JP4806896B2 - 薄膜圧電体素子、アクチュエータおよびディスク装置 - Google Patents

Description

本発明は、薄膜圧電体素子およびその製造方法並びにアクチュエータに関する。

近年、半導体製造技術を応用して微小な機械装置を実現しようとする努力がなされており、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。このような素子を用いると小型で高精度の機械装置を実現できる。特に、圧電体素子を用いたアクチュエータはディスク装置のヘッドスライダの微小位置決め用等への応用が検討されている。

例えば、磁気ディスク記録再生装置では、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）によって揺動させて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のみでの位置決めでは充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）。

このように、圧電体素子を用いたアクチュエータは種々の応用が期待されている。従来、圧電体素子としては、グリーンシート積層方式あるいは厚膜多層形成方式で多層化した構成が多く用いられている（例えば、特許文献１）。しかしながら、これらの製造方法で作製すると、圧電体素子の一層の厚みは数１０μｍ程度となるため、１００Ｖ以上の駆動電圧を必要とする。

これに対して、小型で、低電圧で駆動でき、しかも変位量が大きい薄膜積層型アクチュエータおよびその製造方法が示されている（例えば、特許文献２）。この製造方法は以下のようである。最初に、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ_３）あるいはサファイヤ（Ａｌ_２Ｏ_３）等の単結晶基板上に、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、または銀（Ａｇ）等の電極層と、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）やチタン酸ジルコン酸ランタン酸鉛（ＰＬＺＴ）等の圧電材料からなる圧電層、さらに上記と同様な材料の電極層とを形成する。この膜上に、さらにガラスまたはシリコンから構成される接合層を形成して圧電部材を作製する。この後、接合層を介して圧電部材同士を陽極接合法により接合し、その後一方の基板を研磨等により除去する。除去後、露出した電極層上に再度接合層を形成する。この接合層と別の圧電部材の接合層とを再び接合する。このような工程を繰り返すことで、多層構成の積層体を形成する。この後、この積層体中の内層電極を交互に両側から取り出して積層型アクチュエータが作製される。
特開平６−２２４４８３号公報 特開平８−８８４１９号公報 超高ＴＰＩ化とピギーバックアクチュエータ，ＩＤＥＭＡ Ｊａｐａｎ Ｎｅｗｓ，国際ディスクドライブ協会，１９９９年９月，第３２号，Ｐ．４−７）

上記の第１の例における圧電体素子およびその製造方法では、圧電体素子の一層の厚みが数１０μｍ程度となるため１００Ｖ以上の駆動電圧を必要とする。ディスク装置等は携帯機器に搭載されようとしているが、このような高電圧が要求される場合には携帯機器への搭載は困難である。

また、上記の第２の例における圧電体素子およびその製造方法では、薄膜積層型であるので駆動電圧を低くできる。しかし、圧電部材を多層に積層した積層体の２つの側面部から絶縁層を介して外部電極を形成するので、少なくともこの外部電極の形成は個々の積層体ごとに行う必要が生じ、このため量産性に課題がある。また、基板面に対して垂直方向の変位を生じる構成であるので、例えばディスク装置のヘッドスライダの微小アクチュエータとして用いる形状としては適さない。

本発明は、圧電体薄膜のエッチング時の形状の再現性を改善するとともに、圧電体薄膜を挟む電極間のショート等の不良発生を防止して、圧電特性が良好で、ばらつきの小さい薄膜圧電体素子とその製造方法およびこれを用いたアクチュエータ並びにディスク装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明の薄膜圧電体素子は、第１主電極膜と第１対向電極膜とで挟まれた第１圧電体薄膜と、第２主電極膜と第２対向電極膜とで挟まれた第２圧電体薄膜とが、第１対向電極膜と第２対向電極膜とを対向させ、かつ第１対向電極膜と第２対向電極膜とを物理的および電気的に接続した構造体と、この構造体の厚み部分の外周領域を覆う絶縁層とを有し、第１主電極膜は第１圧電体薄膜よりも一部延長した第１主電極膜突出部を有し、第１主電極膜突出部上の上記絶縁層に第１開口部を形成し、第１開口部を介して第１主電極膜突出部と第２主電極膜とを接続した第１接続配線が配置された構成を有する。

また、上記構成において、第１接続配線が構造体の第２主電極膜側の表面に配置された構成としてもよい。

この構成により、第１開口部は上記絶縁層をエッチング加工して形成するのみでよいので、加工が簡単で、かつショート不良等の発生を防止でき、信頼性の高い薄膜圧電体素子が実現できる。

また、本発明の薄膜圧電体素子は、第１主電極膜と第１対向電極膜とで挟まれた第１圧電体薄膜と、第２主電極膜と第２対向電極膜とで挟まれた第２圧電体薄膜とが、第１対向電極膜と第２対向電極膜とを対向させ、かつ第１対向電極膜と第２対向電極膜とを物理的および電気的に接続した構造体と、この構造体の厚み部分の外周領域を覆う絶縁層とを有し、電極取り出し領域の第１主電極膜は第１圧電体薄膜よりも一部延長した第１主電極膜突出部を有し、第１主電極膜突出部上の上記絶縁層に形成された第１開口部を介して第１主電極膜突出部と第２主電極膜とを接続する第１接続配線が配置され、かつ、電極取り出し領域の第２主電極膜、第２圧電体薄膜および第２対向電極膜の幅は第１対向電極膜の幅より狭く形成されて第１対向電極膜上に上記絶縁層が積層された領域を有し、この領域の第１対向電極膜上の上記絶縁層に形成された第２開口部を介して第１対向電極膜と電気的に接続された第２接続配線が配置された構成を有する。

また、上記構成において、第１接続配線と第２接続配線とが上記構造体の第２主電極膜側の同じ表面にまでそれぞれ延長して配置された構成としてもよい。

このような構成とすることにより、積層構成の薄膜圧電体素子に対して、第１主電極膜と第２主電極膜とを接続するための第１開口部の加工、および第１対向電極膜に接続するための第２開口部の加工が、上記絶縁層のみをエッチングすれば形成できるので、加工が簡単で、かつショート不良等の発生を防止でき、信頼性の高い薄膜圧電体素子を実現できる。また、第１接続配線と第２接続配線とを同じ表面にまで引き出すことができるので、外部機器との接続も容易になる。

また、本発明の薄膜圧電体素子は、一対の素子部があらかじめ設定した設定間隔を保持して平面上に配置された構成からなり、一対の素子部の圧電体として作用する圧電機能領域がこの設定間隔の中心線に対して鏡面対称形状を有し、かつ素子部間は上記設定間隔の一部において素子部を構成する材料のうちの少なくとも１種類により連結された連結部を含み、一対の素子部のそれぞれは、第１主電極膜と第１対向電極膜とで挟まれた第１圧電体薄膜と、第２主電極膜と第２対向電極膜とで挟まれた第２圧電体薄膜とが、第１対向電極膜と第２対向電極膜とを対向させ、かつ第１対向電極膜と第２対向電極膜とを物理的および電気的に接続した構造体と、この構造体の厚みに沿った外周領域を覆う絶縁層とを含み、電極取り出し領域の第１主電極膜は第１圧電体薄膜よりも一部延長した第１主電極膜突出部を有し、第１主電極膜突出部上の上記絶縁層に形成された第１開口部、および電極取り出し領域の第２主電極膜、第２圧電体薄膜および第２対向電極膜の幅を第１対向電極膜の幅より狭く形成して第１対向電極膜上に上記絶縁層が形成された領域部を設け、この領域部の第１対向電極膜上の上記絶縁層に形成された第２開口部のうち、少なくともどちらか一方を設け、第１開口部または第２開口部を介して、第１対向電極膜または第１主電極膜と接続し、表面層まで引き出された接続配線を有する構成からなる。

この構成により、第１開口部または第２開口部は上記絶縁層をエッチング加工して形成するのみでよいので、加工が簡単で、かつショート不良等の発生を防止でき、信頼性の高い薄膜圧電体素子が実現できる。

また、上記構成において、連結部は上記絶縁層により形成され、構造体には第１開口部と第２開口部とが形成され、接続配線は第１開口部を介して第１主電極膜突出部と第２主電極膜とを接続する第１接続配線と、第２開口部を介して上記領域部の第１対向電極膜と接続して表面層まで引き出された第２接続配線とからなる構成としてもよい。この構成により、信頼性を改善できるだけでなく、第１接続配線と第２接続配線とを同じ表面層にまで引き出せるので外部機器との接続も容易になる。

また、上記構成において、連結部は少なくとも第１対向電極膜と第１圧電体薄膜とにより形成され、構造体には第１開口部と、素子部に共通して１個設けられた第２開口部とが形成され、接続配線は第１開口部を介して第１主電極膜突出部と第２主電極膜とを接続する第１接続配線と、第２開口部を介して上記領域部の第１対向電極膜と接続して表面層まで引き出された第２接続配線とからなる構成としてもよい。この構成により、信頼性を改善できるだけでなく、外部機器との接続端子が３つのみとなり、外部端子との接続工程も簡略化できる。

また、上記構成において、連結部は少なくとも第１対向電極膜と第１圧電体薄膜とにより形成され、構造体には第１主電極膜突出部上の上記絶縁層に第１の開口部が形成され、接続配線は第１の開口部を介して第１主電極膜突出部と第２主電極膜とを接続した構成としてもよい。また、上記構成において、連結部は第１主電極膜、第１圧電体薄膜、第２主電極膜および第２圧電体薄膜により形成され、構造体には第１対向電極膜突出部上の上記絶縁層に第２開口部が形成され、接続配線は第２開口部を介して第１対向電極膜突出部から表面層まで引き出した構成としてもよい。この構成により、信頼性を改善できるだけでなく、一対構成において外部機器と接続する接続端子が２つのみとなり、外部端子との接続工程をより簡略化できる。また、薄膜圧電体素子の製造工程も簡略化できる。

また、上記構成において、第１対向電極膜と第２対向電極膜とは導電性の接着層により物理的および電気的な接続が行なわれている構成としてもよい。このときに、第１対向電極膜と第２対向電極膜とは二層以上からなり、それぞれの上層膜が金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）および銅（Ｃｕ）からなる第１の群と、スズ（Ｓｎ）、カドミウム（ｃｄ）、金含有スズ合金および金含有カドミウム合金からなる第２群とからそれぞれ任意に選択した組み合せとし、導電性の接着層は上記上層膜同士が合金化することにより形成される構成としてもよい。また、第１対向電極膜と第２対向電極膜とは二層以上からなり、それぞれの上層膜がハンダ、またはハンダとこのハンダを構成する材料の少なくとも１種類からなり、導電性の接着層は上記上層膜同士が溶融一体化することにより形成され構成としてもよい。また、導電性の接着層は、導電性の粒子と接着性を有する結着材とを含む樹脂ペーストまたは導電性高分子で構成される接着剤からなる構成であってもよい。

