JP2006319156A

JP2006319156A - 圧電／電歪デバイス

Info

Publication number: JP2006319156A
Application number: JP2005140692A
Authority: JP
Inventors: Kazumasa Kitamura; 和正北村; Katsuyuki Tsuneoka; 克幸恒岡; Shinai Noguchi; 信愛野口; Tetsuya Hatta; 哲也八田
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2005-05-13
Filing date: 2005-05-13
Publication date: 2006-11-24

Abstract

【課題】圧電／電歪素子の側端面に水分が付着することを効果的に抑制し得る圧電／電歪デバイスを提供すること。
【解決手段】この圧電／電歪デバイスは、固定部１１と、固定部に支持された薄板部１２と、複数の電極と複数の圧電／電歪層とが交互に積層されてなる圧電／電歪素子１４とを備えている。圧電／電歪デバイスは、後に薄板部１２を構成する薄板体と圧電／電歪層積層体とを切断加工した後、この切断面（側端面）に対して所定の特定処理（例えば、熱処理）を施すことで製造される。これにより、圧電／電歪素子１４の側端面の正射影の面積に対する同圧電／電歪素子１４の実際の表面積の割合が「４」以下となり、漏電やイオンマイグレーションが実質的に発生しない程度にまで同側端面への水分の付着が抑制され得る。この結果、耐久性の高い圧電／電歪デバイスが提供され得る。
【選択図】図２

Description

本発明は、固定部と、固定部に支持された薄板部と、層状の電極及び圧電／電歪層からなる圧電／電歪素子とを備えた圧電／電歪デバイスに関する。

この種の圧電／電歪デバイスは、精密加工を行うためのアクチュエータ、光学的情報や磁気的情報等の読取り及び／又は書込み用素子（例えば、ハードディスクドライブの磁気ヘッド）の位置を制御するアクチュエータ、或いは機械的振動を電気信号に変換するセンサ等として活発に開発されてきている。

このような圧電／電歪デバイスの一例として特許文献１に開示されているものは、図１３に示したように、固定部１００と、固定部１００に支持された薄板部１１０と、前記薄板部１１０の先端に設けられた対象物（例えば、ハードディスクドライブの磁気ヘッドそのもの）を保持するための保持部（可動部）１２０と、少なくとも前記薄板部１１０の平面上に形成されるとともに複数の電極と複数の圧電／電歪層とが交互に積層された圧電／電歪素子１３０とを備えている。そして、この圧電／電歪デバイスは、圧電／電歪素子１３０の電極間に電界を形成して同圧電／電歪素子１３０の圧電／電歪層を伸縮させることで薄板部１１０を変形させ、これにより、保持部１２０（従って、同保持部１２０に保持される対象物）を変位させるようになっている。

また、図１３に示した圧電／電歪デバイスは、先ず、図１４に示したように、複数のセラミックグリーンシート（及び／又は、セラミックグリーンシート積層体）を準備し、図１５に示したように、これらのセラミックグリーンシートを積層して一体焼成することでセラミックの積層体２００を形成し、図１６に示したように、外表面に複数の電極と複数の圧電／電歪層とが交互に積層された圧電／電歪層積層体２１０を形成し、この圧電／電歪層積層体２１０をワイヤーソーＷＳを利用したワイヤーソー加工（或いは、ダイシング加工等）により図１７に示した切断線Ｃ１〜Ｃ４にて切断することにより製造され得るものである。
特開２００１−３２０１０３号公報

ところで、上記開示された圧電／電歪デバイスが実際に使用される場合（例えば、ハードディスクドライブの磁気ヘッドの位置決め用のアクチュエータとして使用される場合）において、圧電／電歪素子１３０の側端面（図１７の切断線Ｃ３又はＣ４に沿った切断面）に水分が付着する場合がある。係る水分は、例えば、雰囲気中（空気中）の水蒸気の結露等に起因して発生し得る。

圧電／電歪素子１３０の側端面（特に、圧電／電歪素子１３０の側端面の一部である圧電／電歪層の側端面）に水分が付着すると、側端面に水分が付着した圧電／電歪層の絶縁抵抗値が減少することで同圧電／電歪層を挟む両側の電極間にて漏電が発生し易くなる。或いは、圧電／電歪層の側端面に付着した水分の存在により同側端面上にて所謂イオンマイグレーションが助長され、この結果、同側端面に水分が付着した圧電／電歪層を挟む両側の電極間でショート（短絡）が発生し易くなる。

係る漏電が発生すると、電極間の電圧が減少することで同電極間に形成される電界が弱くなる。この結果、圧電／電歪層の伸縮量が小さくなって圧電／電歪素子１３０（従って、圧電／電歪デバイス）による所期の作動が達成され得なくなる。また、係るショートが発生すると、電極間の電圧が発生し得なくなることで圧電／電歪素子１３０が伸縮し得なくなり、この結果、圧電／電歪素子１３０（従って、圧電／電歪デバイス）が作動し得なくなる。

以上のことから、上記開示された圧電／電歪デバイスにおいては、同圧電／電歪デバイスが実際に使用される場合において圧電／電歪素子１３０の側端面に水分が付着することを効果的に抑制することが要求されているところである。

従って、本発明の目的は、圧電／電歪素子の側端面に水分が付着することを効果的に抑制し得る圧電／電歪デバイスを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の特徴は、薄板部と、前記薄板部を支持する固定部と、少なくとも前記薄板部の平面上に形成されるとともに複数の電極と少なくとも一つの圧電／電歪層とが積層されてなり、同複数の電極の各側端面と同少なくとも一つの圧電／電歪層の側端面とにより形成された側端面を有する圧電／電歪素子とを備えた圧電／電歪デバイスにおいて、前記圧電／電歪素子の側端面の正射影の面積に対する同圧電／電歪素子の側端面の実際の表面積の割合が４以下であることにある。

一般に、或る表面に水分が付着する場合、その表面の実際の表面積（即ち、表面上の大小総ての凹凸が考慮された三次元的な総表面積）が小さいほど水分が付着し難くなる。従って、圧電／電歪素子の側端面の実際の表面積が小さいほど同側端面に水分が付着し難くなるということができる。

また、圧電／電歪素子の側端面の実際の表面積を小さくすることは、圧電／電歪素子の側端面の正射影の面積に対する同圧電／電歪素子の側端面の実際の表面積の割合（以下、「表面積増加率」と称呼する。）を小さくすることに繋がる。

ここで、本発明者は、係る圧電／電歪デバイスを通常の使用条件下にて実際に使用する場合において、圧電／電歪素子の側端面の表面積増加率が「４」以下であれば、上述した漏電やイオンマイグレーションが実質的に発生しない程度にまで同側端面への水分の付着が抑制され得ることを見出した。

従って、上記構成によれば、圧電／電歪素子の側端面に水分が付着することが効果的に抑制され得、圧電／電歪デバイスの所期の作動が長時間に亘って維持され得る。換言すれば、耐久性の高い圧電／電歪デバイスが提供され得る。

一般に、圧電／電歪素子の側端面をワイヤーソー加工、ダイシング加工等の機械加工等のみにて形成すると（仕上げると）、圧電／電歪素子の側端面の表面積増加率が「４」よりも大きくなる。従って、上記本発明に係る圧電／電歪デバイスを提供するためには、実際には、前記電極と前記圧電／電歪層の積層体を切断加工する工程に加え、前記切断加工により形成された切断面に対して所定の特定処理を施すことにより、前記圧電／電歪素子の側端面の表面積増加率が４以下となる同圧電／電歪素子の側端面を形成する（仕上げる）工程を含んだ製造方法が採用される。

即ち、本発明は、このような製造方法により、前記圧電／電歪素子の側端面が、前記電極と前記圧電／電歪層の積層体を切断加工することで形成された切断面に対して所定の特定処理を施すことにより形成された端面であることを特徴とする圧電／電歪デバイスを提供することができる。

上記特定処理は、前記切断面に対してＹＡＧレーザー加工を行う処理、前記切断面に対してエキシマレーザー加工を行う処理、前記切断面に対してブラスト加工を行う処理、前記切断面に対して超音波洗浄を行う処理、前記切断面に対して炉内で加熱を行う処理（即ち、熱処理（加熱処理））のうちの何れか（或いは、２つ以上の任意の組み合わせ）であることが好適である。

上記特定処理として、これらの処理のうちの何れか（或いは、２つ以上の任意の組み合わせ）を採用すれば、比較的簡易な処理にて確実に、圧電／電歪素子の側端面の表面積増加率を「４」以下とすることができる。

以下、図面を参照しながら本発明による圧電／電歪デバイスの実施形態について説明する。図１に斜視図を示した前記実施形態に係る圧電／電歪デバイス１０は、直方体の固定部１１と、固定部から立設するように同固定部１１に支持されるとともに互いに対向する一対の薄板部１２，１２と、前記薄板部１２，１２の先端近傍の各内側に設けられた突起部１２ａ，１２ａよりも先端側の各内側に設けられた保持部（可動部）１３，１３と、少なくとも前記薄板部１２，１２の各外側の平面上に形成された層状の電極と圧電／電歪層とが交互に積層された圧電／電歪素子１４,１４とを備えている。これらの構成の概略は、例えば、前述した特開２００１−３２０１０３に開示されている。

この圧電／電歪デバイス１０は、例えば、一対の保持部１３，１３の間に対象物（図示せず）を接着材により接着させることで同対象物を保持し、圧電／電歪素子１４，１４が発生する力によって薄板部１２，１２を変形せしめ、これにより保持部１３,１３を変位させて対象物の位置を制御し得るアクチュエータとして使用されるようになっている。即ち、突起部１２ａ，１２ａは、接着剤を使用する領域を規定する機能を有する。この対象物は、磁気ヘッド、光ヘッド、或いは、センサとしての感度調整用重り等である。

固定部１１、薄板部１２，１２、及び保持部１３，１３から構成された部分（これらは「基体部」とも総称される。）は、後に詳述するようにセラミックグリーンシートの積層体を焼成により一体化したセラミック積層体により構成されている。このようなセラミックスの一体化物は、各部の接合部に接着剤が介在しないことから、経時的な状態変化が殆ど生じないので、接合部位の信頼性が高く、かつ、剛性確保に有利である。また、セラミック積層体は、後述するセラミックグリーンシート積層法により、容易に製造することができる。

なお、基体部は、全体をセラミックス又は金属により構成してもよく、セラミックスと金属とを組合せたハイブリッド構造とすることもできる。また、基体部は、セラミックスを有機樹脂やガラス等の接着剤で接着して構成したり、金属をロウ付け、半田付け、共晶接合、拡散接合、或いは溶接等で接合して構成することもできる。

圧電／電歪素子１４は、図２に拡大して示したように、固定部１１（の一部）と薄板部１２（の一部）がなす外側壁面（外側平面）上に形成されるとともに、複数の層状電極と複数の圧電／電歪層を有し、層状の電極と圧電／電歪層とが交互に積層された積層体である。電極と圧電／電歪層の各層は薄板部１２の平面と平行な層を形成している。より具体的に述べると、圧電／電歪素子１４は、薄板部１２の外側平面上に、電極１４ａ１、圧電／電歪層１４ｂ１、電極１４ａ２、圧電／電歪層１４ｂ２、電極１４ａ３、圧電／電歪層１４ｂ３、電極１４ａ４、圧電／電歪層１４ｂ４、及び電極１４ａ５が順に積層されてなる積層体である。電極１４ａ１，１４ａ３，１４ａ５は互いに電気的に接続され、互いに電気的に接続された電極１４ａ２，１４ａ４と、絶縁状態を維持するように形成されている。換言すると、互いに電気的に接続された電極１４ａ１，１４ａ３，１４ａ５と、互いに電気的に接続された電極１４ａ２，１４ａ４とは、櫛歯状の電極を構成している。

この圧電／電歪素子１４は、後述するように、膜形成方法により基体部に一体的に形成される。また、圧電／電歪素子１４を基体部とは別体として製造しておき、有機樹脂等の接着剤を用いて、或いは、ガラス、ロウ付け、半田付け、共晶接合等により基体部に貼り付けてもよい。

