JP2004193574A - アクチュエータ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 リード線の取り付けが容易なアクチュエータ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明に係るアクチュエータ１０においては、不純物の添加によって低抵抗化が図られた一対のシリコンアーム１４，１４が、ガラス基体１２を介して接合されている。そして、各シリコンアーム１４の所定の面２４ｂには圧電部２０が形成されており、また圧電部２０の所定の面２０ｂには薄膜電極２２が形成されている。そのため、薄膜電極２２に取り付けられるボンディングワイヤ２２Ａと、シリコンアーム１４に取り付けられるボンディングワイヤ１８Ａとの間に電圧を印加することで、圧電部２０が駆動する。このとき、ボンディングワイヤ１８Ａの取り付け位置はシリコンアーム１４上の任意の位置でよいため、ボンディングワイヤ１８Ａの取り付けが容易な位置及び面を適宜選択して、ボンディングワイヤ１８Ａの取り付けをおこなうことができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、圧電素子を利用したアクチュエータ及びその製造方法に関し、特に磁気記録装置の磁気ヘッドの位置制御に適用されるアクチュエータ及びその製造方法に関するものである。

近年、磁気記録の分野においては、急速な勢いで記録密度の高度化が進んでいる。この記録密度の高度化を図るために、例えばトラックピッチの幅を狭くした場合には、トラック位置に対する磁気ヘッド位置の高い精度で制御する必要性が生じてくる。ところが、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）による制御だけでは高い精度を実現することは難しい。そのため、ＶＣＭによるヘッド位置制御に加えて、アクチュエータによる高精度のヘッド位置制御をおこなう２段型サーボコントロール方式が提案されている。

このようなアクチュエータは、例えば、下記特許文献１や下記特許文献２に開示されている。これらの文献に示されているアクチュエータにおいては、対面する一対の平板状アーム部に、内部電極を有する平板状の積層型圧電素子が取り付けられている。そして、圧電素子における平板部側とは反対側の面には、当該圧電素子に電圧を印加するための一対の電極対が設けられており、この電極対にはワイヤボンディングによりそれぞれリード線が取り付けられる。

特開２００２−２６４１１号公報 特開２００２−２８９９３６号公報

しかしながら、前述した従来のアクチュエータには、次のような課題が存在している。すなわち、狭小な圧電素子の端面に２本のリード線を取り付けるには、その取り付けに高い位置精度が要求されるため、リード線の取り付けが困難であった。特に、小型のアクチュエータに適用するために圧電素子の小型化を図った場合には、より高い位置精度が要求されることとなり、リード線の取り付けがより困難なものとなる。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、リード線の取り付けが容易なアクチュエータ及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係るアクチュエータは、絶縁性基体と、その一端部が絶縁性基体の両端面に接合され、且つ、不純物が添加された一対のシリコンアームと、各シリコンアームの、絶縁性基体との接合面の反対面に形成された圧電部と、圧電部の、シリコンアームとの対向面の反対面に形成された第１の電極とを備えることを特徴とする。

このアクチュエータにおいては、不純物の添加によって低抵抗化が図られた一対のシリコンアームが、絶縁性基体を介して接合されている。そして、各シリコンアームの所定の面には圧電部が形成されており、また圧電部の所定の面には第１の電極が形成されている。そのため、第１の電極にリード線対の一方のリード線を取り付けると共に、シリコンアーム上に他方のリード線を取り付け、リード線対間に電圧を印加することで、圧電部が駆動する。このとき、シリコンアーム上に取り付けるリード線の取り付け位置はシリコンアーム上の任意の位置でよいため、リード線の取り付けが容易な位置及び面を適宜選択して、リード線の取り付けをおこなうことができる。そのため、従来技術に係るアクチュエータに比べて、リード線を容易に取り付けることができる。

また、シリコンアームの、圧電部が形成された面と同一面上に形成された第２の電極をさらに備えることが好ましい。この場合、第１の電極と第２の電極とが同一方向を向いているため、それぞれの電極へのリード線の取り付けが容易となる。

また絶縁性基体がガラスで構成されていることが好ましい。この場合、絶縁性基板とシリコンアームとの接合に、比較的低い温度で接合可能な陽極接合技術を利用することができる上、絶縁性基体をエッチングによって容易に成形することができる。

