DE60035932T2 - Piezoelektrisches/elektrostriktives Bauelement und dessen Herstellungsverfahren - Google Patents

Piezoelektrisches/elektrostriktives Bauelement und dessen Herstellungsverfahren Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung, die mit einem beweglichen Abschnitt bereitgestellt ist, der basierend auf der Verschiebung eines piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements betätigt wird, oder eine piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung, die in der Lage ist, die Verschiebung eines beweglichen Abschnitts durch ein piezoelektrisches/elektrostriktives Element zu detektieren, und ein Verfahren zur Herstellung derselbigen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung mit ausgezeichneter mechanischer Festigkeit, Stoßfestigkeit und Feuchtigkeitsbeständigkeit, die es ermöglicht, dass ein beweglicher Abschnitt in einem großen Ausmaß effizient bewegt werden kann, und ein Verfahren zur Herstellung derselbigen.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • In den letzten Jahren zeigte sich, dass im Bereich der Optik, magnetischen Aufzeichnung, Feinbearbeitung und dergleichen ein Verschiebungselement erforderlich ist, das zur Einstellung einer optischen Weglänge oder einer Position im Submikrometerbereich in der Lage ist. Die Entwicklung eines Verschiebungselements, das eine Verschiebung aufgrund des inversen piezoelektrischen Effekts oder des elektrostriktiven Effekts nutzt, der auftritt, wenn Spannung an ein piezoelektrisches/elektrostriktives Material (z.B. eine ferroelektrische Substanz) angelegt wird, wird vorangetrieben.
  • Wie in 53 dargestellt, umfassen die bisher offenbarten Verschiebungselemente einen piezoelektrischen Aktuator, der einen Befestigungsabschnitt 404, einen beweglichen Abschnitt 406 und einen Stababschnitt 408, der diese hält, umfasst, welche einstückig mit einem Loch 402, das durch ein plattenförmiges Element 400 aus einem piezoelektrischen/elektrostriktiven Material bereitgestellt ist, und mit einer auf dem Stababschnitt 408 bereitgestellten Elektrodenschicht 410 ausgebildet sind (siehe z.B. Japanische Offenlegungsschrift Nr. 10-136665 ).
  • Der piezoelektrische Aktuator wird so betätigt, dass der Stababschnitt 408, wenn eine Spannung an die Elektrodenschicht 410 angelegt wird, in eine Richtung entlang der Gerade, die man durch die Verbindung des Befestigungsabschnitts 404 mit dem beweglichen Abschnitt 406 erhält, gemäß dem inversen piezoelektrischen Effekt oder dem elektrostriktiven Effekt eine Ausdehnung oder Kontraktion erfährt. Der bewegliche Abschnitt 406 kann daher eine kreisbogenförmige Verschiebung oder eine Rotationsverschiebung in der Ebene des plattenförmigen Elements 400 durchführen.
  • Andererseits offenbart die Japanische Offenlegungsschrift Nr. 63-64640 ein Verfahren in Bezug auf einen Aktuator, der auf der Verwendung eines Bimorphs beruht. In diesem Verfahren werden Elektroden für das Bimorph geteilt bereitgestellt. Die geteilten Elektroden werden wahlweise gesteuert, sodass eine hoch-präzise Positionierung mit hoher Geschwindigkeit erfolgen kann. Dieses Patentdokument offenbart eine Struktur (besonders in 4), in der beispielsweise zwei einander gegenüberliegende Bimorphe verwendet werden.
  • Der oben beschriebene piezoelektrische Aktuator bedingt jedoch das Problem, dass das Betätigungsausmaß des beweglichen Abschnitts 406 klein ist, da die Verschiebung in Ausdehnungs- und Kontraktionsrichtung des piezoelektrischen/elektrostriktiven Materials (d.h. in eine Richtung innerhalb der Ebene des plattenartigen Körpers 400) so wie sie ist auf den beweglichen Abschnitt 406 übertragen wird.
  • Alle Teile des piezoelektrischen Aktuators bestehen aus einem piezoelektrischen/elektrostriktiven Material, das zerbrechlich und relativ schwer ist. Dadurch entstehen die folgenden Probleme. Die mechanische Festigkeit ist gering, und der piezoelektrische Aktuator weist schlechtere Handhabungseigenschaften, Stoßfestigkeit und Feuchtigkeitsbeständigkeit auf. Außerdem ist der piezoelektrische Aktuator selbst schwer und sein Betrieb neigt dazu, durch schädliche Vibrationen (beispiels weise Restvibrationen und Schallvibrationen bei Hochgeschwindigkeitsbetätigung) beeinflusst zu werden.
  • Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen wurde vorgeschlagen, das Loch 402 mit einem flexiblen Füllmaterial zu füllen. Es ist jedoch klar, dass das Verschiebungsausmaß durch den inversen piezoelektrischen Effekt oder den elektrostriktiven Effekt auch dann reduziert wird, wenn das Füllmaterial lediglich eingesetzt wird.
  • JP-A-58-151077 offenbart eine piezoelektrische Vorrichtung mit darin zwischen einer flexiblen Elektrode aus Federmetall und metallenen Platten eingesetzten piezoelektrischen Filmen.
  • WO 99/01901 offenbart eine parallele Plattenstruktur mit einem Paar bimorpher piezoelektrischer Elemente, die durch prismenförmige Isolationsabstandsstücke geteilt sind.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung entstand unter Berücksichtigung der zuvor erläuterten Probleme; ein Ziel dieser Erfindung ist es, eine piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung derselbigen bereitzustellen, wodurch ermöglicht wird, ein Verschiebungselement zu erhalten, das von schädlichen Vibrationen kaum beeinflusst wird und das zu Hochgeschwindigkeitsantworten mit hoher mechanischer Festigkeit in der Lage ist, und gleichzeitig ausgezeichnete Handhabungseigenschaften, Stoßfestigkeit und Feuchtigkeitsbeständigkeit aufweist, wodurch es möglich wird, eine Vorrichtung mit geringem Gewicht, insbesondere mit einem beweglichen Abschnitt oder Befestigungsabschnitt mit geringem Gewicht zu erzielen, und die Handhabungseigenschaft der Vorrichtung und Bindungseigenschaft für Teile, die am beweglichen Abschnitt angebracht werden sollen, sowie die Befestigungseigenschaft der Vorrichtung zu verbessern, damit der bewegliche Abschnitt bei relativ geringer Spannung stark verschoben wird, und es ist möglich, eine Hochgeschwindigkeitsverschiebung der Vorrichtung, insbesondere des beweglichen Ab schnitts, zu erreichen (Umsetzung einer hohen Resonanzfrequenz) sowie ein Sensorelement zu erhalten, das eine genaue Detektion der Vibration des beweglichen Abschnitts ermöglicht.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung sind eine wie in Anspruch 1 dargelegte piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung sowie ein wie in Anspruch 85 erläutertes Verfahren bereitgestellt.
  • Demgemäß kann der dünne Plattenabschnitt in einem großen Ausmaß sogar dann verschoben werden, wenn die Bereichsgröße des gestapelten piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements auf der Ebene nicht vergrößert wird. Ferner weist die piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung eine ausgezeichnete Stärke und Härte auf, da deren dünner Plattenabschnitt aus Metall ist. Ferner ist es möglich, mit dem schnellen Verschiebungsvorgang übereinzustimmen.
  • Mit anderen Worten, gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, auf jede Schwankung der Verwendungsumgebung und jeder ernster Verwendungsstatus in ausreichender Weise zu reagieren. Die piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung weist eine ausgezeichnete Stoßfestigkeit auf und es ist möglich, ein lange Lebensdauer der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung zu erreichen und die Handhabung der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung zu verbessern. Ferner kann der dünne Plattenabschnitt bei einer relativ niedrigen Spannung in großem Ausmaß verschoben werden. Die Starrheit des dünnen Plattenabschnitts ist groß, die Filmdicke des Aktuatorfilms ist dick und die Starrheit desselben ist hoch. Daher ist die Erzielung einer hohen Geschwindigkeit des Verschiebungsvorgangs des dünnen Plattenabschnitts (Realisierung einer hohen Resonanzfrequenz) möglich.
  • Es wird bevorzugt, dass die Vielzahl an Elektrodenfilmen, die in dem mehrschichtigen Element zur Bildung des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements enthalten sind, gestapelt sind, um verschiedene Endflächen zu haben und sie sind so verbunden, dass eine identische Spannung an jeder anderen Schicht angelegt wird. Es ist vorzuziehen, dass der Aktuatorfilm aus dem mehrschichtigen Element mit zehn Schichten oder weniger besteht. Es wird bevorzugt, dass der Aktuatorfilm mithilfe eines Mehrschicht-Druckverfahrens ausgebildet wird. Ferner wird bevorzugt, dass eine Positionsdiskrepanz in einer Richtung in derselben Ebene, die auf einer senkrechten Vorsprungsebene jedes der Elektrodenfilme, die wie jede andere Schicht angeordnet sind, auftritt, nicht mehr als 50 μm beträgt. Es ist vorzuziehen, dass das Haftmittel eine Dicke von nicht mehr als 15 μm hat.
  • In der vorliegenden Erfindung wird ebenfalls bevorzugt, dass eine Unterschicht auf einer Oberfläche des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements gegenüber dem dünnen Plattenabschnitt ausgebildet ist. Es ist ebenfalls vorzuziehen, dass eines oder mehrere Löcher oder Vertiefungen in zumindest einem Abschnitt des dünnen Plattenabschnitts ausgebildet sind, in dem das piezoelektrische/elektrostriktive Element ausgebildet ist. In dieser Anordnung tritt das Haftmittel in das Innere des Lochs oder der Vertiefung ein und somit wird der Anhaftbereich im Wesentlichen vergrößert. Ferner ist die Erzielung einer dünnen Dicke des Haftmittels möglich. Es wird ebenfalls bevorzugt, dass zumindest ein Abschnitt einer Oberfläche des dünnen Plattenabschnitts, auf dem das piezoelektrische/elektrostriktive ausgebildet wird, eine raue Oberfläche ist. In dieser Anordnung wird der Anhaftbereich im Wesentlichen vergrößert und somit kann eine dichte Anhaftung durchgeführt werden.
  • Vorzugsweise führen die Elektrodenfilme, die mit der oberen und unteren Oberfläche der jeweiligen piezoelektrischen/elektrostriktiven Schichten in Kontakt stehen, abwechselnd zu gegenüberliegenden Endflächen und die Endflächen-Elektroden, die die jeweiligen Elektrodenfilme elektrisch verbinden, die abwechselnd zu den gegenüberliegenden Endflächen führen, sind mit den Anschlüssen elektrisch verbunden, die auf einer Oberfläche einer äußersten Schicht der piezoelektrischen/elektrostriktiven Schicht bereitgestellt sind und die angeordnet sind, während sie jeweils durch einen vorbestimmten Abstand voneinander getrennt sind. Demgemäß kann das Ansteuersignal einfach zugeführt werden und das Detektionssignal kann einfach relativ zum gestapelten piezoelektrischen/elektrostriktiven Element erhalten werden. Die Realisierung der Bildung des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements vom Stapeltyp auf dem dünnen Plattenabschnitt ist möglich.
  • In der oben beschriebenen Erfindung wird ebenfalls bevorzugt, dass das piezoelektrische/elektrostriktive Element vom Stapeltyp einen im Wesentlichen rechteckigen parallelepipedflächigen Aufbau aufweist. Es ist vorzuziehen, dass der vorgegebene Abstand nicht weniger als 50 μm beträgt. Es ist ebenfalls vorzuziehen, dass zumindest einer der Anschlüsse und eine der Endflächen-Elektroden elektrisch miteinander mit einem Elektrodenfilm verbunden sind, der eine Filmdicke aufweist, die dünner als jene des Anschlusses und der Endflächen-Elektrode ist.
  • Vorzugsweise beträgt eine Minimalresonanzfrequenz der Vorrichtungsstruktur, die erhalten wird, wenn ein Objektelement mit einer im Wesentlichen der dem Befestigungsabschnitt entsprechenden Größe zwischen den offenen Enden des Paars dünner Plattenabschnitte vorhanden ist, nicht weniger als 20 kHz und ein relatives Verschiebungsausmaß zwischen dem Objektelement und dem Befestigungsabschnitt beträgt nicht weniger als 0,5 μm mit einer wesentlichen angelegten Spannung von 30 V bei einer Frequenz, die nicht mehr als ¼ der Resonanzfrequenz ist.
  • Demgemäß ist es möglich, dass ein Paar dünner Plattenabschnitte in einem erheblichen Umfang verschoben wird. Ferner ist es möglich, dass die Durchführung einer hohen Geschwindigkeit (Durchführung einer hohen Resonanzfrequenz) für den Verschiebungsvorgang der Vorrichtung, besonders des Paars dünner Plattenabschnitte, erzielt wird. Ferner ist es möglich, dass ein Verschiebungselement erhalten wird, das durch schädliche Schwingungen kaum beeinträchtigt ist, das zur Durchführung hoher Geschwindigkeitsreaktionen geeignet ist, das hohe mechanische Festigkeit aufweist und das eine ausgezeichnete Handhabungseigenschaft, Stoßfestigkeit und Feuchtigkeitsbeständigkeit hat. Weiters ist es möglich ein Sensorelement zu erhalten, welches das genaue Detektieren der Schwingung des beweglichen Abschnitts ermöglicht.
  • Der Befestigungsabschnitt kann unter Verwendung von Keramik oder Metall hergestellt werden. Die jeweiligen Komponenten können aus Keramikmaterialien oder aus Metallmaterialien hergestellt werden. Ferner können die jeweiligen Komponenten als eine Hybridstruktur hergestellt werden, die durch Kombinieren der aus Keramik- und Metallmaterialien erzeugten Komponenten erhalten werden.
  • Es wird bevorzugt, dass, wenn ein Haftmittel zwischen dem piezoelektrische/elektrostriktive Element und dem dünnen Plattenabschnitt angelegt wird, das Haftmittel eine Dicke aufweist, die nicht mehr als 10 % einer Dicke des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements ist. Es ist vorzuziehen, dass, wenn eines oder mehrere piezoelektrische/elektrostriktive Elemente auf einem dünnen Plattenabschnitt des Paars dünner Plattenabschnitte angeordnet sind, eine Dicke des einen dünnen Plattenabschnitts dicker als eine Dicke des anderen dünnen Plattenabschnitts ist.
  • Es wird bevorzugt, dass, wenn das Objektelement zwischen den offenen Enden des Paars dünner Plattenabschnitte angelegt wird, dann ein Abstand des Paars dünner Plattenabschnitte zwischen einem Grenzabschnitt relativ zum Objektelement und einem Grenzabschnitt relativ zum Befestigungsabschnitt nicht weniger als 0,4 mm und nicht mehr als 2 mm beträgt und jeder aus dem Paar dünner Plattenabschnitte weist eine Dicke auf, die nicht weniger als 10 μm und nicht mehr als 100 μm ist.
  • Es wird bevorzugt, dass das mehrschichtige Element zehn Schichten oder weniger hat. Ferner ist vorzuziehen, dass die piezoelektrische/elektrostriktive Schicht eine Dicke aufweist, die nicht weniger als 5 μm und nicht mehr als 30 μm hat. Es wird bevorzugt, dass der Elektrodenfilm eine Dicke hat, die nicht weniger als 0,5 μm und nicht mehr als 20 μm beträgt.
  • Es wird bevorzugt, dass die Vielzahl an Elektrodenfilmen, die in dem mehrschichtigen Element zum Aufbau des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements enthalten sind, abwechselnd gestapelt sind und diese so verbunden sind, dass eine ähnliche Spannung an jeder anderen Schicht angelegt wird.
  • Insbesondere da der dünne Plattenabschnitt aus Metall ist, wird das piezoelektrische/elektrostriktive Element derart ausgebildet, dass nur die piezoelektrische/elektrostriktive Schicht der ersten Schicht oder der Elektrodenfilm der ersten Schicht des mehrschichtigen Elements zum Aufbau des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements in Kontakt mit dem dünnen Plattenabschnitt sind. Dadurch wird die Vermeidung des Phänomens einer Kurzschlussbildung zwischen den verschiedenen Elektroden möglich.
  • Es wird ebenfalls bevorzugt, dass eines der Enden der Elektrodenschicht in einer Position ausgebildet ist, die nicht zumindest den Befestigungsabschnitt, wie in Draufsicht dargestellt, umfasst. Es ist ebenfalls vorzuziehen, dass ein Ende des mehrschichtigen Elements zur Ausbildung des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements in einer Position ausgebildet ist, die nicht zumindest den Befestigungsabschnitt, wie in Draufsicht zu sehen, umfasst.
  • Es ist vorzuziehen, dass (1 – Lb/La) nicht weniger als 0,4 ist, vorausgesetzt La steht für den kürzesten Abstand des Paars dünner Plattenabschnitte zwischen einem Grenzabschnitt relativ zum Objektelement und einem Grenzabschnitt relativ zum Befestigungsabschnitt und Lb steht für den kürzesten Abstand der Abstände vom Grenzabschnitt zwischen dem dünnen Plattenabschnitt und einem der Objektelemente und dem Befestigungsabschnitt, auf dem das mehrschichtige Element zur Ausbildung des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements nicht ausgebildet ist, mit einem Ende des Elektrodenfilms. Besonders bevorzugt wird, dass (1 – Lb/La) 0,5 bis 0,8 ist.
  • Es ist vorzuziehen, dass der dünnen Plattenabschnitt aus einer Metallplatte besteht, die einem Kaltwalzverfahren unterzogen wird.
  • Es wird ebenfalls bevorzugt, dass es einem Haftmittel, das eine Dicke von nicht weniger als 0,1 μm und nicht mehr als 30 μm hat, nicht ermöglicht wird, zwischen dem dünnen Plattenabschnitt und dem mehrschichtigen Element zur Ausbildung des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements angelegt zu werden. In dieser Anordnung kann das Haftmittel organisches Harz sein oder das Haftmittel kann Glas, Hartlot oder Weichlot sein.
  • Es wird ebenfalls bevorzugt, dass eine Unterschicht auf einer Oberfläche des mehrschichtigen Elements gegenüber dem dünnen Plattenabschnitt ausgebildet ist. Es ist ebenfalls vorzuziehen, dass eines oder mehrere Löcher oder Vertiefungen auf zumindest einem Abschnitt des dünnen Plattenabschnitts ausgebildet sind, auf dem das mehrschichtige Element ausgebildet ist. In dieser Anordnung tritt das Haftmittel ins Innere des Lochs und der Vertiefung ein und somit wird der Anhaftbereich im Wesentlichen vergrößert. Ferner ist es möglich, eine dünne Dicke des Haftmittels zu verwenden. Es wird ebenfalls bevorzugt, dass zumindest ein Abschnitt einer Oberfläche des dünnen Plattenabschnitts, auf dem das mehrschichtige Element ausgebildet ist, eine raue Oberfläche ist. In dieser Anordnung wird der Anhaftbereich im Wesentlichen vergrößert und somit kann die Anhaftung dicht durchgeführt werden. Es ist vorzuziehen, dass es einem Haftmittel, das eine Dicke von nicht weniger als 0,1 μm und nicht mehr als 30 μm aufweist, ermöglicht wird, zwischen dem dünnen Plattenabschnitt und zumindest dem Befestigungsabschnitt angelegt zu werden. In dieser Anordnung kann das Haftmittel organisches Harz sein oder das Haftmittel kann Glas, Hartlot oder Weichlot sein.
  • Es ist vorzuziehen, dass eine Vorstehform des Haftmittels, das von einem gegenüberliegenden Abschnitt zwischen dem dünnen Plattenabschnitt und zumindest dem Befestigungsabschnitt vorsteht, eine Krümmung aufweist. In dieser Anordnung werden die Innenwand des Befestigungsabschnitts und die Innenwand jedes der dünnen Plattenabschnitte werden als Anhaftoberfläche verwendet. Daher wird der Anhaftbereich vergrößert und die Erhöhung der Anhaftstärke ist möglich. Ferner kann die Spannungskonzentration, die ansonsten auf dem verbundenen Abschnitt (winkeligen Abschnitt) zwischen der Innenwand des Befestigungsabschnitts und der Innenwand jedes der dünnen Plattenabschnitte hervorgerufen wird, wirksam verteilt werden.
  • Es ist vorzuziehen, dass, wenn ein Objektelement zwischen den offenen Enden des Paars dünner Plattenabschnitte angelegt wird, zumindest ein winkeliger Abschnitt des Befestigungsabschnitts gegenüber dem Objektelement abgeschrägt ist. In dieser Anordnung kann das Vorstehvolumen des Haftmittels durch entsprechendes Anpassen des Abschrägungswinkels und des Krümmungsradius stabilisiert werden. Ferner ist die Unterdrückung der lokalen Verteilung der Anhaftstärke möglich. Daher ist die Verbesserung der Ausbeute möglich. Es wird bevorzugt, dass, wenn der dünne Plattenabschnitt mithilfe des Ausstanzens einer Metallplatte, ein Stanzgrats, der durch das Ausstanzen ausgebildet wird, unter Berücksichtigung der Handhabungseigenschaften und der Anhaftrichtung der entsprechenden Elemente direkt nach außen gerichtet wird.
  • Demgemäß ist es ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung bereitzustellen, wie in Anspruch 35 dargelegt.
  • Gemäß des oben beschriebenen Herstellungsverfahrens ist es möglich, die piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung problemlos zu erzeugen, in der das Paar dünner Plattenabschnitte in großem Ausmaß verschoben werden kann und es ist möglich, dass die Ausführung der hohen Geschwindigkeit (Ausführung der hohen Resonanzfrequenz) insbesondere des Verschiebungsvorgangs des Paars dünner Plattenabschnitte, der Vorrichtung erzielt wird.
  • Es wird in dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren ebenfalls bevorzugt, dass, wenn ein Objektelement zwischen offenen Enden des Paars dünner Plattenabschnitte der zu erzeugenden piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung liegt, das Trägersubstrat eine rechteckige Ringstruktur mit einem anschließend in zumindest dem Objektelement ausgebildeten Abschnitt und einem anschließend in dem Befestigungsabschnitt zu erzeugenden Abschnitts ist.
  • Alternativ dazu wird ebenfalls bevorzugt, dass in dem oben erläuterten Herstellungsverfahren, wenn ein Objektelement nicht zwischen den offenen Enden des Paars dünner Plattenabschnitt der zu erzeugenden piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung vorliegt, das Trägersubstrat eine rechteckige Ringformstruktur mit einem Abschnitt zum Halten der offenen Enden (Abschnitt zum im Wesentlichen Definieren der Dicke eines Abschnitts zum Ermöglichen des anschließenden Anlegens zumin dest des Objektelements) und einem anschließend in dem Befestigungsabschnitt zu erzeugenden Abschnitt ist.
  • Das erste Haftmittel und/oder das zweite Haftmittel können organisches Harz sein oder das erste Haftmittel und/oder das zweite Haftmittel können Glas, Hartlot oder Weichlot sein. Demgegenüber können die dünnen Platten und/oder das Trägersubstrat aus Metall sein.
  • Es wird bevorzugt, dass, wenn der Schritt des Abtrennens des Master-Vorrichtungsblocks eine Behandlung zum Schneiden des Master-Vorrichtungsblocks entlang vorgegebener Schneidelinien umfasst, das Schneiden im Wesentlichen in derselben Richtung wie eine Verschiebungsrichtung des Paars dünner Plattenabschnitte durchgeführt wird.
  • Ferner ist ebenfalls vorzuziehen, dass das Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ferner den Schritt des Ausbildens einer Unterschicht auf einer Oberfläche des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements gegenüber den dünnen Platten umfasst, bevor das piezoelektrische/elektrostriktive Element an der dünnen Platte mithilfe des ersten Haftmittels angebracht wird. Es ist ebenfalls vorzuziehen, dass die vorliegende Erfindung ferner den Schritt des Ausbildens eines oder mehrere Löcher oder Vertiefungen an zumindest einem Abschnitt der dünnen Platte umfasst, an der das piezoelektrische/elektrostriktive Element befestigt ist.