なお、ここでは、電極が全部で５層である多層構造を有する例を示したが、層の数は特に限定されない。一般には、層の数を多くすることにより、薄板部１２，１２を変形する力（駆動力）が増大する一方、消費電力も増大する。従って、実施にあたっては、用途及び使用状態等に応じて層の数を適宜選定すればよい。

以下、上記圧電／電歪デバイス１０の各構成要素について追加的な説明を行う。

保持部１３，１３は、薄板部１２，１２の変位に基づいて作動する部分であり、同保持部１３，１３には圧電／電歪デバイス１０の使用目的に応じて種々の部材が取り付けられる。例えば、圧電／電歪デバイス１０を物体を変位させる素子（変位素子）として使用する場合、特に、ハードディスクドライブの磁気ヘッドの位置決めやリンギング抑制のために使用するのであれば、磁気ヘッドを有するスライダ、磁気ヘッドそのもの、及びスライダを有するサスペンション等の部材（即ち、位置決めを必要とする部材）が取り付けられてもよい。また、光シャッタの遮蔽板等が取り付けられてもよい。

固定部１１は、上述したように、薄板部１２，１２並びに保持部１３，１３を支持する部分である。この圧電／電歪デバイス１０を、例えば、前記ハードディスクドライブの磁気ヘッドの位置決めに利用する場合には、固定部１１はＶＣＭ（ボイスコイルモータ）に取り付けられたキャリッジアーム、同キャリッジアームに取り付けられた固定プレート、又はサスペンション等に支持固定される。また、この固定部１１には、圧電／電歪素子１４，１４を駆動するための図示しない端子（端子電極）及びその他の部材が配置される場合もある。端子電極の構造は上記電極と同様な幅であっても良いし、上記電極より狭いもの、或いは、一部が狭いものであっても良い。

保持部１３，１３及び固定部１１を構成する材料は、保持部１３，１３及び固定部１１が剛性を有するように構成される限りにおいて特に限定されない。一般には、これらの材料として、後述するセラミックグリーンシート積層法を適用できるセラミックスを用いることが好適である。より具体的には、この材料として、安定化ジルコニア、部分安定化ジルコニアをはじめとするジルコニア、アルミナ、マグネシア、窒化珪素、窒化アルミニウム、又は酸化チタンを主成分とする材料等が挙げられるほか、これらの混合物を主成分とした材料が挙げられる。ジルコニア、特に安定化ジルコニアを主成分とする材料と部分安定化ジルコニアを主成分とする材料は、機械的強度や靱性が高い点において圧電／電歪デバイス１０にとって好適である。また、保持部１３，１３及び固定部１１を金属材料により製造する場合、その金属材料としては、ステンレス鋼、ニッケル等が好適である。

薄板部１２，１２は、上述したように、圧電／電歪素子１４，１４により駆動される部分である。薄板部１２，１２は、可撓性を有する薄板状の部材であって、表面に配設された圧電／電歪素子１４，１４の伸縮変位を屈曲変位に変換し、保持部１３，１３に伝達する機能を有する。従って、薄板部１２，１２の形状や材質は、可撓性を有し、屈曲変形によって破損しない程度の機械的強度を有するものであれば足り、保持部１３，１３の応答性、操作性等を考慮して選択される。

薄板部１２の厚みＤｄ（図１を参照）は、２μｍ〜１００μｍ程度とすることが好ましく、薄板部１２と圧電／電歪素子１４とを合わせた厚みは７μｍ〜５００μｍとすることが好ましい。電極１４ａ１〜１４ａ５の各厚みは０．１μｍ〜５０μｍ、圧電／電歪層１４ｂ１〜１５ｂ５の各厚みは３μｍ〜３００μｍとすることが好ましい。

薄板部１２，１２を構成する材料には、保持部１３，１３や固定部１１と同様のセラミックスを用いることが好適であり、ジルコニア、中でも安定化ジルコニアを主成分とする材料と部分安定化ジルコニアを主成分とする材料は、薄肉であっても機械的強度が大きいこと、靱性が高いこと、圧電／電歪素子１４の電極１４ａ１を構成する電極材や圧電／電歪層１４ｂ１との反応性が小さいことから更に好適である。

また、薄板部１２，１２は、可撓性を有し、屈曲変形が可能な金属材料で形成することもできる。薄板部１２，１２に好適な金属材料のうち鉄系材料としては、各種ステンレス鋼、各種バネ鋼鋼材を挙げることができ、非鉄系材料としては、ベリリウム銅、リン青銅、ニッケル、ニッケル鉄合金を挙げることができる。

この圧電／電歪デバイス１０に使用する前述した安定化ジルコニア並びに部分安定化ジルコニアは、次のように安定化並びに部分安定化されたものが好ましい。即ち、ジルコニアに、酸化イットリウム、酸化イッテルビウム、酸化セリウム、酸化カルシウム、及び酸化マグネシウムのうち少なくとも１つの化合物、又はこれらのうち二つ以上の化合物を、同ジルコニアを安定化並びに部分安定化させる化合物として添加・含有させる。

なお、それぞれの化合物の添加量としては、酸化イットリウムや酸化イッテルビウムの場合にあっては、１〜３０モル％、好ましくは１．５〜１０モル％、酸化セリウムの場合にあっては、６〜５０モル％、好ましくは８〜２０モル％、酸化カルシウムや酸化マグネシウムの場合にあっては、５〜４０モル％、好ましくは５〜２０モル％とすることが望ましい。特に、酸化イットリウムを安定化剤として用いることが好ましく、その場合においては、１．５〜１０モル％、（機械的強度を特に重視するときには更に好ましくは２〜４モル％、耐久信頼性を特に重視するときには更に好ましくは５〜７モル％）とすることが望ましい。

また、ジルコニアに、焼結助剤等の添加物としてアルミナ、シリカ、遷移金属酸化物等を０．０５〜２０ｗｔ％の範囲で添加することが可能である。圧電／電歪素子１４，１４の形成手法として、膜形成法による焼成一体化を採用する場合は、アルミナ、マグネシア、遷移金属酸化物等を添加物として添加することも好ましい。

なお、固定部１１、薄板部１２、及び保持部１３の少なくとも一つをセラミックスで構成する場合、そのセラミックスの機械的強度が高く且つ安定した結晶相が得られるように、ジルコニアの平均結晶粒子径を０．０５〜３μｍとすることが好ましく、０．０５〜１μｍとすることが更に望ましい。また、上述のように、薄板部１２，１２は、保持部１３，１３並びに固定部１１と同様（同様であるが異種）のセラミックスにより形成することができるが、好ましくは、保持部１３，１３並びに固定部１１と実質的に同一の材料を用いて形成することが、接合部分の信頼性の向上、圧電／電歪デバイス１０の強度の向上、及び同デバイス１０の製造の煩雑さの低減を図る上で有利である。

圧電／電歪デバイスには、ユニモルフ型、バイモルフ型等の圧電／電歪素子を用いることができるが、薄板部１２，１２と組み合わせたユニモルフ型の方が、発生する変位量の安定性に優れ、軽量化に有利であり、且つ、圧電／電歪素子の発生応力の力の向きとデバイスの変形に伴う歪の向きとが相反することがないように保つことが容易に設計可能であることから、このような圧電／電歪デバイス１０に適している。

前記圧電／電歪素子１４，１４は、図１に示したように、その一端を固定部１１（又は保持部１３でも良い。）上に位置させ、他端を薄板部１２，１２の側面の平面上に形成すると、薄板部１２，１２をより大きく駆動させることができる。

圧電／電歪層１４ｂ１〜１４ｂ４は、圧電セラミックスにより構成されることが好適である。その一方、圧電／電歪層１４ｂ１〜１４ｂ４は、電歪セラミックス、強誘電体セラミックス、或いは反強誘電体セラミックスにより構成することも可能である。また、このような圧電／電歪デバイス１０において、保持部１３，１３の変位量と駆動電圧（又は出力電圧）とのリニアリティが重要とされる場合、圧電／電歪層１４ｂ１〜１４ｂ４は歪み履歴の小さい材料で形成されることが好ましく、従って、それらの抗電界が１０ｋＶ／ｍｍ以下の材料で形成されることが好ましい。

圧電／電歪層１４ｂ１〜１４ｂ４の具体的な材料としては、ジルコン酸鉛、チタン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛、ニッケルニオブ酸鉛、亜鉛ニオブ酸鉛、マンガンニオブ酸鉛、アンチモンスズ酸鉛、マンガンタングステン酸鉛、コバルトニオブ酸鉛、チタン酸バリウム、チタン酸ナトリウムビスマス、ニオブ酸カリウムナトリウム、タンタル酸ストロンチウムビスマス等を単独であるいは混合物として含有するセラミックスが挙げられる。

圧電／電歪層１４ｂ１〜１４ｂ４の材料には、特に、高い電気機械結合係数と圧電定数を有し、同圧電／電歪層１４ｂ１〜１４ｂ４の焼結時における薄板部（セラミックス）１２との反応性が小さく、且つ、安定した組成のものが得られる点において、ジルコン酸鉛、チタン酸鉛、及びマグネシウムニオブ酸鉛を主成分とする材料、もしくはチタン酸ナトリウムビスマスを主成分とする材料が好適である。

更に、圧電／電歪層１４ｂ１〜１４ｂ４の材料に、ランタン、カルシウム、ストロンチウム、モリブデン、タングステン、バリウム、ニオブ、亜鉛、ニッケル、マンガン、セリウム、カドミウム、クロム、コバルト、アンチモン、鉄、イットリウム、タンタル、リチウム、ビスマス、スズ等の酸化物等を混合したセラミックスを用いてもよい。この場合、例えば、主成分であるジルコン酸鉛、チタン酸鉛、及びマグネシウムニオブ酸鉛に、ランタンやストロンチウムを含有させることにより、抗電界や圧電特性を調整可能となる等の利点を得られる場合がある。

なお、圧電／電歪層１４ｂ１〜１４ｂ４の材料にシリカ等のガラス化し易い材料を添加することは避けることが望ましい。なぜならば、シリカ等の材料は、圧電／電歪層１４ｂ１〜１４ｂ４の熱処理時に、圧電／電歪材料と反応し易く、その組成を変動させ、圧電特性を劣化させるからである。

一方、圧電／電歪素子１４，１４の電極１４ａ１〜１４ａ５は、室温で固体であり、導電性に優れた金属で構成されていることが好ましく、例えばアルミニウム、チタン、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、パラジウム、ロジウム、銀、スズ、タンタル、タングステン、イリジウム、白金、金、鉛等の金属単体、もしくはこれらの合金で構成され得る。更に、これらの金属に圧電／電歪層１４ｂ１〜１４ｂ４、或いは薄板部１２，１２と同じ材料を分散させたサーメット材料を電極材として用いてもよい。

圧電／電歪素子１４における電極材の選定は、圧電／電歪層１４ｂ１〜１４ｂ４の形成方法に依存して決定される。例えば、薄板部１２の上に一つの電極１４ａ１を形成した後、この電極１４ａ１の上に圧電／電歪層１４ｂ１を焼成により形成する場合、電極１４ａ１を、圧電／電歪層１４ｂ１の焼成温度においても変化しない白金、パラジウム、白金−パラジウム合金、銀−パラジウム合金等の高融点金属で形成しておく必要がある。このことは、形成後に圧電／電歪層が焼成される電極（電極１４ａ２〜電極１４ａ４）についても同様である。

これに対し、圧電／電歪層１４ｂ４の上に形成される最外層の電極１４ａ５は、同電極１４ａ５の形成後に圧電／電歪層の焼成がなされないので、アルミニウム、金、銀等の低融点金属を主成分とした材料で形成することができる。

また、層状の電極１４ａ１〜１４ａ５は、圧電／電歪素子１４の変位を低下させる要因ともなるため、各層は薄いことが望ましい。特に圧電／電歪層１４ｂ４の焼成後に形成される電極１４ａ５には、焼成後に緻密でより薄い膜が得られる有機金属ペースト、例えば金レジネートペースト、白金レジネートペースト、銀レジネートペースト等の材料を用いることが好ましい。

