JP4003860B2 - マイクロアクチュエータ及びその製造方法 - Google Patents

マイクロアクチュエータ及びその製造方法 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ヘッドを微小に移動させるマイクロアクチュエータ及びその製造方法に関する。
【０００２】
近年、コンピュータ用外部記憶装置の一種である磁気ディスク装置の小型化、薄型化が進んでおり、更に低消費電力化が求められている。また、磁気ディスク装置の高密度記録化及び大容量化が要求されている。
【０００３】
磁気ディスク装置の大容量化は、一般にディスク１枚当たりの記録容量を増加させることで実現できる。しかし、ディスクの直径を変えずに記録密度を増加させるとトラックピッチが狭まるため、記録トラックに対する読み書きを行うヘッド素子の位置決めをいかに正確に行うかが技術的な問題となっており、位置決め精度の良いヘッドアクチュエータが望まれている。
【０００４】
【従来の技術】
従来、磁気ディスク装置において高精度のヘッド位置決めを行うために、一般にアクチュエータアーム等の可動部の剛性を向上させ、面内方向の主共振点周波数を上げる試みが成されてきた。
【０００５】
しかし、共振点の向上には限界があり、仮に可動部の面内共振点を大幅に上げることができたとしても、可動部を支持する軸受のバネ特性に起因する振動が発生してしまい、位置決め精度を低下させるという問題を解決することはできなかった。
【０００６】
これらの問題を解決する手段の一つとして、ヘッドアクチュエータのアームの先端にトラックフォロー用の第２のアクチュエータ、即ちトラッキングアクチュエータを搭載した所謂二重アクチュエータが提案されている。
【０００７】
このトラッキングアクチュエータは、ヘッドアクチュエータの動作とは独立して、アームの先端部に設けられたヘッドを微小移動させてヘッドのトラッキングを達成しようとするものである。
【０００８】
そこで、所謂二重アクチュエータのトラッキングアクチュエータとして、積層型圧電素子を利用してヘッドの正確な位置決めを達成しようとする二重アクチュエータが提案されている。
【０００９】
例えば、２つの積層型圧電素子をアクチュエータアームの両側に配置し、一方の側の圧電素子が伸びる方向に、他方の側の圧電素子が縮む方向に電圧を印加する。すると、縮む方向に電圧を印加した圧電素子方向にヘッドが回転する。
【００１０】
しかし、積層型圧電素子を利用した従来の二重アクチュエータでは、積層型圧電素子にその分極方向と逆方向の電圧が印加されたり、圧電素子が高温雰囲気に晒されたり、或いは経時変化等により、圧電素子の消極が起こり、単位電圧当たりの変位が徐々に小さくなってしまう。このため、ある程度長時間使用すると所望のストロークが得られなくなるという問題がある。
【００１１】
さらに、積層型圧電素子を利用した従来の二重アクチュエータは、積層型圧電素子の製造性が悪く、素子外形寸法の精度が必要であるため、コスト高であるという欠点がある。
【００１２】
このような多くの問題点を有する積層型圧電素子に代えて、剪断型圧電素子を利用した二重アクチュエータが、特開平１０−２９３９７９号及び特開平１１−３１３６８号で提案されている。
【００１３】
特開平１１−３１３６８号に記載されたヘッドの微小移動機構では、ヘッドアームの先端に形成された電極上に互いに分極方向が異なる２個の剪断型圧電素子を取りつけ、その上に可動部材を介してヘッドサスペンションを取りつけた３層構造となっている。
【００１４】
従って、サスペンションをヘッドアームに取りつける従来のスペーサのみの厚さと比較して、ヘッドアームからサスペンションまでの厚みが増えてしまい、ヘッドアクチュエータの薄型化に適さなくなるという問題があった。
【００１５】
さらに、この厚みの増加によってディスク面間隔が広くなってしまい、ディスク装置に搭載できるディスクの枚数を減らしてしまうことになり、同じ高さのディスク装置に比べて記憶容量が小さくなってしまうという問題があった。
【００１６】
上述した問題点を解決したヘッドの微小移動機構を、本出願人は先に提案した。この先願発明では、クランク形状に折り曲げたアクチュエータベースをアクチュエータアームの先端部に固定する。
【００１７】
アクチュエータベース上にはベース電極、剪断型圧電素子、可動電極及び可動プレートが積層固定されており、可動プレートにサスペンションが固定される。
【００１８】
このようにアクチュエータベースをクランク形状に折り曲げたことにより、アクチュエータベースの上面と可動プレートの上面の位置をそろえて同一平面にすることができ、剪断型圧電素子を利用したヘッドの微小移動機構を薄型化することができる。
【００１９】
この先願発明では、剪断型圧電素子とベース電極及び可動電極との間は導通を取る必要があるため、導電性接着剤を使用して圧電素子にベース電極及び可動電極を固定していた。
【００２０】
一方、アクチュエータベースとベース電極との間及び可動電極と可動プレートとの間は絶縁を取る必要があるため、通常の絶縁性接着剤でアクチュエータベースとベース電極との間及び可動電極と可動プレートとの間を固定していた。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
上述した先願発明のように、導電性接着剤と通常の絶縁性接着剤の２種類の接着剤を使用するマイクロアクチュエータの製造方法では、接着剤を使い分ける必要があるため、製造工程が複雑になるという問題がある。さらに、導電性接着剤を使用すると、作業ミスにより短絡回路が発生し易くなる。
【００２２】