  • Es wird ebenfalls bevorzugt, dass zumindest ein Abschnitt einer Oberfläche der dünnen Platte, an der das piezoelektrische/elektrostriktive Element angebracht ist, aufgeraut wird. Es ist ebenfalls vorzuziehen, dass eine Krümmung für eine Vorstehform des zweiten Haftmittels ausgebildet wird, das von einem gegenüberliegenden Abschnitt zwischen der dünnen Platte und dem Trägersubstrat vorsteht.
  • Es ist ebenfalls vorzuziehen, dass einander gegenüberliegende winkelige Abschnitte des Trägersubstrats des Master-Vorrichtungsblocks abgeschrägt sind. Es wird ebenfalls bevorzugt, dass das Verfahren ferner den Schritt des Herstellens der dünnen Platte durch Ausstanzen einer Metallplatte umfasst, worin, wenn der Master-Vorrichtungsblock durch Kombinieren der dünnen Platte mit dem Trägersubstrat ausgebildet wird, ein Stanzgrat, der auf der dünnen Platte durch das Ausstanzen erzeugt wird, nach außen gerichtet wird, um den Master-Vorrichtungsblock zu erzeugen.
  • Daher kann die piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung als aktive Vorrichtung, umfassend etwa verschiedene Wandler, Aktuatoren, Frequenzbereich-Funktionsteile (Filter), Transformatoren, Schwinger, Resonatoren, Oszillatoren und Diskriminatoren, sowie das Sensorelement für verschiedene Sensoren, umfassend beispielsweise Ultraschallsensoren, Beschleunigungssensoren, Winkelgeschwindigkeitssensoren, Stoßsensoren und Massesensoren verwendet werden. Besonders die piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann vorzugsweise für verschiedene Aktuatoren verwendet werden, die für den Mechanismus zur Anpassung der Verschiebung und der Positionierung sowie zur Anpassung des Winkels für verschiedene Präzisionsteile, wie etwa jene der optischen Instrumente und der mechanischen Präzisionswerkzeuge, verwendet werden.
  • Die oben genannten sowie andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung besser ersichtlich, wenn diese zusammen mit den beigefügten Zeichnungen gelesen werden, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand von veranschaulichenden Beispielen dargestellt ist.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt eine perspektivische Ansicht zur Darstellung einer Anordnung einer piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform,
  • 2 zeigt eine perspektivische Ansicht zur Darstellung einer ersten modifizierten Ausführungsform der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform,
  • 3 zeigt eine perspektivische Ansicht zur Darstellung einer zweiten modifizierten Ausführungsform der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform,
  • 4 zeigt eine perspektivische Ansicht zur Darstellung einer dritten modifizierten Ausführungsform der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform,
  • 5 zeigt eine perspektivische Ansicht zur Darstellung einer vierten modifizierten Ausführungsform der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform,
  • 6 zeigt eine perspektivische Ansicht zur Darstellung einer fünften modifizierten Ausführungsform der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform,
  • 7 zeigt eine perspektivische Ansicht zur Darstellung einer anderen Ausführungsform der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung unter Berücksichtigung der fünften modifizierten Ausführungsform,
  • 8 zeigt eine perspektivische Ansicht zur Darstellung einer sechsten modifizierten Ausführungsform der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform,
  • 9 zeigt eine perspektivische Ansicht zur Darstellung einer siebten modifizierten Ausführungsform der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform,
  • 10 zeigt, mit teilweisem Darstellungsverzicht, eine andere Ausführungsform des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements,
  • 11 zeigt, mit teilweisem Darstellungsverzicht, eine weitere Ausführungsform des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements,
  • 12 stellt eine Situation dar, in der beide piezoelektrische/elektrostriktive Elemente nicht am Verschiebungsvorgang in der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform beteiligt sind,
  • 13A zeigt eine Wellenform zur Darstellung einer Spannungswellenform, die an das erste piezoelektrische/elektrostriktive Element angelegt wird,
  • 13B zeigt ein Wellenform zur Darstellung einer Spannungswellenform, die an das zweite piezoelektrische/elektrostriktive Element angelegt wird,
  • 14 veranschaulicht eine Situation, in der das piezoelektrische/elektrostriktive Element den Verschiebungsvorgang in der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform durchführt,
  • 15 zeigt eine perspektivische Ansicht zur Darstellung einer Anordnung, in der eine zweite piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung an einem beweglichen Abschnitt einer ersten piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung befestigt ist,
  • 16A zeigt einen Vorgang zum Stapeln notwendiger grüner Keramiktafeln in einem ersten Herstellungsverfahren,
  • 16B zeigt einen Zustand, in dem ein grüner Keramikstapel ausgebildet ist,
  • 17A zeigt einen Zustand, in dem der grüne Keramikstapel gesintert wird, um einen Keramikstapel bereitzustellen,
  • 17B zeigt einen Zustand, in dem die piezoelektrischen/elektrostriktiven Elemente, die als separate Elemente ausgebildet sind, an den Oberflächen der Metallplatten angehaftet sind, um als entsprechende dünne Plattenabschnitte zu dienen,
  • 18 veranschaulicht einen Zustand in dem ersten Herstellungsverfahren, in dem die Metallplatte an dem Keramikstapel angehaftet wird, um einen Hybridstapel bereitzustellen,
  • 19 veranschaulicht einen Zustand, in dem der Hybridstapel entlang vorgegebener Schnittlinien geschnitten ist, um die piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform bereitzustellen,
  • 20A zeigt einen Vorgang zum Stapeln notwendiger grüner Keramiktafeln in einem zweiten Herstellungsverfahren,
  • 20B zeigt einen Zustand, in dem ein grüner Keramikstapel ausgebildet wird,
  • 21A veranschaulicht einen Zustand, in dem der grüne Keramikstapel gesintert wird, um einen Keramikstapel bereitzustellen und anschließend ein Loch mit einem Füllmaterial gefüllt wird,
  • 21B veranschaulicht einen Zustand, in dem die Metallplatten, die als entsprechende dünne Plattenabschnitte dienen, an dem Keramikstapel zur Bereitstellung eines Hybridstapels angehaftet werden,
  • 22 zeigt einen Zustand, in dem die piezoelektrischen/elektrostriktiven Elemente, die als separate Elemente ausgebildet werden, an die Oberflächen der Metallplatten des Hybridstapels angehaftet werden,
  • 23 zeigt einen Zustand, in dem die piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform durch Schneiden des Hybridstapels entlang vorgegebener Schnittlinien erzeugt wird,
  • 24 zeigt eine perspektivische Ansicht zur Darstellung einer Anordnung einer piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform,
  • 25 zeigt eine perspektivische Ansicht zur Darstellung einer anderen Anordnung der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform,
  • 26 zeigt eine vergrößerte Ansicht zur Darstellung einer beispielhaften Anordnung eines piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements vom Stapeltyp,
  • 27 zeigt eine vergrößerte Ansicht zur Darstellung einer bevorzugten beispielhaften Anordnung des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements vom Stapeltyp von 26,
  • 28 zeigt eine vergrößerte Ansicht zur Darstellung einer anderen beispielhaften Anordnung des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements vom Stapeltyp,
  • 29 ist eine vergrößerte Ansicht zur Darstellung einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements vom Stapeltyp von 28,
  • 30 zeigt eine perspektivische Ansicht zur Darstellung einer weiteren Anordnung der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform,
  • 31 zeigt das bevorzugte Dimensionsverhältnis unter Berücksichtigung der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform,
  • 32 zeigt einen Zustand in einem dritten Herstellungsverfahren, in dem ein rechteckiges Loch durch einen Mittelabschnitt einer Edelstahlplatte gebohrt wird, um ein Substrat mit einer rechteckigen Ringformstruktur herzustellen,
  • 33 zeigt einen Zustand, in dem ein Haftmittel auf der ersten dünnen Edelstahlplatte ausgebildet ist,
  • 34 zeigt einen Zustand, in dem das piezoelektrische/elektrostriktive Element vom Stapeltyp an der dünnen ersten Edelstahlplatte mit dem zwischen diesen liegenden Haftmittel angehaftet ist,
  • 35 zeigt einen Zustand, in dem die erste und die zweite dünne Edelstahlplatte an dem Substrat mithilfe des Haftmittels angehaftet sind,
  • 36 veranschaulicht einen Zustand, in dem ein erzeugter Master-Vorrichtungsblock geschnitten ist,
  • 37 veranschaulicht einen Zustand, in dem ein viertes Herstellungsverfahren, in dem ein rechteckiges Loch durch einen mittleren Abschnitt einer Edelstahlplatte zur Herstellung eines Substrats mit einer rechteckigen ringförmigen Struktur gebohrt ist und die erste und zweite dünne Edelstahlplatte an dem Substrat mithilfe eines Haftmittels angehaftet sind,
  • 38 veranschaulicht einen Zustand, in dem die erste und zweite dünne Edelstahlplatte mithilfe des Haftmittels angehaftet sind,
  • 39 veranschaulicht einen Zustand, in dem das Haftmittel auf der ersten dünnen Edelstahlplatte ausgebildet ist,
  • 40 veranschaulicht einen Zustand, in dem ein piezoelektrische/elektrostriktive Element vom Stapeltyp an der ersten dünnen Edelstahlplatte mithilfe des Haftmittels angehaftet ist,
  • 41 veranschaulicht einen Zustand, in dem die erste und zweite dünne Edelstahlplatte an einem anderen beispielhaften Substrat mithilfe eines Haftmittels angehaftet sind,
  • 42 zeigt ein Beispiel, in dem Erhebungen an den Abschnitte der entsprechenden Edelstahlplatten bereitgestellt sind, an denen ein anschließend in einem beweglichen Abschnitt auszubildender Trägerabschnitt bzw. ein anschließend in einem Befestigungsabschnitt auszubildender Trägeraschnitt angehaftet sind,
  • 43 zeigt ein Beispiel, in dem die Erhebungen an Abschnitten der entsprechenden dünnen Edelstahlplatten bereitgestellt sind, an denen ein anschließend in einem Befestigungsabschnitt auszubildender Trägerabschnitt angehaftet ist,
  • 44 zeigt ein Beispiel, in dem keine Erhebung auf den entsprechenden dünnen Edelstahlplatten bereitgestellt ist,
  • 45 veranschaulicht ein Beispiel, in dem Vorsprünge zum Ausbilden der Trennfächer zum Anhaften an Abschnitten der entsprechenden dünnen Edelstahlplatten bereitgestellt sind, an denen ein anschließend in einem beweglichen Abschnitt auszubildender Trägerabschnitt bzw. ein anschließend in einem Befestigungsabschnitt auszubildender Trägerabschnitt angehaftet sind,
  • 46 veranschaulicht einen Fall unter Berücksichtigung der in 42 dargestellten Beispiele, in denen die Größe des in dem Befestigungsabschnitt auszubildenden Trägerabschnitts, besonders die Flächengröße der Oberfläche der der Erhebung gegenüberliegenden dünne Edelstahlplatte größer als die Flächengröße der Erhebung ist,
  • 47 veranschaulicht ein erstes Verfahren (zur Definition von Löchern durch eine dünne Edelstahlplatte),
  • 48 veranschaulicht ein zweites Verfahren (zur Aufrauung der Oberflächen einer dünnen Edelstahlfläche und eines piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements vom Stapeltyp),
  • 49 veranschaulicht ein drittes Verfahren (zur Bereitstellung einer Krümmung für Vorstehabschnitt eines Haftmittels),
  • 50 veranschaulicht ein viertes Verfahren (zur Abschrägung winkeliger Abschnitt der entsprechenden Trägerabschnitte),
  • 51 veranschaulicht ein fünftes Verfahren (zur Ausrichtung der Stanzgrate nach außen),
  • 52 veranschaulicht ein sechstes Verfahren (zur Änderung der Dicke der entsprechenden dünnen Edelstahlplatten) und
  • 53 veranschaulicht eine Anordnung einer piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung unter Berücksichtigung eines veranschaulichenden herkömmlichen Verfahrens.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Eine Erläuterung wird unten stehend unter Bezug auf die 1 bis 52 für veranschaulichende Ausführungsformen der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung und des Herstellungsverfahrens derselben gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgen.
  • Es gilt anzumerken, dass die piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung auf einem Konzept beruht, welches das Element zum gegenseitigen Umwandeln der elektrischen Energie und der mechanischen Energie mithilfe des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements umfasst. Daher wird die piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung vorzugsweise als aktives Element verwendet, wie etwa in Form von verschiedenen Aktuatoren und Schwingern, besonders in Form des Verschiebungselements, welches auf der Verwendung der durch den inversen piezoelektrischen Effekt oder elektrostriktiven Effekt hervorgerufen Verschiebung basiert. Außerdem wird die pie zoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung ebenfalls vorzugsweise als passives Element, wie etwa als Beschleunigungssensorelemente oder als Stoßsensorelemente, verwendet.
  • Wie in 1 zu sehen, weist die piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung 10A gemäß der ersten Ausführungsform ein Substrat 14 auf, das als Ganzes eine längliche rechteckige parallelipipedförmige Konfiguration aufweist und das ein an einem etwa mittigen Abschnitt in der Hauptachsenrichtung desselben bereitgestelltes Loch 12 hat.
  • Das Substrat 14 umfasst ein Paar einander gegenüberliegender dünner Plattenabschnitte 16a, 16b, einen beweglichen Abschnitt 20 und einen Befestigungsabschnitt 22 zum Tragen des Paars dünner Plattenabschnitte 16a, 16b und des beweglichen Abschnitts 20. Piezoelektrische/elektrostriktive Elemente 24a, 24b sind an den jeweiligen Teilen zumindest der entsprechende dünnen Plattenabschnitte 16a, 16b ausgebildet.
  • Das Substrat 14 kann unter Verwendung von Keramik oder Metall für das gesamte Substrat 14 ausgebildet werden. Alternativ dazu kann das Substrat 14 eine Hybridstruktur aufweisen, die durch Kombinieren der mit Keramik- und Metallmaterialien hergestellten erzielt wird. Ferner umfassen die für die Ausbildung des Substrat 14 annehmbaren etwa eine Struktur, in der die jeweiligen Teile mithilfe eines Haftmittels, wie etwa organisches Harz oder Glas, aneinander und einer integrierten Metallstruktur angehaftet werden, die in einer einzigen Einheit, etwa mithilfe von Weichlöten, Hartlöten, eutektischer Bindung oder Schweißen, integriert ist.
  • In der ersten Ausführungsform weist das Substrat 14 eine Hybridstruktur auf, in der das Paar dünner Plattenabschnitte 16a, 16b aus Metall sind und die anderen Teile, also der bewegliche Abschnitt 20 und der Befestigungsabschnitt 22, aus Keramik sind. Insbesondere die dünnen Plattenabschnitte 16a, 16b aus Metall werden mithilfe eines Haftmittels an den jeweiligen Seitenoberflächen des beweglichen Abschnitts 20 und des Befestigungsabschnitts 22 aus Keramik angehaftet. Es ist selbstverständ lich, dass alle Abschnitte, die dünnen Plattenabschnitte 16, 16b, der bewegliche Abschnitt 20 und der Befestigungsabschnitt 22 aus Metall hergestellt sind.
  • Die piezoelektrischen/elektrostriktiven Elemente 24a, 24b werden als separate Elemente, wie später erläutert, vorbereitet und die vorbereiteten piezoelektrischen/elektrostriktiven Elemente 24a, 24b werden am Substrat 14 mithilfe eines Haftmittels, wie etwa organisches Harz oder Glas, oder mithilfe von Weichlöten, Hartlöten oder eutektischer Bindung angebracht. Als Alternative dazu werden die piezoelektrischen/elektrostriktiven Elemente 24a, 24b direkt auf dem Substrat 14 unter Verwendung des Filmausbildungsverfahrens – und nicht unter Verwendung des Anhaftverfahrens, wie oben beschrieben – ausgebildet. In der ersten Ausführungsform werden die piezoelektrischen/elektrostriktiven Elemente 24a, 24b auf den dünnen Plattenabschnitten 16a, 16b jeweils mithilfe eines Haftmittels befestigt.
  • Die piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung 10A umfasst das Loch 12 mit beispielsweise einer rechteckigen Konfiguration, die durch beide Innenwände des Paars dünner Plattenabschnitte 16a, 16b, einer Innenwand 20a des beweglichen Abschnitts und einer Innenwand 22a des Befestigungsabschnitts 22 ausgebildet ist. Die piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung 10A ist so konstruiert, dass der bewegliche Abschnitt 20 in Übereinstimmung mit der Ansteuerung des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements 24a und/oder 24b verschoben wird oder die Verschiebung des beweglichen Abschnitts 20 durch das piezoelektrische/elektrostriktive Element oder die piezoelektrischen/elektrostriktiven Elemente 24a und/oder 24b detektiert wird.
  • Jedes der piezoelektrischen/elektrostriktiven Elemente 24a, 24b umfasst eine piezoelektrische/elektrostriktive Schicht 26 und ein Paar Elektroden 28, 30, die auf beiden Seiten der piezoelektrischen/elektrostriktiven Schicht 26 ausgebildet sind. Eine Elektrode 28 eines Paars Elektroden 28, 30 ist zumindest auf jedem aus dem Paar dünner Plattenabschnitte 16a, 16b ausgebildet.
  • In der in 1 dargestellten Ausführungsform sind die jeweiligen vorderen Endoberflächen des Elektrodenpaars 28, 30 und der piezoelektrischen/elektrostriktiven Schicht 26 zum Ausbilden des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements 24a, 24b im Wesentlichen ausgerichtet. Ein wesentlicher Ansteuerabschnitt 18 des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements 24a, 24b (Abschnitt, an dem das Elektrodenpaar 28, 30 miteinander überlappend mit der piezoelektrischen/elektrostriktiven Schicht 26 zwischen diesen angeordnet sind) wird kontinuierlich oberhalb eines Bereichs von einem Teil der Außenumfangsoberfläche des Befestigungsabschnitts 22 zu einem Teil der Außenumfangsoberfläche des dünnen Plattenabschnitts 16a, 16b ausgebildet. Insbesondere in dieser Ausführungsform befinden sich die jeweiligen vorderen Endoberflächen des Elektrodenpaars 28, 30 in den leicht von der Innenwand 20a des beweglichen Abschnitts 20 nach hinten verschobenen Positionen. Selbstverständlich kann piezoelektrische/elektrostriktive Element 24a, 24b derart ausgebildet werden, dass der wesentliche Ansteuerabschnitt 18 oberhalb eines Bereichs von einem Teil des beweglichen Abschnitts 20 zu einem Teil des dünnen Plattenabschnitts 16a, 16b ausgebildet ist.
  • Wie in 1 zu sehen, umfasst die piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung 10A gemäß der ersten oben beschriebenen Ausführungsform einander gegenüberliegende Endoberflächen 36a, 36b, die in dem beweglichen Abschnitt 20 ausgebildet sind. Jede der Endoberflächen 36a, 36b ist eine zur Seitenoberfläche des beweglichen Abschnitts im Wesentlichen parallele Oberfläche, also die Oberfläche zur Ausbildung des Elements. Die entsprechenden Endoberflächen 36a, 36b werden voneinander von der oberen Oberfläche des beweglichen Abschnitts 20 bis zum Loch 12 getrennt. In dieser Anordnung wird, wie in 12 zu sehen, beispielsweise bevorzugt, dass die Abstände Da, Db, die von der Mittelachse n des beweglichen Abschnitts 20 zu den jeweiligen Endoberflächen 36a, 36b reichen, im Wesentlichen einander entsprechen.
  • Wie beispielsweise in 1 zu sehen, kann ein Spalt (Luft) 38 zwischen den Endoberflächen 36a, 36b liegen. Als Alternative dazu kann es, wie in einer piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10Ag gemäß einer siebten modifizierten Vorrichtung, dargestellt in 9 oder 12 zu sehen, einem vom Grundelement des beweglichen Abschnitts 20 unterschiedlichen Element, etwa einem Element 40, bei spielsweise bestehend aus Harz oder Ähnlichem, ermöglicht werden, zwischen den Endoberflächen 36a, 36b zu liegen.
  • In der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10A gemäß der ersten Ausführungsform wird die Spannung an dem Elektrodenpaar 28, 30 über Anschlüsse (Anschlussflächen) 32, 34 der jeweiligen Elektroden 28, 30 angelegt, die auf den beiden Seitenoberflächen (Elementausbildungsoberflächen) des entsprechenden Befestigungsabschnitts 22 ausgebildet sind. Die jeweiligen Anschlüsse 32, 34 sind wie folgt positioniert. Also, der der ersten Elektrode 28 entsprechende Anschluss 32 ist an der in Richtung des hinteren Endes des Befestigungsabschnitts 22 verschobenen Position ausgebildet. Der der zweiten Elektrode entsprechende Anschluss 34 ist auf der Seite des externen Raums an der in Richtung der Innenwand 22a des Befestigungsabschnitts 22 verschobenen Position angeordnet.
  • In dieser Ausführungsform kann die piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung 10A einzeln mithilfe von Oberflächen befestigt werden, die sich jeweils von den Oberflächen, auf denen die Anschlüsse 32, 34 angeordnet sind, unterscheiden. Als Resultat ist die Erhaltung der hohen Zuverlässigkeit für beide Befestigungen der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10A und der elektrischen Verbindung zwischen der Schaltung und den Anschlüssen 32, 34 möglich. In dieser Anordnung ist die elektrische Verbindung zwischen den Anschlüssen 32, 34 und der Schaltung beispielsweise mithilfe der flexiblen Leiterplatte (flexible printed circuit – FPC), der Flachbandkabel (flexible flat cable – FFC) und des Drahtbonden hergestellt.
  • Andere Strukturen als in 1 sind erhältlich, um das piezoelektrische/elektrostriktive Element 24a, 24b auszubilden. So wie in einer piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10A gemäß einer ersten modifizierten Ausführungsform, wie in 2 abgebildet, wird also bevorzugt, dass die entsprechenden vorderen Enden des Elektrodenpaars 28, 30 zur Ausbildung des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements 24a, 24b ausgerichtet sind und es nur dem vorderen Ende der piezoelektrischen/elektrostriktiven Schicht 26 möglich ist, in Richtung des beweglichen Abschnitts 20 vorzustehen. Als Alternative dazu wird wie in einer piezoelektri schen/elektrostriktiven Vorrichtung 10Ab gemäß einer zweiten modifizierten Vorrichtung, dargestellt in 3, ebenfalls bevorzugt, dass die entsprechenden vorderen Enden der ersten Elektrode 28 und der piezoelektrischen/elektrostriktiven Schicht 26 ausgerichtet sind und nur das vordere Ende der zweiten Elektrode 30 ist an einer in Richtung des Befestigungsabschnitts verschobenen Position angeordnet. Die piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung 10Ab von 3 ist beispielhaft für den Fall, in dem einander gegenüberliegende Endoberflächen 36a, 36b im Befestigungsabschnitt in der Position des beweglichen Abschnitts 20 bereitgestellt sind.
  • Als Alternative dazu wird wie in einer piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10Ac gemäß einer dritten Ausführungsform, abgebildet in 4, bevorzugt, dass es den jeweiligen vorderen Enden der ersten Elektrode 28 und der piezoelektrischen/elektrostriktiven Schicht 26 ermöglicht wird, sich zur Seitenoberfläche des beweglichen Abschnitts 20 nach oben zu erstrecken und das vordere Ende des zweiten Elektrode 30 sich an einem ungefähr mittig angeordneten Abschnitt in der Längsrichtung (Z-Achsenrichtung) des dünnen Plattenabschnitts 16a, 16b befindet.
  • In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist das piezoelektrische/elektrostriktive Element 24a, 24b durch die piezoelektrische/elektrostriktive Schicht 26 mit der einschichtigen Struktur und dem Elektrodenpaar 28, 30 aufgebaut. Als Alternative dazu wird ebenfalls bevorzugt, dass das piezoelektrische/elektrostriktive Element 24a, 24b in einer gestapelten Form, bestehend aus einer Vielzahl an Einheiten, aufgebaut ist, die jeweils die piezoelektrische/elektrostriktive Schicht 26 und das Elektrodenpaar 28, 30 umfassen.