このような構成により、第１対向電極膜と第２対向電極膜とを簡単な工程で物理的および電気的に強固に接続することができる。

また、本発明のアクチュエータは、支持部材と、支持部材上に配置され、それぞれが逆方向に伸縮動作する一対の薄膜圧電体素子を含み、一対の薄膜圧電体素子が上記に記載の構成からなることを特徴とする。この構成により、アクチュエータとしての信頼性を改善でき、かつ低電圧で駆動することも可能で、しかも２端子のみの構成とすることもできるので、アクチュエータの低コスト化も実現できる。

また、本発明のディスク装置は、ディスク状の記録媒体と、この記録媒体に記録と再生の少なくとも一方を行なうヘッドと、このヘッドを上記記録媒体の所定位置に位置決めする第１の位置決め手段と第２の位置決め手段とを有し、第１の位置決め手段はヘッドが取り付けられた支持部材を保持するアームを回転させる駆動手段であり、第２の位置決め手段は支持部材とこの支持部材上に取り付けられた一対の薄膜圧電体素子とからなるアクチュエータであり、このアクチュエータが上記に記載の構成からなることを特徴とする。この構成により、高精度の位置決めが可能で、かつ低電圧での駆動もできるので高記憶容量が要求される携帯機器への搭載も可能となる。

また、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、第１の基板上に第１主電極膜、第１圧電体薄膜および第１対向電極膜をこの順に積層し、そして、圧電体として機能する圧電機能領域では、第１主電極膜、第１圧電体薄膜および第１対向電極膜ともに同じ形状で、かつ、電極取り出し領域では、第１主電極膜はその一部が延在されて第１圧電体薄膜から露出した第１主電極膜突出部を有する形状に、第１主電極膜、第１圧電体薄膜および第１対向電極膜を加工する工程と、第２の基板上に第２主電極膜、第２圧電体薄膜および第２対向電極膜をこの順に積層し、そして、圧電機能領域では、第１の基板上に形成した第１主電極膜、第１圧電体薄膜および第１対向電極膜と同じで、かつ、電極取り出し領域では、その一部で第２主電極膜、第２圧電体薄膜および第２対向電極膜が切り欠かれた形状に、第２主電極膜、第２圧電体薄膜および第２対向電極膜を加工する工程と、第１対向電極膜と第２対向電極膜とを対向させて導電性の接着層で接着して一体化した構造体を形成する工程と、第１の基板と第２の基板とで挟まれた構造体間の空間領域を充填する絶縁層を形成する工程と、第２の基板を除去する工程と、露出した上記絶縁層が少なくとも第１主電極膜の外周部を覆う形状に加工する工程と、第１主電極膜突出部上と第１対向電極膜突出部上の上記絶縁層に、第１主電極膜突出部まで到達する第１開口部と第１対向電極膜突出部または上記接着層まで到達する第２開口部をそれぞれ形成する工程と、第１開口部を介して第１主電極膜突出部と第２主電極膜との間を接続する第１接続配線、および第２開口部を介して第１対向電極膜突出部または接着層から絶縁層表面側に引き出すための第２接続配線を形成する工程を含む方法からなる。

この方法により、第１圧電体薄膜と第２圧電体薄膜とはそれぞれの基板上で所定の加工が行なわれ、積層後にはエッチング等の加工は必要ない。また、第１開口部と第２開口部との形成は絶縁層のみをエッチング加工すればよい。したがって、従来のように積層後に圧電体薄膜をエッチング加工するときに生じていた側壁部の付着物等によるショート不良等が発生しない。このため、信頼性を向上できるだけでなく、歩留まりも改善でき、低コスト化も実現できる。

また、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、第１の基板上に第１主電極膜、第１圧電体薄膜および第１対向電極膜をこの順に積層し、そして、あらかじめ設定した設定間隔の中心線を基準として対称な一対の形状からなり、圧電体として機能する圧電機能領域では、それぞれの全体形状は第１主電極膜、第１圧電体薄膜および第１対向電極膜ともに同じ形状で、かつ、電極取り出し領域では、第１主電極膜はその一部が延在されて第１圧電体薄膜から露出した第１主電極膜突出部を有する形状を形成する工程と、第２の基板上に第２主電極膜、第２圧電体薄膜および第２対向電極膜をこの順に積層し、そして、第１の基板上に形成した一対の形状と同じ形状で、かつ、電極取り出し領域では、その一部で第２主電極膜、第２圧電体薄膜および第２対向電極膜がそれぞれ切り欠かれた形状に形成する工程と、それぞれの第１対向電極膜と第２対向電極膜とを対向させて導電性の接着層で接着して一体化した構造体を一対形成する工程と、第１の基板と第２の基板とで挟まれた構造体間の空間領域を充填する絶縁層を形成する工程と、第２の基板を除去する工程と、上記絶縁層が少なくとも第１主電極膜の外周部を覆い、かつ上記設定間隔の一部領域で一対の構造体を連結する形状に加工する工程と、第１主電極膜突出部上と第１対向電極膜突出部上の上記絶縁層に、第１主電極膜突出部まで到達する第１開口部と第１対向電極膜突出部または上記接着層まで到達する第２開口部とをそれぞれ形成する工程と、第１開口部を介して第１主電極膜突出部と第２主電極膜との間を接続する第１接続配線、および第２開口部を介して第１対向電極膜突出部または上記接着層から絶縁層表面側に引き出すための第２接続配線を形成する工程と含む方法からなる。

この方法により、一対構成からなる薄膜圧電体素子を形成するときに、第１圧電体薄膜と第２圧電体薄膜とはそれぞれの基板上で所定の加工が行なわれ、積層後にはエッチング等の加工は必要なくなる。また、第１開口部と第２開口部との形成は絶縁層のみをエッチング加工すればよい。したがって、従来のような積層後に圧電体薄膜をエッチング加工するときに生じていた側壁部の付着物等によるショート不良等が発生しない。このため、一対構成の薄膜圧電体素子の信頼性を向上できるだけでなく、歩留まりも改善できるので携帯機器等へ搭載可能なアクチュエータも容易に実現できる。

また、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、第１の基板上に第１主電極膜、第１圧電体薄膜および第１対向電極膜をこの順に積層し、そして、あらかじめ設定された設定間隔の中心線を基準として対称な一対の形状からなり、圧電体として機能する圧電機能領域では、それぞれの全体形状は第１主電極膜、第１圧電体薄膜および第１対向電極膜ともに同じ形状で、かつ、電極取り出し領域では、第１主電極膜の一部が延在されて第１圧電体薄膜から露出した第１主電極膜突出部と、第１圧電体薄膜と第１対向電極膜とで一対の形状を連結する形状を形成する工程と、第２の基板上に第２主電極膜、第２圧電体薄膜および第２対向電極膜をこの順に積層し、そして、圧電機能領域では、第１の基板上に形成した上記一対の形状と同じで、かつ、電極取り出し領域では、第２主電極膜、第２圧電体薄膜および第２対向電極膜が同じ位置において一部が切り欠かれた形状に形成する工程と、それぞれの第１対向電極膜と第２対向電極膜とを対向させて導電性の接着層で接着して一体化した構造体を一対形成する工程と、第１の基板と第２の基板とで挟まれた構造体間の空間領域を充填する絶縁層を形成する工程と、第２の基板を除去する工程と、上記絶縁層が少なくとも第１主電極膜の外周部を覆う形状に加工する工程と、第１主電極膜突出部上の絶縁層に第１開口部を形成する工程と、第１開口部を介して第１主電極膜突出部と第２主電極膜との間を接続する第１接続配線を形成する工程とを含む方法からなる。

この方法により、一対構成からなる薄膜圧電体素子を形成するときに、第１圧電体薄膜と第２圧電体薄膜とはそれぞれの基板上で所定の加工が行なわれ、積層後にはエッチング等の加工は必要なくなる。また、開口部の形成は、第１開口部のみとなり、接続配線も第１接続配線のみの形成でよい。このため、一対構成の薄膜圧電体素子の製造工程が簡略化できるだけでなく、信頼性も向上できる。さらに、外部機器との接続端子を２つのみとすることができ、アクチュエータとしての組立工程も簡略化できる。

また、上記方法において、第２主電極膜、第２圧電体薄膜および第２対向電極膜が切り欠かれて露出した第１対向電極膜突出部上の上記絶縁層にさらに第２開口部を形成する工程と、第２開口部を介して第１対向電極膜突出部と接続し、表面層まで引き出す第２接続配線を形成する工程とをさらに含む方法としてもよい。

この方法により、第１圧電体薄膜および第２圧電体薄膜に対して外部機器から所定の電圧を印加することができるので、電気的な検査が容易にできる。また、第１対向電極膜と第２対向電極膜とをアースに接続する構成も可能となる。

また、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、第１の基板上に第１主電極膜、第１圧電体薄膜および第１対向電極膜をこの順に積層し、そして、あらかじめ設定された設定間隔の中心線を基準として対称な一対の形状からなり、圧電体として機能する圧電機能領域では、それぞれの全体形状は第１主電極膜、第１圧電体薄膜および第１対向電極膜ともに同じ形状で、かつ、電極取り出し領域では、第１主電極膜と第１圧電体薄膜とで一対の形状が連結された形状を形成する工程と、第２の基板上に第２主電極膜、第２圧電体薄膜および第２対向電極膜をこの順に積層し、そして、圧電機能領域では、第１の基板上に形成した上記一対の形状と同じで、かつ、電極取り出し領域では、第１の基板上に形成した第１対向電極膜が一部露出し、さらに第２主電極膜と第２圧電体薄膜とで上記一対の形状が連結された形状に形成する工程と、それぞれの第１対向電極膜と第２対向電極膜とを対向させて導電性の接着層で接着して一体化した構造体を一対形成する工程と、第１の基板と第２の基板とで挟まれた上記構造体間の空間領域を充填する絶縁層を形成する工程と、第２の基板を除去する工程と、上記絶縁層が少なくとも第１主電極膜の外周部を覆う形状に加工する工程と、第１対向電極膜の露出部上の上記絶縁層に第２開口部を形成する工程と、第２開口部を介して第１対向電極膜と接続して表面層まで引き出す接続配線を形成する工程とを含む方法からなる。

この方法により、一対構成からなる薄膜圧電体素子を形成するときに、第１圧電体薄膜と第２圧電体薄膜とはそれぞれの基板上で所定の加工が行なわれ、積層後にはエッチング等の加工は必要なくなる。また、開口部の形成は、第２開口部のみとなり、接続配線も少なくできる。このため、一対構成の薄膜圧電体素子の製造工程が簡略化できるだけでなく、信頼性も向上できる。さらに、外部機器との接続端子を２つのみとすることができ、アクチュエータとしての組立工程も簡略化できる。