そこで、電極と圧電素子の接着にも絶縁性接着剤を使用して、接着剤の統一化を図ることが考えられる。しかし、ただ単に接着剤を塗布して硬化させた場合には、電気的接続を得るほど薄く接着剤層を形成することはできない。
【００２３】
そこで、接着剤を硬化させるときに加圧する方法が考えられるが、単純に部品を接着剤を介して積層するごとに加圧するだけでは、各部品と加圧されたときの接着剤層の厚みの積み重ねとなってしまい、部品厚みのバラツキが全体の厚みのバラツキとして大きく出てきてしまう。
【００２４】
さらに、電気的接続を考える場合、ベース電極上に剪断型圧電素子が２個搭載されるため、左右の圧電素子の厚みの差によっては同じようにプレスしても接着剤層にバラツキができてしまう。
【００２５】
よって、本発明の目的は、必要に応じて部品バラツキによらず確実な電気的接続を提供可能な接着方法を用いたマイクロアクチュエータの製造方法を提供することである。
【００２６】
本発明の他の目的は、同一の接着剤を用いて必要に応じて電気的接続及び電気的絶縁を選択的に提供可能なマイクロアクチュエータを提供することである。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、マイクロアクチュエータの製造方法であって、可動プレート上に第１の接着剤を塗布し、該第１の接着剤上に可動電極を載置し、可動プレートと可動電極を第１ステージと第１ヘッドで挟み、該第１ヘッドに所定の第１プレス荷重を加えながら第１所定時間加熱することにより、該第１の接着剤を半硬化させ、前記可動電極上に第２の接着剤を塗布し、該第２の接着剤上に圧電素子を載置し、前記可動プレート、前記可動電極及び前記圧電素子を前記第１ステージと第２ヘッドで挟み、該第２ヘッドに所定の第２プレス荷重を加えながら第２所定時間加熱することにより、前記第２の接着剤を半硬化させ、アクチュエータベース上に第３の接着剤を塗布し、該第３の接着剤上にベース電極を載置し、前記アクチュエータベースと前記ベース電極を第２ステージと第３ヘッドで挟み、該第３ヘッドに所定の第３プレス荷重を加えながら第３所定時間加熱することにより、前記第３の接着剤を半硬化させ、前記ベース電極上に第４の接着剤を塗布し、該第４の接着剤上に前記圧電素子を載置し、前記アクチュエータベース、前記ベース電極、前記圧電素子、前記可動電極及び前記可動プレートを前記第２ステージと第４ヘッドで挟み、該第４ヘッドに所定の第４プレス荷重を加えながら第４所定時間加熱することにより、前記第４の接着剤を半硬化させる、ことを特徴とするマイクロアクチュエータの製造方法が提供される。
【００２８】
好ましくは、第１乃至第４の接着剤は熱硬化性エポキシ樹脂から構成される。更に好ましくは、第１乃至第４の接着剤は複数のピンを用いて塗布される。
【００２９】
本発明の側面によると、マイクロアクチュエータの製造方法であって、可動プレート上に第１の接着剤を塗布し、該第１の接着剤上に可動電極を載置し、前記可動プレートと前記可動電極を第１ステージと第１ヘッドで挟み、該第１ヘッドに所定の第１プレス荷重を加えながら第１所定時間加熱することにより、前記第１の接着剤を半硬化させ、アクチュエータベース上に第２の接着剤を塗布し、該第２の接着剤上にベース電極を載置し、前記アクチュエータベースと前記ベース電極を第２ステージと第２ヘッドで挟み、該第２ヘッドに所定の第２プレス荷重を加えながら第２所定時間加熱することにより、前記第２の接着剤を半硬化させ、前記ベース電極上に第３の接着剤を塗布し、該第３の接着剤上に圧電素子を載置し、前記アクチュエータベース、前記ベース電極及び前記圧電素子を前記第２ステージと第３ヘッドで挟み、該第３ヘッドに所定の第３プレス荷重を加えながら第３所定時間加熱することにより、前記第３の接着剤を半硬化させ、前記圧電素子上に第４の接着剤を塗布し、該第４の接着剤上に前記可動電極を載置し、前記アクチュエータベース、前記ベース電極、前記圧電素子、前記可動電極及び前記可動プレートを前記第２ステージと第４ヘッドで挟み、該第４ヘッドに所定の第４プレス荷重を加えながら第４所定時間加熱することにより、前記第４の接着剤を半硬化させる、ことを特徴とするマイクロアクチュエータの製造方法が提供される。
【００３１】
好ましくは、第１乃至第４の接着剤は熱硬化性エポキシ樹脂から構成され、第２及び第３の接着剤は３μｍ以下の厚さを有している。
【００３２】
本発明の更に他の側面によると、マイクロアクチュエータの製造方法であって、アクチュエータベース上に第１の接着剤を塗布し、該第１の接着剤上にベース電極を載置し、前記アクチュエータベースと前記ベース電極を第１ステージと第１ヘッドで挟み、該第１ヘッドに所定の第１プレス荷重を加えながら第１所定時間加熱することにより、前記第１の接着剤を半硬化させ、前記ベース電極上に第２の接着剤を塗布し、該第２の接着剤上に圧電素子を載置し、前記アクチュエータベース、前記ベース電極及び前記圧電素子を前記第１ステージと第２ヘッドで挟み、該第２ヘッドに所定の第２プレス荷重を加えながら第２所定時間加熱することにより、前記第２の接着剤を半硬化させ、前記圧電素子上に第３の接着剤を塗布し、該第３の接着剤上に可動プレートを載置し、前記アクチュエータベース、前記ベース電極、前記圧電素子及び前記可動プレートを第１吸引穴を有する第２ステージと第２吸引穴を有する第３ヘッドで挟み、該第１及び第２吸引穴で真空吸引しつつ前記第３ヘッドに所定の第３プレス荷重を加えながら第３所定時間加熱することにより、前記第３の接着剤を半硬化させる、ことを特徴とするマイクロアクチュエータの製造方法が提供される。
【００３４】
好ましくは、第２の接着剤は熱硬化性エポキシ樹脂から構成され、３μｍ以下の厚さを有している。