  • Beispielsweise wie in einer piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10Ad gemäß einer vierten modifizierten Ausführungsform, dargestellt in 5, liegt jede der piezoelektrischen/elektrostriktiven Schichten 26 und des Elektrodenpaars 28, 30 in einer mehrschichtigen Struktur. Die erste Elektrode 28 und die zweite Elektrode 30 werden abwechselnd miteinander gestapelt, um das piezoelektrische/elektrostriktive Element 24a, 24b bereitzustellen, das eine Mehrfach-Stufenstruktur an einem Abschnitt (wesentlicher Ansteuerabschnitt 18) hat, an dem die ersten Elektroden 28 und die zweiten Elektroden 30 miteinander überlappend mit der piezoelektrischen/elektrostriktiven Schicht 26 zwischen diesen angeordnet sind. 5 veranschaulicht den folgenden Fall, in dem die piezoelektrische/elektrostriktive Schicht 26 eine dreischichtige Struktur hat. Die ersten Elektroden 26 sind in einer abgetrennten Weise jeweils auf der unteren Oberfläche der ersten Schicht (Seitenoberfläche des dünnen Plattenabschnitts 16a, 16b) und auf der oberen Oberfläche der zweiten Schicht ausgebildet. Die zweiten Elektroden 30 sind in einer abgetrennten Weise jeweils auf der oberen Oberfläche der ersten Schicht und auf der oberen Oberfläche der dritten Schicht ausgebildet. Ferner sind die Anschlüsse 32a, 32b auf den jeweiligen Enden der entsprechenden ersten Elektroden 28 bereitgestellt und die Anschlüsse 34a, 34b sind auf den jeweiligen Enden der entsprechenden zweiten Elektroden 30 bereitgestellt.
  • Wie in einer piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10Ae gemäß einer fünften modifizierten Ausführungsform, dargestellt in 6, liegt jede der piezoelektrischen/elektrostriktiven Schichten 26 und des Elektrodenpaars 28, 30 in einer mehrschichtigen Struktur. Die erste Elektrode 28 und die zweite Elektrode 30 werden abwechselnd miteinander gestapelt, so dass eine im Wesentlichen kammförmige Konfiguration im Querschnitt erhalten wird, um das piezoelektrische/elektrostriktive Element 24a, 24b bereitzustellen, das eine Mehrfach-Stufenstruktur an einem Abschnitt (wesentlicher Ansteuerabschnitt 18) hat, an dem die erste Elektrode 28 und die zweite Elektrode 30 miteinander überlappend mit der piezoelektrischen/elektrostriktiven Schicht 26 zwischen diesen angeordnet sind. 6 veranschaulicht den folgenden Fall, in dem die piezoelektrische/elektrostriktive Schicht 26 die dreischichtige Struktur aufweist. Die erste Elektrode 26 ist in einer kammförmigen Konfiguration ausgebildet, um auf der unteren Oberfläche der ersten Schicht (Seitenoberfläche des dünnen Plattenabschnitts 16a, 16b) und auf der oberen Oberfläche der zweiten Schicht ausgebildet zu sein. Die zweite Elektrode 30 ist in einer kammförmigen Konfiguration auf der oberen Oberfläche der ersten Schicht und auf der oberen Oberfläche der dritten Schicht ausgebildet. Im Falle dieser Struktur sind jeweils die erste Elektrode 28 und die zweite Elektrode 30 kontinuierlich und herkömmlich. Demgemäß ist die Verringerung der Anzahl an Anschlüssen 32, 34, im Vergleich zur in 5 dargestellten Struktur, möglich. Daher ist die Unterdrückung der Zunahme der Größe möglich, die ansonsten in der mehrschichtigen Struktur des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements 24a, 24b enthalten wäre.
  • Ein weiteres Beispiel der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10Ae gemäß der fünften Ausführungsform ist in 7 dargestellt. In diesem Fall wird ebenfalls bevorzugt das piezoelektrische/elektrostriktive Element 24a, 24b derart auszubilden, dass das vordere Ende desselben auf dem dünnen Plattenabschnitt 16a, 16b bleibt. 7 veranschaulicht den Fall, in dem das vordere Ende des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements 24a, 24b an einer im Wesentlichen mittig angeordneten Position in Längsrichtung des dünnen Plattenabschnitts angeordnet ist. Diese Anordnung weist darin einen Vorteil auf, dass der bewegliche Abschnitt 20 in einem großen Ausmaß verschoben werden kann.
  • Als Alternative dazu wird, wie in einer piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10Af gemäß einer sechsten modifizierten Ausführungsform von 8, ebenfalls bevorzugt, dass zwei piezoelektrische/elektrostriktive Elemente 24a1, 24b1 mit der Mehrfach-Stufenstruktur ausgebildet sind, um sich über den Befestigungsabschnitt 22 bzw. den dünnen Plattenabschnitt 16a, 16b zu erstrecken, und zwei andere piezoelektrische/elektrostriktive Elemente 24a2, 24b2 mit der Mehrfach-Stufenstruktur sind ausgebildet, um sich über den beweglichen Abschnitt bzw. den dünnen Plattenabschnitt 16a, 16b zu erstrecken. In dieser Anordnung kann der bewegliche Abschnitt 20 in großen Ausmaß verschoben werden, was durch den Effekt des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements 24a, 24b bedingt wird, das die Mehrfach-Stufenstruktur aufweist, sowie durch den Effekt, dass die Anzahl an Betätigungspunkten zur Verschiebung des beweglichen Abschnitts 20 erhöht wird. Ferner weist die piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung 10Af eine ausgezeichnete Hochgeschwindigkeits-Reaktionsleistung auf, die bevorzugt wird.
  • Als Alternative dazu wird ebenfalls, wie in einer piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10Ag gemäß einer siebten modifizierten Ausführungsform, dargestellt in 9, bevorzugt, dass die piezoelektrische/elektrostriktive Schicht 26 die zwei schichtige Struktur hat, um das piezoelektrische/elektrostriktive Element 24a, 24b mit der Mehrfach-Stufenstruktur bereitzustellen, die derart ausgebildet ist, dass sich die erste Elektrode 28 auf der unteren Oberfläche der ersten Schicht (Seitenoberfläche des dünnen Plattenabschnitts 16a, 16b) und auf der unteren Oberfläche der zweiten Schicht befindet und die zweite Elektrode 30 sich auf der oberen Oberfläche der ersten Schicht befindet. In dieser Ausführungsform ist der Raum zwischen den Endoberflächen 36a, 36b des beweglichen Abschnitts 20 mit einem Element gefüllt, das sich von dem beweglichen Abschnitt 20 unterscheidet.
  • Die Mehrfach-Stufenstruktur des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements 24a, 24b, wie oben beschrieben, erhöht die durch das piezoelektrische/elektrostriktive Element 24a, 24b erzeugte Kraft und es ist daher möglich, die große Verschiebung zu erlangen. Ferner wird die Starrheit der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10A selbst erhöht und daher ist es möglich, die Hochresonanzfrequenz zu realisieren. Es ist möglich die Hochgeschwindigkeits-Verschiebungsbetätigung problemlos zu erzielen.
  • Wenn die Anzahl an Stufen erhöht wird, ist die Erhöhung der Ansteuerkraft möglich. Der elektrische Stromverbrauch wird jedoch ebenfalls in Übereinstimmung damit erhöht. Wenn die Vorrichtung praktisch erzeugt und verwendet wird, wird daher beispielsweise bevorzugt, dass die Anzahl an Stufen in entsprechender Weise in Abhängigkeit von der Art der Verwendung und dem Zustand der Verwendung bestimmt wird. Im Falle der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10A gemäß der ersten Ausführungsform ist die Breite des dünnen Plattenabschnitts 16a, 16b (Abstand in Y-Achsenrichtung) im Grunde sogar dann unverändert, wenn die Ansteuerkraft durch Bereitstellen der Mehrfach-Stufenstruktur des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements 24a, 24b erhöht wird. Daher wird die Vorrichtung besonders zur Anwendung, etwa am Aktuator aus Gründen der Schwingungssteuerung und der Positionierung des Magnetkopfs für die in einem sehr kleinen Spalt zu verwendenden Festplatte, bevorzugt. Wenn die Vorrichtung als Sensor (etwa als Beschleunigungssensor) verwendet wird, stellt die Vorrichtung ferner den folgenden Vorteil, da die elektrostatische Kapazität erhöht wird und die erzeugte elektrische Ladung erhöht wird, aufgrund der Mehrfach-Stufenstruktur bereit. Somit wird der Pegel des durch den Sensor erzeugten elektrischen Signals erhöht und die Verarbeitung in einer mit der Stromabwärts-Stufe des Sensors verbundenen Signalverarbeitungsschaltung ist einfach durchzuführen.
  • Das piezoelektrische/elektrostriktive Element 24a, 24b veranschaulicht den Fall der sogenannten Sandwich-Struktur, in der die piezoelektrische/elektrostriktive Schicht 26 zwischen dem Elektrodenpaar 28, 30 angeordnet ist. Als Alternative dazu kann, wie in 10 abgebildet, ein Paar kammförmiger Elektroden 28, 30 auf der ersten Hauptoberfläche der piezoelektrischen/elektrostriktiven Schicht 26 ausgebildet sein, die zumindest auf der Seitenoberfläche des dünnen Plattenabschnitts 16a, 16b ausgebildet ist. Als Alternative dazu sind ferner, wie in 11 zu sehen, ein Paar kammförmiger Elektroden 28, 30 ausgebildet und in der piezoelektrischen/elektrostriktiven Schicht 26 eingebettet, die zumindest auf der Seitenoberfläche des dünnen Plattenabschnitts 16a, 16b ausgebildet ist.
  • Die in 10 dargestellte Struktur weist darin Vorteile auf, dass sie die Unterdrückung des elektrischen Stromverbrauchs auf einen niedrigen Pegel ermöglicht. Die in 11 dargestellte Struktur ermöglicht die effiziente Verwendung des inversen piezoelektrischen Effekts in Richtung des elektrischen Felds mit großer erzeugter Kraft und Deformierung, was für das Herbeiführen der großen Verschiebung von Vorteil ist.
  • Insbesondere das piezoelektrische/elektrostriktive Element 24a, 24b, dargestellt in 10, umfasst das Elektrodenpaar 28, 30 mit der kammförmigen Struktur, die auf der ersten Hauptoberfläche der piezoelektrischen/elektrostriktiven Schicht 26 ausgebildet ist. In dieser Struktur liegen die erste Elektrode 28 und die zweite Elektrode 30 einander in einer abwechselnden Weise mit einem zwischen diesen angeordneten Spalt 29 mit konstanter Breite gegenüber. 10 veranschaulicht den Fall, in dem das Elektrodenpaar 28, 30 auf der ersten Hauptoberfläche der piezoelektrischen/elektrostriktiven Schicht 26 ausgebildet ist. Als Alternative dazu kann das Elektrodenpaar 28, 30 zwischen dem dünnen Plattenabschnitt 16a, 16b bzw. der pie zoelektrischen/elektrostriktiven Schicht 26 ausgebildet sein. Als weitere Alternative dazu kann das Paar kammförmiger Elektroden 28, 30 auf der ersten Hauptoberfläche der piezoelektrischen/elektrostriktiven Schicht 26 bzw. zwischen dem dünnen Plattenabschnitt 16a, 16b und der piezoelektrischen/elektrostriktiven Schicht ausgebildet sein.
  • Demgegenüber ist das Elektrodenpaar 28, 30 mit der kammförmigen Struktur in dem piezoelektrischen/elektrostriktiven Element 24a, 24b so ausgebildet, dass sie in der piezoelektrischen/elektrostriktiven Schicht 26 eingebettet sind. In dieser Struktur liegen die erste Elektrode 28 und die zweite Elektrode 30 einander in einer abwechselnden Weise mit einer zwischen diesen angeordneten Spalte 29 mit einer konstanten Breite gegenüber.
  • Die piezoelektrischen/elektrostriktiven Elemente 24a, 24b können, wie in den 10 und 11 abgebildet, vorzugsweise ebenfalls für die piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung 10A gemäß der ersten Ausführungsform verwendet werden. Wenn das Paar kammförmiger Elektroden 28, 30 als piezoelektrische/elektrostriktive Elemente 24a, 24b, wie in 10 und 11 zu sehen, verwendet werden, kann die Verschiebung des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements 24a, 24b durch Verringern der Steigung D der Kammzähne der jeweiligen Elektroden 28, 30 erhöht werden.
  • Die Betätigung der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10A gemäß der ersten Ausführungsform wird nun erläutert. Wenn die beiden piezoelektrischen/elektrostriktiven Elemente 24a, 24b sich in einem natürlichen Zustand befinden, also wenn die beiden piezoelektrischen/elektrostriktiven Elemente 24a, 24b keinen Verschiebungsvorgang durchführen, dann ist beispielsweise zuerst die Hauptachse m der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10A (Hauptachse des Befestigungsabschnitts) im Wesentlichen übereinstimmend mit der Mittelachse des beweglichen Abschnitts 20, wie in 12 dargestellt.
  • Von diesem Zustand aus wird eine Sinuswelle Wa, die ein vorgegebenes elektrisches Vorspannungspotential Vb hat, an dem Elektrodenpaar 28, 30 des ersten pie zoelektrischen/elektrostriktiven Elements 24a, wie in einem Wellenformbild in 13A abgebildet, angelegt, während eine Sinuswelle Wb, die eine von der Sinuswelle Wa um etwa 180° unterschiedliche Phase hat, an dem Elektrodenpaar 28, 30 des zweiten piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements 24b, wie in 13B zu sehen, angelegt wird.
  • Die piezoelektrische/elektrostriktive Schicht 26 des ersten piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements 24a stellt die Kontraktionsverschiebung in Richtung der ersten Hauptoberfläche an einer Phase bereit, an der beispielsweise eine Spannung mit einem Maximalwert an dem Elektrodenpaar 28, 30 des ersten piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements 24a angelegt wird. Demgemäß wird, wie in 14 zu sehen, beispielsweise die Belastung für den ersten dünnen Plattenabschnitt 16a erzeugt, um den dünnen Plattenabschnitt 16a etwa nach rechts, wie durch Pfeil A dargestellt, zu biegen. Daher wird der erste dünne Plattenabschnitt 16a nach rechts gebogen. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Zustand erstellt, in dem keine Spannung an das Elektrodenpaar 28, 30 des zweiten piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements 24b angelegt wird. Daher folgt der zweite dünne Plattenabschnitt 16b der Krümmung des ersten dünnen Plattenabschnitts 16a und wird nach rechts gebogen. Als Resultat wird der bewegliche Abschnitt 20 etwa relativ zur Hauptachse m der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10A nach rechts verschoben. Das Verschiebungsausmaß wird in Abhängigkeit vom Maximalwert der an jedes der piezoelektrischen/elektrostriktiven Elemente 24a, 24b angelegten Spannung verändert. Beispielsweise ist das Verschiebungsausmaß umso größer, je größer der Maximalwert ist.
  • Besonders wenn ein Material mit einem hohen elektrischen Koerzitivfeld als Grundmaterial für die piezoelektrische/elektrostriktive Schicht 26 angewendet wird, wird ebenfalls bevorzugt, dass das elektrische Vorspannungspotential so angepasst wird, dass der Pegel des Minimalwerts ein leicht negativer Pegel ist, wie anhand der mittels Zweipunkt-Strichlinie dargestellten Wellenformen in den 13A und 13B zu sehen ist. In diesem Fall wird die Spannung, die in derselben Richtung wie die Krümmungsrichtung des ersten Plattenabschnitts 16a verläuft, im zweiten dünnen Platten abschnitt 16b durch Ansteuern des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements (etwa des zweiten piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements 24b) erzeugt, an der der negative Pegel angelegt wird. Demgemäß ist es möglich, das Verschiebungsausmaß des beweglichen Abschnitts 20 weiter zu erhöhen. Mit anderen Worten, wenn die durch die Strichlinie in den 13A und 13B angezeigten Wellenformen verwendet werden, wird es der Vorrichtung ermöglicht, eine solche Funktion zu haben, dass das piezoelektrische/elektrostriktive Element 24a oder 24b, an dem der negative Pegel angelegt wird, das piezoelektrische/elektrostriktive Element 24a oder 24b trägt, das im Grunde den Verschiebungsvorgang tätigt.
  • Im Falle der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10Af von 8 wird die Spannung (siehe Sinuswellenform Wa), wie in 13A dargestellt, beispielsweise an dem piezoelektrischen/elektrostriktiven Element 24a1 und an dem piezoelektrischen/elektrostriktiven Element 24b1 angelegt, die auf der diagonalen Linie angeordnet sind, und die Spannung (siehe Sinuswellenform Wb) von 13B wird an das andere piezoelektrische/elektrostriktive Element 24a2 und das andere piezoelektrische/elektrostriktive Element 24b2 angelegt.
  • Wie oben beschrieben, wird die minimale Verschiebung des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements 24a, 24b in der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10A gemäß der ersten Ausführungsform in einen großen Verschiebungsvorgang unter Verwendung der Krümmung des dünnen Plattenabschnitts 16a, 16b vergrößert und wird an den beweglichen Abschnitts 20 übertragen. Demgemäß ist es möglich, den beweglichen Abschnitt relativ zur Hauptachse m der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10A in einem großen Ausmaß zu verschieben.
  • Insbesondere in der ersten Ausführungsform ist der bewegliche Abschnitt 20 mit einander gegenüberliegenden Endoberflächen 36a, 36b bereitgestellt. In dieser Anordnung ist der Spalt 38 zwischen den einander gegenüberliegenden Endoberflächen 36a, 36b bereitgestellt oder des Element 40, das leichter als das Grundelement des beweglichen Abschnitts 20 ist, ist in der Lage, zwischen den einander gegenüberliegenden Endoberflächen 36a, 36b aufzutreten. Demgemäß ist die effektive Ausfüh rung des niedrigen Gewichts des beweglichen Abschnitts 20 möglich. Daher ist es möglich, die Resonanzfrequenz zu erhöhen, ohne dabei das Verschiebungsausmaß des beweglichen Abschnitts 20 zu verringern.
  • Die hierin vorkommende Frequenz bezeichnet die Frequenz der Wellenformspannung, die erhalten wird, wenn der bewegliche Abschnitt 20 nach rechts und links durch abwechselndes Schalten der an dem Elektrodenpaar 28, 30 angelegten Spannung verschoben wird. Die Resonanzfrequenz zeigt die Frequenz an, bei der der Verschiebungsvorgang des beweglichen Abschnitts 20 maximal ist, wenn die vorgegebene Sinuswellenspannung angelegt wird.
  • In der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10A gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Hybridstruktur bereitgestellt, in der das Paar dünner Plattenabschnitte 16a, 16b aus Metall sind und die anderen Komponenten, also der bewegliche Abschnitt 20 und der Befestigungsabschnitt 22 aus Keramik sind. Es ist nicht notwendig, dass alle Teile mit dem piezoelektrischen/elektrostriktiven Material ausgebildet sind, das ein zerbrechliches Material mit einem relativ schweren Gewicht ist. Daher weist die Vorrichtung die folgenden Vorteile auf. Die Vorrichtung hat demgemäß die hohe mechanische Festigkeit und sie weist eine ausgezeichnete Handhabung sowie Stoßfestigkeit und Feuchtigkeitsbeständigkeit auf. Ferner wird der Betrieb der Vorrichtung durch schädliche Schwingungen (etwa Rauschschwingungen und während des Hochgeschwindigkeitsbetriebs verbleibenden Schwingungen) kaum beeinträchtigt.
  • Wenn der Spalt 38 zwischen den einander gegenüberliegenden Endoberflächen 36a, 36b ausgebildet ist, werden in dieser Ausführungsform ferner der Teil 20A des beweglichen Abschnitts 20, umfassend die erste Endoberfläche 36a, und der andere Teil 20B des beweglichen Abschnitts 20, umfassend die zweite Endoberfläche 36b, problemlos gebogen, was zu starkem Deformierungswiderstand führt. Demgemäß weist die piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung 10A eine ausgezeichnete Handhabung auf.
  • Der Oberflächenbereich des beweglichen Abschnitts 20 oder des Befestigungsabschnitts 22 wird aufgrund des Vorhandenseins der einander gegenüberliegenden Endoberflächen 36a, 36b erhöht. Wenn der bewegliche Abschnitt 20 einander gegenüberliegende Endoberflächen 36a, 36b hat, kann daher, wie in 1 abgebildet, der Befestigungsbereich vergrößert werden, wenn ein anderer Teil an dem beweglichen Abschnitt 20 angebracht wird. Daher ist die Verbesserung der Befestigung für das Teil möglich. Es wird nun angenommen, dass das Teil etwa mithilfe eines Haftmittels oder Ähnlichem sicher befestigt ist. In diesem Fall ist das Haftmittel vollständig an den Endoberflächen 36a, 36b sowie der ersten Hauptoberfläche (Befestigungsoberfläche für das Teil) verteilt. Daher ist die Aufhebung etwa eines Mangels der Anwendung des Haftmittels möglich. Somit ist es möglich, das Teil sicher zu befestigen.
  • Als Beispiel für eine solche Anordnung ist in 15 ein Fall veranschaulicht, in dem eine andere piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (zweite piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung 10A2) sicher am beweglichen Abschnitt 20 der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (erste piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung 10A1) befestigt ist.
  • Die erste piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung 10A1 hat ihren Befestigungsabschnitt 22, der an der Oberfläche einer Basisplatte 122 mithilfe eines Haftmittels 120 befestigt ist. Der Befestigungsabschnitt 22 der zweiten piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10A2 ist am beweglichen Abschnitt 20 der ersten piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10A1 mithilfe eines Haftmittels 124 befestigt. In dieser Anordnung sind somit die beiden piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtungen 10A1, 10A2 in Reihe angeordnet. Einem Element 126 mit niedrigem Gewicht, das sich vom beweglichen Abschnitt 20 unterscheidet, ist es möglich, zwischen den einander gegenüberliegenden Endoberflächen 36a, 36b des beweglichen Abschnitts der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10A2 zu liegen.
  • In diesem Fall ist das Haftmittel 124 zum Anhaften der zweiten piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10A2 vollständig in dem Raum zwischen den Endoberflächen 36a, 36b der ersten piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10A1 verteilt. Demgemäß ist die zweite piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung 10A2 sicher an der ersten piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10A1 befestigt. Wenn die piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung 10A2 wie oben beschrieben angehaftet ist, ist es dem Leichtgewichtselement (Haftmittel 124 in diesem Fall), das sich vom beweglichen Abschnitt 36a, 36b unterscheidet, möglich, zwischen den Endoberflächen 36a, 36b gleichzeitig mit der Anhaftung aufzutreten. Daher liegt der Vorteil dieser Anordnung darin, dass sie den Herstellungsschritt vereinfachen kann.
  • Wenn der Befestigungsabschnitt 22 einander gegenüberliegenden Endoberflächen 36a, 36b hat, ist es demgegenüber, wie in 3 abgebildet, möglich, die piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung 10Ab in Übereinstimmung mit der zweiten modifizierten Ausführungsform fest an einem vorgegebenen Befestigungsabschnitt zusätzlich zu dem Effekt, der erzielt wird, wenn der bewegliche Abschnitt 20 einander gegenüberliegende Endoberflächen 36a, 36b, wie oben beschrieben, hat, zu befestigen. Daher ist die Verbesserung der Zuverlässigkeit möglich.