図１に示した圧電／電歪デバイス１０においては、接着剤を使用する領域を規定するための突起部１２ａ，１２ａが設けられているが、図３に示したように、突起部１２ａ，１２ａを省略してもよい。これにより、保持部１３，１３に物品を取り付ける場合に、保持部１３，１３間に薄板部１２，１２間の距離に相当する大きさの物品を挟み込むように取り付けることが可能となる。この場合、物品を取り付けるための接着剤が使用される領域が実質的に保持部１３，１３を構成することになる。

上述した圧電／電歪デバイス１０は、超音波センサや加速度センサ、角速度センサや衝撃センサ、質量センサ等の各種センサとしても利用することもできる。また、かかる圧電／電歪デバイス１０を各種センサとして利用する場合には、同圧電／電歪デバイス１０は、対向する保持部１３，１３間、或いは薄板部１２，１２間に取り付けられる物体のサイズを適宜調整することにより、センサの感度調整を容易に行い得るという更なる長所を有する。

次に、上記圧電／電歪デバイス１０の製造方法について説明する。圧電／電歪デバイス１０の圧電／電歪素子１４，１４を除く基体部（即ち、固定部１１、薄板部１２，１２、並びに保持部１３，１３）は、セラミックグリーンシート積層法を用いて製造されることが好ましい。一方、圧電／電歪素子１４，１４は、薄膜や厚膜等の膜形成手法を用いて製造されることが好ましい。

圧電／電歪デバイス１０の基体部における各部材を一体的に成形することが可能なセラミックグリーンシート積層法によれば、各部材の接合部の経時的な状態変化がほとんど生じないため、接合部位の信頼性を高くすることができ、かつ、剛性を確保することができる。また、基体部を金属板を積層して形成する場合、金属の拡散接合法によれば、各部材の接合部の経時的な状態変化がほとんど生じず、接合部位の信頼性と剛性とを確保することができる。

この実施の形態に係る図１に示した圧電／電歪デバイス１０においては、薄板部１２，１２と固定部１１との境界部分（接合部分）並びに薄板部１２，１２と保持部１３，１３との境界部分（接合部分）は、変位発現の支点となるため、これらの接合部分の信頼性は圧電／電歪デバイス１０の特性を左右する重要なポイントである。

また、以下において説明する製造方法は、生産性が高く成形性にも優れるため、所定形状の圧電／電歪デバイス１０を短時間に、かつ、再現性よく得ることができる。

なお、以下において、複数のセラミックグリーンシートを積層して得られた積層体をセラミックグリーンシート積層体２２（図５を参照。）と定義し、このセラミックグリーンシート積層体２２を焼成して一体化したものをセラミック積層体２３（図６を参照。）と定義する。

また、かかる製造方法の実施にあたっては、図６のセラミック積層体を縦横に複数個並べたものと同等の１枚のシートを準備し、このシートの表面に後に圧電／電歪素子１４となる積層体２４（図７を参照。）を所定の部位に複数個分だけ連続させたものを形成し、このシートを切断することで、同一工程で多数個の圧電／電歪デバイス１０を製造することが望ましい。更には、一つの窓（図４に示したＷｄ１等）から２個以上の複数の圧電／電歪デバイス１０が取り出されるように製造することが望ましい。但し、以下においては、説明を簡単にするため、セラミック積層体の切断により圧電／電歪デバイス１０を１個だけ取り出す方法について説明する。

まず、ジルコニア等のセラミック粉末にバインダ、溶剤、分散剤、可塑剤等を添加混合してスラリーを作製し、これを脱泡処理後、リバースロールコーター法、ドクターブレード法等の方法により、所定の厚みを有する長方形のセラミックグリーンシートを作製する。

次に、図４に示したように、必要に応じて金型を用いた打抜加工やレーザ加工等の方法によりセラミックグリーンシートを種々の形状に加工し、複数枚のセラミックグリーンシート２１ａ〜２１ｆを得る。

図４に示した例においては、セラミックグリーンシート２１ｂ〜２１ｅに対して、長方形の窓Ｗｄ１〜Ｗｄ４をそれぞれ形成する。窓Ｗｄ１と窓Ｗｄ４は略同一形状であり、窓Ｗｄ２と窓Ｗｄ３は略同一形状である。セラミックグリーンシート２１ａ,２１ｆは、後に薄板部１２,１２を構成する部分を含む。なお、セラミックグリーンシートの枚数は、あくまでも一例である。また、図示された例では、セラミックグリーンシート２１ｃ,２１ｄは、所定の厚みを有する一枚のグリーンシートでもよく、或いは、同所定の厚みを得るために複数枚のセラミックグリーンシートを積層する又は積層したものであってもよい。

その後、図５に示したように、セラミックグリーンシート２１ａ〜２１ｆを積層・圧着してセラミックグリーンシート積層体２２を形成する。次いで、そのセラミックグリーンシート積層体を焼成して図６に示したセラミック積層体２３を形成する。

なお、セラミックグリーンシート積層体２２を形成するための（積層一体化のための）圧着回数や順序は限定されない。なお、一軸加圧（一方向への加圧）によっては圧力が十分に伝達されない箇所が存在する場合、複数回圧着を繰り返すか、或いは圧力伝達物を充填して圧着を行うことが望ましい。また、製造する圧電／電歪デバイス１０の構造や機能に応じて、例えば窓Ｗｄ１〜Ｗｄ４の各形状、セラミックグリーンシートの枚数や厚み等は適宜決定され得る。

上記積層一体化のための圧着を加熱しながら行うようにすると、より確実な積層状態を得ることができる。また、セラミック粉末、バインダを主体としたペースト、又はスラリー等を接合補助層としてセラミックグリーンシート上に塗布、又は印刷して圧着を行えば、セラミックグリーンシート界面の接合状態をより良好な状態とすることができる。この場合、接合補助剤として使用されるセラミック粉末は、セラミックグリーンシート２１ａ〜２１ｆに使用されたセラミックスと同一又は類似した組成を有していることが、接合の信頼性確保の点で好ましい。更に、セラミックグリーンシート２１ａ,２１ｆが薄い場合、プラスチックフィルム（特に、表面にシリコーン系の離型剤をコーティングしたポリエチレンテレフタレートフィルム）を用いて同セラミックグリーンシート２１ａ,２１ｆを取り扱うことが好ましい。また、セラミックグリーンシート２１ｂ，２１ｅ等の比較的薄いシートに窓Ｗｄ１，Ｗｄ４等を形成する際、これらのシートを前記プラスチックフィルムに取り付けた状態で同窓Ｗｄ１，Ｗｄ４等を形成するための加工を行ってもよい。

次に、図７に示すように、前記セラミック積層体２３の両表面、即ち、積層されたセラミックグリーンシート２１ａ,２１ｆの焼成後の表面にそれぞれ圧電／電歪層積層体２４，２４を形成する。圧電／電歪層積層体２４，２４の形成法としては、スクリーン印刷法、ディッピング法、塗布法、及び電気泳動法等の厚膜形成法や、イオンビーム法、スパッタリング法、真空蒸着、イオンプレーティング法、化学気相成長法（ＣＶＤ）、及びめっき等の薄膜形成法を用いることができる。

このような膜形成法を用いて圧電／電歪層積層体２４，２４を形成することにより、接着剤を用いることなく、圧電／電歪層積層体２４，２４と薄板部１２，１２とを一体的に接合（配設）することができ、信頼性、再現性を確保できると共に、集積化を容易にすることができる。

この場合、厚膜形成法により圧電／電歪層積層体２４，２４を形成することがより好ましい。厚膜形成法を用いれば、平均粒径０．０１〜５μｍ、好ましくは０．０５〜３μｍの圧電セラミックスの粒子や粉末を主成分とするペーストやスラリー、又はサスペンションやエマルジョン、ゾル等を用いて膜化することができ、それを焼成することによって良好な圧電／電歪特性を得ることができるからである。

なお、電気泳動法は、膜を高い密度で、かつ、高い形状精度で形成できるという利点を有する。また、スクリーン印刷法によれば、膜厚の制御とパターン形成とを同時に行うことができるので、製造工程を簡略化することが可能である。

ここで、セラミック積層体２３及び圧電／電歪層積層体２４，２４の形成方法の一例について詳述する。まず、セラミックグリーンシート積層体２２を１２００〜１６００℃の温度で焼成して一体化し、図６に示したセラミック積層体２３を得た後、図２に示したように、同セラミック積層体２３の両表面の所定位置に電極１４ａ１,１４ａ１を印刷して焼成し、次いで、圧電／電歪層１４ｂ１,１４ｂ１を印刷して焼成し、その上に電極１４ａ２,１４ａ２を印刷して焼成する。このような処理を所定回数繰り返して圧電／電歪層積層体２４，２４を形成する。その後、電極１４ａ１，１４ａ３，１４ａ５、及び電極１４ａ２，１４ａ４を駆動回路にそれぞれ電気的に接続するための端子電極（図示省略）を印刷、焼成する。

なお、最下層の電極１４ａ１を印刷して焼成し、その後、圧電／電歪層１４ｂ１と電極１４ａ２とを印刷してから同時に焼成し、その後、同様に、一つの圧電／電歪層と一つの電極とを印刷してから同時に焼成する工程を所定回数だけ繰り返すことで圧電／電歪層積層体２４，２４を形成してもよい。

この場合、例えば、電極１４ａ１,１４ａ２,１４ａ３,１４ａ４を白金（Ｐｔ）を主体とした材料、圧電／電歪層１４ｂ１〜１４ｂ４をジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）を主体とした材料、他の電極１４ａ５を金（Ａｕ）、更に、端子電極を銀（Ａｇ）でそれぞれ構成するように、各部材の焼成温度が積層順に従って低くなるように材料を選定すると、ある焼成段階において、それより以前に焼成された材料の再焼結が起こらず、電極材等の剥離や凝集といった不具合の発生を回避することができる。

なお、適当な材料を選択することにより、圧電／電歪層積層体２４，２４の各部材と端子電極とを逐次印刷して、１回で一体焼成することも可能である。また、最外層の圧電／電歪層１４ｂ４の焼成温度を圧電／電歪層１４ｂ１〜１４ｂ３の焼成温度より高くして、これらの圧電／電歪層１４ｂ１〜１４ｂ４の最終的な焼結状態を同一にするように圧電／電歪積層体２４を形成してもよい。

また、圧電／電歪層積層体２４，２４の各部材と端子電極は、スパッタ法や蒸着法等の薄膜形成法によって形成してもよく、この場合には、必ずしも熱処理を必要としない。

圧電／電歪層積層体２４，２４の形成においては、セラミックグリーンシート積層体２２の両表面、即ち、セラミックグリーンシート２１ａ及び２１ｆの各表面に予め圧電／電歪層積層体２４，２４を形成しておき、そのセラミックグリーンシート積層体２２と圧電／電歪層積層体２４，２４とを同時に焼成してもよい。

圧電／電歪層積層体２４，２４とセラミックグリーンシート積層体２２とを同時焼成する方法としては、スラリー原料を用いたテープ成形法等によって圧電／電歪層積層体２４，２４の前駆体を成形し、この焼成前の圧電／電歪層積層体２４，２４の前駆体をセラミックグリーンシート積層体２２の表面上に熱圧着等で積層し、その後、これらを同時に焼成する方法が挙げられる。但し、この方法では、上述した膜形成法を用いて、セラミックグリーンシート積層体２２の表面及び／又は圧電／電歪層積層体２４，２４に予め電極１４ａ１，１４ａ１を形成しておく必要がある。

その他の方法としては、セラミックグリーンシート積層体２２の少なくとも最終的に薄板部１２，１２となる部分にスクリーン印刷により圧電／電歪層積層体２４，２４の各構成層である電極１４ａ１〜１４ａ５、及び圧電／電歪層１４ｂ１〜１４ｂ４を形成し、これらを同時に焼成する方法が挙げられる。

