(57)【要約】【課題】シンプルな構造で機械的強度を向上させることができる圧電素子ユニットと、その圧電素子ユニットを有する駆動装置とを提供すること。【解決手段】圧電体層２６を挟んで積層された内部電極２７ａ，２７ｂと、内部電極２７ａ，２７ｂに対して電気的に接続される一対の外部電極２８ａ，２８ｂと、を有する素子本体２０と、外部電極２７ａ，２７ｂに配線部３２を接続するための電気的接続部３０と、を有する圧電素子ユニットである。電気的接続部３０が導電性樹脂接着部で構成してあり、導電性樹脂接着部が樹脂部５２ａで覆われている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体層を挟んで積層された内部電極と、前記内部電極に対して電気的に接続される一対の外部電極と、を有する素子本体と、
前記外部電極に配線部を接続するための電気的接続部と、を有する圧電素子ユニットであって、
前記電気的接続部が導電性樹脂接着部で構成してあり、
前記導電性樹脂接着部が樹脂部で覆われていることを特徴とする圧電素子ユニット。
【請求項２】
前記素子本体の積層方向における一方の端面と当該一方の端面に対向するように配置される連結部材の取付面とを接着する接着剤が、前記樹脂部を構成しており、
前記樹脂部が、前記取付面から前記導電性樹脂接着部までを一体的に覆っている請求項１に記載の圧電素子ユニット。
【請求項３】
前記導電性樹脂接着部が導電性ペーストで構成してある請求項１または２に記載の圧電素子ユニット。
【請求項４】
前記素子本体は、その内部に、前記圧電体層と前記内部電極とが交互に積層される活性部と、前記活性部の積層方向の両端に形成される不活性部とを有し、
前記導電性樹脂接着部が、前記活性部と不活性部との界面よりも前記取付面側に位置する請求項２または３に記載の圧電素子ユニット。
【請求項５】
前記樹脂部は、前記導電性樹脂接着部の表面であって前記外部電極から隆起した前記導電性樹脂接着部の隆起表面の全体を、覆っていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の圧電素子ユニット。
【請求項６】
請求項１〜５に記載の圧電ユニットを有する駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば被駆動部材を駆動する駆動装置の一部として好適に用いられる圧電素子ユニットと、その圧電素子ユニットを具備する駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子は、圧電効果および逆圧電効果を利用し、機械的な変位と電気的な変位とを相互に変換する素子である。このような圧電素子は、たとえば、圧電セラミックスを成形・焼成して素子本体を得た後、これに電極を形成し、さらに分極処理を施すことによって製造される。
【０００３】
圧電素子により得られる機械的変位は比較的微小であるため、圧電素子は、たとえば精密かつ正確な制御が要求される駆動装置として好適に利用される。より具体的には、レンズ駆動用、ＨＤＤのヘッド駆動用、インクジェットプリンタのヘッド駆動用、燃料噴射弁駆動用等の用途が挙げられる。
【０００４】
たとえば、圧電素子を用いた駆動装置としては、圧電素子の両端部に、それぞれ駆動ロッドと支持台を接着した構造を有するものが開示されている（特許文献１等参照）。
【０００５】
従来の積層型圧電素子では、圧電素子の外部電極に配線用リード線を接続するために、ハンダを用いることが一般的であった。しかしながら、ハンダ接合時の熱のために、セラミックで構成される素子本体にダメージが生じるおそれがあった。また、圧電素子の使用時に、冷熱サイクルが付加された場合に、素子本体とハンダとの収縮率の差異によるクラックが問題になる可能性もあった。
【０００６】
また、ハンダに代えて導電性ペーストを用いる試みも提案されているが、配線用リード線と素子本体との接合強度に課題を有すると共に、耐湿性の点でも弱く接続信頼性に課題を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１１９０７４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、素子本体へのダメージが少なく、しかも耐湿性および接続信頼性に優れ、且つ機械的強度を向上させることができる圧電素子ユニットと、その圧電素子ユニットを有する駆動装置とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る圧電素子ユニットは、
圧電体層を挟んで積層された内部電極と、前記内部電極に対して電気的に接続される一対の外部電極と、を有する素子本体と、
前記外部電極に配線部を接続するための電気的接続部と、を有する圧電素子ユニットであって、
前記電気的接続部が導電性樹脂接着部で構成してあり、
前記導電性樹脂接着部が樹脂部で覆われていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の圧電ユニットでは、ハンダを用いることなく、導電性樹脂接着部を用いて素子本体の外部電極に配線部を接続してある。そのため、配線部を外部電極に接続する際には、導電性樹脂接着部が硬化する程度の熱を加えれば良く、ハンダを溶融させる温度までは加熱しない。そのため、素子本体に対する熱によるダメージがほとんど無く、素子の性能が向上する。
【００１１】
さらに、圧電素子の使用時に、冷熱サイクルが付加された場合でも、導電性樹脂接着部は、素子本体を構成するセラミックよりも弾性率が桁違いに低いため、熱収縮差を容易に吸収して素子本体にクラックなどを生じさせない。さらにまた、導電性樹脂接着部が樹脂部で覆われることにより、配線部が素子本体の外部電極から剥がれにくくなり、接続部における機械的強度が向上する。また、導電性樹脂接着部が樹脂部で覆われることにより、接続部での耐湿性が向上し、接続信頼性も向上する。
