CN1839487A - 压电/电致伸缩装置 - Google Patents

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Abstract

压电/电致伸缩装置10包含固定部11；固定部支撑的薄板部12；由交替层叠在一起的多个电极和多个压电/电致伸缩层组成的压电/电致伸缩元件14。压电/电致伸缩装置10的制造过程如下：首先，在成为薄板部12的薄板体表面形成压电/电致伸缩层叠片，该层叠片由层叠的电极和压电/电致伸缩层组成；接着，切割该薄板体和压电/电致伸缩层叠片；对切割形成的切割面(侧端面)进行抛光处理，从而使其表面粗糙度的算术平均值为0.05μm或更小。该抛光过程可在侧端面附近得到均匀残留应力，同时消除上述切割时在侧端面附近产生的微裂纹，从而有效避免侧端面的粒子分离。

Description

压电/电致伸缩装置
技术领域
本发明涉及一种压电/电致伸缩装置，其包括固定部，固定部支撑的薄板部以及包括层叠的电极和压电/电致伸缩层的压电/电致伸缩元件。
背景技术
上述类型的压电/电致伸缩装置可作为精密加工的制动器；读取和/或写入光信息、磁信息等类似信息时，可作为控制读取和/或写入元件(如，硬盘驱动器磁头)位置的制动器；可作为将机械振动转化为电子信号的感应器；或作为类似设备。
日本公开专利(kakai)No.2001-320103给出了一个该压电/电致伸缩装置的实例，如图13所示。该压电/电致伸缩装置包含固定部100；固定部100支撑的薄板部110；薄板部110相应末端的保持部(可移动部分)120，可调整该部分以持有物体(如，硬盘驱动器磁头)；至少在薄板部110的相应表面形成的压电/电致伸缩元件130，各压电/电致伸缩元件130包含交替层叠在一起的多个电极和多个压电/电致伸缩层。在压电/电致伸缩装置中，压电/电致伸缩元件130的电极间形成导电区域，进而可扩展或压缩压电/电致伸缩元件130的压电/电致伸缩层，由此薄板部110可发生变形。薄板部110的变形会导致保持部120的位移(相应地，位移保持部120持有的物体)。
图13所示的压电/电致伸缩装置，其制造过程如下所示。首先，如图14所示，准备多个陶瓷粗胚片(ceramic green sheets)(和/或一个陶瓷粗胚层叠片)。如图15所示，这些陶瓷粗胚片被层叠在一起并进行煅烧，进而形成陶瓷层叠片(ceramic laminate)200。如图16所示，包含交替层叠的多个电极和多个压电/电致伸缩层的各压电/电致伸缩层叠片210，在陶瓷层叠片200的表面形成。利用线状锯进行线状锯切加工(或，如切块(dicing))，如图17所示，沿着切割线C1到C4对压电/电致伸缩层叠片210进行切割，从而形成压电/电致伸缩装置。
在上述压电/电致伸缩装置被用作控制硬盘驱动器磁头位置的制动器的情况下，碎片、灰尘或类似物体附着在硬盘上时，可能导致错误数据读取/写入。因此，压电/电致伸缩装置的安放环境，应尽可能地将碎片、灰尘等类似物体的生成(在下文中，碎片、灰尘或类似物体的生成可称为“灰尘生成”)降低到最低水平。
在此情况下，使用上述压电/电致伸缩装置，使得形成单一平面的装置侧端面(即，图17中沿着切割线C3或C4的切割面)与硬盘表面相对，从而在侧端面和硬盘表面之间形成一个相对较小的间隙。因此，特别地，作为压电/电致伸缩装置组成部分的侧端面(即，图17中沿着切割线C3或C4的切割面)可形成单一平面，必须避免因该平面的微粒分离(在下文中，微粒分离可称为“粒子分离”)而引起的灰尘生成。
例如，在上述压电/电致伸缩装置中，固定部100、薄板部110和保持部120由陶瓷材料制成，其中包含的主要元素是拥有高机械强度和韧性的(部分稳定)氧化锆。压电/电致伸缩元件130的多个电极(即，组成部分)由柔软性较高的金属，如铂组成。元件130的压电/电致伸缩层(即，组成部分)由压电陶瓷材料组成，其中包含的主要元素是强度相对较低且脆度较高的锆钛酸铅(PZT)。这类强度相对较低的脆性材料因重复应力的应用可能产生粒子分离。因此，在压电/电致伸缩装置组成部分的侧端面(切割面)中，由压电陶瓷材料组成的压电/电致伸缩层侧端面很可能产生粒子分离。
一般地，例如，在下列现象中可能导致材料切割面的粒子分离：切割之后切割面附近保留的应力分布(即，残留应力的分布)，由于切割面的大规模不规则性而变成不均匀，而材料中已变形的切割面附近产生局部异常高应力(应力集中)，从而导致材料断裂；在切割过程中，对材料添加负载时材料切割面附近形成的微裂纹，当对材料重复施压时，该裂缝不断增大进而导致材料断裂。
因此，为了将上述压电/电致伸缩层中侧端面(即，图17中沿着切割线C3或C4的切割面)的粒子分离引起的灰尘生成降低到最低级别，必须尽可能地降低压电/电致伸缩层中侧端面(切割面)的不规则性。为了降低表面不规则性，必须利用可能的最小粒子作为研磨粒子，以最低切割速度形成上述压电/电致伸缩层的侧端面。然而，该切割过程会有这样的问题：需要相当长时间来执行操作。
当微裂纹在上述切割过程中形成时，压电/电致伸缩层必须进行用于消除微裂纹的预定热处理。通过层中的固态反应，该热处理可消除在压电/电致伸缩层中形成的微裂纹，并通过层材料的玻璃化以抑制粒子分离。不过，当该预定热处理在短时间内快速进行或在不适当温度下进行时，可能在压电/电致伸缩装置中产生热应力，进而导致设备空间精度的降低。因此，该预定热处理必须在严格温度控制下及相对较长时间内进行。
发明内容
鉴于前述内容，本发明的目的在于提供一种压电/电致伸缩装置，其可以以高效率生产，且能有效地防止压电/电致伸缩层中侧端面(加工面)的粒子分离，其中压电/电致伸缩层是压电/电致伸缩元件的组成部分。