  • In der ersten Ausführungsform ist der Abschnitt (wesentlicher Ansteuerabschnitt 18), an dem das Elektrodenpaar 28, 30 miteinander überlappend mit der piezoelektrischen/elektrostriktiven Schicht 26 zwischen diesen angeordnet ist, kontinuierlich oberhalb eines Bereichs vom Teil des Befestigungsabschnitts 22 zum Teil des dünnen Plattenabschnitts 16a, 16b ausgebildet. Wenn der wesentliche Ansteuerabschnitt 18 ausgebildet ist, um sich weiter oberhalb eines Teils des beweglichen Abschnitts 20 zu erstrecken, dann besteht die Gefahr, dass der Verschiebungsvorgang des beweglichen Abschnitts 20 durch den wesentlichen Ansteuerabschnitt 18 eingeschränkt und die Erzielung der großen Verschiebung möglich ist. In dieser Ausführungsform ist der wesentliche Ansteuerabschnitt 18 jedoch so ausgebildet, dass sich dieser nicht oberhalb des beweglichen Abschnitts 20 befindet. Daher ist es möglich, die Unannehmlichkeit der Einschränkung des Verschiebungsvorgangs des beweglichen Abschnitts 20 zu verhindern und es ist möglich, des Verschiebungsausmaßes des beweglichen Abschnitts 20 zu erhöhen.
  • Wenn das piezoelektrische/elektrostriktive Element 24a, 24b auf dem Teil des beweglichen Abschnitts ausgebildet ist, wird demgegenüber bevorzugt, dass der wesentliche Ansteuerabschnitt 18, aufgrund der folgenden Begründung, oberhalb des Bereichs des Teils des beweglichen Abschnitts 20 zum Teil des dünnen Plattenabschnitts 16a, 16b positioniert ist. Also wenn der wesentliche Ansteuerabschnitt 18 ausgebildet ist, um sich zu einem Teil des Befestigungsabschnitts 22 hinaufzuerstrecken, ist der Verschiebungsvorgang des beweglichen Abschnitts 20, wie oben beschrieben, eingeschränkt.
  • Als Nächstes werden die bevorzugten veranschaulichten Konstruktionen der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10A gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben.
  • Um den Verschiebungsvorgang des beweglichen Abschnitts 20 sicherzustellen, wird zuerst bevorzugt, dass der Abstand g, durch den der wesentliche Ansteuerabschnitt 18 des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements 24a, 24b mit dem Befestigungsabschnitt 22 oder dem beweglichen Abschnitt 20 überlappend ist, nicht weniger als die ½ der Dicke d des dünnen Plattenabschnitts 16a, 16b ist.
  • Die Vorrichtung ist so aufgebaut, dass das Verhältnis a/b zwischen dem Abstand (Abstand in der X-Achsenrichtung) a zwischen den Innenwänden des dünnen Plattenabschnitts und der Breite (Abstand in Y-Achsenrichtung) b des dünnen Plattenabschnitts 16a, 16b 0,5 bis 20 beträgt. Das Verhältnis a/b ist bevorzugterweise 1 bis 15 und noch bevorzugterweise 1 bis 10. Der vorgegebene Wert des Verhältnisses a/b ist basierend auf der Entdeckung vorgegeben, dass das Verschiebungsausmaß des beweglichen Abschnitts 20 erhöht wird, um die Erzielung einer entscheidenden Verschiebung in der X-Z-Ebene zu ermöglichen.
  • Demgegenüber ist es wünschenswert, dass das Verhältnis e/a zwischen der Länge (Abstand in der Z-Achsenrichtung) e des dünnen Plattenabschnitts 16a, 16b und des Abstands a zwischen den Innenwänden der dünnen Plattenabschnitte 16a, 16b vorzugsweise 0,5 bis 10 und bevorzugterweise 0,5 bis 5 beträgt.
  • Ferner wird bevorzugt, dass das Loch 12 mit einem Gelmaterial, etwa Siliziumgel, gefüllt ist. Üblicherweise ist der Verschiebungsvorgang des beweglichen Abschnitts 20 durch das Vorhandensein eines solchen Füllmaterials eingeschränkt. In der ersten Ausführungsform wird jedoch beabsichtigt, das die Bildung der Endoberflächen 36a, 36b auf dem beweglichen Abschnitte herbeigeführte leichte Gewicht zu realisieren und das Verschiebungsausmaß des beweglichen Abschnitts zu erhöhen. Daher wird die Einschränkung des Verschiebungsvorgangs des beweglichen Abschnitts 20 aufgrund des Füllmaterials kompensiert. Demgemäß ist die Durchführung des Effekts aufgrund des Vorhandenseins des Füllmaterials, nämlich der Durchführung der hohen Resonanzfrequenz und der Erhaltung der Starrheit möglich.
  • Es wird bevorzugt, dass die Länge (Abstand in der Z-Achsenrichtung) f des beweglichen Abschnitts 20 aufgrund der folgenden Begründung kurz ist. Also ist es möglich, das leichte Gewicht zu realisieren und die Resonanzfrequenz durch Verkürzen der Länge zu erhöhen. Um die Starrheit des beweglichen Abschnitts 20 in X-Achsenrichtung sicherzustellen und dessen zuverlässige Verschiebung zu erhalten, ist es jedoch wünschenswert, dass das Verhältnis f/d relativ zur Dicke d des dünnen Plattenabschnitts 16a, 16b nicht weniger als 2 und vorzugsweise nicht weniger als 5 beträgt.
  • Die tatsächliche Größe jeder Komponente wird unter Berücksichtigung etwa des Verbindungsbereichs zur Befestigung des Teils des beweglichen Abschnitts 20, des Verbindungsbereichs zur Befestigung des Befestigungsabschnitts 22 am anderen Element, dem Verbindungsbereich zur Befestigung des Elektrodenanschlusses oder Ähnlichem und der Stärke, der Haltbarkeit, dem notwendigen Verschiebungsausmaß, der Resonanzfrequenz und der Ansteuerspannung der gesamten piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10A bestimmt.
  • Insbesondere beträgt beispielsweise des Abstand a zwischen den Innenwänden der dünnen Plattenabschnitte 16a, 16b vorzugsweise 100 μm bis 2000 μm und bevorzugterweise 200 μm bis 1600 μm. Die Breite b des dünnen Plattenabschnitts 16a, 16b beträgt vorzugsweise 50 μm bis 2000 μm und bevorzugterweise 100 μm bis 500 μm. Die Dicke d des dünnen Plattenabschnitts 16a, 16b beträgt vorzugsweise 2 μm bis 100 μm und bevorzugterweise 10 μm bis 80 μm, während sie b > d in Relation zur Breite b des dünnen Plattenabschnitts 16a, 16b erfüllt, um die wirksame Unterdrückung der schaukelnden Verschiebung zu ermöglichen, welche die Verschiebungskomponente in Y-Achsenrichtung ist.
  • Die Länge e des dünnen Plattenabschnitts 16a, 16b ist vorzugsweise 200 μm bis 3000 μm und bevorzugterweise 300 μm bis 2000 μm. Die Länge f des beweglichen Abschnitts 20 ist vorzugsweise 50 μm bis 2000 μm und bevorzugterweise 100 μm bis 1000 μm.
  • Die Anordnung, wie oben beschrieben, weist einen solchen äußerst ausgezeichneten Effekt auf, dass die Verschiebung in Y-Achsenrichtung 10 % relativ zur Verschiebung in X-Achsenrichtung nicht übersteigt, während die Vorrichtung bei einer niedrigen Spannung durch geeignetes Justieren innerhalb des Bereichs der Größenordnung und der tatsächlichen Größe gesteuert werden kann und die Unterdrückung der Verschiebungskomponente in Y-Achsenrichtung auf nicht mehr als 5 % möglich ist. Mit anderen Worten, der bewegliche Abschnitt 20 wird in einer Achsenrichtung, etwa im Wesentlichen in der X-Achsenrichtung, verschoben. Ferner ist die Hochgeschwindigkeitsreaktion ausgezeichnet und es ist möglich, die große Verschiebung bei einer relativ niedrigen Spannung zu erhalten.
  • In der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10A ist die Form der Vorrichtung im Gegensatz zur herkömmlichen keine plattenförmige Konfiguration (Dicke ist in der zur Verschiebungsrichtung senkrechten Richtung niedrig). Jeder bewegliche Abschnitt 20 und Befestigungsabschnitt 22 hat die ungefähr rechteckige parallelepipedförmige Konfiguration. Das Paar dünner Plattenabschnitte 16a, 16b ist so bereitgestellt, dass die Seitenoberfläche des beweglichen Abschnitts 20 kontinuierlich mit der Seitenoberfläche des Befestigungsabschnitts 22 ist. Daher ist es möglich, die Starrheit der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10A in Y-Achsenrichtung selektiv zu erhöhen.
  • So ist es in der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10A möglich, nur den Vorgang des beweglichen Abschnitts 20 in der Ebene (XZ-Ebene) selektiv zu erzeugen. Es ist möglich, den Vorgang des beweglichen Abschnitts 20 in der YZ-Ebene (Vorgang in der sogenannten Schaukelrichtung) zu unterdrücken.
  • Als Nächstes folgt eine Beschreibung der jeweiligen Grundkomponenten der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10A gemäß der ersten Ausführungsform.
  • Wie oben beschrieben, ist der bewegliche Abschnitt 20 der Abschnitt, der auf Basis der Ansteuermenge des dünnen Plattenabschnitts 16a, 16b betätigt wird, und eine Vielzahl an Elementen sind an diesem in Abhängigkeit vom Verwendungszweck der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10A befestigt. Wenn die piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung 10A beispielsweise als Verschiebungselement verwendet wird, ist eine Abschirmplatte für einen optischen Verschluss oder Ähnlichem an diesem befestigt ist. Insbesondere wenn der Mechanismus zum Positionieren eines Magnetkopfs eines Festplattenlaufwerks oder zum Unterdrücken von Schwingungen verwendet wird, wird ein zur Positionierung benötigtes Element an dieser befestigt, umfassend beispielsweise den Magnetkopf, ein mit dem Magnetkopf bereitgestelltes Gleitstück und eine mit dem Gleitstück bereitgestellte Aufhängung.
  • Wie oben beschrieben, ist der Befestigungsabschnitt 22 der Abschnitt zum Tragen der dünnen Plattenabschnitte 16a, 16b und des beweglichen Abschnitts 20. Beispielsweise im Falle der Verwendung zur Positionierung des Magnetkopfs des Festplattenlaufwerks wird die gesamte piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung 10A durch Tragen und Befestigen des Befestigungsabschnitts 22, beispielsweise an einem Trägerarm eines Schwingspulenmotors oder einer Befestigungsplatte oder einer am Trägerarm befestigten Aufhängung, angebracht. Wie in 1 zu sehen, sind die Anschlüsse 32, 34 zum Ansteuern der piezoelektrischen/elektrostriktiven Elemente 24a, 24b und andere Elemente in einigen Fällen auf dem Befestigungsabschnitt 22 befestigt.
  • Das Material zum Ausbilden des beweglichen Abschnitts 20 und des Befestigungsabschnitts 22 ist nicht besonders eingeschränkt, vorausgesetzt, es weist Starrheit auf. Es ist jedoch möglich, vorzugsweise Keramik zu verwenden, an dem das grüne Keramiktafel-Stapelverfahren, wie später beschrieben, anwendbar ist. Insbesondere die Materialien umfassen beispielsweise Materialien, die eine Hauptkomponente aus Zirkonerde enthalten, welche durch stabilisierte Zirkonerde und teilweise stabilisierte Zirkonerde, Tonerde, Magnesium, Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid und Titanoxid dargestellt wird, sowie Materialien, die eine Hauptkomponente eines Gemisches aus diesen enthalten. Angesichts der hohen mechanischen Festigkeit und der hohen Beständigkeit wird die Verwendung eines Materials bevorzugt, welches Zirkonerde als Hauptkomponente, besonders stabilisierte Zirkonerde, und ein eine teilweise stabilisierte Zirkonerde als Hauptkomponente enthaltendes Material umfasst. Das Metallmaterial ist nicht eingeschränkt, sofern es Starrheit aufweist. Das Metallmaterial umfasst jedoch beispielsweise Edelstahl, Nickel, Zinn, Kupfernickel und Bronze.
  • Jene, die wie folgt stabilisiert oder teilweise stabilisiert sind, werden als stabilisierte Zirkonerde oder teilweise stabilisierte Zirkonerde, wie oben beschrieben, bevorzugt. Also umfasst die für die Stabilisierung oder teilweise Stabilisierung verwendete Verbindung Yttriumoxid, Ytterbiumoxid, Ceroxid, Calciumoxid und Magnesiumoxid. Wenn zumindest eine dieser Verbindungen hinzugefügt wird und enthalten ist, ist die Zirkonerde teilweise oder vollständig stabilisiert. Was die Stabilisierung anbetrifft, kann jedoch die Zielzirkonerde nicht nur durch Beigeben eines Verbindungstyps, sondern auch durch Beigeben eines Kombination der Verbindungen stabilisiert werden.
  • Die Menge der Beifügungen jeder der Komponenten ist wünschenswerterweise wie folgt. Also wird Yttriumoxid oder Ytterbiumoxid durch 1 bis 30 Mol-%, vorzugsweise 1,5 bis 10 Mol-%, beigegeben. Ceroxid wird durch 6 bis 50 Mol-%, vorzugsweise 8 bis 20 Mol-%, beigefügt. Calciumoxid oder Magnesiumoxid wird durch 5 bis 40 Mol- %, vorzugsweise 5 bis 20 Mol-%, beigegeben. Insbesondere wird bevorzugt, dass Yttriumoxid als Stabilisator verwendet wird. In diesem Fall wird wünschenswerterweise Yttriumoxid durch 1,5 bis 10 Mol-%, vorzugsweise 2 bis 4 Mol-%, beigefügt. Beispielsweise Tonerde, Silica oder Übergangsmetalloxide können als Zusatzmittel der Sinterhilfe oder Ähnliches in einem Bereich von 0,05 bis 20 Gewichtsprozent beigefügt werden. Wenn die Sinterintegration, basierend auf dem Filmausbildungsverfahren, als Verfahren zur Ausbildung des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements 24a, 24b angenommen wird, wird die Beigabe, etwa von Tonerde, Magnesium und Übergangsmetalloxid als Zusatzmittel, bevorzugt.
  • Um die mechanische Festigkeit und die stabile Kristallphase zu erhalten, ist es wünschenswert, die durchschnittliche Kristallkorngröße der Zirkonerde auf 0,05 μm bis 3 μm, vorzugsweise auf 0,05 bis 1 μm, zu beschränken. Wie oben beschrieben, kann Keramik für den dünnen Plattenabschnitts 16a, 16b in derselben Weise wie für den beweglichen Abschnitt 20 und den Befestigungsabschnitt 22 verwendet werden. Vorzugsweise ist es von Vorteil, die dünnen Plattenabschnitte 16a, 16b mit einem im Wesentlichen identischen Material angesichts der Zuverlässigkeit des verbundenen Abschnitts und der Stärke der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10A auszubilden, um jeden beliebigen komplizierten Vorgang der Herstellung zu verringern.
  • Wie oben beschrieben, ist der dünne Plattenabschnitt 16a, 16b der Abschnitt, der in Übereinstimmung mit der Verschiebung des piezoelektrischen/elektrostriktiven-Elements 24a, 24b angesteuert wird. Der dünne Plattenabschnitt 16a, 16b ist das dünne plattenförmige Element mit Flexibilität und er dient zur Erweiterung der Ausdehn- und der Zusammenziehverschiebung des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements 24a, 24b, das auf der Oberfläche als Krümmungsverschiebung angeordnet ist und die Verschiebung zum beweglichen Abschnitt 20 überträgt. Daher ist es ausreichend, dass die Form oder das Material des dünnen Plattenabschnitts 16a, 16b die Flexibilität mit der mechanischen Festigkeit in einem solchen Grad bereitstellt, dass er durch die Krümmungsverschiebung nicht gebrochen wird. Es ist möglich, die geeignete Auswahl unter Beachtung der Reaktionsleistung und der Funktionsfähigkeit des beweglichen Abschnitts 20 zu treffen.
  • Es wird bevorzugt, dass die Dicke d des dünnen Plattenabschnitts 16a, 16b vorzugsweise etwa 2 μm bis 100 μm ist. Es wird bevorzugt, dass die kombinierte Dicke des dünnen Plattenabschnitts 16a, 16b und des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements 24a, 24b 7 μm bis 500 μm beträgt. Es wird bevorzugt, dass die Dicke der Elektrode 28, 30 0,1 bis 50 μm beträgt und die Dicke der piezoelektrischen/elektrostriktiven Schicht 26 3 bis 300 μm beträgt. Die Breite b des dünnen Plattenabschnitts 16a, 16b beträgt vorzugsweise 50 bis 2000 μm.
  • Demgegenüber ist es, was Form und Material für den dünnen Plattenabschnitt 16a, 16b anbetrifft, ausreichend jene zu verwenden, die die Flexibilität und die mechanische Festigkeit in einem derartigen Grad aufweisen, dass aufgrund der Krümmungsverschiebung keine Brüche auftreten. Bevorzugterweise wird Metall verwendet. In diesem Fall, wird, wie oben beschrieben, bevorzugterweise ein Metallmaterial verwendet, das die Flexibilität hat und das zur Krümmungsverschiebung geeignet ist. Insbesondere ist die Verwendung eines Metallmaterials vorzuziehen, dass ein Elastizitätsmodul von nicht weniger als 100 GPa hat.
  • Vorzugsweise ist es wünschenswert, dass der dünne Plattenabschnitt 16a, 16b aus einem eisenbasierten Material hergestellt ist, wie etwa Federstahlmaterialien, Maraging-Stahlmaterialien und Edelstahlmaterialien, umfassend etwa austenitbasierte Edelstahlmaterialien, wie etwa SUS301, SUS304, AISI653 und SUH660, ferritbasierten Edelstahlmaterialien, wie etwa SUS430 und SUS434, maltensitbasierten Edelstahlmaterialien, wie etwa SUS410 und SUS630, und halbaustenitbasierten Edelstahlmaterialien, wie etwa SUS631 und AISI632. Als Alternative dazu ist es wünschenswert, dass der dünne Plattenabschnitt 16a, 16b aus einem eisenfreien Metall, wie etwa einer superelastischen Titanlegierung, gebildet aus einer Titannickellegierung, Messing, Kupfernickel, Aluminium, Wolfram, Molybdän, Berylliumkupfer, Phosphorbronze, Nickel, einer Nickeleisenlegierung und Titan, hergestellt ist.
  • Wenn Keramik für den dünnen Plattenabschnitt 16a, 16b in derselben Weise wie für den beweglichen Abschnitt 20a, 20b und den Befestigungsabschnitt 22 verwendet wird, wird die Verwendung von Zirkonerde bevorzugt. Insbesondere ein eine Hauptkomponente aus stabilisierter Zirkonerde enthaltendes Material und ein eine Hauptkomponente aus teilweise stabilisierter Zirkonerde enthaltendes Material werden aufgrund der großen mechanischen Festigkeit, auch im Falle der dünnen Wanddicke, der hohen Beständigkeit und der niedrigen Reaktivität mit der piezoelektrischen/elektrostriktiven Schicht 26 und dem Elektrodenmaterial, besonders bevorzugt verwendet.
  • Das piezoelektrische/elektrostriktive Element 24a, 24b weist zumindest die piezoelektrische/elektrostriktive Schicht 26 und das Elektrodenpaar 28, 30 zum Anlegen des elektrischen Felds an die piezoelektrische/elektrostriktive Schicht 26 auf. Es ist möglich, beispielsweise piezoelektrische/elektrostriktive Elemente des unimorphen Typs und des bimorphen Typs zu verwenden. Die Elemente des unimorphen Typs, die mit dem dünnen Plattenabschnitt 16a, 16b kombiniert werden, sind jedoch für die piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung 10A, wie oben beschrieben, geeignet, da sie eine ausgezeichnete Stabilität des erzeugten Verschiebungsausmaßes und Vorteile bei der Durchführung des leichten Gewichts aufweisen.
  • Wie in 1 dargestellt, ist es beispielsweise möglich, etwa bevorzugt das piezoelektrische/elektrostriktive Element, umfassend die erste Elektrode 28, die piezoelektrische/elektrostriktive Schicht 26 und die zweite Elektrode 30, die in der geschichteten Konfiguration gestapelt sind, zu verwenden. Außerdem wird ebenfalls bevorzugt, die Mehrfach-Stufenstruktur, wie in den 5 bis 9 dargestellt, bereitzustellen. In dieser Anordnung beträgt die Positionsdiskrepanz des Films (Elektrodenfilm) zur Ausbildung der Elektrode 28, 39, also beispielsweise die Positionsdiskrepanz der in gleichen Ebenenrichtung auf der senkrechten Vorstehebene verlaufenden Elektrode 28, die wie jede andere Schicht angeordnet ist, nicht mehr als 50 μm. Dies gilt auch für Elektrode 30.
  • Wie in 1 zu sehen, wird das piezoelektrische/elektrostriktive Element 24a, 24b vorzugsweise auf der Außenoberflächenseite des piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10A angesichts der Tatsache ausgebildet, dass die dünnen Plattenabschnitte 16a, 16b in einem größeren Ausmaß gesteuert werden können. Das piezoelektrische/elektrostriktive Element 24a, 24b kann jedoch auf der Innenoberflächenseite der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10A, also auf der Innenwandoberfläche des Lochs 12, in Abhängigkeit etwa vom Verwendungszweck ausgebildet werden. Als Alternative dazu können die piezoelektrischen/elektrostriktiven Elemente 24a, 24b sowohl an der Außenoberflächenseite und auf der Innenoberflächenseite der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10A ausgebildet werden.
  • Die piezoelektrische Keramik wird vorzugsweise für die piezoelektrische/elektrostriktive Schicht 26 verwendet. Es ist jedoch möglich, elektrostriktive Keramik, ferroelektrische Keramik oder anti-ferroelektrische Keramik zu verwenden. Wenn die piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung 10A beispielsweise zur Positionierung des Magnetkopfs des Festplattenlaufwerks verwendet wird, ist es wichtig, die Linearität bezüglich des Verschiebungsausmaßes des beweglichen Abschnitts 20 und der Ansteuerspannung oder der Ausgangsspannung bereitzustellen. Daher wird die Verwendung eines Materials mit niedriger Dehnungshysterese bevorzugt. Es wird die Verwendung eines Materials mit einem elektrischen Koerzitivfeld von nicht mehr als 10 kV/mm bevorzugt.
  • Besondere Materialien umfassen Keramiken, welche beispielsweise Bleizirkonat, Bleititanat, Bleimagnesiumniobat, Bleinickelniobat, Bleizinkniobat, Bleimanganniobat, Bleimanganwolframat, Bleikobaltniobat, Bariumtitanat, Natriumwismuttitanat, Kaliumnatriumniobat und Strontiumwismuttantalat, einzeln oder gemischt, enthalten.
  • Insbesondere ein Material, das eine Hauptkomponente aus Bleizirkonat, Bleititanat und Bleimagnesiumniobat, oder ein Material, das eine Hauptkomponente aus Natriumwismuttitanat enthält, wird bevorzugt verwendet, um das Produkt mit einer stabilen Zusammensetzung mit einem hohen elektromechanischen Kopplungskoeffizien ten und einer piezoelektrischen Konstante und mit niedriger Reaktivität mit den dünnen Plattenabschnitten 16a, 16b (Keramik) zu erhalten, wenn der dünne Plattenabschnitt 16a, 16b aus Keramik hergestellt ist und die piezoelektrische/elektrostriktive Schicht 26 wird in einer einstückigen Weise gesintert.
  • Es wird ebenfalls bevorzugt, Keramik zu verwenden, die durch Beifügen von beispielsweise Oxiden aus Lanthan, Calcium, Strontium, Molybdän, Wolfgram, Barium, Niobium, Zink, Nickel, Mangan, Cerium, Cadmium, Chrom, Cobalt, Antimon, Eisen, Yttrium, Tantal, Lithium, Wismut und Stannum (Zinn) oder von Verbindungen, die zumindest einer der schließlich in Oxid ausgebildeten Komponenten, einzeln oder gemischt, enthalten zu dem oben beschriebenen Material zu erhalten.
