JP2017123728A - 圧電アクチュエーター、電子機器、及びロボット - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性が高い圧電アクチュエーターを提供すること。【解決手段】圧電アクチュエーター１００は、圧電素子７ａ，７ｂを覆う保護膜として固体の有機保護膜１４ａを採用するとともに、有機保護膜１４ａを含む積層体を封止蓋４ａにより減圧乾燥状態で密封する構成とした。これにより、積層体への水分浸入を防止できるため、有機保護膜１４ａを採用しながらも、十分な信頼性（耐久性）を確保することができる。【選択図】図４

Description

本発明は、圧電アクチュエーター、及び当該アクチュエーターを備えた電子機器、ロボットに関する。

従来、圧電材料に対して超音波領域（２０ｋＨｚ〜）の信号を印加し駆動する圧電アクチュエーターが知られていた。このような圧電アクチュエーター（圧電モーターともいう）は、電磁モーターと比較して省電力・高精度で駆動可能なため、時計の日めくりカレンダーや顕微鏡のステージ位置決め機構などに利用されている。
圧電アクチュエーターの駆動体（振動板、圧電素子、電極、保護膜などを含む部位）において、電極間の絶縁性を確保するための保護膜としては、無機保護膜（AlOx、TaOxなど）を使用することが一般的であった（例えば、特許文献１）。

これに対して、特許文献２には、保護膜として有機保護膜を用いることが提案されている。当該文献では、鉱油などの有機化合物を主成分とする液体状の保護膜を用いるとしている。
一般的に有機保護膜は、無機保護膜と比較して原料コストおよびプロセスコストが安価という利点を有する。加えて、無機保護膜は成膜割れ等により１μｍ以上の厚膜化が困難であるのに対し、有機保護膜は容易に３ｕｍ程度まで積層させることが可能である。さらに、電気抵抗は膜厚に比例するため、無機保護膜と比較して有機保護膜は絶縁性の観点からも好ましい。また、有機保護膜は感光性を利用してパターニング可能なものもあるため、無機保護膜に対して工程が少なくて済む、といった利点も有する。その上、無機保護膜と比較して有機保護膜は一般的にヤング率が低く圧電素子の変位を阻害せずに駆動できるといったメリットもある。

特開２０１５−１０３６３３号公報 国際公開第２０１３／０４２６５８号

しかしながら、特許文献２のように液体（例えば鉱油）を塗布した有機保護膜では、表面がベタついているため、埃やゴミが付着して機能障害を誘発してしまうという問題があった。その上、表面が濡れているためデバイスとして取扱い難く、使い勝手が悪いという問題があった。
これらの問題を解決するために、有機保護膜を固体とすることが考えられるが、固体の有機保護膜を用いた場合であっても、十分な信頼性（耐久性）を確保することが困難であるという課題があった。これは、有機保護膜は水分透過性及び吸湿性を有しているため、無機保護膜よりも耐湿性が劣るからである。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例に係る圧電アクチュエーターは、振動板と、振動板に配置された圧電素子と、圧電素子に取り付けられた電極と、圧電素子および電極を覆う有機保護膜を含む駆動体と、駆動体の端部に取り付けられた突起部と、有機保護膜を含む振動板上に積層された積層体を減圧環境下で密封する封止部材とを備えたことを特徴とする。

本適用例によれば、圧電素子、および有機保護膜を含む積層体が、封止部材によって、減圧環境下にて密封封止されるため、水分が圧電素子部へ侵入せず、水分起因の信頼性劣化を防ぐことが可能となるため、積層体（駆動体）の信頼性を確保することができる。
よって、有機保護膜を有しつつも高い信頼性を担保することが可能となる。従って、長期信頼性に優れた圧電アクチュエーターを提供することができる。

［適用例２］上記適用例に記載の圧電アクチュエーターにおいて、封止部材は、凹形状を有する箱状をなしており、振動板に対して、凹形状を伏せた状態で重ねられるとともに、凹形状の外壁が振動板と接着されており、凹形状の底面と、積層体との間には、空間が形成されていることが好ましい。