【００３５】
本発明の更に他の側面によると、複数の部材の接着方法であって、第１部材上に第１の接着剤を塗布し、該第１の接着剤上に第２部材を載置し、前記第１及び第２部材を第１ステージと第１ヘッドで挟み、該第１ヘッドに所定の第１プレス荷重を加えながら第１所定時間加熱することにより、前記第１の接着剤を半硬化させ、前記第２部材上に第２の接着剤を塗布し、該第２の接着剤上に第３部材を載置し、前記第１部材と第３部材を前記第１ステージと第２ヘッドで挟み、該第２ヘッドに所定の第２プレス荷重を加えながら第２所定時間加熱することにより、前記第２の接着剤を半硬化させる、ことを特徴とする複数の部材の接着方法が提供される。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００３７】
図１（Ａ）を参照すると、トラッキングアクチュエータとしての本発明のピエゾマイクロアクチュエータを採用した二重ヘッドアクチュエータの平面図が示されている。図１（Ｂ）はその側面図である。
【００３８】
符号２はアクチュエータアセンブリ４と図示しない磁気回路とから構成される二重ヘッドアクチュエータを示している。アクチュエータアセンブリ４は、磁気ディスク装置の図示しないベースに固定されたシャフト６回りに回転可能に取り付けられている。
【００３９】
アクチュエータアセンブリ４は、軸受７を介してシャフト６回りに回転可能に取り付けられたアクチュエータブロック８と、アクチュエータブロック８と一体的に形成され一方向に伸長した複数のアクチュエータアーム１０と、アクチュエータアーム１０と反対方向に伸長したコイル支持部材１２を含んでいる。
【００４０】
コイル支持部材１２にはフラットコイル１４が支持されており、磁気ディスク装置のベースに固定された図示しない磁気回路と、磁気回路のギャップ中に挿入されるコイル１４とでボイスコイルモータ（ＶＣＭ）が構成される。
【００４１】
各アクチュエータアーム１０の先端部には本発明のピエゾマイクロアクチュエータ１６が取り付けられており、ピエゾマイクロアクチュエータ１６にはサスペンション１８の基端部が固定されている。サスペンション１８の先端部は磁気ヘッド２０を支持している。
【００４２】
図２を参照すると、本発明第１実施形態に係るピエゾマイクロアクチュエータ１６の分解斜視図が示されている。アクチュエータベース２２の固定部２２ａは、一体的に形成されたカシメ突起２４がアクチュエータアーム１０に開けられたカシメ穴１０ａに挿入され、カシメ固定される。アクチュエータアーム１０はグランドに接続されている。
【００４３】
アクチュエータベース２２の先端部２２ｃは段差部２２ｂによって固定部２２ａに対して一段低く形成されており、この先端部２２ｃの上にベース電極２４と可動電極２６に挟まれた一対の剪断型圧電素子２８ａ，２８ｂが取り付けられる。
【００４４】
一対の剪断型圧電素子２８ａ，２８ｂは素子の厚さ方向に垂直で且つ互いに逆向きの分極方向を有している。この分極方向はアクチュエータアーム１０の長手方向に平行である。
【００４５】
ベース電極２４にはアクチュエータベース２２の先端部２２ｃから側方に突出するタブ（配線引出部）２５が設けられている。同様に、可動電極２６にもアクチュエータベース２２の先端部２２ｃから側方に突出するタブ２７が設けられている。
【００４６】
可動プレート３０は第１の切欠３２と第２の切欠３４によって画成された基部３６と、移動量拡大部３８を有している。可動プレート３０の基部３６は可動電極２６上に取り付けられ、サスペンション１８が可動プレート３０の移動量拡大部３８にスポット溶接等により固着される。４０はサスペンション１８の基端部側の側面に設けられた中継ＦＰＣ取り付け部である。
【００４７】
図３（Ａ）を参照すると、第１実施形態のピエゾマイクロアクチュエータ１６を採用したヘッドアセンブリの側面図が示されている。図３（Ｂ）はその平面図である。
【００４８】
図３（Ａ）に示すように、ピエゾマイクロアクチュエータ１６が組み立てられると、ベース電極２４のタブ２５と、可動電極２６のタブ２７が隣接配置される。その結果、タブ２５と２７へのリードパターン４３，４５が形成された中継ＦＰＣ４２の半田付けが容易になり、ベース電極２４及び可動電極２６への電圧の印加が簡単に行える。
【００４９】
次に、図４（Ａ）〜図４（Ｄ）を参照して、本発明第１実施形態のピエゾマイクロアクチュエータの第１の製造方法について説明する。まず、図４（Ａ）に示すように、平らな上面を有する第１ステージ４４上に可動プレート３０を載置し、可動プレート３０上に熱硬化性エポキシ樹脂からなる第１の接着剤４６を塗布する。次いで、第１の接着剤４６上に可動電極２６を載置する。
【００５０】
第１ステージ４４上に第１ヘッド４８を搭載し、可動プレート３０と可動電極２６を第１ステージ４４と第１ヘッド４８で挟みこむ。第１ヘッド４８は深さＨ１＝１５２μｍの溝４９を有している。
【００５１】
第１ヘッド４８はヒータを内蔵しており、約１２０℃に加熱されている。第１ヘッド４８に所定のプレス荷重、例えば約４３ニュートンを加えながら、第１ステージ４４を加熱プレート上に搭載して加熱する。第１ステージ４４は約９０秒後に１２０℃に加熱され、この温度で１２０秒間保持して、第１の接着剤４６を半硬化した。
【００５２】
次いで、可動電極２６上に同じく熱硬化性エポキシ樹脂からなる第２の接着剤を塗布し、第２の接着剤上に一対の圧電素子２８ａ，２８ｂを載置する。
【００５３】
次いで、図４（Ｂ）に示すように、深さＨ２＝２９０μｍの溝５１を有する第２ヘッドに４３ニュートンのプレス荷重を印加しながら、第２の接着剤を加熱して半硬化させた。図４（Ａ）に示したステップと同様に、接着剤硬化温度は１２０℃、加熱時間は２１０秒であった。