【００１２】
前記素子本体の積層方向における一方の端面と当該一方の端面に対向するように配置される連結部材の取付面とを接着する接着剤が、前記樹脂部を構成しており、前記樹脂部が、前記取付面から前記導電性樹脂接着部までを一体的に覆っていてもよい。樹脂部が、素子本体と連結部材とを連結する機能を兼ねることで、製造が容易であり、シンプルな構造で機械的強度が向上する。
【００１３】
前記導電性樹脂接着部は導電性ペーストで構成してあってもよい。導電性ペーストで構成することにより、ハンダ食われなどを防止することができる。
【００１４】
前記素子本体は、その内部に、前記圧電体層と前記内部電極とが交互に積層される活性部と、前記活性部の積層方向の両端に形成される不活性部とを有し、前記導電性樹脂接着部が、前記活性部と不活性部との界面よりも前記取付面側に位置してもよい。
【００１５】
このように構成することで、樹脂部は、活性部と不活性部との界面に対応する位置で、素子本体の外側面を覆い、しかも、導電性樹脂接着部の外周を覆うことができる。活性部と不活性部との界面は、素子本体において脆弱な部分であり、この部分を樹脂部で覆うことにより、素子本体の機械的強度（たとえば抗折強度）を向上させることができる。
【００１６】
前記樹脂部は、前記導電性樹脂接着部の表面であって前記外部電極から隆起した前記導電性樹脂接着部の隆起表面の全体を、覆っていてもよい。樹脂部が導電性樹脂接着部の隆起表面全体を覆うことにより、導電性樹脂接着部の周辺で積層型圧電素子が折れる現象を効果的に防止することができる。また、導電性樹脂接着部が樹脂部の内部に埋め込まれた状態となるため、導電性樹脂接着部が、樹脂部と素子本体との接合を強化するアンカーとして作用し、圧電素子ユニットは、高い接合信頼性を有する。
【００１７】
また、たとえば、樹脂部は、導電性樹脂接着部から露出した配線部の少なくとも一部を、覆っていても良い。
【００１８】
導電性樹脂接着部から露出した配線部の一部を、樹脂部が覆うことにより、導電性樹脂接着部と配線部との接合を補強する作用を奏するため、圧電素子ユニットは優れた信頼性を有する。また、導電性樹脂接着部に近接する配線部を樹脂部が覆うことにより、配線部が接続部材等に接触してショートする問題を、効果的に防止することができる。
【００１９】
本発明に係る駆動装置は、上記に記載の圧電ユニットを有する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は本発明の一実施形態に係る圧電素子ユニットの部分断面の概略図である。
【図２】図２は図１に示す圧電素子ユニットの要部拡大断面図である。
【図３】図３は図１および図２に示す圧電素子ユニットの素子本体の斜視図である。
【図４】図４は図１および図２に示す圧電素子ユニットの製造過程を示す斜視図である。
【図５】図５は図４の続きの工程を示す部分斜視図である。
【図６Ａ】図６Ａは本発明の他の実施形態に係る圧電素子ユニットの要部拡大断面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは本発明のさらに他の実施形態に係る圧電素子ユニットの要部拡大断面図である。
【図７】図７（Ａ）は本発明の実施例に係る圧電素子ユニットに関する抗折強度の測定方法を表す概念図、図７（Ｂ）は本発明の参考例に係る圧電素子ユニットに関する抗折強度の測定方法を表す概念図である。
【図８】図８は、本発明の実施例および参考例に係る圧電素子ユニットに関する抗折強度の測定結果を表すグラフである。
【図９】図９は、本発明の実施例および参考例に係る圧電素子ユニットに関する耐湿試験前後のリード線の引張強度の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
【００２２】
第１実施形態
図１は、本発明の一実施形態に係る圧電素子ユニット１０を利用したレンズ駆動装置６０を示す概念図である。レンズ駆動装置６０は、圧電素子ユニット１０の他に、シャフト４４に対して移動自在に係合された移動部材５６と、素子本体２０に電圧を印加する駆動回路５８とを有している。移動部材５６はレンズを保持しており、移動部材５６およびこれに保持されるレンズは、シャフト４４の軸芯（Ｚ軸）に沿って、シャフト４４に対して相対移動することができる。
【００２３】
圧電素子ユニット１０は、積層型圧電素子で構成される素子本体２０と、錘４２と、シャフト４４と有する。また、圧電素子ユニット１０は、素子本体２０と駆動回路５８とを電気的に接続する配線部３２や、配線部３２を第１および第２外部電極２８ａ，２８ｂに接続する電気的接続部３０をさらに有する。電気的接続部３０は、導電性ペーストなどの導電性樹脂接着剤などで構成される。
【００２４】
素子本体２０は、駆動回路５８によって電圧を印加されて変形する。これに伴い、素子本体２０に接続されたシャフト４４は、Ｚ軸方向に往復運動（振動）する。駆動回路５８が出力する電圧波形は特に限定されないが、駆動回路５８は、たとえばノコギリ波形の電圧波形を出力することにより、圧電素子ユニット１０の変形量およびこれに伴うシャフト４４の変位量を越える移動量を、移動部材５６に発生させることができる。
【００２５】
なお、本実施形態では、圧電素子ユニット１０をレンズ駆動装置６０に適用した態様を例に挙げて説明を行うが、圧電素子ユニット１０を適用する装置としてはこれに限定されず、圧電素子ユニット１０は、その他の駆動装置等にも適用することができる。
【００２６】
