CN101789487B - 薄膜压电体元件及其制造方法、采用该元件的磁头悬架组件以及使用磁头悬架组件的硬盘驱动器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及薄膜压电体元件及其制造方法、采用该元件的磁头悬架组件以及使用磁头悬架组件的硬盘驱动器。该元件制造方法具有在第一基板上层叠第一电极膜、压电体膜和第二电极膜形成层叠体(L)的工序、在第二基板上层叠支撑膜形成层叠体(M)的工序、使第二电极膜与支撑膜相对并由粘合膜粘合层叠体(L)和层叠体(M)形成由层叠体(L)、粘合膜和层叠体(M)构成的层叠体(P)的工序、从层叠体(P)去除第一基板的工序、去除第一基板工序后将层叠体(P)加工为期望形状的工序、加工层叠体(P)工序后去除第二基板的工序；粘合膜的杨氏模量比压电体膜的低，第二电极膜和支撑膜的杨氏模量均比粘合膜的高，层叠体(P)除上述压电体膜外无其他压电体膜。

Description

薄膜压电体元件及其制造方法、采用该元件的磁头悬架组件以及使用磁头悬架组件的硬盘驱动器
技术领域
本发明涉及用于确定由压电体膜的逆压电效应导致的微小位置的薄膜压电体元件及其制造方法，以及采用该薄膜压电体元件的磁头悬架组件，特别是涉及确定对磁记录盘装置的记录信息进行读取和写入的磁头的位置的结构。
背景技术
近年来，随着磁记录(硬盘)向高密度大容量化的发展，对作为跟踪的高精度位置确定机构的薄膜压电体元件的需求提高。作为公开这种薄膜压电体元件的文献，具有例如下述的专利文献1～3。
在专利文献1(日本特开2005-286037号公报)中公开了这样的薄膜压电体元件，其中，在一对电极膜14A、18A之间插入压电体膜16A构成的压电层叠体21A和在一对电极膜14B、18B之间插入压电体膜16B构成的压电层叠体21B通过粘合剂膜12而重叠。此外，在专利文献2(日本特开2002-134807号公报)中公开了这样的薄膜压电体元件，其中，成对地构成具有通过导电性粘合剂13而电短路的第一薄膜压电体11A和第二薄膜压电体11B的两层结构的薄膜压电体元件10A和10B。此外，在专利文献3(特开2003-101095号公报)中公开了这样的薄膜压电体元件，其中，利用粘合膜60贴合由第一下层电极膜52和第一上层电极膜54夹着的第一压电体薄膜53和由第二下层电极膜56和第二上层电极膜58夹着的第二压电体薄膜57而形成结构体66，并且形成绝缘膜62以覆盖该结构体66。
但是，专利文献1～3中公开的薄膜压电体元件都具有两个包含压电体膜的压电层叠体，难以满足批量生产和低价格的市场要求。现在，在薄膜压电体元件中采用这样的两层的压电层叠体结构是由于薄膜压电体元件是由薄膜构成的。具体而言，使包含压电体膜等各层在基板上成膜时，由于热、晶格常数不匹配等导致的各种应力会引起基板弯曲，从而经过各制造工序得到的薄膜压电体元件也会产生很大的弯曲。此外，该弯曲导致薄膜压电体元件中的压电层体向与目的方向不同的方向移位(下面称为弯曲移位)。并且，在使现有的具有两个压电层叠体的薄膜压电体元件动作时，采用通过使两个压电层叠体的移位方向相同而抑制弯曲移位，从而得到所期望的长度方向的移位的结构，在结构上不得不层叠两个压电层叠体。因此，在单层的压电层叠体结构中不能实现薄膜压电体元件的高性能化和高可靠性，此外，也不能避免组装有该薄膜压电体元件的装置的破损、不良等。
由于以上问题，通过采用将两层的压电层叠体粘合的两层压电层叠体结构，而使得在制造时和动作时的弯曲相抵消，从而实现抑制元件弯曲和抑制弯曲移位。
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种能够实现由单层的压电层叠体导致的高性能化、高可靠性和低成本化的薄膜压电体元件及其制造方法、以及采用该薄膜压电体元件的磁头悬架组件以及硬盘驱动器。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的薄膜压电体元件的制造方法具有：在第一基板上依次层叠第一电极膜、压电体膜以及第二电极膜而形成第一层叠体的工序、在第二基板上层叠支撑膜而形成第二层叠体的工序、以第二电极膜与支撑膜相对的方式利用粘合膜粘合第一层叠体和第二层叠体而形成由第一层叠体、粘合膜以及第二层叠体构成的第三层叠体的工序、从第三层叠体中去除第一基板的工序、在去除第一基板的工序之后，将第三层叠体加工为期望的形状的工序、以及在加工第三层叠体的工序之后，去除第二基板的工序；粘合膜的杨氏模量比压电体膜的杨氏模量低，第二电极膜以及支撑膜各自的杨氏模量比粘合膜的杨氏模量高，第三层叠体除了该压电体膜以外没有其他的压电体膜。