为了达到上述目的，本发明中的压电/电致伸缩装置包含薄板部；支撑薄板部的固定部；和至少在薄板部的一个平面上形成的压电/电致伸缩元件，压电/电致伸缩元件包含交替层叠在一起的多个电极和至少一个压电/电致伸缩层，形成单一平面的压电/电致伸缩元件侧端面由多个电极的各侧端面和至少一个压电/电致伸缩层的侧端面组成，其特征是该压电/电致伸缩层中侧端面的表面粗糙度的算术平均值为0.05μm或更小。
优选地，压电/电致伸缩层的侧端面通过研磨压电/电致伸缩元件的侧端面而形成，其形成所述单个平面。
压电/电致伸缩层(相应地，形成上述单一平面的压电/电致伸缩元件(压电/电致伸缩装置)侧端面)的侧端面(切割面或加工面)，其表面粗糙度的算术平均值为0.05μm或更小。这可通过对粗糙表面进行研磨或类似技术加工得到，而粗糙表面通过诸如线状锯(或切块)的机械加工、激光加工(如，YAG激光加工)或电子束加工得到。
通过研磨(或类似技术)对粗糙表面进行抛光，可将压电/电致伸缩层中侧端面的不规则性降低到非常低的水平，由此在侧端面附近形成均匀残留变形(即，残留应力)。因此，当压电/电致伸缩层在操作压电/电致伸缩装置期间发生变形时，可避免在侧端面附近产生上述局部异常高应力(应力集中)，因此也就不可能发生粒子分离趋势。
研磨该粗糙面可消除由于上述机械加工或类似方法在压电/电致伸缩层的侧端面(即，上述粗糙面)附近形成的微裂纹。因此，即使当操作压电/电致伸缩装置期间产生的重复应力用于压电/电致伸缩层时，也不会发生因微裂纹扩大而引起的粒子分离。
因此，已进行上述机械加工或类似加工的压电/电致伸缩装置，并不要求进行上述消除微裂纹的热处理，来避免在压电/电致伸缩层的侧端面发生粒子分离，热处理会引起生产效率的降低。此外，可缩短上述机械加工或类似加工过程所需的时间，因为研磨等操作在机械加工等之后进行，所以由机械加工等形成的粗糙面不规则尺寸无需调整到相对较低的水平。换而言之，本发明的压电/电致伸缩装置可在相对较短时间内制造；即，设备生产效率高。也就是说，本发明提供的压电/电致伸缩装置的生产效率高，且能有效制止压电/电致伸缩层中侧端面(加工面)的粒子分离，所述压电/电致伸缩层是压电/电致伸缩元件的组成部分。
附图说明
图1为显示依照本发明一具体实施方式的压电/电致伸缩装置的透视图。
图2为显示图1中压电/电致伸缩装置和压电/电致伸缩装置所持物体的透视图。
图3为显示图1中压电/电致伸缩装置的局部放大前视图。
图4为显示图1中压电/电致伸缩装置的更改例的透视图。
图5为显示陶瓷粗胚片(ceramic green sheets)的透视图，这些薄片以某种方式层叠在一起以制造依照本发明的压电/电致伸缩装置。
图6为显示陶瓷粗胚层叠片的透视图，该陶瓷粗胚层叠片通过将图5中的陶瓷粗胚片层叠并压力接合在一起形成。
图7为显示将图6中陶瓷粗胚层叠片整体煅烧(monolithically firing)在一起的陶瓷层叠片透视图。
图8为显示在图7的陶瓷层叠片上形成压电/电致伸缩层叠片的透视图。
图9显示了切割图8中陶瓷层叠片和压电/电致伸缩层叠片的步骤。
图10为显示图1中压电/电致伸缩装置的另一更改例透视图。
图11显示了在图1的压电/电致伸缩装置中安放物体的实例。
图12为显示图1中压电/电致伸缩装置的又一更改例透视图。
图13为显示传统压电/电致伸缩装置的透视图。
图14为显示用于在图13中压电/电致伸缩装置制造过程中进行层叠的陶瓷粗胚片。
图15为显示将图14中陶瓷粗胚片层叠并压力接合在一起形成的陶瓷粗胚层叠片整体煅烧(monolithically firing)后形成的陶瓷层叠片的透视图。
图16为显示在图15的陶瓷层叠片上形成压电/电致伸缩层叠片的透视图。
图17显示了切割图16中陶瓷层叠片和压电/电致伸缩层叠片的步骤。
具体实施方式
下面将参照附图描述依照本发明的压电/电致伸缩装置的一实施方式。如图1的透视图所示，根据本实施方式的压电/电致伸缩装置10包含长方体形状的固定部11；一对相互正对的薄板部12，固定部11支撑着薄板部12使其处于直立位置；保持部(可移动部分)13在薄板部12的对应末端，且厚度比薄板部12更大；和至少在薄板部12的对应外表面形成的、包含交替层叠在一起的层状电极和压电/电致伸缩层的压电/电致伸缩元件。例如，这些部分的一般配置方式可参考日本公开专利(kokai)No.2001-320103。
如图2所示，压电/电致伸缩装置10被用于制动器，其中在一对保持部13之间持有物体S，压电/电致伸缩元件产生的应力可使薄板部12发生变形，从而可位移保持部13进而控制物体S的位置。物体S可以是磁头、光度头、用于感应器的灵敏度调整码等。
固定部11、薄板部12和保持部13组成的部分(一般也称为“基体部分”)由陶瓷层叠片形成，该陶瓷层叠片可通过煅烧层叠的陶瓷粗胚片形成，具体描述如下。该一体陶瓷元件并非利用粘合剂将各部分粘合在一起，因此随着时间推移，不会发生状态变化，所以可提供高可靠结合且在刚性方面有优势。通过陶瓷粗胚片层叠处理，可以很容易地制造出该陶瓷层叠片，其具体描述可见下文。
基体部分的整体可通过陶瓷材料或金属获得，或者可采取陶瓷材料和金属结合使用的混合结构。同样，陶瓷片可通过诸如有机树脂或玻璃等粘合剂结合在一起，或金属片可通过铜焊、焊接、熔接、定位焊接等类似工艺结合在一起，进而形成基体部分。
如图3的放大图所示，压电/电致伸缩元件14附着在固定部11(或固定部的一部分)和薄板部12(或薄板部的一部分)的外壁表面(外表面)上，其包括多个层状电极和多个压电/电致伸缩层，且采用层状电极和压电/电致伸缩层交互层叠在一起的层叠状的形态。电极层和压电/电致伸缩层与薄板部12的表面平行。更具体而言，压电/电致伸缩元件14是一个层状制品，其中按电极a1、压电/电致伸缩层b1、电极a2、压电/电致伸缩层b2、电极a3、压电/电致伸缩层b3、电极a4、压电/电致伸缩层b4、电极a5的顺序层叠在薄板部12的外表面上。电极14a1、14a3和14a5电连接在一起，它们与同样电连接在一起的电极14a2和14a4绝缘。换而言之，电连接的电极14a1、14a3和14a5以及电连接的电极14a2和14a4以类似于梳齿的形状排列。