また、上記方法において、上記構造体間の空間領域を充填する上記絶縁層は感光性樹脂からなり、上記構造体間の空間領域に上記絶縁層を形成する工程において、液状の感光性樹脂を充填後、この感光性樹脂中の溶媒成分を除去する加熱処理を行う工程と、上記絶縁層を加工する工程後に絶縁層を設定された硬化温度でさらに加熱処理を行う工程とを有する方法であってもよい。この方法により、絶縁層の形成とその加工が容易にできる。例えば、一般に使用されるフォトレジストを用いることもでき、現像処理のみで所定の加工を行うこともできる。さらに、充填時に一部残存する気泡を最終硬化処理時に確実に除去することもできる。

また、上記方法において、第１対向電極膜と第２対向電極膜とは二層以上からなり、第１圧電体薄膜上の第１対向電極膜および第２圧電体薄膜上の第２対向電極膜の一方の表面層にＡｕ、ＡｇまたはＣｕから選ばれた１種類が形成され、他方の表面層にはＳｎ、Ｃｄ、Ａｕ含有Ｓｎ合金またはＡｕ含有Ｃｄ合金が形成されており、第１対向電極膜と第２対向電極膜とを対向させて導電性の接着層で接着する工程において、一方の表面層と他方の表面層に形成された金属膜同士を加熱して合金化させて接着層を形成する方法であってもよい。この方法により、第１対向電極膜と第２対向電極膜との物理的および電気的な接続を強固に、かつ確実に行なえる。また、接続時にはフラックス等を使用する必要もないので、接続後の洗浄等が簡略化できる。

このような構成および製造方法とすることにより、圧電体薄膜はそれぞれの基板上で加工され、第１対向電極膜と第２対向電極膜とを接着した後には絶縁層のみをエッチング加工すればよい。この結果、構造体状態でのエッチングが容易になりパターン形状の精度が向上できる。また、圧電体薄膜自体に開口部を形成する加工がないので、圧電体薄膜を挟む電極間のショート等の不良発生も防止できる。これにより、低電圧で駆動可能で、高信頼性のアクチュエータやディスク装置を実現でき、携帯機器等への搭載も可能となるという大きな効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態にかかる薄膜圧電体素子について図面を用いて具体的に説明する。なお、図面については、同じ構成要素については同じ符号を付しているので説明を省略する場合がある。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１にかかる薄膜圧電体素子５４とその製造方法、これを用いたアクチュエータおよびディスク装置について説明する。

図１は、本発明の一対の素子部５４Ａ、５４Ｂからなる薄膜圧電体素子５４を用いたアクチュエータの平面図を示す。このアクチュエータは種々のディスク装置において、記録再生ヘッドをディスクの所定位置に精度良く位置決めするために用いられる。

本実施の形態では、このアクチュエータを磁気ディスク記録再生装置に用いる場合について説明する。磁気ディスク記録再生装置では、このアクチュエータは磁気ヘッドが取り付けられたヘッドスライダを微動させて、磁気ヘッド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。

図１に示す薄膜圧電体素子５４は２個の素子部５４Ａ、５４Ｂを備えている。これら一対の素子部５４Ａ、５４Ｂは１０２−１０２線に対して互いが鏡像の関係となっている。さらに、これらの素子部５４Ａ、５４Ｂは、主に圧電体として機能する圧電機能領域１０６と、主に外部回路と接続するための電極取り出し領域１０８とでそれぞれ構成されている。

これら一対の素子部５４Ａ、５４Ｂは、接着樹脂層（図示せず）により支持部材であるフレクシャー４６０に接着固定されている。接着固定後、素子部５４Ａ、５４Ｂに設けられた第１接続配線８および第２接続配線９からなる接続電極パッドとフレクシャー４６０に設けられた圧電体電極パッド４６４とを、例えばワイヤリード４６７で接続して、ヘッドを微小位置決めするためのアクチュエータが構成される。

フレクシャー４６０は、薄膜圧電体素子５４を接着している領域から延在してヘッドスライダ（図示せず）を固定するためのスライダ保持部４６１を有している。このスライダ保持部４６１には、ヘッドスライダ（図示せず）に搭載されている磁気ヘッド（図示せず）の電極端子と接続するためのヘッド電極パッド４６２が設けられている。このヘッド電極パッド４６２からは、ヘッド電極配線４６３が薄膜圧電体素子５４間のフレクシャー４６０上を引き回され、圧電体電極パッド４６４から引き回された圧電体電極配線４６５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。

このような構成のアクチュエータの動作について説明する。薄膜圧電体素子５４の一対の素子部５４Ａ、５４Ｂの各々に逆極性の電圧を印加すれば、図２に例示するように一方の素子部５４Ａが伸長すると、もう一方の素子部５４Ｂは収縮する。これら２つの逆平行方向の変位がスライダ保持部４６１に作用し、スライダ保持部４６１はその合力を受けて１０４−１０４線の方向に微動する。このような微動を高精度で制御することで、磁気ヘッドをディスク（図示せず）上の所定のトラック位置に高精度で位置決めすることができる。例えば、それぞれの素子部５４Ａ、５４Ｂの各々の圧電体薄膜の厚さを２．５μｍとし、それぞれの主電極膜と対向電極膜間に±５Ｖの逆位相の電圧を印加すれば、１０４−１０４方向のヘッドの変位量を±０．８μｍとすることも可能である。

このアクチュエータを用いた磁気ディスク記録再生装置についての要部斜視図を図３に示す。磁気ディスク９０２が主軸９０１に固定され、回転手段９０３により矢印Ａで示される方向に所定の回転数で回転駆動される。この回転手段としては、一般的にスピンドルモータが使用される。磁気ディスク９０２に対向する面側にフレクシャー（図示せず）が設けられたサスペンション９０６がアーム９０７に固定されている。このアーム９０７は軸受部９０８で回転自在に軸支されている。ヘッドスライダ９０４はフレクシャーに固定されている。また、支持部材であるフレクシャーに一対の薄膜圧電体素子５４も固定されており、このフレクシャーと薄膜圧電体素子５４とでアクチュエータ９０５が構成されている。

第１の位置決め手段９０９であるＶＣＭによりアーム９０７を揺動させ、ヘッドスライダ９０４を磁気ディスク９０２の所定のトラック位置に位置決めする。従来の磁気ディスク記録再生装置では、位置決めをこの第１の位置決め手段９０９であるＶＣＭのみで行なっていた。しかし、本実施の形態では、上述したようなアクチュエータ９０５によりヘッドスライダ９０４をさらに微動させてより精密な位置決めを行なう。このアクチュエータ９０５の微動は薄膜圧電体素子５４に印加する電圧により制御できるので、微小なトラック位置にも充分追従させることができる。この結果、さらに高密度の記録再生が可能となる。なお、磁気ディスク記録再生装置は、筐体９１０と図示しない蓋とにより全体が覆われ、外気から密封されている。

このアクチュエータの断面構造を図４に示す。図４は、図１に示す１００−１００線に沿った断面形状を示している。

本実施の形態にかかる薄膜圧電体素子５４は、図１およびその説明からわかるように、１０２−１０２線に対して鏡面対称形状である。また、それぞれの素子部５４Ａ、５４Ｂは、第１主電極膜２と第１対向電極膜５とで挟まれた第１圧電体薄膜３と、第２主電極膜１２と第２対向電極膜１５とで挟まれた第２圧電体薄膜１３とが、第１対向電極膜５および第２対向電極膜１５間を導電性の接着層２０を介して接着固定され、かつ、それらの厚みと同じ厚みの絶縁層６により外周部が保護され、この絶縁層６および第２主電極膜１２上に絶縁保護膜１８が形成された構造からなる。

さらに、主に圧電体として機能する圧電機能領域１０６では、第１主電極膜２、第１対向電極膜５、第１圧電体薄膜３、第２主電極膜１２、第２対向電極膜１５および第２圧電体薄膜１３は、すべてがほぼ同じ形状に加工されている。

なお、絶縁層６は、第１圧電体薄膜３や第２圧電体薄膜１３等を保護し、かつ第１接続配線８が第１対向電極膜５、第２対向電極膜１５および接着層２０と接触してショートすることを防止している。本実施の形態では、この絶縁層６は樹脂材料を用いているので、以下では絶縁性樹脂層６とよぶ。

電極取り出し領域１０８においても、全体形状は第１主電極膜２と第１対向電極膜５とで挟まれた第１圧電体薄膜３と、第２主電極膜１２と第２対向電極膜１５とで挟まれた第２圧電体薄膜１３とが、第１対向電極膜５および第２対向電極膜１５間を導電性の接着層２０により物理的および電気的に接続された構成である。

しかし、素子部５４Ａ、５４Ｂ同士が対向する内周側とは反対の外周側には、第１主電極膜２の一部が延在されて第１圧電体薄膜３より突出した第１主電極膜突出部２１が形成されている。絶縁性樹脂層６には、この第１主電極膜突出部２１まで到達する第１開口部６２が形成されており、この第１開口部６２を介して第１主電極膜突出部２１と第２主電極膜１２とが第１接続配線８により電気的に接続されている。

一方、素子部５４Ａ、５４Ｂ同士が対向する内周側では、第２主電極膜１２、第２圧電体薄膜１３および第２対向電極膜１５の一部が切り欠かれて、第１対向電極膜５よりも幅狭に形成されている。これにより、第１対向電極膜５が露出する領域ができる。この露出領域を以下では、第１対向電極膜突出部５１とよぶ。絶縁性樹脂層６には、この第１対向電極膜突出部５１まで到達する第２開口部６４が形成されており、この第２開口部６４を介して第１対向電極膜５に接続された第２接続配線９が絶縁保護膜１８の表面にまで形成されている。

なお、第１対向電極膜５と第２対向電極膜１５とは、導電性の接着層２０で接合されているので第２対向電極膜１５についても同様に第２接続配線９に接続されていることになる。また、２個の素子部５４Ａ、５４Ｂ間を連結する連結部７０が絶縁性樹脂層６により形成されており、両者が一体化されている。

第１接続配線８と第２接続配線９とは、図１に示すように圧電体電極パッド４６４と接続するための接続電極パッドも兼ねている。このようにして薄膜圧電体素子５４が構成されている。

この薄膜圧電体素子５４が接着樹脂層４５８によりフレクシャー４６０に接着固定される。この接着樹脂層４５８には、市販の一液性常温硬化型エポキシ樹脂や二液性の接着剤、ウレタン系樹脂等を用いることができる。

なお、薄膜圧電体素子５４としては、第１接続配線８と第２接続配線９とを保護するための保護膜を形成して、所定領域に開口部を設けて接続電極パッドとしてもよい。このようにすることにより、第１接続配線８と第２接続配線９とを外部環境から保護できるので、さらに信頼性を向上することができる。

以下、本実施の形態の薄膜圧電体素子５４の製造方法について、図面に基づき詳細に説明する。図５から図８までは、本実施の形態の薄膜圧電体素子５４の製造方法における主要工程を説明する図である。本実施の形態の薄膜圧電体素子５４では、圧電体電極パッド４６４と接続するための配線接続構成に特徴を有するので、図１に示す１００−１００線に沿った断面形状により工程を説明する。