在本发明的薄膜压电体元件的制造方法中，首先，由粘合膜粘合包含一个压电体膜的第一层叠体和不包含压电体膜的第二层叠体而形成作为单层压电层叠体的第三层叠体。之后，经过从第三层叠体中去除第一基板的工序、将第三层叠体加工为期望的形状的工序以及去除第二基板的工序，制成薄膜压电体元件。
由此，根据本薄膜压电体元件的制造方法，在形成第一层叠体的工序中，由热、晶格常数不匹配等导致的在压电体膜和第一基板之间产生的各种应力通过第一基板的去除工序中的第一基板的去除而被释放，该被释放的各种应力转移到第二基板上。此时，由于在压电体膜和第二基板之间插入有由比压电体膜的杨氏模量低的材料构成的粘合膜，所以转移到第二基板上的各种应力被粘合膜缓和。由此，虽然利用本发明的制造方法得到的薄膜压电元件由单层的压电层叠体构成，也可以有效地抑制元件的弯曲和弯曲移位。此外，由于采用由第二电极膜和支撑膜夹着粘合膜的结构，且第二电极膜和支撑膜各自的杨氏模量比粘合膜的杨氏模量高，所以进一步地抑制了元件的弯曲和弯曲移位。此外，由于由单层的压电层叠体构成，所以降低了制造成本。因此，根据本发明的薄膜压电体元件的制造方法，可以容易地制造能够实现由单层的压电层叠体导致的高性能化、高可靠性和低成本化的薄膜压电体元件。
此外，优选在形成第三层叠体的工序中，通过使粘合剂热硬化而形成所述粘合膜，第二电极膜和支撑膜各自的热膨胀系数比粘合膜的热膨胀系数小。由此，在形成由粘合膜粘合而形成的由第一层叠体、粘合膜和第二层叠体构成的第三层叠体的工序中，当由于热硬化而引起收缩时，由于由第二电极膜和支撑膜与粘合膜的热膨胀系数的差异而沿粘合膜的中心方向外加了牵拉应力，所以应力相互抵消，减少了第三层叠体的弯曲。
此外，本发明的薄膜压电体元件包括依次层叠有支撑膜、粘合膜、第二电极膜、压电体膜和第一电极膜的层叠体，其中，粘合膜的杨氏模量比压电体膜的杨氏模量低，第二电极膜和支撑膜各自的杨氏模量比粘合膜的杨氏模量高，薄膜压电体元件除了该压电体膜以外没有其他的压电体膜。
本发明的薄膜压电体元件为具有除了层叠体中的压电体膜以外没有其他的压电体膜的单层压电层叠体的元件，并且还包括粘合膜。此外，粘合膜的杨氏模量比压电体膜的杨氏模量低。为此，由压电体膜产生并被释放的应力被粘合膜缓和。其结果，利用本发明的薄膜压电元件，虽然由单层的压电层叠体构成，但是也可以有效地抑制元件的弯曲和弯曲移位。此外，由于采用由第二电极膜和支撑膜夹着粘合膜的结构，并且第二电极膜和支撑膜各自的杨氏模量比粘合膜的杨氏模量高，所以进一步地抑制了元件的弯曲和弯曲移位。此外，由于由单层的压电层叠体构成，所以降低了制造成本。因此，根据本发明的薄膜压电体元件，能够实现由单层的压电层叠体导致的高性能化、高可靠性和低成本化。
此外，优选还包括覆盖压电体膜表面的绝缘膜。由此，可以使压电体膜的表面绝缘并保护压电体膜的表面。
此外，优选还包括密封层叠体的绝缘膜。这样，通过由绝缘膜密封作为单层压电层叠体的层叠体，能够进一步地抵消已被减小的层叠体的弯曲，同时抑制由外部应力造成的层叠体的损坏。此外，可以进一步地防止元件的吸湿、腐蚀，从而进一步地确保元件的可靠性。
此外，本发明的磁头悬架组件，具备：具有相对于记录介质进行记录或读出这两者中至少其一的薄膜磁头的磁头滑块、搭载磁头滑块的悬架、以及搭载在悬架的搭载面上且使磁头滑块相对悬架相对地移位的薄膜压电体元件；薄膜压电体元件包括依次层叠有支撑膜、粘合膜、第二电极膜、压电体膜和第一电极膜的层叠体，粘合膜的杨氏模量比压电体膜的杨氏模量低，第二电极膜和支撑膜各自的杨氏模量比粘合膜的杨氏模量高，薄膜压电体元件除了该压电体膜以外没有其他的压电体膜。
此外，本发明的硬盘驱动器具有上述磁头悬架组件。
由于本发明的磁头悬架组件采用了这样的结构，所以可以实现装置的高性能化、高可靠性和低成本化。
利用本发明，可以提供了一种能够实现由单层的压电层叠体导致的高性能化、高可靠性和低成本化的薄膜压电体元件及其制造方法，和采用该薄膜压电体元件的磁头悬架组件。
附图说明
图1为本实施方式的具有HGA的硬盘装置的示意图。
图2为图1所示的HGA的放大立体图。
图3为图2所示的HGA的立体分解图。
图4为本实施方式的薄膜压电致动器的示意图。
图5为变形例的薄膜压电致动器的示意图。
图6为模式地示意本实施方式的薄膜压电致动器的制造方法的一个工序的图。