図１および図３に示すように、圧電素子ユニット１０の素子本体２０は、略角柱状（本実施形態では四角柱）の外観形状を有しており、圧電体層２６と、第１および第２内部電極２７ａ，２７ｂと、第１および第２外部電極２８ａ，２８ｂとを有する。なお、素子本体２０の外観形状は、角柱状に限定されず、円柱状、楕円柱状その他の形状であってもかまわない。
【００２７】
素子本体２０の内部において、第１内部電極２７ａおよび第２内部電極２７ｂは、圧電体層２６を挟んで交互に積層されている。第１外部電極２８ａと第２外部電極２８ｂは、素子本体２０の面のうち、積層方向（Ｚ軸方向）に沿って延在する側面に形成されている。図３に示すように、第１外部電極２８ａは、積層方向に沿って延在する第１側面２５ａに形成されており、第２外部電極２８ｂは、第１側面２５ａとはＸ軸方向の反対方向を向く第２側面２５ｂに形成されている。
【００２８】
第１内部電極２７ａは、第１外部電極２８ａに電気的に接続されており、第２内部電極２７ｂは、第２外部電極２８ｂに電気的に接続されている。また、素子本体２０の側面のうち、第１および第２外部電極２８ａ，２８ｂが形成されていない第３側面２５ｃおよび第４側面２５ｄ（Ｙ軸方向に対向する）には、マイグレーションを防止するための樹脂層が予め形成されていても良い。
【００２９】
なお、図面において、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、相互に垂直であり、Ｚ軸が素子本体２０の積層方向およびシャフトの軸方向に一致し、Ｘ軸が、第１外部電極２８ａと第２外部電極２８ｂとの対向方向に一致する。
【００３０】
第１内部電極２７ａおよび第２内部電極２７ｂを構成する導電材としては、たとえば、Ａｇ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｐｔ等の貴金属およびこれらの合金（Ａｇ−Ｐｄなど）、あるいはＣｕ、Ｎｉ等の卑金属およびこれらの合金などが挙げられるが、特に限定されない。第１外部電極２８ａおよび第２外部電極２８ｂを構成する導電材料も特に限定されず、内部電極を構成する導電材と同様の材料を用いることができる。なお、第１外部電極２８ａおよび第２外部電極２８ｂの最外表面には、上記各種金属のメッキ層やスパッタ層が形成してあってもよい。
【００３１】
また、圧電体層２６の材質は、圧電効果あるいは逆圧電効果を示す材料であれば、特に制限されず、たとえば、ＰｂＺｒｘ  Ｔｉ１−ｘ  Ｏ３  、ＢａＴｉＯ３  などが挙げられる。また、特性向上等のための成分が含有されていてもよく、その含有量は、所望の特性に応じて適宜決定すればよい。
【００３２】
図１および図２に示すように、圧電素子ユニット１０では、素子本体２０の積層方向における一方の端面である第１端面２２に対して対向するように、錘４２の第１取付面４２ａが配置されている。第１端面２２と第１取付面４２ａとは、第１樹脂部５２ａによって連結されており、素子本体２０と錘４２は、第１樹脂部５２ａによって相互に固定されている。
【００３３】
第１外部電極２８ａには、電気的接続部３０を介して、配線部３２のリード線が接続されている。なお、第１外部電極２８ａとは反対側の側面に形成されている第２外部電極２８ｂにも、第１外部電極２８ａと同様に、電気的接続部３０を介して配線部３２のリード線が接続されている。
【００３４】
配線部３２の先端を第１外部電極２８ａに固定している電気的接続部３０は、第１外部電極２８ａが形成されている第１側面２５ａのうち、どの位置に配置されていても良い。本実施形態に係る圧電素子ユニット１０では、電気的接続部３０は、素子本体２０の積層方向の中央より錘４２に近接する側に設けられている。また、図４に示すように、電気的接続部３０は、第１外部電極２８ａと確実に接合するために、第１外部電極２８ａが形成されている第１側面２５ａのうち、積層方向に垂直なＹ軸方向の中央部付近に設けられている。
【００３５】
電気的接続部３０は、配線部３２のリード線先端部付近および第１外部電極２８ａの表面に接触しており、配線部３２の先端部と第１外部電極２８ａとを、電気的かつ物理的に接続している。なお、電気的接続部３０によって被覆されている配線部３２のリード線先端部付近は、線皮（絶縁被覆）が除去されて芯線が露出している。
【００３６】
また、図１および図２に示すように、素子本体２０の積層方向における他方の端面である第２端面２４には、上側第１樹脂部５２ｂを介してシャフト４４が接続されている。シャフト４４の第２取付面４４ａは、素子本体２０の第２端面２４に対向するように配置されており、上側第１樹脂部５２ｂは、第２端面２４と第２取付面４４ａとを連結する。上側第１樹脂部５２ｂは、下側第１樹脂部５２ａと同じ樹脂で構成されることが好ましいが、必ずしも同一である必要はない。
【００３７】
圧電素子ユニット１０において、素子本体２０に取り付けられる各部材の材質は特に限定されないが、たとえばシャフト４４は、移動部材５６を好適に支持できるように、ＳＵＳ等の金属材料等によって構成することができる。また、錘４２は、シャフト４４に変位を与えるための慣性体として好適に機能するように、タングステン等の比較的比重の大きい金属材料等を含むことが好ましいが、錘４２の材質は特に限定されない。
【００３８】
配線部３２としては、銅等の導電材料によって構成される芯線と、芯線を被覆する被覆膜を有するリード線等を用いることができるが、特に限定されない。また、配線部３２の芯線は、単線であっても良く、撚り線であっても良い。
【００３９】