また圧電部は、単層の圧電膜であってもよく、圧電膜と電極膜とが交互に積層された積層構造であってもよい。さらに、圧電膜がＰＺＴで構成されていることが好ましい。

また、第１の電極は複数層構造を有しており、その最上層はＡｕ又はＰｔで構成されていることが好ましい。この場合、圧電部が、アクチュエータを作製する際に利用されるエッチング液によって浸食される事態を有意に抑制することができる。

本発明に係るアクチュエータの製造方法は、不純物が添加された２枚のシリコン基板それぞれの一方面に、圧電膜パターンを形成する工程と、圧電膜パターン上に電極膜を形成する工程と、圧電膜パターン及び電極膜が形成された２枚のシリコン基板を、圧電膜パターン側を外向きにして絶縁性基板の両側に接合する工程と、２枚のシリコン基板と絶縁性基板とを積層してなる積層基板から、所定形状のブロックを切り出す工程と、ブロックの絶縁性基板の一方側を部分的に除去した後に、該ブロックを所定形状に切断して、シリコンアームを形成する工程とを有することを特徴とする。

このアクチュエータの製造方法においては、不純物の添加によって低抵抗化が図られた２枚のシリコン基板が絶縁性基体を介して接合されている。そして、各シリコン基板には圧電膜パターンが形成されており、また圧電膜パターン上には電極膜が形成されている。従って、この製造方法を用いて作製されたアクチュエータにおいては、上記電極膜に対応する電極にリード線対の一方のリード線を取り付けると共に、シリコンアーム上に他方のリード線を取り付け、リード線対間に電圧を印加することで、圧電部が駆動する。このとき、シリコンアーム上に取り付けるリード線の取り付け位置はシリコンアーム上の任意の位置でよいため、リード線の取り付けが容易な位置及び面を適宜選択して、リード線の取り付けをおこなうことができる。そのため、従来技術に係るアクチュエータの製造方法を用いて作製されるアクチュエータに比べて、リード線を容易に取り付けることができる。

また、シリコン基板上に電極パターンを形成する工程をさらに備えることが好ましい。この場合、圧電膜上に形成された電極と電極パターンの電極とが同一方向を向いているため、それぞれの電極へのリード線の取り付けが容易となる。

また、絶縁性基板がガラスで構成されていることが好ましい。この場合、絶縁性基板とシリコン基板との接合に、比較的低い温度で接合可能な陽極接合技術を利用することができる上、絶縁性基板を容易にエッチング成型することができる。

また、圧電膜パターンがＰＺＴで構成されていることが好ましい。

本発明によれば、リード線の取り付けが容易なアクチュエータ及びその製造方法が提供される。

以下、添付図面を参照して本発明に係るアクチュエータ及びその製造方法を実施するにあたり最良と思われる形態について詳細に説明する。なお、同一又は同等の要素については同一の符号を付し、説明が重複する場合にはその説明を省略する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータを示した概略斜視図である。図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータ１０は、ＨＤＤサーボコントロール用のアクチュエータであり、ヘッドスライダ（以下、「スライダ」と称す。）ＳＬを変位させるものである。スライダＳＬは、薄膜磁気ヘッドＨを備えており、この薄膜磁気ヘッドＨはハードディスクから磁気記録情報を読み取ったり、ハードディスクに磁気記録情報を記録したりするものである。スライダＳＬは略直方体形状をなしており、図１中の上方の面が、ハードディスクに対面するエアベアリング面である。なお、図１のスライダＳＬは模式的に示したものであり、ハードディスクからの浮上量を調整するためのスライダレール等は省略している。

アクチュエータ１０は、方形板状のガラス基体（絶縁性基体）１２と、角柱状の１対のシリコンアーム１４，１４と、各シリコンアーム１４に設けられたアーム駆動部１６及び薄膜電極（第２の電極、外部接続用電極）１８とを備えている。このアクチュエータ１０は、ハードディスク装置のサスペンションアーム３０に搭載されている。サスペンションアーム３０には、先端にジンバル３２が備えられており、ボイスコイルモータによって駆動されるものである。そしてアクチュエータ１０は、より詳細には、このジンバル３２のタング部３２ａに接着固定されている。なお、シリコンアーム１４を揺動させる必要があることから、アクチュエータ１０をジンバル３２に固定するための接着剤はガラス基体１２部分にのみ塗布される。