［適用例３］上記適用例に記載の圧電アクチュエーターにおいて、駆動体は、第１駆動体と第２駆動体との２つが設けられ、第１駆動体には、封止部材としての第１蓋が接着され、第２駆動体には、封止部材としての第２蓋が接着されており、第１駆動体の振動板と、第２駆動体の振動板とを貼り合せた複合駆動体を形成してなり、複合駆動体において、第１蓋を表面としたときに、第２蓋が裏面となるように構成されていることが好ましい。

［適用例４］上記適用例に記載の圧電アクチュエーターにおいて、封止部材は、振動板の外形に沿ったリング状の部材であり、駆動体は、第１駆動体と第２駆動体との２つが設けられ、第１駆動体と第２駆動体とは、周縁部に封止部材を挟持した状態で、それぞれの積層体が向い合う状態で重ねられており、第１駆動体の積層体と、第２駆動体の積層体との間には、空間が形成されていることが好ましい。

［適用例５］上記適用例に記載の圧電アクチュエーターにおいて、空間における湿度は、２０％Rh以下であることが好ましい。

［適用例６］上記適用例に記載の圧電アクチュエーターにおいて、空間には、不活性ガスが封入されていることが好ましい。

［適用例７］本適用例に係る電子機器は、上記適用例に記載の圧電アクチュエーターを備えることを特徴とする。

［適用例８］本適用例に係るロボットは、上記適用例に記載の圧電アクチュエーターを備えることを特徴とする。

実施形態１に係る圧電アクチュエーターの斜視図。 圧電アクチュエーターの動作説明図。 圧電アクチュエーターの動作説明図。 圧電アクチュエーターの斜視分解図。 図１のＰ-Ｐ断面図。 効果検証に係るグラフ図。 実施形態２に係る圧電アクチュエーターの斜視図。 圧電アクチュエーターの斜視分解図。 図６のＱ−Ｑ断面図。 変形例３に係る駆動体の平面図。 電子機器としての時計の平面図。 ロボットの斜視図。 ロボットのハンド部の平面図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る圧電アクチュエーターの斜視図である。
まず、実施形態１に係る圧電アクチュエーター１００の概要について説明する。

（圧電アクチュエーターの概要）
図１に示す本実施形態の圧電アクチュエーター１００は、略長方形をなした板状のアクチュエーターであり、内部に４つの圧電素子５ａ，６ａ，７ａ，８ａを備えている。これらの圧電素子に超音波領域の駆動信号を印加することにより、長方形の短辺側の一辺に取り付けられた突起部としての振動伝達部２が楕円軌道を描いて振動し、振動伝達部２に接して配置されたローターや歯車（図示せず）などの被駆動体を駆動（回転）させる。
特に、圧電アクチュエーター１００では、電極間保護膜として有機保護膜を使用しながらも、特徴ある封止構造（後述する）を採用することにより、従来困難であった十分な信頼性（耐久性）を確保することを実現している。

（圧電アクチュエーターの駆動方法）
図２Ａ，図２Ｂは、本実施形態に係る圧電アクチュエーターの動作説明図である。まず、圧電アクチュエーター１００の振動挙動を含む動作原理を説明する。
図２Ａ，図２Ｂは、駆動体１ａの正面図であり、略長方形をなした基板１１ａを略均等に四分割した領域に、４つの圧電素子５ａ，６ａ，７ａ，８ａがそれぞれ配置されている。圧電素子５ａ，６ａ，７ａ，８ａは、基板１１ａを小さくした略相似形の長方形に形成されている。

図２Ａでは、基板１１ａの長方形における対角方向に位置する２つの圧電素子５ａ，７ａに対して選択的に駆動信号を印加した状態を示している。この際、残りの圧電素子６ａ、８ａには、駆動信号を印加していない。これにより、圧電素子５ａ，７ａにおける縦振動（図中矢印）が励起され、当該縦振動と、圧電素子６ａ，８ａの無振動とにより、基板１１ａに屈曲振動（正方向）が生じ、振動伝達部２が右回転を促す楕円軌道３Ｒの楕円軌跡を描くことになる。

同様に、左回転を行う場合には、図２Ｂに示すように、２つの圧電素子６ａ、８ａに対して選択的に駆動信号を印加する。この際、残りの圧電素子５ａ、７ａには、駆動信号を印加していない。これにより、圧電素子６ａ，８ａにおける縦振動（図中矢印）が励起され、当該縦振動と、圧電素子５ａ，７ａの無振動とにより、基板１１ａに逆方向の屈曲振動が生じ、振動伝達部２が左回転を促す楕円軌道３Ｌの楕円軌跡を描くことになる。
このように、４つの圧電素子５ａ，６ａ，７ａ，８ａへの駆動信号を制御することにより振動伝達部２を任意の方向に回転させることができる。