本実施形態では、図２に示すように、素子本体２０は、圧電体層２６と内部電極２７ａ，２７ｂとが交互に積層してある活性部２６ａと、活性部２６ａの積層方向の両端に積層してある第１および第２不活性部２６ｂ１，２６ｂ２とを有する。各不活性部２６ｂ１，２６ｂ２は、内部電極２７ａ，２７ｂが双方共に存在しない絶縁体層として定義され、不活性部２６ｂ１，２６ｂ２を構成する絶縁体層は、活性部２６ａを構成する圧電体層２６と同じ材質で構成されることが好ましいが、必ずしも同じ材質で構成する必要はない。
【００４０】
活性部２６ａのＺ軸方向長さＺ０は、圧電体層２６の厚みや内部電極２７ａ，２７ｂの数などに応じて決定され、特に限定されない。Ｚ軸方向の下側に位置する第１不活性部２６ｂ１のＺ軸方向の長さＺ１は、特に限定されず、活性部２６ａと下側の第１不活性部２６ｂ１との第１界面２６ｃ１に位置する最外層の内部電極２７ａまたは２７ｂを保護するために十分な不活性部２６ｂ１の厚みとなるように決定される。Ｚ軸方向の上側に位置する第２不活性部２６ｂ２のＺ軸方向の長さＺ２は、特に限定されず、活性部２６ａと第２不活性部２６ｂ２との第２界面２６ｃ２に位置する最外層の内部電極２７ａまたは２７ｂを保護するために十分な第２不活性部２６ｂ２の厚みとなるように決定される。長さＺ１，Ｚ２は、同じでも異なっていても良い。
【００４１】
本実施形態では、錘４２の取付面４２ａと素子本体２０の端面２２とを接着するための下側第１樹脂部５２ａが、取付面４２ａから第１界面２６ｃ１に対応する素子本体２０の外側面２５ａ〜２５ｄまでを覆っている。特に本実施形態では、図２に示すように、電気的接続部３０は、下側の第１不活性部２６ｂ１のＺ軸方向長さＺ１の範囲内に位置し、下側第１樹脂部５２ａは、電気的接続部３０の外周も覆うようになっている。
【００４２】
すなわち、電気的接続部３０は、第１界面２６ｃ１よりも取付面４２ａ側に位置するようになっており、下側第１樹脂部５２ａは、電気的接続部３０の隆起表面の全体を覆っている。また、図５に示すように、下側第１樹脂部５２ａは、電気的接続部３０から露出した配線部３２の少なくとも一部を覆っている。
【００４３】
下側第１樹脂部５２ａは、下側の第１不活性部２６ｂ１から第１界面２６ｃ１を含めたＺ軸方向の範囲内位置で、外部電極２８ａ，２８ｂの外側も覆っている。さらに、下側第１樹脂部５２ａは、図２に示す第１不活性部２６ｂ１から第１界面２６ｃ１を含めたＺ軸方向の範囲内位置で、図５に示す素子本体２０の第３側面２５ｃおよび第３側面２５ｄの下方部も一体的に連続して覆っている。
【００４４】
また、本実施形態では、シャフト４４の取付面４４ａと素子本体２０の端面２４とを接着するための上側第１樹脂部５２ｂが、取付面４４ａから第２界面２６ｃ２に対応する素子本体２０の外側面２５ａ〜２５ｄまでを覆っている。
【００４５】
上側第１樹脂部５２ｂは、上側の第２不活性部２６ｂ２から第２界面２６ｃ２を含めたＺ軸方向の範囲内位置で、外部電極２８ａ，２８ｂの外側も覆っている。さらに、上側第１樹脂部５２ｂは、図２に示す第２不活性部２６ｂ２から第２界面２６ｃ２を含めたＺ軸方向の範囲内位置で、図３に示す素子本体２０の第３側面２５ｃおよび第３側面２５ｄの上方部も一体的に連続して覆っている。
【００４６】
第１樹脂部５２ａ，５２ｂは、相互に同じ樹脂で構成されることが好ましいが、必ずしも同じで無くても良い。第１樹脂部５２ａ，５２ｂを構成する樹脂としては、絶縁性樹脂であれば特に限定されず、たとえばエポキシ、アクリル、フェノール、アミノ樹脂、イミド樹脂などが例示される。第１樹脂部５２ａ，５２ｂは、錘４２やシャフト４４を素子本体２０に接着するための接着剤としても機能することが好ましい。
【００４７】
第１樹脂部５２ａの厚みは、特に限定されないが、電気的接続部３０を覆っている部分で、好ましくは０．１〜２ｍｍの厚みであることが好ましい。また、第１界面２６ｃ１および第２界面２６ｃ２に対応する位置では、第１樹脂部５２ａおよび５２ｂの厚みは、好ましくは０．０５〜１ｍｍである。
【００４８】
以下に、図３〜図５を用いて、圧電素子ユニット１０の製造方法の一例を説明する。
【００４９】
圧電素子ユニット１０の製造方法では、まず、図３に示すような素子本体２０を準備する。素子本体２０の製造工程では、まず、焼成後に第１内部電極２７ａおよび第２内部電極２７ｂとなる所定パターンの内部電極ペースト膜が形成されたグリーンシートと、内部電極ペースト膜を持たないグリーンシートとを、用意する。
【００５０】
グリーンシートは、たとえば以下のような方法で作製される。まず、圧電体層２６を構成する材料の原料を含む仮焼粉末にバインダを加えてスラリー化する。次に、スラリーをドクターブレード法またはスクリーン印刷法等の手段によってシート化し、その後に乾燥させて、内部電極ペースト膜を持たないグリーンシートを得る。さらに、上述した導電材を含む内部電極ペーストを、印刷法等の手段により、グリーンシートの上に塗布することで、所定パターンの内部電極ペースト膜が形成されたグリーンシートが得られる。なお、圧電体層２６を構成する材料の原料には、不可避的不純物が含まれていてもよい。
【００５１】
各グリーンシートを準備した後、準備したグリーンシートを重ね合わせ、圧力を加えて圧着し、乾燥工程等の必要な工程を経た後、切断し、積層体を得る。
【００５２】
次に、得られた積層体を所定条件で焼成して焼結体を得た後、焼結体における第１側面２５ａおよび第２側面２５ｂに相当する部分に第１外部電極２８ａおよび第２外部電極２８ｂを形成し、この電極に直流電圧を印加して圧電体層２６の分極処理を行う。その後、分極処理後の短冊状焼結体を個々の素子本体に切断し、図３に示すような素子本体２０を得る。なお、得られた素子本体２０にバレル研磨を行って、角部および稜線部をＲ面加工してもよい。
【００５３】