【００５４】
図４（Ｂ）に示した加圧ステップにおいて、厚めに形成した第１接着剤４６をクッションとして利用できるため、第１接着剤４６の沈みこみにより圧電素子２８ａ，２８ｂの高さバラツキを吸収することができる。
【００５５】
さらに、溝５１の深さＨ２を上述したような適当な値に設定することにより、第２接着剤の厚さを３μｍ以下と非常に薄く形成することができ、可動電極２６と圧電素子２８ａ，２８ｂとの間の電気的接続を確保することができる。
【００５６】
次いで、図４（Ｃ）に示すように、溝５４を有する第２ステージ５２上にアクチュエータベース２２を搭載する。溝５４の深さは２２０μｍである。アクチュエータベース２２上に同じく熱硬化性エポキシ樹脂からなる第３の接着剤５６を塗布し、第３の接着剤５６上にベース電極２４を載置する。
【００５７】
第２ステージ５２上に第３ヘッド５８を搭載し、アクチュエータベース２２とベース電極２４を第２ステージ５２と第３ヘッド５８で挟みこむ。
【００５８】
第３ヘッド５８は図５に示すように、一対の端部突起５８ａと中央突起５８ｂを有しており、端部突起５８ａと中央突起５８ｂの差Ｈ３は５０μｍである。
【００５９】
第３ヘッド５８に４３ニュートンのプレス荷重を加えながら、第３の接着剤５６を加熱し半硬化させた。接着剤硬化温度及び加熱時間は図４（Ａ）に示したステップと同様であり、接着剤硬化温度は１２０℃、加熱時間は２１０秒であった。
【００６０】
次いで、ベース電極２４上に同じく熱硬化性エポキシ樹脂からなる第４の接着剤を塗布する。さらに、図４（Ｄ）に示すように、図４（Ｂ）のステップで得られた積層体又は接着体を反転し、第４の接着剤上に圧電素子２８ａ，２８ｂを載置する。
【００６１】
第２ステージ５２上に第４ヘッド６０を搭載し、アクチュエータベース２２、ベース電極２４、圧電素子２８ａ，２８ｂ、可動電極２６及び可動プレート３０を第２ステージ５２と第４ヘッド６０で挟みこむ。第４ヘッド６０は深さＨ４＝２００μｍの溝６１を有している。
【００６２】
第４ヘッド６０に４３ニュートンのプレス荷重を加えながら、第４の接着剤を所定時間加熱し半硬化させた。接着剤硬化温度及び加熱時間は図４（Ａ）に示すステップと同様であり、接着剤硬化温度は１２０℃、加熱時間は２１０秒であった。
【００６３】
図４（Ｄ）に示す加圧ステップにおいて、厚めに形成した第３の接着剤５６をクッションとして利用できるため、各部品の厚みバラツキを吸収することができる。
【００６４】
さらに、溝６１の深さＨ４を上述した適当な値に設定することにより、第４の接着剤の厚さを３μｍ以下と非常に薄く形成することができ、ベース電極２４と圧電素子２８ａ，２８ｂとの間の電気的接続を確保することができる。
【００６５】
最後に、図４（Ｄ）で得られた接着積層体を加熱炉に入れ、１２０℃で約３０分加熱して、第１乃至第４の接着剤を完全硬化させた。
【００６６】
各部品上に塗布する接着剤の量を制御するため、図６に示すような複数の転写ピン６４を使用するピン転写方式で接着剤を塗布した。各ピン６４は０．４９ｍｍの直径を有している。スキージにより厚み１００〜１５０μｍに伸ばされた接着剤層に図６に示す複数の転写ピン６４を押し当て、各転写ピン６４に接着剤を塗布する。
【００６７】
この転写ピン６４を図７（Ａ）〜図７（Ｃ）に丸で示す転写位置に押し当て、各部品への接着剤塗布を行う。図７（Ａ）に示すように、ベース電極２４には接着剤を５点で塗布し、図７（Ｂ）に示すように可動電極２６には接着剤を４点で塗布し、図７（Ｃ）に示すように各圧電素子２８ａ又は２８ｂには接着剤を２点で塗布する。
【００６８】
実際は、ベース電極２４に代わってアクチュエータベース２２に接着剤を塗布し、可動電極２６に代わって可動プレート３０に接着剤を塗布し、圧電素子２８ａ，２８ｂに代わって可動電極２６及びベース電極２４に接着剤を塗布する。
【００６９】
図８を参照すると、接着剤の連続転写回数と転写径との関係が示されている。多少のバラツキはあるが、このピン転写方式によれば約７００μｍ程度の転写径が得られることがわかる。
【００７０】
図９を参照すると、接着剤の連続転写回数と塗布重量との関係が示されている。図９から明らかなように、最初の数十回を除き、塗布重量０．０１６ｍｇを２５０回以上安定して塗布することができる。
【００７１】
図１０を参照すると、各部品を接着した後の拡大断面図が示されている。上述したように、第２の接着剤４７及び第４の接着剤５７は３μｍ以下の厚さを有しているため、可動電極２６と圧電素子２８ａとの間及びベース電極２４と圧電素子２８ａとの間の電気的導通を確保できる。
【００７２】
また、第１の接着剤４６及び第３の接着剤５６は十分な厚さを有しているため、可動プレート３０と可動電極２６との間及びアクチュエータベース２２とベース電極２４との間の絶縁を提供することができる。
【００７３】
次に、図１１（Ａ）〜図１１（Ｄ）を参照して、本発明第１実施形態のピエゾマイクロアクチュエータの他の製造方法又は第２の製造方法について説明する。
【００７４】
図１１（Ａ）に示すステップは、図４（Ａ）に示すステップと同様であるため、その説明を省略する。さらに、図１１（Ｂ）に示すステップは、図４（Ｃ）に示すステップと同様であるため、その説明を省略する。
【００７５】
本実施形態の製造方法では、図１１（Ｃ）に示すように、ベース電極２４上に圧電素子２８ａ，２８ｂを接着する。即ち、ベース電極２４に第３の接着剤を塗布し、その上に圧電素子２８ａ，２８ｂを載置する。
【００７６】