（圧電アクチュエーターの構成）
図３は、圧電アクチュエーターの分解斜視図である。
続いて、圧電アクチュエーター１００の構成について説明する。
圧電アクチュエーター１００は、駆動体１ａ、封止部材としての封止蓋４ａ、駆動体１ｂ、封止部材としての封止蓋４ｂ、振動伝達部２などから構成されている。ここで、駆動体１ａおよび封止蓋４ａで表面側の駆動ユニット５０ａが構成され、駆動体１ｂおよび封止蓋４ｂで裏面側の駆動ユニット５０ｂが構成されている。本実施形態では、好適例としてこの表裏二つの駆動ユニット５０ａ，５０ｂをセットとして複合駆動体を構成している。なお、表面側の駆動ユニット５０ａと、裏面側の駆動ユニット５０ｂとは同一のものであり、片側の駆動ユニット単独でも機能するが、２つの駆動ユニット５０ａ，５０ｂをセットとして駆動力を高めている。

以下、代表として表面側の駆動ユニット５０ａを用いて説明する。駆動ユニット５０ｂは、駆動ユニット５０ａの鏡面対称構成となっている。
駆動ユニット５０ａの駆動体１ａは、振動板としての基板１１ａ、圧電素子５ａ，６ａ，７ａ，８ａなどから構成されている。なお、駆動体１ａの詳細な構成については、後述する。

基板１１ａは、好適例としてシリコン（Ｓｉ）基板を用いている。好適例におけるＳｉ基板の厚さは５０um以上２００um以下としている。基板１１ａには、振動板となる長方形部分の中ほどに、取付け用の２つの取付け部４５ａが形成されている。取付け部４５ａは長方形の基板１１ａ（振動板）の長辺から略直角に突出しており、長方形の基板１１ａと２つの取付け部４５ａとが平面的に交差して十字状となるように配置されている。この２つの取付け部４５ａが設置面（例えば、図１０の時計の地板など）に固定されることにより、圧電アクチュエーター１００が取付けられる。また、取付け部４５ａには、圧電素子５ａ，６ａ，７ａ，８ａを駆動するための駆動信号を入力する配線機能（配線、接続部など）が具備されている。
封止蓋４ａは、断面視が凹形状を有した箱形状の蓋部材である。封止蓋４ａは、駆動体１ａにおける圧電素子５ａ，６ａ，７ａ，８ａ側の面に対して、凹形状を伏せた状態でセットされ、その周縁部が基板１１ａと接着されている。

裏面側の駆動ユニット５０ｂは、表面側の駆動ユニット５０ａの背面（基板１１ａ側）に、基板１１ｂを向けた状態で接合されている。つまり、圧電アクチュエーター１００の表面が封止蓋４ａ、裏面が封止蓋４ｂとなるように、駆動ユニット５０ａと駆動ユニット５０ｂとが背中合せで一体化されている。
振動伝達部２は、一体化された基板１１ａ（基板１１ｂ）の短辺の一方に設置された半円状の突起部である。振動伝達部２の材料は、好適例としてAlOxを用いている。なお、振動伝達部２は、ローターや歯車などの被駆動体と当接する伝達部品であり、常に摺動し続けるため、耐摩耗性の高いセラミック材料などを用いることが好ましい。

図４は、図１のＰ−Ｐ断面における側断面図である。
次に、図４に示す圧電アクチュエーター１００の側断面図を用いて、駆動体１ａの詳細な積層構造について説明する。
駆動ユニット５０ａの駆動体１ａは、下部から基板１１ａ、下部電極１２ａ、圧電素子７ａ，８ａ、上部電極１３ａ、保護膜１４ａ、コンタクトホール１５ａ、配線電極１６ａなどから構成された積層構造体である。なお、以下の説明において、基板１１ａ上における、下部電極１２ａから配線電極１６ａまでの積層構造を積層体という。
基板１１ａは、前述したように、好適例としてＳｉ基板を用いている。
下部電極１２ａは、圧電素子の一方の電極であり、好適例としてＰｔ（白金）、Ｉｒ（イリジウム）、Ｔｉ（チタン）の薄膜を積層した構造を採用している。これらの材料は基板１１ａ上に、スパッタリング法にて成膜された後、フォトリソグラフィーおよび各種エッチング法によりパターニングされて電極が形成される。なお、これらの工程は、積層される材料ごとに繰り返し行われる。