图7为模式地示意本实施方式的薄膜压电致动器的制造方法的一个工序的图。
图8为模式地示意本实施方式的薄膜压电致动器的制造方法的一个工序的图。
图9为模式地示意本实施方式的薄膜压电致动器的制造方法的一个工序的图。
图10为模式地示意本实施方式的薄膜压电致动器的制造方法的一个工序的图。
图11为模式地示意本实施方式的薄膜压电致动器的制造方法的一个工序的图。
具体实施方式
以下，参考附图详细地说明本发明的薄膜压电致动器(薄膜压电体元件)40和磁头悬架组件(Head Gimbals Assembly：HGA)10的优选实施方式。并且，在附图的说明中，相同的要素被赋予相同的符号，并且省略重复的说明。
首先，在说明实施方式所涉及的薄膜压电致动器40和HGA10之前，说明采用它们的硬盘装置(硬盘驱动器)1的一个例子。图1为本实施方式的具有HGA10的硬盘装置1的示意图。在硬盘装置1中，使HGA10动作，从而在高速转动的硬盘5的记录面上由磁头滑块50的薄膜磁头51记录和读出磁信息。
硬盘装置1在框体3内具有作为记录介质的硬盘5、在其上记录和读出磁信息的HGA10、进行利用HGA10的向硬盘5记录和读出磁信息等控制的控制部7、以及用于使下述的薄膜磁头51从硬盘5上退回的斜坡机构9。
硬盘5由省略图示的电机转动。HGA10可以通过音圈电机(VCM)21使轴23转动，并且具有与硬盘5对应地安装的磁头滑块50。
下面，具体说明HGA10的结构。图2为图1的HGA10的放大立体图，图3为图2的HGA10的立体分解图。如图2和图3所示，HGA10具有由悬臂20、挠曲板30和薄膜压电致动器40构成的悬架22、以及搭载在悬架22上的磁头滑块50。薄膜压电致动器40使磁头滑块50相对于悬臂20相对地移位，并且由于HGA10具有薄膜压电致动器40，因此HGA10可以使薄膜磁头51分两阶段地移动。即，薄膜磁头51的较大的移动被VCM21导致的悬架22整体的驱动控制，微小的移动被薄膜压电致动器40导致的磁头滑块50的驱动控制。
悬臂20由金属制造，在顶端上形成有用于在磁头滑块50退回到斜坡机构9时跨在斜坡上的突片26。
如图3所示，挠曲板30由聚酰亚胺树脂等形成的具有可挠性的配线基板32以及不锈钢形成且部分粘附在配线基板32的底面上的支撑板34构成，并且通过激光点熔接被粘合到悬臂20上。
配线基板32由压电致动器搭载区域36和磁头滑块搭载区域38构成。压电致动器搭载区域36具有与薄膜压电致动器40的形状对应的形状，具有搭载有薄膜压电致动器40的前端部36a形成有薄膜压电致动器40用电极垫39a～d和用于磁头滑块50的记录用电极和读出用电极等的电极垫(未图示)的后端部36b。
此外，在磁头滑块搭载区域38中，在与压电致动器搭载区域36的前端部36a的顶端侧连续地设置的区域上，配置分别与磁头滑块50的记录用垫和读出用垫连接的记录用电极(未图示)和读出用电极(未图示)。利用焊球焊接等方法，使该磁头滑块搭载区域38上配置的记录用电极和读出用电极通过配线基板32上的多个配线与对应的挠曲板30的后端部36b上的电极垫电连接。
此外，在挠曲板30上，在压电致动器搭载区域36的前端部36a的中心部上设置与磁头滑块搭载区域38间隔地配置的移位传送板33，被搭载在磁头滑块搭载区域38上的磁头滑块50的后端部搭载在该移位传送板33上。并且，移位传送板33通过与从粘附在压电致动器搭载区域36的后端部36b上的支撑板34沿前端部36a的外侧延伸的曲线状的翼部35连接，而与支撑板34一体化。若在压电致动器搭载区域36上搭载薄膜压电致动器40，并且在磁头滑块搭载区域38和移位传送板33上搭载磁头滑块50，则移位传送板33的上表面与磁头滑块50的下表面相对，移位传送板33的下表面与薄膜压电致动器40的上表面相对。此外，移位传送板33在薄膜压电致动器40动作时将薄膜压电致动器40的移位传送到磁头滑块50。并且，移位传送板33和翼部35与支撑板34同样地由不锈钢构成。
接下来，参考图3和图4，说明薄膜压电致动器40的细节。图4为示意图3中的IV-IV方向的截面结构的模式图。薄膜压电致动器40具有被构成为伸缩方向彼此不同、且分离的第一区域40a和第二区域40b。第一区域40a和第二区域40b被配置为各自彼此相对的内侧的边分离地平行延伸，并且各自的外侧边从根部区域40R向顶端侧慢慢变窄。并且，薄膜压电致动器40也可以被构成为在根部区域40R连接。