次いで、第５ヘッド６４を第２ステージ５２上に載置し、アクチュエータベース２２、ベース電極２４及び圧電素子２８ａ，２８ｂを第２ステージ５２と第５ヘッド６４で挟みこむ。
【００７７】
第５ヘッド６４は図１２に示すように一対の端部突起６４ａと中央突起６４ｂを有しており、端部突起６４ａと中央突起６４ｂの高さの差Ｈ５は９０μｍである。
【００７８】
第５ヘッド６４に４３ニュートンのプレス荷重を加えながら、１２０℃で２１０秒間加熱して、第３の接着剤を半硬化した。Ｈ５の値を上述したような適当な値に設定することにより、第３の接着剤の厚さを３μｍメートル以下と非常に薄く形成することができ、ベース電極２４と圧電素子２８ａ，２８ｂとの間の電気的接続を確保することができる。
【００７９】
さらに、図１１（Ｃ）のプレスステップにおいて、厚く形成した第２の接着剤５６をクッションとして利用できるため、圧電素子２８ａ，２８ｂの厚さの差を吸収することができる。
【００８０】
図１１（Ｄ）に示すステップは、図４（Ｄ）のステップと同様であるため、その説明を省略する。第２の製造方法においても、図１１（Ｄ）で得られた積層体を加熱炉に入れ、１２０℃で約３０分間加熱して各接着剤を完全硬化した。
【００８１】
第１の製造方法では、図４（Ｂ）に示すように可動電極２６上に圧電素子２８ａ，２８ｂをまず接着するが、第２の製造方法では、図１１（Ｃ）に示すように固定電極２４に圧電素子２８ａ，２８ｂをまず接着する点が第１及び第２の製造方法で相違する。
【００８２】
第１の製造方法でピエゾマイクロアクチュエータを製造したところ、その歩留まりは約９２％であった。加熱時間が長いことからピエゾマイクロアクチュエータの各部品１６個を１シートとして繋げ、１６個のピエゾマイクロアクチュエータを一度に形成することで時間短縮を行った。歩留まりの結果は上述した値と同様であった。
【００８３】
この場合、プレス荷重は１個を製造するときの１６倍の約６８０ニュートンであり、その他は同じ加熱温度と加熱時間とした。１６個一括処理であることから、１個当たりの加熱時間は約１３秒と短縮することができた。ピン転写方式の接着剤塗布であるため、１６個を一括処理することができ、ディスペンス方式よりも時間短縮をすることができた。
【００８４】
図１３を参照すると、本発明第２実施形態のピエゾマイクロアクチュエータの分解斜視図が示されている。ベース電極２４´はアクチュエータベース２２に接着される。ベース電極２４´は面積の大きい第１の導体パターン２４ａと、第１の導体パターンとは独立した面積の小さい第２の導体パターン２４ｂを有している。
【００８５】
一対の剪断型圧電素子２８ａ，２８ｂがベース電極２４´に接着される。第１ワイヤー６８により一対の圧電素子２８ａと２８ｂがボンディング接続され、第２ワイヤー７０により圧電素子２８ａとベース電極２４´の第２導体パターン２４ｂがボンディング接続される。
【００８６】
可動プレート３０が圧電素子２８ａ，２８ｂに接着される。そして、可動プレート３０にサスペンション１８´がスポット溶接等により固着される。
【００８７】
本実施形態のピエゾマイクロアクチュエータ１６´は、第１実施形態の可動電極２６を省略し、２本のワイヤー６８，７０により一対の圧電素子２８ａ，２８ｂをベース電極２４´の導体パターン２４ｂに接続したものである。
【００８８】
図１４（Ａ）〜図１４（Ｃ）を参照して、第２実施形態のピエゾマイクロアクチュエータ１６´の製造方法について説明する。まず、図１４（Ａ）に示すように、第１の接着剤５６によりベース電極２４´をアクチュエータベース２２に接着する。図１４（Ａ）の加圧ステップは、図１１（Ｂ）のステップと同様であるため、それ以上の説明を省略する。
【００８９】
次いで、図１４（Ｂ）に示すように、第２の接着剤により圧電素子２８ａ，２８ｂをベース電極２４´に接着する。図１４（Ｂ）の加圧ステップは、図１１（Ｃ）のステップと同様であるため、それ以上の説明を省略する。
【００９０】
次いで、図１４（Ｂ）で得られた接着積層体を図１４（Ｃ）に示すように吸引穴７６を有する第３ステージ７２上に搭載する。第３ステージ７２は第２ステージ５２と同様に深さ２２０μｍの溝７４を有している。
【００９１】
圧電素子２８ａ，２８ｂに熱硬化性エポキシ樹脂からなる接着剤７８をピン転写により塗布し、接着剤７８上に可動プレート３０を載置する。次いで、吸引穴８２を有する第６ヘッド８０を第３ステージ７２上に搭載し、アクチュエータベース２２、ベース電極２４、圧電素子２８ａ，２８ｂ及び可動プレート３０を第３ステージ７２と第６ヘッド８０により挟みこむ。第６ヘッド８０は第４ヘッド６０と同様に、深さＨ４の溝８１を有している。
【００９２】
第３ステージ７２及び第６ヘッド８０の吸引穴７６，８２で真空吸引しつつ、第６ヘッド８０に所定のプレス荷重、即ち４３ニュートンのプレス荷重を加えながら、１２０℃で２１０秒間加熱し、接着剤７８を半硬化した。
【００９３】
上下から真空吸引しながら加熱及び加圧するのは、接着剤７８の厚さを確保するためである。これにより、約２０μｍの接着剤層７８を形成することができた。
【００９４】
次いで、図１４（Ｃ）で得られた積層体を加熱炉に入れ、１２０℃で約３０分間加熱して各接着剤を完全に硬化させた。
【００９５】
加熱時間が長いことからピエゾマイクロアクチュエータ１６´の各部品１６個を１シートとして繋げ、１６個のピエゾマイクロアクチュエータ１６´を一度に形成することで時間短縮を行った。歩留まり結果は１個ずつ製造するのと同様に約９２％であった。
【００９６】
プレス荷重が１個ずつ製造する場合の１６倍の約６８０ニュートンであり、その他は同じ加熱温度と加熱時間とした。１６個一括処理であることから、１個当たりの加熱時間は約１３秒と短縮できた。ピン転写方式による接着剤塗布であるため、１６個を一括処理することができ、ディスペンス方式よりも時間短縮を図ることができた。