圧電／電歪層積層体２４，２４の構成膜の焼成温度は、これを構成する材料によって適宜決定されるが、一般には、５００〜１５００℃であり、圧電／電歪層１４ｂ１〜１４ｂ４に対しては、１０００〜１４００℃が好適な焼成温度である。この場合、圧電／電歪層１４ｂ１〜１４ｂ４の組成を制御するためには、圧電／電歪層１４ｂ１〜１４ｂ４の材料の蒸発が制御される状態（例えば、蒸発源の存在下）で焼結することが好ましい。なお、圧電／電歪層１４ｂ１〜１４ｂ４とセラミックグリーンシート積層体２２を同時焼成する場合には、両者の焼成条件を合わせることが必要である。圧電／電歪層積層体２４，２４は、必ずしもセラミック積層体２３もしくはセラミックグリーンシート積層体２２の両面に形成される必要はなく、セラミック積層体２３もしくはセラミックグリーンシート積層体２２の片面のみに形成されてもよい。

次に、上述のようにして、圧電／電歪層積層体２４，２４が形成されたセラミック積層体２３（以下、後に圧電／電歪デバイス１０を構成する「セラミック積層体２３及び圧電／電歪層積層体２４からなるもの」を「被加工物」と云うこともある。）のうちの不要な部分を切除する。即ち、図８に示した切断線（破線）Ｃ１〜Ｃ４に沿って被加工物を切断する。切断は、ワイヤーソー加工やダイシング加工等の機械加工等により行うことが可能である。

この切断のうち、図８に示した切断線Ｃ３及びＣ４に沿う被加工物の切断は、比較的強度が小さく脆い圧電／電歪層と粘り易い延性を有する金属とからなる圧電／電歪層積層体２４，２４の切断を含むから、切断時に被加工物に対して大きな加工負荷が加わるダイシング加工によることは好ましくなく、被加工物に対する加工負荷が小さい他の加工によることが望ましい。中でも複数個の圧電／電歪デバイス１０を同時に形成するための同時切断に適し、加工負荷が小さいワイヤーソー加工が係る切断に適している。

また、切断線Ｃ３及びＣ４に沿う切断のように機械的な特性（切断加工に対する物理的な特性）が互いに異なる複数のセラミック、電極、及び圧電／電歪層からなる複合体の切断ではなく、切断線Ｃ１及びＣ２に沿う切断のように均一又は類似の機械的特性を有するセラミックで構成された部分の切断には、ワイヤーソー加工のほか、他の加工方法を用いても良い。例えば、切断線Ｃ１及びＣ２に沿う切断には、ダイシング加工を採用することが好ましい。

上述のようにして、図８に示した切断線Ｃ１〜Ｃ４に沿って被加工物を切断すると、突起部１２ａ、１２ａが形成される前であって、且つ後述する特定処理が施される前の図１に示した圧電／電歪デバイス１０に相当する被加工物が得られる。

次に、係る被加工物に対して上述したセラミックグリーンシート２１ａ〜２１ｆの作製に使用されたスラリーと同一のスラリーを用いて後に突起部１２ａ，１２ａを構成する突起体（即ち、焼成前の突起部１２ａ，１２ａ）を同被加工物の所定の位置にそれぞれ形成する。係る突起体の形成法としても、上述した圧電／電歪層積層体２４，２４の形成法と同様、スクリーン印刷法、ディッピング法、塗布法、及び電気泳動法等の厚膜形成法や、イオンビーム法、スパッタリング法、真空蒸着、イオンプレーティング法、化学気相成長法（ＣＶＤ）、及びめっき等の薄膜形成法を用いることができる。

次いで、その突起体が形成された被加工物を焼成する。これにより、薄板部１２，１２と同一の材料で一体焼結された突起部１２ａ，１２ａが形成される。この結果、特定処理が施される前の図１に示した圧電／電歪デバイス１０に相当する被加工物（以下、「特定処理前圧電／電歪デバイス」と称呼する。）が得られる。

そして、最後に、圧電／電歪素子デバイス１０の２つの側端面に対応する特定処理前圧電／電歪デバイスの２つの側端面（即ち、上記切断線Ｃ３及びＣ４に沿った切断面）に対して特定処理を施す。これにより、図１に示した圧電／電歪デバイス１０が製造される。

以下、係る特定処理について詳述する。この特定処理は、圧電／電歪デバイス１０が実際に使用される場合において、圧電／電歪素子１４，１４の側端面（特に、圧電／電歪層１４ｂ１〜１４ｂ４の側端面。図２を参照）に水分が付着することを効果的に抑制することで上述した漏電やイオンマイグレーションの発生を効果的に抑制するための処理である。

より具体的には、この特定処理は、圧電／電歪素子１４の側端面（即ち、圧電／電歪層１４ｂ１〜１４ｂ４の側端面と電極１４ａ１〜１４ａ５の側端面とにより形成された側端面全体）の実際の表面積（以下、「実表面積Sact」と称呼する。）を小さくし、その結果、同圧電／電歪素子１４の側端面の正射影の面積Sproに対する同圧電／電歪素子１４の側端面の実表面積Sactの割合「Sact/Spro」（従って、前記表面積増加率Smag）を小さくするための処理である。これは、圧電／電歪素子１４の側端面の実表面積Sactが小さいほど（従って、表面積増加率Smagが小さいほど）、同圧電／電歪素子１４の側端面（従って、圧電／電歪層１４ｂ１〜１４ｂ４の側端面）に水分が付着し難くなるという事実に基づく。

特定処理は、例えば、ＹＡＧレーザー加工、エキシマレーザー加工、ドライアイスブラスト加工、超音波洗浄、熱処理により行うことが可能である。以下、各処理の具体例の概要について順に説明していく。

（ＮＯ．１：ＹＡＧレーザー加工）
ＹＡＧレーザー加工は、例えば、esi（株）製のＹＡＧ３次レーザー加工機「MICRO
MACHINING SYSTEM MODEL4420」を使用して下記条件下にて、特定処理前圧電／電歪デバイスの２つの側端面に対して行われる。これにより、圧電／電歪素子１４，１４の側端面が再溶融することで同側端面の凹凸が小さくなり（或いは、凹凸の一部が消滅して）、この結果、同側端面の実表面積Sact（従って、表面積増加率Smag）が小さくなる。
<ＹＡＧレーザー加工条件>
・パルス周波数は４kHzに設定する。
・加工速度は１mm/secに設定する。
・ＹＡＧ３次レーザー波長は３５５nmに設定する。

（ＮＯ．２：エキシマレーザー加工）
エキシマレーザー加工は、例えば、三菱電機（株）製のエキシマレーザー加工機「エキシマワークシステム MEX-24-M」を使用して下記条件下にて、特定処理前圧電／電歪デバイスの２つの側端面に対して行われる。これにより、圧電／電歪素子１４，１４の側端面が再溶融することで同側端面の凹凸が小さくなり（或いは、凹凸の一部が消滅して）、この結果、同側端面の実表面積Sact（従って、表面積増加率Smag）が小さくなる。
<エキシマレーザー加工条件>
・KrFレーザー波長は２４８nmに設定する。

（ＮＯ．３：ドライアイスブラスト加工）
ドライアイスブラスト加工は、例えば、Alpheus（株）製のドライアイスブラスト加工機「ＣＯ２ cleanblast Precision series Model T-2」を使用して所定の条件下にて、特定処理前圧電／電歪デバイスの２つの側端面に対して行われる。これにより、圧電／電歪素子１４，１４の側端面の微細な凸部が削り取られることで凹凸が小さくなり、この結果、同側端面の実表面積Sact（従って、表面積増加率Smag）が小さくなる。

（ＮＯ．４：超音波洗浄）
超音波洗浄は、例えば、下記条件の砥粒が混入された所定の溶液中に特定処理前圧電／電歪デバイスを投入し、所定の超音波洗浄機を使用して所定の条件下にて、同特定処理前圧電／電歪デバイスの全表面に対して超音波洗浄を行うことにより行われる。これにより、圧電／電歪素子１４，１４の側端面の微細な凸部が削り取られることで凹凸が小さくなり、この結果、同側端面の実表面積Sact（従って、表面積増加率Smag）が小さくなる。
<超音波洗浄条件>
超音波洗浄Ａ：#800 AL₂O₃を砥粒として使用する。
超音波洗浄Ｂ：#1000 SiCを砥粒として使用する。

（ＮＯ．５：熱処理）
熱処理は、例えば、東京理科器械（株）製の大気炉熱処理機「ELECTRIC
FURNACE TMF-3200-R」を使用して下記条件下にて特定処理前圧電／電歪デバイス全体を加熱することで行う。これにより、圧電／電歪素子１４，１４の側端面が再焼結する（且つ、多少、再溶融する）ことで同側端面の凹凸が小さくなり（或いは、凹凸の一部が消滅して）、この結果、同側端面の実表面積Sact（従って、表面積増加率Smag）が小さくなる。
<熱処理条件>
熱処理Ａ：800 ℃を１時間維持する。
熱処理Ｂ：900 ℃を１時間維持する。
熱処理Ｃ：1000 ℃を１時間維持する。

以下、特定処理として係る熱処理を行う場合について追加的な説明を行う。係る熱処理を行う場合において熱処理温度が比較的高い場合、端子電極（図示せず）、或いは最外層の電極１４ａ５の材料として、例えば、金レジネートペースト、或いはＰｔレジネートペーストに、ジルコニアＺｒやロジウムＲｈ等を５００ｐｐｍ以上添加したものを使用することが望ましい。これにより、端子電極、及び最外層の電極１４ａ５を構成する薄膜の耐熱性が向上する。

この場合、上記薄膜の膜厚は、熱処理を行わない場合に比して、０．１μｍ以上厚くすることが好ましく、０．５μｍ以上厚くすることがより好ましく、１μｍ以上厚くすることが更に好ましい。ただし、膜厚を厚くするにつれて圧電／電歪素子１４の変位量が低下していく。従って、圧電／電歪デバイス１０が要求される諸元等に応じて、熱処理温度、膜厚等をそれぞれ最適値に設定することが好ましい。

また、圧電／電歪素子１４が要求される変位量が大きい場合、更に耐熱性の高い高温用の金ペースト、或いは、Ｐｔ又はＰｔ/ＰＺＴサーメットを、端子電極、或いは最外層の電極１４ａ５の材料として使用することが好ましい。

ここで、Ｐｔ/ＰＺＴサーメットが使用される場合、ＰｔとＰＺＴの配合比は、電極の十分な導通性が確保され得る値に設定されることが要求される。具体的には、ＰＺＴに対するＰｔの配合比率（体積比率）は、１以上であることが好ましく、４以上であることが更に好ましい。

また、Ｐｔ又はＰｔ/ＰＺＴサーメットが、端子電極、或いは最外層の電極１４ａ５の材料として使用される場合、印刷・焼成を層毎に独立して行ってもよいし、圧電/電歪層１４ｂ４の印刷後に最外層の電極１４ａ５と端子電極を印刷し、圧電/電歪層１４ｂ１〜ｂ４、電極１４ａ１〜ａ５、及び端子電極を同時に焼成してもよい。

更には、熱処理温度は、８００℃以上、１４００℃以下に設定されることが好ましい。８００℃未満では上述した圧電／電歪素子１４，１４の側端面の再焼結等ような熱処理による効果が認められず、また、１４００℃を超えるとＰＺＴの分解が発生するからである。ただし、熱処理温度が１０００℃以上に設定される場合、圧電／電歪層１４ｂ１〜１４ｂ４の材料（ＰＺＴ）の蒸気圧を制御するため（従って、圧電／電歪層１４ｂ１〜１４ｂ４の組成を制御するため）、圧電／電歪層１４ｂ１〜１４ｂ４の材料と同一の材料からなる物体（ＰＺＴ蒸発源）を炉の中に投入した状態で熱処理が行われることが好ましい。

また、大気炉を使用する場合、熱処理温度は、８００℃以上、１０００℃以下に設定されることが好ましい。大気炉を使用する場合、８００℃未満では上述した圧電／電歪素子１４，１４の側端面の再焼結等ような熱処理による効果が認められず、また、１０００℃を超えるとＰＺＴの分解が発生するからである。なお、大気炉を使用する場合、熱処理温度を８５０℃以上、９５０℃以下に設定することが更に好ましい。

