JP4250940B2 - 薄膜圧電体素子およびその製造方法並びにこれを用いたアクチュエータ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微小位置決め用や圧電センサとして用いる薄膜圧電体素子およびその製造方法並びにこれを用いたアクチュエータ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体技術の進歩とともに半導体製造技術を用いて微小機械を作製し、種々の機構部を大幅に小型化しようとする努力がなされており、このような技術によるマイクロアクチュエータ等の機械的電気素子が脚光を浴びている。このような素子は小型で高精度の機械機構部品を実現でき、かつ、半導体プロセスを用いることで、その生産性を大きく改善できる。特に、圧電体素子を用いたマイクロアクチュエータは、走査型トンネル顕微鏡の微小変位用や磁気ディスク記録再生装置（以下、ディスクドライブ装置とよぶ）のヘッドスライダの微小位置決め用等に応用されている。
【０００３】
例えば、ディスクドライブ装置では、磁気ディスクに対して情報の記録再生を行う磁気ヘッドはヘッドスライダに搭載され、アクチュエータアームに取り付けられている。このアクチュエータアームをボイスコイルモータ（以下、ＶＣＭとよぶ）によって揺動させることで、磁気ディスク上の所定のトラック位置に位置決めして、磁気ヘッドで記録再生を行っている。しかし、記録密度の向上とともに、このような従来のＶＣＭのみの位置決めでは十分な精度を確保できなくなってきている。このために、ＶＣＭの位置決め手段に加えて、圧電体素子を用いた微小位置決め手段によりヘッドスライダを微小駆動させて高速、高精度の位置決めを行う技術の提案がなされている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
上記したようなアクチュエータを含め、圧電体素子は種々の応用が期待されている。しかしながら、従来はグリーンシート積層方式あるいは厚膜多層形成方式で形成されることが多かった。これは、上記の製造方法がコスト的に安く、かつ、比較的簡単に積層化が可能で、変位量を大きくできることによる。しかしながら、これらの製造方法で作製した圧電体素子の一層の厚みは数１０μｍ程度であるため、１００Ｖ程度の駆動電圧を必要としていた。
【０００５】
これに対して、小型で、低電圧駆動が可能で、大きな変位量を実現するために、薄膜作成方式により同様に積層する方式も提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような薄膜製造方法による圧電体素子は、シリコン単結晶基板等の基板上に形成し種々の加工を行った後、最終的に圧電体素子として利用するときには基板を除去して使用する必要があることが多い。基板を除去して圧電体素子単独とすると、これらは薄いため損傷を生じさせずに圧電体実装用基板上に実装することが非常に困難であり、量産性に大きな課題を有している。
【０００６】
このような点を考慮して、焦電素子や圧電体素子を別に設けた電極形成基板上に量産性よく実装する製造方法が示されている（例えば、特許文献２参照）。それによると、素子転写治具を用意し、仮基板上に形成された素子を樹脂や両面粘着テープ等によりこの素子転写治具に所定の配置にして接着した後、仮基板のみを選択的にエッチングする。次に、電極形成基板上に設けられた電極と素子の電極とを対向させて貼り合わせ、例えばはんだ付けにより接合する。この後、素子を接着している樹脂あるいは粘着テープ等を溶解除去して素子転写治具から素子を分離することで、電極形成基板上に所定の形状で接合された焦電素子や圧電体素子が形成される。素子転写治具上に素子が接着固定されているので、仮基板が選択的にエッチング除去されても素子の変形や損傷が生じないし、所定の配置状態を保持でき、電極形成基板上に一括して貼り合わせることができる。
【０００７】
また、有機薄膜が形成された焦電薄膜を開口部が設けられた基板上に接着した後、焦電薄膜が形成された基板をエッチング除去することで、焦電薄膜が有機薄膜のみで保持される構造が示されている（例えば、特許文献３参照）。このような構造とすることで、素子間の熱分離が容易で、作製工数を削減でき、量産性の改善を実現している。
【０００８】
【特許文献１】
特開平８−８８４１９号公報
【特許文献２】
特開平１１−３４５８３３号公報
【特許文献３】
特開平４−１７００７７号公報
【非特許文献１】
超高ＴＰＩ化とピギーバックアクチュエータ（ＩＤＥＭＡ Ｊａｐａｎ Ｎｅｗｓ Ｎｏ．３２、ｐｐ４−７、国際ディスクドライブ協会発行）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述の特許文献２では、仮基板ごと個別に分離された状態の素子を素子転写治具上に接着している。しかし、このように素子を１個づつ接着する方式では、それぞれの素子間の貼り合わせ精度を高めることは困難である。すなわち、素子が小型でかつ電極端子の数が多くなるほど、さらに、素子転写治具上に貼り合わせる素子の数が多くなるほど、電極形成基板と素子転写治具上に貼り合わせた複数の素子間の位置ずれの影響が大きくなり、このために位置合わせが難しくなる。また、接着層ははんだ付けの実装温度に耐える材料で、かつ、その温度を受けた後でも薬液により除去できるような材料であることが要求される。
【００１０】
さらに、特許文献３では、所定の基板上に形成した焦電薄膜を覆うように有機薄膜を形成した後、開口部を設けたポリイミド基板上に接着し、その後焦電薄膜が形成された基板をエッチング除去して、開口部では焦電薄膜が有機薄膜のみで保持される構造の焦電型赤外線検出器の製造方法である。この製造方法の場合にも、ポリイミド基板のような実装用基板上に焦電薄膜が形成された基板ごと接着した後に、この基板のみをエッチング除去している。すなわち、実装後に焦電薄膜が形成された基板をエッチングすることになるので、このエッチングのための薬液あるいはガスにより実装用基板や配線電極が変質したり、また、実装用基板の形状が制約を受けるという課題も生じる。
【００１１】
本発明は、素子形成基板上に薄膜技術を用いて薄膜圧電体素子を形成し、素子形成基板をエッチング除去後も薄膜圧電体素子が素子保持膜で保持される構造とすることで、実装組立工程まで薄膜圧電体素子が初期の配置状態を維持するようにして、実装工程まで含めて量産性のよい薄膜圧電体素子の製造方法および薄膜圧電体素子を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、第１電極膜、圧電体薄膜および第２電極膜をこの順に積層してなる平板状の積層体、またはこの積層体の第２電極膜同士を対向させて積層した二層積層体を素子形成基板上に形成し、所定の接続電極膜を設けてなる薄膜圧電体素子を素子形成基板の一方の面上に複数個形成し、これらの薄膜圧電体素子を含んで素子形成基板の一方の面上に素子保持膜を被覆し、薄膜圧電体素子が形成されている領域の素子形成基板を除去することで薄膜圧電体素子を素子保持膜で保持させた後、素子保持膜で保持された薄膜圧電体素子を個別または所定の単位ごとに分離する方法からなる。
【００１３】
また、本発明の薄膜圧電体素子は、平板状の薄膜圧電体素子の圧電体として機能する領域の両表面に、樹脂からなる素子保持膜と、この素子保持膜と同じ材料で同じ厚さの樹脂保護膜とを形成した構成からなり、さらにこれらからなる２個の薄膜圧電体素子を素子保持膜と樹脂保護膜とで連結して一体化した構成としてアクチュエータ装置用としたものである。
【００１４】
この製造方法により、素子形成基板上に形成された複数の薄膜圧電体素子は、素子形成基板がエッチング等で除去されても、外周部の枠と素子保持膜とによって初期の配置状態が保持される。このため、これら複数の薄膜圧電体素子に対して樹脂保護膜や接着樹脂層を同時に一括して形成することや、これらの膜のフォトリソやエッチング加工が容易に行える。また、薄膜圧電体素子を圧電体実装用基板上に位置合わせして実装する場合も、一定の配列ピッチであるので自動実装機を用いて量産性よく、かつ、高精度に行うことが可能である。
【００１５】
さらに、一対で構成された薄膜圧電体素子同士が素子保持膜により連結されているので、圧電体実装用基板上に実装するときの精度と量産性が向上できる。また、薄膜圧電体素子の圧電体として機能する領域の両表面が、同じ材料で同じ厚さの素子保持膜と樹脂保護膜とで形成されているので、そりが生じず圧電体特性が低下しない。また、全体が樹脂からなる素子保持膜と樹脂保護膜とにより保護されるので、薄膜圧電体素子の腐食やゴミの発生を防止でき、アクチュエータ装置として使用するときの信頼性が大きく向上する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、第１電極膜、圧電体薄膜および第２電極膜をこの順に積層してなる平板状の積層体、またはこの積層体の第２電極膜同士を対向させて積層した二層積層体を素子形成基板上に形成し、所定の接続電極膜を設けてなる薄膜圧電体素子を素子形成基板の一方の面上に複数個形成する工程と、薄膜圧電体素子を含んで素子形成基板の一方の面上に樹脂からなる素子保持膜を被覆し、薄膜圧電体素子が形成されている領域の素子形成基板を除去することで薄膜圧電体素子を素子保持膜で保持させる工程と、素子保持膜で保持された薄膜圧電体素子を個別または所定単位ごとに分離する工程とを有する方法からなる。