圧電素子７ａ，８ａは、好適例としてPbZr1-xTixO₃系（以後、ＰＺＴ系という）の材料を用いている。圧電素子７ａ，８ａは、下部電極１２ａ上に、ゾル−ゲル法やスパッタリング法などを用いて、４つの長方形状（図３）に形成される。なお、圧電素子５ａ，６ａについても同様である。
上部電極１３ａは、圧電素子の他方の電極であり、好適例としてＩｒの薄膜を用いている。なお、Ｉｒに限らず金属膜であれば良く、例えば、Ａｕ（金）や、Ｃｕ（銅）を用いても良いし、下部電極１２ａと同様にこれらの金属を積層した積層膜を使用しても良い。

保護膜１４ａは、下部電極１２ａ、圧電素子７ａ，８ａ、上部電極１３ａを覆う保護膜で、有機材料を用いた有機保護膜を用いている。有機材料は、好適例として感光性を持つエポキシ系の有機材料を用いている。なお、エポキシ系樹脂に限定するものではなく、金属との良好な密着力を有する有機材料であれば良く、例えば、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、シリコーン系樹脂などを用いても良いし、これらの材料を積層、または複合しても良い。また、工程数減少のために感光性を持つ材料を使うことが好適である。感光性有機保護膜を使用することで、フォトリソグラフィーのみでパターニングが可能であるからである。
コンタクトホール１５ａは、保護膜１４ａに形成された穴（ビア）であり、上部電極１３ａと配線電極１６ａとの間の電気的な導通を確保している。

配線電極１６ａは、上部電極１３ａ（下部電極１２ａ）に駆動信号を供給するための配線であり、好適例としてＣｕの薄膜を用いている。なお、Ｃｕに限らず、上部電極１３ａと同様の材質を用いても良い。
なお、上部電極１３ａや配線電極１６ａの上下に、各層との密着性向上のための密着層として、Ｔｉ−Ｗ単体や、Ｎｉ（ニッケル）とＣｒ（クロム）との合金の薄膜層を入れてもよい。

（封止構造の詳細）
封止蓋４ａは、駆動体１ａ側に減圧乾燥環境を封止するため、圧電素子７ａ，８ａ側の面に対して、凹形状を伏せた状態でセットされている。この凹形状は、駆動時に封止蓋４ａ（凹形状の底面）が、圧電素子７ａ，８ａを含む積層体と干渉しない深さで、かつ、封止蓋４ａの強度が担保される形状に設定されている。
封止蓋４ａの材質は、好適例として基板１１ａと同じＳｉ基板を用いている。これは、信頼性を確保するために、封止蓋４ａの材質と基板１１ａの材質の熱膨張係数が同様のものが好ましいからである。なお、Ｓｉ基板に限定するものではなく、熱膨張係数が同様の材料であれば良く、例えば、セラミックや、金属（合金含む）であっても良い。

また、封止蓋４ａの厚さは５０um以上１５０umが好適である。これは、封止蓋４ａの強度を担保しつつも駆動体１ａの動きを阻害せず、かつ取り扱い可能な厚さであるためである。凹形状は、Ｓｉ基板をフォトリソグラフィーおよびエッチングすることで作製することができる。
基板１１ａに対する封止蓋４ａの接合は、減圧乾燥下（湿度２０％以下）に設定されたチャンバー内で行われる。詳しくは、当該チャンバー内で、封止蓋４ａ（凹形状）の周縁部に接着剤１７ａを転写法にて塗布した後、封止蓋４ａの凹形状を伏せた状態で基板１１ａに被せ、硬化に必要な温度と時間を印加することにより、接着剤１７ａを硬化させる。
接着剤１７ａは、好適例としてエポキシ系の熱硬化樹脂を用いている。なお、これに限定するものではなく、段差構造を吸収可能で、かつ、硬化後に１．０〜２．０um程度の厚さを確保可能な接着剤であれば良い。