【００９７】
以上説明した実施形態から明らかなように、本発明は接着剤層の厚みを制御する各部品又は部材の接着方法に特徴がある。上述した説明では、本発明の接着方法をピエゾマイクロアクチュエータの製造方法に適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数部材の接着方法にも同様に適用可能である。
【００９８】
本発明は以下の付記を含むものである。
【００９９】
（付記１） マイクロアクチュエータの製造方法であって、
可動プレート上に第１の接着剤を塗布し、
該第１の接着剤上に可動電極を載置し、
可動プレートと可動電極を第１ステージと第１ヘッドで挟み、該第１ヘッドに所定の第１プレス荷重を加えながら第１所定時間加熱することにより、該第１の接着剤を半硬化させ、
前記可動電極上に第２の接着剤を塗布し、
該第２の接着剤上に圧電素子を載置し、
前記可動プレート、前記可動電極及び前記圧電素子を前記第１ステージと第２ヘッドで挟み、該第２ヘッドに所定の第２プレス荷重を加えながら第２所定時間加熱することにより、前記第２の接着剤を半硬化させ、
アクチュエータベース上に第３の接着剤を塗布し、
該第３の接着剤上にベース電極を載置し、
前記アクチュエータベースと前記ベース電極を第２ステージと第３ヘッドで挟み、該第３ヘッドに所定の第３プレス荷重を加えながら第３所定時間加熱することにより、前記第３の接着剤を半硬化させ、
前記ベース電極上に第４の接着剤を塗布し、
該第４の接着剤上に前記圧電素子を載置し、
前記アクチュエータベース、前記ベース電極、前記圧電素子、前記可動電極及び前記可動プレートを前記第２ステージと第４ヘッドで挟み、該第４ヘッドに所定の第４プレス荷重を加えながら第４所定時間加熱することにより、前記第４の接着剤を半硬化させる、
ことを特徴とするマイクロアクチュエータの製造方法。
【０１００】
（付記２） 前記第１乃至第４の接着剤は熱硬化性エポキシ樹脂から構成される付記１記載のマイクロアクチュエータの製造方法。
【０１０１】
（付記３） 前記第１乃至第４の接着剤は複数のピンを用いて塗布される付記１記載のマイクロアクチュエータの製造方法。
【０１０２】
（付記４） 付記１で得られた接着積層体を所定温度で第５所定時間加熱することにより、前記第１乃至第４の接着剤を完全硬化させるステップを更に含む付記１記載のマイクロアクチュエータの製造方法。
【０１０３】
（付記５） マイクロアクチュエータの製造方法であって、
可動プレート上に第１の接着剤を塗布し、
該第１の接着剤上に可動電極を載置し、
前記可動プレートと前記可動電極を第１ステージと第１ヘッドで挟み、該第１ヘッドに所定の第１プレス荷重を加えながら第１所定時間加熱することにより、前記第１の接着剤を半硬化させ、
アクチュエータベース上に第２の接着剤を塗布し、
該第２の接着剤上にベース電極を載置し、
前記アクチュエータベースと前記ベース電極を第２ステージと第２ヘッドで挟み、該第２ヘッドに所定の第２プレス荷重を加えながら第２所定時間加熱することにより、前記第２の接着剤を半硬化させ、
前記ベース電極上に第３の接着剤を塗布し、
該第３の接着剤上に圧電素子を載置し、
前記アクチュエータベース、前記ベース電極及び前記圧電素子を前記第２ステージと第３ヘッドで挟み、該第３ヘッドに所定の第３プレス荷重を加えながら第３所定時間加熱することにより、前記第３の接着剤を半硬化させ、
前記圧電素子上に第４の接着剤を塗布し、
該第４の接着剤上に前記可動電極を載置し、
前記アクチュエータベース、前記ベース電極、前記圧電素子、前記可動電極及び前記可動プレートを前記第２ステージと第４ヘッドで挟み、該第４ヘッドに所定の第４プレス荷重を加えながら第４所定時間加熱することにより、前記第４の接着剤を半硬化させる、
ことを特徴とするマイクロアクチュエータの製造方法。
【０１０４】
（付記６） 前記第１乃至第４の接着剤は熱硬化性エポキシ樹脂から構成される付記５記載のマイクロアクチュエータの製造方法。
【０１０５】
（付記７） 前記第１乃至第４の接着剤は複数のピンを用いて塗布される付記５記載のマイクロアクチュエータの製造方法。
【０１０６】
（付記８） 付記５で得られた接着積層体を所定温度で第５所定時間加熱することにより、前記第１乃至第４の接着剤を完全硬化させるステップを更に含む付記５記載のマイクロアクチュエータの製造方法。
【０１０７】
（付記９） マイクロアクチュエータであって、
アクチュエータベースと、
第１の接着剤により前記アクチュエータベースに接着されたベース電極と、
第２の接着剤により前記ベース電極に接着された、素子の厚さ方向と垂直で互いに逆向きの分極方向を有する第１及び第２の剪断型圧電素子と、
第３の接着剤により前記第１及び第２圧電素子に接着された可動電極と、
第４の接着剤により前記可動電極に接着された可動プレートとを具備し、
前記第２及び第３の接着剤は、それぞれ前記第１及び第２圧電素子と前記ベース電極との間及び前記第１及び第２圧電素子と前記可動電極との間の電気的導通を許容するのに十分な薄さを有しており、
前記第１及び第４接着剤は、それぞれ前記アクチュエータベースと前記ベース電極との間及び前記可動プレートと前記可動電極との間の電気的絶縁を提供するのに十分な厚さを有していることを特徴とするマイクロアクチュエータ。
【０１０８】
（付記１０） 前記第１乃至第４の接着剤は熱硬化性エポキシ樹脂から構成され、前記第２及び第３の接着剤は３μｍ以下の厚さを有している付記９記載のマイクロアクチュエータ。