次に、図４に示すように、素子本体２０に対して、配線部３２を接続する。その際、まず、配線部３２の先端部の被覆を除去して芯線を露出させ、次に第１および第２外部電極２８ａ，２８ｂの所定位置および芯線に対して、たとえば導電性スラリーからなる導電性樹脂接着剤を塗布し、これを硬化させることにより、電気的接続部３０を形成することができる。
【００５４】
導電性樹脂接着剤としては、硬化後に導電性を有し、硬化前には液体の特性を有して接着作用を有する樹脂であれば特に限定されないが、たとえば導電性粒子や導電性繊維などが分散された樹脂などが例示される。導電性粒子または導電性繊維としては、たとえばカーボン、銀、銅、酸化ルテニウム、酸化スズなどが例示される。また、これらの導電性粒子または導電性繊維が分散される樹脂としては、特に限定されないが、エポキシ、アクリル、シリコーン、ウレタン、フェノール、アミノなどが用いられる。
【００５５】
次に、電気的接続部３０を備える素子本体２０の第１端面２２を、第１樹脂部５２ａとなる熱硬化性接着剤５２が塗布された錘４２の第１取付面４２ａに押し付けた後に加熱し、図２に示すような第１樹脂部５２ａを形成する。この場合、錘４２の第１取付面４２ａに塗布される熱硬化性接着剤５２の量は、単に第１端面２２と第１取付面４２ａとを固定するために必要とされる量ではなく、硬化後に形成される第１樹脂部５２ａが電気的接続部３０を被覆できるように、且つ図２に示す第１界面２６ｃ１の位置まで盛り上がるように調整される。
【００５６】
また、同様な熱硬化性接着剤５２を用いて、図２に示すように、素子本体２０の第２端面２４には、シャフト４４の第２取付面４４ａを固定し、第１端面２２と同様に、第２端面２４と第２取付面４４ａを連結する第１樹脂層５２ｂを形成する。第１樹脂層５２ｂを構成する接着剤の量は、単に第２端面２４と第２取付面４４ａとを固定するために必要とされる量ではなく、硬化後に形成される第１樹脂部５２ｂが第２界面２６ｃ２の位置まで垂れ下がるように調整される。
【００５７】
なお、上述の説明では、素子本体２０と、これに接続される連結部材としての錘４２およびシャフト４４を接続する接着剤として、熱硬化性接着剤を用いたが、圧電素子ユニットの製造に用いる接着剤はこれに限定されない。
【００５８】
本実施形態の圧電ユニット１０では、図２に示すように、活性部２６ａと不活性部２６ｂ１，２６ｂとの界面２６ｃ１，２６ｃ２に対応する位置で、素子本体２０の外側面２５ａ〜２５ｄが第１樹脂部５２ａ，５２ｂで覆われている。すなわち、本実施形態の圧電ユニット１０では、素子本体１０における脆弱な部分と考えられる界面２６ｃ１，２６ｃ２に対応する位置で、素子本体２０の外側面２５ａ〜２５ｄが、第１樹脂部５２ａ，５２ｂで覆われている。そのため、シンプルな構造で、素子本体１０の機械的強度（たとえば抗折強度）を向上させることができ、折れにくくなっており、耐久性が向上している。
【００５９】
また、第１樹脂部５２ａ，５２ｂは、素子本体１０と連結部材としての錘４２またはシャフト４４とを連結する機能を兼ねているため、本実施形態に係る圧電素子ユニット１０はシンプルな構造を有しており、製造が容易であり、優れた信頼性を有する。
【００６０】
さらに、第１樹脂部５２ａは第１外部電極２８ａから隆起した電気的接続部３０を覆っているため、素子本体２０と錘４２とを引き離す力が働いた場合には、電気的接続部３０が、第１樹脂部５２ａと素子本体２０との接続を維持するためのアンカーとして作用する。したがって、圧電素子ユニット１０は、素子本体２０と錘４２との接合に関する信頼性が高く、良好な耐久性を奏する。さらに、第１樹脂部５２ａは、電気的接続部３０を覆っているため、電気的接続部３０と第１外部電極２８ａとの接合界面や、電気的接続部３０と配線部３２との接合界面を保護および補強する作用を奏する。したがって、圧電素子ユニット１０は、配線部３２と第１および第２外部電極２８ａ，２８ｂとの接合に関しても、信頼性が高い。
【００６１】
なお、第１樹脂部５２ａは、電気的接続部３０から露出した配線部３２の少なくとも一部を被覆していれば良い。配線部３２の先端部付近は、はんだ付けのために芯線を覆う被覆が除去されており、また、残された被覆も、はんだ付けの際の熱により損傷を受けている場合がある。しかし、第１樹脂部５２ａが電気的接続部３０に近接する配線部３２の一部を被覆することにより、配線部３２の芯線が直接に錘４２等に接触するのを確実に防止し、短絡等の問題を確実に防止することができる。
【００６２】
本実施形態の圧電ユニット１０では、ハンダを用いることなく、導電性樹脂接着部から成る電気的接続部３０を用いて素子本体１０の外部電極２８ａ．２８ｂに配線部３２のリード線先端を接続してある。そのため、配線部３２を外部電極２８ａ．２８ｂに接続する際には、導電性樹脂接着部（電気的接続部３０）が硬化する程度の熱（たとえば１００度以下）を加えれば良く、ハンダを溶融させる温度までは加熱しない。そのため、素子本体２０に対する熱によるダメージがほとんど無く、素子の性能が向上する。
【００６３】
さらに、圧電素子ユニット１０の使用時に、冷熱サイクルが付加された場合でも、導電性樹脂接着部（電気的接続部３０）は、素子本体２０を構成するセラミックよりも弾性率が桁違いに低いため、熱収縮差を容易に吸収して素子本体２０にクラックなどを生じさせない。さらにまた、導電性樹脂接着部（電気的接続部３０）が第１樹脂部５２ａで覆われることにより、配線部３２のリード線が素子本体２０の外部電極２８ａ，２８ｂから剥がれにくくなり、接続部における機械的強度が向上する。また、導電性樹脂接着部（電気的接続部３０）が第１樹脂部５２ａで覆われることにより、接続部での耐湿性が向上し、接続信頼性も向上する。
【００６４】
第２実施形態