通过膜层成形处理，压电/电致伸缩元件14与基体部分结合在一起，下面将进行具体说明。可选地，压电/电致伸缩元件14可与基体部分分开制造，随后，利用有机树脂等粘合剂或通过玻璃、铜焊、焊接、定位焊接等类似工艺将压电/电致伸缩元件14和基体部分结合在一起。
本实施方式给出了一个包含五个电极层的多层结构，但对层数没有特定限制。一般地，随着层数的增加，使薄板部12变形的应力(设备应力)也随之增加，功率消耗也同样增加。因此，可根据例如应用和使用状态适当决定层数。
下面将给出压电/电致伸缩装置10中组成元件的补充描述。
保持部13基于薄板部12的位移而工作。根据压电/电致伸缩装置10的应用，各种构件可附到保持部13上。例如，当压电/电致伸缩装置10被用作用于移动物体的元件(移动元件)时，特别是当压电/电致伸缩装置10被用于硬盘磁头的定位或扭转抑制(suppressing wringing)时，可能应附属带磁头的滑动头、磁头、带滑动头的抑制器或类似构件(即，要求定位的构件)。同时，可附属光闸等类似构件的防护罩。
如上所述，可调整固定部11以支撑薄板部12和保持部13。例如，当压电/电致伸缩装置10被用于硬盘磁头的定位时，固定部11被固定附加到车架臂(carriage arm)上，而车架臂附加到VCM(音圈马达)中。固定部11也可附加到车架臂的固定盘上、抑制器或类似构件上。在某些情况下，在固定部11中可提供用于驱动压电/电致伸缩元件14的图未示的终端或其它构件。这些终端的宽度近似于电极宽度，或者可以比电极更窄或者部分更窄。
组成保持部13和固定部11的材料无特定限制，只要保持部13和固定部11有足够的硬度即可。一般地，这些部分优先选用陶瓷材料，因为可对陶瓷粗胚片进行层叠处理，下面将具体说明。该材料的特定实例可以是主要成分为氧化锆(稳定氧化锆或部分稳定氧化锆)、氧化铝、氧化镁、氮化硅、氮化铝或氧化钛的材料；也可以是主要成分为上述成分混合物的材料。压电/电致伸缩装置10优先选用主要成分包含氧化锆(特别地，稳定氧化锆或部分稳定氧化锆)的材料，因为该材料的机械强度和韧性都较高。当使用金属材料制造保持部13和固定部11时，优先选用不锈钢、镍或类似金属材料。
如上所述，薄板部12由压电/电致伸缩元件14驱动。薄板部12是类似薄板的构件，该构件有弹性，具有将配置在其表面上的压电/电致伸缩元件14的膨胀/收缩位移转换为弯曲位移的功能，并可将弯曲位移传输到对应保持部13。因此，薄板部12的形状和材料都无特定限制，只要薄板部12拥有弹性以及在弯曲变形时不会断裂的机械强度即可；可考虑例如保持部13的反应和可操作性来选择其形状和材料。
薄板部12的厚度Dd(参见图1)最好介于2μm到100μm；而薄板部12和压电/电致伸缩元件14的总厚度最好介于7μm到500μm。各电极14a1到14a5的厚度最好介于0.1μm到50μm；而各压电/电致伸缩层14b1到14b5的厚度最好介于3μm到300μm。
对于保持部13和固定部11而言，最好选用陶瓷材料形成薄板部12。在陶瓷材料中，最好选用主要成分为氧化锆(特别地，稳定氧化锆或部分稳定氧化锆)的材料，因为该材料即使厚度较小也具有高的机械强度和韧性，且对组成压电/电致伸缩元件14的电极14a1和压电/电致伸缩层14b1的电极材料具有低的反应性。
薄板部12也可用有弹性且允许弯曲变形的金属材料制成。在薄板部12的优选金属材料中，铁制材料可以是不锈钢和弹簧钢，而非铁材料可以是铍铜、磷青铜、镍和镍铁合金。
用于压电/电致伸缩装置10的稳定氧化锆或部分稳定氧化锆可按下列方式成为稳定或部分稳定。从钇氧化物、镱氧化物、铈氧化物、钙氧化物和镁氧化物中选择至少一种化合物或两种或多种化合物添加到氧化锆中，进而可成为稳定氧化锆或部分稳定氧化锆。
各化合物的添加量如下所示：若是钇氧化物或镱氧化物，添加量为1到30mol％，最好是1.5到10mol％；若是铈氧化物，添加量为6到50mol％，最好是8到20mol％；若是钙氧化物或镁氧化物，添加量为4到50mol％，最好是5到20mol％。特别地，优先选用钇氧化物作为稳定剂。在此情况下，钇氧化物的优选添加量为1.5到10mol％(当金属强度被认为非常重要时，更为适当的添加量是2到4mol％；而当耐用性被认为非常重要时，更为适当的添加量是5到7mol％)。
铝、硅、过渡金属氧化物等可作为烧结助剂添加到氧化锆中，添加量为0.05到20wt％。当压电/电致伸缩元件14通过膜层成形和整块煅烧形成时，优选添加铝、镁、过渡金属氧化物等。
当固定部11、薄板部12和保持部13中至少有一部分的材料是陶瓷时，为了保持陶瓷材料拥有高机械强度和稳定结晶相，氧化锆的平均晶粒大小最好控制在0.05到3μm之间，更佳大小是0.05到1μm。如上所述，薄板部12可能由陶瓷材料组成，该材料与用来制成固定部11和保持部13的材料相类似(但不相同)。不过，考虑到连接部分可靠性的增强、压电/电致伸缩装置10强度的增强和压电/电致伸缩装置10制造过程的简化，薄板部12的组成材料优选地与保持部13和固定部11的材料基本一致。
压电/电致伸缩装置10可利用单元(unimorph)类型、双元(bimorph)类型和类似类型的压电/电致伸缩元件。不过，在单元类型中，薄板部12和对应压电/电致伸缩元件结合在一起，它在位移量稳定性方面有优势，可降低重量，且容易设计成在压电/电致伸缩元件中产生的应力和与压电/电致伸缩装置变形关联的影响之间避免发生对立方向。因此，单元类型适合于压电/电致伸缩装置10。
如图1所示，当各压电/电致伸缩元件14的一端位于固定部11(或对应保持部13)，而另一段位于对应薄板部12的侧端面而形成压电/电致伸缩元件14时，薄板部12可被驱动到更大程度。