  • Wenn beispielsweise Lanthan und/oder Strontium in den Hauptkomponenten des Bleizirkonats, Bleititanats und Bleimagnesiumniobats enthalten sind, wird in einigen Fällen beispielsweise ein Vorteil auf eine solche Weise erzielt, dass das elektrische Koerzitivfeld und die piezoelektrische Eigenschaft angepasst werden können.
  • Die Vermeidung der Beigabe eines Materials, etwa Silica, das zur Ausbildung von Glas neigt, ist aus dem folgenden Grund wünschenswert. Also das Material, wie etwa Silica, neigt zur Reaktion mit dem piezoelektrischen/elektrostriktiven Material während der Wärmebehandlung für die piezoelektrische/elektrostriktive Schicht. Als Resultat variiert die Zusammensetzung und die piezoelektrische Eigenschaft verschlechtert sich.
  • Demgegenüber wird bevorzugt, dass das piezoelektrische/elektrostriktive Element 24a, 24b und das Elektrodenpaar 28, 30 aus Metall hergestellt sind, das bei Umgebungstemperatur fest ist und das eine ausgezeichnete Leitfähigkeit hat. Beispielsweise ist es möglich, eine einfache Metallsubstanz oder Metalllegierung aus beispielsweise Aluminium, Titan, Chrom, Eisen, Cobalt, Nickel, Kupfer, Zink, Niobium, Molybdän, Ruthenium, Palladium, Rhodium, Silber, Stannum, Tantal, Wolfram, Iridium, Platin, Gold und Blei zu verwenden. Es wird ebenfalls bevorzugt, ein Cermetmaterial, das durch Verteilen von Keramik aus dem gleichen Material wie die piezoelekt rische/elektrostriktive Schicht 26 oder des von jenem der piezoelektrischen/elektrostriktiven Schicht 26 verschiedenen Material in dem oben beschriebenen Metall erhalten wird, zu verwenden.
  • Das Material für die Elektroden 28, 30 des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements 24a, 24b wird je nach Verfahren zur Ausbildung der piezoelektrischen/elektrostriktiven Schicht 26 ausgewählt und bestimmt. Wenn beispielsweise die piezoelektrische/elektrostriktive Schicht 26 durch Sintern auf die erste Elektrode 28 aufgebracht wird, nachdem die erste Elektrode 28 auf dem dünnen Plattenabschnitt 16a, 16b ausgebildet wird, ist es für die erste Elektrode 28 notwendig, ein Metall mit einem hohen Schmelzpunkt, wie etwa Platin, Palladium, Platinpalladiumlegierung und Silberpalladiumlegierung zu verwenden, die sich bei der Sintertemperatur für die piezoelektrische/elektrostriktive Schicht 26 nicht verändern. Die Elektrodenausbildung kann jedoch bei einer niedrigen Temperatur für die zweite Elektrode 30 durchgeführt werden, die auf der piezoelektrischen/elektrostriktiven Schicht 26 ausgebildet wird, wenn sich diese an der äußersten Schicht nach der Ausbildung der piezoelektrischen/elektrostriktiven Schicht 26 befindet. Daher ist es für die zweite Elektrode 30 möglich, ein Metall mit einem niedrigen Schmelzpunkt, wie etwa Aluminium, Gold oder Silber, zu verwenden.
  • Wenn das piezoelektrische/elektrostriktive Element vom Stapeltyp 24 an dem dünnen Plattenabschnitt 16a, 16b mithilfe eines Haftmittels 202 angehaftet ist, wird bevorzugt, dass die piezoelektrische/elektrostriktive Schicht 26 und die Elektroden 28, 30 (Elektrodenfilm) gestapelt sind und in einer einzigen Einheit in einer mehrschichtigen Konfiguration einstückig ausgebildet sind und dass diese dann gemeinsam gesintert werden. In diesem Fall wird ein Metall mit einem hohen Schmelzpunkt, wie etwa Platin, Palladium und eine Legierung derselben für die Elektroden 28, 30 verwendet. Es wird bevorzugt, dass die Elektrode 28, 30 aus Cermet als Gemisch des Metalls mit hohem Schmelzpunkt und des piezoelektrischen/elektrostriktiven Materials oder anderer Keramikmaterialien hergestellt wird.
  • Die Dicke der Elektrode 230 dient ebenfalls als Faktor, um die Verschiebung der piezoelektrischen/elektrostriktiven Elemente 24a, 24b erheblich zu verringern. Daher wird bevorzugt, dass, insbesondere für die nach dem Sintern der piezoelektrischen/elektrostriktiven Schicht 26 ausgebildete Elektrode, eine organische Metallpaste verwendet wird, die zur Erzielung eines dichten und dünneren Films nach dem Sintern, etwa eines Materials, wie etwa einer Goldresinatpaste, einer Platinresinatpaste und einer Silberresinatpaste, geeignet ist.
  • Als Nächstes erfolgt die Beschreibung, unter Bezugnahme auf die 16a bis 23, einiger Verfahren zur Herstellung der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10A gemäß der ersten Ausführungsform.
  • In der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10A gemäß der ersten Ausführungsform ist der dünne Plattenabschnitt 16a, 16b aus Metall hergestellt und das Grundmaterial für jeden aus beweglichem Abschnitt 20 und der Befestigungskeramik 22 ist Keramik. Daher wird bevorzugt, dass die Grundelemente der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10A bezüglich des Befestigungsabschnitts 22 und des beweglichen Abschnitts 20, mit Ausnahme der dünnen Plattenabschnitte 16a, 16b und der piezoelektrischen/elektrostriktiven Elemente 24a, 24b, unter Verwendung des grünen Keramiktafel-Stapelverfahrens herbestellt werden. Demgegenüber wird bevorzugt, dass die piezoelektrischen/elektrostriktiven Elemente 24a, 24b sowie die entsprechenden Anschlüsse 32, 34 unter Verwendung des Filmausbildungsverfahrens, etwa für den dünnen Film und des dicken Films, hergestellt werden.
  • Die dünnen Plattenabschnitte 16a, 16b werden vorzugsweise an den Seitenoberflächen des beweglichen Abschnitts 20 und des Befestigungsabschnitts 22 mithilfe des Haftmittels 200 angehaftet. Das piezoelektrische/elektrostriktive Element 24a, 24b wird vorzugsweise auf dem dünnen Plattenabschnitt 16a, 16b mithilfe des Haftmittels 202 befestigt.
  • Gemäß des grünen Keramiktafel-Stapelverfahrens, in dem der bewegliche Abschnitt 20 und der Befestigungsabschnitt 22 der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrich tung 10A in einer einstückigen Weise ausgebildet werden können, tritt die zeitabhängige Zustandsänderung kaum an den verbundenen Abschnitten der jeweiligen Elemente auf. Daher stellt dieses Verfahren die hohe Zuverlässigkeit des verbundenen Abschnitts bereit und ist vorteilhaft in der Sicherstellung der Starrheit.
  • In der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10A gemäß der ersten Ausführungsform dienen der Grenzabschnitt zwischen dem dünnen Plattenabschnitt 16a, 16b und dem Befestigungsabschnitt 22 und der Grenzabschnitt zwischen dem dünnen Plattenabschnitt 16a, 16b und dem beweglichen Abschnitt 20 als Auflagepunkte zum Umsetzen der Verschiebung. Daher ist die Zuverlässigkeit jedes Grenzabschnitts ein wichtiger Punkt, der die Eigenschaft der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10A dominiert.
  • Die unten beschriebenen Herstellungsverfahren weisen ausgezeichnete Reproduzierbarkeit und Formbarkeit auf. Daher ist es möglich, die piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung mit einem vorgegebenen Form innerhalb einer kurzen Zeitperiode mit guter Reproduzierbarkeit zu erhalten.
  • Ein erstes Herstellungsverfahren für die piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung 10A gemäß der ersten Ausführungsform wird unten stehend näher erläutert. Die folgenden Definitionen werden nun durchgeführt. Der Stapel, der durch Stapeln der grünen Keramiktafeln erhalten wird, wird durch den grünen Keramikstapel 158 (siehe beispielsweise 16B) erhalten. Die einstückige Materie, die durch Sintern des grünen Keramikstapels 158 erhalten wird, wird definiert, um den Keramikstapel 160 (siehe beispielsweise 17A) zu bilden. Die angehaftete oder angeklebte Materie, umfassend den Keramikstapel 160 und die Metallplatte, wird durch den Hybridenstapel 162 (siehe 18) definiert. Die einstückige Materie, umfassend den beweglichen Abschnitt 20, die dünnen Plattenabschnitte 16a, 16b und den Befestigungsabschnitt 22, die durch Abschneiden unnötiger Abschnitte vom Hybridenstapel 162 erhalten wird, ist definiert, um das Substrat 14D (siehe 19) zu sein.
  • In dem ersten Herstellungsverfahren wird der Hybridstapel 162 schließlich in Chipeinheiten zur Erzeugung einer großen Anzahl an piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtungen 10A geschnitten. Um die Erklärung zu vereinfachen, wird die Beschreibung im Wesentlichen für den Fall erfolgen, in dem eine einzelne piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung 10A erzeugt wird.
  • Zuerst werden beispielsweise ein Bindemittel, ein Lösemittel, ein Dispersionsmittel und ein Plastifikator beigegeben und mit einem Keramikpulver, wie etwa Zirkonerde, vermischt, um eine Aufschlämmung vorzubereiten. Die Aufschlämmung wird einer Entschäumungsbehandlung unterzogen und dann wird eine grüne Keramiktafel mit einer vorgegebenen Dicke in Übereinstimmung mit beispielsweise dem Umkehr-Walzenbeschichtungsverfahren und dem Rakelverfahren vorbereitet.
  • Anschließend wird die grüne Keramiktafel in die mit verschiedenen Formen, wie in 16A zu sehen, in Übereinstimmung mit etwa dem Ausstanzen, basierend auf der Verwendung der Form und der Laserverarbeitung, verarbeitet, um eine Vielzahl an grünen Keramiktafeln zur Ausbildung des Substrats vorzubereiten. Insbesondere eine Vielzahl (etwa vier) an grünen Keramiktafeln 50A bis 50D, wobei jede mit einem Fenster 54 zur Ausbildung zumindest des Lochs 14 im Anschluss daran, und einer grünen Keramiktafel 102, die kontinuierlich mit einem Fenster 54 zur Ausbildung des beweglichen Abschnitts 20 mit einander gegenüberliegenden Endoberflächen 36a, 36b ausgebildet ist, werden vorbereitet.
  • Danach werden, wie in 16B dargestellt, die grünen Keramiktafeln 50A bis 50D, 102 gestapelt und unter Druck zur Ausbildung eines grünen Keramikstapels 158 angebracht. Das Stapeln wird durchgeführt, während die grüne Keramiktafel 158 gesintert wird, um einen Keramikstapel 160, wie in 17A zu sehen, zu erhalten. In dieser Phase wird der Keramikstapel 160 so ausgebildet, dass das Loch 130 durch die Fenster 54, 100 ausgebildet ist.
  • Anschließend sind, wie in 17B zu sehen, die piezoelektrischen/elektrostriktiven Elemente 24a, 24b, die als separate Elemente ausgebildet sind, jeweils mittels eines Epoxyhaftmittels 202 an den Oberflächen der Metallplaten 152A, 152B befestigt, um als dünne Plattenabschnitte zu dienen.
  • Anschließend werden die Metallplatten 152A, 1526 mittels eines Epoxyhaftmittels 200 an dem Keramikstapel 160 so angehaftet, dass der Keramikstapel 160 zwischen den Metallplatten 152A, 1526 angeordnet ist und das Loch 130 dadurch geschlossen wird, um einen Hybridstapel 162 (siehe 18) bereitzustellen.
  • Anschließend wird, wie in 18 dargestellt, der Hybridstapel 162, der mit den piezoelektrischen/elektrostriktiven Elementen 24a, 24b ausgebildet ist, entlang der Schnittlinien C1, C2, C5 geschnitten, um dadurch die Seitenabschnitte und vorderen Endabschnitte des Hybridstapels 162 abzuschneiden. Als Resultat des Abschneidens wird, wie in 19 zu sehen, die piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung 10A gemäß der ersten Ausführungsform erhalten, in der die piezoelektrischen/elektrostriktiven Elemente 24a, 24b auf dem dünnen Plattenabschnitt, der durch die Metallplatten gebildet wird, des Substrats 14D ausgebildet, und der bewegliche Abschnitt 20 mit den einander gegenüberliegenden Endoberflächen 36a, 36b wird ausgebildet.
  • Demgegenüber werden im zweiten Herstellungsverfahren zuerst, wie in 20A zu sehen, eine Vielzahl (etwa vier) an grünen Keramiktafeln 50A bis 50D, wobei jede mit einem Fenster 54 zur Ausbildung zumindest des Lochs 12 im Anschluss daran ausgebildet ist, und eine grüne Keramiktafel 102, die kontinuierlich mit einem Fenster 54 zur Ausbildung des Lochs 12 im Anschluss daran und einem Fenster 100 zur Ausbildung des beweglichen Abschnitts 20 mit den einander gegenüberliegenden Endoberflächen 36a, 36b vorbereitet.
  • Danach werden die grünen Keramiktafeln 50A bis 50D, 102, wie in 20B zu sehen, gestapelt und unter Druck befestigt, um einen grünen Keramikstapel 158 auszubilden. Anschließend wird der grüne Keramikstapel 158 gesintert, um einen Keramikstapel 160 zu erhalten, wie in 21A dargestellt. In dieser Phase wird der Ke ramikstapel 160 so ausgebildet, dass das Loch 130 durch die Fenster 54, 100 ausgebildet.
  • Anschließend werden die Metallplatten 152A, 152B, wie in 21B zu sehen, an dem Keramikstapel 160 mit dem Epoxyhaftmittel 200 so angehaftet, dass der Keramikstapel 160 zwischen den Metallplatten 152A, 152B angeordnet ist, und das Loch 130 dadurch verschlossen wird, um einen Hybridstapel 162 bereitzustellen. In diesem Vorgang wird das Loch 130, wenn die piezoelektrischen/elektrostriktiven Elemente 24a, 24b an den Oberflächen der angehafteten Metallplatten 152A, 152B angebracht sind, wahlweise mit einem Füllmaterial 164, wie in 21A zu sehen, gefüllt, so dass ein ausreichender Anhaftdruck angelegt werden kann.
  • Es ist notwendig, schlussendlich das Füllmaterial 164 zu entfernen. Daher ist die Verwendung eines harten Materials vorzuziehen, welches problemlos in einem Lösemittel oder Ähnlichem aufgelöst werden kann. Das Material umfasst beispielsweise organisches Harz, Wachs und Hartlötfüllmaterial. Es ist ebenfalls möglich, ein durch Mischen des Keramikpulvers erhaltenes Material als Füllmaterial mit organischem Harz, wie etwa Akryl, anzunehmen.
  • Anschließend werden die piezoelektrischen/elektrostriktiven Elemente 24a, 24b, wie in 21B zu sehen, die als separate Elemente ausgebildet sind, mit dem Epoxyhaftmittel 202 an den Oberflächen der Metallplatten 152A, 152B des Hybridstapels anzuhaften. Die separaten Elemente der piezoelektrischen/elektrostriktiven Elemente 24a, 24b können beispielsweise in Übereinstimmung mit dem grünen Keramiktafel-Stapelverfahren ausgebildet werden.
  • Anschließend wird der Hybridstapel 162, der mit den piezoelektrischen/elektrostriktiven Elementen 24a, 24b ausgebildet ist, entlang der Schnittlinien C1, C2, C5 geschnitten, um dadurch die Seitenabschnitte und vorderen Endabschnitte des Hybridstapels 162 abzuschneiden. Als Resultat des Abschneidens wird die piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung 10A gemäß der ersten Ausführungsform, wie in 23 abgebildet, erhalten, in der die piezoelektrischen/elektrostriktiven Elemente 24a, 24b auf den dünnen Plattenabschnitten, die durch die Metallplatten gebildet werden, des Substrats 14D ausgebildet werden und der bewegliche Abschnitt 20 wird mit den einander gegenüberliegenden Endoberflächen 36a, 36b ausgebildet.
  • Wenn alle Substratabschnitte aus Metall sind, werden etwa die dem Keramikstapel 160 von 17A entsprechenden Abschnitte mithilfe von Formgießen ausgebildet. Ferner können Volums-Elemente in Übereinstimmung mit dem Verfahren der Schleifverarbeitung, der elektrischen Drahtentladungsverarbeitung, dem Formstempeln oder dem chemischen Ätzen ausgebildet werden oder die dünnen Metallmaterialien können zur Ausbildung des Substratabschnitts in Übereinstimmung mit dem Plattierungsverfahren gestapelt werden.
  • Als Nächstes wird eine piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung 10B gemäß der zweiten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 24 bis 52 erläutert.
  • Wie in 24 zu sehen, umfasst die piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung 10B gemäß der zweiten Ausführungsform ein Paar einander gegenüberliegender dünner Plattenabschnitte 16a, 16b und einen Befestigungsabschnitt 22 zum Trägen der dünnen Plattenabschnitte 16a, 16b. Ein piezoelektrisches/elektrostriktives Element vom Stapeltyp 24 ist auf einem dünnen Plattenabschnitt 16a des Paars dünner Plattenabschnitte 16a, 16b angeordnet. In den 24 und 25 ist das piezoelektrische/elektrostriktive Element 24 in einer vereinfachten Weise dargestellt, da dessen Struktur kompliziert ist. Details sind in den vergrößerten Ansichten von 28 und 29 dargestellt.
  • Der Befestigungsabschnitt 22 ist beispielsweise mithilfe eines Haftmittels 200 zwischen den jeweiligen rückwärtigen Enden des Paars dünner Plattenabschnitte 16a, 16b befestigt. Die vorderen Enden des Paars dünner Plattenabschnitte 16a, 16b sind offene Enden.
  • Wie in 25 dargestellt, sind beispielsweise der bewegliche Abschnitt 20 oder die verschiedenen Teile und Elemente beispielsweise mithilfe des Haftmittels 200 zwi schen den jeweiligen vorderen Enden des Paars dünner Plattenabschnitte 16a, 16b befestigt. Das in 25 dargestellte Beispiel veranschaulicht den Fall, in dem der bewegliche Abschnitt 20, der durch das gleiche Element wie der Befestigungsabschnitt 22 ausgebildet ist, mithilfe des Haftmittels 200 zwischen den jeweiligen vorderen Enden des Paars dünner Plattenabschnitte 16a, 16b befestigt ist.
  • Jedes Paar dünner Plattenabschnitte 16a, 16b besteht aus Metall. Der Befestigungsabschnitt 22 und der bewegliche Abschnitt 20 sind aus Keramik oder Metall hergestellt. Insbesondere in den in 24 und 25 dargestellten Beispielen ist die Dicke des ersten dünnen Plattenabschnitts 16a, auf dem das piezoelektrische/elektrostriktive Element vom Stapeltyp 24 ausgebildet ist, des Paars dünner Plattenabschnitte 16a, 16b größer als die Dicke des zweiten dünnen Plattenabschnitts 16b.
  • Das piezoelektrische/elektrostriktive Element vom Stapeltyp 24 ist an dem dünnen Plattenabschnitt 16b mithilfe eines Haftmittels 202, wie etwa organisches Harz, Glas, Hartlöten, Weichlöten und eutektische Bindung, befestigt. Das piezoelektrische/elektrostriktive Element vom Stapeltyp 24 ist somit durch das Haftmittel 202 an dem dünnen Plattenabschnitt 16a aus Metall befestigt, um dadurch einen Aktuatorabschnitt 204 auszubilden, der die Ansteuerquelle der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10B ist.
  • In der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10B wird das vordere Ende (Abschnitt, an dem der bewegliche Abschnitt 20 angebracht ist) des dünnen Plattenabschnitts 16a (16a und 16b in dem in 25 dargestellten Beispiel) in Übereinstimmung mit der Ansteuerung des Aktuatorabschnitts 204 verschoben. Als Alternative dazu wird die Verschiebung des vorderen Endes des dünnen Plattenabschnitts 16a mithilfe des Aktatuorabschnitts (Wandlerabschnitt im Falle der Verwendung als Sensor) 204 elektrisch detektiert. In diesem Fall wird die Vorrichtung als ein Sensor verwendet.
  • Wie in 26 zu sehen, ist das piezoelektrische/elektrostriktive Element vom Stapeltyp 24 wie folgt ausgebildet. Also jedes aus der piezoelektrischen/elektrostriktiven Schicht 26 und dem Elektrodenpaar 28, 30 verfügt über die mehrschichtige Struktur und die erste Elektrode 28 und die zweite Elektrode 30 werden jeweils abwechselnd gestapelt, um die Mehrfach-Stufenstruktur an dem Abschnitt zu erstellen, an dem die erste Elektrode 28 und die zweite Elektrode 30 miteinander überlappend mit der piezoelektrischen/elektrostriktiven Schicht 26 zwischen diesen angeordnet sind.
  • In 26 verfügt jedes aus der piezoelektrischen/elektrostriktiven Schicht 26 und dem Elektrodenpaar 28, 39 über die mehrschichtige Struktur. Die erste Elektrode 28 und die zweite Elektrode 30 werden abwechselnd miteinander gestapelt, um die im Wesentlichen kammförmige Konfiguration zu erstellen. Die Mehrfach-Stufenstruktur ist an dem Abschnitt ausgebildet, an dem die erste Elektrode 28 und die zweite Elektrode 30 miteinander überlappend mit der piezoelektrischen/elektrostriktiven Schicht 26 zwischen diesen angeordnet sind.
  • Insbesondere das piezoelektrische/elektrostriktive Element vom Stapeltyp 24 hat eine annähernd rechteckige parallelepipedförmige Konfiguration, umfassend eine Vielzahl an piezoelektrischen/elektrostriktiven Schichten 26 und eine Vielzahl an Elektrodenfilmen 28, 30. Die Elektrodenfilme 28, 30, die in Kontakt mit der oberen und unteren Oberfläche jeder der piezoelektrischen/elektrostriktiven Schichten 26 sind, werden abwechselnd zu den gegenüberliegenden Endoberflächen 208 bzw. 209 geleitet. Die Endoberflächenelektroden 28c, 30c, die die jeweiligen Elektrodenfilme 28, 30, die abwechselnd zu den gegenüberliegenden Endoberflächen 208, 209 führen, verbinden, sind jeweils mit den Anschlüssen 28b, 30b, die auf der Oberfläche der äußersten Schicht der piezoelektrischen/elektrostriktiven Schicht 26 ausgebildet sind und die angeordnet sind, während sie voneinander durch einen vorgegebenen Abstand Dk getrennt sind, elektrisch verbunden.
  • Es wird bevorzugt, dass der vorgegebene Abstand Dk zwischen den Anschlüssen 28b, 30b nicht weniger als 20 μm beträgt. Ferner kann das Material der Elektrodenfilme 28, 30 zur Herstellung des Kontakts mit der oberen und der unteren Oberfläche der piezoelektrischen/elektrostriktiven Schicht sich vom Material der Endoberflächenelektroden 28c, 30c unterscheiden. Ferner kann zumindest einer aus den An schlüssen (Anschluss 28b in dem in 26 dargestellten Beispiel) und der Endoberflächenelektrode 28c, die dem Anschluss 28b entspricht, elektrisch mit einem Dünnschicht-Elektrodenfilm (Außenoberflächenelektrode) 28d verbunden sein, die dünner als der Anschluss 28b und die Endoberflächenelektrode 28c ist.
  • Der Oberflächenelektrodenfilm 28d, die Endoberflächenelektroden 28c, 30c und die Anschlüsse 28b, 30b, die vor dem Sintern der piezoelektrischen/elektrostriktiven Schicht 26 ausgebildet werden, können dünn sein und können eine geringe Wärmebeständigkeit im Vergleich mit den Elektrodenschichten 28, 30 aufweisen, die vor dem Sintern der piezoelektrischen/elektrostriktiven Schicht 26 ausgebildet werden oder gleichzeitig gesintert werden.