在第一区域40a的根部区域40R上，设置有施加驱动电压的电极41a、45a，在第二区域40b的根部区域40R上，设置有施加驱动电压的电极41b、45b。薄膜压电致动器40的第一区域40a和第二区域40b通过紫外线硬化型树脂分别被粘合于挠曲板30的压电致动器搭载区域36上，并且各电极41a、45a、41b、45b通过焊球焊接分别被连接于电极垫39a～d。并且，由于第一区域40a和第二区域40b具有相同的结构，所以下面主要说明第一区域40a从而省略重复的说明。第一区域40a包括依次层叠第二电极膜41、压电体膜43和第一电极膜45而形成的层叠体L2、在第二电极膜41的下侧上被依次设置的粘合膜47和支撑膜48、以及覆盖层叠体L2的表面的树脂膜(绝缘膜)49。
根部区域40R的第一区域40a的电极41a和第二区域40b的电极41b，例如通过接触孔分别被连接到第二电极膜41上，并且第一区域40a的电极45a和第二区域40b的电极45b例如通过接触孔分别连接到第一电极膜45上。由此，通过在第一区域40a的电极41a、45a和第二区域40b的电极41b、45b上、外加彼此相反的偏压，使得例如第一区域40a中的压电体膜43向图3的箭头A1方向收缩，第二区域40b中的压电体膜43向箭头A2方向伸长。
第二电极膜41的材料只要是导电性材料即可，没有特别的限定，例如可以采用Pt(杨氏模量：152GPa，热膨胀系数：8.8ppm/℃)，Au(杨氏模量：77.2GPa，热膨胀系数：14.4ppm/℃)等金属材料。此外，也可以采用SrRuO3(SRO)等导电性陶瓷。进一步地，出于与附着在第二电极膜41的上下的构成材料的粘合性和整体的应力调整的目的，也可以使第二电极膜41为多层结构。对第二电极膜41的厚度t1没有特别的限定，例如可以是0.1～1μm左右。并且，由于电极膜41变厚时阻碍移位量，所以优选比粘合膜47的厚度薄。抑制翘曲的支撑刚性与长度方向的移位量基于交替换位的关系。
压电体膜43的材料只要表现出压电特性即可，没有特别的限定，例如举例为PZT(锆钛酸铅，杨氏模量：47～95GPa)等。对压电体膜43的厚度t2没有特别的限定，例如可以是0.5～10μm左右。
第一电极膜45与第二电极膜41相同。对第一电极膜45的厚度t3没有特别的限定，例如可以是0.1～1μm左右。
粘合膜47的材料只要可以将第二电极膜41和支撑膜48粘合即可，没有特别的限定，例如可以采用环氧树脂(杨氏模量：3.1GPa，热膨胀系数：60ppm/℃)、丙烯树脂(杨氏模量：3.1GPa，热膨胀系数：60ppm/℃)、硅酮树脂(杨氏模量：0.7GPa左右，热膨胀系数：200ppm/℃左右)、聚酰亚胺树脂(杨氏模量：3.0GPa，热膨胀系数：36ppm/℃)、氟树脂(杨氏模量：1.3GPa，热膨胀系数：60ppm/℃)、聚酰亚胺硅树脂(杨氏模量：2.4GPa，热膨胀系数：60ppm/℃)，苯并环丁烯(BCB)树脂(杨氏模量：2.9GPa，热膨胀系数：52ppm/℃)等树脂粘合剂，和Sn/Ag系(杨氏模量：40～50GPa，热膨胀系数：50ppm/℃)等的锡焊(soft solder)。特别地，在树脂粘合剂中，优选通过加热而硬化的热硬化性树脂粘合剂。此外，对粘合膜47的厚度t4没有特别的限定，例如可以是1～30μm左右。
支撑膜48的材料只要是与第二电极膜41具有相同大小硬度的材料即可，没有特别的限定，例如可以采用Pt(杨氏模量：152GPa，热膨胀系数：8.8ppm/℃)、Au(杨氏模量：77.2GPa，热膨胀系数：14.4ppm/℃)等金属材料。此外，也可以采用SRO等导电性陶瓷。进一步地，出于与位于支撑膜48的上下的构成材料的粘合性和整体的应力调整的目的，也可以使支撑膜48为多层结构。对支撑膜48的厚度t5没有特别的限定，例如可以是0.1～1μm左右。
树脂膜49的材料只要具有与层叠体L2的粘合性，并且能够覆盖层叠体L2的表面即可，没有特别的限定，例如可以与粘合膜47相同。对树脂膜49的厚度t6没有特别的限定，例如可以是0.3～30μm左右。此外，代替树脂，该构成部件也可以是具有绝缘性的陶瓷等材料，对厚度没有特别的限定，可以是0.005～1μm左右。
在此，必要的是粘合膜47的杨氏模量比压电体膜43的杨氏模量低，并且第二电极膜41和支撑膜48各自的杨氏模量比粘合膜47的杨氏模量高。此外，第二电极膜41和支撑膜48各自的热膨胀系数必须比粘合膜47的热膨胀系数小。优选的材料组合的一个例子是，第二电极膜41/压电体膜43/第一电极膜45/粘合膜47/支撑膜48/树脂膜49为Pt/PZT/Pt/环氧树脂/Pt/聚酰亚胺树脂。