シリコンアーム１４は、低抵抗化のために不純物がドープされた単結晶シリコンで構成されており、その抵抗率は１Ωｃｍ以下となっている。シリコンアーム１４の材料として採用した単結晶シリコンは、ハードディスク装置の使用温度範囲において塑性変形しないため弾性材料として優れており、また高い機械的強度を有し、さらに結晶欠陥が少ないため高精度の位置制御を実現することができる。なお不純物には、リン等のドナー及びアルミニウム又はボロン等のアクセプタのいずれも採用することができる。

２本のシリコンアーム１４，１４は、互いに平行に延在しており、それぞれの一端部１４ａが、ガラス基体１２の対向する両端面と陽極接合されている。すなわち、ガラス基体１２が１対のシリコンアーム１４，１４を支持する、略Ｕ字状の一体的な構造体が形成されている。以下、説明の便宜上、両シリコンアーム１４の延在方向及び並列方向をそれぞれＸ方向及びＹ方向とし、またＸ方向及びＹ方向と直交する方向をＺ方向とする。

アーム駆動部１６は、各シリコンアーム１４の、ガラス基体１２との接合面２４ａの反対面２４ｂに形成されている。このアーム駆動部１６は、一方向に延びて方形板状になっており、その長手方向がシリコンアーム１４の長手方向（図のＸ方向）に沿うように取り付けられている。また、薄膜電極１８も、各シリコンアーム１４の、ガラス基体１２との接合面２４ａの反対面２４ｂに形成されており、略正方形板状となっている。上述したスライダＳＬは、接着剤によって各シリコンアーム１４の内側面（ガラス基体１２との接合面）２４ａに固定されている。

以下、図２を参照しつつ、アーム駆動部１６及び薄膜電極１８の断面構造について説明する。ここで図２は、図１に示したシリコンアーム１４のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

図２に示すように、アーム駆動部１６は、シリコンアーム１４の面２４ｂの一部領域に形成されており、圧電部２０と薄膜電極（第１の電極）２２とで構成されている。この圧電部２０は、ＰＺＴ（ジルコン酸鉛とチタン酸鉛の混合物）で構成された単層の圧電膜である。薄膜電極２２は、圧電部２０のシリコンアーム１４との接合面（対向面）２０ａの反対面２０ｂ上に積層されている。この薄膜電極２２は３層構造を有しており、圧電部２０に近い方から、Ｃｒ層２２ａ、Ｎｉ層２２ｂ、Ａｕ層２２ｃの順に積層されている。

一方、薄膜電極１８は、上述したアーム駆動部１６が形成された領域と重ならないように、シリコンアーム１４の一端部１４ａ側の面２４ｂ上に形成されている。この薄膜電極１８も、薄膜電極２２と同様に、３層構造（シリコンアーム１４に近い方から順に、Ｃｒ層１８ａ、Ｎｉ層１８ｂ、Ａｕ層１８ｃ）を有している。

アクチュエータ１０においては、電力供給用のボンディングワイヤ対（リード線対）１８Ａ，２２Ａを、シリコンアーム１４上の薄膜電極１８及び圧電部２０上の薄膜電極２２のそれぞれに接続すると、低抵抗化されたシリコンアーム１４を通じて、アーム駆動部１６の圧電部２０に厚さ方向（図１及び図２のＹ方向）の電圧が印加される。このように圧電部２０に電圧が印加されると、アーム駆動部１６の圧電部２０がその分極方向に応じて伸長又は縮小し、圧電部２０のシリコンアーム１４の他端部１４ｂ側において挟持されるスライダＳＬがＹ方向に沿って変位する。

