JP3393093B2 - フォトリソグラフィー法を利用した圧電／電歪セラミックマイクロアクチュエータの製造方法 - Google Patents
フォトリソグラフィー法を利用した圧電／電歪セラミックマイクロアクチュエータの製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロアクチュ
エータの製造方法に関するもので、より詳しくは、圧電
／電歪セラミックペーストを用いてフォトリソグラフィ
法によってマイクロアクチュエータを製造する方法に関
するものである。
エータの製造方法に関するもので、より詳しくは、圧電
／電歪セラミックペーストを用いてフォトリソグラフィ
法によってマイクロアクチュエータを製造する方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般的にマイクロアクチュエータは、振
動板と、振動板の上部に形成された下部電極と、下部電
極の上部に形成された圧電／電歪膜と、圧電／電歪膜の
上部に形成された上部電極とから構成されている。上部
電極と下部電極に電圧が印加されると、それに従って、
電極間に置かれた圧電／電歪膜が変形及び復元を反復し
ながら振動をするようになる。
動板と、振動板の上部に形成された下部電極と、下部電
極の上部に形成された圧電／電歪膜と、圧電／電歪膜の
上部に形成された上部電極とから構成されている。上部
電極と下部電極に電圧が印加されると、それに従って、
電極間に置かれた圧電／電歪膜が変形及び復元を反復し
ながら振動をするようになる。
【０００３】マイクロアクチュエータで圧電体として用
いられる圧電／電歪膜を製造するために従来では固相法
によって製造されたセラミック粉末を用いてきた。酸化
物法ともいう固相法は、粉末形態の原料物質である酸化
物又は溶融塩を混合して、８００〜１２００℃で熱処理
した後、粉砕して焼結し、セラミック粉末を製造する方
法である。
いられる圧電／電歪膜を製造するために従来では固相法
によって製造されたセラミック粉末を用いてきた。酸化
物法ともいう固相法は、粉末形態の原料物質である酸化
物又は溶融塩を混合して、８００〜１２００℃で熱処理
した後、粉砕して焼結し、セラミック粉末を製造する方
法である。
【０００４】こうした固相法によって製造されるセラミ
ック粉末は、その粒子の大きさが、原料粉末の大きさに
従って異なり、生成される粉末の粒子の大きさが０．２
〜２μｍと比較的大きいため、０．１μｍ以下の微細な
粒子を得るには不適切である。また、工程の特性上、一
般的に１００℃以上の高温での熱処理が必要であるとい
う問題もある。
ック粉末は、その粒子の大きさが、原料粉末の大きさに
従って異なり、生成される粉末の粒子の大きさが０．２
〜２μｍと比較的大きいため、０．１μｍ以下の微細な
粒子を得るには不適切である。また、工程の特性上、一
般的に１００℃以上の高温での熱処理が必要であるとい
う問題もある。
【０００５】セラミック粉末を利用してマイクロアクチ
ュエータを製造する際に、従来は振動板とチャンバーの
下部構造上にセラミックペーストをスクリーン印刷して
微細パターンを形成する方法が主に用いられてきた。ス
クリーン印刷は、セラミックペーストを製造し、製造し
たセラミックペーストを、スクリーンを利用して振動板
に印刷した後、５００℃以上で脱バインダ処理をして１
０００℃以上で熱処理して焼成させることで、所定の厚
さを有する圧電／電歪膜を形成する方法である。
ュエータを製造する際に、従来は振動板とチャンバーの
下部構造上にセラミックペーストをスクリーン印刷して
微細パターンを形成する方法が主に用いられてきた。ス
クリーン印刷は、セラミックペーストを製造し、製造し
たセラミックペーストを、スクリーンを利用して振動板
に印刷した後、５００℃以上で脱バインダ処理をして１
０００℃以上で熱処理して焼成させることで、所定の厚
さを有する圧電／電歪膜を形成する方法である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】スクリーン印刷法を用
いてマイクロアクチュエータを製造する方法は、マイク
ロアクチュエータの集積度を高めることができ、普遍的
に用いられているが、この方法は次のような問題点があ
る。
いてマイクロアクチュエータを製造する方法は、マイク
ロアクチュエータの集積度を高めることができ、普遍的
に用いられているが、この方法は次のような問題点があ
る。
【０００７】第１に、印刷される圧電／電歪膜の厚さを
薄くするのに限界がある。即ち、スクリーン印刷法によ
って製造される圧電／電歪膜の厚さは、５μｍが限界で
あるため、膜の厚さが５μｍ未満の圧電／電歪膜を製造
することは難しい。
薄くするのに限界がある。即ち、スクリーン印刷法によ
って製造される圧電／電歪膜の厚さは、５μｍが限界で
あるため、膜の厚さが５μｍ未満の圧電／電歪膜を製造
することは難しい。
【０００８】第２に、使用されるスクリーンの乳剤膜の
厚さを調節したり、２回以上、反復して印刷すること
で、厚い圧電／電歪膜を製造することは可能であるが、
印刷が反復されるに従い、図１に示すような、セラミッ
クペーストが既に印刷されたパターンの側面に沿って流
れ落ちるようになる。従って、高い高さ／幅の比を有す
るパターンを得にくく、圧電／電歪膜と下部構造との整
列が難しい。
厚さを調節したり、２回以上、反復して印刷すること
で、厚い圧電／電歪膜を製造することは可能であるが、
印刷が反復されるに従い、図１に示すような、セラミッ
クペーストが既に印刷されたパターンの側面に沿って流
れ落ちるようになる。従って、高い高さ／幅の比を有す
るパターンを得にくく、圧電／電歪膜と下部構造との整
列が難しい。
【０００９】第３に、印刷工程を反復する場合、各印刷
工程につづく熱処理過程が反復されることで、初期に形
成された膜の熱化が発生する可能性がある。
工程につづく熱処理過程が反復されることで、初期に形
成された膜の熱化が発生する可能性がある。
【００１０】第４に、スクリーン印刷法によって圧電／
電歪膜を形成する場合には、微細パターンの幅と間隔が
それぞれ３０μｍ以上に限定されるため、３０μｍ未満
の幅と間隔を有する微細パターンを形成しにくい。
電歪膜を形成する場合には、微細パターンの幅と間隔が
それぞれ３０μｍ以上に限定されるため、３０μｍ未満
の幅と間隔を有する微細パターンを形成しにくい。
【００１１】第５に、スクリーン印刷の結果がスクリー
ンのパターンだけでなく、セラミックペーストの粘度、
印刷するときの圧力、速度等の条件によっても影響をう
けるようになる。
ンのパターンだけでなく、セラミックペーストの粘度、
印刷するときの圧力、速度等の条件によっても影響をう
けるようになる。
【００１２】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、その目的は、低温で単一工程によって
所望の厚さを備えた圧電／電歪膜を得ることができ、厚
い膜を形成する場合にもセラミックペーストが側面に流
れ落ちることを防止することができ、合わせてマイクロ
アクチュエータの性能に重大な影響を与える上部電極の
厚さも調節が可能なマイクロアクチュエータの製造方法
を提供することにある。
なされたもので、その目的は、低温で単一工程によって
所望の厚さを備えた圧電／電歪膜を得ることができ、厚
い膜を形成する場合にもセラミックペーストが側面に流
れ落ちることを防止することができ、合わせてマイクロ
アクチュエータの性能に重大な影響を与える上部電極の
厚さも調節が可能なマイクロアクチュエータの製造方法
を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、金属からなる振動板を提供する段階と、
前記金属振動板上にフォトレジストを塗布した後、パタ
ーニングして微細パターンのモールドを形成する段階
と、１００〜５００℃の低温で非爆発性酸化−還元燃焼