优选地，压电/电致伸缩层14b1到14b4由压电陶瓷材料组成。压电/电致伸缩层14b1到14b4也可由电致伸缩陶瓷材料、铁电陶瓷材料或反铁电陶瓷材料组成。在压电/电致伸缩装置10中，如果保持部13的位移量和驱动电压(或输出电压)之间的线性关系被认为是非常重要时，压电/电致伸缩层14b1到14b4应由低锈磁滞(stain hysteresis)的材料组成。因此，优选地，压电/电致伸缩层14b1到14b4应选用矫顽电场为10kV/mm或更低的材料。
压电/电致伸缩层14b1到14b4的特定材料是陶瓷，其中包含锆酸铅、钛酸铅、镁铌酸铅、镍铌酸铅、锌铌酸铅、镁铌酸铅、锑锡酸铅、镁钨酸铅、钴铌酸铅、酒石酸钡、钠钛酸铋、铌酸钠钾、锶钛酸铋等类似成分的一种或多种混合物。
特别地，从高机电耦合系数、高压电常量、在煅烧压电/电致伸缩层14b1到14b4过程中和薄板(陶瓷)部分12的低反应和获得一致成分的角度出发，压电/电致伸缩层14b1到14b4应优选主要成分为锆酸铅、钛酸铅或镁铌酸铅的材料或者主要成分为钠钛酸铋的材料。
此外，压电/电致伸缩层14b1到14b4可选用含下列元素氧化物的陶瓷材料：镧、钙、锶、钼、钨、钡、铌、锌、镍、锰、铈、镉、铬、钴、锑、铁、钇、钽、锂、铋或锡。在此情形下，镧或锶合成到作为主要成分的锆酸铅、钛酸铅或镁铌酸铅中，则在某些情况下可得到好处，即矫顽电场和压电特性变成可调的。
请注意，应避免将易于玻璃化的材料，如硅，添加到压电/电致伸缩层14b1到14b4的材料中。这是因为，在压电/电致伸缩层14b1到14b4的热处理过程中，硅或类似材料易于与压电/电致伸缩材料发生反应；结果，压电/电致伸缩材料的成分随着压电属性的合成退化而发生变化。
同时，压电/电致伸缩元件14的电极14a1到14a5可由室温下为固态且导电性极好的金属组成。该金属例如包含铝、钛、铬、铁、钴、镍、铜、锌、铌、钼、钌、钯、铑、银、锡、钽、钨、铱、铂、金、铅以及这些金属的合金。此外，电极材料可以是金属陶瓷材料，通过将与压电/电致伸缩层14b1到14b4或薄板部12一致的材料分散到上述任何一种金属中，即可形成金属陶瓷。
根据压电/电致伸缩层14b1到14b4的形成方法，选择用于压电/电致伸缩元件14的电极材料。例如，在果电极14a1在薄板部12上形成，接着在电极14a1上通过煅烧形成压电/电致伸缩层14b1的情况下，电极14a1必须由高熔点的金属组成，如铂、钯、铂钯合金或银钯合金，它们即使暴露在压电/电致伸缩层14b1的烧制温度下也能保持完整无缺。这同样适用于其它电极(电极14a2到14a5)，其形成在煅烧相应压电/电致伸缩层之后。
相反，如果最外层电极14a5在压电/电致伸缩层14b4上形成，则电极14a5的形成无需在煅烧压电/电致伸缩层之后。因此，电极14a5可由主要成分为较低熔点的金属组成，如铝、金或银。
由于层状电极14a1到14a5可能导致压电/电致伸缩元件14位移的降低，各电极层应相当薄。特别地，在压电/电致伸缩层14b4煅烧之后形成的电极14a5，优选通过有机金属膏(organic metal paste)组成，它可在煅烧之后形成密集极薄的膜层。该金属膏包含含金树脂膏(gold resinate paste)、含铂树脂膏和含银树脂膏。
在图1的压电/电致伸缩装置10中，与薄板部12相应末端完整结合在一起的保持部13，其厚度比薄板部12的厚度Dd更厚。不过，如图4所示，保持部13的厚度可与薄板部12的厚度几乎相等。结果，在保持部13中的物体大小可等于薄板部12间的距离。在此情况下，为充分支撑物体而使用粘合剂的区域，其作用相当于相应的保持部13。此外，在此情况下，可提供用于指定应用粘合剂的区域的突出部分(projection)。理想的，该突出部分使用与薄板部12相同的材料形成，并通过整体烧结或整体铸造与薄板部12结合在一起。
上述压电/电致伸缩装置10也可用于超声波感应器、加速度感应器、角速度感应器、冲击感应器、质量感应器或类似的感应器。在这些感应器的应用中，通过适当调整在两相对保持部13或两相对薄板部12间支撑的物体大小，压电/电致伸缩装置10可以很容易地调整感应器灵敏度。
下面将描述一种制造上述压电/电致伸缩装置10的方法。优选地，压电/电致伸缩装置10基体部分(除了压电/电致伸缩元件14之外，即其包含固定部11、薄板部12和保持部13)通过陶瓷粗胚片层叠处理来制造。同时，压电/电致伸缩元件14可通过膜层形成过程来制造，可调整该过程以形成薄膜、厚膜或相似膜。
陶瓷粗胚片层叠处理允许压电/电致伸缩装置10中基体部分的各组件的整体成形。因此，使用陶瓷粗胚片层叠处理可使得各组件间的结合部分随着时间推移也几乎不受状态变化的影响，从而可加强结合部分的可靠性并保证刚度。当基体部分通过层压金属板形成时，使用扩散结合处理可使得各组件间的结合部分随着时间推移也几乎不受状态变化的影响，从而可保证结合部分的可靠性和刚度。
根据本实施方式的如图1所示的压电/电致伸缩装置10中，薄板部12和固定部11间的边缘部分(结合部分)，以及薄板部12和对应保持部13间的边缘部分(结合部分)，作为位移行为的支点。因此，结合部分的可靠性是决定压电/电致伸缩装置10的特性的重要因素。
下面所述的制造方法具有高生产率和极好的可成形性，从而可以在短时间内以很好的再生率量产具有预定形状的压电/电致伸缩装置10。
在下面的描述中，通过层叠多个陶瓷粗胚片得到的层叠片可定义为陶瓷粗胚层叠片22(请参见图6)；通过煅烧陶瓷粗胚层叠片22得到的整体可定义为陶瓷层叠片23(请参见图7)。
制造方法的具体实现如下：准备一单张薄片，使等同于多个纵向和横向排列在一起的图7的陶瓷层叠片；相应于形成压电/电致伸缩元件14的多个层叠片24(请参见图8)的一层叠片，连续在预定区域的薄片表面形成；切割该薄片，由此可按相同处理过程制造多个压电/电致伸缩装置10。此外，与单窗口(包含如图5中所示的Wd1等)联合可生产两个或多个压电/电致伸缩装置10。为了简化描述，下文将描述通过切割陶瓷层叠片从陶瓷层叠片中获得单个压电/电致伸缩装置10的方法。