つまり、このアクチュエータ１０は、スライダＳＬの位置を制御することができ、ボイスコイルモータ及びサスペンションアームの協働では実現できないレベルのスライダＳＬの微小変動をおこなうことができる。また、方形板状のアーム駆動部１６は、その長手方向が、シリコンアーム１４の長手方向に沿うように取り付けられているため、アーム駆動部１６の変位をシリコンアーム１４に効果的に伝達することができ、シリコンアーム１４を高い精度で制御することができる。

以上で詳細に説明したように、アクチュエータ１０においては、不純物のドープによる低抵抗化が図られたシリコンアーム１４が、圧電部２０に電圧を印加する際の導通路として利用される。なお、シリコンアーム対１４，１４は、絶縁性を有するガラス基体を介して接合されているため、もう一方のシリコンアーム１４の通電状態とは無関係に各シリコンアーム１４の通電をおこなうことができる。

そして、圧電部２０の上面２０ｂ上には、圧電部２０に電圧を印加するボンディングワイヤ対１８Ａ，２２Ａの一方のボンディングワイヤ２２Ａが取り付けられる薄膜電極２２が形成されている。従って、ボンディングワイヤ対１８Ａ，２２Ａの他方のボンディングワイヤ１８Ａを、シリコンアーム１４のどの位置に取り付けても、圧電部２０に電圧を印加することができる。すなわち、ボンディングワイヤ１８Ａの取り付けが容易な位置及び面を適宜選択して、ボンディングワイヤ１８Ａをシリコンアーム１４に取り付けることができる。そのため、従来技術に係るアクチュエータに比べて、ボンディングワイヤ対１８Ａ，２２Ａを容易に取り付けることができる。また、導電性を有するシリコンアーム１４を圧電部２０の片側に接する配線として利用するため、圧電部２０に電力を供給する配線構造の簡素化が図られている。

また上述したように、薄膜電極１８を介してシリコンアーム１４にボンディングワイヤ１８Ａを取り付ける際には、その薄膜電極１８はアーム駆動部１６が形成された面と同一面２０ａ上に形成されている。この場合、薄膜電極１８と薄膜電極２２とが同一方向（図１及び図２のＹ方向）を向いているため、ボンディングワイヤ１８Ａ，２２ＡをこのＹ方向に沿う方向から取り付けることにより、ボンディングワイヤ１８Ａ，２２Ａを容易に取り付けることができる。

次に、上述したアクチュエータ１０を作製する手順を、図３を参照しつつ説明する。ここで図３は、本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータ１０を作製する手順を示した模式図である。

まず、アクチュエータ１０を作製するにあたり、ガラス基体１２となる円板状のガラス基板（絶縁性基板）４０を準備し、その表裏面を研磨する（図３（ａ）参照）。次に、ガラス基板４０の研磨した表裏各面に、ガラス基板４０と同径円板状の２枚の単結晶シリコン基板４２を接合して、積層基板４４を形成する（図３（ｂ）参照）。なお、これらのシリコン基板４２は不純物ドープによって抵抗率が１Ωｃｍとなっている。また、ガラス基板４０とシリコン基板４２との接合は、陽極接合によっておこなう。これにより、比較的低い温度下で、寸法精度よく、ガラス基板４０とシリコン基板４２とを接合できる。また、陽極接合は信頼性が高く接合界面に何も残らない。一方、接合に接着剤を使った場合には、ガラスエッチングの際に残渣（ざんさ）が生じ、アクチュエータ１０の作製フローに新たに除去処理工程を追加する必要が生じてくる。なお、シリコン基板４２の、ガラス基板４０との接合面４２ａの反対面４２ｂには、電極膜が積層された圧電膜パターンと電極パターンとが予め形成されている。

以下、シリコン基板上に圧電膜パターン及び電極パターンを形成する手順について、図４を参照しつつ説明する。ここで図４は、１個のアクチュエータに対応する領域のシリコン基板上に、圧電膜パターン及び電極パターンを形成する手順を示した断面模式図である。