加えて、特定処理として、上述したレーザー加工、ブラスト加工、超音波洗浄よりも熱処理を採用することが好ましい。熱処理は、比較的安価な設備をもって実行可能であり、また、大量一括処理が可能であるため量産性に優れるからである。

次に、上記ＮＯ．１〜上記ＮＯ．５の特定処理の効果を確認するための効果確認試験を行ったので、その試験内容、及びその結果について説明する。この効果確認試験は、以下の手順にて行った。

先ず、本発明に係る試験品として、上記条件にてＹＡＧレーザー加工を行ったもの（ＹＡＧレーザー加工品。サンプル数n=2）、上記条件にてエキシマレーザー加工を行ったもの（エキシマレーザー加工品。サンプル数n=2）、上記条件にてドライアイスブラスト加工を行ったもの（ドライアイスブラスト加工品。サンプル数n=2）、上記条件にて超音波洗浄Ａを行ったもの（超音波洗浄品Ａ。サンプル数n=1）、上記条件にて超音波洗浄Ｂを行ったもの（超音波洗浄品Ｂ。サンプル数n=1）、上記条件にて熱処理Ａを行ったもの（熱処理品Ａ。サンプル数n=1）、上記条件にて熱処理Ｂを行ったもの（熱処理品Ｂ。サンプル数n=1）、上記条件にて熱処理Ｃを行ったもの（熱処理品Ｃ。サンプル数n=1）をそれぞれ準備するとともに、比較対象に係る試験品として、特定処理前圧電／電歪デバイス（特定処理無し品。サンプル数n=2）を準備した。

次に、各試験品についての圧電／電歪素子１４の側端面の表面積増加率Smag（＝Sact/Spro）をそれぞれ測定した。この測定は、ＯＬＹＭＰＵＳ（株）製の走査型共焦点レーザー顕微鏡「ＯＬＳ１１００」を用いて、各試験品についての圧電／電歪素子１４の側端面の微細な凹凸形状（三次元形状）を画像解析により評価することで行った。なお、この走査型共焦点レーザー顕微鏡に代えて、或る表面の画像解析を行うことで微細な凹凸形状を含めた同表面の三次元的な形状を三次元的な位置データとして認識できるその他の装置によっても同様に、上記表面積増加率Smagを測定することができる。このような装置としては、例えば、原子間力顕微鏡（例えば、Digital
Instruments 社製 Nano Scope 4等）が挙げられる。

この効果確認試験の結果を表１に示す。特定処理による表面積増加率Smagの減少効果をより把握し易くするため、表１は、各試験品の表面積増加率Smagの測定結果のみならず、表面積増加率Smag＝５となった特定処理無し品を基準品として扱った場合における、基準品の表面積増加率である基準表面積増加率Smagref（＝５）に対する各試験品の表面積増加率Smagの割合「Smag/Smagref」（以下、「表面積増加率比ratioSmag」と称呼する。）の計算結果をも示している。また、上記表面積増加率比ratioSmagの計算結果をグラフにて表すと図９に示すようになる。

表１から理解できるように、圧電／電歪素子１４の側端面の表面積増加率Smagは、特定処理無し品（試験品数：2）では総て「４」より大きくなる一方、特定処理が施された本発明に係る圧電／電歪デバイス１０（試験品数：11）では総て「４」以下となっている。

換言すれば、ワイヤーソー加工による切断により形成されたままの圧電／電歪素子１４の側端面の表面積増加率Smagは「４」より大きくなる一方、上記ＮＯ．１〜上記ＮＯ．５の何れかの特定処理を施すと、同表面積増加率Smagが小さくなって「４」以下となる（或いは、「３．７」以下となる）。

また、表１から理解できるように、特定処理としてＹＡＧレーザー加工、或いは熱処理を施すと、表面積増加率Smagは約「３」以下となり、特に大きな表面積増加率Smagの低減効果を得ることができた。

このようにして、特定処理による圧電／電歪素子１４の側端面の表面積増加率Smagの低減効果（従って、実表面積Sactの低減効果）を確認することができた。なお、この例（基準表面積増加率Smagref＝５の場合）では、「表面積増加率Smag＝４」は、「表面積増加率比ratioSmag＝０．８」に相当する（図９を参照）。

更に、本発明者は、係る圧電／電歪デバイス１０を通常の使用条件下にて実際に使用する場合において、圧電／電歪素子１４の側端面の表面積増加率Smagが「４」以下であれば、同側端面への水分の付着が十分に抑制され得、この結果、上述した漏電やイオンマイグレーションが実質的に発生しないことを、別途、所定の耐久試験、加速試験等を通して確認している。

例えば、本発明者は、タバイエスペック（株）製のクリーン恒温恒湿器度「PCR-3KP」
を使用して、温度85℃ 湿度85% の環境下で電極間電圧をsin波 6kHz 20±20Vで印加する1000時間の耐久試験を行った。上述した漏電やイオンマイグレーションの発生の程度は、圧電／電歪素子の電極間の絶縁抵抗値Ｒを測定することで確認した。

表２、及び図１０は、表１（従って、図９）に示したデータを測定する際に使用した試験品と同じ試験品についての圧電／電歪素子１４の電極間の絶縁抵抗値Ｒをそれぞれ測定した結果を示している。

表２、及び図１０から理解できるように、圧電／電歪素子１４の電極間の絶縁抵抗値Ｒは、特定処理無し品（試験品数：1）では大きく低下している一方、特定処理が施された本発明に係る圧電／電歪デバイス１０（試験品数：11）では殆ど低下していない。即ち、係る圧電／電歪デバイス１０を通常の使用条件下にて実際に使用する場合において、圧電／電歪素子１４の側端面に特定処理を施すと、同側端面への水分の付着が十分に抑制され得ること（即ち、耐電圧性が高いこと）が確認できた。

以下、上記特定処理（特に、レーザー加工と熱処理）について付言しておく。上述したレーザー加工、ブラスト加工、超音波洗浄、及び熱処理は圧電／電歪素子１４の側端面（特に、圧電／電歪層１４ｂ１〜１４ｂ４の側端面。図２を参照）に水分が付着することを効果的に防止するが、特に、レーザー加工及び熱処理では、圧電／電歪素子１４の側端面において表面改質（化学的な親和性変化）が同時にもたらされることで上記水分の付着がより一層防止される。

より具体的に述べると、レーザー加工及び熱処理が施される前の表面（特定処理前圧電／電歪デバイスの２つの側端面）は切断面（加工面）であるから、その表面におけるダングリングボンドに水酸基や水素基が結合している。従って、水素結合によりその表面において水分子が結合され易い。一方、レーザー加工又は熱処理後の表面（特に、圧電／電歪素子１４の側端面）では、その処理の際に同表面に付与されたエネルギー（例えば、熱エネルギー）によってダングリングボンド同士の結合が発生する。この結果、ダングリングボンドに結合していた水酸基や水素基がなくなって圧電／電歪素子１４の側端面において水分子が結合され難くなる。

また、上述したように、レーザー加工及び熱処理が施される前の表面（特定処理前圧電／電歪デバイスの２つの側端面）は加工面である。圧電／電歪層は比較的加工され易いセラミックスからなり、電極は延性を有する金属からなる。従って、圧電／電歪層と電極の間の加工特性の相違により、上記加工面において電極が突起した形状となったり電極にバリが発生し易い。ここで、電極が突起した形状になると電界集中が発生して圧電／電歪素子の耐電圧性が低下する。また、電極にバリが発生すると圧電／電歪層を介した２つの電極間の最短距離が短くなって圧電／電歪素子の耐電圧性が低下する。一方、レーザー加工又は熱処理が施されると、金属からなる電極が圧電／電歪層よりも溶融される。溶融された金属（電極）はその表面エネルギーを小さくするため収縮し、丸みを帯びる。これにより、上記電極の突起が少なくなり、また、同電極のバリが短くなる。よって、電界集中が発生する箇所が少なくなり、また、上記電極間の最短距離が長くなる。これにより、圧電／電歪素子の耐電圧性が高くなる。

また、上述したように、レーザー加工及び熱処理が施される前の表面（特定処理前圧電／電歪デバイスの２つの側端面）は加工面である。従って、加工時の応力により、圧電／電歪層の表面においてその結晶構造が歪み、圧電／電歪層の圧電特性が弱くなる。一方、レーザー加工又は熱処理が施されると、その熱エネルギーにより原子の再構築が行われる。この結果、結晶構造が再構築されて圧電／電歪層の圧電特性が回復する。

加えて、上記加工時の負荷により、圧電／電歪層にクラックが発生している場合がある。一方、レーザー加工又は熱処理が施されると、その熱エネルギーにより再焼結が発生し、上記発生したクラックが補修される効果がある。

ところで、上述したように、特定処理による圧電／電歪素子１４の側端面の実表面積Sact（従って、表面積増加率Smag）の低減効果を確認するために表面積増加率Smagを直接的に測定・評価しようとする場合、走査型共焦点レーザー顕微鏡、原子間力顕微鏡等の比較的高価、且つ精密な装置が必要となる。従って、本発明者は、より安価、且つ簡便に圧電／電歪素子１４の側端面の実表面積Sact（従って、表面積増加率Smag）を評価できる手法はないかと研究を重ねた。

その結果、圧電／電歪素子１４の側端面の実表面積Sact（従って、表面積増加率Smag）は、同側端面からの微小粒子の離脱（以下、粒子が離脱することを「脱粒」と呼ぶ。）の程度（脱粒する粒子数Ｎ）と強い相関があることを見出した。

表３、及び図１１は、表１（従って、図９）に示したデータを測定する際に使用した試験品と同じ試験品についての圧電／電歪素子１４の側端面からの脱粒粒子数Ｎをそれぞれ測定した結果を示している。

係る脱粒粒子数Ｎの測定は、RION社製のＬＰＣ（liquid
particle counter）「KL−26」を利用して行った。具体的には、試験品を所定の超純水が入った容量1000mlのビーカーに投入して超音波洗浄を行う。これにより、試験品から脱粒した粒子を超純水中に拡散させる。そして、係る超純水中の粒径が０．５μｍ以上の粒子数を上記ＬＰＣで計測することで、試験品の圧電／電歪素子１４の側端面からの脱粒粒子数Ｎをカウントする。なお、超純水中に拡散した脱粒粒子が圧電／電歪素子１４の側端面から発生していることは、同拡散した脱粒粒子をフィルターで捕集し、堀場製作所（株）製
EDS（Energy Dispersive X-ray Spectrometer）「HORIBA XerophyS-298HXI」を使用してその組成分析を行うことで確認している。

図１１と図９の比較結果から理解できるように、圧電／電歪素子１４の側端面からの脱粒粒子数Ｎと、圧電／電歪素子１４の側端面の表面積増加率Smag（従って、実表面積Sact）とは、定性的な傾向がほぼ一致するということができる。

これは、一般に、或る表面の微細な凹凸が大きくてその表面の表面積が大きくなるほど、表面の微細な凸部が同表面から離脱することで脱粒が発生し易くなるという関係があることに基づくものと考えられる。

以上のように、圧電／電歪素子１４の側端面からの脱粒粒子数Ｎは、周知のＬＰＣを利用することにより、安価、且つ簡便に測定できる。また、圧電／電歪素子１４の側端面の実表面積Sact（従って、表面積増加率Smag）は、同側端面からの脱粒粒子数Ｎと強い相関があることが判った。従って、圧電／電歪素子１４の側端面からの脱粒粒子数Ｎを測定することで、安価、且つ簡易に圧電／電歪素子１４の側端面の実表面積Sact（従って、表面積増加率Smag）を評価（検査）することができた。

また、ＬＰＣは圧電／電歪デバイス１０からのゴミ、ほこり等の発生（以下、ゴミ、ほこり等が発生することを「発塵」と云う。）を確認していることになる。ここで、圧電／電歪デバイス１０の使用環境によっては（例えば、半導体製造装置の位置決めアクチュエータ等に使用される場合）、発塵はできる限り回避されなければならない。以上のことから、本発明による特定処理を行うことにより、圧電／電歪素子１４の側端面の実表面積Sactの減少効果のみならず、同側端面からの脱粒による発塵の防止効果をも発揮され得ることがわかる。