首先，将粘合剂、溶剂、分散剂、可塑剂等与氧化锆陶瓷粉混合，进而形成浆。对浆进行去沫处理。利用该去沫浆，通过逆转辊式涂布处理、刮粉处理等类似处理，形成预定厚度的矩形陶瓷粗胚片。
接着，如图5所示，如有必要，通过利用冲模，激光机或类似机器进行下料，由上面准备的陶瓷粗胚片形成多个陶瓷粗胚片21a到21f。
在图5的实例中，矩形窗格Wd1到Wd4分别在陶瓷粗胚片21b到21e中。窗格Wd1和Wd4的形状几乎相同，而窗格Wd2和Wd3的形状几乎相同。陶瓷粗胚片21a和21f中的每一个包括可形成薄板部12的部分。陶瓷粗胚片21b和21e中的每一个包括可形成保持部13的部分。请注意，所给的陶瓷粗胚片数目仅仅是一个例子。在图例中，陶瓷粗胚片21c和21d可由有预定厚度的单个粗胚片或层叠在一起以得到预定厚度的多个陶瓷粗胚片或有预定厚度的粗胚层叠片替换。
其后，如图6所示，将陶瓷粗胚片21a到21f层叠并压力接合在一起，进而形成陶瓷粗胚层叠片22。接着，烧制该陶瓷粗胚层叠片进而形成如图7所示的陶瓷层叠片23。
对于形成陶瓷粗胚层叠片22(对于整体层叠片)的压力接合操作，数目和顺序都无特定限制。如果存在通过单向施加压力(在单方向上的应用压力)无法充分传送到压力的某部分，则可重复多次压力接合，或者在压力接合中使用带压力传送物质的浸渍(impregnation)。此外，例如，根据所要制造的压电/电致伸缩装置10的结构和功能，可适当决定窗格Wd1到Wd4的形状以及陶瓷粗胚片的数目和厚度。
当通过加热实现上述整体层叠片的压力接合时，层叠片可获得更稳定状态。在进行压力接合之前通过涂抹或压印将主要包含陶瓷粉和粘合剂、作为粘合辅助层的糊、浆等应用到陶瓷粗胚片上时，可加强陶瓷粗胚片间的表面粘合状态。在这种情况下，出于粘合可靠性的考虑，用于粘合辅助的陶瓷粉优选地包含与用于陶瓷粗胚片21a到21f的材料相同或类似的成分。此外，当陶瓷粗胚片21a到21f很薄时，处理陶瓷粗胚片21a到21f时使用塑料膜(特别地，覆有含硅树脂脱模剂的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜)是优选的。当窗格Wd1和Wd4等在相对较薄的薄片，如陶瓷粗胚片21b和21e，上形成时，在进行窗格Wd1和Wd4等的形成操作之前，各薄片应附加到上述塑料膜中。
接着，如图8所示，压电/电致伸缩层叠片24在陶瓷层叠片23的两相对面上形成；即在烧制后的陶瓷粗胚片21a和21f的对应表面上。压电/电致伸缩层叠片24的成形方式的实例包括厚膜形成方法和薄膜形成方法，厚膜形成方法例如丝网印刷法、浸渍法、涂层法和电泳法等；薄膜形成方法例如离子电镀法、溅射镀膜法、真空蒸镀法、离子电镀法、化学蒸镀(CVD)法和电镀法。
在压电/电致伸缩层叠片24成形过程中使用这些膜形成方法，则无需适应粘合剂，即可将压电/电致伸缩层叠片24和薄板部12整体结合(排放)在一起，从而保证可靠性和再生率，并有助于整体化。
在此情况下，压电/电致伸缩层叠片24的成形过程更多优先选择厚膜形成方法。在膜成形中，厚膜形成方法允许使用糊、浆、悬浮液、乳状液、溶胶等，这些溶剂包含的主要成分是压电陶瓷颗粒或压电陶瓷粉，其平均颗粒大小为0.01到5μm，最好是0.05到3μm。通过煅烧这样形成的膜所获得的压电/电致伸缩层叠片24表现出良好的压电/电致伸缩特性。
电泳法的优势在于可形成具有高密度和形状高精确性的膜。丝网印刷法可同时控制膜厚度和形态形成，进而可简化制造过程。
下面将详细描述陶瓷层叠片23和压电/电致伸缩层叠片24的成形方法的一个例子。首先，陶瓷粗胚层叠片22在1,200到1,600℃的温度下进行整体煅烧，进而形成如图7所示的陶瓷层叠片23。煅烧之后，如图3所示，将电极14a1压印到陶瓷层叠片23两相对面的预定位置上。接着，压印并煅烧压电/电致伸缩层14b1。煅烧之后，将电极14a2压印在相应压电/电致伸缩层14b1上。重复进行该操作预定次数，从而形成压电/电致伸缩层叠片24。接着，压印并煅烧将电极14a1、14a3和14a5通过电线连接到驱动电路的接线端(图未示)以及可将电极14a2和14a4通过电线连接到驱动电路的接线端(图未示)。
作为选择方案之一，也可按如下步骤形成压电/电致伸缩层叠片24。压印并煅烧底部电极14a1。接着，压印压电/电致伸缩层14b1和电极14a2并同时煅烧。其后，类似于上述方法，压印单个压电/电致伸缩层和单个电极然后同时煅烧，按预定次数重复进行该操作。
例如，在此情况下，电极14a1、14a2、14a3和14a4的组成材料的主要成分是铂(Pt)；压电/电致伸缩层14b1到14b4的组成材料的主要成分是锆钛酸铅(PZT)；电极14a5的组成材料是金(Au)；而接线端的组成材料是银(Ag)。此时，选择材料的方式是它们的煅烧温度应随着层压顺序的上升而降低。这样，在特定煅烧阶段，已煅烧材料不会发生再烧结，从而避免发生诸如脱落或电极材料粘合的问题。
适当材料的选择使得压电/电致伸缩层叠片24中各组件及接线端可进行顺序压印，然后在同一煅烧操作中进行整体煅烧。此外，压电/电致伸缩层叠片24也可按如下方法形成：最外层压电/电致伸缩层14b4的煅烧温度可调整为高于压电/电致伸缩层14b1到14b3的煅烧温度，从而最终可让压电/电致伸缩层14b1到14b4达到相同烧结状态。
压电/电致伸缩层叠片24中各组件及接线端可通过薄膜形成方法形成，如溅射镀膜法或蒸镀法。在此情况下，热处理并非必需的。
可采用下列同时煅烧方法。压电/电致伸缩层叠片24在陶瓷粗胚层叠片22的两相对面上形成；即在陶瓷粗胚片21a和21f的对应表面上。接着，同时煅烧陶瓷粗胚层叠片22和压电/电致伸缩层叠片24。
