛、水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン、亜鉛ニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等の各種材料により形成されている。圧電素子１２の寸法や厚さは、導電板１０に励振される縦振動の共振周波数に対する屈曲振動の共振周波数の比が、１．００よりも大きく１．０３よりも小さくなるように設定されている。また、圧電素子１２の長辺の長さを１としたときに短辺の長さが、０．２７４となるように形成されている。このような構成にすることにより、導電板１０が振動したときの、当接部２０が描く楕円軌道の振幅が大きくなるので、図示しない被駆動体を高効率で駆動させることができる。
【００１０】
矩形平板状に形成された導電板１０は、導電板１０の両面にエポキシ系接着剤で接着された矩形状の圧電素子１２が設けられている。ここで、図２及び図３に示すように、導電板１０と圧電素子１２に設けられた導電膜２６（後述）との間に図示しない接着層が形成されるが、導電板１０と圧電素子１２の表面にはそれぞれ微視的に凹凸が形成されており、これらの凹凸部分がランダムに接触することにより導電板１０と導電膜２６とは、導通している。なお、接着剤はエポキシ系のものに限らず、硬度や耐久性の面を考慮して他の系の接着剤を用いることができる。
【００１１】
圧電素子１２の導電板１０と対向する面の全域には、ニッケルおよび金などによる導電膜２６がめっき、スパッタ、蒸着等の方法で形成されている。また、この面と反対側の面つまり圧電素子１２の表面には、導電膜を複数箇所に設け電気的に絶縁された電極２８が形成されている。例えば、図１に示すように、導電膜を５箇所に設け電気的に絶縁された電極２８が形成されていてもよい。電極２８のうち、中央の部分は、圧電素子１２を縦振動させるために電圧を印加する中央駆動電極３０である。また、対角線上に配置する左上部分および右下部分のＬ字型は、圧電素子１２を屈曲振動させるために電圧を印加する対称駆動電極３２である。さらに、中央よりの左下部分および右上部分は、当該振動に伴う検出電圧を出力する変位検出電極３４である。電極２８は、個別にめっき、スパッタ、蒸着等で形成されている。なお、導電膜をエッチング、ダイシングソー、レーザ加工することで形成してもよい。導電板１０の表裏の圧電素子１２は、同一形状で、中央駆動電極３０及び対称駆動電極３２の形状は、表側の電極形状が投影された状態で裏面の圧電素子１２の電極形状となっている。つまり、面対称である。これは表裏の圧電素子１２の屈曲性能を表裏同一に近づけるためである。
【００１２】
導通パターン１４は、中央駆動電極３０と接合している。導通パターン１４は、図示しない駆動回路と中央駆動電極３０とを電気的に接続している。導通パターン１４は、中央駆動電極３０に対向する曲面を有する導電体３６が設けられている。導電体３６は、導電性接着剤３８を用いて中央駆動電極３０に曲面が点接触するように固定されている。言い換えると、中央駆動電極３０には、導電性接着剤３８を用いて導電体３６の曲面が点接触するように固定されている。あるいは、導電性接着剤３８は、中央駆動電極３０と導電体３６の曲面が点接触するように固定している。導電体３６は、中央駆動電極３０内の圧電素子１２の振動の節に点接触している。導通パターン１４は、中央駆動電極３０に対向するすり鉢形状のくぼみが設けられ、そこに導電体３６が導電性接着剤３８を用いて固定されていてもよい。導電体３６は、ボールの形状をしていてもよい。
【００１３】
導通パターン１６は、対称駆動電極３２と接合している。導通パターン１６は、図示しない駆動回路と対称駆動電極３２とを電気的に接続している。導通パターン１６には、対称駆動電極３２に対向する曲面を有する導電体３６が設けられている。導電体３６は、導電性接着剤３８を用いて対称駆動電極３２に曲面が点接触するように固定されている。言い換えると、対称駆動電極３２には、導電性接着剤３８を用いて導電体３６の曲面が点接触するように固定されている。あるいは、導電性接着剤３８は、対称駆動電極３２と導電体３６の曲面が点接触するように固定している。圧電素子１２は、導電板１０の両面に設けられ、一方の面に設けられた圧電素子１２の対称駆動電極３２と、他方の面に設けられた圧電素子１２の対称駆動電極３２とが、導通パターン１８で導通していてもよい。導電体３６は、対称駆動電極３２内の圧電素子１２の振動の節に点接触している。導通パターン１６には、対称駆動電極３２に対向するすり鉢形状のくぼみが設けられ、そこに導電体３６が導電性接着剤３８を用いて固定されていてもよい。
【００１４】
導通パターン１６は、導電板１０、対称駆動電極３２及び圧電素子１２の少なくとも一つと、導通パターン１６と、の間に介在して導電板１０、対称駆動電極３２又は圧電素子１２に対向する曲面を有する絶縁体４０をさらに有していてもよい。絶縁体４０は、圧電素子１２のエッジと導通パターン１６とのクリアランスを確保する箇所に設けられていてもよい。導通パターン１６には、導電板１０、対称駆動電極３２又は圧電素子１２に対向するすり鉢形状のくぼみが設けられ、そこに絶縁体４０が接着剤を用いて固定されていてもよい。絶縁体４０は、ボールの形状をしていてもよい。