裏側の駆動ユニット５０ｂの構成は、表側の駆動ユニット５０ａの構成と同一である。図４では、説明の都合上、各部位の末尾にｂを附して区分けしている。
駆動ユニット５０ａと駆動ユニット５０ｂとは、基板１１ａと基板１１ｂとを接合して一体化されている。本実施形態では、基板１１ａと基板１１ｂとをエポキシ系の熱硬化型接着剤である接着層１０で接着している。これは、有機保護膜である保護膜１４ａ形成の後工程で、接着層１０を硬化することになるため、保護膜１４ａのガラス転移点以下の温度にて硬化可能な接着剤が好ましいからである。
なお、この構成に限定するものではなく、基板１１ａおよび基板１１ｂは、同じＳｉ基板で構成されているため、接着剤を用いずに、両者をＳｉ‐Ｓｉ接合により直接接合しても良い。

（想定効果）
図５は、効果検証に係るグラフ図である。図５には、本実施形態に相当する乾燥環境下における信頼性試験結果を表すグラフ４１と、比較例となる大気環境下における信頼性試験結果を表すグラフ４０とが示されている。横軸は耐久パルス印加時間［ｈ］を示し、縦軸は信頼性試験における継時的な素子破壊割合［％］を示している。
封止構造にて想定される効果を示唆する試験結果について以下に説明する。
まず、本試験は、封止構造（封止蓋４ａ）のない１００個の圧電素子（駆動体１ａ状態）に対し、大気環境下と、乾燥環境（湿度２０％）下とにおいて、それぞれ２０ｋＨｚ，Ｖ_pp＝１００Ｖの正弦波を印加し続けた際の信頼性試験の結果である。

まず、比較例となるグラフ４０に示すように、有機保護膜を含む積層構造が大気環境下に晒される大気環境下においては、１００時間［ｈ］を超えたあたりから数十時間の間に８０％を超える素子が破壊してしまうことが解る。これに対して、本実施形態の封止構造を採用した場合に相当するグラフ４１に示すように、乾燥環境下（封止蓋４ａあり相当）においては３００時間［ｈ］程度、信頼性試験を継続しても圧電素子の破壊が観察されないことが解る。

以上述べたように、本実施形態に係る圧電アクチュエーター１００によれば、以下の効果を得ることができる。
圧電アクチュエーター１００は、固体の有機保護膜である保護膜１４ａを採用するとともに、保護膜１４ａを含む積層構造を封止蓋４ａにより減圧乾燥状態で密封する構成とした。これにより、図５の効果検証で説明した通り、保護膜１４ａを採用しながらも、十分な信頼性（耐久性）を確保することができる。
従って、長期信頼性に優れた圧電アクチュエーター１００を提供することができる。さらに、固体の有機保護膜である保護膜１４ａを採用しているため、従来の液体の有機保護膜を用いた技術に比べて、デバイスとして取扱い易く、使い勝手に優れている。

また、保護膜１４ａに用いられる有機保護膜は、従来の無機保護膜に比べて以下のメリットがあり、これは圧電アクチュエーター１００の有する効果となる。
有機保護膜（保護膜１４ａ）は、無機保護膜と比較して原料コストおよびプロセスコストが安価という利点を有する。加えて、無機保護膜は成膜割れ等により１μｍ以上の厚膜化が困難であるのに対し、有機保護膜は容易に３ｕｍ程度まで積層させることが可能である。さらに、電気抵抗は膜厚に比例するため、無機保護膜と比較して有機保護膜は絶縁性の観点からも好ましい。また、有機保護膜は感光性を利用してパターニング可能なものもあるため、無機保護膜に対して工程が少なくて済む、といった利点も有する。その上、無機保護膜と比較して有機保護膜は一般的にヤング率が低く圧電素子の変位を阻害せずに駆動できるといったメリットもある。

このように、保護膜１４ａに有機保護膜を用いることによって、無機保護膜を用いるよりも容易に高い絶縁性を確保でき、工程数低減が可能である。一方で、有機保護膜は一般に無機系の保護膜と比較して吸湿性が高いため、圧電素子の劣化を招く恐れがあったが、封止蓋４ａを用いて減圧乾燥状態で密封する構成としたことにより、水分起因の信頼性劣化を抑制することができ、有機保護膜を使用することを実現した。
これにより、有機保護膜１４ａを使用しつつも水分起因の信頼性劣化の抑制が可能な圧電アクチュエーター１００を提供することができる。