在同时煅烧压电/电致伸缩层叠片24和陶瓷粗胚层叠片22的示例方法中，通过采用浆原材料的胶带形成法或类似方法，形成压电/电致伸缩层叠片24的粗模(precursors)；通过热压力接合或类似工艺，在陶瓷粗胚层叠片22的两相对面上碾压压电/电致伸缩层叠片24的粗模；接着，同时煅烧该粗模和陶瓷粗胚层叠片22。不过，在此方法中，必须事先通过上述任一膜成形法，在陶瓷粗胚层叠片22的两相对面和/或对应压电/电致伸缩层叠片24上形成电极14a1。
在另一种方法中，作为压电/电致伸缩层叠片24的组成层，电极14a1到14a5和压电/电致伸缩层14b1到14b4至少应丝网印刷到陶瓷粗胚层叠片22的某些部分，这些部分最终将形成对应薄板部12；并同时煅烧组成层和陶瓷粗胚层叠片22。
根据组成层的材料，适当决定压电/电致伸缩层叠片24的组成层的煅烧温度，但一般为500到1,500℃。压电/电致伸缩层14b1到14b4的优选煅烧温度为1,000到1,400℃。在此情况下，为了控制压电/电致伸缩层14b1到14b4的成分，当压电/电致伸缩层14b1到14b4的材料蒸发处于受控状态时(如，出现蒸发源)，进行烧结。同时煅烧压电/电致伸缩层14b1到14b4和陶瓷粗胚层叠片22时，它们彼此的煅烧条件必须一致。压电/电致伸缩层叠片24无需在陶瓷层叠片23或陶瓷粗胚层叠片22的两相对面上形成，但可只在陶瓷层叠片23或陶瓷粗胚层叠片22的单个平面上形成。
接着，通过切割从陶瓷层叠片23去除多余部分，如上所述，压电/电致伸缩层叠片24在陶瓷层叠片23之上形成(下文中，“包含陶瓷层叠片23和压电/电致伸缩层叠片24的整体”，是组成压电/电致伸缩装置10的一部分，可称为“切割物”)。特殊地，如图9所示，沿着切割线(虚线)C1到C4切割该切割物。切割可通过机械机器(如，线性锯或切块/dicing)、激光器(如，YAG激光器或受激准分子激光器)或电子束机器进行切割。在本实施方式中，采用的是切块(dicing)。
更具体而言，首先，沿着切割线C1和C2切割该切割物。执行该切割之后，压电/电致伸缩装置10的总长度(即，保持部13末端和固定部11末端之间的长度)应在压电/电致伸缩装置10的最终长度允许范围之内。也就是说，沿着切割线C1和C2切割之后，可决定压电/电致伸缩装置10的最终长度。
接着，沿着切割线C3和C4切割该切割物。该切割得到的压电/电致伸缩装置10，其侧端面尚未进行下述的研磨过程。执行该切割之后，压电/电致伸缩装置10的厚度(即，压电/电致伸缩装置10两平行侧端面之间的长度)应比压电/电致伸缩装置10的最终厚度大50μm。这一厚度为50μm的部分对应于下面所述的研磨允许范围，该研磨在沿切割线C3和C4切割后形成的两切割面上进行。这样，压电/电致伸缩装置10的厚度并非由沿切割线C3和C4的切割决定，而是由随后在切割后形成的两切割面上进行的研磨决定的。
研磨允许范围可能是一个不是50μm的数值。大的研磨允许范围可减小压电/电致伸缩装置10的最终(已研磨)侧端面的表面粗糙度(即，压电/电致伸缩层14b1到14b4的最终侧端面)，但需要更长的研磨时间。因此，可根据最终侧端面的表面粗糙度和研磨需要时间来决定研磨允许范围。
优选的，进行切割时，窗体Wd1及其它窗体形成的孔利用填充物(如，腊或树脂)进行填充，从而在切割过程中避免薄板部(对应于陶瓷粗胚片21a和21f的部分)的抖动。切割之后，应通过适当溶剂分解该填充物或者通过加热或烧结将其烧尽。优选的，进行切割之前，有机树脂或包含有机树脂的浆糊等和陶瓷材料应用于层叠片24的表面，它们可在烘干和淬水之后加入到压电/电致伸缩元件14中，进而形成保护膜(保护层)。保护膜的厚度优选1到500μm，最好是20到100μm。可通过压印、溅射或类似技术形成该保护膜。可增加压电/电致伸缩元件中最外部电极层的厚度，从而使电极层可起到保护膜的作用。沿着切割线C3和C4的切割优选通过线性锯进行。
接着，在压电/电致伸缩装置10的两侧端面上进行研磨，该侧端面通过上述切割物的切割获得。特定地，沿着切割线C1-C4的切割，得到多个(未研磨的)压电/电致伸缩装置10，利用热熔腊，将各压电/电致伸缩装置10的两侧端面之一连接到预定研磨架(主板)的表面上，从而将各压电/电致伸缩装置10固定到主板上。
接着，各压电/电致伸缩装置10的两侧端面中，并非固定到主板上的另一侧端面(即，暴露在外的侧端面)，可通过带树脂粘合砂轮的表面研磨机进行研磨，从而可使设备厚度减少10μm左右。通过该研磨，可使多个压电/电致伸缩装置10的厚度彼此相等(即，使主板面到暴露在外的侧端面之间的高度彼此相等)。
随后，利用精研机对各暴露在外的侧端面进行镜面抛光，精研机使用金刚浆作为研磨剂，金刚浆包含的金刚颗粒大小为1μm或更小，从而可使设备厚度减少10μm左右。通过该镜面抛光，各压电/电致伸缩装置10(即，压电/电致伸缩层14b1到14b4)的两侧端面之一即完成。
接着，加热主板将热熔腊熔化，从而将各压电/电致伸缩装置10从主板上移除。接着，翻转各压电/电致伸缩装置10，利用热熔腊将上面已完成的侧端面连接到主板表面，从而再次将各压电/电致伸缩装置10固定到主板上。通过该步骤，即可将各未完成的侧端面暴露在外。
接着，与上述方法类似，利用带有上述树脂粘合砂轮的表面研磨机，对各未完成的侧端面进行研磨，从而可使设备厚度减少10μm左右。随后，利用上述精研机，对各已研磨而未完成的侧端面进行镜面抛光，精研机使用金刚浆作为研磨剂，金刚浆包含的金刚颗粒大小为1μm或更小，直至各压电/电致伸缩装置10的厚度介于压电/电致伸缩装置10的最终厚度允许范围之内，镜面抛光才完成。通过上述步骤，各压电/电致伸缩装置10(即，压电/电致伸缩层14b1到14b4)的两侧端面都完成了。如上所述，各压电/电致伸缩装置10的两侧端面都经过研磨。通过上述研磨或抛光，设备厚度的减少可适当变化。
接着，加热主板将热熔腊熔化，从而将各压电/电致伸缩装置10从主板上移除。随后，为了移除粘附在压电/电致伸缩装置10表面的热熔腊、研磨碎片、抛光粉等，将压电/电致伸缩装置10置于预定清洗台，利用芳烃溶剂、异丙醇、丙酮或诸如碱性清洁剂等的清洁剂用超声波清洁器进行清洗。