まず、第１の基板１上における薄膜の形成とその加工について、図５を用いて説明する。

図５（ａ）は、第１の基板１上に第１主電極膜２と第１圧電体薄膜３を積層した後、この第１圧電体薄膜３を所定の形状にエッチング加工した状態を示す。

第１圧電体薄膜３は良好な圧電特性を要求されることから、第１の基板１や圧電体薄膜とする材料およびその成膜条件の設定が重要である。例えば、第１の基板１として酸化マグネシウム単結晶基板（ＭｇＯ基板）を用い、このＭｇＯ基板上に第１主電極膜２としてＣ軸配向した白金膜（Ｐｔ膜）をスパッタリングで形成する。その後、このＰｔ膜上に、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）膜をスパッタリングで形成すれば、圧電特性の良好な薄膜が得られる。なお、このＰＺＴ膜形成時にＭｇＯ基板の温度を約６００℃として成膜することで、膜面に垂直方向に分極配向したＰＺＴ膜が得られる。

なお、第１の基板１としては、上記のＭｇＯ基板のみでなく、チタン酸ストロンチウム基板、サファイヤ基板、あるいはシリコン単結晶基板（Ｓｉ基板）を用いてもよい。また、第１主電極膜２としても、Ｐｔ膜だけでなく、金（Ａｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、銀（Ａｇ）、レニウム（Ｒｅ）およびパラジウム（Ｐｄ）のうちのいずれかの金属、あるいはその酸化物で導電性を有する材料を用いることもできる。さらに、圧電体薄膜としては、ＰＺＴだけでなく、チタン酸ジルコン酸ランタン酸鉛（ＰＬＺＴ）、チタン酸バリウム等を用いることもできる。

第１圧電体薄膜３を所定の形状にエッチング加工するためにはドライエッチングまたはウエットエッチングのどちらでも可能である。特に、ウエットエッチングは装置が簡単で、しかも短時間に行えるので、量産性を向上できる点で有利である。ＰＺＴ膜をウエットエッチングする場合には、フッ酸と硝酸の混合液、フッ酸と硝酸と酢酸の混合液、あるいはこれらの混合液をさらに純水で希釈した液を用いればよい。このときのエッチングは第１圧電体薄膜３のみであるので、エッチングの制御が容易である。したがって、サイドエッチングを小さく、かつエッチングによる形状ばらつきも低減できる。

図５（ｂ）は、さらに第１主電極膜２を所定形状にエッチング加工した状態を示す。このエッチング加工は、第１圧電体薄膜３をエッチングした後、第１の基板１の表面にフォトレジスト膜を塗布し、所定のフォトマスクを用いて露光、現像した後、レジストパターンをマスクとして第１主電極膜２をエッチングすることにより行う。第１主電極膜２のエッチングにおいては、その膜厚が第１圧電体薄膜３に比べて非常に薄いので、ドライエッチングあるいはウエットエッチングのいずれでも精度よくパターンを形成することができる。また、用いる電極膜の材料に応じてドライエッチングまたはウエットエッチングを選択することも可能である。

このとき、第１主電極膜２のパターン形状としては、以下のようにする。すなわち、その全体形状は第１圧電体薄膜３とほぼ同じであるが、第１圧電体薄膜３よりも大きめとして、少なくとも外周領域がやや露出するようにする。また、電極取り出し領域１０８では、外周側でその一部が延在されて、第１圧電体薄膜３よりも突出した第１主電極膜突出部２１を形成する。このようなパターン形状は、フォトマスクを用いることで容易に得られる。

第１主電極膜２の全体形状が第１圧電体薄膜３より露出する形状とすれば、第１の基板１をエッチングして薄膜圧電体素子５４を分離するときのエッチング用の薬液に対して第１圧電体薄膜３が曝されないようにできる。一般に、第１の基板１をエッチングして除去するときの薬液は、第１圧電体薄膜３もある程度侵される場合が多い。第１主電極膜２を第１圧電体薄膜３よりも幅広に形成しておけば、第１圧電体薄膜３は第１主電極膜２により保護され、上記の薬液に直接接触することがなくなる。この結果、上記の薬液で第１圧電体薄膜３が侵されることを防止できる。

なお、第１の基板の除去を研磨等で行う場合や、エッチング用の薬液が第１圧電体薄膜３を侵さない場合には、特にこのような構成とすることは不要である。

図５（ｃ）は、第１圧電体薄膜３上に、さらに第１対向電極膜５を形成した状態を示す断面図で、図５（ｄ）はその平面図である。第１対向電極膜５は、第１圧電体薄膜３とほぼ同じ形状であり、かつ第１主電極膜２とは電気的に接触しないように第１圧電体薄膜３の表面層上にのみ形成されている。また、本実施の形態においては、第１対向電極膜５は多層構成とされている。すなわち、上層膜５２は金（Ａｕ）とし、下層膜５３は第１主電極膜２と同じようにＰｔ膜を用いている。なお、下層膜５３については、第１主電極膜２と同じ材料を適宜選択して用いることができる。このような多層構成からなる第１対向電極膜５の場合であっても、フォトリソプロセスとエッチングプロセスにより所定のパターンを形成することは一般的な技術により容易にできる。

図５（ｃ）および図５（ｄ）からわかるように、圧電機能領域１０６においては、第１主電極膜２、第１圧電体薄膜３および第１対向電極膜５が同一形状であるが、第１の基板１側から階段状に積層された構成とされている。一方、電極取り出し領域１０８では、図示するように第１主電極膜２が一部露出した第１主電極膜突出部２１が形成されている。ここまでで、第１の基板１上での膜形成とその加工が完了する。

つぎに、第２の基板１１上における膜形成と加工について、図６を用いて説明する。

図６（ａ）は、第２の基板１１上に第２主電極膜１２と第２圧電体薄膜１３とを積層した後、第２圧電体薄膜１３を所定のパターン形状にエッチング加工した状態を示す。

図６（ｂ）は、この第２圧電体薄膜１３の下部の第２主電極膜１２を同様に所定のパターン形状にエッチング加工した状態を示す。この第２主電極膜１２のパターン形状は、第２圧電体薄膜１３と全体の形状は同じであるが、第２圧電体薄膜１３よりやや露出した形状としてある。これは、第１の基板１上の第１圧電体薄膜３と第１主電極膜２とのパターンの構成と同じである。

図６（ｃ）は、第２圧電体薄膜１３上に第２対向電極膜１５を形成した状態を示す。第２対向電極膜１５の全体的な形状は第２圧電体薄膜１３と同じであるが、第２主電極膜１２と電気的に接触することがないように第２圧電体薄膜１３の表面上にのみ形成されている。この第２対向電極膜１５も多層構成からなり、上層膜１５１はスズ（Ｓｎ）で、下層膜１５２はＰｔ膜としてある。

なお、第２の基板１１としては第１の基板１と同じものを用いることができる。さらに、この第２の基板１１上に形成する第２主電極膜１２と第２圧電体薄膜１３とは、第１の基板１上に形成した材料および成膜方法をそのまま用いて形成することができる。

図６（ｄ）は、図６（ｃ）に示す加工状態の平面図である。第２主電極膜１２、第２圧電体薄膜１３および第２対向電極膜１５のパターン形状は、全体形状としてはすべてほぼ同じであるが、第２の基板１１側から階段状に形成されており、表面側からみると外周部では第２圧電体薄膜１３および第２主電極膜１２がそれぞれ露出している。このような形状とすることで、第２主電極膜１２と第２対向電極膜１５とが電気的に接触することがなくなる。さらに、第２の基板１１をエッチング除去するときに、第２圧電体薄膜１３がこのエッチング薬液に曝されることを防止できる。

電極取り出し領域１０８の外周側では、第２主電極膜１２、第２圧電体薄膜１３および第２対向電極膜１５は、第１対向電極膜５および第１圧電体薄膜３と同じパターン形状としてある。しかし、その内周側では、第２主電極膜１２、第２圧電体薄膜１３および第２対向電極膜１５は、角部で一部が切りかかれている。したがって、この領域部ではこれらの膜は第１対向電極膜より幅狭に形成される。このように切り欠いておくことにより、第１の基板１と第２の基板１１とを貼り合わせたときに、この切り欠き領域部の第１対向電極膜５が露出して第１対向電極膜突出部５１となる。

つぎに、図５（ｃ）と図６（ｃ）に示す加工まで完了した状態の第１の基板１と第２の基板１１を貼り合わせ、薄膜圧電体素子５４を作製していく工程について、図７を用いて説明する。

図７（ａ）は、第１対向電極膜５と第２対向電極膜１５とを対向密着させて、第１対向電極膜５と第２対向電極膜１５とを接合した状態を示す断面図である。この接合は、以下のようにして行なう。第１対向電極膜５の表面には、上層膜５２としてＡｕ膜が形成されている。また、第２対向電極膜１５には、上層膜１５１としてＳｎ膜が形成されている。お互いの上層膜５２、１５１同士を密着させて、Ａｕ−Ｓｎ共晶反応が生じる温度まで加熱すると両者が溶融して接合され、一体化した接着層２０が形成される。

このようにして接着層２０により積層された構造体が得られる。なお、素子部５４Ａ、５４Ｂとなる構造体５０Ａ、５０Ｂはあらかじめ一定の間隔を保持して作製しておく。第１の基板１と第２の基板１１上には、このような一対構成の構造体５０Ａ、５０Ｂが複数個作製されているが、図面の簡略化のために一対のみ記してある。

なお、本実施の形態では、Ａｕ−Ｓｎ共晶反応による接合としたが、本発明はこれに限定されない。比較的低温で接合される材料の組み合わせであればよく、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕからなる第１群とＳｎ、Ｃｄ、Ａｕを含むＳｎ若しくはＣｄからなる第２群とからそれぞれ任意に選択した組み合わせでもよい。また、ハンダ材料をそれぞれの上層膜に形成してハンダ付けする方式でもよい。さらに、導電性接着剤を用いた接着方式でもよい。

第１の基板１と第２の基板１１としてＭｇＯ基板を用いると、このＭｇＯ基板上に形成される圧電体薄膜の分極は基板面に対して垂直方向となる。このため、このように接着することで分極方向は互いに逆となる。したがって、第１主電極膜２と第２主電極膜１２とに同じ電位、また第１対向電極膜５と第２対向電極膜１５とに同じ電位を印加すれば、第１圧電体薄膜３と第２圧電体薄膜１３とは同じ伸縮動作を行なわせることができる。

上記の接合により一対の構造体５０Ａ、５０Ｂが形成されるが、これらの構造体５０Ａ、５０Ｂの厚みに相当する空隙部が第１の基板１と第２の基板１１との間に生じる。この空隙部に樹脂を充填して絶縁性樹脂層６を形成する。図７（ｂ）は、絶縁性樹脂層６を充填した状態を示す。この構造体５０Ａ、５０Ｂの厚さは約１０μｍであるが、樹脂の粘度を適当に調節することで樹脂を浸透させて充填することができる。この樹脂としては、少なくともフォトリソプロセスとエッチングにより加工できる樹脂を用いる。