【００１７】
この製造方法により、複数の薄膜圧電体素子は素子形成基板が除去されても素子保持膜で保持されるので、初期の配置状態が保持される。したがって、複数の薄膜圧電体素子に対して、同時に一括して接着樹脂層を形成する作業やフォトリソ、エッチングによる加工が容易に行える。
【００１８】
また、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、薄膜圧電体素子を素子保持膜で保持させる工程が、薄膜圧電体素子を含んで素子形成基板の一方の面上に樹脂からなる素子保持膜を被覆し、素子保持膜が被覆された素子形成基板の一方の面を仮固定用基板と対向させて仮固定用基板に固定用樹脂で接着固定するとともに、素子形成基板の一方の面の反対面の外周部から所定の幅の外周領域と素子形成基板の外周側端部とを固定用樹脂で被覆した後、固定用樹脂で被覆された領域以外の素子形成基板をエッチング除去する方法からなる。
【００１９】
このような製造方法とすることにより、素子形成基板の薄膜圧電体素子が形成されている領域部のみを選択的にエッチング除去して枠体を容易に作製することができる。枠体を作製することにより、薄膜圧電体素子が保持される素子保持膜の撓みやしわの発生を防止できる。このエッチングとしては、素子形成基板を溶解する薬液中に浸積してエッチング除去してもよいし、ドライエッチングで行ってもよい。
【００２０】
また、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、薄膜圧電体素子を素子保持膜で保持させる工程が、薄膜圧電体素子を含んで素子形成基板の一方の面上に樹脂からなる素子保持膜を被覆し、素子形成基板の一方の面の反対面の外周部で、薄膜圧電体素子が形成されていない領域部を素子形成基板がエッチングされる雰囲気ではエッチングされない材料からなるマスクで遮蔽した後、マスクで遮蔽されていない素子形成基板領域をドライエッチングにより除去する方法からなる。
【００２１】
このような製造方法により、素子形成基板の外周部を枠状に残すような選択的なエッチングを行う場合に、仮固定用基板や固定用樹脂を用いずにすむので工程を簡略にしながら、薄膜圧電体素子を素子保持膜と外周枠部で保持する構造を実現できる。
【００２２】
例えば、素子形成基板として酸化マグネシウム単結晶基板（以下、ＭｇＯ基板とよぶ）を用いる場合には、マスク材料としてはステンレス、クロム、銅、あるいはクロム等をメッキした銅や鉄等の金属、ガラスまたはアルミナ等のセラミックを使用して、これらを枠状にして素子形成基板に密着させてドライエッチングすることができる。また、これらの材料をスパッタリング等で成膜して、エッチングすべき素子形成基板面上の膜をエッチング除去し、その他の部分を枠状に残してマスクとしてもよい。例えば、素子形成基板としてシリコン単結晶基板（以下、Ｓｉ基板とよぶ）を用いる場合には、アルミニウム等の金属やアルミナ等のセラミック材料を用いて、Ｓｉ基板をエッチングしない枠状部分のみにこれらの膜を形成してマスクとしてもよい。
【００２３】
また、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、薄膜圧電体素子を素子保持膜で保持させる工程が、素子形成基板の外周部の薄膜圧電体素子が形成されていない領域部上で、素子形成基板の一方の面上に薄膜圧電体素子を囲む形状の枠体を固定し、薄膜圧電体素子と枠体の側端部とを含んで素子形成基板の一方の面上に樹脂からなる素子保持膜を被覆した後、素子形成基板を選択的に除去する方法からなる。
【００２４】
この製造方法により、枠体としては金属材料やセラミック材料あるいはガラス等の種々の材料を用いることができる。金属材料を用いれば、枠体の強度を確保するために必要な種々の加工が容易に行える。例えば、素子形成基板に固定する枠体の表面に段差を設ければ、素子形成基板に固定するための枠体の幅を小さくしながら、枠体全体の幅を大きくすることができる。このような構造とすれば、枠体としての強度を十分に確保しながら、素子形成基板に固定するための幅を小さくできるので、素子形成基板上に作製できる薄膜圧電体素子数を多くでき、量産性を向上できる。また、仮固定用基板を用いる必要がなくなり、製造工程を簡略化できる。なお、素子形成基板の除去は、薬液中に浸積して行うウエットエッチング、反応ガス中で行うドライエッチング、あるいは所定の厚さまで機械的に研磨して薄板化した後に薬液によるエッチングやドライエッチング等で行うことができる。
【００２５】
また、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、薄膜圧電体素子を素子保持膜で保持させる工程が、素子形成基板の外周部に内接するように枠体を素子形成基板に嵌合する工程と、薄膜圧電体素子と枠体の側端部とを含んで素子形成基板の一方の面上に樹脂からなる素子保持膜を被覆した後、素子形成基板を選択的に除去する方法からなる。
【００２６】
この製造方法により、薄膜圧電体素子を素子形成基板の外周部近傍まで作製することが可能となり、素子形成基板上に形成できる圧電体素子数を増加できるので量産性を向上できる。さらに、枠体は素子形成基板の外周部に嵌合するのみでよいので、製造工程も簡略化される。なお、素子形成基板の除去は薬液中に浸積してエッチングすることも、あるいはドライエッチングでも可能であるし、所定の厚さまで枠体と一緒に機械的に研磨して除去した後に薬液によるエッチングやドライエッチングを行う方法でもよい。また、枠体を素子形成基板に嵌合する場合、素子形成基板面と枠体の面とはほぼ同一面とすることが望ましい。しかしながら、嵌合後に接着樹脂層の被覆や絶縁保護膜の形成、あるいはこれらを所定のパターン形状に加工するためのフォトリソ、エッチングプロセスが行える範囲であれば、枠体の面と素子形成基板面とは同一面でなくてもよい。
【００２７】
また、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、素子保持膜で保持された薄膜圧電体素子を個別または所定の単位ごとに分離する工程が、薄膜圧電体素子を実装するための実装用基板と接続電極膜を形成する面に対して反対側の表面とを対向させて、薄膜圧電体素子に押圧力を印加して素子保持膜ごと薄膜圧電体素子を実装用基板表面へ移動させて、接着樹脂層により実装用基板へ接着固定する方法からなる。
【００２８】
この製造方法により、実装用基板に薄膜圧電体素子を実装するときにも初期の配置状態を保持しているので、高精度の位置合わせが容易で、かつ圧電体素子を損傷することが少なくなり、量産性と歩留まりが大きく改善できる。
【００２９】
また、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、薄膜圧電体素子を実装用基板に接着固定後に素子保持膜を溶解液により溶解除去する工程をさらに付加した方法からなる。素子形成基板から分離された状態の薄膜圧電体素子において素子保持膜が残っている場合には、素子保持膜は薄膜圧電体素子の耐湿性に対する保護や薄膜圧電体素子からのゴミ発生を抑制する作用を有するが、同時に薄膜圧電体素子の変位に対しては抑制的に作用する。この製造方法により、素子保持膜を最終的に溶解除去して、薄膜圧電体素子の変位量の低下を防止することもできる。
【００３０】
また、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、素子保持膜は加熱または紫外線照射により接着性が低下する特性を有し、薄膜圧電体素子を実装用基板に接着固定するとき、あるいはその後に加熱または紫外線照射して接着性を低下させて薄膜圧電体素子から分離する工程をさらに付加した方法からなる。
【００３１】
このような材料特性の素子保持膜を用いて薄膜圧電体素子から素子保持膜を分離する工程を付加することにより、薄膜圧電体素子の変位量の低下を防止することもできる。この素子保持膜の分離工程は薬液を使用せず、ドライプロセスであるので、薄膜圧電体素子を実装用基板へ接着した後でも容易に行うことができ、しかも特に新しい設備を必要としない。このような素子保持膜としては、例えば熱分解温度が２００℃である熱可塑性の接着剤を用いて、実装後に上述の温度に加熱すれば接着性が低下するので、薄膜圧電体素子から簡単に剥離させることができる。
【００３２】
また、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、素子保持膜として液状の有機樹脂を塗布し、乾燥硬化させて形成する方法からなる。
【００３３】