接着，将上述已清洗的各压电/电致伸缩装置10完全冲洗，然后在预定真空干燥器中进行真空烘干。通过上述步骤，可同时制造多个压电/电致伸缩装置10(如图1所示)。随后，各压电/电致伸缩装置10可进一步在温度为300℃到900℃(最好是500℃到850℃)的空气中实施热处理，进而烧尽或移除粘附在设备10表面的有机物质。
各压电/电致伸缩装置10(即，压电/电致伸缩层14b1到14b4)中上述已抛光(已完成)侧端面的表面粗糙度可通过控制抛光条件(如，所使用研磨剂的类型或颗粒大小)进行适当调整。例如，当使用颗粒大小为3μm或更小的金刚颗粒作为研磨材料时，侧端面的最大表面粗糙度(Ry)可调整为0.5μm，而当使用颗粒大小为0.5μm或更小的金刚颗粒作为研磨材料时，侧端面的最大表面粗糙度(Ry)可调整为0.1μm。表面粗糙度的获得如下所示：对测量表面(即，压电/电致伸缩装置10的侧端面)进行金溅镀(1,000)；利用激光显微镜在压电/电致伸缩装置侧端面上沿与层表面平行的方向(即，与薄板部12外表面平行的方向)的预定点处测量表面粗糙度，测量的长度为0.05mm。固定部11侧端面的表面粗糙度也可用针头类型的表面粗糙度仪表进行测量。
上述精研机利用其中包含金刚颗粒作为松散抛光粉(loose abrasivegrains)的金刚浆，通过该精研机完成的抛光也可通过预定砂纸来完成。如此抛光的表面(即，压电/电致伸缩装置10的侧端面)可进一步进行喷砂抛光(blast finishing)，进而调整已抛光表面的表面粗糙度。此外，该抛光表面可采用包含滚筒研磨、逆溅射、离子铣、化学蚀刻、等离子蚀刻、雷射烧蚀、热侵蚀和热处理等在内的任何一种技术，或者也可将这些技术的任意两种或多种组合在一起，进而调整抛光表面的粗糙度和表面应力。
优选地，对上述切割物(或压电/电致伸缩装置10)执行上面所述的各步骤(从切割到真空干燥)，该切割物在预定位置与薄板切割基体(与切割物一起切割)通过粘合剂结合在一起，薄板切割基体诸如为玻璃板、硅片、有机树脂材料形成的板或膜(如，PET、PC、PE或PP)。这些切割基体与切割物结合在一起的情况下，例如，当上述过程(包括切割和真空干燥)中需要移除物体时，仅握住切割基体而不需与物体直接接触即可将物体移除。因此，可避免发生由切割物(或压电/电致伸缩装置10)的意外弯曲、裂化或侵蚀等引起的缺陷。
特别更适宜地，例如，准备一薄片，其结构为多个切割物纵向和横向排列在单个平面上；切割薄片之前，利用粘合剂将薄板切割基体与薄片表面粘合在一起；同时切割该基体与薄片，进而形成与该切割基体粘合在一起的(未经抛光的)压电/电致伸缩装置10。
通过如上所述的切割和抛光以形成压电/电致伸缩装置10侧端面(即，压电/电致伸缩层14b1到14b4)，为了确认产生的灰尘量(由于粒子分离)有所降低，可进行灰尘量测定试验。下面将描述该试验的过程和结果。
灰尘量测定试验的步骤如下所示。
1.利用预定的超纯水制造装置得到预定量的超纯水。
2.用上面得到的超纯水充分清洗烧杯。
3.将上面得到的超纯水(Q1m3)装入已清洗干净的烧杯中。
4.将装有超纯水(Q1m3)的烧杯应用于US清洁器一分钟。
5.利用粒子计数器计算烧杯中超纯水(Q1m3)所含的离子数(即，超纯水本身所含的粒子数)，根据该计量结果测定每单位体积超纯水所含的粒子数(A)。
6.计量出上述粒子数之后，将试验样本放置到烧杯中所含的超纯水(Q2m3中，并将该烧杯应用于US清洁器一分钟。
7.利用上述粒子计数器计算烧杯中超纯水(Q2m3)所含的离子数(即，超纯水本身所含的粒子数和从试验样本中去除的粒子数)，根据该计量结果可测定每单位体积超纯水所含的粒子数(B)。
8.可根据下列公式判定从试验样本中去除的粒子数，即灰尘量(N)：N＝(B-A)·Q2。
可准备下列三类试验样本(每类一个样本)：
1号：侧端面未研磨的试验样本(即，图1中的压电/电致伸缩装置10且其侧端面未经研磨)；
2号：侧端面未研磨但已经过用于微裂纹分离的热处理的试验样本(即，图1中的压电/电致伸缩装置10且其侧端面未经研磨，但已经过300℃到800℃的热处理)；
3号：侧端面已研磨的试验样本(即，本发明的产品，对应于图1中的压电/电致伸缩装置10)。
表1给出了对上述三类试验样本(即，三个试验样本)进行灰尘量测定试验的结果。
表1
  编号  试验样本   灰尘量N(粒子)   注意事项
  1  侧端面未研磨的样本   10,000到30,000   比较产品
  2  经过热处理的1号样本   5,000到10,000   同上
  3  侧端面已研磨的样本   5,000到10,000   发明产品
由表1可见，侧端面未经研磨的样本经过上述用于微粒分离的热处理或研磨侧端面之后，因微裂纹分离引起的灰尘量(N)有所减少。
如上所述，本发明的压电/电致伸缩装置可用作有源元件，诸如用于通信和能源应用、振荡器和鉴别器的各种变频器、各种制动器、频域功能部件(滤波器)、变压器、振荡器和共鸣器；同时也可用作各种感应器中的感应元件，诸如超声波感应器、加速度感应器、角速度感应器、冲击感应器和质量感应器。此外，压电/电致伸缩装置可用作装置中的各种制动器，用于位移、位置调整，或角度调整光学设备、精仪设备及类似设备中各种精密部件。
压电/电致伸缩装置的压电/电致伸缩层具有一侧端面(切割面或加工面)(作为压电/电致伸缩元件(压电/电致伸缩装置)的侧端面)，它形成单一平面且其表面粗糙度的算术平均值为0.05μm或更小。通过对粗糙表面进行切块，而后进行抛光加工，可形成侧端面。
通过抛光对侧端面进行加工，可将压电/电致伸缩层的侧端面的表面粗糙度降低到0.05μm或更小，从而在侧端面附近形成均匀残留变形(即，残留应力)。因此，例如，当压电/电致伸缩层在压电/电致伸缩装置运行期间发生变形时，避免了在侧端面附近产生本地异常高应力(应力集中)，进而避免发生粒子分离趋势。