下面，与压电体膜43的移位量u(l)相关联地说明根据本实施方式的薄膜压电致动器40的动作。薄膜压电致动器40的压电体膜43的移位量u(l)可以如下表示。
u ( l ) = n t pzt E pzt n t pzt E pzt + Σ i t i E i d 31 L V t pzt - - - ( 1 )
在此，n表示压电体膜43的层叠数(在本申请中是n＝1)，i表示各膜，ti表示各膜i的等价膜厚，tPZT表示压电体膜43的等价膜厚，Ei表示各膜i的杨氏模量，EPZT表示压电体膜43的杨氏模量，d31表示d31方向(压电体膜43的长度方向，即图3中的A1或A2方向)的压电常数，L表示压电体膜43的长度方向的长度，V/tPZT表示涉及压电体膜43的电场强度。在各膜i中具体地包含第二电极膜41、第一电极膜45、粘合膜47以及支撑膜48。
此外，可以采用Pi＝Ei×ti的关系将上式(1)简化为下式(2)。在式(2)中，Ei表示各膜i的杨氏模量，ti表示各膜i的厚度，Pi表示各膜i的刚性系数。
u ( l ) = n P pzt n P pzt + Σ i P i d 31 L V t pzt - - - ( 2 )
如该式(2)所示，确定了材料的压电常数d31、致动器的长度L情况下的移位量u(l)可以通过调节V/tPZT的电场强度而调节。但是，由于压电体膜43是薄膜，所以会受到第二电极膜41、第一电极膜45和粘合膜47的刚性系数的影响。在本实施方式中，由于构成薄膜压电致动器40的粘合膜47的杨氏模量比压电体膜43的杨氏模量低，所以可以将Pi的综合值维持为较低，并且可以抑制PPZT相对于Pi的综合值的比率(下面称为刚性占有率)的降低。结果，可以抑制移位量u(l)的降低。
此外，由于粘合膜47的杨氏模量比压电体膜43的杨氏模量低，所以在制造薄膜压电致动器40时，由压电体膜43产生并被释放的应力被粘合膜47缓和。因此，即使为由单层的压电层叠体构成的薄膜压电致动器40，也可以有效地抑制元件的弯曲和弯曲移位。因此，可以抑制由弯曲移位导致的移位量u(l)的损失，并且可以使其沿所期望的移位方向(d31方向)高效地产生移位。此外，粘合膜47被第二电极膜41和支撑膜48夹住，并且第二电极膜41和支撑膜48各自的杨氏模量比粘合膜47的杨氏模量高。因此，进一步地抑制了元件的弯曲和弯曲移位。此外，由于由单层的压电层叠体构成，所以可以降低制造成本。因此，利用薄膜压电致动器40，可以实现由单层的压电层叠体导致的高性能化，高可靠性和低成本化。
此外，由于薄膜压电致动器40具有覆盖层叠体L2的表面的树脂膜49，所以可以使不与第二电极膜41和第一电极膜45接触的压电体膜43的表面绝缘并保护该表面。
并且，在本实施方式的薄膜压电致动器40中，第二电极膜41、粘合膜47和支撑膜48被用作支撑压电体膜43的支撑体，优选这些膜41、47和48的累计厚度比引起移位的压电体膜43厚。由此，由于本实施方式的薄膜压电致动器40在层叠体的厚度方向的应力被适宜控制，所以当驱动薄膜压电致动器40时，可以高度抑制弯曲方向的移位，从而可以得到所期望的长度方向的移位。此外，优选由第二电极膜41、粘合膜47和支撑膜48构成的支撑体整体的杨氏模量比压电体膜43小得多。由此，容易得到长度方向的移位。
接着，参考图5说明本实施方式的薄膜压电致动器40的变形例。图5是变形例的与薄膜压电致动器40的图4相对应的薄膜压电致动器40A的截面图。如图5所示，薄膜压电致动器40A与薄膜压电致动器40不同之处在于，在支撑膜48的下侧上还包括树脂膜46，以及树脂膜49被设置为不仅覆盖层叠体L2，而且覆盖粘合膜47、支撑膜48和树脂膜(绝缘膜)46。在此，由于其他的结构与薄膜压电致动器40的结构相同，所以赋予相同的符号并省略重复的说明。
树脂膜46的材料只要是具有与支撑膜48的粘合性的树脂即可，没有特别的限定，例如可以与粘合膜47相同。对树脂膜46的厚度没有特别的限定，例如可以是0.3～30μm左右。此外，代替树脂，该构成部件也可以是具有绝缘性的陶瓷等材料。对厚度没有特别的限定，可以是0.005～1μm左右。