まず、不純物がドープされたシリコン基板４２を準備し（図４（ａ）参照）、その一方面４２ｂに、犠牲層となるＳｉＯ_２又はＰＳＧ（燐ドープガラス）膜のマスク層４６を形成する（図４（ｂ）参照）。その後、図４（ｃ）に示すように、上述した圧電部２０が形成される領域に対応する部分のマスク層４６を、ＨＦあるいはバッファード（Ｂｕｆｆｅｒｅｄ）ＨＦでエッチングして除去する。そして、図４（ｄ）に示すように、ＰＺＴからなる圧電膜４８を成膜する。この成膜には、ゾルゲル法、イオンビームスパッタ、ＲＦマグネトロンスパッタ、ＤＣマグネトロンスパッタ、ＭＯＣＶＤ、ＰＬＤ、水熱合成法、電気泳動等を利用することができる。圧電膜４８はマスク層４６上にも形成されるが、図４（ｅ）のようにマスク層４６のリフトオフによって、シリコン基板４２の面４２ｂに直接成膜された圧電膜（圧電膜パターン）４９のみが残る。なお、シリコン基板４２上に圧電膜４８を成膜する前に、適宜、良好な結晶性を有する圧電膜４８を得るために、シリコン基板４２表面に＜１００＞配向したＰｔ膜を形成してもよい。

そして、図４（ｆ）に示したように、上述した薄膜電極１８の形成される領域と薄膜電極２２が形成される領域との間の領域に、圧電膜４８よりも高いリフトオフレジスト層５０を形成（パターニング）する。その後、図４（ｇ）に示したように、Ｃｒ層５２、Ｎｉ層５４、Ａｕ層５６をスパッタ等の薄膜形成技術で順次成膜し、３層構造の電極膜５８を形成する。そして最後に、リフトオフレジスト層５０をリフトオフ除去することにより、シリコン基板４２上に積層された、薄膜電極１８となる電極膜（電極パターン）５８Ａと、圧電膜パターン４９上に積層された、薄膜電極２２となる電極膜５８Ｂとが形成される（図４（ｈ）参照）。

図３（ｂ）に示した２枚のシリコン基板４２には、シリコンアーム１４となる区画毎に、上述した電極膜５８Ｂが積層された圧電膜パターン４９及び電極パターン５８Ａがそれぞれ形成されており、これらのパターンは格子状に配置されている。そして、圧電膜パターン４９及び電極パターン５８Ａが形成された面４２ｂを外向きにして、２枚のシリコン基板４２がガラス基板４０の両側に接合されて、円形平板状の積層基板４４が形成されている。

そこで、図３（ｃ）に示すように、積層基板４４からシリコンアームが多数並列(平行)に連なった状態のブロック６０を切り出す。このブロック６０はガラスブロック６２の両側がシリコンブロック６４である。そして、ブロック６０に対して図３（ｄ）のように片側のガラスブロック側面をマスキングした状態でＨＦあるいはバッファード（Ｂｕｆｆｅｒｅｄ）ＨＦでガラスブロック６２の部分をエッチングし、長さが短くなったガラスブロック６２の両側に長いシリコンブロック６４（シリコンアームが並列に多数連なったもの）が残った形状とする。

その後、図３（ｅ）に示すように、エッチングしたブロック６０を、その長手方向に垂直な面で等間隔に切断することで、上述したアクチュエータ１０が得られる。このように複数基板の張り合わせ技術及び薄膜形成技術を用いて作製されたアクチュエータ１０は、容易に小型化をはかることが可能であり、さらなるスライダＳＬの小型化に対応可能である。

なお、ガラス基板４０はエッチングによる成形が容易であるため、アクチュエータ１０のガラス基体１２を容易に成形することができる。また、ガラス基板４０のエッチング時間を調整することにより、シリコンアームの長さを容易に調整することが可能である。

さらに、電極膜５８の最上層がＡｕ層であるため、ガラス基板４０のエッチング成形の際に、Ａｕ層がレジスト層の役割を果たす。そのため、別途、エッチング用のレジストを形成することなく、薄膜電極１８、薄膜電極２２及び圧電部２０がエッチング液で浸食される事態を有意に抑制することができる。なお、この電極膜５８の最上層はＰｔ層であってもよく、この場合にもＡｕ層と同様の効果を得ることができる。

ガラス基板４０をシリコン基板４２で挟んだ積層基板から、アクチュエータ１０が多数並列に連なった状態のブロック６０（シリコンブロック６４／ガラスブロック６２／シリコンブロック６４）に切り出し、そのブロックの状態でガラス基体１２に対応するガラスブロック６２をエッチングするため、ガラス基体１２の成形が効率よくおこなわれ、コストの低減が図られる。