図６Ａに示すように、本実施形態の圧電素子ユニット１０ａでは、配線部３２と外部電極２８ａ，２８ｂとを接続する電気的接続部３０が、第２端面２４の近くに位置する第２不活性部２６ｂ２に対応する外部電極２８ａ，２８ｂの外表面に形成してある。上側第１樹脂部５２ｂは、導電性樹脂接着部から成る電気的接続部３０の周囲を覆うと共に、取付面４４ａから第２界面２６ｃ２に対応する素子本体２０の外側面２５ａ〜２５ｄまでを覆っている。もちろん、外部電極２８ａ，２８ｂが存在する場合には、その外側も上側第１樹脂部５２ｂが覆っている。
【００６５】
さらに本実施形態では、錘４２の取付面４２ａと素子本体２０の端面２２とを接着するための下側第１樹脂部５２ａが、取付面４２ａから第１界面２６ｃ１に対応する素子本体２０の外側面２５ａ〜２５ｄまでを覆っている。もちろん、外部電極２８ａ，２８ｂが存在する場合には、その外側も下側第１樹脂部５２ｂが覆っている。
【００６６】
第２実施形態におけるその他の構成は第１実施形態に係る圧電素子ユニット１０と同様であり、同様な作用効果を奏する。
【００６７】
第３実施形態
図６Ｂに示すように、第３実施形態に係る圧電素子ユニット１０ｂでは、活性部２６ａに対応する外部電極２８ａ，２８ｂの外表面に、配線用リード部としての配線部３２の先端が電気的接続部３０を介して固定してある。そして導電性樹脂接着部から成る電気的接続部３０が、第１樹脂部５２ａ，５２ｂではなく、第２樹脂部５３で覆われている。
【００６８】
さらに本実施形態では、第１界面２６ｃ１および第２回面２６ｃ２に対応する位置で、素子本体２０の外側面２５ａ〜２５ｄを覆っている第１樹脂部５２ａ，５２ｂの外表面を第２樹脂部５３が覆っていることが好ましい。第２樹脂部５３は、活性部２６ａに対応する素子本体２０の外側面２５ａ〜２５ｄも一体的に覆っていることが好ましい。第２樹脂部５３は、素子本体２０のマイグレーションを防止するための層にもなり得る。
【００６９】
本実施形態では、第２樹脂部５３は、第１樹脂部５２ａ，５２ｂと同じもので構成しても良いが、第１樹脂部５２ａ，５２ｂの弾性率が、第２樹脂部５３の弾性率よりも大きくなるように、樹脂の種類や各種成分の配合割合を変化させることが好ましい。好ましくは第２樹脂部５３の弾性率は０．１ＧＰａ〜３ＧＰａとなるものが好ましい。第２樹脂部５３を構成する樹脂としては、たとえばエポキシ、シリコーン、アクリル、ウレタン、イミドなどが例示される。
【００７０】
また、第１樹脂部５２ａ，５２ｂを構成する樹脂としては、第２樹脂部５３を構成する樹脂に比較して、弾性率で、１〜６０倍以上大きな樹脂が好ましい。
【００７１】
第２樹脂部５３の厚みは、特に限定されないが、導電性樹脂接着部から成る電気的接続部３０を被覆する位置で、好ましくは０．０１〜０．５ｍｍであり、第１界面２６ｃ１および第２界面２６ｃ２に対応する位置では、好ましくは０．０５〜１ｍｍである。
【００７２】
第２樹脂部５３は、活性部２６ａに対応する素子本体２０の外側面２５ａ〜２５ｄも一体的に覆っているため、第１樹脂部５２ａ，５２ｂの端縁と素子本体２０の外側面との境界が第２樹脂部５３で覆われることになり、第１樹脂部５２ａ，５２ｂの端縁が素子本体２０の外側面から剥がれることを防止することができる。また、第２樹脂部５３は、活性部２６ａに対応する素子本体２０の外側面も一体的に覆っているため、耐湿性もさらに向上する。
【００７３】
なお本実施形態では、第１樹脂部５２ａ，５２ｂの弾性率を、第２樹脂部５３の弾性率よりも大きくすることで、次に示す作用効果がある。すなわち、素子本体２０の活性部２６ａでは、内部電極２７ａ，２７ｂに印加される電圧により素子本体２０にＺ軸方向の動きが生じるが、非活性部２６ｂ１，２６ｂ２では動きは生じない。そこで、第２樹脂部５３の弾性率を低く設定することで、活性部２６ａの動きに第２樹脂部５３が追随しやすくなり、第２樹脂部５３の耐久性が向上する。また、非活性部２６ｂ１，２６ｂ２に位置する第１樹脂部５２ａ，５２ｂは、素子本体２０と錘４２またはシャフト４４とを連結する機能を兼ねているため、第２樹脂部５３に比較して硬い方が、これらを強固に連結することができる。また、非活性部２６ｂ１，２６ｂ２自体は動かないので、第１樹脂部５２ａ，５２ｂが硬くても問題が無い。
【００７４】
さらに本実施形態では、素子本体２０の対向する二つの側面２５ａ，２５ｂには、それぞれ外部電極２８ａ，２８ｂが形成してあり、第２樹脂部５３は、外部電極２８ａ，２８ｂの外表面も覆っていてもよい。このように構成することで、外部電極２８ａ，２８ｂが有効に保護され、外部電極２８ａ，２８ｂのガス腐食などを防止することができる。
【００７５】
第３実施形態におけるその他の構成は第１実施形態に係る圧電素子ユニット１０と同様であり、同様な作用効果を奏する。
【００７６】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
【００７７】
たとえば、上述した実施形態では、第１樹脂部５２ａ，５２ｂが、電気的接続部３０を覆うと共に、第１界面２６ｃ１または第２界面２６ｃ２の位置に対応する素子本体の外側面まで被覆してあるが、本発明では、少なくとも電気的接続部３０を覆っていれば良い。
【００７８】
また、本発明では、第３実施形態の図６Ｂに示す第２樹脂部５３を、第１実施形態または第２実施形態に設けても良い。その際に、第２樹脂部５３は、第１界面２６ｃ１または第２界面２６ｃ２の位置に対応する素子本体の外側面まで被覆してあることが好ましい。
【００７９】
さらにまた別の本実施形態では、導電性樹脂接着部から成る電気的接続部３０が、第１樹脂部５２ａ（または５２ｂ）および第２樹脂部５３で二重に覆われていてもよい。このように構成することで、電気的接続部３０での素子本体の強度および耐湿性がさらに向上する。
