[发明专利]膜片结构体

说明书

技术领域

本发明涉及膜片结构体，更具体地说涉及即使在为矫正弯曲和歪斜而加热及施加载荷的情况下以及在该膜片部施加载荷的状况下进行使用的情况下也难以在较薄部分产生微细裂纹等缺陷且适于用作压电/电致伸缩元件的基本材料的膜片结构体。

背景技术

近年来，在光学和精密加工等领域，期待能在亚微米级调整光程长度和位置的位移元件和将微小位移作为电学变化来检测的检测元件。作为与之相应的对策，便是促进利用了因在铁电体等压电材料上施加电场时所导致的反压电效应而产生位移的现象或其相反现象的元件即促动器和传感器所使用的压电/电致伸缩元件(压电/电致伸缩器件)的开发。

作为此类压电/电致伸缩器件，公开了例如流体的密度、浓度、粘度等特性的测定中所使用的器件(例如参照专利文献1：特开平8-201265号公报)。此类压电/电致伸缩器件利用与压电/电致伸缩器件的作为振子的振幅以及接触压电/电致伸缩器件(振子)的流体的粘性阻力相关的特性来作为传感器使用。

作为相关的现有技术，公开了一种压电/电致伸缩膜型元件(促动器)，具有至少一个窗部，并且通过以覆盖该窗部的方式来一体化设置较薄的膜片部，而在形成至少一个较薄的壁部的陶瓷基体以及在该陶瓷基体的膜片部的外面上一体化层压形成将下部电极、压电/电致伸缩层及上部电极组合的压电/电致伸缩工作部(例如，参照专利文献2：特开平3-128681号公报、专利文献3：特开平5-49270号公报)。

此外，为了提高膜片部的刚性并提高反应速度，并且效率良好地将压电/电致伸缩工作部所产生的畸变和应力转换为位移，如图3及图4所示，公开了一种膜片结构体10，其具备：形成开口部2的陶瓷基体3；为向开口部2的相反一侧突出的凸形状，并以覆盖开口部2的方式与陶瓷基体3烧结成一体而配置的由陶瓷构成的较薄的膜片部4(例如，参照专利文献4：专利第3313531号公报)。

这里，由于膜片结构体由陶瓷构成，所以通过烧结来制造。因此，在烧结得到的膜片结构体中通常产生一些弯曲和歪斜(畸变)等。因此，如图5所示，将烧结后的膜片结构体20用上部夹持部件9a和下部夹持部件9b所构成的夹持部件9从上下方向夹持，并在适当条件下通过加热及施加载荷来进行由烧结生成的弯曲和歪斜等的矫正。

但是，在为矫正弯曲和歪斜等而将膜片结构体20加热及施加载荷的情况下，存在在膜片部4(较薄部分)易产生微细裂纹等缺陷的问题。另一方面，在膜片部4不产生缺陷程度的加热及载荷条件下，存在不能充分矫正弯曲和歪斜等的情况。再有，在具有多个开口部2时，在不能充分矫正弯曲和歪斜等的情况下，存在膜片部4的突出高度变得不均匀的问题。此类膜片部4的突出高度不均匀的膜片构造20存在的问题是，存在不适于作为构成需要高精度的位移调整的压电/电致伸缩元件用的基本材料的情况。此外，为得到每个元件的位移地波动少的元件集合体，将膜片部4的突出高度均匀地对齐是重要的。

发明内容

本发明鉴于上述现有技术所存在的问题而研制，其目的是提供即使在为矫正弯曲和歪斜而加热及施加载荷的情况下也难以在较薄部分产生微细裂纹等缺陷且适于用作构成压电/电致伸缩元件的基本材料的膜片结构体。

本发明的发明者们为解决上述问题而锐意研究，结果发现，在对膜片结构体加热及施加载荷的情况下，在较薄部分产生微细裂纹等缺陷集中在开口部的长度方向的前端部的球形地点，且在该地点的刚性高，加热及施加载荷时的应力易于集中在该地点。因此，本发明的发明者们通过使开口部的开口形状成为具有所谓的锥形部的形状，且使与该锥形部对应的膜片部的形状为突出高度朝向前端部逐渐降低的形状，而发现可解决上述问题，并最终完成本发明。

即，根据本发明，提供了以下示出的膜片结构体。

(1)一种膜片结构体，具备形成至少一个开口部的陶瓷基体以及为向上述开口部的相反一侧突出的凸形状并以覆盖上述开口部的方式与上述陶瓷基体烧结成一体而配置的由陶瓷构成的较薄的膜片部，其特征在于，上述开口部的开口形状是其长度方向的至少一个前端部为曲线形状且具有开口宽度向上述前端部逐渐变窄的由曲线或直线构成的锥形部的形状，上述膜片部的与上述锥形部对应的部分的形状是突出高度朝向上述前端部逐渐降低的形状。