ところで、圧電／電歪素子１４の構成要素である複数の電極１４ａ１〜１４ａ５は、例えば、粘り強い延性を有する白金等の金属から成るとともに、同構成要素である複数の圧電／電歪層１４ｂ１〜１４ｂ４は、例えば、比較的強度が小さく脆い（脆弱な）ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）を主体とした圧電セラミック材料から成っている。比較的強度が小さく脆い（脆弱な）材料は、脱粒が発生する可能性が高い。従って、圧電／電歪素子１４の側端面のうち脱粒が発生する可能性が最も高いのは圧電セラミック材料から成る圧電／電歪層１４ｂ１〜１４ｂ４の側端面であると云える。換言すれば、上記脱粒粒子数Ｎの殆どは、圧電／電歪層１４ｂ１〜１４ｂ４からの脱粒によるものと考えられる。

以上、説明したように、本発明による圧電／電歪デバイスは、各種トランスデューサ、各種アクチュエータ、周波数領域機能部品（フィルタ）、トランス、通信用や動力用の振動子や共振子、発振子、ディスクリミネータ等の能動素子のほか、超音波センサや加速度センサ、角速度センサや衝撃センサ、質量センサ等の各種センサ用のセンサ素子として利用することができる。また、この圧電／電歪デバイスは、光学機器、精密機器等の各種精密部品等の変位や位置決め調整、角度調整の機構に用いられる各種アクチュエータとして利用することができる。

また、この圧電／電歪デバイスは、機械加工（ワイヤーソー加工）により切断された圧電／電歪素子１４の側端面（切断面）に上述した特定処理を施すことにより、圧電／電歪素子１４の側端面の正射影の面積Sproに対する同圧電／電歪素子１４の側端面の実際の表面積Sactの割合（表面積増加率Smag）が「４」以下となっている。従って、上述した漏電やイオンマイグレーションが実質的に発生しない程度にまで圧電／電歪素子１４の側端面への水分の付着が抑制され得、この結果、圧電／電歪デバイスの所期の作動が長時間に亘って維持され得る。換言すれば、耐久性の高い圧電／電歪デバイスが提供され得る。

本発明は上記実施形態に限らず、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記実施形態においては、特定処理としてのレーザー加工として、ＹＡＧレーザー加工とエキシマレーザー加工が挙げられているが、その他のレーザー加工法、例えば、プラズマアッシャー、逆スパッタ等を特定処理として採用してもよい。

また、上記実施形態においては、特定処理としてのブラスト加工として、ドライアイスブラスト加工が挙げられているが、その他のブラスト加工、例えば、SiC，SiO₂，ZrO₂，AL₂O₃等のセラミック粒子、ポリエチレン（PET）等の有機物質粒子、AL等の金属粒子、液化CO₂によるブラスト加工を特定処理として採用してもよい。

また、上記実施形態においては、特定処理としての超音波洗浄に際し、AL₂O₃，SiC（セラミック粒子）を砥粒として使用していたが、SiO₂，ZrO₂等の他のセラミック粒子、ポリエチレン（PET）等の有機物質粒子、AL等の金属粒子等を砥粒として使用してもよい。

また、上記実施形態においては、特定処理としての熱処理に際し、大気炉を使用していたが、酸素、窒素等の雰囲気炉、真空炉を使用してもよい。

また、上記実施形態においては、圧電／電歪素子１４は、複数の電極１４ａ１〜１４ａ５と複数の圧電／電歪素子層１４ｂ１〜１４ｂ４を備えていたが、圧電／電歪素子を、一対の電極と同一対の電極に挟まれた一つの圧電／電歪層を備えてなるように構成してもよい。

また、固定部１１、薄板部１２，１２、及び保持部１３，１３を金属で構成する場合、図６に示したセラミック積層体２３に代えて、このセラミック積層体と同形の金属構造物を鋳造により形成してもよく、或いは、図４に示した各セラミックグリーンシートと同形の薄板状の金属を準備し、これらの金属板をクラッディング法により接合（拡散接合）してセラミック積層体２３と同形の金属構造体を形成することもできる。また、断面長方形の棒状金属をコの字状に屈曲させることで、固定部１１、薄板部１２，１２、及び保持部１３，１３を構成してもよい。

また、上記実施形態においては、圧電／電歪デバイス１０の全長（保持部１３の端部から固定部１１の端部までの長さ）の規定が図６に示した焼成体（セラミック積層体２３）の切断加工（ダイシング加工）により行われているが、図４に示したセラミックグリーンシート２１ａ〜２１ｆの加工の際に行うようにしてもよい。具体的には、保持部１３の端面に対応する面を内壁面の一部とする開口窓と固定部１１の端面に対応する面を内壁面の一部とする開口窓とをセラミックグリーンシート２１ａ〜２１ｆに加工しておいてもよい。これにより、厚い焼成体を切断する場合に比して圧電／電歪デバイス１０の全長を製品毎に均一にする（全長を精度良く規定する）ことができる。

また、上記実施形態の圧電／電歪デバイス１０においては、一対の保持部１３，１３の間に対象物を保持していたが、一対の保持部１３，１３の間にスペーサ（図示せず）を接着剤により介在させてもよい。更に、上記実施形態に係る圧電／電歪デバイスの保持部の側面側（図１においては前面側、又は背面側）に保持すべき対象物を接着等により保持してもよい。

更に、図１２に示したように、上述した実施形態における固定部１１の中央部を切除して、一対の固定部１１ａ，１１ａを形成し、各固定部が各薄板部を保持するように構成するとともに、上記一対の薄板部１２，１２の先端部分を一体に連結する部分で保持部１３ａを構成してもよい。

ところで、表面をラッピング加工もしくはポリシュ加工して表面粗さを小さくする研磨の方法として、研磨剤にアルカリ性の研磨液と平均粒径が１００ｎｍ以下のコロイダルシリカ等の砥粒を用いた（メカノケミカルポリシング）研磨方法がある。

この研磨方法は、微小な研磨剤が被研磨物に衝突するとき発生する熱などのエネルギーによって被研磨物と研削液の化学反応をその位置で増幅させることで被研磨物を化学的に溶解させる方法である。この方法では、砥粒による機械的な破壊による加工ではなく化学的な溶解反応による加工が行われるため、スクラッチが無く研磨面に残留する歪（加工歪、内部応力）が少ない、或いは、殆どない状態を形成することできるという利点がある。この方法を圧電／電歪デバイス加工の表面処理に適用することで、加工面からの粒子の発生、即ち、加工面からの脱粒を抑えることができる。

ここで、薄板部と、前記薄板部を支持する固定部と、少なくとも前記薄板部の平面上に形成されるとともに複数の電極と少なくとも一つの圧電／電歪層とが積層されてなり、同複数の電極の各側端面と同少なくとも一つの圧電／電歪層の側端面とにより形成された側端面を有する圧電／電歪素子とを備えた、前記圧電／電歪層における外部に露呈した面全体の正射影の面積が０．０４５ｃｍ2以下である圧電／電歪デバイスにおいて、少なくとも前記圧電／電歪層の側端面の表面粗さがRｙ０．０５μｍ以下であって、且つ、脱粒評価において、ＬＰＣ評価値は、粒径０．５μｍ以上の粒子数が２０以下であることが好ましい。

実施例として、
研磨剤：fujimi製クリアライトＳ
ポリシイングクロス：fujimi製 surfin 018‐3（スウェード）
１２inch 100rpm分、加重０．４ｋｇ
で加工を実施したものは、圧電／電歪層の側端面の表面粗さがRｙ０．０３ｕｍ以下で、圧電／電歪素子の側端面における正射影の面積に対する実際の表面積の割合は４以下になった。

ＬＰＣ評価値である粒径０．５μｍ以上の粒子数は、平均粒径１μｍのダイヤモンドスラリー、及び錫研磨プレートを用いて加工したものの１／２以下になった。この方法を用いることで、粒子の発生の少ない信頼性の高い圧電／電歪デバイスが実現できる。更に、大気中にて６５０℃ １ｈ熱処理を施したものは、ＬＰＣ評価値である粒径０．５μｍ以上の粒子数がその１／２以下になった。

この方法と更に熱処理など他の方法とを組み合わせることも可能である。熱処理などの温度を上げて表面の加工歪を除去する方法が採用できない場合であっても、化学的にポリッシュ前の加工による表面歪を除去できるし、メカノケミカルポリシング自身が歪を発生させないため、非常に有効である。

ポリッシュを行う前に研磨プレートでラッピング加工し、マスタープレートに貼り付けたデバイス表面高さを揃えておくと、ポリッシュ時間を低減できるため有効である。このとき、研磨プレートとして、錫や銅あるいはその化合物のもの、或いは、セラミック研磨プレートを用いることができるが、樹脂研磨プレート（プラスチックプレート）を用いると、被研磨物に対してクラックや欠けをより少なく仕上げることもできる。

研磨クロスを用いたポリシュ加工についても、やわらかい研磨クロスで最初加工し、エッジをまるめておいて、仕上げに硬いクロスで面全体を仕上げることで、加工端面のクラックや欠けの無い加工面を得ることができる。

これらの加工は組み合わせても良い。また、砥粒の粒径を加工が進むに従って小さくしていくことで表面に残る加工歪の量を小さくすることができる。

これらの加工を行った後、コロイダルシリカ等によるメカノケミカルポリシングを施す事で、より精度の高い平面度を合わせ持った圧電／電歪デバイスが実現できる。

メカノケミカルポリシングを施した圧電／電歪デバイスの形状の特徴は、電極材料のPtと圧電／電歪層に化学的研磨差が原因の段差ができることであり、上記実施例ではＰｔが高くなる方向で約２μｍの段差が確認できた。

ところで、係る圧電／電歪デバイスは、上述のごとく、基体部と、同基体部に一体形成された圧電／電歪素子とから形成されている。即ち、圧電／電歪デバイスは、基体部を構成する硬い材料であるジルコニア、圧電／電歪層を構成する比較的柔らかい材料である圧電／電歪材料、及び電極を構成する金属材料という加工性（加工特性）がそれぞれ異なる材料から構成されることになる。

この結果、例えば、硬い材料であるジルコニアに加工条件を合わせると、圧電／電歪材料が削れ過ぎるという現象が生じ易いという問題がある。一方、比較的柔らかい材料である圧電／電歪材料等に加工条件を合わせるとジルコニアが加工され難いため加工時間が長くなるという問題があった。更には、比較的柔らかい材料である圧電／電歪材料（圧電／電歪素子）の側端面はカケを生じ易いという問題があった。

このため、前記圧電／電歪デバイスの製造方法において、前記圧電／電歪素子の側端面の角部に対して研磨により曲面加工（Ｒ加工）、及び／又は面取り加工を施す第１研磨工程と、その後、前記圧電／電歪素子の側端面の平面部（表面）を研磨により仕上げて同圧電／電歪素子を形成する第２研磨工程とを含むことが好適である。

この製造方法は、圧電／電歪素子の側端面（圧電／電歪デバイスの側端面）の角部をＲ加工、及び／又は面取り加工（以下、単に「Ｒ加工」と称呼する。）することで同角部への衝撃集中を分散させられることに着目したものである。即ち、圧電／電歪素子の側端面（圧電／電歪デバイスの側端面）を研磨する際、最初にその角部にＲ加工を施しておく。これにより、その後において上記側端面の平面部（表面）に対して研磨による比較的強い負荷を加えてもカケが生じないことがわかった。また、加工時間を短くする事もできることがわかった。

なお、圧電／電歪素子の側端面の角部に対して曲面加工が施される場合、その曲面は、曲率半径が２μｍ以上２００μｍ以下の曲面から構成されることが好ましい。また、圧電／電歪素子の側端面の角部に対して面取り加工が施される場合、同角部の辺の面取り長さは、２μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。

この場合、前記第１研磨工程、及び前記第２研磨工程における研磨は、研磨クロスを使用して行われることが好適である。更には、この場合、前記第１研磨工程に使用される研磨クロスは、前記第２研磨工程に使用される研磨クロスよりも柔らかいことが好ましい。