（実施形態２）
図６は、実施形態２に係る圧電アクチュエーターの斜視図であり、図１に対応している。図７は、実施形態２に係る圧電アクチュエーターの斜視分解図であり、図３に対応している。まず、実施形態２に係る圧電アクチュエーター１１０の概要について説明する。なお、実施形態１と同一の構成部位については、同一の符号を附して、重複する説明は省略する。

（圧電アクチュエーターの概要）
本実施形態の圧電アクチュエーター１１０は、実施形態１と同様に感光性有機保護膜を用いつつ高い信頼性実現を可能とした圧電アクチュエーターである。また、本実施形態においては、実施形態１とは異なる特徴ある封止構造を用いることで、実施形態１と比較して部品点数の削減及び薄型化を実現している。

図７に示すように、圧電アクチュエーター１１０では、２つの駆動体１ａ，１ｂの圧電素子側を向かい合うように配置したことが、実施形態１（図３）と異なる。また、駆動体１ａ，１ｂの密封を、封止蓋４ａ，４ｂではなく、フレーム状の封止部材１８を挟み込む構成としたことも、実施形態１と異なる。

封止部材１８は、外形が基板１１ａと略同じで、駆動体１ａ，１ｂの圧電素子と平面視で重なる部分が穴（空間）となった額縁状のフレーム部材である。図６に示すように、振動伝達部２が、封止部材１８の２つの短辺のうち一辺に取付けられている。これらの構成以外は、実施形態１での構成と同様である。

（封止構造）
図８は、図６のＱ−Ｑ断面における側断面図である。
続いて、図８に示す圧電アクチュエーター１１０の側断面図を用いて、本実施形態に係る封止構造について説明する。
封止部材１８は、好適例として基板１１ａ，１１ｂと同じＳｉ基板を採用している。これは両者の線膨張係数が異なっていると、接着時の加熱によりゆがみが生じ兼ねないからである。なお、同一の材料に限定するものではなく、線膨張係数が近い材料であれば良く、例えば、セラミックや、金属を用いても良い。
封止部材１８の厚さは、向い合う、駆動体１ａの積層構造と、駆動体１ｂの積層構造とが干渉しない寸法に設定されている。なお、封止部材１８の形成は、研削したＳｉ基板に対して、フォトリソグラフィーおよびドライエッチングを行うことで形成可能である。

駆動体１ａ，１ｂと封止部材１８との接合（一体化）工程は、実施形態１と同様の減圧乾燥化に環境設定されたチャンバー内で行われる。
まず、額縁状をなした封止部材１８の表面に、転写法をもちいて接着剤１９ａを塗布した後、基板１１ａの外周縁が封止部材１８の表面に重なるように駆動体１ａを貼り合せる。なお、接着剤１９ａ，１９ｂは、実施形態１と同じエポキシ系の熱硬化型接着剤を用いている。所定の温度で加熱して、接着剤１９ａを硬化（半硬化でも良い）させる。
同様に、額縁状をなした封止部材１８の裏面に、転写法をもちいて接着剤１９ｂを塗布した後、基板１１ｂの外周縁が封止部材１８の裏面に重なるように駆動体１ｂ貼り合せる。その後、所定の温度で加熱して、接着剤１９ｂを硬化させる。
なお、この接合工程は上記工程に限定するものではなく、３者を一体に接合可能な工程であれば良く、例えば、基板１１ａ，１１ｂの周縁部に接着剤を塗布した後、封止部材１８を両者で挟み込んだ状態で、加熱硬化することであっても良い。または、基板１１ａ，１１ｂおよび封止部材１８は、同じＳｉ基板で構成されているため、接着剤を用いずに、３者をＳｉ‐Ｓｉ接合により直接接合しても良い。

また、以上述べたように本実施形態に係る圧電アクチュエーター１１０によれば、実施形態１での効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
本実施形態によれば、１つの額縁状の封止部材１８により、封止構造を実現することができる。さらに、２つの封止蓋を用いた構成に比べて、１つの封止部材１８の厚さで良いため、圧電アクチュエーター１１０の総厚を薄くすることができる。
従って、シンプルかつ薄型で、長期信頼性に優れた圧電アクチュエーター１１０を提供することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。