【００８０】
また、本発明では、外部電極２８ａ，２８ｂの表面に形成される電気的接続部３０の配置は、図示する実施形態に限定されず、圧電素子ユニット１０を適用する装置に応じて変更することができる。また、上述した実施形態では、素子本体２０のＺ軸方向の両側に部材を連結してあるが、いずれか一方のみに、素子本体により駆動される部材を連結しても良い。
【実施例】
【００８１】
以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。
【００８２】
実施例１ 
図７（Ａ）は、本発明の一実施例に係る圧電素子ユニット１０を表す概念図であり、図７（Ｂ）は本発明の参考例に係る圧電素子ユニット１０ｅを表す概念図である。図７（Ａ）に示す圧電素子ユニット１０は、図１〜図５を用いて説明した第１実施形態に係る圧電素子ユニット１０である。この実施例に係る圧電素子ユニット１０に用いた素子本体２０の寸法は、１．０ｍｍ×１．０ｍｍ×１．５ｍｍである。
【００８３】
参考例に係る圧電素子ユニット１０ｅは、錘４２と素子本体２０とを接続する第１樹脂部５２ａが、電気的接続部３０を覆っていない点で実施例に係る圧電素子ユニット１０と異なる。
【００８４】
参考例におけるその他の構成は、圧電素子ユニット１０と同様である。なお、参考例に係る圧電素子ユニット１０ｅの第１樹脂部５２ａは、第１樹脂部５２ａを形成するために用いる熱硬化性接着剤の使用量を、実施例に係る圧電素子ユニット１０に比べて減少させることにより形成した。
【００８５】
図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示すように、圧電素子ユニット１０および圧電素子ユニット１０ｅに錘４２を固定した状態で、素子本体２０の第２端面２４付近に、素子本体２０の積層方向（Ｚ軸）とは垂直方向（Ｙ軸）の力ｆ１を加え、素子本体２０が破断した時の力ｆ１（強度）を測定した。実施例に係る圧電素子ユニット１０と参考例に係る圧電素子ユニット１０ｅの各１３サンプルを用いて行った測定結果を、図８に示す。
【００８６】
図８の横軸は、サンプルの強度（素子本体２０が破断した時の力ｆ１）を表しており、縦軸は度数を表している。実施例に係る圧電素子ユニット１０の強度の分布は、参考例に係る圧電素子ユニット１０ｅの強度の分布に対して、図の右側に移動しており、実施例に係る圧電素子ユニット１０がより高い強度を有していることが分かる。
【００８７】
また、参考例に係る圧電素子ユニット１０ｅでは、電気的接続部３０の境界部分である位置Ｐ１，Ｐ２近傍（特にＰ１近傍）で素子本体２０が破断したのに対して、実施例に係る圧電素子ユニット１０では、第１樹脂部５２ａの境界部分である位置Ｐ３近傍で素子本体２０が破断した。
【００８８】
参考例に係る圧電素子ユニット１０ｅでは、電気的接続部３０が形成されたことにより、電気的接続部３０と素子本体２０との接触部分付近で応力が生じ、この応力が電気的接続部３０の境界部分である位置Ｐ１，Ｐ２近傍に脆弱部分を形成し、これが破断に関係したと考えられる。特に位置Ｐ１は、図２に示す第１界面２６ｃ１の位置にも略一致し、その部分が脆弱であると考えられる。
【００８９】
これに対して、実施例に係る圧電素子ユニット１０では、第１樹脂部５２ａが、電気的接続部３０近傍を補強すると共に、図２に示す第１界面２６ｃ１をも補強し、抗折強度の向上が図られたものと考えられる。
【００９０】
図１に示すようなレンズ駆動装置６０に圧電素子ユニット１０を採用する場合、圧電素子ユニット１０には、移動部材５６を支える強度および耐久性が求められる。そのため、比較的脆い圧電材料を含む素子本体２０の破断を防止し、抗折強度を上昇させた実施例に係る圧電素子ユニット１０は、レンズ駆動装置６０の駆動装置として、特に好適に用いることができる。
【００９１】
また、上述した実施例および参考例に係るサンプルを用意し、これらについて、それぞれ耐湿試験を行った。耐湿試験の試験条件は、雰囲気温度が６０℃であり、相対湿度が９０％、試験時間が１２０時間であった。それぞれの３０個のサンプルについて、耐湿試験の前後について、各サンプルについて、配線部３２のリード線先端をリード線の長手方向に沿って引っ張り、引き抜けた時の強度をリード引張強度として測定した。
【００９２】
結果を図９に示す。図９に示すように、参考例では、リード引張強度が耐湿試験前でも低く、耐湿試験後には、さらに低下したのに対して、本実施ケ例では、リード引張強度が耐湿試験前でも高く、耐湿試験後にも、高い状態を維持していることが確認できた。すなわち、本実施例では、参考例に比較して、リード引張強度が高いと共に、耐湿特性も良好であることが確認できた。
【符号の説明】
【００９３】
１０…圧電素子ユニット
２０…素子本体
２２…第１端面
２４…第２端面
２５ａ…第１側面
２５ｂ…第２側面
２５ｃ…第３側面
２５ｄ…第４側面
２６…圧電体層
２６ａ…活性部
２６ｂ１，２６ｂ２…不活性部
２６ｃ１，２６ｃ２…界面
２７ａ…第１内部電極
２７ｂ…第２内部電極
２８ａ…第１外部電極
２８ｂ…第２外部電極
３０…電気的接続部
３２…配線部
４２…錘
４２ａ…第１取付面
４４…シャフト
４４ａ…第２取付面
５２…熱硬化性接着剤
５２ａ，５２ｂ…第１樹脂部
５３…第２樹脂部
５６…移動部材
５８…駆動回路
６０…レンズ駆動装置
【図１】
2015162592.tif 000003
【図２】
2015162592.tif 000004
【図３】
2015162592.tif 000005
【図４】
2015162592.tif 000006
【図５】
2015162592.tif 000007
【図６Ａ】
2015162592.tif 000008