反応によって製造されて、粒子の大きさが５μｍ以下で
あり、鉛、チタンを基本構成元素とするセラミック酸化
物粉末と、水又は有機溶媒をベースにして製造された、
セラミック構成元素である鉛、ジルコニア、チタンを含
む成分のセラミックゾル溶液とを混合してセラミックペ
ーストを製造する段階と、前記セラミックペーストを前
記モールドの内部に充填して圧電／電歪膜を成形する段
階と、１００〜３００℃で熱処理することで前記モール
ド内部に成形された圧電／電歪膜を焼成する段階と、圧
電／電歪膜上に上部電極を形成する段階とを備えたこと
をその要旨とする。
に、本発明は、金属からなる振動板を提供する段階と、
前記金属振動板上にフォトレジストを塗布した後、パタ
ーニングして微細パターンのモールドを形成する段階
と、１００〜５００℃の低温で非爆発性酸化−還元燃焼
反応によって製造されて、粒子の大きさが５μｍ以下で
あり、鉛、チタンを基本構成元素とするセラミック酸化
物粉末と、水又は有機溶媒をベースにして製造された、
セラミック構成元素である鉛、ジルコニア、チタンを含
む成分のセラミックゾル溶液とを混合してセラミックペ
ーストを製造する段階と、前記セラミックペーストを前
記モールドの内部に充填して圧電／電歪膜を成形する段
階と、１００〜３００℃で熱処理することで前記モール
ド内部に成形された圧電／電歪膜を焼成する段階と、圧
電／電歪膜上に上部電極を形成する段階とを備えたこと
をその要旨とする。
【００１４】また、本発明は、振動板を提供する段階
と、前記振動板上に下部電極を形成する段階と、前記下
部電極上にフォトレジストを塗布した後、パターニング
して微細パターンのモールドを形成する段階と、１００
〜５００℃の低温で非爆発性酸化−還元燃焼反応によっ
て製造されて、粒子の大きさが５μｍ以下であり、鉛、
チタンを基本構成元素とするセラミック酸化物粉末と、
水又は有機溶媒をベースにして製造された、セラミック
構成元素である鉛、ジルコニア、チタンを含む成分のセ
ラミックゾル溶液とを混合してセラミックペーストを製
造する段階と、前記セラミックペーストを前記モールド
内部に充填して圧電／電歪膜を成形する段階と、１００
〜３００℃で熱処理することで前記モールド内部に成形
された圧電／電歪膜を焼成する段階と、圧電／電歪膜上
に上部電極を形成する段階とを備えたことをその要旨と
する。
と、前記振動板上に下部電極を形成する段階と、前記下
部電極上にフォトレジストを塗布した後、パターニング
して微細パターンのモールドを形成する段階と、１００
〜５００℃の低温で非爆発性酸化−還元燃焼反応によっ
て製造されて、粒子の大きさが５μｍ以下であり、鉛、
チタンを基本構成元素とするセラミック酸化物粉末と、
水又は有機溶媒をベースにして製造された、セラミック
構成元素である鉛、ジルコニア、チタンを含む成分のセ
ラミックゾル溶液とを混合してセラミックペーストを製
造する段階と、前記セラミックペーストを前記モールド
内部に充填して圧電／電歪膜を成形する段階と、１００
〜３００℃で熱処理することで前記モールド内部に成形
された圧電／電歪膜を焼成する段階と、圧電／電歪膜上
に上部電極を形成する段階とを備えたことをその要旨と
する。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
【００１６】マイクロアクチュエータを製造するための
振動板１０としては、金属、シリコン類のセラミック、
及び金属酸化物系を用いる。金属を振動板１０に用いた
場合の本発明の製造工程は図２に、セラミックや有機化
合物を振動板１０に用いた場合の本発明の製造工程は図
３に、図示した。
振動板１０としては、金属、シリコン類のセラミック、
及び金属酸化物系を用いる。金属を振動板１０に用いた
場合の本発明の製造工程は図２に、セラミックや有機化
合物を振動板１０に用いた場合の本発明の製造工程は図
３に、図示した。
【００１７】金属板としては、従来から用いられていた
いくつかの合金を用いることができ、そのなかで、特
に、ステンレススチール、ニッケル等を用いることが好
ましく、金属板の厚さは、３〜２０μｍにすることが好
ましい。金属板を振動板１０に使用する場合には、金属
が導電性を有して、それ自体が振動板１０と下部電極２
０の機能を同時にすることができるため、別途の下部電
極２０が必要でない。
いくつかの合金を用いることができ、そのなかで、特
に、ステンレススチール、ニッケル等を用いることが好
ましく、金属板の厚さは、３〜２０μｍにすることが好
ましい。金属板を振動板１０に使用する場合には、金属
が導電性を有して、それ自体が振動板１０と下部電極２
０の機能を同時にすることができるため、別途の下部電
極２０が必要でない。
【００１８】シリコン類のセラミック板としては、シリ
コン、二酸化珪素、炭化珪素、窒化珪素等を用いること
が好ましい。また、金属酸化物系としては、ガラス系又
は酸化ジルコニウムを用いることが好ましい。上記のよ
うなセラミック板や金属酸化物は、酸化物粉末が含有さ
れたスラリーをグリーンシート形態に作った後、これを
焼結したり、スラリー状態で必要な振動板１０の形態を
作った後に焼結したりする等の従来の方法で製造して用
いる。
コン、二酸化珪素、炭化珪素、窒化珪素等を用いること
が好ましい。また、金属酸化物系としては、ガラス系又
は酸化ジルコニウムを用いることが好ましい。上記のよ
うなセラミック板や金属酸化物は、酸化物粉末が含有さ
れたスラリーをグリーンシート形態に作った後、これを
焼結したり、スラリー状態で必要な振動板１０の形態を
作った後に焼結したりする等の従来の方法で製造して用
いる。
【００１９】シリコン類のセラミックや金属酸化物を振
動板１０に用いる場合には、それ自体が導電性を備える
ことができないため、別途の下部電極２０を形成しなけ
ればならない。シリコン類のセラミックや金属酸化物を
振動板１０に用いる場合、下部電極２０としては、プラ
チナ、銀、銀／パラジウムの合金、ニッケル、銅、等の
導電性ペーストを用いて、振動板１０上に下部電極２０
であるプラチナ等の導電性ペーストを付着させた後、５
００〜１４００℃、より好ましくは６００〜１２００℃
で熱処理して、振動板１０と下部電極２０を結合させ
る。
動板１０に用いる場合には、それ自体が導電性を備える
ことができないため、別途の下部電極２０を形成しなけ
ればならない。シリコン類のセラミックや金属酸化物を
振動板１０に用いる場合、下部電極２０としては、プラ
チナ、銀、銀／パラジウムの合金、ニッケル、銅、等の
導電性ペーストを用いて、振動板１０上に下部電極２０
であるプラチナ等の導電性ペーストを付着させた後、５
００〜１４００℃、より好ましくは６００〜１２００℃
で熱処理して、振動板１０と下部電極２０を結合させ
る。
【００２０】樹脂類の高分子性有機化合物としては、ポ
リエステル系、ポリイミド系、又はテフロン系の樹脂振
動板１０を主に用いる。振動板１０の厚さは、７〜５０
μｍとすることが好ましく、一般的にフィルムの形態に
製造して用いる。樹脂等の高分子性有機化合物を振動板
１０に用いる場合には、それ自体が導電性を持つことが
できず、別途の下部電極２０を形成しなければならな
い。
リエステル系、ポリイミド系、又はテフロン系の樹脂振
動板１０を主に用いる。振動板１０の厚さは、７〜５０
μｍとすることが好ましく、一般的にフィルムの形態に
製造して用いる。樹脂等の高分子性有機化合物を振動板
１０に用いる場合には、それ自体が導電性を持つことが
できず、別途の下部電極２０を形成しなければならな
い。
【００２１】有機化合物を振動板１０に使用する場合、
下部電極２０としては、銀、アルミニウム、金、プラチ
ナ、等を用いる。銀を使用する場合には、主に商業的に
入手可能な低温処理用の銀ペーストを用い、振動板１０
上にスクリーン印刷、ステンシル印刷等の印刷法で形成
して、アルミニウム、金、プラチナを使用する場合に