このように、圧電／電歪素子の側端面（圧電／電歪デバイスの側端面）を研磨する際、硬い研磨プレートを使用せずに研磨クロスを使用することで、特に応力が集中しやすい角部の残留応力を小さくできる。加えて、圧電／電歪材料の側端面の平面部（表面）の残留応力をも小さくすることができる。この結果、圧電／電歪素子の側端面からの脱粒を少なくすることができた。

また、圧電／電歪素子の側端面の平面部を研磨した後に同側端面の角部にＲ加工を施したものに比して、カケが少なく滑らかな側端面が容易に得ることができた。また、これにより、取扱いによる衝撃に対しても、角部への衝撃集中を避けることができ、この結果、取扱い易く、且つ信頼性の高い圧電／電歪デバイスが得られた。

更には、Ｒ加工後の研磨処理として、硬い研磨プレートを使用せずに研磨クロスを使用することで圧電／電歪素子の側端面（加工面）からの脱粒を少なくすることができた。

加えて、圧電／電歪素子（圧電／電歪デバイス）の加工面の残留応力を緩和するために熱処理を施す場合、熱処理温度を、一般に使用される８００℃以上という高温ではなく６５０℃程度の比較的低い温度に設定しても、優れた脱粒防止効果を奏することができた。この結果、端子材料を高温の熱処理に耐えられる材料に限定することなく圧電／電歪デバイスを構成することができた。

実施例として、
１回目の研磨（側端面の角部の研磨）として、
研磨剤：平均粒径１μｍのダイヤモンドスラリー
ポリシイングクロス：fujimi製 surfin 191
１２inch 100rpm分、加重０．４ｋｇ
２回目の研磨（側端面の平面部の研磨）として、
研磨剤：平均粒径０．５μｍのダイヤモンドスラリー
ポリシイングクロス：fujimi製 K-0013
１２inch 100rpm分、加重０．４ｋｇ
で加工を実施したものは、圧電／電歪層の側端面の表面粗さがRｙ０．０３ｕｍ以下で、圧電／電歪素子の側端面における正射影の面積に対する実際の表面積の割合は４以下になった。

ところで、外周部に軟質なセラミックスが配置された複合体セラミックスのポリッシュ方法においては、第一のポリッシュにより前記複合体セラミックスの前記外周部のみをポリッシュする第１ポリッシュ工程と、次いで、前記第１のポリッシュとは異なる第二のポリッシュにより前記複合体セラミックスの内部をポリッシュする第２ポリッシュ工程とを含むことが好適である。

一般に、外周部に軟質なセラミックスが配置された複合体セラミックスの同外周部と内部とを同時にポリッシュすると、同外周部にかけ等の損傷が発生し易い。これに対し、上記のように、第一のポリッシュにより複合体セラミックスの外周部のみを先ずポリッシュし、次いで、同第１のポリッシュとは異なる第二のポリッシュにより同複合体セラミックスの内部をポリッシュするようにすると、同複合体セラミックスの外周部の損傷が防止され得ることが判明した。

また、外周部に軟質の材料を有し、且つ、左右対称基準線に対して左右対称形状を有するセラミック部材を円形ラップ治具上に貼り付け、同円形ラップ治具を円形ポリッシュ盤上にて相対回転させることで同セラミック部材をポリッシュするセラミック部材のポリッシュ方法においては、前記セラミック部材を前記円形ラップ治具上に貼り付ける際、前記セラミック部材の左右対称基準線が前記円形ラップ治具の円周方向と一致する向きに、同セラミック部材が同円形ラップ治具上に貼り付けられることが好ましい。

これによれば、セラミック部材の左右対称基準線が円形ラップ治具の円周方向と直角方向（即ち、半径方向）と一致する向きに同セラミック部材が同円形ラップ治具上に貼り付けられる場合に比して、ポリッシュされるセラミック部材（ワーク）の左右のＲ形状が、より均一になることが判明した。

また、薄板部と、前記薄板部を支持する固定部と、少なくとも前記薄板部の平面上に形成されるとともに複数の電極と少なくとも一つの圧電／電歪層とが積層されてなり、同複数の電極の各側端面と同少なくとも一つの圧電／電歪層の側端面とにより形成された側端面を有する圧電／電歪素子とを備え、前記圧電／電歪素子の側端面の角部に対して曲面加工、及び／又は面取り加工が施されていて、且つ、前記圧電／電歪素子の側端面の平面部が研磨によりその表面粗さがＲａで１μｍ以下に仕上げられている圧電／電歪デバイスにおいては、その後において、洗浄と熱処理がこの順で２回以上繰り返して施されていることが好適である。

圧電／電歪素子の側端面の角部に対する曲面加工、及び／又は面取り加工が施され、且つ、圧電／電歪素子の側端面の平面部が研磨により仕上げられた後、洗浄を実施し、次いで、５００℃以上（好ましくは、６００℃以上）で大気中にて熱処理（１回目の熱処理）が施されることによって、上記洗浄で除去され得なかった付着物内の有機成分を除去することができる。

また、圧電／電歪素子の側端面（以下、「加工面」とも称呼する。）の表面の粒子の固相反応が促進されることで、加工面の加工歪が修復されて、加工面からの圧電／電歪素子の粒子の脱粒が低減され得る。

但し、付着物内の無機成分は１回目の熱処理後に灰分として残留するため、１回目の熱処理後に再び洗浄を施すことで除去する必要がある。上記構成は、この１回目の熱処理後の再洗浄の更に後に再び熱処理（２回目の熱処理）を施すことで、圧電／電歪素子の気孔部からの脱粒を低減させる効果を付加したものである。これにより、脱粒粒子数が、１回目の熱処理のみが施される場合に比して、約１／２以下に低減される。

圧電／電歪素子の気孔部からの脱粒が抑制されるメカニズムは、以下のようであると推定される。即ち、加工工程（研磨工程）においては、圧電／電歪素子の気孔に砥粒や加工除去物等が出入りし、その結果、研磨の圧力等により気孔内面に歪が与えられる。加えて、洗浄で除去され得ない異物が気孔内に残される。

そして、その後の１回目の熱処理により、固相反応による歪除去が残渣による歪により阻害される。このため、１回目の熱処理後に洗浄して気孔中の残渣が除かれた後、更に、２回目の熱処理を施すことで、同気孔からの粒子発生を低減することができる。

ところで、ポリッシュ工程（研磨工程）においては、複数の圧電／電歪デバイスをマスタープレートに装着して加工をおこなうと、一度に複数の圧電／電歪デバイスの加工を実施することができて効率的である。

ここで、上述したように、「複合体セラミックスの外周部のみをポリッシュする第１ポリッシュ工程」（即ち、上記第１研磨工程）の後に「複合体セラミックスの内部をポリッシュする第２ポリッシュ工程」（即ち、上記第２研磨工程）を行うと、複合体セラミックスの外周部の損傷は防止され得る。

しかしながら、同一のマスタープレートに装着した圧電／電歪デバイスの表面高さのばらつきが大きいと、各々の圧電／電歪デバイスに加わる加工圧力にばらつきが生じ、各々の圧電／電歪デバイスの研磨が均一に進行しない。この研磨のばらつきは、柔らかい研磨クロスを用いる上記第１ポリッシュ工程（即ち、上記第１研磨工程）よりも、硬い研磨クロスを用いる上記第２ポリッシュ工程（即ち、上記第２研磨工程）において顕著に発生する。

上記第２ポリッシュ工程において、加工条件を研磨の進行が早い圧電／電歪デバイスにあわせると、研磨の進行が遅い圧電／電歪デバイスの複合体セラミックスの内部（上記平面部）が研磨されなかったり、研磨が不十分であったりする。

また、上記第２ポリッシュ工程において、加工条件を研磨の進行が遅い圧電／電歪デバイスにあわせると、研磨の進行が早い圧電／電歪デバイスの研磨が進行しすぎ、第１ポリッシュ工程で加工したＲ加工部分が除去されてしまい、圧電／電歪素子の側端面（圧電／電歪デバイスの側端面）の角部への衝撃集中が発生し、カケを生じる場合がある。

このように、上記第２ポリッシュ工程においては、表面高さが低くて研磨の進行が遅い圧電／電歪デバイスにおいて上記平面部が研磨されるとともに、表面高さが高くて研磨の進行が早い圧電／電歪素子デバイスにおいて上記角部のＲ加工部分が除去されない状態に加工することが望まれる。

しかしながら、同一のマスタープレートに装着した圧電／電歪デバイスの、ポリッシュ加工前の表面高さの差が大きい場合には、第２ポリッシュ工程においてこのような好適な研磨条件や研磨時間が見出せない。

このような場合、ポリッシュ工程（即ち、研磨工程）の順序を上記と逆にして、第１研磨工程（第１ポリッシュ工程）で前記圧電／電歪素子の側端面の平面部を研磨し、その後の第２研磨工程（第２ポリッシュ工程）で圧電／電歪素子の側端面の角部（外周部）に対して研磨により曲面加工（Ｒ加工）、及び／又は面取り加工を施すことが好適である。

これは、上記第１ポリッシュ工程で圧電／電歪デバイスの表面高さを揃えた後、上記第２ポリッシュ工程で複合体セラミックスの外周部のみを研磨することにより、圧電／電歪素子の側端面（圧電／電歪デバイスの側端面）の角部に発生したカケおよびカケの周囲を除去できることに着目したものである。

この場合、前記第２研磨工程に使用される研磨クロスは、前記第１研磨工程に使用される研磨クロスよりも柔らかいことが好ましい。

実施例として、
第１回目の研磨（側端面の平面部の研磨）として、
研磨剤：平均粒径０．５μｍのダイヤモンドスラリー
ポリシイングクロス：fujimi製 K-0013
１２inch 100rpm分、加重０．４ｋｇ
第２回目の研磨（側端面の角部の研磨）として、
研磨剤：平均粒径１μｍのダイヤモンドスラリー
ポリシイングクロス：fujimi製 surfin 191
１２inch 100rpm分、加重０．４ｋｇ
で加工を実施したものは、圧電／電歪層の側端面の表面粗さがRｙ０．０３ｕｍ以下で、圧電／電歪素子の側端面における正射影の面積に対する実際の表面積の割合は４以下になった。

更に、上述したように、「圧電／電歪素子の側端面の平面部を研磨する際、予め圧電／電歪素子の側端面の角部をＲ加工しておけば同角部への衝撃集中が分散させられて比較的強い負荷を加えてもカケが生じない」ことを考慮して、上記第２研磨工程での角部の加工の後に、第３研磨工程として、上記平面部の研磨加工を再度行ってもよい。

この場合、前記第２研磨工程に使用される研磨クロスは、前記第１および第３研磨工程に使用される研磨クロスよりも柔らかいことが好ましい。

このように、比較的硬い研磨クロスによる複合体セラミックスの内部の研磨と、比較的柔らかい研磨クロスによる複合体セラミックスの外周部の研磨とを交互におこなえば、圧電／電歪素子の側端面の角部のカケが少なく、圧電／電歪素子の側端面の平面部が十分に研磨され、圧電／電歪素子の高さばらつきが小さい、さらに良好な研磨面が得られる。

本発明の実施形態に係る圧電／電歪デバイスの斜視図である。図１に示した圧電／電歪デバイスの部分拡大正面図である。図１に示した圧電／電歪デバイスの変形例の斜視図である。本発明による圧電／電歪デバイスの製造方法において積層されるセラミックグリーンシートの斜視図である。図４に示したセラミックグリーンシートを積層・圧着したセラミックグリーンシート積層体の斜視図である。図５に示したセラミックグリーンシートが一体焼成されて形成されたセラミック積層体の斜視図である。圧電／電歪層積層体が形成された図６に示したセラミック積層体の斜視図である。図７に示したセラミック積層体及び圧電／電歪層積層体の切断工程を示した図である。本発明に係る種々の特定処理を施した各試験品、及び同特定処理を施す前の試験品についての、圧電／電歪素子の側端面の表面積増加率比のデータをそれぞれ示したグラフである。本発明に係る種々の特定処理を施した各試験品、及び同特定処理を施す前の試験品についての、圧電／電歪素子の電極間の絶縁抵抗値のデータをそれぞれ示したグラフである。本発明に係る種々の特定処理を施した各試験品、及び同特定処理を施す前の試験品についての、圧電／電歪素子の側端面からの脱粒粒子数のデータをそれぞれ示したグラフである。図１に示した圧電／電歪デバイスの他の変形例の斜視図である。従来の圧電／電歪デバイスの斜視図である。図１３に示した圧電／電歪デバイスの製造過程において積層されるセラミックグリーンシートの斜視図である。図１４に示したセラミックグリーンシートが積層・圧着された後に一体焼成されて形成されたセラミック積層体の斜視図である。圧電／電歪層積層体が形成された図１５に示したセラミック積層体の斜視図である。図１６に示したセラミック積層体及び圧電／電歪層積層体の切断工程を示した図である。図１８（ａ）は、従来における円形ラップ治具上へのワークの貼付向きを示した図であり、図１８（ｂ）は、本発明における円形ラップ治具上へのワークの貼付向きを示した図である。

