JP6641944B2 - モーター用圧電駆動装置およびその製造方法、モーター、ロボット、ならびにポンプ - Google Patents

Description

本発明は、モーター用圧電駆動装置およびその製造方法、モーター、ロボット、ならびにポンプに関する。

圧電素子により振動体を振動させて被駆動体を駆動する圧電アクチュエーター（モーター用圧電駆動装置）は、磁石やコイルが不要のため、様々な分野で利用されている（例えば特許文献１参照）。このような圧電駆動装置には、一般的に、バルク状の圧電体を備えた圧電素子（バルク圧電素子）が利用されている（例えば特許文献２参照）。

一方、圧電素子としては、薄膜状の圧電体を備えたもの（薄膜圧電素子）が知られている。薄膜圧電素子は、主に、インクジェットプリンターのヘッドにおいて、インクの射出を行うために利用されている。

特開２００４−３２０９７９号公報 特開２００８−２２７１２３号公報

上記のような薄膜圧電素子を圧電駆動装置に用いれば、圧電駆動装置やこれによって駆動される機器を小型化することができる。しかしながら、このような薄膜圧電素子を用いた圧電駆動装置では、小型であるがために、出力が不足する場合がある。

本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、高出力化を図ることができるモーター用圧電駆動装置を提供することにある。また本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、高出力化を図ることができるモーター用圧電駆動装置の製造方法を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記のモーター用圧電駆動装置を含むモーター、ロボット、およびポンプを提供することにある。

本発明は上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様又は適用例として実現することができる。

［適用例１］
本発明に係るモーター用圧電駆動装置の一態様は、
長手方向と、前記長手方向と直交する短手方向と、を有する基板と、
前記基板上に設けられ、第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に位置する圧電体と、を有する圧電素子と、
前記基板の前記長手方向の先端部に取り付けられ、または前記基板の前記長手方向の先端部と接触し、かつ被駆動体に接触する接触部と、
を含み、
前記基板の前記長手方向は、前記基板の面内においてヤング率が最小となる方向と、概ね一致している。

このようなモーター用圧電駆動装置では、例えば圧電素子に電圧が印加された場合に、基板の屈曲振動の変位量（振幅）を大きくすることができ、高出力化を図ることができる（後述する「３． 実験」参照）。

［適用例２］
本発明に係るモーター用圧電駆動装置の一態様は、
長手方向と、前記長手方向と直交する短手方向と、を有する基板と、
前記基板上に設けられ、第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に位置する圧電体と、を有する圧電素子と、
前記基板の前記長手方向の先端部に取り付けられ、または前記基板の前記長手方向の先端部と接触し、かつ被駆動体に接触する接触部と、
を含み、
前記基板の前記短手方向のずれ弾性係数をＧｘｙ、前記基板の前記長手方向のヤング率をＥｘ、前記基板の前記短手方向のヤング率をＥｙとしたとき、前記基板の前記長手方向は、前記基板の面内においてＥｙ／Ｅｘ／Ｇｘｙの値が最大となる方向と、概ね一致している。

このようなモーター用圧電駆動装置では、例えば圧電素子に電圧が印加された場合に、基板の屈曲振動の変位量を大きくすることができ、高出力化を図ることができる（後述する「３． 実験」参照）。

［適用例３］
適用例１または２において、
前記基板は、シリコン単結晶基板であってもよい。

このようなモーター用圧電駆動装置では、高出力化を図ることができる
［適用例４］
適用例３において、
前記基板は、｛１１０｝基板であり、
前記基板の前記長手方向は、＜１００＞方向と概ね一致していてもよい。

このようなモーター用圧電駆動装置では、高出力化を図ることができる
［適用例５］
適用例３において、
前記基板は、｛１００｝基板であり、
前記基板の前記長手方向は、＜１００＞方向と概ね一致していてもよい。