この製造方法により、薄膜圧電体素子を含む素子形成基板面上に比較的均一で薄い樹脂膜を形成できる。また、有機樹脂膜は柔軟性を有するので、破れ難いだけでなく、実装用基板に薄膜圧電体素子を実装後に素子保持膜を残しておいても、薄膜圧電体素子の変位量の低下に対する影響が少ない。この有機樹脂膜としては、ポリイミド、フォトレジスト、ゴム系の樹脂あるいは熱可塑性接着剤等で、この工程以降に要求される２００℃程度の加熱温度に耐える材料であればいずれでも用いることができる。
【００３４】
また、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、素子保持膜としてプラズマ重合反応により有機樹脂膜を形成する方法からなる。
【００３５】
この製造方法により、薄膜圧電体素子を含む素子形成基板表面上に素子保持膜を均一に形成できる。特に、この方法では液状の樹脂材料を塗布するときに生じ易い凹部での厚さの増加や、凸部での厚さの減少等が生じず、どのような場所にも均一に形成できるので、薄くても強度の安定した素子保持膜を形成できる。この有機樹脂膜としては、２種以上のモノマーを蒸発させて基板上で重合反応させたポリイミド薄膜、あるいは高分子を蒸発させプラズマ中に導入して重合反応させて作製する薄膜、例えばポリイミド、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）等を用いることができる。
【００３６】
また、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、第１電極膜、圧電体薄膜および第２電極膜をこの順に積層してなる平板状の積層体、またはこの積層体の第２電極膜同士を対向させて積層した二層積層体を素子形成基板上に形成し、第１電極膜および第２電極膜を外部機器に電気的に接続するための接続電極膜を設けてなる複数個の薄膜圧電体素子を素子形成基板の一方の面上に形成する工程と、素子形成基板の薄膜圧電体素子が形成された一方の面を表面が粘着性を有する可撓性基板に対向させて貼り合わせる工程と、素子形成基板を選択的に除去して薄膜圧電体素子を可撓性基板で保持させる工程と、可撓性基板で保持された薄膜圧電体素子を個別または所定単位ごとに分離する工程とを有する方法からなる。
【００３７】
この製造方法により、複数の薄膜圧電体素子は素子形成基板がエッチング除去されても可撓性基板で保持されるので、初期の配置状態が保持される。したがって、複数の薄膜圧電体素子に対して、同時に一括して接着樹脂層を形成する作業やフォトリソ、エッチングによる加工が容易に行える。
【００３８】
また、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、可撓性基板で保持された薄膜圧電体素子を個別または所定単位ごとに分離する工程が、可撓性基板として紫外線を照射することにより粘着性が低下する材料を用いて、薄膜圧電体素子を接着固定するための実装用基板と接続電極膜形成面に対して反対側の薄膜圧電体素子の表面とを対向させて実装用基板に薄膜圧電体素子を接着固定する際に、可撓性基板に紫外線を照射しながら薄膜圧電体素子を加熱し押圧力を印加して、薄膜圧電体素子を可撓性基板から剥離するとともに実装用基板に接着固定する方法からなる。
【００３９】
この製造方法により、可撓性基板から薄膜圧電体素子の分離が容易に行えるので、実装用基板へ薄膜圧電体素子を接着固定する作業工程が簡略化できる。
【００４０】
なお、素子形成基板を除去して薄膜圧電体素子のみが可撓性基板上に保持された状態で、可撓性基板を外周部から均一に引き伸ばして薄膜圧電体素子同士の間隔を広げることができる可撓性基板を用いることも可能である。このような可撓性基板を用いれば、実装用基板上へ薄膜圧電体素子を接着するときの押圧ツールの作業性を改善できる。このような可撓性基板としては、例えば半導体基板をダイシングするときに貼り付ける粘着性を有したフィルムを使用することもできるし、さらにこのようなフィルムのみを用いて、このフィルム上に素子形成基板をエッチングする薬液に耐える粘着剤を塗布して使用することもできる。
【００４１】
また、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、素子形成基板を除去することで露出した第１電極膜を含む薄膜圧電体素子表面に素子保持膜と同じ材料で同じ厚さに樹脂保護膜を形成する方法からなる。
【００４２】
この製造方法により、薄膜圧電体素子の圧電体としての機能を生じる領域においては両表面に同じ材料で同じ厚さの膜が形成されるので、そりが発生せず、かつ耐環境性、特に耐湿性を向上できる。この樹脂保護膜は、素子保持膜と同様な方法で容易に作製することができる。
【００４３】
さらに、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、２個の薄膜圧電体素子を一対として構成し、一対の薄膜圧電体素子を素子保持膜から分離後も少なくとも一部が素子保持膜で連結されるように作製する方法からなる。
【００４４】
この製造方法により、アクチュエータ装置として使用する場合に大きな変位量を得ることができる。また、隣接する薄膜圧電体素子を一対として用いることで、これらの薄膜圧電体素子間の特性ばらつきを低減でき、アクチュエータ装置として安定な動作が可能となる。
【００４５】
さらに、本発明の薄膜圧電体素子は、第１電極膜、圧電体薄膜および第２電極膜をこの順に積層した平板状の積層体と、第１電極膜および第２電極膜を外部機器に電気的に接続するために積層体の一方の表面の端部に形成された接続電極膜と、接続電極膜が形成された積層体の一方の表面に樹脂からなる素子保持膜と他方の表面に素子保持膜と同一材料で同一厚さの樹脂保護膜が形成されてなる構成を有する。
【００４６】
この構成により、平板状の積層体のうち圧電体として機能する領域の両表面には、同じ材料と同じ厚さの素子保持膜と樹脂保護膜とが形成されるので、そりが生じず、安定な圧電特性を得るだけでなく、耐湿性の改善とごみ発生を抑制することができる。
【００４７】
さらに、本発明の薄膜圧電体素子は、第１電極膜、圧電体薄膜および第２電極膜をこの順に積層した積層体の第２電極膜同士を対向させて積層した平板状の二層積層体と、第１電極膜および第２電極膜を外部機器に電気的に接続するために二層積層体の一方の表面の端部に形成された接続電極膜と、接続電極膜が形成された二層積層体の一方の表面に樹脂からなる素子保持膜と他方の表面に素子保持膜と同一材料で同一厚さの樹脂保護膜が形成されてなる構成を有する。
【００４８】
この構成により、平板状の二層積層体の圧電体として機能する領域の両表面には、同じ材料と同じ厚さの素子保持膜と樹脂保護膜とが形成されるので、そりが生じず、安定な圧電特性を得ることができるだけでなく、耐湿性の改善とごみ発生を抑制することができる。さらに、圧電体薄膜が二層積層されているので、薄膜圧電体素子の変位特性を大きく改善できる。
【００４９】
また、本発明の薄膜圧電体素子は、２個の薄膜圧電体素子を一対として構成し、一対の薄膜圧電体素子は、その長さ方向に所定の隙間を設けて同一平面上に配置されるとともに、この隙間の中心を通る線分に対して対称な形状を有し、かつこの隙間の少なくとも一部に素子保持膜と樹脂保護膜とが形成されて薄膜圧電体素子が連結されている構成を有する。
【００５０】
この構成により、平板状の積層体の圧電体として機能する領域の両表面には、同じ材料と同じ厚さの素子保持膜と樹脂保護膜とが形成されるので、そりが生じず、安定な圧電特性を得ることができるだけでなく、耐湿性の改善とごみ発生を抑制することができる。さらに、長さ方向の線分に対して対称な形状であり、素子保持膜で連結されているので、実装用基板上に接着固定する場合にも、薄膜圧電体素子間の位置ずれ等が生じず、精度よく接着固定できる。この結果、一対の薄膜圧電体素子のそれぞれの圧電特性ばらつきを非常に小さくすることができる。なお、素子保持膜と樹脂保護膜とにより連結する場合に、一対の薄膜圧電体素子の全長にわたって連結してもよいし、必要な部分のみに限定して連結する構成としてもよい。
【００５１】
さらに、本発明のアクチュエータ装置は、ディスクに記録再生を行うためのヘッドを搭載したスライダと、スライダがその端部で支持され、スライダの近傍に一対の薄膜圧電体素子が接着固定されたフレクシャーと、フレクシャーの他方の端部が固着され、軸受部で回転自在に軸支されたアクチュエータアームとを有し、上記の一対の薄膜圧電体素子は、第１電極膜、圧電体薄膜および第２電極膜をこの順に積層した平板状の積層体と、第１電極膜および第２電極膜を外部機器に電気的に接続するために積層体の一方の表面の端部に形成された接続電極膜と、接続電極膜が形成された積層体の一方の表面に樹脂からなる素子保持膜と他方の表面に素子保持膜と同一材料で同一厚さの樹脂保護膜が形成されてなる薄膜圧電体素子の２個を一対として構成し、一対の薄膜圧電体素子がその長さ方向に所定の隙間を設けて同一平面上に配置されるとともに、この隙間の中心を通る線分に対して対称な形状を有し、かつこの隙間の少なくとも一部に素子保持膜と樹脂保護膜とが形成されて薄膜圧電体素子間が連結されている構成を有する。