は、スパッタリング、真空蒸着、又は蒸着によって形成
する。有機化合物振動板１０の上部に下部電極２０を付
着させた後、１００〜３００℃で熱処理して振動板１０
と下部電極２０を結合させる。
下部電極２０としては、銀、アルミニウム、金、プラチ
ナ、等を用いる。銀を使用する場合には、主に商業的に
入手可能な低温処理用の銀ペーストを用い、振動板１０
上にスクリーン印刷、ステンシル印刷等の印刷法で形成
して、アルミニウム、金、プラチナを使用する場合に
は、スパッタリング、真空蒸着、又は蒸着によって形成
する。有機化合物振動板１０の上部に下部電極２０を付
着させた後、１００〜３００℃で熱処理して振動板１０
と下部電極２０を結合させる。
【００２２】上記の過程を経た振動板１０上に液状フォ
トレジストや、ドライフォトレジスト１４を付着させ
る。このとき、付着させるフォトレジストの厚さは１〜
２００μｍの範囲内で必要な厚さだけ調節することがで
きる。付着させたフォトレジストを、所望のパターンに
パターニングして微細パターンのモールドを形成する。
トレジストや、ドライフォトレジスト１４を付着させ
る。このとき、付着させるフォトレジストの厚さは１〜
２００μｍの範囲内で必要な厚さだけ調節することがで
きる。付着させたフォトレジストを、所望のパターンに
パターニングして微細パターンのモールドを形成する。
【００２３】フォトレジストは、所望のパターンのマス
クで、マスキングした後、整列して露光してパターニン
グする。露光時には一定の露出エネルギーが必要であ
り、露出エネルギーは、（照度×時間）で計算される。
クで、マスキングした後、整列して露光してパターニン
グする。露光時には一定の露出エネルギーが必要であ
り、露出エネルギーは、（照度×時間）で計算される。
【００２４】露光後に露光されたフォトレジストを現像
する。現像液の種類は、使用されたフォトレジストの種
類に従って異なる。ポジ形フォトレジストを使用する場
合には、現像液に水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、
有機塩基を使用し、洗浄液としては水を使用する。一
方、ネガ形フォトレジストを使用する場合には現像液に
キシレンストダード溶媒を使用し、洗浄液にはｎ−ブチ
ルアセテートを使用する。
する。現像液の種類は、使用されたフォトレジストの種
類に従って異なる。ポジ形フォトレジストを使用する場
合には、現像液に水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、
有機塩基を使用し、洗浄液としては水を使用する。一
方、ネガ形フォトレジストを使用する場合には現像液に
キシレンストダード溶媒を使用し、洗浄液にはｎ−ブチ
ルアセテートを使用する。
【００２５】露光されたフォトレジストを現像した後、
不必要なフォトレジストパターンを除去して、微細パタ
ーンのモールドを形成する。パターニングされたモール
ドは、使用されるセラミックペースト１６がモールドに
使用したフォトレジストと互いに反応する場合には、１
００〜３００℃での熱処理で硬化させて使用し、互いに
反応しない物質の場合には、熱処理なくそのまま使用す
る。
不必要なフォトレジストパターンを除去して、微細パタ
ーンのモールドを形成する。パターニングされたモール
ドは、使用されるセラミックペースト１６がモールドに
使用したフォトレジストと互いに反応する場合には、１
００〜３００℃での熱処理で硬化させて使用し、互いに
反応しない物質の場合には、熱処理なくそのまま使用す
る。
【００２６】上記の過程を経たモールドに圧電／電歪物
質１６を所望の厚さだけ充填する。圧電／電歪物質１６
としては、セラミック酸化物粉末と、セラミック構成元
素である鉛、ジルコニア、チタンを含む成分のセラミッ
クゾル溶液とを混合して製造したセラミックペースト１
６を用いる。
質１６を所望の厚さだけ充填する。圧電／電歪物質１６
としては、セラミック酸化物粉末と、セラミック構成元
素である鉛、ジルコニア、チタンを含む成分のセラミッ
クゾル溶液とを混合して製造したセラミックペースト１
６を用いる。
【００２７】本発明では、圧電／電歪物質１６の原料と
して使用されるセラミック酸化物粉末は、セラミック構
成成分原料を溶媒又は分散媒に充分に溶解又は均一に分
散させて、セラミック構成元素を含む溶液又は分散混合
物を製造する段階、前記セラミック構成成分が溶解又は
分散された溶液又は分散混合物に前記セラミック構成元
素の陰イオンと酸化−還元の燃焼反応を起こすのに必要
な量又はそれ以上のクエン酸を添加して混合液を製造す
る段階、及び前記混合液を１００〜５００℃で熱処理す
る段階を含んで製造され、７００〜９００℃でさらに熱
処理をして結晶性を増加させる段階をさらに含むことも
できる。
して使用されるセラミック酸化物粉末は、セラミック構
成成分原料を溶媒又は分散媒に充分に溶解又は均一に分
散させて、セラミック構成元素を含む溶液又は分散混合
物を製造する段階、前記セラミック構成成分が溶解又は
分散された溶液又は分散混合物に前記セラミック構成元
素の陰イオンと酸化−還元の燃焼反応を起こすのに必要
な量又はそれ以上のクエン酸を添加して混合液を製造す
る段階、及び前記混合液を１００〜５００℃で熱処理す
る段階を含んで製造され、７００〜９００℃でさらに熱
処理をして結晶性を増加させる段階をさらに含むことも
できる。
【００２８】セラミック構成成分を含む原料としては、
セラミック構成元素の酸化物、炭化物、又は窒酸化物
等、セラミック構成元素と有機物、又は無機物との塩、
又はセラミック構成元素の錯体のなかから選択して用い
る。
セラミック構成元素の酸化物、炭化物、又は窒酸化物
等、セラミック構成元素と有機物、又は無機物との塩、
又はセラミック構成元素の錯体のなかから選択して用い
る。
【００２９】前記セラミック構成元素としては、鉛、チ
タンを基本構成元素とする圧電／電歪セラミック元素を
用いることが好ましい。特に、前記セラミック構成元素
は、鉛、ジルコニウム、チタン又は鉛、マグネシウム、
ニオブを含む成分からなるものを用いることが好まし
い。
タンを基本構成元素とする圧電／電歪セラミック元素を
用いることが好ましい。特に、前記セラミック構成元素
は、鉛、ジルコニウム、チタン又は鉛、マグネシウム、
ニオブを含む成分からなるものを用いることが好まし
い。
【００３０】セラミック構成成分原料を溶解又は分散さ
せるための溶媒又は分散媒としては、水又は有機溶液中
のセラミック構成成分を含む原料を溶かしたり、分散し
たりすることができるもののなかから１つ又はそれ以上
を選んで用いる。有機溶媒には、ジメチルホルムアミ
ド、メトキシエタノール、アセト酸、アルコール類等を
主に用いる。
せるための溶媒又は分散媒としては、水又は有機溶液中
のセラミック構成成分を含む原料を溶かしたり、分散し
たりすることができるもののなかから１つ又はそれ以上
を選んで用いる。有機溶媒には、ジメチルホルムアミ
ド、メトキシエタノール、アセト酸、アルコール類等を
主に用いる。
【００３１】燃焼調剤としては、燃焼反応を起こすこと
ができる有機化合物のクエン酸を用いる。従来の方法で
はクエン酸は、燃焼調剤でない、錯体形成剤に反応の均
質性を付与するために用いられてきたし、ペチニ方法の
ような工程で応用されてきた。また、クエン酸の可燃性
と錯体形成効果を利用することで、速度が調節された燃
焼反応を誘発することができる。
ができる有機化合物のクエン酸を用いる。従来の方法で
はクエン酸は、燃焼調剤でない、錯体形成剤に反応の均
質性を付与するために用いられてきたし、ペチニ方法の
ような工程で応用されてきた。また、クエン酸の可燃性
と錯体形成効果を利用することで、速度が調節された燃
焼反応を誘発することができる。
【００３２】セラミック構成成分が溶解或いは分散され
た溶液又は分散混合物にクエン酸を加え、混合して混合