  • 26 veranschaulicht den folgenden Fall. So weist die piezoelektrische/elektrostriktive Schicht 26 die fünfschichtige Struktur auf. Die ersten Elektroden 28 sind in kammförmiger Konfiguration so ausgebildet, dass sie auf der oberen Oberfläche der ersten Schicht, der oberen Oberfläche der dritten Schicht und der unteren Oberfläche der unteren Schicht angeordnet sind. Die zweiten Elektroden 30 sind in kammförmiger Konfiguration so ausgebildet, dass sie auf der oberen Oberfläche der zweiten Schicht und der unteren Oberfläche der vierten Schicht angeordnet sind.
  • 28 veranschaulicht den folgenden Fall. So weist die piezoelektrische/elektrostriktive Schicht 26 ebenfalls die fünfschichtige Struktur auf. Die ersten Elektroden 28 sind in kammförmiger Konfiguration so ausgebildet, dass sie auf der oberen Oberfläche der ersten Schicht, der oberen Oberfläche der dritten Schicht und der oberen Oberfläche der fünften Schicht angeordnet sind. Die zweiten Elektroden 30 sind in kammförmiger Konfiguration so ausgebildet, dass sie auf der unteren Oberfläche der ersten Schicht, der oberen Oberfläche der zweiten Schicht und der unteren Oberfläche der vierten Schicht angeordnet sind.
  • Im Falle der oben beschriebenen Strukturen ist die Unterdrückung der Erhöhung der Anzahl an Anschlüssen durch Verbinden der gegenseitigen ersten Elektroden 28 und der gegenseitigen zweiten Elektroden 30 miteinander möglich, um herkömmlich zu sein. Daher ist die Unterdrückung der Vergrößerung der Größe möglich, die ansonsten verursacht werden würde, wenn das piezoelektrische/elektrostriktive Element vom Stapeltyp 24 verwendet wird.
  • Wie oben beschrieben, wird die Ansteuerkraft des Aktuatorabschnitts 204 unter Verwendung des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements vom Stapeltyp 24 erhöht und somit ist die Erzielung der großen Verschiebung möglich. Ferner ist die Durchführung der hohen Resonanzfrequenz durch Erhöhen der Starrheit der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10B selbst möglich. Daher ist die Erzielung der hohen Geschwindigkeit des Verschiebungsvorgangs problemlos möglich.
  • Wenn die Anzahl an Stufen erhöht wird, ist die Erhöhung der Ansteuerkraft des Aktuatorabschnitts 204 möglich. Der elektrische Stromverbrauch wird jedoch ebenfalls in Übereinstimmung damit erhöht. Wenn die vorliegende Erfindung daher ausgeführt wird, kann die Anzahl an Stufen daher in geeigneter Weise in Abhängigkeit von Verwendungsart und Verwendungszustand bestimmt werden. Im Falle der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10B gemäß der zweiten Ausführungsform ist die Breite des dünnen Plattenabschnitts 16a, 16b (Abstand in der Y-Achsenrichtung) im Wesentlichen unverändert, bedingt durch die Verwendung des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements vom Stapeltyp 24, selbst wenn die Ansteuerkraft des Aktuatorabschnitts 204 erhöht wird. Daher wird die Vorrichtung zur Verwendung beispielsweise des Aktatuors für den Zweck der Schwingungssteuerung und der Positionierung des Magnetkopfs für Festplatten besonders bevorzugt, um in einer besonders schmalen Spalte eingesetzt zu werden.
  • Das piezoelektrische/elektrostriktive Element vom Stapeltyp 24 wird vorzugsweise an der folgenden Position in Bezug zum dünnen Plattenabschnitt 16a ausgebildet. Also das vordere Ende 208 des mehrschichtigen Elements zum Ausbilden des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements vom Stapeltyp 24 ist an der Position, nicht umfassend zumindest den Befestigungsabschnitt 22, wie in Draufsicht gesehen, (Position, umfassend im Loch 12, das zwischen dem beweglichen Abschnitt 20 und dem Befestigungsabschnitt 22 in dem in 25 dargestellten Beispiel beweglich ist), angeordnet. Das rückwärtige Ende 209 des mehrschichtigen Elements zum ordnet. Das rückwärtige Ende 209 des mehrschichtigen Elements zum Ausbilden des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements vom Stapeltyp 24 ist an der Position, umfassend zumindest den Befestigungsabschnitt 22, wie in Draufsicht zu sehen, angeordnet. Das Ende 28a der Elektrode 28 ist an der Position, umfassend zumindest den Befestigungsabschnitt 22, wie in Draufsicht zu sehen, angeordnet und das Ende 30a der Elektrode 30 ist an der Position, nicht umfassend zumindest den Befestigungsabschnitt 22, wie in Draufsicht zu sehen, (Position, umfassend im Loch 12, das zwischen dem beweglichen Abschnitt 20 und dem Befestigungsabschnitt 22 sowie im Beispiel in 25 ausgebildet ist) angeordnet.
  • Die Spannung ist an dem Elektrodenpaar 28, 30 über Enden (hierin als „Anschlüsse 28b, 30b" bezeichnet) der jeweiligen Elektroden 28, 30 angelegt, die auf der fünften Schicht der piezoelektrischen/elektrostriktiven Schicht 30 ausgebildet sind. Die jeweiligen Anschlüsse 28b, 30b sind ausgebildet, um voneinander in einem solchen Umfang getrennt zu werden, dass sie voneinander elektrisch isoliert sein können.
  • Der Beabstandungsabstand Dk zwischen den Anschlüssen 28b, 30b ist vorzugsweise nicht weniger als 20 μm und es wird bevorzugt, dass nicht er nicht weniger als 50 μm ist, wenn die Dicke des Anschlusses 28b, 30b 1 μm bis 30 μm beträgt. Die Anschlüsse 28b, 30b können aus demselben Material wie die Innenelektroden 28, 30 sein oder sie können aus einem davon unterschiedlichen Material hergestellt sein. Beispielsweise kann dasselbe Material verwendet werden, wenn die Anschlüsse 28b, 30b gleichzeitig mit der piezoelektrischen/elektrostriktiven Schicht 26 gesintert werden. Die verschiedenen Materialien können verwendet werden, wenn das Sintern separat durchgeführt wird.
  • Es wird für die Endoberflächenelektroden 28c, 30c bevorzugt, dass die Innenelektroden 28, 30 und die piezoelektrische/elektrostriktive Schicht 26 gesintert werden und dann ihre Endoberflächen beispielsweise dem Schleifen und Polieren unterzogen werden, um die elektrische Verbindung zwischen den Innenelektroden und den Endoberflächenelektroden durchzuführen. Das Material der Endoberflächenelektroden 28c, 30c kann dasselbe wie das der Innenelektroden 28, 30 sein oder sich von die sem unterscheiden. Beispielsweise wird bevorzugt, dass die für die Innenelektroden 28b, 30b Platinpaste verwendet wird und dass Goldpaste für die Endoberflächenelektrode 28c, 30c und die Anschlüsse 28b, 30b verwendet wird. Es ist jedoch möglich, ungefähr denselben Aufbau wie für die piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform, wie oben beschrieben, anzunehmen.
  • In dieser Anordnung kann die piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung 10B unter Verwendung der Oberfläche, einer anderen im Gegensatz zur Oberfläche, auf der die Anschlüsse 28b, 30b angeordnet sind, unabhängig befestigt werden. Als Resultat ist es möglich, hohe Zuverlässigkeit sowohl für die Befestigung der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10B und die elektrische Verbindung zwischen der Schaltung und den Anschlüssen 28b, 30b zu erzielen. In dieser Anordnung ist die elektrische Verbindung zwischen den Anschlüssen 28b, 30b und der Schaltung beispielsweise mithilfe der flexiblen gedruckten Schaltung, dem flexiblen Flachkabel und dem Drahtbonden hergestellt.
  • Wie oben beschrieben, ist der Aktuatorabschnitt 204 in der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10B gemäß der zweiten Ausführungsform durch Befestigen des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements vom Stapeltyp 24 auf dem dünnen Plattenabschnitt 16a, hergestellt aus Metall, mithilfe des Haftmittels 202 ausgebildet. Daher ist es möglich, den dünnen Plattenabschnitt 16a (und 16b) sogar dann in erheblichem Ausmaß zu verschieben, wenn die Flächengröße des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements vom Stapeltyp 24 nicht wie in Draufsicht zu sehen verbreitert wird. Ferner ist der dünne Plattenabschnitt 16a (16b) aus Metall hergestellt. Daher weist die Vorrichtung eine ausgezeichnete Festigkeit und Beständigkeit auf und ist daher in der Lage, auch auf schnelle Verschiebungsvorgänge zu reagieren.
  • Mit anderen Worten, es ist in der zweiten Ausführungsform möglich, ausreichend auf die Änderungen der Verwendungsumgebung und des ernsten Verwendungszustands zu reagieren. Die Vorrichtung weist eine ausgezeichnete Stoßfestigkeit auf. Es ist möglich die lange Lebensdauer der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10B zu realisieren und es ist möglich, die Handhabungsleistung der piezoelektri schen/elektrostriktiven Vorrichtung 10B zu verbessern. Ferner kann der dünnen Plattenabschnitt bei einer relativ geringen Spannung in großem Ausmaß verschoben werden. Die Starrheit des dünnen Plattenabschnitts 16a (und 16b) ist relativ hoch, die Filmdicke des Aktuatorabschnitts 204 ist dick und die Starrheit des Aktuatorabschnitts 204 ist hoch. Demgemäß ist es möglich, die Durchführung der hohen Geschwindigkeit (Durchführung der hohen Resonanzfrequenz) des Verschiebungsvorgangs des dünnen Plattenabschnitts 16a (und 16b) zu erzielen.
  • Üblicherweise ist es zur Ansteuerung bei einer hohen Geschwindigkeit des durch Kombinieren des dünnen Plattenabschnitts 16a und des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements 24, das die Dehnungsdeformation erstellt, notwendig, die Starrheit des Aktuatorabschnitts 204 zu verringern.
  • In der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10B gemäß der zweiten Ausführungsform liegen die dünnen Plattenabschnitte 16a, 16b, die den Aktuatorabschnitts 204 bilden, einander gegenüber, um das Paar dünner Plattenabschnitte 16a, 16b bereitzustellen. Der Befestigungsabschnitt 22 ist durch das Haftmittel 200 zwischen den jeweiligen rückwärtigen Enden des Paars dünner Plattenabschnitte 16a, 16b befestigt, um die Mehrfach-Stufenstruktur des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements 24 auszubilden. Die Position des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements 24, das Material und die Größe der Grundelemente sind geeigneterweise ausgewählt, um die piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung 10B auszubilden. Daher ist es möglich, die beiden oben beschriebenen widersprüchlichen Charaktistika zu durchzuführen. Wenn das Objekt, das im Wesentlichen den gleichen Größengrad wie der Befestigungsabschnitt 22 hat, zwischen den offenen Enden des Paars dünner Plattenabschnitte 16a, 16b liegt, beträgt die Minimalresonanzfrequenz der Struktur nicht weniger als 20 kHz. Ferner kann das relative Verschiebungsausmaß bezüglich des Objekts und des Befestigungsabschnitts 22 nicht weniger als 0,5 μm bei einer wesentlichen angelegten Spannung von 30 V bei einer Frequenz, die nicht mehr als ¼ der Resonanzfrequenz ist, betragen.
  • Als Resultat ist es möglich, das Paar dünner Plattenabschnitte 16a, 16b in großem Ausmaß zu verschieben. Ferner ist es möglich, die Durchführung der hohen Geschwindigkeit (Durchführung der hohen Resonanzfrequenz) des Verschiebungsvorgangs der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10B, insbesondere des Paars dünner Plattenabschnitte 16a, 16b, zu erzielen.
  • In der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10B gemäß der zweiten Ausführungsform wird die minimale Verschiebung des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements 24 zu einem großen Verschiebungsvorgang unter Verwendung der Krümmung der dünnen Plattenabschnitte 16a, 16b verstärkt und zum beweglichen Abschnitt 20 übertragen. Daher kann der bewegliche Abschnitt 20 in Bezug zur Hauptachse m (siehe 14) der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10B in großem Ausmaß verschoben werden.
  • In der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10B gemäß der zweiten Ausführungsform ist es unnötig, dass alle Teile mit dem piezoelektrischen/elektrostriktiven Material ausgebildet werden, das ein zerbrechliches Material mit einem relativ schweren Gewicht ist. Daher weist die Vorrichtung die folgenden Vorteile auf. So verfügt die Vorrichtung über die hohe mechanische Festigkeit und weist eine ausgezeichnete Handhabungsleistung, Stoßfestigkeit und Feuchtigkeitsbeständigkeit auf. Ferner ist der Betrieb der Vorrichtung durch schädliche Schwingungen (beispielsweise Rauschschwingungen und während des Hochgeschwindigkeitsbetriebs verbleibender Schwingungen) wenig beeinträchtigt.
  • Ferner sind die vorderen Enden des Paars dünner Plattenabschnitte 16a, 16b offene Enden, wie in 24 zu sehen. Wenn verschiedene Elemente oder Teile an der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10B angebracht sind, ist es demgemäß möglich, die vorderen Enden des Paars dünner Plattenabschnitte 16a, 16b zu verwenden. Das Element oder das Teil kann derart befestigt werden, dass das Element oder das Teil zwischen den vorderen Enden liegt. In diesen Fall ist es möglich, einen großen Befestigungsbereich für das Element oder das Teil bereitzustellen und es ist möglich, die Anbringungsleistung für das Teil zu verbessern. Ferner ist das anzu bringende Element oder Teil folglich in dem Paar dünner Plattenabschnitte 16a, 16b enthalten. Daher ist es möglich, die Größe der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung in der Y-Richtung nach der Anbringung des Elements oder des Teils zu verringern. Daher weist die Vorrichtung Vorteile auf, um die kompakte Größe zu realisieren.
  • Wenn der bewegliche Abschnitt 20 zwischen den jeweiligen vorderen Enden des Paars dünner Plattenabschnitte 16a, 16b befestigt ist, werden dann selbstverständlich verschiedene Elemente oder Teile sicher, etwa mithilfe eines Haftmittels, an der ersten Hauptoberfläche des beweglichen Abschnitts 20 angebracht.
  • In der zweiten Ausführungsform ist das vordere Ende 208 des mehrschichtigen Elements zum Ausbilden des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements vom Stapeltyp 24 an der Position, nicht umfassend zumindest den Befestigungsabschnitt 22, wie in Draufsicht zu sehen, angeordnet. Das rückwärtige Ende des mehrschichtigen Elements ist an der Position, umfassend zumindest den Befestigungsabschnitt, wie in Draufsicht zu sehen, angeordnet. Das Ende 28a der Elektrode 28 ist an der Position, umfassend zumindest den Befestigungsabschnitt 22, wie in Draufsicht zu sehen, angeordnet.
  • Wenn die jeweiligen Enden des Elektrodenpaars 28, 30 an der in dem beweglichen Abschnitt 20 enthaltenen Position angeordnet sind, dann besteht beispielsweise die Gefahr, dass der Verschiebungsvorgang des Paars dünner Plattenabschnitte 16a, 16b durch das piezoelektrische/elektrostriktive Element 24 vom Stapeltyp beschränkt wird und eine Durchführung der großen Verschiebung ist nicht möglich. In der zweiten Ausführungsform wird die zuvor erwähnte Positionsbeziehung angenommen. Daher ist es möglich, den Nachteil der Einschränkung des Verschiebungsvorgangs des beweglichen Abschnitts 20 zu verhindern und es ist möglich das Verschiebungsausmaß des Paars dünner Plattenabschnitte 16a, 16b zu vergrößern.
  • Als Nächstes wird eine Beschreibung der bevorzugten veranschaulichten Konstruktionen der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10B gemäß der zweiten Aus führungsform erfolgen. Die bevorzugten veranschaulichten Konstruktionen sind in etwa dieselben wie für die piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform. Daher werden Erläuterungen nur für die bevorzugten veranschaulichten Konstruktionen erfolgen, die in der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10B inhärent sind.
  • Zuerst ist in der zweiten piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10B gemäß der zweiten Ausführungsform die Form der Vorrichtung 10B nicht die plattenförmige Konstruktion einer herkömmlichen Vorrichtung. Wenn der bewegliche Abschnitt 20 bereitgestellt wird, bilden der bewegliche Abschnitt 20 und der Befestigungsabschnitt 22 die rechteckige parallelepipedförmige Konfiguration. Das Paar dünner Plattenabschnitte 16a, 16b ist so bereitgestellt, dass die Seitenoberflächen des beweglichen Abschnitts 20 und des Befestigungsabschnitts 22 kontinuierliche sind, um eine rechteckige ringförmige Konfiguration zu erstellen. Daher ist es möglich, die Starrheit der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10B in der Y-Achsenrichtung selektiv zu erhöhen.
  • So ist es in der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10B möglich, nur die Aktion des beweglichen Abschnitts 20 in der Ebene (XZ-Ebene) wahlweise zu erzeugen. Es ist möglich, die Aktion des Paars dünner Plattenabschnitte in der YZ-Ebene (Aktion in der sogenannten Schaukelrichtung) zu unterdrücken.
  • Es ist wünschenswert, dass die dünnen Plattenabschnitte 16a, 16b aus Metall hergestellt sind. Der Befestigungsabschnitt 22 und der bewegliche Abschnitt 20 können aus Materialien verschiedenen Typs sein, aber sie sind vorzugsweise aus Metall. Beispielsweise kann organisches Harz, Hartlötmaterial oder Weichlötmaterial zum Anhaften der dünnen Plattenabschnitt 16a, 16b am Befestigungsabschnitt und zum Anhaften der dünnen Plattenabschnitte 16a, 16b am beweglichen Abschnitt 20 verwendet werden. Es wird jedoch noch mehr bevorzugt, dass eine einstückige Struktur, die durch Diffusionsverbinder oder Schweißen zwischen den Metallmaterialien ausgebildet ist, auszubilden. Es ist noch wünschenswerter, Metall zu verwenden, dass dem Kaltwalzverfahren unterzogen wurde, da es eine hohe Festigkeit aufgrund des Vorhandenseins eines großen Versetzungsgrads aufweist.
  • In der zweiten Ausführungsform ist das piezoelektrische/elektrostriktive Element vom Stapeltyp 24 nur auf dem dünnen Plattenabschnitt 16a ausgebildet. Daher kann die Vorrichtung verglichen mit einer Vorrichtung (modifzierte Ausführungsform) kostengünstig erzeugt werden, in der die piezoelektrischen/elektrostriktiven Elemente vom Stapeltyp 24 jeweils auf dem Paar dünner Plattenabschnitte 16a, 16b ausgebildet sind, wie in 30 dargestellt. Wenn in einem Zustand, in dem der bewegliche Abschnitt 20 befestigt wird, die Beobachtung durchgeführt wird, dann wird ferner in der zweiten Ausführungsform der dünne Plattenabschnitt 16a mit der großen Dicke, auf dem das piezoelektrische/elektrostriktive Element vom Stapeltyp 24 ausgebildet ist, direkt verschoben und der dünne Plattenabschnitt 16b mit der dünnen Dicke, auf dem das piezoelektrische/elektrostriktive Element vom Stapeltyp 24 nicht ausgebildet ist, wird in zusammen mit diesem verschoben. Demgemäß ist es möglich, die Verschiebung in einem großen Ausmaß zu bewirken.
  • Die Ausbildung des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements vom Stapeltyp 24 auf dem dünnen Plattenabschnitt 16a kann durch Anhaften des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements vom Stapeltyp 24 an dem dünnen Plattenabschnitt 16a beispielsweise mithilfe von organischem Harz, Harzlötmaterial oder Weichlötmaterial durchgeführt werden. Wenn das Element bei niedriger Temperatur angehaftet wird, ist die Verwendung von organischem Harz wünschenswert. Wenn die Anhaftung des Elements bei einer niedrigen Temperatur möglich ist, ist die Verwendung beispielsweise eines Hartlötmaterials, Weichlötmaterials und Glas wünschenswert. Der Wärmeausdehnungskoeffizient des dünnen Plattenabschnitts 16a, des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements vom Stapeltyp 24 und des Haftmittels 202 ist jedoch im Allgemeinen verschieden. Daher ist es wünschenswert, dass die Anhafttemperatur niedrig ist, um keine Beanspruchung im piezoelektrischen/elektrostriktiven Element vom Stapeltyp 24 aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten zu erzeugen. Im Falle des organischen Harzes kann die Anhaftung im Allgemeinen bei einer Temperatur von nicht mehr als 180 °C durchgeführt werden. Daher wird vorzugsweise organisches Harz verwendet. Besonders bevorzugt ist die Verwendung eines Umgebungstemperatur-Härtungshaftmittels erwünscht. Wenn die Befestigung des dünnen Plattenabschnitts 16a, 16b und des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements 24 gleichzeitig mit der Befestigung des beweglichen Abschnitts 20, des Befestigungsabschnitts 22 und des dünnen Plattenabschnitts 16a, 16b oder nach dieser durchgeführt wird, ist es, falls der Befestigungsabschnitt 22 oder der bewegliche Abschnitt 20 über die Struktur vom offenen Typ verfügen, möglich, die Dehnung wirksam zu verringern, die ansonsten zwischen den verschienen Materialtypen entstehen würde.
  • Damit keine thermische Beanspruchung auf das piezoelektrische/elektrostriktive Element vom Stapeltyp 24 ausgeübt wird, wird bevorzugt, dass das piezoelektrische/elektrostriktive Element vom Stapeltyp 24 an dem dünnen Plattenabschnitt 16a mithilfe des organischen Harzes angehaftet wird und dass die Befestigung in separaten Schritten für die dünnen Plattenabschnitte 16a, 16b, den Befestigungsabschnitt 22 und den beweglichen Abschnitt 20 durchgeführt wird.
  • Wenn der Teil des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements 24, wie in 31 zu sehen, an dem Befestigungsabschnitt 22 positioniert ist, wird bevorzugt, dass (1 – Lb/La) nicht weniger als 0,4, bevorzugterweise 0,5 bis 0,8, beträgt, vorausgesetzt, dass La einen kürzesten Abstand bezüglich des Paars dünner Plattenabschnitte 16a, 16b zwischen einem Grenzabschnitt relativ zum beweglichen Abschnitt 20 und einem Grenzabschnitt relativ zum Befestigungsabschnitt 22 darstellt und Lb einen kürzesten Abstand vom Grenzabschnitt zwischen dem dünnen Plattenabschnitt 16a und dem beweglichen Abschnitt 20 zu einem der Enden 28a, 30a des Elektrodenpaars 28, 30 des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements vom Stapeltyp 24 darstellt. Wenn (1 – Lb/La) nicht mehr als 0,4 ist, ist es unmöglich, eine größere Verschiebung durchzuführen. Wenn (1 – Lb/La) von 0,5 bis 0,8 ist, ist es einfach, nacheinander sowohl die Verschiebung als auch die Resonanzfrequenz zu erzielen. In diesem Fall ist es jedoch besser, eine Struktur zu verwenden, in der das piezoelektrische/elektrostriktive Element vom Stapeltyp 24 an dem beweglichen Abschnitt 20 positioniert ist.
  • Es wird bevorzugt, dass die Gesamtdicke des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements vom Stapeltyp 24 nicht weniger als 40 μm beträgt. Wenn die Gesamtdicke weniger als 40 μm ist, ist es schwierig, das piezoelektrische/elektrostriktive Element vom Stapeltyp 24 an dem dünnen Plattenabschnitt 16a anzuhaften. Es ist wünschenswert, dass die Gesamtdicke nicht mehr als 180 μm beträgt, Wenn die Gesamtdicke mehr als 180 μm ist, ist die Realisierung einer kompakten Größe der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10B schwierig.
  • Was den Abschnitt des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements vom Stapeltyp 24 anbelangt, der in Kontakt mit dem dünnen Plattenabschnitt 16a ist, wenn das Metall, wie etwa Hartlötmaterial und Weichlötschicht, als Haftmittel 202 verwendet wird, wird bevorzugt, dass die Elektrodenschicht an der untersten Schicht angesichts der Benetzbarkeit liegt, wie in 28 und 29 zu sehen. 28 und 29 zeigen den Zustand, in dem der Elektrodenfilm zur Ausbildung der zweiten Elektrode 30 angeordnet ist.