变形例的薄膜压电致动器40A具有由下侧的树脂膜46和上侧的树脂膜49整体地覆盖由层叠体L2、粘合膜47和支撑膜48构成且作为单层压电层叠体的层叠体P2的结构，因此，除了得到与薄膜压电致动器40相同的效果以外，还可以产生以下效果。即，可以进一步地抵消已被减小的层叠体P2的弯曲，同时可以抑制来自外部应力对层叠体P2的损坏。此外，除了使压电体膜43的表面绝缘并保护该表面，还可以防止薄膜压电致动器40A整体的吸潮和腐蚀等。进一步，可以提高与接触粘合膜47连接的构成部件的界面之间的粘合强度，并且可以进一步地确保元件的可靠性。
接下来，参考图6～图11，说明薄膜压电致动器40的制造工序。图6(a)、图7(a)、图8、图9(a)、图10(a)和图11为用于说明薄膜压电致动器40的制造工序的模式图。图6(b)为示意图6(a)中的VIb-VIb方向的截面结构的模式图。图7(b)为示意图7(a)中的VIIb-VIIb方向的截面结构的模式图。图9(b)为示意图9(a)中的IXb-IXb方向的截面结构的模式图。图10(b)为示意图10(a)中的Xb-Xb方向的截面结构的模式图。薄膜压电致动器40例如经过以下的工序制成。
(第一层叠体形成工序)
在该工序中，形成层叠体(第一层叠体)L(参考图6(a)和(b))。首先，准备第一基板S1。并且，在第一基板S1上依次层叠缓冲膜42，第一电极膜45，压电体膜43和第二电极膜41。在这些层的层叠中，可以采用外延生长法。更为具体而言，首先，在第一基板S1上外延生长缓冲膜42。缓冲膜42可以采用沿(100)方向、(010)方向或(001)方向取向且例如其上表面具有{111}刻面的外延生长膜。
接着，在缓冲膜42上依次外延生长第一电极膜45和压电体膜43，进一步地在压电体膜43上形成第二电极膜41。由此，形成由第一基板S1、缓冲膜42、第一电极膜45、压电体膜43和第二电极膜41构成的层叠体L。在压电体膜43生长时，通过制作使结晶取向方向与分极方向(001)一致的取向压电体膜，可以得到即使不从外部外加电场也可以发生物质产生电双极子的自发分极的强电介质膜。并且，在层叠体L形成时，作为外延生长法，可以采用溅射法、CVD法等成膜法。
第一基板S1的材料只要能够在其上形成层叠体L即可，没有特别的限定，例如可以采用Si、MgO等。对第一基板S1的厚度没有特别的限定，例如可以是100～3000μm左右。此外，缓冲膜42的材料只要是控制晶格常数的不匹配和控制取向方向、使压电体膜43的结晶性良好的材料即可，没有特别的限定，例如，可以采用ZrO2膜、Y2O3膜等。缓冲膜42的厚度没有特别的限定，例如可以是0.003～0.1μm左右。
(第二层叠体形成工序)
接下来，形成层叠体(第二层叠体)M(参考图7(a)和(b))。首先，准备第二基板S2。并且，在第二基板S2上依次层叠衬底膜44和支撑膜48。在这些层的层叠中，可以采用沉积、溅射、电镀等一般的薄膜形成方法。由此，形成由第二基板S2、衬底膜44和支撑膜48构成的层叠体M。
第二基板S2的材料只要能够在其上形成层叠体M即可，没有特别的限定，例如可以采用Si、玻璃、氧化铝等陶瓷。对第二基板S2的厚度没有特别的限定，例如可以是100～3000μm左右。此外，衬底膜44的材料只要可以确保第二基板S2和支撑膜48之间的粘合性即可，没有特别的限定，例如，可以采用SRO、Cr等。对衬底膜44的厚度没有特别的限定，例如可以是0.01～0.3μm左右。
(第三层叠体形成工序)
在该工序中，首先，在层叠体L的第二电极膜41上形成粘合膜47a，以及在层叠体M的支撑膜48上形成粘合膜47b(参考图8)。在粘合膜47a和粘合膜47b的形成中，可以采用例如使单体汽化而沉积在支撑膜48上并使其重合，即所谓的重合沉积法。此外，也可以利用旋涂涂敷进行构成粘合膜47a和47b的树脂的涂敷的方法等形成该粘合膜。
之后，以使第二电极膜41和支撑膜48相面对的方式使粘合膜47a和47b重合并加压，并且通过热硬化法使其粘合，从而形成由层叠体L、粘合膜47a和47b以及层叠体M构成的层叠体P(参考图9)。在此，粘合膜47a和47b构成粘合膜47。此外，在形成粘合膜47时，除了热硬化法以外，还可以使用采用常温硬化型的粘合剂的方法和采用热熔融型的粘合剂的方法等，在粘合膜47是例如紫外线(UV)硬化型的环氧树脂的情况下，优选地采用利用紫外线照射粘合的方法。此外，也可以仅形成并粘合粘合膜47a和47b中的一个。进一步地，在工序中需要位置对准的情况下，优选使用热硬化、紫外线硬化并用型粘合剂。