液を製造する。添加するクエン酸の量は、前記セラミッ
ク構成元素の陰イオンと酸化−還元の燃焼反応を起こす
のに必要な量、又はそれ以上を添加する。添加するクエ
ン酸の量に伴って反応の進行速度を調節することができ
る。
た溶液又は分散混合物にクエン酸を加え、混合して混合
液を製造する。添加するクエン酸の量は、前記セラミッ
ク構成元素の陰イオンと酸化−還元の燃焼反応を起こす
のに必要な量、又はそれ以上を添加する。添加するクエ
ン酸の量に伴って反応の進行速度を調節することができ
る。
【００３３】クエン酸を加えて混合した混合液を１００
〜５００℃で熱処理する。熱処理の温度が高くなるほ
ど、セラミック相の結晶性は高まるが、熱処理温度が１
００℃以上になれば、クエン酸の燃焼反応は、充分に開
始される。一方、５００℃以上で熱処理しても反応が起
こるが、それ以上の温度で熱処理することは従来の方法
と比較すると意味がない。
〜５００℃で熱処理する。熱処理の温度が高くなるほ
ど、セラミック相の結晶性は高まるが、熱処理温度が１
００℃以上になれば、クエン酸の燃焼反応は、充分に開
始される。一方、５００℃以上で熱処理しても反応が起
こるが、それ以上の温度で熱処理することは従来の方法
と比較すると意味がない。
【００３４】特に、１５０〜３００℃で熱処理すること
がより好ましく、この温度範囲は、相当に低温での熱処
理でありながらもセラミック相の結晶性を適切に確保す
ることができる。
がより好ましく、この温度範囲は、相当に低温での熱処
理でありながらもセラミック相の結晶性を適切に確保す
ることができる。
【００３５】前記燃焼反応過程でクエン酸は除去され
る。このとき、発生するクエン酸の反応熱によってセラ
ミック酸化物が飛散なく形成される。こうした反応で、
セラミック構成元素外の成分は、充分な時間の燃焼反応
によって除去されるため、不純物が残留しない純粋な形
態のセラミック酸化物粉末が作られる。
る。このとき、発生するクエン酸の反応熱によってセラ
ミック酸化物が飛散なく形成される。こうした反応で、
セラミック構成元素外の成分は、充分な時間の燃焼反応
によって除去されるため、不純物が残留しない純粋な形
態のセラミック酸化物粉末が作られる。
【００３６】前記方法で製造されるセラミック酸化物粉
末は、粒子の大きさが５μｍ以下、特に、０．５μｍ以
下と極めて微細であり、粒径分布が均一な粉末として基
本粒子が独立体又は弱い凝集体の形態で存在し、完全に
燃焼されたセラミック相であって、追加熱処理によって
も重量が減少しない。
末は、粒子の大きさが５μｍ以下、特に、０．５μｍ以
下と極めて微細であり、粒径分布が均一な粉末として基
本粒子が独立体又は弱い凝集体の形態で存在し、完全に
燃焼されたセラミック相であって、追加熱処理によって
も重量が減少しない。
【００３７】また、表面の反応性が優れ、低温での熱処
理のみで形成が可能であるため、振動板１０の自由度が
高く、振動板１０に印刷したり、コーティングする方法
を多様に適用することができる。また、製造されたセラ
ミック酸化物粉末の結晶性を高めるために、製造された
セラミック酸化物粉末を７００〜９００℃でさらに熱処
理する段階を含ませることもできる。
理のみで形成が可能であるため、振動板１０の自由度が
高く、振動板１０に印刷したり、コーティングする方法
を多様に適用することができる。また、製造されたセラ
ミック酸化物粉末の結晶性を高めるために、製造された
セラミック酸化物粉末を７００〜９００℃でさらに熱処
理する段階を含ませることもできる。
【００３８】上記の方法によって製造されたセラミック
粉末にセラミック粉末と親和性を有するセラミックゾル
溶液を混合してセラミックペースト１６を製造する。こ
のとき、セラミック酸化物としては、ＰＺＴ、ＰＭＮ又
はそれらの固溶体（ＰＺＴ−ＰＭＮ）複合酸化物を用い
ることが好ましい。
粉末にセラミック粉末と親和性を有するセラミックゾル
溶液を混合してセラミックペースト１６を製造する。こ
のとき、セラミック酸化物としては、ＰＺＴ、ＰＭＮ又
はそれらの固溶体（ＰＺＴ−ＰＭＮ）複合酸化物を用い
ることが好ましい。
【００３９】また、前記セラミック酸化物には、ニッケ
ル、ランタン、バリウム、亜鉛、リチウム、コバルト、
カドミウム、セリウム、クロム、アンチモン、鉄、イッ
トリウム、タンタル、タングステン、ストロンチウム、
カルシウム、蒼鉛、錫、マンガンのなかの、ひとつ又は
それ以上の元素をさらに含ませることができる。
ル、ランタン、バリウム、亜鉛、リチウム、コバルト、
カドミウム、セリウム、クロム、アンチモン、鉄、イッ
トリウム、タンタル、タングステン、ストロンチウム、
カルシウム、蒼鉛、錫、マンガンのなかの、ひとつ又は
それ以上の元素をさらに含ませることができる。
【００４０】セラミックゾル溶液は、水又は有機溶媒を
ベースにしてセラミック構成元素を溶解させて製造す
る。ベースになる有機溶媒は、数種を用いることができ
るが、主に、アセト酸、ジメチルホルムアミド、メトキ
シエタノール、アルコール類のなかから選択して用いる
ことが好ましい。
ベースにしてセラミック構成元素を溶解させて製造す
る。ベースになる有機溶媒は、数種を用いることができ
るが、主に、アセト酸、ジメチルホルムアミド、メトキ
シエタノール、アルコール類のなかから選択して用いる
ことが好ましい。
【００４１】セラミックゾル溶液の製造時に使用される
セラミック構成元素は、鉛、ジルコニウム、チタンを含
む成分を使用することが好ましく、使用するセラミック
ゾル溶液の濃度は、０．１〜５Ｍにすることが好まし
い。
セラミック構成元素は、鉛、ジルコニウム、チタンを含
む成分を使用することが好ましく、使用するセラミック
ゾル溶液の濃度は、０．１〜５Ｍにすることが好まし
い。
【００４２】セラミック酸化物とセラミックゾル溶液を
混合するとき、セラミックゾル溶液の含量はセラミック
酸化物粉末に対して１０〜２００重量部とすることが好
ましい。セラミックゾル溶液の含量が２００重量部以上
の場合には、セラミック酸化物粉末が過度に希釈され
て、混合体の粘度が低く、１０重量部未満である場合に
はセラミック酸化物粉末の量が多く、粘度が過度に高ま
るためである。
混合するとき、セラミックゾル溶液の含量はセラミック
酸化物粉末に対して１０〜２００重量部とすることが好
ましい。セラミックゾル溶液の含量が２００重量部以上
の場合には、セラミック酸化物粉末が過度に希釈され
て、混合体の粘度が低く、１０重量部未満である場合に
はセラミック酸化物粉末の量が多く、粘度が過度に高ま
るためである。
【００４３】セラミック酸化物粉末とセラミックゾル溶
液の２つのシステムを混合すると、液状のセラミックゾ
ル溶液が固相であるセラミック酸化物粉末の表面を均一
にコーティングしつつ、セラミック酸化物粉末粒子を連
結して粉末間の間隙を効果的に満たす。
液の２つのシステムを混合すると、液状のセラミックゾ
ル溶液が固相であるセラミック酸化物粉末の表面を均一
にコーティングしつつ、セラミック酸化物粉末粒子を連
結して粉末間の間隙を効果的に満たす。
【００４４】こうして形成された粉末−ゾル混合体にお
いては、セラミック固有の特性を有するセラミック酸化
物粉末は、セラミックゾル溶液に取り囲まれ、適当な流
動性を有するようになり、セラミックゾルがセラミック
酸化物粉末の表面で反応媒体として作用して粉末表面の
反応性が向上される。
いては、セラミック固有の特性を有するセラミック酸化
物粉末は、セラミックゾル溶液に取り囲まれ、適当な流
動性を有するようになり、セラミックゾルがセラミック
酸化物粉末の表面で反応媒体として作用して粉末表面の
反応性が向上される。
【００４５】また、ゾルに含まれている有機物成分は、
今後この混合体が別途の有機物と接触するとき、接触界
面の安定性を確保することができるようにして、分散性
と均質性を付与するようになる。
今後この混合体が別途の有機物と接触するとき、接触界
面の安定性を確保することができるようにして、分散性