在切块过程中由于负载应用在压电/电致伸缩层的侧端面附近产生的微裂纹，可通过研磨该粗糙表面将其消除。因此，尽管在压电/电致伸缩装置操作过程中产生的重复应力会施于压电/电致伸缩层(即，尽管压电/电致伸缩层发生重复变形)，也不会发生因微裂纹变大而引起的粒子分离。
因此，已经切块的压电/电致伸缩装置，无需为了避免压电/电致伸缩层的侧端面中的离子分离而实行上述热处理以消除微裂纹，热处理会导致生产效率的降低。此外，可加快切块速度；即，可缩短切块所需的时间，因为切块之后会进行研磨等处理，所以没有必要将切块所形成粗糙表面的表面粗糙度调整到相对较低的水平。
因此，根据本发明，可高效生产压电/电致伸缩装置，且该装置可应用于侧端面微粒分离应限制在最低可能水平的环境中；即，例如，压电/电致伸缩装置可用于控制硬盘磁头位置的制动器。
本发明不限于上述实施例，在本发明范围内可作各种修改。例如，在上述实施例中，沿图9所示的切割线C1和C2对切割物进行切割之后，再沿着切割线C3和C4对切割物进行切割。不过，在沿着切割线C1和C2对切割物进行切割之前，也可先沿着切割线C3和C4对切割物进行切割。
在上述实施例中，切割物(即，压电/电致伸缩装置)的切割完成之后，用表面研磨机对压电/电致伸缩装置中的侧端面进行研磨，然后利用精研机对其进行抛光以完成加工。然而，切割物(即，压电/电致伸缩装置)的切割完成之后，利用表面研磨机对压电/电致伸缩装置中的侧端面进行研磨的步骤可以省略，仅通过精研机对其抛光即可完成压电/电致伸缩装置的侧端面。
在上述实施例中，压电/电致伸缩元件14包含多个电极14a1到14a5和多个压电/电致伸缩层14b1到14b4。然而，压电/电致伸缩元件可由一对电极以及夹在该对电极间的单个压电/电致伸缩层组成。
在固定部11、薄板部12和保持部13是由金属形成的情况下，图7所示的陶瓷层叠片23可由相同形状的金属结构替代，与陶瓷层叠片形状相同的金属结构可通过铸造得到。可选地，可准备与图5所示的陶瓷粗胚片形状相同的金属薄板，并通过覆层处理将其层叠在一起，从而形成与陶瓷层叠片23形状相同的金属结构。
在上述实施例的压电/电致伸缩装置10中，可在成对保持部13间持有物体。不过，如图10所示，通过粘合剂13b可在成对保持部13间持有间隔装置13a。此外，如图11所示，可通过焊接或类似技术在根据上述实施例的压电/电致伸缩装置的保持部的侧端面(图11中的较低表面)上持有物体。
此外，可使用如图12所示的结构。特定地，上述实施例中固定部11的中心部分被切开，进而形成一对固定部11a，这样固定部11a可支持相应薄板部12。成对薄板部12的末端部分可完整连接在一起，进而形成保持部13a。
在上述实施例的压电/电致伸缩装置10中，薄板部12的末端部分(即，保持部13)的厚度调整为大于薄板部12(参见图1)的厚度(Dd)。不过，如图4所示，薄板部12的末端部分的厚度可调整为等于薄板部12的厚度(Dd)，而各末端部分可向外弯曲一定角度。利用该配置，要在成对薄板部12间保持的物体能很容易地插入到末端部分。另外，当保持物通过焊接(bonding)进行固定时，应在焊接表面使用粘合剂。
可选地，薄板部12的末端部分的厚度可调整为等于薄板部12的厚度(Dd)，而各末端部分可向外弯曲一定角度。利用该配置，当保持物通过焊接进行固定时，不会发生因焊接强度的增加而引起物体的脱落趋势。
当上述实施例的压电/电致伸缩装置10中的侧端面进行抛光时，可能在薄板部12中或薄板部12与固定部11间的边界处产生裂纹。在此情况下，侧端面(即，已抛光表面)呈现为镜面状态，因此，利用冶金显微镜或立体显微镜很难检测出该裂纹。
不过，当利用视场光阑(field stop)使入射光线进入基体部分时，可检测到该裂纹。裂纹检测的机制为：入射光在基体内部散射，散射光线因裂纹边界而被阻止，从而使裂纹产生区域变得非常明显。与上述情形类似，可通过观察发射光线检测裂纹。不过，该检测需要用透明夹板将压电/电致伸缩装置10夹住。
薄板部12(震动板)中产生的裂纹可利用震动板共振频率的方法进行检测。特别地，该方法基于下列现象：震动板共振频率随着裂纹的产生而下降，当震动板共振频率低于预定正常范围时，即可检测出裂纹。
不过，裂纹的尺寸越小，因裂纹产生引起的共振频率的降低量就越小。因此，当震动板中产生小裂纹时，震动板共振频率可能仍在预定正常范围内，从而无法检测小裂纹。为了避免发生这样的检测失误，在测量震动板共振频率之前，震动板必须经过处理使板中产生的裂纹充分生长，这样震动板的共振频率就变得比上述预定正常范围更低。
使震动板中产生的裂纹生长的处理实例包含下列处理，驱动压电/电致伸缩装置10的驱动信号频率应在预定时间段内按预定循环在预定频率范围(包含震动板的共振频率)内扫描(sweep)。在此处理中，应适当确定驱动信号的电压(即，驱动电源)为一电平，从而使得已在震动板中生成的裂纹长大，而无裂纹的震动板却不被破坏(即，无裂纹的震动板中不会产生新的裂纹)，同时应根据震动板的断裂强度判断震动板的共振频率。

Claims (2)

1.一种压电/电致伸缩装置，其包括：
薄板部；
支撑薄板部的固定部；和
至少在薄板部的一个平面上形成的压电/电致伸缩元件，压电/电致伸缩元件包括层叠在一起的多个电极和至少一个压电/电致伸缩层，形成单个平面的压电/电致伸缩元件的侧端面由所述多个电极的各侧端面和所述至少一个压电/电致伸缩层的侧端面组成，其特征在于：
压电/电致伸缩层的侧端面的表面粗糙度的算术平均值为0.05μm或更小。
2.如权利要求1所述的压电/电致伸缩装置，其中，
压电/电致伸缩层的侧端面通过研磨压电/电致伸缩元件的侧端面而形成，其形成所述单个平面。
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