接下来，去除层叠体L的第一基板S1(参考图9(a)和(b))。在去除第一基板S1时，在使用Si单晶基板作为第一基板S1的本实施方式的情况下，可以采用由氟硝酸产生的湿蚀刻或由反应性离子蚀刻(RIE法)等产生的干蚀刻。此外，作为前阶段的粗加工，可以经过利用砂轮研磨(垂直)和胶体氧化硅(CMP)进行的研磨以及经过利用使用了软金属模板(锡模板等)的金刚石研磨液进行的研磨而去除基板。之后，利用RIE法，蚀刻缓冲膜42。由此，层叠体L去除了第一基板S 1和缓冲膜42而成为由第二电极膜41、压电体膜43和第一电极膜45构成的层叠体L2。
(层叠体加工工序)
接下来，将层叠体L加工(图案化)为期望的形状(参考图10(a)和(b))。在该工序中，首先，采用光刻和蚀刻技术，形成与第一区域40a和第二区域40b相对应形状的抗蚀图(未图示)。之后，将该抗蚀图作为掩膜，对没有被掩膜覆盖的区域进行蚀刻，直到露出衬底膜44，去除抗蚀图。
接下来，为了避免第二电极膜41、压电体膜43和第一电极膜45被腐蚀，形成树脂膜49以覆盖这些层。该树脂膜49在涂敷了构成树脂膜49的树脂材料之后通过烘烤而形成。之后，在树脂膜49上的第一区域40a和第二区域40b各自的根部区域40R上形成用于外加驱动电压的电极41a、45a和电极41b、45b。
(第二基板去除工序)
接下来，进行湿蚀刻以去除衬底膜44(参考图11)。由此，从层叠体M上去除第二基板S2。其结果，层叠体P成为由层叠体L2、粘合膜47和支撑膜48构成的层叠体P2。经过以上的工序，制成图4所示的薄膜压电致动器40。在此，作为衬底膜44的材料，也可以采用例如ZrO2膜、Y2O3膜等绝缘保护膜。在这种情况下，可以不使该衬底膜44图案化，而被图案化的层叠体P将树脂膜49侧利用蜡等保持在某些基板上，之后通过干蚀刻或湿蚀刻等去除第二基板S2，之后，溶化蜡等而将元件单片化。在这种情况下，当进行元件的单片化时，上表而上没有元件的衬底膜44的部分不会被破坏。因此，可以减少蚀刻时对元件的损坏。
根据本实施方式的薄膜压电致动器40的制造方法，在层叠体L的形成工序中，由热、晶格常数不匹配等导致的在压电体膜43和第一基板S1之间产生的各种应力通过第一基板S1的去除工序中的第一基板S1的去除而被释放，该被释放的各种应力转移到第二基板S2中。此时，由于在压电体膜43和第二基板S2之间插入由具有比压电体膜43低的杨氏模量的材料构成的粘合膜47a和47b，所以转移到第二基板S2上的各种应力被粘合膜47缓和。由此，虽然通过本实施方式的制造方法得到的薄膜压电致动器40由单层的压电层叠体构成，也可以有效地抑制元件的弯曲和弯曲移位。
此外，由第二电极膜41和支撑膜48夹着粘合膜47而形成层叠体P，第二电极膜41和支撑膜48各自的杨氏模量比粘合膜47的杨氏模量高。因此，进一步地抑制了元件的弯曲和弯曲移位，并且可以形成抑制了压电体膜43的移位量u(l)的阻碍的支撑体。此外，由于由单层的压电层叠体构成，所以降低了制造成本。因此，根据本实施方式的薄膜压电致动器40的制造方法，可以容易地制造能够实现由单层的压电层叠体导致的高性能化、高可靠性和低成本化的薄膜压电致动器。
此外，在制造层叠体L时，在外延生长第一电极膜45之前，通过在第一基板S1上形成上表面具有{111}刻面的缓冲膜42，可以得到结晶取向较高的第一电极膜45。此外，随之还可以改善在第一电极膜45上外延生长的压电体膜43的结晶性，从而可以提高薄膜压电致动器40的可靠性。
此外，由层叠体L、粘合膜47a、粘合膜47b和层叠体M构成的层叠体P的形成采用热硬化法，而第二电极膜41和支撑膜48各自的热膨胀系数比粘合膜47的热膨胀系数小。由此，当由于热硬化而引起收缩时，由于第二电极膜41和支撑膜48与粘合膜47的热膨胀系数的差异而沿粘合膜47的中心方向外加牵拉应力，从而使应力相互抵消，进一步地减少了层叠体P的弯曲。
进一步地，在现有的两层压电层叠体结构的情况下，只有在去除了导致移位阻碍的两侧的基板之后，才能正确地评估元件的特性，但是，在本实施方式的制造方法中，由于将在第二基板S2上隔着粘合膜47而形成的压电体膜43图案化，所以可以通过测量韦伯等级也可以正确地评估元件的介电常数等特性。
并且，为了形成变形例的薄膜压电致动器40A，在层叠体M的形成工序中，可以进一步地在衬底膜44和支撑膜48之间形成树脂膜46，在层叠体的加工工序之后，形成树脂膜49时，涂敷构成树脂膜49的树脂材料以进一步地覆盖粘合膜47、支撑膜48和树脂膜46并使其硬化而形成薄膜压电致动器。
利用本变形例的薄膜压电致动器40A的制造方法，除了与利用本实施方式的薄膜压电致动器40的制造方法具有相同的效果以外，还可以得到以下的效果。即，可以容易地制造可以进一步地抵消被减小的层叠体P2的变形且防止由外部应力造成的对层叠体P2损坏的薄膜压电致动器。