【００５２】
この構成により、一対の薄膜圧電体素子のそれぞれの圧電特性ばらつきを非常に小さくすることができるので、アクチュエータ装置として高精度で安定な動作を実現できる。また、長期間作動させてもごみ等の発生が少なく、高信頼性のディスクドライブ装置を実現できる。
【００５３】
さらに、本発明のアクチュエータ装置は、ディスクに記録再生を行うためのヘッドを搭載したスライダと、スライダがその端部で支持され、スライダの近傍に一対の薄膜圧電体素子が固定されたフレクシャーと、フレクシャーの他方の端部が固着され、軸受部で回転自在に軸支されたアクチュエータアームとを有し、上記の一対の薄膜圧電体素子は、第１電極膜、圧電体薄膜および第２電極膜をこの順に積層した積層体の第２電極膜同士を対向させて積層した平板状の二層積層体と、第１電極膜および第２電極膜を外部機器に電気的に接続するために二層積層体の一方の表面の端部に形成された接続電極膜と、接続電極膜が形成された二層積層体の一方の表面に樹脂からなる素子保持膜と他方の表面に素子保持膜と同一材料で同一厚さの樹脂保護膜とが形成されてなる薄膜圧電体素子の２個を一対として構成し、一対の薄膜圧電体素子がその長さ方向に所定の隙間を設けて同一平面上に配置されるとともに、この隙間の中心を通る線分に対して対称な形状を有し、かつこの隙間の少なくとも一部に素子保持膜と樹脂保護膜とが形成されて薄膜圧電体素子が連結されている構成を有する。
【００５４】
この構成により、一対の薄膜圧電体素子のそれぞれの圧電特性ばらつきを非常に小さくすることができるので、アクチュエータ装置として高精度で安定な動作を実現できる。また、長期間作動させてもごみ等の発生が少なく、高信頼性のディスクドライブ装置を実現できる。
【００５５】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００５６】
（第１の実施の形態）
図１（Ａ）は、第１の実施の形態の製造方法により作製した２個の薄膜圧電体素子を一対としたアクチュエータ装置の薄膜圧電体素子部分の平面図である。このアクチュエータ装置はディスクドライブ装置において、ヘッドスライダをディスク上の所定のトラック位置に高精度に微小位置決めするために用いられる。２個の薄膜圧電体素子８は、長さ方向に所定の隙間を有し、この隙間の中心線であるＡ−Ａ線に対して対称な形状に形成され、実装用基板であるフレクシャー３０に接着固定されている。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示すＸ−Ｘ線に沿った断面図を示すが、これらの図を用いてその構成を説明する。
【００５７】
薄膜圧電体素子８は、それぞれ第１電極膜１１と第２電極膜１３とで挟まれた圧電体薄膜１２からなる２個の積層体１０をそれらの第２電極膜１３同士を接着層１４で接着することによって積層一体化した二層積層体に、さらに絶縁保護膜１５および接続電極膜１６を成膜し、所定のパターン形成を行うことで構成されている。
【００５８】
ここで、第１電極膜１１と第２電極膜１３とは白金（Ｐｔ）が好適であり、圧電体薄膜１２としてはチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）が好適であるが、本発明はこれらの材料に限定されるものではなく、チタン酸鉛、ジルコン酸鉛等の圧電性を有する膜であれば同様に使用できる。また、第１電極膜１１と第２電極膜１３についても、金、ロジウム、ルテニウム等の貴金属や酸化ルテニウム等の酸化物導電体を用いることもできる。
【００５９】
なお、図１に示すように、素子保持膜２０は薄膜圧電体素子８の表面だけでなく、それらの隙間部分にも形成した状態である。このようにすることで、２個の薄膜圧電体素子８が連結され一体化されている。これにより、実装用基板であるフレクシャー３０に接着固定するときの薄膜圧電体素子８間の位置ずれがなくなり、かつ実装作業性も大幅に改善される。さらに、薄膜圧電体素子８の耐湿性改善とゴミ発生を抑制することもできる。
【００６０】
接続電極膜１６が形成されていない方の第１電極膜１１面上に接着樹脂層２５を形成し、フレクシャー３０に接着固定する。フレクシャー３０には、薄膜圧電体素子８の電極パッド１８に対応する位置に圧電体電極パッド３４が設けられ、この圧電体電極パッド３４と電極パッド１８とを、例えばワイヤリード３７で接続する。
【００６１】
なお、フレクシャー３０は、薄膜圧電体素子８を接着している領域から延在するようにヘッドスライダ（図示せず）を固定するためのスライダ保持部３１を有し、このスライダ保持部３１にはヘッドスライダ（図示せず）に搭載されているヘッド（図示せず）の配線部とを接続するためのヘッド電極パッド３２が設けられている。このヘッド電極パッド３２からは、ヘッド電極配線３３が薄膜圧電体素子８間のフレクシャー３０上を引き回され、圧電体電極パッド３４から引き回された圧電体電極配線３５と同様に外部機器との接続パッド（図示せず）まで引き回されている。
【００６２】
図２は、本発明の薄膜圧電体素子を搭載したアクチュエータ装置をディスクドライブ装置に用いた例を示す模式図である。アクチュエータ装置２３０は、ディスク２１０に記録再生を行うヘッド（図示せず）が搭載されたヘッドスライダ２３１、一対の薄膜圧電体素子８、フレクシャー３０、サスペンション２３３、板バネ部２３４および支持アーム２３６から構成されている。なお、サスペンション２３３、板バネ部２３４および支持アーム２３６からアクチュエータアームが構成される。また、フレクシャー３０は、スライダ保持部３１のヘッド電極パッド３２と薄膜圧電体素子８部分の圧電体電極パッド３４とからヘッド電極配線３３と圧電体電極配線３５とが支持アーム２３６の近傍まで延在されて、外部機器との接続パッド３０１に接続されている。
【００６３】
ヘッドスライダ２３１はフレクシャー３０に支持され、ディスク２１０に対向する面にヘッド（図示せず）が搭載されている。ヘッドスライダ２３１の近傍のフレクシャー３０上に一対の薄膜圧電体素子８が接着固定されている。
【００６４】
フレクシャー３０はアクチュエータアームの一部であるサスペンション２３３に他方の端部が固定されており、サスペンション２３３は板バネ部２３４に固定され、さらにこの板バネ部２３４は支持アーム２３６に固定されている。
【００６５】
支持アーム２３６は、軸受部２４０に軸支されており、自由に回転可能である。さらに、支持アーム２３６には、この支持アーム２３６を回動させるためのＶＣＭを構成するボイスコイル２５０が取り付けられている。このボイスコイル２５０と筐体（図示せず）に固定されたマグネット（図示せず）によりＶＣＭを構成している。したがって、このアクチュエータ装置２３０は、ＶＣＭによる位置決めと一対の薄膜圧電体素子８による位置決めとの２段階による位置決めが可能である。
【００６６】
以下、このアクチュエータ装置２３０を用いたディスクドライブ装置の動作について説明する。ディスク２１０がスピンドルモータ２２０により回転駆動されると、ヘッドスライダ２３１とディスク２１０との間に空気が流入して空気潤滑膜を形成する。この空気潤滑膜の圧力と板バネ部２３４からの押圧力とが釣り合った位置で、ヘッドスライダ２３１が浮上し安定状態となる。この浮上距離は、約１０ｎｍから５０ｎｍである。このような浮上状態で、ヘッドをディスク２１０の所定のトラック位置に位置決めするため、支持アーム２３６がＶＣＭにより回動される。通常のディスクドライブ装置では、このＶＣＭのみで所定のトラック位置に位置決めできる。しかし、さらに高密度の記録を行うためにトラックピッチを微小にする場合、より高精度の位置決めが要求される。これを行うのが一対の薄膜圧電体素子８である。一対の薄膜圧電体素子８は、フレクシャー３０のヘッドスライダ２３１近傍に取り付けられており、この薄膜圧電体素子８を駆動することにより、サスペンション２３３や支持アーム２３６とは無関係にヘッドの位置をディスク２１０の半径方向に数μｍ程度自由に移動させることができる。すなわち、一対の薄膜圧電体素子８の一方が伸びる方向で、かつ他方が縮む方向に電圧を印加すれば、ディスク２１０の半径方向（図１に示すＹ−Ｙ方向）にヘッドを数μｍ程度移動させることができる。
【００６７】
以上のような動作により、ＶＣＭによる位置決めと薄膜圧電体素子８による高精度位置決めの２段構成の位置決めができる。なお、このアクチュエータ装置２３０は、一例であって、特にアクチュエータアームの構造については本実施の形態には限定されない。
【００６８】
このような薄膜圧電体素子８の製造方法を図３と図４の製造工程図をもとに説明する。なお、図１に示した構成要素と対応する要素には同一符号を付している。
【００６９】