と均質性を付与するようになる。
【００４６】こうしたシステムは、低い温度でゾルが熱
分解されてセラミック酸化物粉末と同一又は類似の組成
に変換されるために、低温でも粒子間の連結性が向上さ
れたセラミックシステムを得ることができるようにな
る。
分解されてセラミック酸化物粉末と同一又は類似の組成
に変換されるために、低温でも粒子間の連結性が向上さ
れたセラミックシステムを得ることができるようにな
る。
【００４７】セラミック酸化物粉末とセラミックゾル溶
液とを混合した混合体の安定性と成形に必要な流動性を
確保するために、物性調節用有機溶媒を添加することも
できる。物性調節用有機溶媒としては、数種類を用いる
ことができるが、ある程度の粘度を持ちつつ、常温での
蒸気圧が低いグリコール類やアルコール類を基本に用い
ることが好ましい。
液とを混合した混合体の安定性と成形に必要な流動性を
確保するために、物性調節用有機溶媒を添加することも
できる。物性調節用有機溶媒としては、数種類を用いる
ことができるが、ある程度の粘度を持ちつつ、常温での
蒸気圧が低いグリコール類やアルコール類を基本に用い
ることが好ましい。
【００４８】セラミック酸化物粉末とセラミックゾル溶
液の混合体に物性調節用有機溶媒を添加する場合、物性
調節用有機溶媒の添加量は、セラミック酸化物粉末に対
して１〜１００重量部にすることが好ましい。これは、
物性調節用有機溶媒の添加量が１重量部未満であると、
物性調節用有機溶媒を添加した効果が得られず、添加量
が１００重量部を超えると、混合体が粘度を維持でき
ず、過度に希釈されて、成形時の成形性が悪くなるため
である。
液の混合体に物性調節用有機溶媒を添加する場合、物性
調節用有機溶媒の添加量は、セラミック酸化物粉末に対
して１〜１００重量部にすることが好ましい。これは、
物性調節用有機溶媒の添加量が１重量部未満であると、
物性調節用有機溶媒を添加した効果が得られず、添加量
が１００重量部を超えると、混合体が粘度を維持でき
ず、過度に希釈されて、成形時の成形性が悪くなるため
である。
【００４９】物性調節用有機溶媒の添加量は、セラミッ
ク酸化物粉末に対して１０〜４０重量部とすることが特
に好ましいが、この添加量の範囲では、混合体の粘度を
適切に維持しつつ、物性調節用有機溶媒を添加した効果
が得られる。
ク酸化物粉末に対して１０〜４０重量部とすることが特
に好ましいが、この添加量の範囲では、混合体の粘度を
適切に維持しつつ、物性調節用有機溶媒を添加した効果
が得られる。
【００５０】また、セラミック酸化物粉末とセラミック
ゾル溶液の混合体に物性調節用溶媒を添加した混合体の
分散性と均質性を改善するために、少量の有機物を添加
することができる。このとき、添加する有機物は、長鎖
アルコール類又は極性有機溶媒を用いることが好まし
い。
ゾル溶液の混合体に物性調節用溶媒を添加した混合体の
分散性と均質性を改善するために、少量の有機物を添加
することができる。このとき、添加する有機物は、長鎖
アルコール類又は極性有機溶媒を用いることが好まし
い。
【００５１】長鎖アルコール類の中では、ペンタノール
やヘクサノールを用いることが好ましい。また、極性有
機溶媒としては、アセチルアセトン又はメトキシエタノ
ールを用いることが好ましい。
やヘクサノールを用いることが好ましい。また、極性有
機溶媒としては、アセチルアセトン又はメトキシエタノ
ールを用いることが好ましい。
【００５２】有機物の添加量は、セラミック酸化物粉末
に対して１〜１００重量部にすることが好ましい。これ
は、有機物の添加量が１重量部未満であると、有機物を
添加した効果が得られず、添加量が１００重量部を超え
ると、混合体が粘度を維持できず、過度に希釈されて成
形性が悪くなるためである。
に対して１〜１００重量部にすることが好ましい。これ
は、有機物の添加量が１重量部未満であると、有機物を
添加した効果が得られず、添加量が１００重量部を超え
ると、混合体が粘度を維持できず、過度に希釈されて成
形性が悪くなるためである。
【００５３】有機物の添加量は、セラミック酸化物粉末
に対して１０〜４０重量部にすることが特に好ましく、
この添加量の範囲では混合体の粘度を適切に維持しつ
つ、有機物の添加の効果を得ることができる。
に対して１０〜４０重量部にすることが特に好ましく、
この添加量の範囲では混合体の粘度を適切に維持しつ
つ、有機物の添加の効果を得ることができる。
【００５４】上記のような方法によって製造されたセラ
ミックペースト１６を微細パターンが形成されたモール
ドに充填した後、１００〜３００℃で熱処理して圧電／
電歪膜を形成する。こうした熱処理によって溶媒が除去
され、セラミックゾルが酸化物粒子の表面で反応媒体と
して作用して前記セラミック酸化物粒子間の結合が誘導
される。
ミックペースト１６を微細パターンが形成されたモール
ドに充填した後、１００〜３００℃で熱処理して圧電／
電歪膜を形成する。こうした熱処理によって溶媒が除去
され、セラミックゾルが酸化物粒子の表面で反応媒体と
して作用して前記セラミック酸化物粒子間の結合が誘導
される。
【００５５】１００〜３００℃の低温での熱処理のみで
も反応が充分なのは、セラミック酸化物粉末表面の水が
セラミックゾル溶液を加水分解し、加水分解によって遊
離されたセラミックゾル溶液のセラミック構成原料がセ
ラミック酸化物粉末と結合するようになる相互間の反応
によって焼成と同一の反応が得られるためである。ま
た、熱処理過程で添加された有機物も除去される。３０
０℃以上での熱処理も可能であるが、モールドに用いた
フォトレジストが損傷するため好ましくない。
も反応が充分なのは、セラミック酸化物粉末表面の水が
セラミックゾル溶液を加水分解し、加水分解によって遊
離されたセラミックゾル溶液のセラミック構成原料がセ
ラミック酸化物粉末と結合するようになる相互間の反応
によって焼成と同一の反応が得られるためである。ま
た、熱処理過程で添加された有機物も除去される。３０
０℃以上での熱処理も可能であるが、モールドに用いた
フォトレジストが損傷するため好ましくない。
【００５６】熱処理によって焼成された圧電／電歪膜の
上部に上部電極１８を付着させる。上部電極１８として
は、銀、アルミニウム、金、プラチナ、等を使用する。
上部電極１８として銀を用いる場合には、主に商業的に
入手可能な低温処理用の銀ペーストを用い、振動板１０
上に印刷法や、ブレイディング法により形成し、上部電
極１８にアルミニウム、金、プラチナを使用する場合に
は、スパッタリング、真空蒸着によって電極を形成す
る。
上部に上部電極１８を付着させる。上部電極１８として
は、銀、アルミニウム、金、プラチナ、等を使用する。
上部電極１８として銀を用いる場合には、主に商業的に
入手可能な低温処理用の銀ペーストを用い、振動板１０
上に印刷法や、ブレイディング法により形成し、上部電
極１８にアルミニウム、金、プラチナを使用する場合に
は、スパッタリング、真空蒸着によって電極を形成す
る。
【００５７】圧電／電歪膜の上部に上部電極１８を付着
させた後、１００〜３００℃で熱処理して圧電／電歪膜
と上部電極１８とを結合させる。この場合にも３００℃
以上での熱処理も可能であるが、モールドに用いたフォ
トレジストが損傷するため、好ましくない。上部電極１
８にアルミニウムや金を用いる場合には、追加の熱処理
なくそのまま使用することもできる。
させた後、１００〜３００℃で熱処理して圧電／電歪膜
と上部電極１８とを結合させる。この場合にも３００℃
以上での熱処理も可能であるが、モールドに用いたフォ
トレジストが損傷するため、好ましくない。上部電極１
８にアルミニウムや金を用いる場合には、追加の熱処理
なくそのまま使用することもできる。
【００５８】モールドとして付着させたフォトレジスト
の厚さは１〜２００μｍの範囲で微細調節が可能である
ため、形成される圧電／電歪膜と上部電極１８の厚さを