符号の説明

１１…固定部、１２…薄板部、１３…保持部、１４…圧電／電歪素子、１４ａ１〜１４ａ５…電極（層状の電極、電極層）、１４ｂ１〜１４ｂ４…圧電／電歪層、２１ａ〜２１ｆ…セラミックグリーンシート、２２…セラミックグリーンシート積層体、２３…セラミック積層体、２４…圧電／電歪層積層体

Claims

薄板部と、
前記薄板部を支持する固定部と、
少なくとも前記薄板部の平面上に形成されるとともに複数の電極と少なくとも一つの圧電／電歪層とが積層されてなり、同複数の電極の各側端面と同少なくとも一つの圧電／電歪層の側端面とにより形成された側端面を有する圧電／電歪素子と、
を備えた圧電／電歪デバイスにおいて、
前記圧電／電歪素子の側端面の正射影の面積に対する同圧電／電歪素子の側端面の実際の表面積の割合が４以下であることを特徴とする圧電／電歪デバイス。
請求項１に記載の圧電／電歪デバイスにおいて、
前記圧電／電歪素子の側端面は、前記電極と前記圧電／電歪層の積層体を切断加工することで形成された切断面に対して所定の特定処理を施すことにより形成された端面であることを特徴とする圧電／電歪デバイス。
薄板部と、
前記薄板部を支持する固定部と、
少なくとも前記薄板部の平面上に形成されるとともに複数の電極と少なくとも一つの圧電／電歪層とが積層されてなり、同複数の電極の各側端面と同少なくとも一つの圧電／電歪層の側端面とにより形成された側端面を有する圧電／電歪素子と、
を備えた圧電／電歪デバイスの製造方法であって、
前記電極と前記圧電／電歪層の積層体を切断加工する工程と、
前記切断加工により形成された切断面に対して所定の特定処理を施すことにより、前記圧電／電歪素子の側端面の正射影の面積に対する同圧電／電歪素子の側端面の実際の表面積の割合が４以下となる同圧電／電歪素子の側端面を形成する工程と、
を含んだ圧電／電歪デバイスの製造方法。
請求項２に記載の圧電／電歪デバイス、又は請求項３に記載の圧電／電歪デバイスの製造方法において、
前記特定処理は、
前記切断面に対してＹＡＧレーザー加工を行う処理であることを特徴とする圧電／電歪デバイス、又は請求項３に記載の圧電／電歪デバイスの製造方法。
請求項２に記載の圧電／電歪デバイス、又は請求項３に記載の圧電／電歪デバイスの製造方法において、
前記特定処理は、
前記切断面に対してエキシマレーザー加工を行う処理であることを特徴とする圧電／電歪デバイス、又は請求項３に記載の圧電／電歪デバイスの製造方法。
請求項２に記載の圧電／電歪デバイス、又は請求項３に記載の圧電／電歪デバイスの製造方法において、
前記特定処理は、
前記切断面に対してブラスト加工を行う処理であることを特徴とする圧電／電歪デバイス、又は請求項３に記載の圧電／電歪デバイスの製造方法。
請求項２に記載の圧電／電歪デバイス、又は請求項３に記載の圧電／電歪デバイスの製造方法において、
前記特定処理は、
前記切断面に対して超音波洗浄を行う処理であることを特徴とする圧電／電歪デバイス、又は請求項３に記載の圧電／電歪デバイスの製造方法。
請求項２に記載の圧電／電歪デバイス、又は請求項３に記載の圧電／電歪デバイスの製造方法において、
前記特定処理は、
前記切断面に対して炉内で加熱を行う処理であることを特徴とする圧電／電歪デバイス、又は請求項３に記載の圧電／電歪デバイスの製造方法。
薄板部と、
前記薄板部を支持する固定部と、
少なくとも前記薄板部の平面上に形成されるとともに複数の電極と少なくとも一つの圧電／電歪層とが積層されてなり、同複数の電極の各側端面と同少なくとも一つの圧電／電歪層の側端面とにより形成された側端面を有する圧電／電歪素子と、
を備えた、前記圧電／電歪層における外部に露呈した面全体の正射影の面積が０．０４５ｃｍ2以下である圧電／電歪デバイスにおいて、
少なくとも前記圧電／電歪層の側端面の表面粗さがRｙ０．０５μｍ以下であって、且つ、脱粒評価において、ＬＰＣ評価値は、粒径０．５μｍ以上の粒子数が２０以下であることを特徴とする圧電／電歪デバイス。
薄板部と、
前記薄板部を支持する固定部と、
少なくとも前記薄板部の平面上に形成されるとともに複数の電極と少なくとも一つの圧電／電歪層とが積層されてなり、同複数の電極の各側端面と同少なくとも一つの圧電／電歪層の側端面とにより形成された側端面を有する圧電／電歪素子と、
を備えた圧電／電歪デバイスの製造方法であって、
前記圧電／電歪素子の側端面の角部に対して研磨により曲面加工、及び／又は面取り加工を施す第１研磨工程と、
その後、前記圧電／電歪素子の側端面の平面部を研磨により仕上げて同圧電／電歪素子を形成する第２研磨工程と、
を含んだ圧電／電歪デバイスの製造方法。
請求項１０に記載の圧電／電歪デバイスの製造方法において、
前記第１研磨工程、及び前記第２研磨工程における研磨は、研磨クロスを使用して行われることを特徴とする圧電／電歪デバイスの製造方法。
請求項１１に記載の圧電／電歪デバイスの製造方法において、
前記第１研磨工程に使用される研磨クロスは、前記第２研磨工程に使用される研磨クロスよりも柔らかいことを特徴とする圧電／電歪デバイスの製造方法。
請求項１０乃至請求項１２の何れか一項に記載の圧電／電歪デバイスの製造方法において、
前記第１研磨工程にて前記圧電／電歪素子の側端面の角部に対して曲面加工が施される場合、その曲面は、曲率半径が２μｍ以上２００μｍ以下の曲面から構成されることを特徴とする圧電／電歪デバイスの製造方法。
請求項１０乃至請求項１２の何れか一項に記載の圧電／電歪デバイスの製造方法において、
前記第１研磨工程にて前記圧電／電歪素子の側端面の角部に対して面取り加工が施される場合、同角部の辺の面取り長さは、２μｍ以上２００μｍ以下であることを特徴とする圧電／電歪デバイスの製造方法。
請求項１０乃至請求項１４の何れか一項に記載の圧電／電歪デバイスの製造方法を用いて製造された圧電／電歪デバイス。
外周部に軟質なセラミックスが配置された複合体セラミックスのポリッシュ方法であって、
第１のポリッシュにより前記複合体セラミックスの前記外周部のみをポリッシュする第１ポリッシュ工程と、
次いで、前記第１のポリッシュとは異なる第２のポリッシュにより前記複合体セラミックスの内部をポリッシュする第２ポリッシュ工程と、
を含んだ複合体セラミックスのポリッシュ方法。
外周部に軟質の材料を有し、且つ、左右対称基準線に対して左右対称形状を有するセラミック部材を円形ラップ治具上に貼り付け、同円形ラップ治具を円形ポリッシュ盤上にて相対回転させることで同セラミック部材をポリッシュするセラミック部材のポリッシュ方法であって、
前記セラミック部材を前記円形ラップ治具上に貼り付ける際、前記セラミック部材の左右対称基準線が前記円形ラップ治具の円周方向と一致する向きに、同セラミック部材が同円形ラップ治具上に貼り付けられることを特徴とするセラミック部材のポリッシュ方法。
薄板部と、
前記薄板部を支持する固定部と、
少なくとも前記薄板部の平面上に形成されるとともに複数の電極と少なくとも一つの圧電／電歪層とが積層されてなり、同複数の電極の各側端面と同少なくとも一つの圧電／電歪層の側端面とにより形成された側端面を有する圧電／電歪素子と、
を備えた圧電／電歪デバイスであって、
請求項１６又は請求項１７に記載のポリッシュ方法を用いて製造された圧電／電歪デバイス。
薄板部と、
前記薄板部を支持する固定部と、
少なくとも前記薄板部の平面上に形成されるとともに複数の電極と少なくとも一つの圧電／電歪層とが積層されてなり、同複数の電極の各側端面と同少なくとも一つの圧電／電歪層の側端面とにより形成された側端面を有する圧電／電歪素子と、
を備え、
前記圧電／電歪素子の側端面の角部に対して曲面加工、及び／又は面取り加工が施されていて、且つ、前記圧電／電歪素子の側端面の平面部が研磨によりその表面粗さがＲａで１μｍ以下に仕上げられている圧電／電歪デバイスであって、
その後において、洗浄と熱処理がこの順で２回以上繰り返して施されていることを特徴とする圧電／電歪デバイス。
薄板部と、
前記薄板部を支持する固定部と、
少なくとも前記薄板部の平面上に形成されるとともに複数の電極と少なくとも一つの圧電／電歪層とが積層されてなり、同複数の電極の各側端面と同少なくとも一つの圧電／電歪層の側端面とにより形成された側端面を有する圧電／電歪素子と、
を備えた圧電／電歪デバイスの製造方法であって、
前記圧電／電歪素子の側端面の平面部を研磨する第１研磨工程と、
その後、前記圧電／電歪素子の側端面の角部に対して研磨により曲面加工、及び／又は面取り加工を施して同圧電／電歪素子を形成する第２研磨工程と、
を含んだ圧電／電歪デバイスの製造方法。
請求項２０に記載の圧電／電歪デバイスの製造方法において、
前記第１研磨工程、及び前記第２研磨工程における研磨は、研磨クロスを使用して行われることを特徴とする圧電／電歪デバイスの製造方法。
請求項２１に記載の圧電／電歪デバイスの製造方法において、
前記第２研磨工程に使用される研磨クロスは、前記第１研磨工程に使用される研磨クロスよりも柔らかいことを特徴とする圧電／電歪デバイスの製造方法。
請求項２０乃至請求項２２の何れか一項に記載の圧電／電歪デバイスの製造方法において、
前記第２研磨工程にて前記圧電／電歪素子の側端面の角部に対して曲面加工が施される場合、その曲面は、曲率半径が２μｍ以上２００μｍ以下の曲面から構成されることを特徴とする圧電／電歪デバイスの製造方法。
請求項２０乃至請求項２２の何れか一項に記載の圧電／電歪デバイスの製造方法において、
前記第２研磨工程にて前記圧電／電歪素子の側端面の角部に対して面取り加工が施される場合、同角部の辺の面取り長さは、２μｍ以上２００μｍ以下であることを特徴とする圧電／電歪デバイスの製造方法。
請求項２０乃至請求項２４の何れか一項に記載の圧電／電歪デバイスの製造方法を用いて製造された圧電／電歪デバイス。
外周部に軟質なセラミックスが配置された複合体セラミックスのポリッシュ方法であって、
第１のポリッシュにより前記複合体セラミックスの内部をポリッシュする第１ポリッシュ工程と、
次いで、前記第１のポリッシュとは異なる第２のポリッシュにより前記複合体セラミックスの外周部をポリッシュする第２ポリッシュ工程と、
を含んだ複合体セラミックスのポリッシュ方法。