図３（Ａ）は、素子形成基板７上に一対の薄膜圧電体素子８を複数個形成した状態を示す。この図では一対の薄膜圧電体素子８が二対しか示されていないが、具体的には図５に示すように素子形成基板７上には多数の薄膜圧電体素子８が一定の配置構成で形成されている。素子形成基板７としては、ＭｇＯ基板、Ｓｉ基板、サファイヤ基板またはチタン酸ジルコン酸鉛単結晶基板等の単結晶基板だけでなく、ステンレス鋼等の金属材料を用いることもできる。
【００７０】
薄膜圧電体素子８の作製方法について説明する。素子形成基板７上の二層積層体は、素子形成基板７と同じ基板上に第１電極膜１１、圧電体薄膜１２および第２電極膜１３を積層し、この基板と素子形成基板とを対向させて接着層１４により接着した後、一方の基板をエッチング除去し、さらに図１（Ａ）に示すような一方が直角である台形状にフォトリソとエッチング加工すれば得られる。なお、このときに、第２電極膜１３の一部が露出するようにビアホールも形成する。その後、絶縁保護膜１５を形成し、それぞれの電極膜の一部が露出するようにフォトリソとエッチング加工し、さらに接続電極膜１６を形成して図１（Ａ）に示すような形状に加工すれば薄膜圧電体素子８が作製できる。
【００７１】
なお、絶縁保護膜１５としては、ポリイミドのような有機樹脂膜でもよいし、酸化珪素膜のような無機絶縁膜でもよい。成膜方法としても、塗布法やプラズマ化学気相反応法による成膜あるいはスパッタリングによる成膜等、化学的成膜方法や物理的成膜方法のいずれでもよい。
【００７２】
このように薄膜圧電体素子８が形成された面上に、図３（Ｂ）に示すように樹脂からなる素子保持膜２０を形成する。この素子保持膜２０は、衝撃が加わってもクラック等が生じないような柔軟性のある材料で、しかも薄膜圧電体素子８を含む凹凸のある面上にも比較的均一な厚さで形成することが要求される。例えば、ポリアミド樹脂をスピンコートし乾燥させた後、３５０℃程度の温度でイミド化処理を行って形成したポリイミド膜であってもよいし、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）等の有機樹脂を塗布し熱硬化させたＢＣＢ膜でもよい。さらに、一般に用いられるフォトレジスト材料、あるいは絶縁樹脂材料で、この後の工程で加えられる温度に耐えることができる材料であれば、素子保持膜２０として用いることもできる。素子保持膜２０の形成には、スピンコート法のみでなく、霧状にして吹き付ける方法やロールコーティング方法を使用することもできる。また、モノマーを蒸発させ、プラズマ中で重合反応を生じさせて高分子膜を形成する方式で、例えばポリイミド膜やＢＣＢ膜を形成して素子保持膜２０としてもよい。複数の薄膜圧電体素子８を保持できる強度があれば、その厚さはできるだけ薄いことが望ましいが、ポリイミド樹脂膜の場合には約２〜５μｍが適当である。
【００７３】
接続電極膜１６領域に形成された素子保持膜２０の一部をフォトリソとエッチングにより除去して電極パッド１８を形成する。これにより、電極パッド１８以外が素子保持膜２０で覆われた形状が得られる。素子保持膜２０に上記の加工を行った後、図３（Ｃ）に示すように仮固定用基板５を素子保持膜２０が形成された面と対向させ、固定用樹脂６で固定する。さらに、素子形成基板７の薄膜圧電体素子８が形成されていない面の外周部から所定の幅の外周領域７ａと素子形成基板７の外周側端部７ｂまでを含めて、図示するように同様の固定用樹脂６を用いて覆い、保護する。この仮固定用基板５としては、例えばガラス、アルミナ等のセラミック、あるいはリン酸系の薬液に侵されないクロム等をメッキした金属板等を用いることができる。また、固定用樹脂６としては、例えばワックスやフォトレジストを用いればよい。
【００７４】
このような形状とした後に、素子形成基板７のみを選択的にエッチングする薬液中に全体を浸漬して、固定用樹脂６で保護されていない素子形成基板７部分をエッチング除去する。例えば、素子形成基板７として、ＭｇＯ基板を用いる場合には、リン酸系の薬液を用いれば他の材料を侵さずにＭｇＯ基板のみを選択的にエッチングできる。また、素子形成基板７として、Ｓｉ基板を用いる場合には、フッ酸と硝酸の混液を用いれば同様に選択エッチングが可能である。さらに、これらの基板をドライエッチングで除去してもよい。この結果、図３（Ｄ）に示すように、素子形成基板７は枠状になり、素子形成基板７側の第１電極膜（図示せず）面が露出した形状が得られる。
【００７５】
この状態の基板を用いて、接着樹脂層２５をこの第１電極膜（図示せず）面上に形成する。その後、固定用樹脂６を溶解する溶解液中に浸して、固定用樹脂６を溶解させ仮固定用基板５を除去すると、接着樹脂層２５が形成された薄膜圧電体素子８が、素子保持膜２０と素子形成基板７の外周枠部のみで保持された構造を得ることができる。これを図４（Ａ）に示す。
【００７６】
なお、接着樹脂層２５は、固定用樹脂６を溶解して仮固定用基板５を除去した後に形成してもよい。また、フレクシャー３０面上に形成してもよい。接着樹脂層２５としては、例えば、感光性を有し、熱圧着による接着が可能な材料を全面に塗布した後フォトリソとエッチングを行うことで、第１電極膜面上のみに接着樹脂層２５を形成する。また、シート状の接着樹脂を薄膜圧電体素子８と同一形状に加工した後、第１電極膜面上に貼り付けて接着樹脂層２５としてもよい。あるいは、インクジェット方式で直接第１電極膜面上のみに接着樹脂を塗布して、接着樹脂層２５とすることもできる。
【００７７】
接着樹脂層２５を形成後図４（Ｂ）に示すように、ベース４０上に載置されたフレクシャー３０と薄膜圧電体素子８とを位置合わせし、押圧ツール４２に荷重Ｆを印加して薄膜圧電体素子８の周辺部の素子保持膜２０を切断しながらフレクシャー３０に薄膜圧電体素子８を熱圧着して接着固定する。接着が完了したら押圧ツール４２を薄膜圧電体素子８から離間させ、電極パッド１８と圧電体電極パッド３４間をワイヤボンディング等の方法でワイヤリード３７により接続すれば、図１に示すフレクシャー３０に実装された薄膜圧電体素子８が得られる。すなわち、本実施の形態の製造方法では、フレクシャー３０上に実装された薄膜圧電体素子８は、電極パッド１８が形成される側の面には絶縁保護膜１５と樹脂からなる素子保持膜２０とが形成されており、この反対面には接着樹脂層２５のみが形成されている構成である。
【００７８】
この製造方法では、素子形成基板７を除去しても、薄膜圧電体素子８は素子保持膜２０により図５に示すような初期の配置形態を保持している。このため、薄膜圧電体素子８を実装用基板であるフレクシャー３０に実装するための接着樹脂層２５の形成や位置合わせおよび熱圧着工程が確実に、かつ簡単に行うことができるので薄膜圧電体素子８の量産性を大きく向上できる。
【００７９】
（第２の実施の形態）
図６は、本発明の薄膜圧電体素子の第２の実施の形態の製造方法の工程を説明するための図であり、図１から図３までに示した構成要素と対応する要素には同一符号を付している。
【００８０】
図６（Ａ）は、図３（Ａ）と同様に素子形成基板７上に図１に示した薄膜圧電体素子８を形成した状態を示す。この状態の基板を用いて、図６（Ｂ）に示すように、素子形成基板７の外周部で、かつ、薄膜圧電体素子８が形成されていない領域部７ｃに枠体５０を接着剤により固定する。この枠体５０としては、素子形成基板７を除去するときの薬液やガス等で侵されない材料であれば良く、例えばステンレス鋼等の金属、ガラス、アルミナ等のセラミック、液晶ポリマー等のプラスチック等を加工して用いることができる。
【００８１】
枠体５０を素子形成基板７に固定後、この枠体５０、薄膜圧電体素子８およびこれらの素子が形成されている素子形成基板７の平面を含む全面に樹脂からなる素子保持膜２０を形成する。この素子保持膜２０の形成は、第１の実施の形態で説明したと同様な材料、成膜方法で行える。
【００８２】
素子保持膜２０を形成した後、素子形成基板７のみをエッチングする薬液中に全体を浸漬して、素子形成基板７をすべてエッチング除去すると、薄膜圧電体素子８が素子保持膜２０と枠体５０のみで保持された形状が得られる。なお、素子形成基板７の除去は薬液によるエッチング除去だけでなく、ドライエッチングでも可能であるし、さらに機械的に研磨して薄くした後にウエットエッチングあるいはドライエッチングしてもよい。
【００８３】
この状態で、エッチングにより露出した薄膜圧電体素子８の第１電極膜（図示せず）上に接着樹脂を塗布して、接着樹脂層２５を形成する。この接着樹脂層２５も第１の実施の形態と同様な材料および作製法を用いることができる。接着樹脂層２５までを形成した状態を図６（Ｃ）に示す。
【００８４】
次に、ベース４０上に実装用基板であるフレクシャー３０を載置し、薄膜圧電体素子８とフレクシャー３０とを位置合わせした後、押圧ツール４２により荷重Ｆを印加しながら加熱してやれば、薄膜圧電体素子８はフレクシャー３０に接着固定される。これを図６（Ｄ）に示す。押圧ツール４２を離間させた後、さらに薄膜圧電体素子８の電極パッド１８とフレクシャー３０の圧電体電極パッド３４とをワイヤボンディング方式によりワイヤリード３７で接続すれば、図１に示すようなフレクシャー３０上に薄膜圧電体素子８が実装された構成が得られる。