自由に調節することができる。このとき、形成される圧
電／電歪膜の厚さは１〜１００μｍが好ましく、５〜３
０μｍが特に好ましい。
の厚さは１〜２００μｍの範囲で微細調節が可能である
ため、形成される圧電／電歪膜と上部電極１８の厚さを
自由に調節することができる。このとき、形成される圧
電／電歪膜の厚さは１〜１００μｍが好ましく、５〜３
０μｍが特に好ましい。
【００５９】上部電極１８を形成した後、フォトレジス
トは必要に従い除去するか、そのまま置く。フォトレジ
スト層を除去する場合には、フォトレジスト層を５００
℃以上で熱処理したり、溶媒に溶かしたり、溶媒に溶か
した後、超音波処理して除去する。フォトレジスト層を
溶かす溶媒としては、一般的にアセトン類、アルコール
類、希釈した塩酸や硫酸等を使用する。
トは必要に従い除去するか、そのまま置く。フォトレジ
スト層を除去する場合には、フォトレジスト層を５００
℃以上で熱処理したり、溶媒に溶かしたり、溶媒に溶か
した後、超音波処理して除去する。フォトレジスト層を
溶かす溶媒としては、一般的にアセトン類、アルコール
類、希釈した塩酸や硫酸等を使用する。
【００６０】従来の場合には、高温で熱処理をしなけれ
ばならないため、フォトレジストが燃焼して、除去され
るほかなかったが、本発明では、選択によって除去した
り、残存させたりすることができる。特に、基板に金属
を使用した場合、高温で熱処理をすると、曲がったり変
質する可能性があるため、３００℃未満の熱処理でフォ
トレジストを残存させることが好ましい。
ばならないため、フォトレジストが燃焼して、除去され
るほかなかったが、本発明では、選択によって除去した
り、残存させたりすることができる。特に、基板に金属
を使用した場合、高温で熱処理をすると、曲がったり変
質する可能性があるため、３００℃未満の熱処理でフォ
トレジストを残存させることが好ましい。
【００６１】以下、実施形態を通して本発明をより詳細
に説明する。しかし、次の各実施形態は、本発明を例示
するもので、本発明の範囲を限定するものではない。
に説明する。しかし、次の各実施形態は、本発明を例示
するもので、本発明の範囲を限定するものではない。
【００６２】（実施形態１）粒径０．５μｍである微細
ＰＺＴ粉末５ｇをエタノール３５ｍｌに加え、自動誘発
で４０分間混合した。ここに２−メトキシエタノールを
０．８ｇ、アセチルアセトン０．２ｇと、ＰＺＴゾル
３．０ｇを入れて１時間混合してセラミックペースト１
６を製造した。
ＰＺＴ粉末５ｇをエタノール３５ｍｌに加え、自動誘発
で４０分間混合した。ここに２−メトキシエタノールを
０．８ｇ、アセチルアセトン０．２ｇと、ＰＺＴゾル
３．０ｇを入れて１時間混合してセラミックペースト１
６を製造した。
【００６３】製造されたセラミックペースト１６を微細
パターン化された感光性フィルムが付着されたニッケル
振動板１０に充填して、室温で５時間乾燥した後、１３
０℃で２時間熱処理して圧電／電歪膜を形成した。形成
された圧電／電歪膜の上部に銀ペーストをブレイディン
グ法で形成した後、２００℃で熱処理してマイクロアク
チュエータを製造した。
パターン化された感光性フィルムが付着されたニッケル
振動板１０に充填して、室温で５時間乾燥した後、１３
０℃で２時間熱処理して圧電／電歪膜を形成した。形成
された圧電／電歪膜の上部に銀ペーストをブレイディン
グ法で形成した後、２００℃で熱処理してマイクロアク
チュエータを製造した。
【００６４】（実施形態２）粒径０．５μｍである微細
ＰＺＴ／ＰＭＮ粉末２０ｇをエタノール５０ｍｌととも
に自動誘発で４０分間混合した。ここに１−ペンタノー
ル０．６ｇ、トリ−メチレングリコール１．４ｇとＰＺ
Ｔゾル６ｇを入れて１時間混合してセラミックペースト
１６を製造した。
ＰＺＴ／ＰＭＮ粉末２０ｇをエタノール５０ｍｌととも
に自動誘発で４０分間混合した。ここに１−ペンタノー
ル０．６ｇ、トリ−メチレングリコール１．４ｇとＰＺ
Ｔゾル６ｇを入れて１時間混合してセラミックペースト
１６を製造した。
【００６５】製造したセラミックペースト１６を微細パ
ターン化された感光性フィルムが付着されたＳＵＳ振動
板１０に充填して乾燥した後、１３０℃で２時間、３０
０℃で１時間、熱処理して圧電／電歪膜を形成した。形
成された圧電／電歪膜の上部にプラチナをスパッタリン
グして１５０℃で熱処理しマイクロアクチュエータを製
造した。
ターン化された感光性フィルムが付着されたＳＵＳ振動
板１０に充填して乾燥した後、１３０℃で２時間、３０
０℃で１時間、熱処理して圧電／電歪膜を形成した。形
成された圧電／電歪膜の上部にプラチナをスパッタリン
グして１５０℃で熱処理しマイクロアクチュエータを製
造した。
【００６６】（実施形態３）粒径０．５μｍである微細
ＰＭＮ／ＰＺＴ粉末５ｇに１−ペンタノール０．３ｇ、
トリ−メチレングリコール０．６ｇ、ＰＺＴゾル１．５
ｇを入れて、自動誘発で１時間３０分間混合してセラミ
ックペースト１６を製造した。
ＰＭＮ／ＰＺＴ粉末５ｇに１−ペンタノール０．３ｇ、
トリ−メチレングリコール０．６ｇ、ＰＺＴゾル１．５
ｇを入れて、自動誘発で１時間３０分間混合してセラミ
ックペースト１６を製造した。
【００６７】製造したセラミックペースト１６を微細パ
ターン化された感光性フィルムが付着されたポリイミド
系樹脂振動板１０の下部電極２０上に充填して室温で１
時間乾燥した後、１００℃で２時間、１５０℃で３時
間、熱処理して圧電／電歪膜を形成した。形成された圧
電／電歪膜の上部にアルミニウムを真空蒸着してマイク
ロアクチュエータを製造した。
ターン化された感光性フィルムが付着されたポリイミド
系樹脂振動板１０の下部電極２０上に充填して室温で１
時間乾燥した後、１００℃で２時間、１５０℃で３時
間、熱処理して圧電／電歪膜を形成した。形成された圧
電／電歪膜の上部にアルミニウムを真空蒸着してマイク
ロアクチュエータを製造した。
【００６８】（実施形態４）ＰＺＴ／ＰＭＮ粉末５ｇを
自動誘発で３０分間混合して、ここにＰＺＴゾル２ｇ、
トリメチレングリコール０．７ｇ、２−メトキシエタノ
ール０．５ｇを加え、自動誘発で１時間混合した。
自動誘発で３０分間混合して、ここにＰＺＴゾル２ｇ、
トリメチレングリコール０．７ｇ、２−メトキシエタノ
ール０．５ｇを加え、自動誘発で１時間混合した。
【００６９】製造したセラミックペースト１６をアルミ
ナ材質のロールが装着された３−ロールミルに通過させ
て均質化し、微細パターン化された感光性フィルムのモ
ールドが形成されたＳＵＳ基板に充填して、常温で平坦
化した。平坦化が完了したセラミック厚膜を乾燥して２
５０℃で１時間熱処理した。上部電極１８に金を真空蒸
着してマイクロアクチュエータを製造した。
ナ材質のロールが装着された３−ロールミルに通過させ
て均質化し、微細パターン化された感光性フィルムのモ
ールドが形成されたＳＵＳ基板に充填して、常温で平坦
化した。平坦化が完了したセラミック厚膜を乾燥して２
５０℃で１時間熱処理した。上部電極１８に金を真空蒸
着してマイクロアクチュエータを製造した。
【００７０】（実施形態５）ＰＺＴ／ＰＭＮ粉末５ｇに
トリメチレングリコール０．７ｇ、１−ペンタノール
０．５ｇを加え、自動誘発で５時間混合した。ここへＰ
ＺＴゾル２ｇを加え、さらに３０分間攪拌した。
トリメチレングリコール０．７ｇ、１−ペンタノール
０．５ｇを加え、自動誘発で５時間混合した。ここへＰ
ＺＴゾル２ｇを加え、さらに３０分間攪拌した。
【００７１】製造されたペーストを微細パターン化され
た感光性フィルムモールドが形成されたニッケル基板に
充填して、常温で平坦化した。平坦化が完了したセラミ
ック厚膜を７０℃で乾燥して、２５０℃で１時間熱処理
した。上部電極１８に金を真空蒸着してマイクロアクチ
ュエータを製造した。
た感光性フィルムモールドが形成されたニッケル基板に
充填して、常温で平坦化した。平坦化が完了したセラミ