【図６Ｂ】
2015162592.tif 000009
【図７】
2015162592.tif 000010
【図８】
2015162592.tif 000011
【図９】
2015162592.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成26年11月10日(2014.11.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体層を挟んで積層された内部電極と、前記内部電極に対して電気的に接続される一対の外部電極と、を有する素子本体と、
前記外部電極に配線部を接続するための電気的接続部と、を有する圧電素子ユニットであって、
前記電気的接続部が導電性樹脂接着部で構成してあり、
前記導電性樹脂接着部が樹脂部で覆われており、
前記素子本体の積層方向における一方の端面と当該一方の端面に対向するように配置される連結部材の取付面とを接着する接着剤が、前記樹脂部を構成しており、
前記樹脂部が、前記取付面から前記導電性樹脂接着部までを一体的に覆っていることを特徴とする圧電素子ユニット。
【請求項２】
前記導電性樹脂接着部が導電性ペーストで構成してある請求項１に記載の圧電素子ユニット。
【請求項３】
前記素子本体は、その内部に、前記圧電体層と前記内部電極とが交互に積層される活性部と、前記活性部の積層方向の両端に形成される不活性部とを有し、
前記導電性樹脂接着部が、前記活性部と不活性部との界面よりも取付面側に位置する請求項１または２に記載の圧電素子ユニット。
【請求項４】
前記樹脂部は、前記導電性樹脂接着部の表面であって前記外部電極から隆起した前記導電性樹脂接着部の隆起表面の全体を、覆っていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の圧電素子ユニット。
【請求項５】
請求項１〜４に記載の圧電ユニットを有する駆動装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９２】
結果を図９に示す。図９に示すように、参考例では、リード引張強度が耐湿試験前でも低く、耐湿試験後には、さらに低下したのに対して、本実施例では、リード引張強度が耐湿試験前でも高く、耐湿試験後にも、高い状態を維持していることが確認できた。すなわち、本実施例では、参考例に比較して、リード引張強度が高いと共に、耐湿特性も良好であることが確認できた。
【手続補正書】
【提出日】平成26年12月2日(2014.12.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
請求項１〜４に記載の圧電素子ユニットを有する駆動装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】  本発明の圧電素子ユニットでは、ハンダを用いることなく、導電性樹脂接着部を用いて素子本体の外部電極に配線部を接続してある。そのため、配線部を外部電極に接続する際には、導電性樹脂接着部が硬化する程度の熱を加えれば良く、ハンダを溶融させる温度までは加熱しない。そのため、素子本体に対する熱によるダメージがほとんど無く、素子の性能が向上する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】  本発明に係る駆動装置は、上記に記載の圧電素子ユニットを有する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】  本実施形態の圧電素子ユニット１０では、図２に示すように、活性部２６ａと不活性部２６ｂ１，２６ｂ２との界面２６ｃ１，２６ｃ２に対応する位置で、素子本体２０の外側面２５ａ〜２５ｄが第１樹脂部５２ａ，５２ｂで覆われている。すなわち、本実施形態の圧電素子ユニット１０では、素子本体２０における脆弱な部分と考えられる界面２６ｃ１，２６ｃ２に対応する位置で、素子本体２０の外側面２５ａ〜２５ｄが、第１樹脂部５２ａ，５２ｂで覆われている。そのため、シンプルな構造で、素子本体２０の機械的強度（たとえば抗折強度）を向上させることができ、折れにくくなっており、耐久性が向上している。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】  また、第１樹脂部５２ａ，５２ｂは、素子本体２０と連結部材としての錘４２またはシャフト４４とを連結する機能を兼ねているため、本実施形態に係る圧電素子ユニット１０はシンプルな構造を有しており、製造が容易であり、優れた信頼性を有する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】  本実施形態の圧電素子ユニット１０では、ハンダを用いることなく、導電性樹脂接着部から成る電気的接続部３０を用いて素子本体２０の外部電極２８ａ．２８ｂに配線部３２のリード線先端を接続してある。そのため、配線部３２を外部電極２８ａ．２８ｂに接続する際には、導電性樹脂接着部（電気的接続部３０）が硬化する程度の熱（たとえば１００度以下）を加えれば良く、ハンダを溶融させる温度までは加熱しない。そのため、素子本体２０に対する熱によるダメージがほとんど無く、素子の性能が向上する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】  さらに本実施形態では、錘４２の取付面４２ａと素子本体２０の端面２２とを接着するための下側第１樹脂部５２ａが、取付面４２ａから第１界面２６ｃ１に対応する素子本体２０の外側面２５ａ〜２５ｄまでを覆っている。もちろん、外部電極２８ａ，２８ｂが存在する場合には、その外側も下側第１樹脂部５２ａが覆っている。