  • Wenn das piezoelektrische/elektrostriktive Element vom Stapeltyp 24, wie in 26 und 28 zu sehen, an dem dünnen Plattenabschnitt 16a mithilfe der Metallschicht, wie etwa dem Hartlötmaterial und der Weichlötschicht, angehaftet wird, wird bevorzugt, den winkeligen Abschnitt, an dem zumindest eine Elektrode 28 vorliegt, auf der unteren Oberfläche des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements vom Stapeltyp 24 aus dem folgenden Grund abzuschrägen, wie in 27 und 29 zu sehen. So wird beabsichtigt, dass das Elektrodenpaar 28, 30 an der Erstellung eines Kurzschlusses gehindert wird, der ansonsten über der Metallschicht und dem dünnen Plattenabschnitt 16a gebildet werden würde. 27 zeigt einen Fall, in dem zwei winkelige Abschnitte, an denen das Elektrodenpaar 28, 30 vorhanden ist, abgeschrägt sind. 29 zeigt einen Fall, in dem ein winkeliger Abschnitt, an dem die erste Elektrode 28 vorliegt, abgeschrägt ist.
  • Jene, die vorzugsweise als Haftmittel 202 zum Anhaften des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements vom Stapeltyp 24 am dünnen Plattenabschnitt 16a verwendet werden, sowie das Haftmittel 200 zum Anhaften der dünnen Plattenabschnitte 16a, 16b beispielsweise am Befestigungsabschnitt 22 umfassen Reaktionshaftmittel vom zweiteiligen Typ, wie etwa jene basierend auf Epoxy und Isocyanat, Schnellhaftmittel, wie etwa jene basierend auf Cyanocrylat, und Schmelzhaftmittel, wie jene basierend auf Ethylen-Vinylacetat-Copolymer. Insbesondere wird die Verwendung jener mit einer Härte nach Shore-D von nicht weniger als 80 als Haftmittel 202 für die Anhaftung des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements vom Stapeltyp 24 an dem dünnen Plattenabschnitt 16a bevorzugt.
  • Es ist wünschenswert, dass ein organisches Haftmittel, umfassend ein Füllmittel, wie etwa Metall und Keramik, als Haftmittel 202 zum Anhaften des dünnen Plattenabschnitts 16a, 16b und des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements 24 (24a, 24b) verwendet wird. In diesem Fall ist es wünschenswert, dass die Dicke des Haftmittels 202 aus dem folgenden Grund nicht mehr als 100 μm ist. Wenn das Füllmaterial enthalten ist, dann wird somit die wesentliche Dicke der Harzkomponente verringert und die Beibehaltung einer hohen Härte des Haftmittels ist möglich.
  • Es wird ebenfalls bevorzugt, dass anorganische Haftmittel als Haftmittel 200, 202, und zwar andere als oben erläutert, verwendet werden. Das anorganische Haftmittel umfasst beispielsweise Glas, Zement, Weichlötmaterial und Hartlötmaterial.
  • Demgegenüber ist es, was die Form und die Materialqualität für die dünnen Plattenabschnitte 16a, 16b anbelangt, ausreichend, über die Flexibilität zu verfügen, wobei die mechanische Festigkeit einen solchen Grad aufweist, dass aufgrund der Krümmungsdeformation kein Bruch verursacht wird. Metall wird vorzugsweise verwendet. In diesem Fall wird, wie oben beschrieben, bevorzugt ein Metallmaterial verwendet, das über die Flexibilität verfügt und das zur Krümmungsverschiebung geeignet ist. Insbesondere wird bevorzugt ein Metallmaterial verwendet, das ein Elastizitätsmodul von nicht weniger als 100 Gpa hat.
  • Vorzugsweise wird gewünscht, dass der dünne Plattenabschnitt 16a, 16b aus einem eisenbasierten Material, wie etwa verschiedenen Federstahlmaterialien, Maraging-Stahlmaterialien und Edelstahlmaterialien, umfassend etwa austenitbasierte Edel stahlmaterialien, wie etwa SUS301, SUS304, AISI653 und SUH660, ferritbasierten Edelstahlmaterialien, wie etwa SUS430 und SUS434, maltensitbasierten Edelstahlmaterialien, wie etwa SUS410 und SUS630, und halbaustenitbasierten Edelstahlmaterialien, wie etwa SUS631 und AISI632. Als Alternative dazu ist es wünschenswert, dass der dünne Plattenabschnitt 16a, 16b aus einem eisenfreien Metall, wie etwa einer superelastischen Titanlegierung, gebildet aus einer Titannickellegierung, Messing, Kupfernickel, Aluminium, Wolfram, Molybdän, Berylliumkupfer, Phosphorbronze, Nickel, einer Nickeleisenlegierung und Titan, hergestellt ist.
  • Als Nächstes wird eine Beschreibung unter Bezugnahme auf 32 bis 40 erfolgen, in denen einige Herstellungsverfahren zur Herstellung der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10B gemäß der zweiten Ausführungsform erläutert werden.
  • In dem dritten Herstellungsverfahren, wie in 32 dargestellt, wird zuerst ein rechteckiges Loch 252 mit einer Breite von 1 mm x und einer Länge von 8 mm durch einen mittleren Abschnitt einer Edelstahlplatte 250 mit einer Breite von 1, 6 mm x und einer Länge von 10 mm x und einer Dicke von 0,9 mm zur Herstellung eines Substrats 258 mit einer rechteckigen Ringformstruktur mit Trägerabschnitten 254, 256, die jeweils auf beiden Seiten des Lochs 252 angeordnet sind, gebohrt.
  • Danach werden, wie in 33 zu sehen, eine erste dünne Edelstahlplatte 260 mit einer Breite von 1,6 mm x und einer Länge von 10 mm x und einer Dicke von 0,05 und eine zweite dünne Edelstahlplatte 262 mit einer Breite von 0,6 mm x und einer Länge von 10 mm x und einer Dicke von 0,02 (siehe 35) vorbereitet.
  • Danach wird das Haftmittel 202 (beispielsweise ein Haftmittel aus Epoxyharz), wie in 33 zu sehen, durch Siebdruck auf einem Abschnitt der oberen Oberfläche der ersten dünnen Edelstahlplatte 260 ausgebildet, auf der das piezoelektrische/elektrostriktive Element vom Stapeltyp 24 ausgebildet ist. Danach wird, wie in 34 zu sehen, das piezoelektrische/elektrostriktive Element vom Stapeltyp 24 an der ersten dünnen Edelstahlplatte 260 mithilfe des Haftmittels 202 angehaftet.
  • Danach wird das Haftmittel 206 (beispielsweise ein Haftmittel aus Epoxyharz), wie in 35 abgebildet, durch Siebdruck auf den entsprechenden Trägerabschnitten 254, 256 des Substrats 258 ausgebildet.
  • Danach wird die erste dünne Edelstahlplatte 260, auf der das piezoelektrische/elektrostriktive Element vom Stapeltyp 24 bereits ausgebildet wurde, an der ersten Oberfläche jedes der Trägerabschnitte 254, 256 mithilfe des Haftmittels 200 angehaftet. Die zweite dünne Edelstahlplatte 262 ist an der zweiten Oberfläche jedes der Trägerabschnitte 254, 256 mithilfe des Haftmittels 200 angehaftet. Ferner wird der an der ersten und zweiten dünnen Edelstahlplatte 260, 262 in einer Richtung zum Zwischenschichten des Substrats 258 angelegt, um einen Master-Vorrichtungsblock 270, wie in 36 zu sehen, herzustellen. Der angelegte Druck beträgt 0,1 bis 10 kgf/cm2.
  • Danach wird, wie in 36 abgebildet, der Master-Vorrichtungsblock 270 in Abschnitte entlang der Schnittlinien 272 geschnitten, um den Block in einzelne piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtungen 10B zu teilen, wie in 25 zu sehen. Der Schneidvorgang wurde mithilfe einer Drahtsäge mit einem Drahtdurchmesser von 0,1 mm und einem Raumabstand von 0,2 mm durchgeführt. Wenn die Drahtsäge verwendet wird, ist es möglich, die im Wesentlichen gleiche Größe für die Breite des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements 24, die Breite des dünnen Plattenabschnitts 16a und die Breite der Haftmittel 200, 202 vorzugeben, obwohl diese Komponenten jeweils aus verschiedenen Materialien hergestellt sind.
  • Als Nächstes wird im vierten Herstellungsverfahren, wie in 37 zu sehen, ein rechteckiges Loch 252 mit einer Breite von 1 mm x und einer Länge von 8 mm durch einen mittleren Abschnitt einer Edelstahlplatte 250 mit einer Breite von 1, 6 mm x und einer Länge von 10 mm x und einer Dicke von 0,9 mm zur Herstellung eines Substrats 258 mit einer rechteckigen Ringformstruktur mit Trägerabschnitten 254, 256, die jeweils auf beiden Seiten des Lochs 252 angeordnet sind, gebohrt.
  • Danach wird das Haftmittel 200) (etwa ein Haftmittel aus Epoxyharz) durch Siebdruck auf den jeweiligen Trägerabschnitte 254, 256 des Substrats 258 ausgebildet.
  • Danach wird, wie in 38 dargestellt, eine erste dünne Edelstahlplatte 260 mit einer Breite von 1,6 mm x und einer Länge von 10 mm x und einer Dicke von 0,05 an der ersten Oberfläche jedes der Trägerabschnitte 254, 256 mithilfe des Haftmittels 200 angehaftet. Eine zweite dünne Edelstahlplatte 262 mit einer Breite von 0,6 mm x und einer Länge von 10 mm x und einer Dicke von 0,02 wird an der zweiten Oberfläche jedes der Trägerabschnitte 254, 256 mithilfe des Haftmittels 200 angehaftet. Ferner wird der Druck an der ersten und zweiten dünnen Edelstahlplatte 260, 262 in einer Richtung angelegt, um das Substrat 258 dazwischen zu schichten. Der angelegte Druck beträgt 0,1 bis 10 kgf/cm2.
  • Danach wird das Haftmittel 202 (etwa ein Haftmittel aus Epoxyharz) durch Siebdruck auf einem Abschnitt der oberen Oberfläche der ersten dünnen Edelstahlplatte 260 ausgebildet, auf der das piezoelektrische/elektrostriktive Element vom Stapeltyp 24 ausgebildet ist.
  • Danach wird, wie in 40 abgebildet, das piezoelektrische/elektrostriktive Element vom Stapeltyp 24 an der ersten dünnen Edelstahlplatte 260 mithilfe des Haftmittels 202 angehaftet, um einen Master-Vorrichtungsblock 270 herzustellen.
  • Danach wird, wie in 36 zu sehen, der Master-Vorrichtungsblock 270 in Abschnitte entlang der Schnittlinien 272 geschnitten, um den Block in die einzelnen piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtungen 10B, wie in 25 zu sehen, zu trennen.
  • Ein Teil (etwa der Befestigungsabschnitt 22) der piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung 10B, der in Übereinstimmung mit dem ersten und zweiten Herstellungsverfahren erzeugt wurde, wurde angebracht. Eine Vorspannung von 15 V und eine Sinuswellenspannung von ± 15 V wurden zwischen dem Elektrodenpaar 28, 30 des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements vom Stapeltyp 24 angelegt, um die Ver schiebung des beweglichen Abschnitts 20 zu messen. Als Resultat betrug die Verschiebung ± 1,2 μm. Der Frequenzdurchlauf wurde mit einer Sinuswellenspannung von ± 0,5 V durchgeführt, um die Minimalresonanzfrequenz zu messen, um die Maximalverschiebung anzuzeigen. Als Resultat betrug die Minimalresonanzfrequenz 50 kHz.
  • Im dritten und vierten oben beschriebenen Herstellungsverfahren ist das Substrat 258 ausgebildet, um die rechteckige Ringformstruktur mit dem Trägerabschnitt 254, der anschließend in dem beweglichen Abschnitt 20 ausgebildet wird, und mit dem Trägerabschnitt 256 zu haben, der anschließend in dem Befestigungsabschnitt ausgebildet wird. Als Alternative dazu ist ebenfalls ein rechteckige Ringformstruktur, wie in 41 zu sehen, verfügbar, in der ein Loch 252 verbreitert ist, um einen rahmenförmigen Abschnitt 254a zum Tragen der ersten und zweiten dünnen Edelstahlplatten 260, 262 (Abschnitt zum im Wesentlichen Definieren der Dicke eines Abschnitts zur Ermöglichung des anschließenden Auftretens zumindest des beweglichen Abschnitts 20) und eines Trägerabschnitts 256, der anschließend in dem Befestigungsabschnitt 22 ausgebildet wird.
  • In diesem Fall ist das Substrat 258 mithilfe des Haftmittels 200 so angehaftet, dass das Substrat 258 zwischen der ersten und zweiten dünnen Edelstahlplatte 260, 262 geschichtet ist, um einen ähnlichen Master-Vorrichtungsblock 270 wie in 36 dargestellt herzustellen, anschließend erfolgt das Schneiden entlang der Schnittlinien 272, wie in 36 abgebildet. Wie in 44 zu sehen, ist es demgemäß beispielsweise möglich, eine piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung zu erzeugen, in der der bewegliche Abschnitt 20 nicht zwischen den vorderen Enden der dünnen Plattenabschnitte 16a, 16b vorhanden ist.
  • Als Nächstes erfolgt eine Beschreibung unter Bezug auf die 42 bis 46 eines fünften Herstellungsverfahrens, das sich von dem oben erläuterten dritten und vierten Herstellungsverfahren unterscheidet.
  • Das fünfte Herstellungsverfahren ist ebenfalls auf einen Fall anwendbar, in dem Trägerabschnitte 254, 256 an einer ersten dünnen Edelstahlplatte und einer zweiten dünnen Edelstahlplatte 262 angehaftet sind, um einen Master-Vorrichtungsblock 270 in derselben Weise wie im dritten und vierten oben erläuterten Herstellungsverfahren herzustellen, anschließend erfolgt die Trennung in einzelne piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtungen. Das fünfte Herstellungsverfahren ist ebenfalls auf einen Fall anwendbar, in dem die piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung 10B durch Befestigen des Befestigungsabschnitts 22 (und des beweglichen Abschnitts, wenn gewünscht), der separat vorbereitet wird, an einer als jeweiliger Aktuatorabschnitt 204 separat vorbereiteten Einheit, welche das piezoelektrische/elektrostriktive Element vom Stapeltyp 24a, 24b umfasst, das auf den dünnen Plattenabschnitten 16a, 16b ausgebildet ist, erzeugt wird.
  • In der folgenden Beschreibung werden der Trägerabschnitt 254, der anschließend in dem beweglichen Abschnitt 20 ausgebildet wird, und der bewegliche Abschnitt 20 praktischerweise als „beweglicher Abschnitt 20" bezeichnet, der Trägerabschnitt 256, der anschließend in dem Befestigungsabschnitt 22 ausgebildet wird, und der Befestigungsabschnitt 22 werden praktischerweise „Befestigungsabschnitt 22" bezeichnet und die erste und zweite dünne Edeltstahlplatte 260, 262, die anschließend in den dünnen Plattenabschnitten 16a, 16b ausgebildet werden, und die dünnen Plattenabschnitte 16a, 16b werden praktischerweise als „dünne Plattenabschnitte 16a, 16b" bezeichnet.
  • Wie in 42 zu sehen, wird, wenn die dünnen Plattenabschnitte 16a, 16b mithilfe des Haftmittels 200 an dem beweglichen Abschnitt 20 bzw. dem Befestigungsabschnitt 22 angehaftet sind, wenn das Haftmittel mit Fluidität verwendet wird, bevorzugt, Höcker 280am, 280an, 280bm, 280bn für die jeweiligen dünnen Plattenabschnitte 16a, 16b bereitzustellen, um die Positionen zur Ausbildung des Haftmittels 200 zu definieren. Wenn das Haftmittel mit hoher Viskosität verwendet wird, ist es selbstverständlich unnötig, einen solchen Höcker bereitzustellen. Die Höcker 280am, 280an, 280bm, 280bn können ebenfalls durch Stapeln der plattenförmigen Elemente ausgebildet werden.
  • 43 veranschaulicht einen Fall, in dem das Haftmittel mit höher Fluidität als Haftmittel 200 zum Anhaften des beweglichen Abschnitts 20 und der jeweiligen dünnen Plattenabschnitte 16a, 16b und das Haftmittel mit hoher Viskosität als Haftmittel 200 zum Anhaften des Befestigungsabschnitts 22 und der entsprechenden dünnen Plattenabschnitte 16a, 16b verwendet wird, worin die Höcker 280an, 280bn an Abschnitten der dünnen Plattenabschnitte 16a, 16b bereitgestellt werden, für welche das Haftmittel mit hoher Fluidität verwendet wird.
  • 44 veranschaulicht einen Fall, in dem das Haftmittel mit hoher Viskosität als Haftmittel 200 zum Anhaften des Befestigungsabschnitts 22 und der dünnen Plattenabschnitte 16a, 16b verwendet wird, welche eine Struktur darstellen, in der die Höcker 280am, 280an, 280bm, 280bn, wie oben beschrieben, nicht bereitgestellt werden.
  • 45 stellt einen Fall dar, in dem das Haftmittel mit hoher Fluidität üblicherweise als Haftmittel 200 zum Anhaften des Befestigungsabschnitts 16a, 16b, des beweglichen Abschnitts 20 und der dünnen Plattenabschnitte 16a, 16b verwendet wird, insbesondere zum Darstellen eines Beispiels, das mit Vorsprüngen 282am, 282an, 282bm, 282bn zur Abteilung in Bereiche zur Ausbildung des Haftmittels 200 auf den dünnen Plattenabschnitten 16a, 16b bereitgestellt ist.
  • Wie in 46 bezüglich des in 42 abgebildeten Beispiels zu sehen, wird ebenfalls bevorzugt, dass jede der Größen des Befestigungsabschnitts 22 und des beweglichen Abschnitts 20, insbesondere der Flächengröße der den Höckern 280am, 280bm jedes der dünnen Plattenabschnitte 16a, 16b in Bezug auf den Befestigungsabschnitt 22 gegenüberliegenden Oberfläche, größer als die Flächengröße der Höcker 280am, 280bm erstellt wird. Die Flächengröße einer dem Höcker 280an, 280bn jedes der dünnen Plattenabschnitte 16a, 16b in Bezug auf den beweglichen Abschnitt 20 gegenüberliegenden Oberfläche wird größer als die Flächengröße der Höcker 280an, 280bn erstellt. Demgemäß kann der wesentliche Ansteuerabschnitt (Abschnitt zwischen den Höckern 280bm und 280bn) der dünnen Plattenabschnitte 160a, 160b durch die Höcker 280am, 280an, 280bm, 280bn definiert werden. Wenn die Flächengröße der der Höckern 280am, 280bm jedes der dünnen Plattenabschnitte 16a, 16b in Bezug auf den Befestigungsabschnitt 22, wie in 42 zu sehen, im Wesentlichen in derselben Flächengröße wie jene der Höcker 280am, 280bm ausgebildet und die Flächengröße der den Höckern 280an, 280bn jedes der dünnen Plattenabschnitte 16a, 16b in Bezug auf den beweglichen Abschnitt 20 im Wesentlichen in derselben Flächengröße wie jene der Höcker 280an, 280bn ausgebildet, wobei die Gefahr besteht, dass die Größenverteilung in Bezug auf den Befestigungsabschnitt 22 und den Höcker 280am, 280bm und die Größenverteilung in Bezug auf den beweglichen Abschnitt 20 und den Höcker 280an, 280bn die Länge des wesentlichen Ansteuerabschnitts beeinflussen. 46 stellt den Fall dar, in dem die Größe des Befestigungsabschnitts 22 nach außen gegenüber der Richtung in Richtung des beweglichen Abschnitts 20 vergrößert wird. Ähnliche Strukturänderungen sind in Bezug auf den beweglichen Abschnitt 20 verfügbar.
  • In den 42 bis 46 sind die Höcker 280am, 280an, 280bm, 280bn oder die Vorsprünge 282am, 282bm, 282an, 282bn und die dünnen Plattenabschnitte 16a, 16b einstückig mit den dünnen Plattenabschnitten ausgebildet. Diese Komponenten können jedoch durch geeignetes Stapeln der bearbeiteten Platten mithilfe eines Haftmittels in derselben Weise wie in 19 oder 23 bereitgestellt werden. In dem Fall der Bereitstellung mithilfe des einstückigen Ausbildens können die Höcker 280am, 280an, 280bm, 280bn oder die Vorsprünge 282am, 282bm, 282an, 282bn einstückig für die dünnen Plattenabschnitte 16a, 16b bereitgestellt werden, die als Resultat des Ätzens oder Schneidens eines Plattenelements ausgebildet sind.
  • Die oben beschriebene Ausführungsform veranschaulicht den Fall, in dem das Haftmittel 200, 202 mithilfe des Siebdrucks ausgebildet wird. Als Alternative dazu ist es möglich, beispielsweise Eintauchen, Nachdrücken und Übertragung zu verwenden.
  • Als Nächstes wird eine Erläuterung unter Bezug auf die 47 bis 52 der verschiedenen veranschaulichten Konstruktionen bezüglich des Haftmittels 202, das beispielsweise zwischen dem dünnen Plattenabschnitt 16a und dem piezoelektrischen/elektrostriktiven Element vom Stapeltyp angeordnet ist, und des Haftmittels 200 erfolgen, das zwischen den dünnen Plattenabschnitten 16a, 16b, dem beweglichen Abschnitt 20 und dem Befestigungsabschnitt 22 angeordnet ist.
  • Zuerst wird im ersten Verfahren, wie in 47 zu sehen, eine große Anzahl an Löchern 290 durch den dünnen Plattenabschnitt 16a bereitgestellt. Das piezoelektrische/elektrostriktive Element vom Stapeltyp 24 ist an einem Abschnitt mithilfe des Haftmittels 202 angehaftet, an dem die Löcher 290 bereitgestellt sind. In dieser Anordnung tritt das Haftmittel 202 in das Innere der Löcher 290 ein. Daher wird der Anhaftungsbereich im Wesentlichen erhöht und die Verwendung einer dünnen Dicke des Haftmittels 202 ist möglich. Es wird bevorzugt, dass die Dicke des Haftmittels 202 nicht mehr als 5 % der Gesamtdicke des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements vom Stapeltyp 24 und nicht weniger als eine Dicke in einem solchen Ausmaß ist, dass die thermische Belastung aufgrund des unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem dünnen Plattenabschnitt 16a ist und das Klebemittel 202 kann aufgenommen werden.
  • Es wird bevorzugt, dass der Durchmesser des Lochs 290 5 μm bis 100 μm beträgt. Das Anordnungsmuster kann entweder eine Matrixform oder eine Zickzack-Anordnung sein. Eine Vielzahl an Löchern 290 kann selbstverständlich in einer Anordnung angeordnet sein. Es wird bevorzugt, dass der Anordnungsabstand der Löcher 290 10 μm bis 200 μm beträgt. Als Alternative dazu können die Vertiefungen (Bohrungen) anstelle der Löcher 290 verwendet werden. In dieser Anordnung wird bevorzugt, dass der Durchmesser der Bohrung 5 μm bis 100 μm beträgt. Das Anordnungsmuster kann entweder eine Matrixform oder ein Zickzack-Anordnung sein. Es wird bevorzugt, dass der Anordnungsabstand der Bohrungen 10 μm bis 200 μm beträgt. Insbesondere im Fall der Vertiefung (Bohrung) wird beispielsweise die Verwendung einer rechteckigen Konfiguration, wie in Draufsicht zu sehen, mit deren Öffnungsbereich bevorzugt, der etwas kleiner als der Vorstehbereich des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements 24 auf dem dünnen Plattenabschnitt 16a ist. Diese als Verfahren zur Ausbildung der Löcher 290 oder Bohrungen in dem dünnen Plattenabschnitt annehmbaren Verfahren umfassen beispielsweise Ätzen, Laserbearbei tung, Stanzen, Bohrbearbeitung, elektrische Entladungsbearbeitung und Ultraschallbearbeitung.