（変形例１）
上記実施形態において、圧電アクチュエーターの封止環境を減圧乾燥下（湿度２０％以下）としたが、湿度２０％以下で封止環境が担保できればこの構成に限定するものではなく、例えば、不活性ガス（窒素、アルゴンなど）を充填した構成であっても良いし、シリコンオイルや、エポキシ等の有機材料を封入した構成であっても良い。

（変形例２）
図４を用いて説明する。
上記実施形態において、保護膜１４ａ，１４ｂとして有機保護膜を形成するとしたが、この構成に限定するものではなく、有機保護膜を含む構成であれば良い。例えば、圧電素子の側壁保護のために、３０nm以上１００nm以下の無機系保護膜を圧電素子上に下地層として形成した後、有機保護膜を形成したハイブリッドの層構成としても良い。

この構成によれば、圧電素子を確実に保護できるため、圧電アクチュエーターの信頼性をより高めることができる。また、同様に、駆動体１ａの膜構成は一例であり、この限りではなく、配線抵抗などの観点から必要に応じて保護膜や配線電極が複数積層される構成としても良い。

（変形例３）
図９は、変形例３に係る駆動体の平面図であり、図２Ａに対応している。なお、実施形態１での説明と重複する部分については、同じ符号を附して説明する。
上記実施形態では、駆動体１ａ，１ｂに配置される圧電素子の個数は４つであるものとして説明したが、この構成に限定するものではなく、振動伝達部２において左右回転を促す楕円軌跡を生じさせ得る数（配置態様）であれば良い。
例えば、図９に示すように、本変形例の駆動体６１ａでは、４つの圧電素子５ａ，６ａ，７ａ，８ａに加えて、駆動体６１ａの中央に、５つめの圧電素子９ａを設けている。圧電素子９ａは、長方形をなした駆動体６１ａの中央に、長辺に沿って帯状に配置されている。平面視において、圧電素子９ａの左横には圧電素子５ａ，８ａが配置されており、右横には圧電素子６ａ，７ａが配置されている。

駆動体６１ａの駆動時において、５つめの圧電素子９ａには、振動伝達部２の右回転時、左回転時のいずれにおいても駆動信号が印加される。駆動信号が印加されると、圧電素子９ａは、図９の矢印に示すように駆動体６１ａの長辺方向に沿って、真直ぐに伸縮する。
右回転の場合、実施形態１と同様に、２つの圧電素子５ａ，７ａに駆動信号が印加されるとともに、圧電素子９ａにも駆動信号が印加される。残りの圧電素子６ａ、８ａには、駆動信号が印加されない。長辺方向に沿って真直ぐに伸縮する圧電素子９ａの動きは、圧電素子５ａ，７ａによる屈曲振動（正方向）を増強する働きを奏し、振動伝達部２が右回転を促す楕円軌道を描くことになる。
同様に、左回転の場合、２つの圧電素子６ａ，８ａに駆動信号が印加されるとともに、圧電素子９ａにも駆動信号が印加される。残りの圧電素子５ａ、７ａには、駆動信号が印加されない。長辺方向に沿って真直ぐに伸縮する圧電素子９ａの動きは、圧電素子６ａ，８ａによる屈曲振動（逆方向）を増強する働きを奏し、振動伝達部２が左回転を促す楕円軌道を描くことになる。
本変形例に係る駆動体６１ａによれば、より駆動力（トルク）を高めることができる。

（電子機器）
図１０は、電子機器としての腕時計の日めくりカレンダー機構の概略平面図である。
腕時計１５０には、リング状の日めくりカレンダー２２が組み込まれている。
日めくりカレンダー２２は、動力源として上記実施形態、または変形例に記載の圧電アクチュエーター１００（１１０）を備えている。圧電アクチュエーター１００が駆動されると、複数の歯車などから構成された輪列部２１が駆動されて、日めくりカレンダー２２の内周に形成された駆動歯車５１を回転駆動する。
上述した通り、腕時計１５０は、電磁モーターよりも小型軽量で、長期信頼性に優れた、圧電アクチュエーター１００（１１０）を備えている。従って、小型軽量で、長期信頼性に優れた腕時計を提供することができる。