ブロック６０の切り出しや、ブロック６０の切断には、ダイサー、スライサー、ワイヤーソー、レーザー等を利用することができる。

シリコンアーム１４を駆動する圧電部２０が圧電膜であり、上述したようにシリコンアーム１４となるシリコン基板４２上に従来の薄膜形成技術を用いて直接成膜することができるため、圧電素子の貼り付け等の作業が不要になると共に、アクチュエータの量産性が向上する。このような圧電膜は犠牲層のリフトオフによってパターン形成することができる。

また、アクチュエータ１０を作製する過程で、シリコンブロック６４／ガラスブロック６２／シリコンブロック６４のサンドイッチ構造のブロック６０が得られる。そして、このシリコンブロック６４（すなわち、シリコン基板４２）の厚みを変えて、シリコンアーム１４の剛性が変えることで、所望の変位量を有するアクチュエータを作製することができる。

（第２の実施形態）
上述した第１の実施形態では、本発明の単層の圧電膜を有するアーム駆動部１６を示したが、アーム駆動部１６は圧電膜と内部電極膜とが交互に積層された積層構造を有するものであってもよい。このような積層構造を有するアーム駆動部は、公知の薄膜積層技術を利用した種々の手法により作製することができる。そこで、このような積層構造を有するアーム駆動部を形成する手順の一例を、図５を参照しつつ説明する。ここで図５は、異なる態様のアーム駆動部を形成する手順の一例を示した概略断面図である。

まず、上述したアーム駆動部１６を形成する手順（図４参照）と同様の手順により、不純物がドープされたシリコン基板４２の一方面４２ｂに、ＰＺＴからなる矩形状の圧電膜パターン４９Ａを成膜する（図５（ａ）参照）。そして、この圧電膜パターン４９Ａの上面領域のうち、このパターン４９Ａの長手方向に対向する端部の一方の端部領域４９ａを除く領域に、蒸着又はスパッタリング等により電極膜７０を形成する（図５（ｂ）参照）。次に、圧電膜パターン４９Ａの長手方向に対向する端部の他方の端部領域に形成された電極膜７０が露出するように、圧電膜パターン４９Ａと結晶方位がそろえられた圧電膜パターン４９Ｂを、圧電膜パターン４９Ａ及び電極膜７０の上面領域に成膜する（図５（ｃ）参照）。すなわち、圧電膜パターン４９Ａの長手方向に対向する端部の一方の端部領域４９ａにおいては、圧電膜パターン４９Ａ上に結晶性が維持されるように圧電膜パターン４９Ｂが積層される。

さらに、露出した電極膜７０を覆わないように、また圧電膜パターン４９Ｂの一部領域４９ｂが露出するように、圧電膜パターン４９Ｂ上に電極膜７２を形成する（図５（ｄ）参照）。この電極膜７２は、電極膜７０が露出した側の反対側の圧電膜パターン４９Ａ，４９Ｂの側面にも形成され、この電極膜７２とシリコン基板４２とが電気的に接続される。そして、電極膜７２の上面及び露出した圧電膜パターン４９Ｂを覆うように、圧電膜パターン４９Ａ及び圧電膜パターン４９Ｂと結晶方位がそろえられた圧電膜パターン４９Ｃを成膜する（図５（ｅ）参照）。すなわち、圧電膜パターン４９Ｂ上に結晶性が維持されるように圧電膜パターン４９Ｃが積層される。最後に、圧電膜パターン４９Ｃ及び露出した電極膜７０を覆うように電極膜７４を積層する（図５（ｆ）参照）。以上のようにして形成されたアーム駆動部となるべき積層構造体は、最上面の電極膜７４が第１の実施形態に係る薄膜電極２２と実質的に同じ薄膜電極となり、３層の圧電膜パターン４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃ及びその間に介在する２層の電極膜７０，７２が第１の実施形態に係る圧電部２０と実質的に同じ圧電部となる。