接着，参考图3说明HGA10的组装工序的一个例子。首先，通过激光点熔焊将挠曲板30固定在悬臂20上。此外，在确定薄膜压电致动器40相对于挠曲板30的位置之后，利用紫外线硬化型粘合剂等将其固定以使支撑膜48与压电致动器搭载区域36接触。之后，使薄膜压电致动器40的第一区域40a上的电极41a和第二区域40b上的电极41b以施加反相的交流电的方式被连接到压电致动器搭载区域36的后端部36b上的对应的电极垫39a～d上。接着，利用粘合剂等将磁头滑块50搭载并固定在磁头滑块搭载区域38和移位传送板33上，并且将磁头滑块50上的记录用垫和读出用垫粘合在磁头滑块搭载区域38上的记录用电极和读出用电极上，从而得到HGA10。
通过采用由上述制造方法得到的薄膜压电致动器40组装HGA10，可以制作能够实现高性能化、高可靠性和低成本化的HGA10。此外，在上述的HGA10的组装中，为了使支撑膜48与压电致动器搭载区域36接触而将薄膜压电致动器40固定在压电致动器搭载区域36上，从而使薄膜压电致动器40的第一电极膜45位于移位传送板33的下表面侧，然而，由于薄膜压电致动器40被设计为当受到外加的电压时沿长度方向移位，所以即使将第一电极膜45在接近压电致动器搭载区域36的方向上搭载薄膜压电致动器40，也不影响HGA10的功能。
以上说明了本发明的优选实施方式，但是上述实施方式在不脱离本发明的精神的范围下可以进行各种各样的变型。虽然在根据本实施方式的薄膜压电致动器40中，粘合膜47a、47b由环氧树脂构成，但是不局限于此，只要杨氏模量比压电体膜43的小即可，也可以是聚酰亚胺树脂，丙烯树脂，硅酮树脂，聚酰亚胺硅树脂，氟树脂等。
此外，第二电极膜41和支撑膜48不局限于上述公开的内容，只要是具有比粘合膜47a、47b高的杨氏模量的硬质材料，或是具有比粘合膜47a、47b低的热膨胀系数的材料即可，也可以是陶瓷等。

Claims (7)

1.一种薄膜压电体元件的制造方法，其特征在于，
具有：
在第一基板上依次层叠第一电极膜、压电体膜以及第二电极膜而形成第一层叠体的工序；
在第二基板上层叠支撑膜而形成第二层叠体的工序；
以所述第二电极膜和所述支撑膜相对的方式利用粘合膜粘合所述第一层叠体和所述第二层叠体而形成由所述第一层叠体、所述粘合膜以及所述第二层叠体构成的第三层叠体的工序；
从所述第三层叠体中去除所述第一基板的工序；
在所述去除第一基板的工序之后，将所述第三层叠体加工为期望的形状的工序；以及
在所述加工第三层叠体的工序之后，去除所述第二基板的工序，
所述粘合膜的杨氏模量比所述压电体膜的杨氏模量低，
所述第二电极膜和所述支撑膜各自的杨氏模量比所述粘合膜的杨氏模量高，
所述第三层叠体除了所述压电体膜以外没有其他的压电体膜。
2.如权利要求1所述的薄膜压电体元件的制造方法，其特征在于，
在所述形成第三层叠体的工序中，通过使粘合剂热硬化而形成所述粘合膜，
所述第二电极膜以及所述支撑膜各自的热膨胀系数比所述粘合膜的热膨胀系数小。
3.一种薄膜压电体元件，其特征在于，
包括依次层叠有支撑膜、粘合膜、第二电极膜、压电体膜以及第一电极膜的层叠体，
所述粘合膜的杨氏模量比所述压电体膜的杨氏模量低，
所述第二电极膜和所述支撑膜各自的杨氏模量比所述粘合膜的杨氏模量高，
所述薄膜压电体元件除了所述压电体膜以外没有其他的压电体膜。
4.如权利要求3所述的薄膜压电体元件，其特征在于，
还具有覆盖所述压电体膜表面的绝缘膜。
5.如权利要求3所述的薄膜压电体元件，其特征在于，
还具有密封所述层叠体的绝缘膜。
6.一种磁头悬架组件，其特征在于，
具有：
磁头滑块，所述磁头滑块具有相对于记录介质进行记录或读出这两者中至少其一的薄膜磁头；
搭载有所述磁头滑块的悬架；以及
薄膜压电体元件，所述薄膜压电体元件搭载在所述悬架的搭载面上且使所述磁头滑块相对于所述悬架相对地移位，
所述薄膜压电体元件具有依次层叠有支撑膜、粘合膜、第二电极膜、压电体膜以及第一电极膜的层叠体，
所述粘合膜的杨氏模量比所述压电体膜的杨氏模量低，
所述第二电极膜以及所述支撑膜各自的杨氏模量比所述粘合膜的杨氏模量高，
所述薄膜压电体元件除了所述压电体膜以外没有其他的压电体膜。
7.一种硬盘驱动器，其特征在于，
具有如权利要求6所述的磁头悬架组件。
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