（ロボット）
図１１Ａは、ロボットの外観を示す斜視図である。図１１Ｂは、ロボットのハンドの平面図である。
ロボット１６０は、六軸の多関節ロボットであり、人間の腕を模した複数のリンクの末端に、人間の手に相当するハンド部３１を備えている。ハンド部３１には、人間の親指と人差し指とに相当する２本の指が設けられており、当該２本の指で部品を把持することができる。指は、３つのリンク３２，３４、３６、およびジョイント３３、３５、３７などから構成されている。
リンク３２とジョイント３３とで、人間の指の第１関節の機能を果たす。同様に、リンク３４とジョイント３５とで第２関節、リンク３６とジョイント３７とで第３関節の機能を果たしている。

ここで、各ジョイント３３，３５，３７には、動力源として上記実施形態、または変形例に記載の圧電アクチュエーター１００（１１０）が取付けられており、各リンク３２，３４、３６を個別に動かすことが可能となっている。
上述した通り、ロボット１６０は、電磁モーターよりも省電力かつ精密な動きが可能で、長期信頼性に優れた、圧電アクチュエーター１００（１１０）を備えている。従って、省電力かつ精密な動きが可能で、長期信頼性に優れたロボット１６０を提供することができる。

１ａ，１ｂ，１ｃ…駆動体、２…振動伝達部、４ａ，４ｂ…封止部材としての封止蓋、５ａ，６ａ，７ａ，８ａ，５ｂ，６ｂ，７ｂ，８ｂ，９ａ…圧電素子、１０…接着層、１１ａ，１１ｂ…基板、１２ａ，１２ｂ…下部電極、１３ａ，１３ｂ…上部電極、１４ａ，１４ｂ…保護膜、１５ａ，１５ｂ…コンタクトホール、１６ａ，１６ｂ…配線電極、１７ａ，１７ｂ…接着剤、１８…封止部材、５０ａ，５０ｂ…圧電アクチュエーターユニット、１００，１１０…圧電アクチュエーター、１５０…電子機器としての腕時計、１６０…ロボット。

Claims (8)

1. 振動板と、
   前記振動板に配置された圧電素子と、
   前記圧電素子に取り付けられた電極と、
   前記圧電素子および前記電極を覆う有機保護膜を含む駆動体と、
   前記駆動体の端部に取り付けられた突起部と、
   前記有機保護膜を含む前記振動板上に積層された積層体を減圧環境下で密封する封止部材と、を備えることを特徴とする圧電アクチュエーター。
2. 前記封止部材は、凹形状を有する箱状をなしており、
   前記振動板に対して、前記凹形状を伏せた状態で重ねられるとともに、前記凹形状の外壁が前記振動板と接着されており、
   前記凹形状の底面と、前記積層体との間には、空間が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエーター。
3. 前記駆動体は、第１駆動体と第２駆動体との２つが設けられ、
   前記第１駆動体には、前記封止部材としての第１蓋が接着され、
   前記第２駆動体には、前記封止部材としての第２蓋が接着されており、
   前記第１駆動体の振動板と、前記第２駆動体の振動板とが貼り合せられた複合駆動体を形成してなり、
   前記複合駆動体において、前記第１蓋を表面としたときに、前記第２蓋が裏面となるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の圧電アクチュエーター。
4. 前記封止部材は、前記振動板の外形に沿ったリング状の部材であり、
   前記駆動体は、第１駆動体と第２駆動体との２つが設けられ、
   前記第１駆動体と前記第２駆動体とは、周縁部に前記封止部材を挟持した状態で、それぞれの前記積層体が向い合う状態で重ねられており、
   前記第１駆動体の積層体と、前記第２駆動体の積層体との間には、空間が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエーター。
5. 前記空間における湿度は、２０％Rh以下であることを特徴とする請求項３または４に記載の圧電アクチュエーター。
6. 前記空間には、不活性ガスが封入されていることを特徴とする請求項３または４に記載の圧電アクチュエーター。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の圧電アクチュエーターを備えたことを特徴とする電子機器。
8. 請求項１から６のいずれか一項に記載の圧電アクチュエーターを備えたことを特徴とするロボット。

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