ック厚膜を７０℃で乾燥して、２５０℃で１時間熱処理
した。上部電極１８に金を真空蒸着してマイクロアクチ
ュエータを製造した。
【００７２】（実施形態６）ＰＺＴ／ＰＭＮ粉末５ｇに
ＰＺＴアセト酸ゾル２．５ｇを加え、３０分間攪拌し
た。ゾルの溶媒に使用されたアセト酸は完全に蒸発さ
れ、粉末とＰＺＴ（５２／４８）ゲルの混合体が形成さ
れた。ここにトリメチレングリコール０．８ｇ、１−ペ
ンタノール０．４ｇを加え、自動誘発で１時間混合し
た。
ＰＺＴアセト酸ゾル２．５ｇを加え、３０分間攪拌し
た。ゾルの溶媒に使用されたアセト酸は完全に蒸発さ
れ、粉末とＰＺＴ（５２／４８）ゲルの混合体が形成さ
れた。ここにトリメチレングリコール０．８ｇ、１−ペ
ンタノール０．４ｇを加え、自動誘発で１時間混合し
た。
【００７３】このように製造されたペーストは、揮発性
の高いアセト酸が除去されて、時間に伴う粘度変化がな
いという特徴を備えており、このペーストを微細パター
ン化された感光性フィルムのモールドが形成されたニッ
ケル基板に充填し、１３０℃で乾燥し、２００℃で２時
間熱処理した。上部電極１８にアルミニウムを真空蒸着
してマイクロアクチュエータを製造した。
の高いアセト酸が除去されて、時間に伴う粘度変化がな
いという特徴を備えており、このペーストを微細パター
ン化された感光性フィルムのモールドが形成されたニッ
ケル基板に充填し、１３０℃で乾燥し、２００℃で２時
間熱処理した。上部電極１８にアルミニウムを真空蒸着
してマイクロアクチュエータを製造した。
【００７４】
【発明の効果】各請求項にかかる本発明は、モールドに
なるフォトレジスト層の厚さを１〜２００μｍの範囲で
変化させることができるため、圧電／電歪膜及び上部電
極の厚さを微細に調節することができるという効果を奏
する。
なるフォトレジスト層の厚さを１〜２００μｍの範囲で
変化させることができるため、圧電／電歪膜及び上部電
極の厚さを微細に調節することができるという効果を奏
する。
【００７５】また、セラミックペーストの有機物とフォ
トレジストが反応をする場合にはフォトレジスト自体を
１００〜３００℃で熱処理して硬化させることで、これ
らの間の反応を最小化することができ、セラミックペー
ストのみでなく、従来は焼成が不可能だったスラリー形
態のセラミック粉末−ゾル−ゲル混合体も用いることが
できる。
トレジストが反応をする場合にはフォトレジスト自体を
１００〜３００℃で熱処理して硬化させることで、これ
らの間の反応を最小化することができ、セラミックペー
ストのみでなく、従来は焼成が不可能だったスラリー形
態のセラミック粉末−ゾル−ゲル混合体も用いることが
できる。
【００７６】また、圧電／電歪膜をモールドの内部に位
置させることで、外部からの引っかかりによって圧電／
電歪膜が損傷することを防ぐことができ、モールド自体
が絶縁体であるため、上部電極と電圧印加線を連結する
場合にも、下部電極又は振動板に対して別途の絶縁層を
形成する工程が必要ないため、工程を単純化させること
ができる。
置させることで、外部からの引っかかりによって圧電／
電歪膜が損傷することを防ぐことができ、モールド自体
が絶縁体であるため、上部電極と電圧印加線を連結する
場合にも、下部電極又は振動板に対して別途の絶縁層を
形成する工程が必要ないため、工程を単純化させること
ができる。
【００７７】また、スクリーン印刷法を用いる場合と異
なり、微細化されたパターンの高い高さ／幅の比を達成
することができ、下部構造との結合を改善することがで
きるという効果を奏する。
なり、微細化されたパターンの高い高さ／幅の比を達成
することができ、下部構造との結合を改善することがで
きるという効果を奏する。
【図１】従来のスクリーン印刷を利用してマイクロアク
チュエータを製造する場合、印刷の反復によってセラミ
ックペーストが流れ落ちる現象を示した概略図。
チュエータを製造する場合、印刷の反復によってセラミ
ックペーストが流れ落ちる現象を示した概略図。
【図２】金属を振動板に用いた場合、本発明のフォトリ
ソグラフィ法を利用した圧電／電歪膜セラミックマイク
ロアクチュエータの製造工程を図示した工程図。
ソグラフィ法を利用した圧電／電歪膜セラミックマイク
ロアクチュエータの製造工程を図示した工程図。
【図３】セラミックや有機化学物を振動板に使用した場
合、本発明のフォトリソグラフィを利用した圧電／電歪
セラミックマイクロアクチュエータの製造工程を図示し
た工程図。
合、本発明のフォトリソグラフィを利用した圧電／電歪
セラミックマイクロアクチュエータの製造工程を図示し
た工程図。
１０…振動板
１４…フォトレジスト
１６…セラミックペースト
１８…上部電極
２０…下部電極
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平６−151998（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−215975（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−181369（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−226069（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−211705（ＪＰ，Ａ)
特開2000−196161（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 41/24
C04B 35/495
H01L 41/09
H01L 41/22
Claims (31)
- 【請求項１】 金属からなる振動板を提供する段階と、 前記金属振動板上にフォトレジストを塗布した後、パタ
ーニングして微細パターンのモールドを形成する段階
と、 １００〜５００℃の低温で非爆発性酸化−還元燃焼反応
によって製造されて、粒子の大きさが５μｍ以下であ
り、鉛、チタンを基本構成元素とするセラミック酸化物
粉末と、水又は有機溶媒をベースにして製造された、セ
ラミック構成元素である鉛、ジルコニア、チタンを含む
成分のセラミックゾル溶液とを混合してセラミックペー
ストを製造する段階と、 前記セラミックペーストを前記モールドの内部に充填し
て圧電／電歪膜を成形する段階と、 １００〜３００℃で熱処理することで前記モールド内部
に成形された圧電／電歪膜を焼成する段階と、 圧電／電歪膜上に上部電極を形成する段階とを備えたフ
ォトリソグラフィー法を利用した圧電／電歪セラミック
マイクロアクチュエータの製造方法。 - 【請求項２】 前記モールドを形成した後、１００〜３
００℃で熱処理する段階をさらに含むことを特徴とする
請求項１に記載のフォトリソグラフィー法を利用した圧
電／電歪セラミックマイクロアクチュエータの製造方
法。 - 【請求項３】 上部電極を形成した後、１００〜３００
℃で熱処理する段階をさらに含むことを特徴とする請求
項１に記載のフォトリソグラフィー法を利用した圧電／
電歪セラミックマイクロアクチュエータの製造方法。 - 【請求項４】 上部電極を形成した後、モールドを除去
する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載
のフォトリソグラフィー法を利用した圧電／電歪セラミ
ックマイクロアクチュエータの製造方法。 - 【請求項５】 前記金属としては、ステンレススチール
又はニッケルを使用することを特徴とする請求項１に記
載のフォトリソグラフィー法を利用した圧電／電歪セラ
ミックマイクロアクチュエータの製造方法。 - 【請求項６】 前記フォトレジストの厚さは、１〜２０
０μｍとすることを特徴とする請求項１に記載のフォト
リソグラフィー法を利用した圧電／電歪セラミックマイ
クロアクチュエータの製造方法。 - 【請求項７】 前記セラミック酸化物粉末の粒子の大き