このような積層構造を有するシリコン基板４２を用いて、上述したアクチュエータ１０の作製手順と同様の手順により、積層構造を有するアーム駆動部を備えるアクチュエータを形成する。形成されたアクチュエータは、圧電部が積層構造を有するため、シリコンアーム１４の変位量を変位量を、第１の実施形態に係るアクチュエータ１０よりも増大することができる。

（第３の実施形態） 上述した第１及び第２の実施形態では、積層技術を用いて作製したアーム駆動部１６を有するアクチュエータを示したが、別途用意したアーム駆動部を利用してアクチュエータを作製してもよい。つまり、図６に示すように、圧電材料で構成された圧電板（圧電部）７６Ａの両面を、１対の電極板７６Ｂ，７６Ｃで挟んだ角柱状の圧電素子７６をアーム駆動部として用いてもよい。ここで、図６は圧電素子を用いる態様のアクチュエータを示した概略斜視図である。

以下、このアクチュエータ１０Ａを作製する手順について説明する。まず上述した第１の実施形態で示したアクチュエータ１０の作製手順と略同じ手順で、シリコンアーム１４、ガラス基体１２及び薄膜電極１８のみで構成される構造体７８を作製する。そして、各圧電素子７６の一方の電極板７６Ｂと、各シリコンアーム１４のガラス基体１２との接合面２４ａの反対面２４ｂとが対面するように、また、シリコンアーム１４の長手方向と圧電素子７６との長手方向をそろうように、圧電素子７６をシリコンアーム１４に接着固定する。この接着には、エポキシ系、シリコーン系、アクリル系等の導電性接着剤の他、シリコンアーム１４と電極板７６Ｂとの電気的な接続が確保されるように部分的に塗布するのであれば絶縁性接着剤も利用することができる。

以上で説明したアクチュエータ１０Ａにおいては、不純物のドープによる低抵抗化が図られたシリコンアーム１４が、圧電板７６Ａに電圧を印加する際の導通路として利用される。そして、圧電板７６Ａの、シリコンアーム１４との対向面７６ａの反対面７６ｂには、圧電板７６Ａに電圧を印加するボンディングワイヤ対１８Ａ，２２Ａの一方のボンディングワイヤ２２Ａが取り付けられる電極板（第１の電極、上述した薄膜電極２２に対応）７６Ｃが形成されている。従って、ボンディングワイヤ対１８Ａ，２２Ａの他方のボンディングワイヤ１８Ａを、シリコンアーム１４のどの位置に取り付けても、圧電板７６Ａに電圧を印加することができる。すなわち、ボンディングワイヤ１８Ａの取り付けが容易な位置及び面を適宜選択して、ボンディングワイヤ１８Ａをシリコンアーム１４に取り付けることができる。そのため、従来技術に係るアクチュエータに比べて、ボンディングワイヤ対１８Ａ，２２Ａを容易に取り付けることができる。

（第４の実施形態）
また、シリコンアーム１４に取り付ける圧電素子は、第３の実施形態において示した圧電板が１層である圧電素子７６に限らず、図７に示したような複数の圧電層及び内部電極とが積層された積層型の圧電素子８０であってもよい。ここで図７は、図６とは異なる態様の圧電素子を用いたアクチュエータを示した概略斜視図である。すなわち、第４の実施形態に係るアクチュエータ１０Ｂは、Ｌ字状断面を有する１対の外部電極板８２Ａ，８２Ｂで積層圧電体（圧電部）８４が挟まれた圧電素子８０を、アーム駆動部として利用するものである。積層圧電体８４は、交互に積層された圧電層８６と内部電極８８ａ，８８ｂとで構成されている。そして、積層圧電体８４の一方の端面には各内部電極８８ａの端部が露出しており、これらは外部電極８２Ｂに接続されている。一方、積層圧電体８４の他方の端面には各内部電極８８ｂの端部が露出しており、これらは外部電極板８２Ａに接続されている。

圧電素子８０は、一方の外部電極板８２Ｂが各シリコンアーム１４のガラス基体１２との接合面２４ａの反対面２４ｂと対面するように、シリコンアーム１４の長手方向と圧電素子７６との長手方向をそろえてシリコンアーム１４に接着固定される。このとき、他方の外部電極板８２Ａ（第１の電極）はシリコンアーム１４と接触しておらず、隙間が設けられている。