本実施の形態においては、樹脂としてアクリル系感光性樹脂を用いた場合の製造方法について説明する。アクリル系感光性樹脂を充填した状態で、例えばホットプレート上に基板ごと載せて６０℃、１０分間加熱し、さらに続けてホットプレートで８０℃、５分間加熱する。このような加熱処理により、絶縁性樹脂層６であるアクリル系感光性樹脂が半硬化の状態となる。このような半硬化状態とすることで、第２の基板１１をエッチング除去するときのエッチング薬液から構造体５０Ａ、５０Ｂを保護しながら、かつ絶縁性樹脂層６を所定のパターン形状にエッチングすることも容易となる。

構造体５０Ａ、５０Ｂ間の空隙部に充填された樹脂を半硬化状態の絶縁性樹脂層６とした後、第２の基板１１をエッチングして除去する。構造体５０Ａ、５０Ｂの外周領域は絶縁性樹脂層６で完全に保護されているので、構造体５０Ａ、５０Ｂは第２主電極膜１２を除き、直接エッチング液に曝されることはない。このため、第１圧電体薄膜３や第２圧電体薄膜１３がエッチング液に曝されて、劣化する現象はまったく生じない。このとき、第２の基板１１のみを選択的に除去する必要があるが、この方法としては、エッチング、研磨または所定の厚さまで研磨後にエッチングする等の方法により行うことができる。なお、第１の基板１と第２の基板１１とが同一の材料である場合には、この薬液でエッチングされない樹脂を用いて第１の基板１面を覆った後にエッチングすればよい。また、本実施の形態では、第２主電極膜１２はＰｔ膜を用いているので、第２の基板１１としてＭｇＯ基板を用いた場合のエッチング液であるリン酸と酢酸の混合液ではまったくエッチングされない。

第２の基板１１を除去すると、構造体５０Ａ、５０Ｂが絶縁性樹脂層６で連接している状態が露出する。この状態とした後、絶縁性樹脂層６と第２主電極膜１２との表面を覆う絶縁保護膜１８を形成する。さらに、第２主電極膜１２の一部を露出させるために、この絶縁保護膜１８に開口部１８２を設ける。この状態を図７（ｃ）に示す。なお、この開口部１８２の形成は、絶縁性樹脂層６に第１開口部６２と第２開口部６４を加工する段階で行ってもよい。

つぎに、図８を用いて絶縁性樹脂層６をエッチング加工し、開口部および接続配線を形成する工程について説明する。

図８（ａ）に示すように、絶縁性樹脂層６が構造体５０Ａ、５０Ｂの外周領域を覆う形状にエッチング加工する。このエッチング加工では、圧電体薄膜等はまったく露出しないのでエッチングされることはなく、エッチング工程は安定で、再現性よく行える。このとき、表面に形成されている絶縁保護膜１８も一括して加工できれば効率的であるので、絶縁保護膜１８と絶縁性樹脂層６とは同じ材料を用いることが望ましい。また、このエッチング加工時に、２個の素子部５４Ａ、５４Ｂ間を連結する連結部７０も同時に形成する。

さらに、第１主電極膜突出部２１と第１対向電極突出部５１まで到達する第１開口部６２と第２開口部６４とを形成する。このエッチング加工においては、絶縁保護膜１８の表面にフォトレジスト膜を形成し、露光、現像処理をした後、絶縁保護膜１８と絶縁性樹脂層６とを同時にエッチングすればよい。なお、絶縁保護膜１８と絶縁性樹脂層６が感光性を有する同じ材料を使用している場合には、この加工はより簡単となる。例えば、絶縁性樹脂層６としてアクリル系感光性樹脂を用いたとき、絶縁保護膜１８としても同様なアクリル系感光性樹脂を用いれば、露光して現像するだけで、絶縁保護膜１８と絶縁性樹脂層６を同時に所定のパターン形状とすることができる。このような処理を行なった後のパターン形状を図８（ａ）に示す。

このような加工を行なった後、半硬化状態の絶縁性樹脂層６をさらに高温度で加熱して、最終的な硬化を行なう。絶縁性樹脂層６として、アクリル系感光性樹脂を用いたときは、１５０℃、３０分間加熱し、さらに２００℃、３０分間加熱すれば硬化が完了する。

なお、このように半硬化のための加熱と、最終硬化のための加熱の２段階の加熱工程を行なうことで、絶縁性樹脂層６のエッチング加工が容易になるとともに、絶縁性樹脂層６中に残存する溶媒成分が確実に除去できるので、溶媒成分により生じる気泡をほぼ確実になくすことができる。

また、構造体５０Ａ、５０Ｂは外周領域が絶縁性樹脂層６のみで保護されるようになるので耐湿性を改善でき、かつ圧電特性の劣化を防止できる。

なお、本実施の形態では、絶縁性樹脂層６と絶縁保護膜１８として、アクリル系感光性樹脂を用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。さらに、例えば感光性のエポキシ系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、エン・チオール系の感光性樹脂、光分解型のアジド化合物系樹脂、ナフトキノンジアジド系感光性樹脂、光架橋型の重クロム酸系樹脂やポリビニル系の感光性樹脂等でもよい。また、特に観光性を有する樹脂材料でなくてもよく、フォトレジストを表面に形成して、フォトレジストをマスクにしてエッチング加工できる材料であれば、特に制約なく使用できる。

また、絶縁性樹脂層６を所定のパターン形状に形成後、絶縁保護膜１８を塗布してからこの絶縁保護膜１８をエッチング加工してもよい。この場合には、絶縁保護膜１８は、感光性あるいは非感光性のどちらの材料であってもよい。

図８（ａ）に示す工程では、所定のパターン形状を形成する場合も、開口部を形成する場合も、絶縁性樹脂層６と絶縁保護膜１８のみをエッチングすればよいので、エッチングの精度および歩留まりが大きく改善される。すなわち、第１主電極膜突出部２１と第１対向電極膜突出部５１に到達する第１開口部６２、第２開口部６４の形成と、外周領域を所定の形状にエッチングする工程とは、絶縁性樹脂層６とその表面に形成された絶縁保護膜１８のみをエッチングすればよい。このため、第１主電極膜、第１圧電体薄膜、第１対向電極膜、接着層、第２主電極膜、第２圧電体薄膜および第２対向電極膜を積層してから所定のパターン形状のエッチングを行う従来方法に比べて、エッチング時の残渣等によるショート不良やパターン形状の異常等をほぼ確実に防止することができる。

つぎに、第２主電極１２と第１主電極膜突出部２１とを電気的に接続するために第１開口部６２を介して第１接続配線８を形成する。また、同時に、第２開口部６４を介して第１対向電極膜突出部５１を絶縁保護膜１８の表面上にまで引き出す第２接続配線９を形成する。第１接続配線８と第２接続配線９とは同時に成膜し、フォトリソプロセスとエッチングプロセスにより同時に所定のパターン形状を形成する。このようにして第１接続配線８と第２接続配線９とを形成した状態を図８（ｂ）に示す。

ここまでの加工処理により、第１の基板１上に固着した状態であるが薄膜圧電体素子５４としての形状が完成する。この後、第１の基板１をエッチングして薄膜圧電体素子５４を基板から分離する。このためには、薄膜圧電体素子５４の表面にワックス等の樹脂を塗布した後、第１の基板１をエッチングして除去する。このとき、ワックス等の樹脂は第１の基板１をエッチングする薬液では侵されない樹脂を選択する。

第１の基板１をエッチング除去した後、ワックス等の樹脂を溶解除去すれば、それぞれの基板から完全に分離した薄膜圧電体素子５４が得られる。これを図８（ｃ）に示す。

本実施の形態の薄膜圧電体素子の製造方法では、第１の基板１と第２の基板１１上で、それぞれ第１圧電体薄膜３と第２圧電体薄膜１３とをエッチングしており、積層後のエッチング加工は絶縁性樹脂層６と絶縁保護膜１８とからなる樹脂膜のみである。積層した状態で圧電体薄膜をエッチングする従来方法では、圧電体薄膜の側壁部に残渣が生じて上下の電極膜との間が短絡したり、あるいはパターンの細りが生じる場合がある。しかし、本実施の形態の製造方法では、それぞれ個別にエッチングしており、積層後は樹脂膜のみのエッチングであるので、このような不良を確実に防止でき、歩留まりを大幅に改善できる。

この薄膜圧電体素子５４を支持部材であるフレクシャー４６０上に接着樹脂層により接着し、第１接続配線８と第２接続配線９に設けられた接続電極パッドとフレクシャー４６０上に設けられた圧電体電極パッド４６４とをワイヤリード４６７等で接続すればアクチュエータ９０５が完成する。

なお、第１の基板１と第２の基板１１の接合は上述の共晶接合方式だけでなく、第１対向電極膜５と第２対向電極膜１５のそれぞれ対向する面に導電性接着剤を塗布して接合する方式でもよい。このとき、導電性接着剤は両方の対向電極膜に塗布してもよいし、片方だけに塗布してもよい。導電性接着剤が第１対向電極膜突出部５１上に塗布されている場合、絶縁性樹脂層６をエッチングして第２開口部６４を形成するときに、導電性接着剤からなる接着層２０が露出するようにしてもよいし、あるいは第１対向電極膜５が露出するようにしてもよい。また、導電性接着剤は圧電機能領域には必ずしも必要ではない。すなわち、電極取り出し領域には導電性接着剤を用い、圧電機能領域は絶縁性接着剤を用いて接着する構成としてもよい。

また、共晶反応により接着層を形成するときには、一度溶融するので自己整合的なアライメントも可能である。これにより、第１対向電極膜５と第２対向電極膜１５との位置合せ精度が低くても、溶融時のセルフアライメント作用により両者は高精度で位置合せされて接合できる。

また、本実施の形態では、充填した絶縁性樹脂層６は第２の基板の除去工程の前段階では半硬化の条件の熱処理をする。その後、第２の基板１１を除去してから、さらに絶縁性樹脂層６を所定のパターン形状に加工後、最終的な硬化処理を行なっている。したがって、絶縁性樹脂層６のパターン加工が精度よくでき、かつ絶縁性樹脂層６中に発生しやすい気泡等を確実に抑制できる。

（実施の形態２）
図９は、本発明の実施の形態２にかかる薄膜圧電体素子５４０の平面図である。また、図１０は、図９に示す２２８−２２８線に沿った断面図である。本実施の形態の薄膜圧電体素子５４０も一対構成からなり、それぞれの素子部５４０Ａ、５４０Ｂの圧電機能領域２２６の構造は実施の形態１にかかる薄膜圧電体素子５４と同じである。

