壓電驅動裝置、機器人以及它們的驅動方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及壓電驅動裝置、以及具備壓電驅動裝置的機器人等各種裝置。
【背景技術】
[0002]以往已知一種使用了壓電元件的壓電致動器(壓電驅動裝置)(例如專利文獻1等)。該壓電驅動裝置的基本構成是在加強板的2個面的各個上將4個壓電元件配置成2行2列的構成，合計8個壓電元件被設置在加強板的兩側。各個壓電元件是分別以2枚電極夾著壓電體的單元，加強板也作為壓電元件的一方的電極被利用。在加強板的一端設置有用于與作為被驅動體的轉子接觸來使轉子旋轉的突起部。若對4個壓電元件中的配置在對角的2個壓電元件施加交流電壓，則該2個壓電元件進行伸縮運動，與此對應，加強板的突起部進行往復運動或者橢圓運動。而且，對應于該加強板的突起部的往復運動或者橢圓運動，作為被驅動體的轉子沿著規定的旋轉方向旋轉。另外，通過將施加交流電壓的2個壓電元件切換為其它2個壓電元件，能夠使轉子向反方向旋轉。
[0003]以往，作為使用于壓電驅動裝置的壓電體，使用所謂的塊狀的壓電體。在本說明書中，“塊狀的壓電體”意味著厚度為100 μπι以上的壓電體。利用塊狀的壓電體的理由是為了使從壓電驅動裝置賦予給被驅動體的力充分大而想要增大壓電體的厚度。
[0004]專利文獻1:日本特開2004 - 320979號公報
[0005]專利文獻2:日本特開平8 - 111991號公報
[0006]然而，在將壓電驅動裝置收納在較小的空間(例如機器人的關節內)來使用的情況下，在使用了以往的壓電體的壓電驅動裝置中，有可能配線空間不足，有想要將壓電體減薄到小于100 μπι的厚度這種期望。然而，以往沒有充分研究對于適合厚度較小的壓電體的壓電驅動裝置的結構。
[0007]另外，以往，驅動電路與壓電元件之間的配線通過在壓電元件的電極焊接線狀的導線來進行(專利文獻1，2)。因此，需要用于導線的空間，另外，存在配線作業中容易斷線這個課題。
【發明內容】
[0008]本發明是為了解決上述的課題的至少一部分而完成的，能夠作為以下的方式或者應用例實現。
[0009](1)根據本發明的一方式，提供一種具有振動板和壓電振動體的壓電驅動裝置。上述壓電振動體具有基板、設置在上述基板與上述振動板之間的壓電體、設置在上述壓電體與上述基板之間的第1電極、和設置在上述壓電體與上述振動板之間的第2電極。在上述振動板形成有與上述第1電極或者上述第2電極的至少一方電連接的配線圖案。
[0010]根據該壓電驅動裝置，形成在振動板的配線圖案與第1電極和第2電極的至少一方電連接，所以與使用導線、焊料使第1電極、第2電極與驅動電路連接的情況相比，能夠將配線用的空間抑制得較小，另外，能夠降低斷線的可能性。
[0011](2)在上述壓電驅動裝置中，上述配線圖案也可以包括與上述第1電極電連接的第1配線、和與上述第2電極電連接的第2配線。
[0012]根據該構成，振動板的配線圖案的第1配線和第2配線與第1電極和第2電極連接，所以將配線用的空間抑制得較小，另外，能夠降低斷線的可能性。
[0013](3)在上述壓電驅動裝置中，也可以是上述第1電極和上述第1配線經由第1層疊導電部電連接，上述第2電極和上述第2配線經由第2層疊導電部電連接。
[0014]根據該構成，振動板的配線圖案的第1配線和第2配線經由第1層疊導電部和第2層疊導電部分別與第1電極和第2電極連接，所以與使用導線、焊料的情況相比，能夠將配線用的空間抑制得較小，另外，能夠降低斷線的可能性。
[0015](4)在上述壓電驅動裝置中，也可以包括設置在上述第1電極與上述配線圖案之間的至少1層導電圖案，上述第1層疊導電部和上述第2層疊導電部形成在各層的導電圖案上。
[0016]根據該構成，能夠經由1層以上的導電圖案，使壓電元件的第1電極以及第2電極和振動板的配線圖案容易連接。
[0017](5)在上述壓電驅動裝置中，也可以是所述至少1層的導電圖案中的處于在層疊方向上與所述基板最遠的位置的導電圖案通過面接觸與所述振動板的所述配線圖案電連接。
[0018]根據該構成，處于與基板最遠的位置的導電圖案通過面接觸與振動板的配線圖案電連接，所以能夠可靠并且容易地連接兩者。
[0019](6)在上述壓電驅動裝置中，也可以在所述至少1層的導電圖案中的處于在層疊方向上與所述第2電極最近的位置的導電圖案與所述第2電極之間設置有絕緣層，處于與所述第2電極最近的位置的導電圖案和所述第2電極經由設置在所述絕緣層上的多個接觸孔電連接。
[0020]根據該構成，由于利用多個接觸孔連接導電圖案和第2電極，所以能夠降低兩者之間的薄膜電阻(寄生電阻)。
[0021](7)在上述壓電驅動裝置中，也可以是所述至少1層的導電圖案包括第1導電圖案、第2導電圖案、和設置在所述第1導電圖案與所述第2導電圖案之間的絕緣層，所述第1導電圖案內的所述第1層疊導電部和所述第2導電圖案內的所述第1層疊導電部經由設置在所述絕緣層上的多個接觸孔電連接，所述第1導電圖案內的所述第2層疊導電部和所述第2導電圖案內的所述第2層疊導電部經由設置在所述絕緣層上的多個接觸孔電連接。
[0022]根據該構成，由于利用多個接觸孔使導電圖案彼此電連接，所以能夠降低兩者之間的薄膜電阻(寄生電阻)。