以上で説明したアクチュエータ１０Ｂにおいては、第３の実施形態に係るアクチュエータ１０Ａと同様、ボンディングワイヤ１８Ａの取り付けが容易な位置及び面を適宜選択して、ボンディングワイヤ１８Ａをシリコンアーム１４に取り付けることができる。そのため、従来技術に係るアクチュエータに比べて、ボンディングワイヤ対１８Ａ，２２Ａを容易に取り付けることができる。その上、圧電素子８０が積層型であるため、圧電素子７６を有するアクチュエータ１０Ａに比べて、シリコンアーム１４の変位量を大きくすることができる。なお、圧電素子としては、単板型や積層型以外に、バイモルフ型のものを利用することも可能である。

本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータを示した概略斜視図である。 図１に示したシリコンアームのＩＩ−ＩＩ線断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータを作製する手順を示した模式図である。 １個のアクチュエータに対応する領域のシリコン基板上に、圧電膜パターン及び電極パターンを形成する手順を示した断面模式図である。 異なる態様のアーム駆動部を形成する手順の一例を示した概略断面図である。 圧電素子を用いる態様のアクチュエータを示した概略斜視図である。 図６とは異なる態様の圧電素子を用いたアクチュエータを示した概略斜視図である。

符号の説明

１０，１０Ａ，１０Ｂ…アクチュエータ、１２…ガラス基体、１４…シリコンアーム、１４ａ，１４ｂ…端部、１８ｃ，２２ｃ，５６…Ａｕ層、１８…薄膜電極、１８Ａ，２２Ａ…リード線、２０…圧電部、２２…薄膜電極、２４ａ…反対面、２４ｂ…接合面、４０…ガラス基板、４２…シリコン基板、４４…積層基板、６０…ブロック、７６Ａ…圧電板、７６Ｂ，７６Ｃ…電極板、８４…積層圧電体、８２Ａ，８２Ｂ…外部電極板。

Claims (11)

1. 絶縁性基体と、
   その一端部が前記絶縁性基体の両端面に接合され、且つ、不純物が添加された一対のシリコンアームと、
   前記各シリコンアームの、前記絶縁性基体との接合面の反対面に形成された圧電部と、
   前記圧電部の、前記シリコンアームとの対向面の反対面に形成された第１の電極とを備える、アクチュエータ。
2. 前記シリコンアームの、前記圧電部が形成された面と同一面上に形成された第２の電極をさらに備える、請求項１に記載のアクチュエータ。
3. 前記絶縁性基体がガラスで構成されている、請求項１又は２に記載のアクチュエータ。
4. 前記圧電部が単層の圧電膜である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
5. 前記圧電部が、圧電膜と電極膜とが交互に積層された積層構造を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
6. 前記圧電膜がＰＺＴで構成されている、請求項４又は５に記載のアクチュエータ。
7. 前記第１の電極は複数層構造を有しており、その最上層はＡｕ又はＰｔで構成されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
8. 不純物が添加された２枚のシリコン基板それぞれの一方面に、圧電膜パターンを形成する工程と、
   前記圧電膜パターン上に電極膜を形成する工程と、
   前記圧電膜パターン及び前記電極膜が形成された２枚の前記シリコン基板を、前記圧電膜パターン側を外向きにして絶縁性基板の両側に接合する工程と、
   前記２枚のシリコン基板と前記絶縁性基板とを積層してなる積層基板から、所定形状のブロックを切り出す工程と、
   前記ブロックの前記絶縁性基板の一方側を部分的に除去した後に、該ブロックを所定形状に切断して、シリコンアームを形成する工程とを有する、アクチュエータの製造方法。
9. 前記シリコン基板上に電極パターンを形成する工程をさらに備える、請求項８に記載のアクチュエータの製造方法。
10. 前記絶縁性基板がガラスで構成されている、請求項８又は９に記載のアクチュエータの製造方法。
11. 前記圧電膜パターンがＰＺＴで構成されている、請求項８〜１０のいずれか一項に記載のアクチュエータの製造方法。

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