さが０．５μｍ以下であることを特徴とする請求項１に
記載のフォトリソグラフィー法を利用した圧電／電歪セ
ラミックマイクロアクチュエータの製造方法。 - 【請求項８】 前記セラミック酸化物は、ＰＺＴ、ＰＭ
Ｎ又はそれらの固溶体（ＰＺＴ−ＰＭＮ）複合酸化物で
あることを特徴とする請求項１に記載のフォトリソグラ
フィー法を利用した圧電／電歪セラミックマイクロアク
チュエータの製造方法。 - 【請求項９】 前記セラミック酸化物は、ニッケル、ラ
ンタン、バリウム、亜鉛、リチウム、コバルト、カドミ
ウム、セリウム、クロム、アンチモン、鉄、イットリウ
ム、タンタル、タングステン、ストロンチウム、カルシ
ウム、蒼鉛、錫、マンガンのなかの、ひとつ又はそれ以
上の元素をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載
のフォトリソグラフィー法を利用した圧電／電歪セラミ
ックマイクロアクチュエータの製造方法。 - 【請求項１０】 前記圧電／電歪膜の厚さを１〜１００
μｍにすることを特徴とする請求項１に記載のフォトリ
ソグラフィー法を利用した圧電／電歪セラミックマイク
ロアクチュエータの製造方法。 - 【請求項１１】 前記圧電／電歪膜の厚さを５〜３０μ
ｍにすることを特徴とする請求項１０に記載のフォトリ
ソグラフィー法を利用した圧電／電歪セラミックマイク
ロアクチュエータの製造方法。 - 【請求項１２】 前記上部電極としては、銀、アルミニ
ウム、金、又はプラチナのなかから選択して使用するこ
とを特徴とする請求項１に記載のフォトリソグラフィー
法を利用した圧電／電歪セラミックマイクロアクチュエ
ータの製造方法。 - 【請求項１３】 振動板を提供する段階と、 前記振動板上に下部電極を形成する段階と、 前記下部電極上にフォトレジストを塗布した後、パター
ニングして微細パターンのモールドを形成する段階と、 １００〜５００℃の低温で非爆発性酸化−還元燃焼反応
によって製造されて、粒子の大きさが５μｍ以下であ
り、鉛、チタンを基本構成元素とするセラミック酸化物
粉末と、水又は有機溶媒をベースにして製造された、セ
ラミック構成元素である鉛、ジルコニア、チタンを含む
成分のセラミックゾル溶液とを混合してセラミックペー
ストを製造する段階と、 前記セラミックペーストを前記モールド内部に充填して
圧電／電歪膜を成形する段階と、 １００〜３００℃で熱処理することで前記モールド内部
に成形された圧電／電歪膜を焼成する段階と、 圧電／電歪膜上に上部電極を形成する段階とを備えたフ
ォトリソグラフィー法を利用した圧電／電歪セラミック
マイクロアクチュエータの製造方法。 - 【請求項１４】 前記モールドを形成した後、１００〜
３００℃で熱処理する段階をさらに含むことを特徴とす
る請求項１３に記載のフォトリソグラフィー法を利用し
た圧電／電歪セラミックマイクロアクチュエータの製造
方法。 - 【請求項１５】 上部電極を形成した後、１００〜３０
０℃で熱処理する段階をさらに含むことを特徴とする請
求項１３に記載のフォトリソグラフィー法を利用した圧
電／電歪セラミックマイクロアクチュエータの製造方
法。 - 【請求項１６】 上部電極を形成した後、モールドを除
去する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１３に
記載のフォトリソグラフィー法を利用した圧電／電歪セ
ラミックマイクロアクチュエータの製造方法。 - 【請求項１７】 前記振動板としてはセラミック振動板
を使用することを特徴とする請求項１３に記載のフォト
リソグラフィー法を利用した圧電／電歪セラミックマイ
クロアクチュエータの製造方法。 - 【請求項１８】 前記セラミック振動板としては、酸化
アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭化珪素、窒化珪
素、二酸化珪素、又はガラス系を使用することを特徴と
する請求項１７に記載のフォトリソグラフィー法を利用
した圧電／電歪セラミックマイクロアクチュエータの製
造方法。 - 【請求項１９】 前記振動板上に形成される前記下部電
極としては、プラチナ、銀、銀／パラジウムの合金、ニ
ッケル、銅の導電性ペーストのなかから選択して使用す
ることを特徴とする請求項１７に記載のフォトリソグラ
フィー法を利用した圧電／電歪セラミックマイクロアク
チュエータの製造方法。 - 【請求項２０】 前記振動板上に前記下部電極を形成し
た後、５００〜１４００℃で熱処理する段階をさらに含
むことを特徴とする請求項１７に記載のフォトリソグラ
フィー法を利用した圧電／電歪セラミックマイクロアク
チュエータの製造方法。 - 【請求項２１】 前記振動板として樹脂類の高分子性有
機化合物振動板を使用することを特徴とする請求項１３
に記載のフォトリソグラフィー法を利用した圧電／電歪
セラミックマイクロアクチュエータの製造方法。 - 【請求項２２】 前記樹脂類の高分子性有機化合物振動
板は、ポリエステル系、ポリイミド系、又はテフロン系
の樹脂振動板を使用することを特徴とする請求項２１に
記載のフォトリソグラフィー法を利用した圧電／電歪セ
ラミックマイクロアクチュエータの製造方法。 - 【請求項２３】 前記振動板上に形成される前記下部電
極は、銀、アルミニウム、金、又はプラチナのなかから
選択して使用することを特徴とする請求項２２に記載の
フォトリソグラフィー法を利用した圧電／電歪セラミッ
クマイクロアクチュエータの製造方法。 - 【請求項２４】 前記振動板上に前記下部電極を形成し
た後、１００〜３００℃で熱処理する段階をさらに含む
ことを特徴とする請求項２２に記載のフォトリソグラフ
ィー法を利用した圧電／電歪セラミックマイクロアクチ
ュエータの製造方法。 - 【請求項２５】 前記上部電極としては、銀、アルミニ
ウム、金、又はプラチナのなかから選択して使用するこ
とを特徴とする請求項１３に記載のフォトリソグラフィ
ー法を利用した圧電／電歪セラミックマイクロアクチュ
エータの製造方法。 - 【請求項２６】 前記上部電極を形成した後、１００〜
３００℃で熱処理する段階をさらに含むことを特徴とす
る請求項１３に記載のフォトリソグラフィー法を利用し
た圧電／電歪セラミックマイクロアクチュエータの製造
方法。 - 【請求項２７】 前記セラミック酸化物粉末の粒子の大
きさが０．５μｍ以下であることを特徴とする請求項１
３に記載のフォトリソグラフィー法を利用した圧電／電
歪セラミックマイクロアクチュエータの製造方法。 - 【請求項２８】 前記セラミック酸化物は、ＰＺＴ、Ｐ
ＭＮ又はそれらの固溶体（ＰＺＴ−ＰＭＮ）複合酸化物
であることを特徴とする請求項１３に記載のフォトリソ
グラフィー法を利用した圧電／電歪セラミックマイクロ
アクチュエータの製造方法。 - 【請求項２９】 前記セラミック酸化物は、ニッケル、
ランタン、バリウム、亜鉛、リチウム、コバルト、カド
ミウム、セリウム、クロム、アンチモン、鉄、イットリ
ウム、タンタル、タングステン、ストロンチウム、カル
シウム、蒼鉛、錫、マンガンのなかの、ひとつ又はそれ
以上の元素をさらに含むことを特徴とする請求項２８に
記載のフォトリソグラフィー法を利用した圧電／電歪セ
ラミックマイクロアクチュエータの製造方法。 - 【請求項３０】 前記圧電／電歪膜の厚さを１〜１００
μｍにすることを特徴とする請求項１３に記載のフォト
リソグラフィー法を利用した圧電／電歪セラミックマイ
クロアクチュエータの製造方法。 - 【請求項３１】 前記圧電／電歪膜の厚さを５〜３０μ
ｍにすることを特徴とする請求項３０に記載のフォトリ
ソグラフィー法を利用した圧電／電歪セラミックマイク
ロアクチュエータの製造方法。
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-
1999
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