【００１５】
導通パターン１８は、変位検出電極３４と接合している。導通パターン１８は、図示しない駆動回路と変位検出電極３４とを電気的に接続している。導通パターン１８には、変位検出電極３４に対向する曲面を有する導電体３６が設けられている。導電体３６は、導電性接着剤３８を用いて変位検出電極３４に曲面が点接触するように固定されている。言い換えると、変位検出電極３４には、導電性接着剤３８を用いて導電体３６の曲面が点接触するように固定されている。あるいは、導電性接着剤３８は、変位検出電極３４と導電体３６の曲面が点接触するように固定している。圧電素子１２は、導電板１０の両面に設けられ、一方の面に設けられた圧電素子１２の変位検出電極３４と、他方の面に設けられた圧電素子１２の変位検出電極３４とが、導通パターン１８で導通していてもよい。導電体３６は、変位検出電極３４内の圧電素子１２の振動の節に点接触している。導通パターン１８には、変位検出電極３４に対向するすり鉢形状のくぼみが設けられ、そこに導電体３６が導電性接着剤３８を用いて固定されていてもよい。
【００１６】
導通パターン１８は、導電板１０、変位検出電極３４及び圧電素子１２の少なくとも一つと、導通パターン１８と、の間に介在して導電板１０、変位検出電極３４又は圧電素子１２に対向する曲面を有する絶縁体４０をさらに有していてもよい。絶縁体４０は、圧電素子１２のエッジと導通パターン１８とのクリアランスを確保する箇所に設けられていてもよい。導通パターン１８には、導電板１０、変位検出電極３４又は圧電素子１２に対向するに対向するすり鉢形状のくぼみが設けられ、そこに導電体３６が接着剤を用いて固定されていてもよい。
【００１７】
図示しない駆動回路は、中央駆動電極３０および対称駆動電極３２に電圧を印加して圧電素子１２を振動させるものである。ここで、中央駆動電極３０および対称駆動電極３２に印加される電圧の周波数は、導電板１０の振動時に縦振動共振点の近くに屈曲共振点が現れて当接部２０が良好な楕円軌道を描くように設定される。なお、電圧の波形は特に限定されず、例えばサイン波、矩形状波、台形波などが採用できる。検出制御回路は、変位検出電極３４に生じる検出電圧を検出することで圧電素子１２の振動を検出するとともに、検出電圧の振幅が最大となるように駆動回路から発せられる電圧の周波数を制御するものである。
【００１８】
このような圧電アクチュエータ２は、次のように動作する。図示しない駆動回路により、圧電素子１２の中央駆動電極３０および対称駆動電極３２に電圧を印加する。すると、圧電素子１２は、主に中央駆動電極３０によって長手方向に伸縮する、いわゆる縦振動を励振する。また、中央駆動電極３０の両側では、対称駆動電極３２に電圧が印加されるため、当該両側において圧電素子１２が非対称に伸縮し、縦振動に直交する方向に、圧電素子１２の平面中央に対して点対称に屈曲する、いわゆる屈曲振動も励振する。これらの縦振動および屈曲振動が同時に現れることにより、導電板１０の当接部２０は、楕円軌道を描いて振動することとなる。当接部２０は、この楕円軌道の一部において図示しない被駆動体を押圧することによって回転させる。これを所定周波数で繰り返すことにより、図示しない被駆動体は一方向に所定の回転速度で回転する。
【００１９】
この図示しない被駆動体の回転速度は、中央駆動電極３０および対称駆動電極３２に印加される電圧の周波数を調整することで調整されている。具体的には、圧電素子１２が振動すると、この振動に伴い圧電素子１２が変形し、この変位検出電極３４には、前記変形に伴う圧電効果により検出電圧が生じる。この検出電圧が図示しない検出制御回路に入力されると、図示しない検出制御回路は、入力された検出電圧の振幅が最大となるように図示しない駆動回路を制御し、中央駆動電極３０および対称駆動電極３２に印加される電圧の周波数を調整する。
【００２０】
本実施の形態に係る圧電アクチュエータ２は、上記のように構成されており、以下、圧電アクチュエータ２の製造方法について説明する。
【００２１】
図４は、本発明を適用した実施の形態で使用する第１の配線基板を示す平面図である。図５は、本発明を適用した実施の形態に係る圧電アクチュエータの製造方法を説明する図である。まず、図４に示すように、第１の配線基板４２を用意する。第１の配線基板４２は、導通パターン１４，１６，１８と基板４４とを有している。導通パターン１４は、曲面を先端に有する導電体３６を形成している。導通パターン１６，１８は、曲面を先端に有する導電体３６と、絶縁体４０とを形成している。基板４４は、開口４６を有している。導通パターン１４，１６，１８は、開口４６内に導電体３６及び絶縁体４０が配置されて開口４６を掛け渡すように基板４４に形成されている。基板４４は、ポリイミド樹脂、その他の絶縁性材料から構成されている。第１の配線基板４２は、圧延銅箔片面フレキ基板を用いてもよい。これにより、電解銅箔に比べ銅箔に柔軟性があり、直角曲げ、応力に強くなる。第１の配線基板４２は、基端側にコネクタ部４８を設けてもよい。
【００２２】