すなわち、それぞれの素子部５４０Ａ、５４０Ｂの圧電機能領域２２６は、第１主電極膜２０２と第１対向電極膜２０５とで挟まれた第１圧電体薄膜２０３と、第２主電極膜２１２と第２対向電極膜２１５とで挟まれた第２圧電体薄膜２１３とが、第１対向電極膜２０５および第２対向電極膜２１５間を導電性の接着層２３２を介して物理的および電気的に接続され、かつ、それらの厚みと同じ厚みの絶縁性樹脂層２２２により外周部が保護され、この絶縁層２２２および第２主電極膜２１２上に絶縁保護膜２２０が形成された構造からなる。

本実施の形態の薄膜圧電体素子５４０は、電極取り出し領域２２４の構造が実施の形態１の薄膜圧電体素子５４と異なるので、この点を主体に以下説明する。なお、本実施の形態においても、絶縁層２２２として樹脂材料を用いているので、以下では絶縁性樹脂層２２２とよぶ。

電極取り出し領域２２４の外周側では、第１主電極膜突出部２０２１と第２主電極膜２１２とが絶縁性樹脂層２２２の第１開口部２６２を介して第１接続配線２１８により接続されている。一方、内周側では、素子部５４０Ａ、５４０Ｂの間は、それぞれの第１圧電体薄膜２０３と第１対向電極膜２０５とにより連結されて連結部２３０が形成されている。この連結部２３０により、２個の素子部５４０Ａ、５４０Ｂは連結されて一体構成となっている。また、それぞれの素子部５４０Ａ、５４０Ｂの第１対向電極膜２０５同士も連結されている。この結果、第１対向電極膜２０５同士および第２対向電極膜２１５同士がすべて電気的に接続されている。連結部２３０の絶縁性樹脂層２２２にも第２開口部２６０が形成されており、この第２開口部２６０を介して第１対向電極膜２０５が第２接続配線２１９で接続されて表面にまで引き出されている。

上記のように、本実施の形態の薄膜圧電体素子５４０の場合には、フレクシャーの圧電体電極パッドと接続する接続電極パッドは、第１接続配線と第２接続配線に設けられた３個となる。

なお、本実施の形態においても、第１対向電極膜２０５の表面には上層膜２０５２としてＡｕ膜を形成し、また第２対向電極膜２１５には上層膜２１５１としてＳｎ膜を形成している。お互いの上層膜２０５２、２１５１同士を密着させて、Ａｕ−Ｓｎ共晶反応が生じる温度まで加熱して両者を溶融させて接着層２３２を形成している。

以下、本実施の形態の薄膜圧電体素子５４０の製造方法について、実施の形態１と異なる工程を主体に説明する。図１１から図１３までは、本実施の形態の薄膜圧電体素子５４０の製造方法における主要工程を説明する図である。本実施の形態の薄膜圧電体素子５４０においても、図９に示す２２８−２２８線に沿った断面形状により工程を説明する。

まず、第１の基板２０１上における薄膜の形成とその加工について、図１１を用いて説明する。

図１１（ａ）は、第１の基板２０１上に第１主電極膜２０２を所定のパターン形状に形成し、さらに第１圧電体薄膜２０３もパターン形成した状態を示す。この加工方法としては、最初に、例えば第１主電極膜２０２となる電極膜を成膜時に、メタルマスクを用いて同時にパターン形成する。または、全面に第１主電極膜２０２となる電極膜を形成後、フォトリソプロセスとエッチングプロセスによりパターンを形成してもよい。本実施の形態においても、第１主電極膜突出部２０２１を形成している。

その後、第１圧電体薄膜２０３となる圧電体薄膜を積層した後、この圧電体薄膜を所定の形状にエッチング加工すれば形成できる。第１圧電体薄膜２０３のパターン形状は、電極取り出し領域２２４では実施の形態１の薄膜圧電体素子５４と一部異なる。すなわち、電極取り出し領域２２４では、両側の第１圧電体薄膜２０３同士を連結する連結部２３０が形成されている。

なお、第１の基板２０１、第１主電極膜２０２および第１圧電体薄膜２０３の材料および成膜条件、エッチング加工条件については、実施の形態１と同じであるので説明を省略する。

図１１（ｂ）は、第１圧電体薄膜２０３上に、さらに第１対向電極膜２０５を形成した状態を示す断面図で、図１１（ｃ）はその平面図である。第１対向電極膜２０５は、第１圧電体薄膜２０３とほぼ同じ形状であり、かつ第１主電極膜２０２とは電気的に接触しないように第１圧電体薄膜２０３の表面層上にのみ形成されている。また、本実施の形態においては、第１対向電極膜２０５は連結部２３０の第１圧電体薄膜２０３上にも形成されている。

さらに、本実施の形態でも第１対向電極膜２０５は、多層構成とされている。すなわち、上層膜２０５２は金（Ａｕ）とし、下層膜２０５３は第１主電極膜２０２と同じようにＰｔ膜を用いている。なお、下層膜２０５３については、第１主電極膜２０２と同じ材料を適宜選択して用いることができる。このような多層構成からなる第１対向電極膜２０５の場合であっても、フォトリソプロセスとエッチングプロセスにより所定のパターンを形成することは一般的な技術により容易にできる。

図１１（ｂ）および図１１（ｃ）からわかるように、圧電機能領域２２６においては、第１主電極膜２０２、第１圧電体薄膜２０３および第１対向電極膜２０５は同じ形状で、第１の基板２０１側から階段状に積層された構成とされている。一方、電極取出し領域２２４では、図示するように第１主電極膜２０２が一部露出した第１主電極膜突出部２０２１が設けられている。また、連結部２３０では、第１主電極膜２０２はエッチングされており、左右が電気的に分離されている。ここまでで、第１の基板２０１上での膜形成とその加工が完了する。

つぎに、第２の基板２１１上における膜形成と加工について、図１２を用いて説明する。

図１２（ａ）は、第２の基板２１１上に第２主電極膜２１２、第２圧電体薄膜２１３および第２対向電極膜２１５を形成した状態を示す断面図で、図１２（ｂ）はその平面図である。

第２の基板２１１上でのこれらのパターン形状は、電極取り出し領域２２４を除けば、第１の基板２０１上でのパターン形状と同じである。電極取り出し領域２２４の外周側は、第２主電極膜２１２、第２圧電体薄膜２１３および第２対向電極膜２１５は、第１対向電極膜２０５および第１圧電体薄膜２０３と同じパターン形状である。しかし、内周側は、第２主電極膜２１２、第２圧電体薄膜２１３および第２対向電極膜２１５は、角部で一部が切りかかれている。したがって、この領域部では、これらの膜は第１対向電極膜２０５よりも幅狭に形成される。このように切り欠いておくことにより、第１の基板２０１と第２の基板２１１とを貼り合わせたときに、この切り欠き領域部の第１対向電極膜２０５が露出して第１対向電極膜突出部２０５１となる。この形状は実施の形態１と同じであり、この第２の基板２１１の加工では、図示するように連結部は設けていない。また、第２対向電極膜２１５も多層構成からなり、上層膜２１５１はスズ（Ｓｎ）で、下層膜２１５２はＰｔ膜としてある。

なお、第２の基板２１１としては第１の基板２０１と同じものを用いることができる。さらに、この第２の基板２１１上に形成する第２主電極膜２１２と第２圧電体薄膜２１３とは、第１の基板２０１上に形成した材料および成膜方法をそのまま用いて形成することができる。これらについては、実施の形態１と同じであるので説明を省略する。

つぎに、図１３を用いて、第１の基板２０１と第２の基板２１１を貼り合わせ、圧電体薄膜素子５４０を作製していく工程について説明する。

図１３（ａ）は、第１対向電極膜２０５と第２対向電極膜２１５とを対向密着させて、第１対向電極膜２０５と第２対向電極膜２１５とを接合した後、第２の基板２１１をエッチング除去し、さらに絶縁保護膜２２０を形成した状態を示す。なお、この絶縁保護膜２２０には、第２主電極膜２１２の所定箇所に開口部２４０が設けられている。これらの形状に加工するプロセスは、実施の形態１と同じ方法で行うことができるので説明を省略する。

本実施の形態では、連結部２３０と第１対向電極膜突出部２０５１上には絶縁性樹脂層２２２と絶縁保護膜２２０も形成されている。このように絶縁性樹脂層２２２と絶縁保護膜２２０とが形成されているので、連結部２３０の強度がさらに大きくなる。この結果、一対構成の薄膜圧電体素子５４０を支持部材上に接着するときに破損しにくくなる。

図１３（ｂ）は、第１接続配線２１８と第２接続配線２１９とを形成した状態を示す。すなわち、第１接続配線２１８は、絶縁性樹脂層２２２の第１開口部２６２を介して第１主電極膜突出部２０２１と第２主電極膜２１２とを電気的に接続し、かつ外部と接続するための電極パッドも有している。また、第２接続配線２１９は、同様に絶縁性樹脂層２２２および絶縁保護膜２２０に開口した第２開口部２６０を介して第１対向電極膜突出部２０５１と接続し、表面にまで引き出して接続電極パッドを形成している。第１接続配線２１８と第２接続配線２１９とは、金属薄膜をスパッタリングや蒸着により成膜した後、フォトリソプロセスとエッチングプロセスによりパターン形成して作製される。

ここまでの加工処理により、第１の基板２０１上に固着した状態であるが薄膜圧電体素子５４０としての形状が完成する。この後、第１の基板２０１をエッチングすれば、図９および図１０に示すように基板から完全に分離した状態の薄膜圧電体素子５４０が得られる。

本実施の形態の薄膜圧電体素子５４０の製造方法では、第１の基板２０１と第２の基板２１１上で、それぞれ第１圧電体薄膜２０３と第２圧電体薄膜２１３とを個別にエッチングしており、積層後のエッチング加工は絶縁性樹脂層２２２と絶縁保護膜２２０とからなる樹脂膜のみである。積層した状態で圧電体薄膜をエッチングする従来方法では、圧電体薄膜の側壁部に残渣が生じて上下の電極膜との間が短絡したり、パターンの細りが生じる場合がある。しかし、本実施の形態の製造方法では、それぞれを個別にエッチングしており、積層後は樹脂膜のみのエッチングであるので、このような不良を確実に防止でき、歩留まりを大幅に改善できる。

また、この薄膜圧電体素子５４０は３端子構成で駆動ができる。第２接続配線２１９に設けられている接続電極パッドをアース接続し、第１接続配線２１８に設けられている接続電極パッドにそれぞれ逆極性の電圧を印加すれば、図２に例示したような動作を行わせることができる。この結果、端子構成が単純となり、特性が良好で、歩留まりのよい薄膜圧電体素子とその製造方法を実現できる。

図１４は、本実施の形態の変形例の薄膜圧電体素子５５０の断面図である。この変形例の薄膜圧電体素子５５０には、絶縁性樹脂層２２２と絶縁保護膜２２０に第１対向電極膜突出部２０５１まで開口する第２開口部を設けていないことが薄膜圧電体素子５４０と異なる。一対構成の薄膜圧電体素子の場合、図１０に示す３端子構成だけでなく本変形例の構成であっても動作する。本変形例の薄膜圧電体素子５５０は、２端子構成であり、それぞれ逆極性を印加すれば対向電極側はアース接続しなくても実質的にゼロ電位となり、同様な動作を行う。