【０１０９】
（付記１１） マイクロアクチュエータの製造方法であって、
アクチュエータベース上に第１の接着剤を塗布し、
該第１の接着剤上にベース電極を載置し、
前記アクチュエータベースと前記ベース電極を第１ステージと第１ヘッドで挟み、該第１ヘッドに所定の第１プレス荷重を加えながら第１所定時間加熱することにより、前記第１の接着剤を半硬化させ、
前記ベース電極上に第２の接着剤を塗布し、
該第２の接着剤上に圧電素子を載置し、
前記アクチュエータベース、前記ベース電極及び前記圧電素子を前記第１ステージと第２ヘッドで挟み、該第２ヘッドに所定の第２プレス荷重を加えながら第２所定時間加熱することにより、前記第２の接着剤を半硬化させ、
前記圧電素子上に第３の接着剤を塗布し、
該第３の接着剤上に可動プレートを載置し、
前記アクチュエータベース、前記ベース電極、前記圧電素子及び前記可動プレートを第１吸引穴を有する第２ステージと第２吸引穴を有する第３ヘッドで挟み、該第１及び第２吸引穴で真空吸引しつつ前記第３ヘッドに所定の第３プレス荷重を加えながら第３所定時間加熱することにより、前記第３の接着剤を半硬化させる、
ことを特徴とするマイクロアクチュエータの製造方法。
【０１１０】
（付記１２） 前記第１乃至第３の接着剤は熱硬化性エポキシ樹脂から構成される付記１１記載のマイクロアクチュエータの製造方法。
【０１１１】
（付記１３） 前記第１乃至第３の接着剤は複数のピンを用いて塗布される付記１１記載のマイクロアクチュエータの製造方法。
【０１１２】
（付記１４） 付記１１で得られた接着積層体を所定温度で第４所定時間加熱することにより、前記第１乃至第３の接着剤を完全硬化させるステップを更に含む付記１１記載のマイクロアクチュエータの製造方法。
【０１１３】
（付記１５） マイクロアクチュエータであって、
アクチュエータベースと、
第１の接着剤により前記アクチュエータベースに接着されたベース電極と、
第２の接着剤により前記ベース電極に接着された、素子の厚さ方向と垂直で互いに逆向きの分極方向を有する第１及び第２の剪断型圧電素子と、
第３の接着剤で前記第１及び第２圧電素子に接着された可動プレートと、
前記第１及び第２圧電素子を接続する第１ワイヤーと、
前記第１及び第２圧電素子のいずれか一方を前記ベース電極に接続する第２ワイヤーとを具備し、
前記ベース電極は前記第２の接着剤を介して前記第１及び第２圧電素子に電気的に接続される第１導体パターンと、前記第２ワイヤーに接続される前記第１導体パターンとは電気的に独立した第２導体パターンを有しており、
前記第２の接着剤は、前記ベース電極と前記第１及び第２圧電素子との間の電気的導通を許容するのに十分な薄さを有しており、
前記第１及び第３接着剤は、それぞれ前記アクチュエータベースと前記ベース電極との間及び前記可動プレートと前記第１及び第２圧電素子との間の電気的絶縁を提供するのに十分な厚さを有していることを特徴とするマイクロアクチュエータ。
【０１１４】
（付記１６） 前記第２の接着剤は熱硬化性エポキシ樹脂から構成され、３μｍ以下の厚さを有している付記１５記載のマイクロアクチュエータ。
【０１１５】
（付記１７） 複数の部材の接着方法であって、
第１部材上に第１の接着剤を塗布し、
該第１の接着剤上に第２部材を載置し、
前記第１及び第２部材を第１ステージと第１ヘッドで挟み、該第１ヘッドに所定の第１プレス荷重を加えながら第１所定時間加熱することにより、前記第１の接着剤を半硬化させ、
前記第２部材上に第２の接着剤を塗布し、
該第２の接着剤上に第３部材を載置し、
前記第１部材と第３部材を前記第１ステージと第２ヘッドで挟み、該第２ヘッドに所定の第２プレス荷重を加えながら第２所定時間加熱することにより、前記第２の接着剤を半硬化させる、
ことを特徴とする複数の部材の接着方法。
【０１１６】
（付記１８） アクチュエータベース上にベース電極、圧電素子、可動電極、可動プレートが順次、接着剤を介して積層されてなるマイクロアクチュエータの製造方法において、
前記アクチュエータベースと前記ベース電極との間の接着剤が半硬化の状態で前記圧電素子を前記ベース電極上に搭載することを特徴とするマイクロアクチュエータの製造方法。
【０１１７】
（付記１９） アクチュエータベース上にベース電極、圧電素子、可動電極、可動プレートが順次、接着剤を介して積層されてなるマイクロアクチュエータの製造方法において、
前記可動プレートと前記可動電極との間の接着剤が半硬化の状態で前記圧電素子を前記可動電極上に搭載することを特徴とするマイクロアクチュエータの製造方法。
【０１１８】
【発明の効果】
本発明は以上詳述したように、接着剤層の厚みを制御することにより、同一の絶縁性接着剤を使用して必要に応じて電気的接続と電気的絶縁を提供することができ、歩留まり良くマイクロアクチュエータを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）は本発明のピエゾマイクロアクチュエータを利用した二重アクチュエータの平面図、図１（Ｂ）はその側面図である。
【図２】本発明第１実施形態のピエゾマイクロアクチュエータの分解斜視図である。
【図３】図３（Ａ）は第１実施形態のピエゾマイクロアクチュエータを採用したヘッドアセンブリの側面図であり、図３（Ｂ）はその平面図である。
【図４】図４（Ａ）〜図４（Ｄ）は第１実施形態のピエゾマイクロアクチュエータの製造方法を説明する図である。
【図５】第３ヘッドの寸法関係を示す図である。
【図６】転写ピンの形状を示す図である。
【図７】図７（Ａ）はベース電極への接着剤転写位置を示す図であり、図７（Ｂ）は可動電極への接着剤転写位置を示す図であり、図７（Ｃ）は圧電素子への接着剤転写位置を示す図である。