次に、図２及び図５（Ａ）に示すように、第１の配線基板４２の導通パターン１４と、第２の配線基板としての圧電素子１２に形成された中央駆動電極３０と、を開口４６内で電気的に接続する。詳しくは、導通パターン１４と中央駆動電極３０の電気的な接続は、導電体３６を、導電性接着剤３８を用いて、曲面が中央駆動電極３０に点接触するように固定する。
【００２３】
次に、図３及び図５（Ａ）に示すように、第１の配線基板４２の導通パターン１６と、圧電素子１２に形成された対称駆動電極３２と、を開口４６内で電気的に接続する。詳しくは、導通パターン１６と対称駆動電極３２の電気的な接続は、導電体３６を、導電性接着剤３８を用いて、曲面が対称駆動電極３２に点接触するように固定する。
【００２４】
次に、第１の配線基板４２の導通パターン１８と、圧電素子１２に形成された変位検出電極３４と、を開口４６内で電気的に接続する。詳しくは、導通パターン１８と変位検出電極３４の電気的な接続は、導電体３６を、導電性接着剤３８を用いて、曲面が変位検出電極３４に点接触するように固定する。
【００２５】
次に、図３及び図５（Ｂ）に示すように、導電板１０、対称駆動電極３２又は圧電素子１２に対向する曲面を有する絶縁体４０が、導電板１０、対称駆動電極３２及び圧電素子１２の少なくとも一つと、導通パターン１６と、の間に介在するようにする。そして、第１の配線基板４２の導通パターン１６と、裏面の圧電素子１２に形成された対称駆動電極３２と、を電気的に接続する。詳しくは、導通パターン１６と対称駆動電極３２の電気的接続は、導電体３６を、導電性接着剤３８を用いて、曲面が対称駆動電極３２に点接触するように固定する。
【００２６】
次に、導電板１０、変位検出電極３４又は圧電素子１２に対向する曲面を有する絶縁体４０が、導電板１０、変位検出電極３４及び圧電素子１２の少なくとも一つと、導通パターン１８と、の間に介在するようにする。そして、第１の配線基板４２の導通パターン１８と、裏面の圧電素子１２に形成された変位検出電極３４と、を電気的に接続する。詳しくは、導通パターン１８と変位検出電極３４の電気的接続は、導電体３６を、導電性接着剤３８を用いて、曲面が変位検出電極３４に点接触するように固定する。
【００２７】
次に、図５（Ｂ）に示すように、第１の配線基板４２を複数のセクションに分離する。第１の配線基板４２の分離は、導通パターン１４，１６，１８の少なくとも一部を開口４６内で切断する。例えば、導通パターン１４，１６，１８は、基板４４上の複数の部分と、開口４６内で、基板４４上の複数の部分にそれぞれ接続される複数の接続部分とを含んでいる。この第１の配線基板４２の分離は、図４に示すように、第１の接続部分５０を基板４４上の第１の部分５２に接続したまま、残りの第２の接続部分５４を基板４４上の第２の部分５６から切り離してもよい。さらに、第１の接続部分５０に接続された第１の部分５２を挟む２つのライン５８で基板４４を切断してもよい。
【００２８】
以上の工程により、圧電アクチュエータ２の製造を行うことができる。なお、配線基板を複数のセクションに分離する工程は、表面の圧電素子上の電極と導通パターンとを接続する工程と、裏面の圧電素子上の電極と導通パターンとを接続する工程と、を含むどの工程の前後で行われてもよい。本実施形態によれば、導通パターンが基板の開口を掛け渡すように形成されているので、第２の配線基板の電極に導通パターンの配線を行う際に、折れ曲がりが発生せずに、まっすぐ伸びて第２の配線基板の電極と接続される。
【００２９】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。さらに、本発明は、実施の形態で説明した技術的事項のいずれかを限定的に除外した内容を含む。あるいは、本発明は、上述した実施の形態から公知技術を限定的に除外した内容を含む。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施の形態に係る圧電アクチュエータを示す斜視図である。
【図２】本実施の形態に係る圧電アクチュエータを示す断面図である。
【図３】本実施の形態に係る圧電アクチュエータを示す断面図である。
【図４】本実施の形態で使用する第１の配線基板を示す平面図である。
【図５】本実施の形態に係る圧電アクチュエータの製造方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００３１】
２…圧電アクチュエータ  １０…導電板  １２…圧電素子  １４，１６，１８…導通パターン  ２０…当接部  ２２…腕部  ２４…ねじ  ２６…導電膜  ２８…電極  ３０…中央駆動電極  ３２…対称駆動電極  ３４…変位検出電極  ３６…導電体  ３８…導電性接着剤  ４０…絶縁体  ４２…第１の配線基板  ４４…基板  ４６…開口  ４８…コネクタ部  ５０…第１の接続部分  ５２…第１の部分  ５４…第２の接続部分  ５６…第２の部分  ５８…ライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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