この薄膜圧電体素子５５０の製造方法は、第２開口部２６０と第２接続配線２１９を形成しないことを除けば、本実施の形態の薄膜圧電体素子５４０と同じである。

（実施の形態３）
図１５は、本発明の実施の形態３にかかる薄膜圧電体素子５６０の電極取り出し領域の断面図である。本実施の形態の薄膜圧電体素子５６０も一対構成からなり、それぞれの素子部５６０Ａ、５６０Ｂの圧電機能領域の構造は実施の形態２にかかる薄膜圧電体素子５４０と同じである。

すなわち、それぞれの素子部５６０Ａ、５６０Ｂの圧電機能領域は、第１主電極膜３０２と第１対向電極膜３０５とで挟まれた第１圧電体薄膜３０３と、第２主電極膜３１２と第２対向電極膜３１５とで挟まれた第２圧電体薄膜３１３とが、第１対向電極膜３０５および第２対向電極膜３１５間を導電性の接着層３３２を介して物理的および電気的に接続され、かつ、それらの厚みと同じ厚みの絶縁層３２２により外周部が保護され、この絶縁層３２２および第２主電極膜３１２上に絶縁保護膜３２０が形成された構造からなる。なお、本実施の形態においても、絶縁層３２２は樹脂材料を用いているので、以下では絶縁性樹脂層３２２とよぶ。

本実施の形態の薄膜圧電体素子５６０は、電極取り出し領域の構造が実施の形態２の薄膜圧電体素子５４０と異なるので、この点を主体に以下説明する。

電極取り出し領域では、それぞれの第１主電極膜３０２、第１圧電体薄膜３０３、第２主電極膜３１２および第２圧電体薄膜３０３が連結されて連結部３３０が形成されている。また、第１対向電極膜３０５、導電性の接着層３３２および第２対向電極膜３１５で規定される連結部３３０の空隙部には絶縁性樹脂層３２２が充填されている。

この連結部３３０により、２個の素子部５６０Ａ、５６０Ｂは連結されて一体構成となっている。また、それぞれの素子部５６０Ａ、５６０Ｂの第１主電極膜３０２同士および第２主電極膜３１２同士が連結されている。この結果、第１主電極膜３０２同士および第２主電極膜３１２同士が電気的に接続されている。

さらに、素子部５６０Ａ、５６０Ｂのそれぞれの第１対向電極３０５から延在された第１対向電極膜突出部３０５１から絶縁性樹脂層３２２と絶縁保護膜３２０とに開口された第２開口部３６０を介して接続配線３１８が形成されている。この接続配線３１８には接続電極パッドが設けられている。

上記したように、本実施の形態の薄膜圧電体素子５６０の場合には、フレクシャーの圧電体電極パッドと接続する接続電極パッドは、接続配線３１８のみであり、素子部５６０Ａ、５６０Ｂからそれぞれ１個であるので、合計２個のみである。

なお、本実施の形態においても、第１対向電極膜３０５の表面には上層膜３０５２としてＡｕ膜を形成し、また第２対向電極膜３１５には上層膜３１５１としてＳｎ膜を形成している。お互いの上層膜３０５２、３１５１同士を密着させて、Ａｕ−Ｓｎ共晶反応が生じる温度まで加熱して両者を溶融させて接着層３３２を形成している。

以下、本実施の形態の薄膜圧電体素子５６０の製造方法について、図１６から図１８を用いて説明する。なお、本実施の形態の場合にも取り出し電極領域の断面形状をもとに説明する。

図１６（ａ）は、第１の基板３０１上で、第１主電極膜３０２、第１圧電体薄膜３０３および第１対向電極膜３０５を積層し、所定のパターンを形成した状態の断面図である。また、図１６（ｂ）は、この平面図である。

図１６（ｂ）からわかるように、圧電機能領域においては、第１主電極膜３０２、第１圧電体薄膜３０３および第１対向電極膜３０５は相似形で、第１の基板３０１側から階段状に積層された構成からなる。この形状は、実施の形態１および実施の形態２と同じである。

電極取り出し領域では、第１主電極膜３０２と第１圧電体薄膜３０３とは連結部３３０にも形成されており、これにより両側のパターンが連結されている。第１対向電極膜３０５は連結部３３０を除き、それぞれの第１圧電体薄膜３０３の表面層上にのみ形成されている。

本実施の形態でも、第１対向電極膜３０５は、多層構成からなる。すなわち、上層膜３０５２は金（Ａｕ）とし、下層膜３０５３は第１主電極膜３０２と同じようにＰｔ膜を用いている。なお、下層膜３０５２については、第１主電極膜３０２と同じ材料を適宜選択して用いることができる。このような多層構成からなる第１対向電極膜３０５の場合であっても、フォトリソプロセスとエッチングプロセスにより所定のパターンを形成することは一般的な技術により容易にできる。

図１７（ａ）は、第２の基板３１１上に第２主電極膜３１２、第２圧電体薄膜３１３および第２対向電極膜３１５を形成した状態を示す断面図で、図１７（ｂ）はその平面図である。

第２の基板３１１上でのこれらのパターンは、電極取り出し領域を除けば、第１の基板３０１上でのパターンと同じである。電極取り出し領域の連結部３３０には、第２主電極膜３１２と第２圧電体薄膜３１３とが形成されており、両側のパターンが連結されている。また、電極取り出し領域の外周側では、第２主電極膜３１２、第２圧電体薄膜３１３および第２対向電極膜３１５が、第１対向電極膜３０５に比べて幅狭になるよう一部が切り欠かれている。このように幅狭に形成しておくことで、図１５に示されるように、第１対向電極膜３０５と第２対向電極膜３１５とを貼り合わせたときに、この幅狭の領域部の第１対向電極膜３０５が露出して第１対向電極膜突出部３０５１となる。

これに対して、内周側は、第１の基板３０１の形状に一致させてある。また、第２対向電極膜３１５も多層構成からなり、上層膜３１５１はスズ（Ｓｎ）で、下層膜３１５２はＰｔ膜としてある。

なお、第２の基板３１１としては第１の基板３０１と同じものを用いることができる。さらに、この第２の基板３１１上に形成する第２主電極膜３１２と第２圧電体薄膜３１３とは、第１の基板３０１上に形成した材料および成膜方法をそのまま用いて形成することができる。これらについては、実施の形態１と同じであるので説明を省略する。

図１８（ａ）は、第１対向電極膜３０５と第２対向電極膜３１５とを対向密着させて接合した後、第２の基板３１１をエッチング除去し、露出した表面に絶縁保護膜３２０を形成した状態の断面図である。

図からわかるように、第１圧電体薄膜３０３と第２圧電体薄膜３１３とで挟まれた連結部３３０の空隙部にも絶縁性樹脂層３２２が形成されている。また、外周側に設けられた第１対向電極膜突出部３０５１を含む外周部を覆うように絶縁性樹脂層３２２が形成されている。

このように連結部３３０では、絶縁性樹脂層３２２、第１主電極膜３０２、第１圧電体薄膜３０３、第２圧電体薄膜３１３および第２主電極膜３１２が形成されているので、連結部３３０の強度がさらに大きくなる。したがって、一対構成の薄膜圧電体素子５６０を取り扱い中に破損することを防止できる。

図１８（ｂ）は、絶縁保護膜３２０と絶縁性樹脂層３２２とをエッチングした状態の断面図である。このときのエッチングのパターンは、実施の形態１と実施の形態２と同じで、第１主電極膜３０２より一定幅大きな形状とする。また、第１対向電極膜突出部３０５１上の絶縁性樹脂層３２２に第２開口部３６０も形成する。これらの加工は絶縁保護膜３２０や絶縁性樹脂層３２２からなる樹脂膜をエッチングすればよいので、高精度にかつ簡単に行なうことができる。

この後、第２開口部３６０を介して第１対向電極膜突出部３０５１と接続する接続配線３１８を形成する。ここまでの加工処理により、第１の基板３０１上に固着した状態であるが、薄膜圧電体素子５６０としての形状が完成する。この後、第１の基板３０１をエッチングすれば、図１５に示すように基板から完全に分離した状態の薄膜圧電体素子５６０が得られる。

本実施の形態の薄膜圧電体素子５６０の製造方法では、第１の基板３０１と第２の基板３１１上で、それぞれ第１圧電体薄膜３０３と第２圧電体薄膜３１３とを個別にエッチングしており、積層後のエッチング加工は絶縁性樹脂層３２２と絶縁保護膜３２０とからなる樹脂膜のみである。積層した状態で圧電体薄膜をエッチングする従来方法では、圧電体薄膜の側壁部に残渣が生じて上下の電極膜との間が短絡したり、パターンの細りが生じる場合がある。しかし、本実施の形態の製造方法では、それぞれ個別にエッチングしており、積層後は樹脂膜のみのエッチングであるので、このような不良を確実に防止でき、歩留まりを大幅に改善できる。

また、この薄膜圧電体素子５６０は２端子構成で駆動ができる。接続配線３１８に設けられている接続電極パッドにそれぞれ逆極性の電圧を印加すれば、図２に例示したような動作を行わせることができる。このような電圧を印加すれば、対向電極側は実質的にゼロ電位となるのでアースに接続しなくても伸縮動作を行う。

この薄膜圧電体素子５６０の製造方法によれば、パターン形成工程が簡単で、かつ端子構成が単純となり、特性が良好で、歩留まりを改善できる。

なお、本実施の形態では、第１圧電体薄膜３０３と第２圧電体薄膜３１３とで挟まれた連結部３３０の空隙部にも絶縁性樹脂層３２２が形成されているが、この領域に第１対向電極膜３０５と第２対向電極膜３１５とを形成して接合し、接着層３３２を設けてもよい。

なお、実施の形態１から実施の形態３までは、一対構成の薄膜圧電体素子について説明したが、本発明はこれに限定されない。実施の形態１で説明した薄膜圧電体素子のうちの一つの素子部のみを薄膜圧電体素子として用いることもできる。

さらに、絶縁層に形成する開口部はビアホール等だけでなく、接続配線が圧電体薄膜や対向電極膜等に接触しない形状であれば、特に形状の制約はない。

また、実施の形態１から実施の形態３では、鏡面対称形状の一対構成の薄膜圧電体素子として、それぞれの素子部が五角形状としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、長方形状や三角形状であってもよい。

なお、実施の形態１から実施の形態３では、導電性の接着層を用いて第１対向電極膜と第２対向電極膜とを接合したが、第１対向電極膜と第２対向電極膜とを、例えば直接超音波ボンディングまたは熱溶着して接合する方法でもよい。導電性の接着剤を用いてもよい。さらに、物理的および電気的な接続は全面でなくてもよい。

本発明にかかる薄膜圧電体素子およびその製造方法により、圧電体薄膜の所定のパターン形状への加工や開口部の形成が非常に容易で、かつ高精度にできるだけでなく、従来発生していた電極間のショート不良を確実に防止できるので、低電圧駆動可能で、高信頼性が要求される携帯機器用のディスク装置等への用途にも有用である。