【図８】接着剤の連続転写回数と転写径との関係を示す図である。
【図９】接着剤の連続転写回数と塗布重量との関係を示す図である。
【図１０】各部品接着後のピエゾマイクロアクチュエータの概略拡大断面図である。
【図１１】図１１（Ａ）〜図１１（Ｄ）は第１実施形態のピエゾマイクロアクチュエータの他の製造方法を説明する図である。
【図１２】第５ヘッドの寸法関係を示す図である。
【図１３】本発明第２実施形態のピエゾマイクロアクチュエータの分解斜視図である。
【図１４】図１４（Ａ）〜図１４（Ｃ）は第２実施形態のピエゾマイクロアクチュエータの製造方法を説明する図である。
【符号の説明】
２ 二重アクチュエータ
１０ アクチュエータアーム
１６ ピエゾマイクロアクチュエータ
１８ サスペンション
２０ 磁気ヘッド
２２ アクチュエータベース
２４ ベース電極
２８ａ，２８ｂ 剪断型圧電素子
２６ 可動電極
３０ 可動プレート
４４ 第１ステージ
４８ 第１ヘッド
５０ 第２ヘッド
５２ 第２ステージ
５８ 第３ヘッド
６０ 第４ヘッド
６４ 第５ヘッド
７２ 第３ステージ
８０ 第６ヘッド

Claims (3)

  1. マイクロアクチュエータの製造方法であって、
    可動プレート上に第１の接着剤を塗布し、
    該第１の接着剤上に可動電極を載置し、
    可動プレートと可動電極を第１ステージと第１ヘッドで挟み、該第１ヘッドに所定の第１プレス荷重を加えながら第１所定時間加熱することにより、該第１の接着剤を半硬化させ、
    前記可動電極上に第２の接着剤を塗布し、
    該第２の接着剤上に圧電素子を載置し、
    前記可動プレート、前記可動電極及び前記圧電素子を前記第１ステージと第２ヘッドで挟み、該第２ヘッドに所定の第２プレス荷重を加えながら第２所定時間加熱することにより、前記第２の接着剤を半硬化させ、
    アクチュエータベース上に第３の接着剤を塗布し、
    該第３の接着剤上にベース電極を載置し、
    前記アクチュエータベースと前記ベース電極を第２ステージと第３ヘッドで挟み、該第３ヘッドに所定の第３プレス荷重を加えながら第３所定時間加熱することにより、前記第３の接着剤を半硬化させ、
    前記ベース電極上に第４の接着剤を塗布し、
    該第４の接着剤上に前記圧電素子を載置し、
    前記アクチュエータベース、前記ベース電極、前記圧電素子、前記可動電極及び前記可動プレートを前記第２ステージと第４ヘッドで挟み、該第４ヘッドに所定の第４プレス荷重を加えながら第４所定時間加熱することにより、前記第４の接着剤を半硬化させる、
    ことを特徴とするマイクロアクチュエータの製造方法。
  2. マイクロアクチュエータの製造方法であって、
    可動プレート上に第１の接着剤を塗布し、
    該第１の接着剤上に可動電極を載置し、
    前記可動プレートと前記可動電極を第１ステージと第１ヘッドで挟み、該第１ヘッドに所定の第１プレス荷重を加えながら第１所定時間加熱することにより、前記第１の接着剤を半硬化させ、
    アクチュエータベース上に第２の接着剤を塗布し、
    該第２の接着剤上にベース電極を載置し、
    前記アクチュエータベースと前記ベース電極を第２ステージと第２ヘッドで挟み、該第２ヘッドに所定の第２プレス荷重を加えながら第２所定時間加熱することにより、前記第２の接着剤を半硬化させ、
    前記ベース電極上に第３の接着剤を塗布し、
    該第３の接着剤上に圧電素子を載置し、
    前記アクチュエータベース、前記ベース電極及び前記圧電素子を前記第２ステージと第３ヘッドで挟み、該第３ヘッドに所定の第３プレス荷重を加えながら第３所定時間加熱することにより、前記第３の接着剤を半硬化させ、
    前記圧電素子上に第４の接着剤を塗布し、
    該第４の接着剤上に前記可動電極を載置し、
    前記アクチュエータベース、前記ベース電極、前記圧電素子、前記可動電極及び前記可動プレートを前記第２ステージと第４ヘッドで挟み、該第４ヘッドに所定の第４プレス荷重を加えながら第４所定時間加熱することにより、前記第４の接着剤を半硬化させる、
    ことを特徴とするマイクロアクチュエータの製造方法。
  3. マイクロアクチュエータの製造方法であって、
    アクチュエータベース上に第１の接着剤を塗布し、
    該第１の接着剤上にベース電極を載置し、
    前記アクチュエータベースと前記ベース電極を第１ステージと第１ヘッドで挟み、該第１ヘッドに所定の第１プレス荷重を加えながら第１所定時間加熱することにより、前記第１の接着剤を半硬化させ、
    前記ベース電極上に第２の接着剤を塗布し、
    該第２の接着剤上に圧電素子を載置し、
    前記アクチュエータベース、前記ベース電極及び前記圧電素子を前記第１ステージと第２ヘッドで挟み、該第２ヘッドに所定の第２プレス荷重を加えながら第２所定時間加熱することにより、前記第２の接着剤を半硬化させ、
    前記圧電素子上に第３の接着剤を塗布し、
    該第３の接着剤上に可動プレートを載置し、
    前記アクチュエータベース、前記ベース電極、前記圧電素子及び前記可動プレートを第１吸引穴を有する第２ステージと第２吸引穴を有する第３ヘッドで挟み、該第１及び第２吸引穴で真空吸引しつつ前記第３ヘッドに所定の第３プレス荷重を加えながら第３所定時間加熱することにより、前記第３の接着剤を半硬化させる、
    ことを特徴とするマイクロアクチュエータの製造方法。
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