【００８５】
なお、圧電体薄膜を形成するために通常使用する素子形成基板７は、ＭｇＯ基板やＳｉ基板等であり、これらは脆性材料であるので枠状にエッチングして外周枠部を形成すると割れ易い。しかし、本実施の形態で用いる枠体５０は素子形成基板７とは別個の基板を用いることができるので、金属のように強度の大きな材料を自由に選択することができる。このため、接着樹脂層２５の形成やフレクシャー３０への実装時の取り扱いで割れることがなく、これらの工程での歩留まり低下が生じるのを防止できる。
【００８６】
なお、本実施の形態では、枠体５０は素子形成基板７上の外周部に固定したが、本製造方法はこれに限定されるものではない。例えば、図７に示すように、素子形成基板７の外周に内接するように枠体５４を嵌合させて、薄膜圧電体素子８、枠体５４の側面部５４ａおよび素子形成基板７面上に素子保持膜２０を被覆してもよい。このような構成とすることで、素子形成基板７をできるだけ広い面積で使用することが可能となり、同時に作製できる薄膜圧電体素子数が多くなり、生産性を向上できる。
【００８７】
なお、第１および第２の実施の形態では、薄膜圧電体素子８をフレクシャー３０に実装後も素子保持膜２０を残存させ、これを保護膜としても利用する構成としたが、本発明はこれに限定されない。素子保持膜２０としては、素子形成基板７をエッチング除去したときに薄膜圧電体素子８が保持されればよいので、薄膜圧電体素子８の一部のみに形成するようにして、この一部のみが実装後において残存するようにしてもよい。例えば、電極パッド１８を設ける薄膜圧電体素子８の周辺部のみに素子保持膜２０を形成してもよいし、さらに数箇所に素子保持膜２０を部分的に形成してもよい。すなわち、素子保持膜２０による薄膜圧電体素子８の保持はその全面で行う必要はなく、確実に保持されさえすれば部分的であってもよい。一部のみで保持するような形状とするためには、全面に成膜後フォトリソとエッチングで不要部分を除去してもよいし、印刷あるいはインクジェット方式等で所定部分のみに形成してもよい。
【００８８】
（第３の実施の形態）
図８（Ａ）は、第３の実施の形態の製造方法により作製した２個の薄膜圧電体素子を一対としてアクチュエータ装置に用いる薄膜圧電体素子の平面図である。図８（Ｂ）は、Ｂ−Ｂ線に沿った断面図で、図８（Ｃ）はＣ−Ｃ線に沿った断面図である。この一対の薄膜圧電体素子は、第１の実施の形態と同様に図２に示すディスクドライブ装置に用いることができる。なお、図１から図４までと同様な構成要素については同じ符号を付している。
【００８９】
本実施の形態の薄膜圧電体素子８０は、それぞれ第１電極膜１１と第２電極膜１３とで挟まれた圧電体薄膜１２からなる２個の積層体１０を、それらの第２電極膜１３同士を接着層１４で接着することによって積層一体化した二層積層体を用いている。この二層積層体の構造および形状については、第１の実施の形態の薄膜圧電体素子８と同じである。
【００９０】
本実施の形態の薄膜圧電体素子８０は、以下の点が第１の実施の形態の薄膜圧電体素子８と異なる。第１は、第１電極膜１１と第２電極膜１３とを外部機器に接続するための接続電極膜１６を形成する領域のみに絶縁保護膜１５０が形成されていることである。図８（Ａ）から（Ｃ）よりわかるように、絶縁保護膜１５０は接続電極膜１６の形成領域には形成されているが、それ以外の領域には形成されていない。
【００９１】
第２は、薄膜圧電体素子８０の接続電極膜１６が形成される領域を除く領域が圧電体として機能する領域であるが、この領域には樹脂からなる素子保持膜２０と、この素子保持膜２０と同じ材料で同じ厚さに形成した樹脂保護膜２００が形成されていることである。
【００９２】
第３は、薄膜圧電体素子８０の接続電極膜１６形成領域近傍の隙間部分と先端近傍の隙間部分とに素子保持膜２０と樹脂保護膜２００とからなる素子間連結部２０１、２０２が形成されて、薄膜圧電体素子８０間が連結されていることである。
【００９３】
第４は、薄膜圧電体素子８０が素子保持膜２０と樹脂保護膜２００とからなる保持連結部２０３、２０４、２０５が実装後に切断されて、その一部が残された状態となっていることである。
【００９４】
以下、このような薄膜圧電体素子８０構造を作製するための製造方法について、特に第１の実施の形態と異なる工程を主体に説明する。第１の実施の形態で説明した二層積層体１０を図８に示すような形状に加工後、絶縁保護膜１５０が接続電極膜１６の形成される領域のみとなるように所定のパターン加工を行い、さらに接続電極膜１６を形成する。このようなプロセスは、一般的な成膜、パターン形成技術で加工することができるので、詳しい説明は省略する。
【００９５】
このような形状とした後、第１の実施の形態の製造方法と同様に全面に樹脂からなる素子保持膜２０を形成し、固定用樹脂を用いて仮固定用基板を貼り合わせ、薄膜圧電体素子８０が形成されている領域の素子形成基板７をエッチング除去した後、固定用樹脂を溶解させれば素子形成基板７の外周枠部と素子保持膜２０とで保持された構造が得られる。次に、素子形成基板７をエッチングして露出した第１電極膜１１を含む面上に素子保持膜２０と同じ材料を用いて、同じ厚さとなるように樹脂保護膜２００を形成する。これを図９に示す。
【００９６】
素子保持膜２０と樹脂保護膜２００を形成後、一対の薄膜圧電体素子８０間を連結する素子間連結部２０１、２０２と、薄膜圧電体素子８０を素子保持膜２０と樹脂保護膜２００とで保持するための保持連結部２０３、２０４、２０５を形成する。これは、通常のフォトリソ、エッチングプロセスにより行うことができる。これらの加工を行うときに、接続電極膜１６上に形成された素子保持膜２０の一部をエッチングして露出させて、電極パッド１８を形成する。この加工を行った状態を図１０と図１１に示す。図１０（Ａ）は、図８（Ａ）と同じ断面部分であり、図１０（Ｂ）は、図８（Ｂ）と同じ断面部分を示す。また、図１１は、素子形成基板７の外周枠部、素子保持膜２０および素子保護膜２００で複数の薄膜圧電体素子が連結されている平面形状を示す。
【００９７】
このような形状とすることにより、実装用基板であるフレクシャー３０に実装するとき、押圧ツール４２で保持連結部２０３、２０４、２０５のみを打ち抜いて切断すればよいので、押圧ツール４２が誤って薄膜圧電体素子８０に接触して損傷させることがない。また、圧電体として機能する領域部の両表面に同じ材料で、かつ同じ厚さの膜が形成されるので、これらの膜によるそりはキャンセルされて生じず、圧電体特性を劣化させることが少ない。
【００９８】
なお、本実施の形態では、薄膜圧電体素子８０をフレクシャー３０に接着する接着樹脂層２５は、フレクシャー３０側に形成する方が作業性としては良好であるが、インクジェット形成等により薄膜圧電体素子８０側に形成することも可能である。
【００９９】
（第４の実施の形態）
図１２は、本発明の薄膜圧電体素子の第４の実施の形態の製造方法を示す工程説明図である。なお、図１から図３に示した構成要素と対応する要素には同一符号を付している。
【０１００】
図１２（Ａ）は、第１の実施の形態の製造方法で説明したものと同じ構造であり、素子形成基板７上に薄膜圧電体素子８が形成された状態を示す。
【０１０１】
この素子形成基板７の薄膜圧電体素子８が形成された面に可撓性基板５６を押し当てて、粘着固定する。このときに、可撓性基板５６単独では曲がりやしわが発生し易いので、これを防止するため枠体５２をこの可撓性基板５６に固定して、可撓性基板５６に張力が加わった状態としておいてから貼り付けることが望ましい。このようにして貼り付けた状態を図１２（Ｂ）に示す。
【０１０２】
なお、図１２（Ｂ）では枠体５２が素子形成基板７に嵌合するようにしているが、本実施の形態の製造方法ではこのような嵌合状態は必須ではなく、適当に隙間があっても特に問題はない。複数の薄膜圧電体素子８が可撓性基板５６に粘着しており、可撓性基板５６の強度が大きいので、素子形成基板７を枠体５２で必ずしも保持する必要がないためである。
【０１０３】
この状態で素子形成基板７のみをエッチングする薬液に全体を浸して、素子形成基板７をエッチング除去し、それにより露出した薄膜圧電体素子８の第１電極膜（図示せず）面に接着樹脂を塗布して、接着樹脂層２５を形成する。これを図１２（Ｃ）に示す。この接着樹脂層２５も、第１の実施の形態の製造方法で説明した材料および成膜方法を用いることができる。
【０１０４】
次に、図１２（Ｄ）に示すように、ベース４０上に載置したフレクシャー３０と薄膜圧電体素子８とを位置合わせして、押圧ツール４２を加圧、加熱すれば、薄膜圧電体素子８はフレクシャー３０と接着固定される。このときに、可撓性基板５６に形成されている粘着層が紫外線照射により粘着性を低下する性質を有したものを用いれば、押圧ツール４２で加圧、加熱すると同時に紫外線照射をすることで、非常に容易に、かつ、確実に可撓性基板５６から薄膜圧電体素子８を剥離することができる。例えば、このような可撓性基板５６としては、半導体をダイシングするときに用いる粘着性を有したフィルム等を利用することもできる。