本発明の実施の形態１にかかる一対の素子部からなる薄膜圧電体素子を用いたアクチュエータの平面図 同アクチュエータの動作を説明する概念図 同アクチュエータを用いた磁気ディスク記録再生装置の要部斜視図 図１に示す１００−１００線に沿ったアクチュエータの断面構造を示す図 （ａ）は同実施の形態１にかかる薄膜圧電体素子の製造方法において、第１の基板上に第１主電極膜と第１圧電体薄膜を積層後、第１圧電体薄膜をエッチング加工した状態の断面図（ｂ）は同製造方法において、第１主電極膜をエッチング加工した状態の断面図（ｃ）は同製造方法において、第１圧電体薄膜上に第１対向電極膜を形成した状態の断面図（ｄ）は同製造方法において、第１圧電体薄膜上に第１対向電極膜を形成した状態の平面図 （ａ）は同製造方法において、第２の基板上に第２主電極膜と第２圧電体薄膜を積層後、第２圧電体薄膜をエッチング加工した状態の断面図（ｂ）は同製造方法において、第２主電極膜をエッチング加工した状態の断面図（ｃ）は同製造方法において、第２圧電体薄膜上に第２対向電極膜を形成した状態の断面図（ｄ）は同製造方法において、第２圧電体薄膜上に第２対向電極膜を形成した状態の平面図 （ａ）は同製造方法において、第１対向電極膜と第２対向電極膜とを接合した状態の断面図（ｂ）は同製造方法において、空隙部に絶縁性樹脂層を充填した状態の断面図（ｃ）は同製造方法において、第２の基板をエッチング除去し、絶縁保護幕を形成し、所定の開口部を設けた状態の断面図 （ａ）は同製造方法において、絶縁性樹脂層が構造体を覆う形状にエッチング加工した状態の断面図（ｂ）は同製造方法において、第１接続配線と第２接続配線とを形成した状態の断面図（ｃ）は同製造方法において、薄膜圧電体素子を基板から分離した状態の断面図 本発明の実施の形態２にかかる薄膜圧電体素子の平面図 同実施の形態の薄膜圧電体素子の断面図 （ａ）は同実施の形態にかかる薄膜圧電体素子の製造方法において、第１の基板上に所定のパターン形状の第１主電極膜と第１圧電体薄膜とを形成した状態の断面図（ｂ）は同製造方法において、第１圧電体薄膜上にさらに第１対向電極膜を形成した状態の断面図（ｃ）は同製造方法において、第１圧電体薄膜上にさらに第１対向電極膜を形成した状態の平面図 （ａ）は同製造方法において、第２の基板上に所定のパターン形状の第２主電極膜と第２圧電体薄膜とを形成した状態の断面図（ｂ）は同製造方法において、第２の基板上に所定のパターン形状の第２主電極膜と第２圧電体薄膜とを形成した状態の平面図 （ａ）は同製造方法において、第１対向電極膜と第２対向電極膜とを接合し、第２の基板をエッチング除去し、さらに絶縁保護膜を形成した状態の断面図（ｂ）は同製造方法において、第１接続配線と第２接続配線とを形成した状態の断面図 本発明の実施の形態２の変形例の薄膜圧電体素子の断面図 本発明の実施の形態３にかかる薄膜圧電体素子の電極取り出し領域の断面図 （ａ）は同実施の形態の薄膜圧電体素子の製造方法において、第１の基板上で、第１主電極膜、第１圧電体薄膜および第１対向電極膜を積層し、所定のパターンを形成した状態の断面図（ｂ）は（ａ）に示す形状の平面図 （ａ）は同実施の形態の薄膜圧電体素子の製造方法において、第２の基板上に第２主電極膜、第２圧電体薄膜および第２対向電極膜を形成した状態を示す断面図（ｂ）は（ａ）に示す形状の平面図 （ａ）は同実施の形態の薄膜圧電体素子の製造方法において、第１対向電極膜と第２対向電極膜とを対向密着させて接合した後、第２の基板をエッチング除去し、露出した表面に絶縁保護膜を形成した状態の断面図（ｂ）は同実施の形態の薄膜圧電体素子の製造方法において、絶縁保護膜と絶縁性樹脂層とをエッチングした状態の断面図

符号の説明

１，２０１，３０１ 第１の基板
２，２０２，３０２ 第１主電極膜
３，２０３，３０３ 第１圧電体薄膜
５，２０５，３０５ 第１対向電極膜
６，２２２，３２２ 絶縁性樹脂層（絶縁層）
８，２１８ 第１接続配線
９，２１９ 第２接続配線
１１，２１１，３１１ 第２の基板
１２，２１２，３１２ 第２主電極膜
１３，２１３，３１３ 第２圧電体薄膜
１５，２１５，３１５ 第２対向電極膜
１８，２２０，３２０ 絶縁保護膜
２０，２３２，３３２ 接着層
２１，２０２１ 第１主電極膜突出部
５０Ａ，５０Ｂ 構造体
５１，２０５１，３０５１ 第１対向電極膜突出部
５２，１５１，２０５２，２１５１，３０５２，３１５１ 上層膜
５３，１５２，２０５３，２１５２，３０５３，３１５２ 下層膜
５４，５４０，５５０，５６０ 薄膜圧電体素子
５４Ａ，５４Ｂ，５４０Ａ，５４０Ｂ，５６０Ａ，５６０Ｂ 素子部
６２，２６２ 第１開口部
６４，２６０，３６０ 第２開口部
７０，２３０，３３０ 連結部
１０６，２２６ 圧電機能領域
１０８，２２４ 電極取り出し領域
１８２，２４０ 開口部
３１８ 接続配線
４５８ 接着樹脂層
４６０ フレクシャー
４６１ スライダ保持部
４６２ ヘッド電極パッド
４６３ ヘッド電極配線
４６４ 圧電体電極パッド
４６５ 圧電体電極配線
４６７ ワイヤリード
９０１ 主軸
９０２ 磁気ディスク
９０３ 回転手段
９０４ ヘッドスライダ
９０５ アクチュエータ
９０６ サスペンション
９０７ アーム
９０８ 軸受部
９０９ 第１の位置決め手段
９１０ 筐体

Claims (9)

1. 一対の素子部があらかじめ設定した設定間隔を保持して平面上に配置された構成からなり、一対の前記素子部の圧電体として作用する圧電機能領域が前記設定間隔の中心線に対して鏡面対称形状を有し、かつ前記素子部間は前記設定間隔の一部において前記素子部を構成する材料のうちの少なくとも１種類により連結された連結部を含み、
   一対の前記素子部のそれぞれは、
   第１主電極膜と第１対向電極膜とで挟まれた第１圧電体薄膜と、第２主電極膜と第２対向電極膜とで挟まれた第２圧電体薄膜とが、前記第１対向電極膜と前記第２対向電極膜とを対向させ、かつ前記第１対向電極膜と前記第２対向電極膜とを物理的および電気的に接続した構造体と、
   前記構造体の厚みに沿った外周領域を覆う絶縁層とを備え、
   前記構造体は、前記第１圧電体薄膜と、前記第２圧電体薄膜とを導電性の接着層を介して接着固定することによって構成され、
   電極取り出し領域において、
   前記第１主電極膜は、前記一対の素子部が対向する内周側とは反対の外周側に、前記第１圧電体薄膜よりも一部延長した第１主電極膜突出部を有し、
   前記第２主電極膜、前記第２圧電体薄膜および前記第２対向電極膜は、前記外周側で、前記第１対向電極膜および前記第１圧電体薄膜と同じパターン形状を用いて形成され、
   前記第２主電極膜、前記第２圧電体薄膜および前記第２対向電極膜は、前記内周側で、角部で一部が切り欠かかれていることにより、前記第１対向電極膜よりも幅狭に形成され、
   前記第１圧電体薄膜と、前記第２圧電体薄膜とを接着固定した場合に、前記第１対向電極膜の前記内周側に形成される第１対向電極膜突出部をさらに備え、
   前記第１主電極膜突出部上の前記絶縁層に第１開口部を形成し、前記第１開口部を介して前記第１主電極膜突出部と前記第２主電極膜とを接続した第１接続配線が配置されるとともに、
   前記第１対向電極膜突出部上の前記絶縁層に第２開口部を形成し、前記第２開口部を介して前記第１対向電極膜に接続された第２接続配線が配置されることを特徴とする薄膜圧電体素子。
2. 前記連結部は前記絶縁層により形成されることを特徴とする請求項１に記載の薄膜圧電体素子。
3. 前記連結部は少なくとも前記第１対向電極膜と前記第１圧電体薄膜とにより形成され、前記構造体には前記第１開口部と、前記素子部に共通して１個設けられた前記第２開口部とが形成されることを特徴とする請求項１に記載の薄膜圧電体素子。
4. 前記連結部は、前記第１主電極膜、前記第１圧電体薄膜、前記第２主電極膜および前記第２圧電体薄膜により形成されることを特徴とする請求項１に記載の薄膜圧電体素子。
5. 前記第１対向電極膜と前記第２対向電極膜とは二層以上からなり、それぞれの上層膜が金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）および銅（Ｃｕ）からなる第１の群と、スズ（Ｓｎ）、カドミウム（ｃｄ）、金含有スズ合金および金含有カドミウム合金からなる第２群とからそれぞれ任意に選択した組み合せとし、前記導電性の接着層は前記上層膜同士が合金化することにより形成されることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の薄膜圧電体素子。
6. 前記第１対向電極膜と前記第２対向電極膜とは二層以上からなり、それぞれの上層膜がハンダ、またはハンダとこのハンダを構成する材料の少なくとも１種類からなり、前記導電性の接着層は前記上層膜同士が溶融一体化することにより形成され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１項に記載の薄膜圧電体素子。
7. 前記導電性の接着層は、導電性の粒子と接着性を有する結着材とを含む樹脂ペーストまたは導電性高分子で構成される接着剤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１項に記載の薄膜圧電体素子。
8. 支持部材と、
   前記支持部材上に配置され、それぞれが逆方向に伸縮動作する一対の薄膜圧電体素子を含み、
   前記一対の薄膜圧電体素子が請求項１から請求項７までのいずれかに記載の構成からなることを特徴とするアクチュエータ。
9. ディスク状の記録媒体と、
   前記記録媒体に記録と再生の少なくとも一方を行なうヘッドと、
   前記ヘッドを前記記録媒体の所定位置に位置決めする第１の位置決め手段と第２の位置決め手段とを有し、
   前記第１の位置決め手段は前記ヘッドが取り付けられた支持部材を保持するアームを回転させる駆動手段であり、
   前記第２の位置決め手段は前記支持部材とこの支持部材上に取り付けられた一対の薄膜圧電体素子とからなるアクチュエータであり、前記アクチュエータが請求項８に記載の構成からなることを特徴とするディスク装置。

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