  • In dem zweiten in 48 dargestellten Verfahren ist die Oberfläche 292 eines Abschnitts des dünnen Plattenabschnitts 16a, auf dem das piezoelektrische/elektrostriktive Element 24 ausgebildet ist, mithilfe der Strahlbearbeitung, der Ätzbehandlung oder der Galvanisierungsbehandlung aufgeraut. In dieser Anordnung wird die untere Oberfläche 294 des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements vom Stapeltyp 24 ebenfalls aufgeraut. Demgemäß wird der Anhaftungsbereich im Wesentlichen erhöht. Daher ist die Verwendung einer dicken Dicke des Haftmittels 202 möglich.
  • 48 veranschaulicht den Fall, in dem die Oberfläche des dünnen Plattenabschnitts 16a und die untere Oberfläche des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements 24 (gegenüber dem dünnen Plattenabschnitt 16a liegende Oberfläche) aufgeraut werden. Es ist jedoch ausreichend, dass die Oberfläche mit der niedrigen Anhaftungskraft relativ zum Haftmittel 202 aufgeraut wird. Eine ausreichende Wirkung wird beispielsweise erzielt, wenn nur die Oberfläche des dünnen Plattenabschnitts 16a aufgeraut wird. Die Oberflächenrauheit beträgt vorzugsweise Ra = 0,1 μm bis 5 μm und besonders bevorzugt 0,3 μm bis 2 μm, wie durch die durchschnittliche Rauheit der Mittellinie kalkuliert wird.
  • In dem in 49 dargestellten dritten Verfahren wird eine Krümmung 296 für die Vorstehform des Haftmittels 200, insbesondere für die Vorstehform des Haftmittels 200 in Richtung des Lochs (Loch 252 des Substrats 258), bereitgestellt, das durch die Innenwände der dünnen Plattenabschnitte 16a, 16b, die Innenwand 20a des beweglichen Abschnitts 20 und die Innenwand 22a des Befestigungsabschnitts 22 ausgebildet ist. In dieser Anordnung wird bevorzugt, dass der Krümmungsradius nicht weniger als 0,05 mm beträgt und eine Größenordnung aufweist, in der die Vorstehform linear ist oder die Vorstehform einen linearen Abschnitt umfasst. Die Ausbildung der Krümmung 296 für den Vorstehabschnitt des Haftmittels 200 kann beispielsweise mithilfe des Einführen eines zylinderförmigen Kernelements in das Loch 252 vor dem Härten des Haftmittels 200 durchgeführt werden. Praktischerweise wird die Steue rung, basierend auf der Verwendung der Anwendungsmenge und der physikalischen Eigenschaft des Haftmittels 200 so durchgeführt, dass die Vorstehform zumindest nicht konvex ist.
  • Demgemäß werden die Innenwand 20a des beweglichen Abschnitts 20, die Innenwand 22a des Befestigungsabschnitts 22 und die Innenwände der entsprechenden dünnen Plattenabschnitte 16a, 16b ebenfalls als Anhaftflächen verwendet. Somit wird der Anhaftbereich vergrößert und es ist möglich die Anhaftkraft zu erhöhen. Ferner ist es möglich, die Belastungskonzentration effektiv auf die verbundenen Abschnitte (winkelige Abschnitte) zwischen der Innenwand 22a des Befestigungsabschnitts 22 und den Innenwänden der jeweiligen dünnen Plattenabschnitte 16a, 16b zu verteilen.
  • In dem in 50 dargestellten vierten Verfahren sind gegenüber dem Befestigungsabschnitt 22 angeordnete winkelige Abschnitte der winkeligen Abschnitte des beweglichen Abschnitts 20, und/oder gegenüber dem beweglichen Abschnitt 20 liegende winkelige Abschnitte der winkeligen Abschnitte des Befestigungsabschnitts 22 jeweils zur Ausbildung der sich verjüngenden Oberflächen 298 abgeschrägt. Die Vorstehmenge des Haftmittels 200 kann durch entsprechendes Anpassen des Krümmungsradius und des Abschrägungswinkels stabilisiert werden. es ist möglich, die lokale Dispersion der Anhaftkraft zu unterdrücken und die Ausbeute zu verbessern.
  • Das folgende Verfahren wird vorzugsweise zur Abschrägung des winkeligen Abschnitts verwendet. Also beispielsweise werden Schneiden und Polieren zuerst für die Abschnitte durchgeführt, die in den winkeligen Abschnitten des ersten Trägerabschnitts 264 und des zweiten Trägerabschnitts 256 zur Ausbildung der sich verjüngenden Oberflächen 298 vor der Montage ausgebildet werden. Die Abschrägung kann selbstverständlich beispielsweise nach der Montage durchgeführt werden. In diesem Fall wird vorzugsweise etwa Laserbearbeitung, Ultraschallbearbeitung oder Sandstrahlen verwendet.
  • Das in 51 dargestellte Verfahren bezieht sich auf den Ausstanzvorgang, der üblicherweise durchgeführt wird, etwa wenn die dünnen Plattenabschnitte 16a, 16b hergestellt werden. In diesem Fall werden Stanzgrate 300 ausgebildet. Die ausgebildeten Stanzgrate 300 können vor der Montage entfernt werden. Sie können jedoch bleiben wie sie sind. In diesem Fall wird bevorzugt, dass die Richtungen der ausgebildeten Stanzgrate 300 etwa unter Berücksichtung der Handhabung und der Anhaftrichtungen der jeweiligen Elemente sowie der leichteren Steuerung der Haftmittelmenge reguliert werden. Das in 51 dargestellte Beispiel veranschaulicht einen Zustand, in dem die Stanzgrate 300 der dünnen Plattenabschnitte 16a, 16b nach außen gerichtet sind.
  • In dem in 52 abgebildeten sechsten Verfahren wird die Dicke des ersten dünnen Plattenabschnitts 16a größer als die Dicke des zweiten dünnen Plattenabschnitts 16b, wie oben beschrieben, ausgebildet. Im Falle der Verwendung als Aktuatorabschnitt 204 und als Sensor wird das piezoelektrische/elektrostriktive Element vom Stapeltyp 24 vorzugsweise auf dem ersten dünnen Plattenabschnitts 16a ausgebildet.
  • Andere Verfahren sind ebenfalls verfügbar. Wenn beispielsweise das piezoelektrische/elektrostriktive Element vom Stapeltyp 24 an dem dünnen Plattenabschnitt 16a, 16b mithilfe des Haftmittels 202 angehaftet wird, wird beispielsweise bevorzugt, dass die Verwendung einer ZrO2-Schicht zum Anordnen als untere Schicht für die untere Oberfläche des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements vom Stapeltyp 24 möglich ist.
  • Wenn die dünnen Edelstahlplatte 260, 262 (siehe etwa 33) als dünne Plattenabschnitte 16a, 16b verwendet werden, wird bevorzugt, dass die Längsrichtung der dünnen Plattenabschnitte 16a, 16b etwa mit der Richtung der an die dünnen Edelstahlplatten 260, 262 angelegten Kaltwalzung übereinstimmt.
  • Es wird bevorzugt, dass die piezoelektrische/elektrostriktive Schicht 26 zum Ausbilden des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements vom Stapeltyp 24 in etwa drei bis zehn Schichten gestapelt ist.
  • Die piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtungen 10A, 10B, wie oben beschrieben, können als aktive Vorrichtungen, umfassend beispielsweise verschiedene Wandler, verschiedene Aktuatoren, Frequenzbereichs-Funktionsteile (Filter), Transformatoren, Schwinger, Resonatoren, Oszillatoren und Diskriminatoren, sowie das Sensorelement für verschiedene Sensoren, umfassend beispielsweise Ultraschallsensoren, Beschleunigungssensoren, Winkelgeschwindigkeitssensoren, Stoßsensoren und Massesensoren verwendet werden. Besonders die oben beschriebenen piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtungen 10A, 10B können vorzugsweise für verschiedene Aktuatoren verwendet werden, die für den Mechanismus zur Anpassung der Verschiebung und der Positionierung sowie zur Anpassung des Winkels für verschiedene Präzisionsteile, wie etwa jene der optischen Instrumente und der mechanischen Präzisionswerkzeuge, verwendet werden.

Claims (47)

  1. Piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung, Folgendes umfassend: ein Paar aus einander gegenüberliegenden dünnen Plattenabschnitten (16a, 16b) aus Metall; einen Befestigungsabschnitt (22) zum Halten der dünnen Plattenabschnitte; zumindest ein piezoelektrisches/elektrostriktives Element (24), das mithilfe eines dazwischen liegenden Haftmittels (202) auf zumindest einem der dünnen Plattenabschnitte (16a, 16b) befestigt ist, worin: das Piezoelektrische/elektrostriktive Element einen mehrschichtigen Aufbau aufweist, der zumindest drei Filme umfasst, worin die zumindest drei Filme eine Piezoelektrische/elektrostriktive Schicht (26) und Elektrodenfilme (28, 30) sind, die auf gegenüberliegenden Seiten der piezoelektrischen/elektrostriktiven Schicht ausgebildet sind; und dadurch gekennzeichnet, dass Anschlüsse (32, 34) für die Elektrodenfilme (28, 30) an einer Seitenfläche des Befestigungsabschnitts (22) ausgebildet sind.
  2. Piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung nach Anspruch 1, worin eine Vielzahl an Elektrodenfilmen (28, 30), die im mehrschichtigen Aufbau des piezoelektrischen/elektrostriktiven Element (24) enthalten sind, abwechselnd aufeinandergeschichtet sind und diese so verbunden sind, dass an jeden zweiten Elektrodenfilm die gleiche Spannung angelegt wird.
  3. Piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung nach Anspruch 1, worin das mehrschichtige Element aus zehn oder weniger der Filme besteht.
  4. Piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die Piezoelektrische/elektrostriktive Schicht mithilfe eines Dickfilm-Druckverfahrens hergestellt ist.
  5. Piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin eine Positionsabweichung in der Ebenenrichtung, die gegebenenfalls auf einer orthogonalen Projektionsebene der einzelnen Elektrodenfilme (28 oder 30), die als jede zweite Schicht angeordnet sind, auftritt, nicht mehr als 50 μm beträgt.
  6. Piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin das Haftmittel (202) eine Dicke von nicht mehr als 15 μm aufweist.
  7. Piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin eine Unterschicht auf einer Oberfläche des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements (24) ausgebildet ist, die dem dünnen Plattenabschnitt (16a) gegenüberliegt.
  8. Piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin ein/e oder mehrere Löcher (290) oder Vertiefungen in zumindest einem Teil des dünnen Plattenabschnitts (16a) ausgebildet sind, an dem das Piezoelektrische/elektrostriktive Element (24) ausgebildet ist.
  9. Piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin zumindest ein Teil einer Oberfläche des dünnen Plattenabschnitts (16a), auf dem das Piezoelektrische/elektrostriktive Element (24) ausgebildet ist, eine raue Oberfläche (292) ist.
  10. Piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, worin: das Piezoelektrische/elektrostriktive Element aus einer Vielzahl an piezoelektrischen/elektrostriktiven Schichten (26) besteht, wobei jede piezoelektrische/elektrostriktive Schicht einen ersten Elektrodenfilm (28) in Kontakt mit ihrer Unterseite und einen zweiten Elektrodenfilm (30) in Kontakt mit ihrer Oberseite aufweist; wobei die ersten und die zweiten Elektrodenfilme abwechselnd zu gegenüberliegenden End-Oberflächen (208, 209) der jeweiligen piezoelektrischen/elektrostriktiven Schichten geführt sind, und wobei erste und zweite Endflächen-Elektroden bereitgestellt sind, die elektrisch mit den jeweiligen ersten und zweiten Elektrodenfilmen verbunden sind, welche elektrisch mit den Anschlüssen (32, 34) verbunden sind, die auf einer Oberfläche einer äußersten Schicht der piezoelektrischen/elektrostriktiven Schicht bereitgestellt sind und so angeordnet sind, dass sie um einen vorgegebenen Abstand (DK) gegeneinander versetzt sind.
  11. Piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung nach Anspruch 10, worin das Piezoelektrische/elektrostriktive Element vom gestapelten Typ eine im Wesentlichen rechteckige parallelepipedflächige Konfiguration aufweist.
  12. Piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, worin der vorgegebene Abstand zwischen den Anschlüssen nicht weniger als 50 μm beträgt.
  13. Piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, worin zumindest einer der Anschlüsse (32, 34) und eine der Endflächen-Elektroden über einen Elektrodenfilm mit einer Filmdicke, die geringer ist als die Dicke des Anschlusses und geringer als die Dicke der Endflächen-Elektrode, elektrisch miteinander verbunden sind.
  14. Piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung (10B) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, worin: eine Minimalresonanzfrequenz der Vorrichtungsstruktur (10B), die erhalten wird, wenn ein Objektelement (20) mit einer Größe, die im Wesentlichen gleich ist wie die des Befestigungsabschnitts (22), zwischen offenen Enden des Paars aus dünnen Plattenabschnitten (16a, 16b) vorhanden ist, nicht weniger als 20 kHz beträgt und ein relatives Verschiebungsausmaß zwischen dem Objektelement (20) und dem Befestigungsabschnitt (22) nicht weniger als 0,5 μm beträgt, wenn eine wesentliche Spannung von 30 V bei einer Frequenz angelegt wird, die nicht mehr als ¼ der Resonanzfrequenz beträgt.
  15. Piezoelektrische/elekfrostriktive Vorrichtung nach Anspruch 14, worin: das zwischen dem piezoelektrischen/elektrostriktiven Element (24) und dem dünnen Plattenabschnitt (16a) vorhandene Haftmittel (202) eine Dicke aufweist, die nicht mehr als 10 % der Dicke des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements (24) beträgt.
  16. Piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, worin: das eine oder die mehreren piezoelektrischen/elektrostriktiven Elemente (24) auf einem dünnen Plattenabschnitt (16a) des Paars aus dünnen Plattenabschnitten (16a, 16b) angeordnet sind; und die Dicke des einen dünnen Plattenabschnitts (16a) größer ist als die Dicke des anderen dünnen Plattenabschnitts (16b).
  17. Piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, worin: das Objektelement (20) zwischen den offenen Enden des Paars aus dünnen Plattenabschnitten (16a, 16b) liegt und worin: ein Abstand hinsichtlich des Paars aus dünnen Plattenabschnitten (16a, 16b) zwischen einem Randabschnitt bezüglich des Objektelements (20) und einem Randabschnitt bezüglich des Befestigungsabschnitts (22) nicht weniger als 0,4 mm und nicht mehr als 2 mm beträgt; und jeder aus dem Paar aus dünnen Plattenabschnitten (16a, 16b) eine Dicke aufweist, die nicht weniger als 10 μm und nicht mehr als 100 μm beträgt.
  18. Piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, worin die Piezoelektrische/elektrostriktive Schicht (26) eine Dicke aufweist, die nicht weniger als 5 μm und nicht mehr als 30 μm beträgt.
  19. Piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, worin der eine oder die mehreren der Elektrodenfilme (28, 30) eine Dicke aufweist, die nicht weniger als 0,5 μm und nicht mehr als 20 μm beträgt.
  20. Piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, worin das Piezoelektrische/elektrostriktive Element (24) so ausgebildet ist, dass nur eine erste Piezoelektrische/elektrostriktive Schicht (26) oder sowohl ein erster Elektrodenfilm (28 oder 30) als auch eine erste Piezoelektrische/elektrostriktive Schicht (26) des mehrschichtigen Aufbaus mit dem dünnen Plattenabschnitt (16a) in Kontakt sind.
  21. Piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, worin eines der Enden des Elektrodenfilms (28 oder 30) an einer Position ausgebildet ist, die, im Grundriss gesehen, zumindest nicht den Befestigungsabschnitt (22) umfasst.
  22. Piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, worin ein Ende des mehrschichtigen Aufbaus an einer Position ausgebildet ist, die, im Grundriss gesehen, zumindest nicht den Befestigungsabschnitt (22) umfasst.
  23. Piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung nach Anspruch 14 oder einem der von Anspruch 14 abhängigen Ansprüche 15 bis 22, worin: das Objektelement (20) zwischen den offenen Enden des Paars aus dünnen Plattenabschnitten (16a, 16b) liegt, und worin: (1 – Lb/La) nicht weniger als 0,4 beträgt, mit der Maßgabe dass: La für den kürzesten Abstand hinsichtlich des Paars aus dünnen Plattenabschnitten (16a, 16b) zwischen einem Randabschnitt bezüglich des Objektelements (20) und einem Randabschnitt bezüglich des Befestigungsabschnitts (22) steht; und Lb für den kürzesten Abstand aus einer Reihe von Abständen vom Randabschnitt zwischen dem dünnen Plattenabschnitt (16a) und einem der Objektelemente (20) und dem Befestigungselement (22), auf dem das mehrschichtige Element zum Aufbau des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements (24) nicht ausgebildet ist, zu einem Ende des Elektrodenfilmes (28 oder 30), steht.
  24. Piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung nach Anspruch 23, worin (1 – Lb/La) 0,5 bis 0,8 beträgt.
  25. Piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, worin die dünnen Plattenabschnitte (16a, 16b) aus einer Metallplatte bestehen, die einem Kaltwalzverfahren unterzogen wurde.
  26. Piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, worin das Haftmittel (202) eine Dicke von nicht weniger als 0,1 μm beträgt.
  27. Piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 26, worin das Haftmittel (202) aus einem organischen Harz besteht.
  28. Piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 26, worin das Haftmittel (202) aus Glas, Hartlot oder Weichlot besteht.
  29. Piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 28, worin einem Haftmittel (200), das eine Dicke von nicht weniger als 0,1 μm und nicht mehr als 30 μm aufweist, ermöglicht wird, sich zwischen dem dünnen Plattenabschnitt (16a) und zumindest dem Befestigungsabschnitt (22) anzuordnen.
  30. Piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung nach Anspruch 29, worin das Haftmittel (200) aus einem organischen Harz besteht.
  31. Piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung nach Anspruch 29, worin das Haftmittel (200) aus Glas, Hartlot oder Weichlot besteht.
  32. Piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 31, worin eine hervorstehende Gestalt des Haftmittels (200), die aus einem gegenüberliegenden Abschnitt zwischen dem dünnen Plattenabschnitt (16a) und zumindest dem Befestigungsabschnitt (22) herausragt, eine Krümmung (296) aufweist.
  33. Piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 31, worin: ein Objektelement (20) zwischen offenen Endun des Paars aus dünnen Plattenabschnitten (16a, 16b) liegt, und worin: zumindest ein Eckabschnitt des Befestigungsabschnitts (22), der dem Objektelement (20) gegenüberliegt, abgeschrägt ist.
  34. Piezoelektrische/elektrostriktive Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 31, worin: der dünne Plattenabschnitt (16a) durch Stanzen aus einer Metallplatte hergestellt ist; und worin: ein Grat (300), der durch das Stanzen entsteht, nach außen gerichtet ist.
  35. Verfahren zur Herstellung einer piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung (10B) nach einem der Ansprüche 1 bis 34, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: das Herstellen einer Vielzahl an dünnen Platten (260, 262) zur Ausbildung zumindest der dünnen Plattenabschnitte (16a, 16b) und danach des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements (24) und eines Trägersubstrats (250); und entweder: (i) das Befestigen des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements (24) an zumindest einer der dünnen Platten (260) mithilfe eines ersten Haftmittels (202) und dann das Befestigen der Vielzahl an dünnen Platten (260, 262) am Trägersubstrat (250) mithilfe eines zweiten Haftmittels (200) zur Herstellung eines Master-Vorrichtungsblocks (270), der diese Vielzahl an dünnen, einander gegenüberliegenden Platten (260, 262) umfasst; oder (ii) das Befestigen der Vielzahl an dünnen Platten (260, 262) am Trägersubstrat (250) mithilfe eines zweiten Haftmittels (200) und dann das Befestigen des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements (24) an zumindest einer der dünnen Platten (260) mithilfe eines ersten Haftmittels (202) zur Herstellung eines Master-Vorrichtungsblocks (270), der die Vielzahl an dünnen, einander gegenüberliegenden Platten (260, 262) umfasst; und das Teilen des Master-Vorrichtungsblocks (270) in eine Vielzahl von Chips zur Herstellung einzelner piezoelektrischer/elektrostriktiver Vorrichtungen (10B).
  36. Verfahren nach Anspruch 35, worin: wenn ein Objektelement (20) zwischen offenen Enden des Paars aus dünnen Plattenabschnitten (16a, 16b) der herzustellenden piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung (10B) liegt; das Trägersubstrat (250) eine rechteckige Ringstruktur mit einem Abschnitt (254), der danach als zumindest das Objektelement (20) ausgebildet werden soll, und einem Abschnitt (256), der danach zum Befestigungsabschnitt (22) geformt werden soll, aufweist.
  37. Verfahren nach Anspruch 35, worin: wenn kein Objektelement (20) zwischen offenen Enden des Paars aus dünnen Plattenabschnitten (16a, 16b) der herzustellenden piezoelektrischen/elektrostriktiven Vorrichtung (10B) liegt; das Trägersubstrat (250) eine rechteckige Ringstruktur mit einem Abschnitt (254) zum Tragen der offenen Enden und einem Abschnitt (256), der danach zum Befestigungsabschnitt (22) geformt werden soll, aufweist.
  38. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 37, worin das erste Haftelement (202) und/oder das zweite Haftelement (200) ein organisches Harz ist.
  39. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 37, worin das erste Haftelement (202) und/oder das zweite Haftelement (200) Glas, Hartlot oder Weichlot ist.
  40. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 39, worin das Trägersubstrat (250) aus Metall besteht.
  41. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 40, worin: wenn der Schritt des Teilens des Master-Vorrichtungsblocks (270) eine Behandlung zum Schneiden des Master-Vorrichtungsblocks (270) entlang von vorgegebenen Schnittlinien (272) umfasst; das Schneiden in im Wesentlichen der gleichen Richtung erfolgt wie die Verschiebungsrichtung der dünnen Plattenabschnitte (16a, 16).
  42. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 41, weiters den Schritt des Ausbildens einer Unterschicht auf einer Oberfläche des piezoelektrischen/elektrostriktiven Elements (24), die der dünnen Platte (260) gegenüberliegt, bevor das piezoelektrische/elektrostriktive Element (24) mithilfe des ersten Haftmittels (202) auf der dünnen Platte (260) befestigt wird.
  43. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 42, weiters den Schritt des Ausbildens eines oder mehrerer Löcher (290) oder Vertiefungen in zumindest einem Teil des dünnen Plattenabschnitts (260), an dem das piezoelektrische/elektrostriktive Element (24) befestigt wird, umfassend.
  44. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 42, weiters den Schritt des Aufrauens zumindest eines Teils der Oberfläche der dünnen Platte (260), an dem das piezoelektrische/elektrostriktive Element (24) befestigt wird, umfassend.
  45. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 44, weiters den Schritt des Ausbildens einer Krümmung (296) für eine hervorstehende Gestalt des Haftmittels (200), die aus einem gegenüberliegenden Abschnitt zwischen der dünnen Platte (260) und dem Trägersubstrat (258) herausragt.
  46. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 44, weiters den Schritt des Abschrägens einander gegenüberliegender Eckabschnitte des Trägersubstrats (258) des Master-Vorrichtungsblocks (270) umfassend.
  47. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 44, weiters folgenden Schritt umfassend: das Herstellen der dünnen Platte (260) durch Stanzen aus einer Metallplatte, worin: wenn der Master-Vorrichtungsblock (270) durch Kombinieren der dünnen Platte (260) mit dem Trägersubstrat (258) hergestellt wird, ein Grat (300), der durch das Stanzen auf der dünnen Platte (260) entsteht, nach außen gerichtet ist, um den Master-Vorrichtungsblock (270) herzustellen.
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