【０１０５】
このようにして、薄膜圧電体素子８がフレクシャー３０上に接着固定された状態を図１２（Ｅ）に示す。第４の実施の形態では、第１、第２および第３の実施の形態の製造方法の場合と異なり素子保持膜が不要であるので、この膜の形成やパターン加工工程を省略することができる。また、素子形成基板７をエッチング除去した後の薄膜圧電体素子８は可撓性基板５６で保持されるが、この可撓性基板５６は５０μｍ程度の厚さにできるので、作業性が非常に良好である。
【０１０６】
なお、第１の実施の形態から第４の実施の形態までは、一対の薄膜圧電体素子を例として製造方法を説明したが、本発明の製造方法はこれに限定されるものではなく、薄膜圧電体素子が１個のみで用いるような構成でもよい。さらに、アクチュエータ装置としての応用のみでなく、薄膜圧電体素子を用いて変位量を測定するセンサ等も同様の製造方法を用いれば、容易にかつ歩留まりよく製造できる。
【０１０７】
また、薄膜圧電体素子として、第１電極膜と第２電極膜とで挟まれた圧電体薄膜を二層積層する構成で説明したが、特にこの構成に限定されるものではなく、一層のみでも同様な製造方法で製造することができる。
【０１０８】
また、第１、第２および第４の実施の形態では、薄膜圧電体素子の第１電極膜面上に直接接着樹脂層を形成する工法について説明したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、接着樹脂層を形成する前に絶縁性の保護膜をあらかじめ形成し、所定のパターン加工を行った後に接着樹脂層を形成するようにしてもよい。このようにして、第１電極膜を含む薄膜圧電体素子に絶縁性の保護膜を形成することで、耐湿性の改善やゴミ等の発生の防止がより確実に行える。
【０１０９】
さらに、第１および第２の実施の形態ではフレクシャーに薄膜圧電体素子を実装後に素子保持膜が全く残存しないようにすることも本発明の範囲内で可能である。すなわち、素子保持膜を形成する樹脂材料として、例えば熱可塑性接着剤を用いれば、フレクシャーに薄膜圧電体素子を接着後にイソプロパノール等の溶剤でこの熱可塑性接着剤を溶解除去できる。これを溶解除去することによって、実装後の状態で素子保持膜が残存しないようにすることもできる。また、例えば、２００℃、１分以上の加熱で接着特性が低下するような接着樹脂を用いることもできる。この接着樹脂を用いて素子保持膜を形成すれば、フレクシャーに薄膜圧電体素子を接着するときの加熱により、素子保持膜の接着性を低下させて薄膜圧電体素子から素子保持膜を簡単に剥離させることができる。さらに、紫外線照射により粘着性が低下する材料を素子保持膜として塗布形成し、実装時に紫外線を照射しながら加熱、加圧することで、素子保持膜を薄膜圧電体素子から除去する方法でもよい。このように実装後に素子保持膜が残存しないようにすれば、薄膜圧電体素子の接続電極膜上に形成された素子保持膜を除去して電極パッドを形成する工程が不要となるので、工数の削減にもなる。
【０１１０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、第１電極膜、圧電体薄膜および第２電極膜をこの順に積層してなる平板状の積層体、またはこの積層体の第２電極膜同士を対向させて積層した二層積層体を素子形成基板上に形成し、所定の接続電極部を設けてなる薄膜圧電体素子を素子形成基板の一方の面上に複数個形成し、これらの薄膜圧電体素子を含んで素子形成基板の一方の面上に樹脂からなる素子保持膜を被覆し、薄膜圧電体素子が形成されている領域の素子形成基板を除去することで薄膜圧電体素子を素子保持膜で保持させて、複数の薄膜圧電体素子の初期の配置が保持されるようにした方法である。
【０１１１】
これにより、接着樹脂層の形成や保護膜の形成が複数の薄膜圧電体素子に対して同時に一括して形成できる。また、薄膜圧電体素子を実装用基板上に位置合わせして実装する場合に、量産性よく、かつ、高精度に行うことが可能であるという大きな効果が得られる。
【０１１２】
また、本発明の薄膜圧電体素子は、平板状の薄膜圧電体素子の圧電体として機能する領域の両表面に、樹脂からなる素子保持膜と、この素子保持膜と同じ材料で同じ厚さの樹脂保護膜とを形成した構成からなる。さらに、これらからなる２個の薄膜圧電体素子を素子保持膜と樹脂保護膜とで連結して一体化した構成としてアクチュエータ装置用としたものである。
【０１１３】
これにより、薄膜圧電体素子の圧電体として機能する領域の両表面が、同じ材料で同じ厚さの素子保持膜と樹脂保護膜とで形成されているので、そりが生じず圧電体特性が低下しない。また、全体が樹脂からなる素子保持膜と樹脂保護膜とにより保護されるので、薄膜圧電体素子の腐食やゴミの発生を防止でき、アクチュエータ装置として使用するときの信頼性が大きく向上するという大きな効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は、本発明の第１の実施の形態の製造方法により作製した薄膜圧電体素子部分の平面図
（Ｂ）は、Ｘ−Ｘ線に沿った断面図
【図２】本発明の薄膜圧電体素子を搭載したアクチュエータ装置を用いたディスクドライブ装置の例を示す模式図
【図３】本発明の薄膜圧電体素子の第１の実施の形態の製造方法の主要工程を示す工程説明図
【図４】同実施の形態の製造方法の主要工程を示す工程説明図
【図５】同実施の形態の製造方法で、薄膜圧電体素子を素子形成基板上に複数個形成した状態を示す図
【図６】本発明の薄膜圧電体素子の第２の実施の形態の製造方法の主要工程を示す工程説明図
【図７】同実施の形態の製造方法の変形例の主要工程を示す図
【図８】（Ａ）は、本発明の第３の実施の形態の製造方法により作製した薄膜圧電体素子の平面図
（Ｂ）は、同薄膜圧電体素子のＢ−Ｂ線に沿った断面図
（Ｃ）は、同薄膜圧電体素子のＣ−Ｃ線に沿った断面図
【図９】本発明の薄膜圧電体素子の第３の実施の形態の製造方法の主要工程を示す工程説明図
【図１０】同実施の形態の製造方法の主要工程を示す工程説明図
【図１１】同実施の形態の製造方法で、薄膜圧電体素子を素子保持膜と樹脂保護膜とで保持した状態を示す平面図
【図１２】本発明の薄膜圧電体素子の第４の実施の形態の製造方法を示す工程説明図
【符号の説明】
５ 仮固定用基板
６ 固定用樹脂
７ 素子形成基板
７ａ 外周領域
７ｂ 外周側端部
７ｃ 領域部
８，８０ 薄膜圧電体素子
１０ 積層体
１１ 第１電極膜
１２ 圧電体薄膜
１３ 第２電極膜
１４ 接着層
１５，１５０ 絶縁保護膜
１６ 接続電極膜
１８ 電極パッド
２０ 素子保持膜
２５ 接着樹脂層
３０ 実装用基板（フレクシャー）
３１ スライダ保持部
３２ ヘッド電極パッド
３３ ヘッド電極配線
３４ 圧電体電極パッド
３５ 圧電体電極配線
３７ ワイヤリード
４０ ベース
４２ 押圧ツール
５０，５２，５４ 枠体
５４ａ 側面部
５６ 可撓性基板
２００ 樹脂保護膜
２０１，２０２ 素子間連結部
２０３，２０４，２０５ 保持連結部
２１０ ディスク
２２０ スピンドルモータ
２３０ アクチュエータ装置
２３１ ヘッドスライダ
２３３ サスペンション
２３４ 板バネ部
２３６ 支持アーム
２４０ 軸受部
２５０ ボイスコイル
３０１ 接続パッド

Claims (19)

1. 第１電極膜、圧電体薄膜および第２電極膜をこの順に積層してなる平板状の積層体、または前記積層体の前記第２電極膜同士を対向させて積層した二層積層体を素子形成基板上に形成し、前記第１電極膜および前記第２電極膜を外部機器に電気的に接続するための接続電極膜を設けてなる複数個の薄膜圧電体素子を前記素子形成基板の一方の面上に形成する工程と、
   前記薄膜圧電体素子を含んで前記素子形成基板の前記一方の面上に樹脂からなる素子保持膜を被覆し、前記薄膜圧電体素子が形成されている領域の前記素子形成基板を除去することで、前記薄膜圧電体素子を前記素子保持膜で保持させる工程と、
   前記素子保持膜で保持された前記薄膜圧電体素子を個別または所定の単位ごとに分離する工程とを有することを特徴とする薄膜圧電体素子の製造方法。
2. 前記薄膜圧電体素子を前記素子保持膜で保持させる工程が、
   前記薄膜圧電体素子を含んで前記素子形成基板の前記一方の面上に樹脂からなる前記素子保持膜を被覆し、
   前記素子保持膜が被覆された前記素子形成基板の前記一方の面を仮固定用基板と対向させて前記仮固定用基板に固定用樹脂で接着固定するとともに、
   前記素子形成基板の前記一方の面の反対面の外周部から所定の幅の外周領域と前記素子形成基板の外周側端部とを前記固定用樹脂で被覆した後、
   前記固定用樹脂で被覆された領域以外の前記素子形成基板をエッチング除去する工程からなることを特徴とする請求項１に記載の薄膜圧電体素子の製造方法。
3. 前記薄膜圧電体素子を前記素子保持膜で保持させる工程が、
   前記薄膜圧電体素子を含んで前記素子形成基板の前記一方の面上に樹脂からなる前記素子保持膜を被覆し、