[0023](8)在上述壓電驅動裝置中，也可以是所述振動板包括未載置有所述壓電振動體的表面部分，所述配線圖案延伸到未載置有所述壓電振動體的表面部分。
[0024]根據該構成，能夠容易地進行壓電元件的電極和驅動電路的連接。
[0025](9)在上述壓電驅動裝置中，上述壓電體的厚度也可以為0.05 μ m以上20 μ m以下。
[0026]在該構成中，導電圖案通過多個接觸孔連接，降低薄膜電阻(寄生電阻)，所以在使用厚度為0.05 μπι以上20 μπι以下的薄膜的壓電體的情況下，即使提高施加給壓電體的電壓，也可以是損失少、提高效率。
[0027](10)在上述壓電驅動裝置中，也可以是上述振動板由導電性部件形成，
[0028]上述配線圖案的一部分遍及上述振動板的側面而形成，并與上述振動板電連接。
[0029]根據該構成，能夠容易使壓電元件的電極和振動板電連接。
[0030](11)在上述壓電驅動裝置中，所述壓電振動體具備多個由所述第1電極、所述壓電體、和所述第2電極構成的壓電元件，
[0031]在將同時被驅動的一個以上的壓電元件作為1組壓電元件組的情況下，所述多個壓電元件被劃分為N組(N為2以上的整數)的壓電元件組，
[0032]在各組的壓電元件組中，在該壓電元件組包括2個以上的壓電元件的情況下，該2個以上的壓電元件的所述第2電極彼此經由連接配線直接連接，
[0033]與所述N組的壓電元件組的所述第2電極分別對應地以相互絕緣的狀態設置N個所述第2配線和N個所述第2層疊導電部，
[0034]根據該構成，能夠使用N個第2層疊導電部使N組壓電元件組的第2電極與振動板的N個第2配線容易連接。
[0035](12)上述壓電驅動裝置也可以具備突起部，該突起部被設置在所述振動板，并能夠與被驅動體接觸。
[0036]根據該構成，能夠使用突起部使被驅動體動作。
[0037]本發明能夠以各種方式實現，例如，除了壓電驅動裝置之外，能夠以壓電驅動裝置的驅動方法、壓電驅動裝置的制造方法、搭載壓電驅動裝置的機器人等各種裝置以及其驅動方法等各種方式實現。
【附圖說明】
[0038]圖1是表示第1實施方式的壓電驅動裝置的概略結構的俯視圖以及剖視圖。
[0039]圖2是振動板的俯視圖。
[0040]圖3是表示壓電驅動裝置和驅動電路的電連接狀態的說明圖。
[0041]圖4是表示壓電驅動裝置的動作的例子的說明圖。
[0042]圖5是壓電振動體的剖視圖。
[0043]圖6是壓電驅動裝置的制造流程圖。
[0044]圖7是表示圖6的步驟S100中的壓電振動體的制造工序的說明圖。
[0045]圖8是表不緊接著圖7的工序的說明圖。
[0046]圖9是表示各種配線層、絕緣層的一個例子的俯視圖。
[0047]圖10是表不形成在振動板上的配線圖案的一個例子的俯視圖。
[0048]圖11是表不形成在振動板上的配線圖案的其它例子的俯視圖。
[0049]圖12是壓電驅動裝置的層疊配線結構的示意圖。
[0050]圖13是表示壓電元件和驅動電路的等效電路的電路圖。
[0051]圖14是表示其它層疊配線結構的示意圖。
[0052]圖15是其它實施方式的壓電驅動裝置的俯視圖。
[0053]圖16是表示利用了壓電驅動裝置的機器人的一個例子的說明圖。
[0054]圖17是機器人的手腕部分的說明圖。
[0055]圖18是表示利用了壓電驅動裝置的送液栗的一個例子的說明圖。
【具體實施方式】
[0056].第1實施方式:
[0057]圖1(A)是表示本發明的第1實施方式中的壓電驅動裝置10的概略結構的俯視圖，圖1(B)是其B — B剖視圖。壓電驅動裝置10具備振動板200、和分別配置在振動板200的兩面(第1面211和第2面212)的2個壓電振動體100。壓電振動體100具備基板120、形成在基板120上的第1電極130、形成在第1電極130上的壓電體140、和形成在壓電體140上的第2電極150。第1電極130和第2電極150夾持壓電體140來構成壓電元件。2個壓電振動體100以振動板200為中心對稱配置。另外，在該實施方式中，以基板120和振動板200夾持壓電元件(130、140、150)的方式將壓電振動體100設置在振動板200上。2個壓電振動體100具有相同的構成，所以以下只要未特別說明，對處于振動板200的下側的壓電振動體100的構成進行說明。
[0058]壓電振動體100的基板120作為用于通過成膜工序形成第1電極130、壓電體140、和第2電極150的基板被使用。另外，基板120也可以具有作為進行機械式的振動的振動板的功能。基板120能夠例如由S1、A1203、Zr02等形成。作為Si制的基板120，能夠利用例如半導體制造用的Si晶片。在該實施方式中，基板120的平面形狀為長方形。基板120的厚度優選例如10 μπι以上100 μπι以下的范圍。如果將基板120的厚度設為10 μπι以上，則在基板120上的成膜處理時能夠比較容易處理基板120。另外，如果將基板120的厚度設為100 μπι以下，則能夠根據由薄膜形成的壓電體140的伸縮，容易地使基板120振動。
[0059]第1電極130形成為在基板120上形成的一個連續的導電體層。另一方面，如圖1 (Α)所不，第2電極150被劃分為5個導電體層150a?150e (也稱為“第2電極150a?150e”