   前記素子形成基板の前記一方の面の反対面の外周部で、前記薄膜圧電体素子が形成されていない領域部を前記素子形成基板がエッチングされる雰囲気ではエッチングされない材料からなるマスクで遮蔽した後、
   前記マスクで遮蔽されていない前記素子形成基板領域をドライエッチングにより除去する工程からなることを特徴とする請求項１に記載の薄膜圧電体素子の製造方法。
4. 前記薄膜圧電体素子を前記素子保持膜で保持させる工程が、
   前記素子形成基板の外周部の前記薄膜圧電体素子が形成されていない領域部上で、前記素子形成基板の前記一方の面上に前記薄膜圧電体素子を囲む形状の枠体を固定し、
   前記薄膜圧電体素子と前記枠体の側端部とを含んで前記素子形成基板の前記一方の面上に樹脂からなる前記素子保持膜を被覆した後、前記素子形成基板を選択的に除去する工程とからなることを特徴とする請求項１に記載の薄膜圧電体素子の製造方法。
5. 前記薄膜圧電体素子を前記素子保持膜で保持させる工程が、
   前記素子形成基板の外周部に内接するように枠体を前記素子形成基板に嵌合する工程と、
   前記薄膜圧電体素子と前記枠体の側端部とを含んで前記素子形成基板の前記一方の面上に樹脂からなる前記素子保持膜を被覆した後、前記素子形成基板を選択的に除去する工程とからなることを特徴とする請求項１に記載の薄膜圧電体素子の製造方法。
6. 前記素子保持膜で保持された前記薄膜圧電体素子を個別または所定の単位ごとに分離する工程が、
   前記薄膜圧電体素子を実装するための実装用基板および前記薄膜圧電体素子の前記素子保持膜形成面に対して反対側の面を対向させて、前記薄膜圧電体素子に押圧力を印加して前記素子保持膜ごと前記薄膜圧電体素子を前記実装用基板表面へ移動させて、接着樹脂層により前記実装用基板へ接着固定する工程からなることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載の薄膜圧電体素子の製造方法。
7. 前記薄膜圧電体素子を前記実装用基板に接着固定後に前記素子保持膜を溶解液により溶解除去する工程をさらに付加したことを特徴とする請求項６に記載の薄膜圧電体素子の製造方法。
8. 前記素子保持膜は加熱または紫外線照射により接着性が低下する特性を有し、前記薄膜圧電体素子を前記実装用基板に接着固定するとき、あるいはその後に加熱または紫外線照射して接着性を低下させて前記薄膜圧電体素子から分離する工程をさらに付加したことを特徴とする請求項６に記載の薄膜圧電体素子の製造方法。
9. 前記素子保持膜は液状の有機樹脂を塗布し、乾燥硬化させて形成することを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれかに記載の薄膜圧電体素子の製造方法。
10. 前記素子保持膜はプラズマ重合反応により有機樹脂膜を形成することを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれかに記載の薄膜圧電体素子の製造方法。
11. 第１電極膜、圧電体薄膜および第２電極膜をこの順に積層してなる平板状の積層体、または前記積層体の前記第２電極膜同士を対向させて積層した二層積層体を素子形成基板上に形成し、前記第１電極膜および前記第２電極膜を外部機器に電気的に接続するための接続電極膜を設けてなる複数個の薄膜圧電体素子を前記素子形成基板の一方の面上に形成する工程と、
    前記素子形成基板の前記薄膜圧電体素子が形成された前記一方の面を表面が粘着性を有する可撓性基板に対向させて貼り合わせる工程と、
    前記素子形成基板を選択的に除去して、前記薄膜圧電体素子を前記可撓性基板で保持させる工程と、
    前記可撓性基板で保持された前記薄膜圧電体素子を個別または所定の単位ごとに分離する工程とを有することを特徴とする薄膜圧電体素子の製造方法。
12. 前記可撓性基板で保持された前記薄膜圧電体素子を個別または所定の単位ごとに分離する工程が、
    前記可撓性基板として紫外線を照射することにより粘着性が低下する材料を用いて、前記薄膜圧電体素子を接着固定するための実装用基板および前記薄膜圧電体素子の前記素子保持膜形成面に対して反対側の面を対向させて前記実装用基板に前記薄膜圧電体素子を接着固定する際に、前記可撓性基板に紫外線を照射しながら前記薄膜圧電体素子を加熱し押圧力を印加して、前記薄膜圧電体素子を前記可撓性基板から剥離するとともに前記実装用基板に接着固定することを特徴とする請求項１１に記載の薄膜圧電体素子の製造方法。
13. 前記素子形成基板を除去することで露出した第１電極膜を含む前記薄膜圧電体素子表面に前記素子保持膜と同じ材料からなる樹脂保護膜を同じ厚さに形成することを特徴とする請求項１から請求項１０までのいずれかに記載の薄膜圧電体素子の製造方法。
14. ２個の前記薄膜圧電体素子を一対として構成し、一対の前記薄膜圧電体素子を前記素子保持膜から分離後も少なくとも一部が前記素子保持膜で連結されるように作製することを特徴とする請求項１から請求項１０までのいずれかに記載の薄膜圧電体素子の製造方法。
15. 第１電極膜、圧電体薄膜および第２電極膜をこの順に積層した平板状の積層体と、
    前記第１電極膜および前記第２電極膜を外部機器に電気的に接続するために前記積層体の一方の表面の端部に形成された接続電極膜と、
    前記接続電極膜が形成された前記積層体の一方の表面に樹脂からなる素子保持膜と他方の表面に前記素子保持膜と同一材料で同一厚さの樹脂保護膜が形成されてなる薄膜圧電体素子。
16. 第１電極膜、圧電体薄膜および第２電極膜をこの順に積層した積層体の前記第２電極膜同士を対向させて積層した平板状の二層積層体と、
    前記第１電極膜および前記第２電極膜を外部機器に電気的に接続するために前記二層積層体の一方の表面の端部に形成された接続電極膜と、
    前記接続電極膜が形成された前記二層積層体の前記一方の表面に樹脂からなる素子保持膜と他方の表面に前記素子保持膜と同一材料で同一厚さの樹脂保護膜が形成されてなる薄膜圧電体素子。
17. ２個の前記薄膜圧電体素子を一対として構成し、一対の前記薄膜圧電体素子は、前記薄膜圧電体素子の長さ方向に所定の隙間を設けて同一平面上に配置されるとともに前記隙間の中心を通る線分に対して対称な形状を有し、かつ前記隙間の少なくとも一部に前記素子保持膜と前記樹脂保護膜とが形成されて前記薄膜圧電体素子が連結されていることを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載の薄膜圧電体素子。
18. ディスクに記録再生を行うためのヘッドを搭載したスライダと、
    前記スライダがその端部で支持され、前記スライダの近傍に一対の薄膜圧電体素子が接着固定されたフレクシャーと、
    前記フレクシャーの他方の端部が固着され、軸受部で回転自在に軸支されたアクチュエータアームとを有し、
    一対の前記薄膜圧電体素子は、第１電極膜、圧電体薄膜および第２電極膜をこの順に積層した平板状の積層体と、前記第１電極膜および前記第２電極膜を外部機器に電気的に接続するために前記積層体の一方の表面の端部に形成された接続電極膜と、前記接続電極膜が形成された前記積層体の前記一方の表面に樹脂からなる素子保持膜と他方の表面に前記素子保持膜と同一材料で同一厚さの樹脂保護膜が形成されてなる前記薄膜圧電体素子の２個を一対として構成し、一対の前記薄膜圧電体素子が前記薄膜圧電体素子の長さ方向に隙間を設けて同一平面上に配置されるとともに、前記隙間の中心を通る線分に対して対称な形状を有し、かつ前記隙間の少なくとも一部に前記素子保持膜と前記樹脂保護膜とが形成されて前記薄膜圧電体素子が連結されていることを特徴とするアクチュエータ装置。
19. ディスクに記録再生を行うためのヘッドを搭載したスライダと、
    前記スライダがその端部で支持され、前記スライダの近傍に一対の薄膜圧電体素子が固定されたフレクシャーと、
    前記フレクシャーの他方の端部が固着され、軸受部で回転自在に軸支されたアクチュエータアームとを有し、
    一対の前記薄膜圧電体素子は、第１電極膜、圧電体薄膜および第２電極膜をこの順に積層した積層体の前記第２電極膜同士を対向させて積層した平板状の二層積層体と、前記第１電極膜および前記第２電極膜を外部機器に電気的に接続するために前記二層積層体の一方の表面の端部に形成された接続電極膜と、前記接続電極膜が形成された前記二層積層体の前記一方の表面に樹脂からなる素子保持膜と他方の表面に前記素子保持膜と同一材料で同一厚さの樹脂保護膜が形成されてなる前記薄膜圧電体素子の２個を一対として構成し、一対の前記薄膜圧電体素子が前記薄膜圧電体素子の長さ方向に隙間を設けて同一平面上に配置されるとともに前記隙間の中心を通る線分に対して対称な形状を有し、かつ前記隙間の少なくとも一部に前記素子保持膜と前記樹脂保護膜とが形成されて前記薄膜圧電体素子が連結されていることを特徴とするアクチュエータ装置。

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