このようなモーター用圧電駆動装置では、高出力化を図ることができる
［適用例６］
適用例１ないし５のいずれか１例において、
前記基板および前記圧電素子は、チップを構成し、
前記チップは、複数設けられ、
複数の前記チップは、前記基板の厚さ方向に配列されていてもよい。

このようなモーター用圧電駆動装置では、より高出力化を図ることができる
［適用例７］
本発明に係るモーター用圧電駆動装置の製造方法の一態様は、
ウェハー上に、第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に位置する圧電体と、を有する圧電素子を複数形成する工程と、
前記ウェハーに、長手方向と前記長手方向と直交する短手方向とを有するチップ領域を
、複数の圧電素子に対応して複数形成する工程と、
前記ウェハーから前記チップ領域を取り出して、チップを取得する工程と、
前記チップの前記長手方向の先端部に、被駆動体に接触する接触部を取り付ける工程、または、前記チップの前記長手方向の先端部に接触するように、被駆動体に接触する接触部を配置する工程と、
を含み、
前記チップ領域は、前記チップ領域の前記長手方向が、前記チップ領域の面内においてヤング率が最小となる方向と、概ね一致するように形成される。

このようなモーター用圧電駆動装置では、高出力化を図ることができるモーター用圧電駆動装置を製造することができる。

［適用例８］
本発明に係るモーター用圧電駆動装置の製造方法の一態様は、
ウェハー上に、第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に位置する圧電体と、を有する圧電素子を複数形成する工程と、
前記ウェハーに、長手方向と前記長手方向と直交する短手方向とを有するチップ領域を、複数の圧電素子に対応して複数形成する工程と、
前記ウェハーから前記チップ領域を取り出して、チップを取得する工程と、
前記チップの前記長手方向の先端部に、被駆動体に接触する接触部を取り付ける工程、または、前記チップの前記長手方向の先端部に接触するように、被駆動体に接触する接触部を配置する工程と、
を含み、
前記チップ領域の前記短手方向のずれ弾性係数をＧｘｙ、前記チップ領域の前記長手方向のヤング率をＥｘ、前記チップ領域の前記短手方向のヤング率をＥｙとしたとき、
前記チップ領域は、前記チップ領域の前記長手方向が、前記チップ領域の面内においてＥｙ／Ｅｘ／Ｇｘｙの値が最大となる方向と、概ね一致するように形成される。

このようなモーター用圧電駆動装置では、高出力化を図ることができるモーター用圧電駆動装置を製造することができる。

［適用例９］
適用例７または８において、
前記ウェハーは、シリコン単結晶ウェハーであってもよい。

このようなモーター用圧電駆動装置では、高出力化を図ることができるモーター用圧電駆動装置を製造することができる。

［適用例１０］
適用例９において、
前記ウェハーは、｛１１０｝ウェハーであり、
前記チップ領域は、前記チップ領域の前記長手方向が＜１００＞方向と概ね一致するように形成されてもよい。

このようなモーター用圧電駆動装置では、高出力化を図ることができるモーター用圧電駆動装置を製造することができる。

［適用例１１］
適用例９において、
前記ウェハーは、｛１００｝ウェハーであり、
前記チップ領域は、前記チップ領域の前記長手方向が＜１００＞方向と概ね一致するように形成されてもよい。

このようなモーター用圧電駆動装置では、高出力化を図ることができるモーター用圧電駆動装置を製造することができる。

［適用例１２］
適用例７ないし１１のいずれか１例において、
複数の前記チップを、前記チップ領域の厚さ方向に配列させる工程を含む、モーター用圧電駆動装置の製造方法。

このようなモーター用圧電駆動装置では、より高出力化を図ることができるモーター用圧電駆動装置を製造することができる。

［適用例１３］
本発明に係るモーターの一態様は、
適用例１ないし６のいずれか１例に記載のモーター用圧電駆動装置と、
前記圧モーター用電駆動装置によって回転されるローターと、
を含む。

このようなモーターでは、本発明に係るモーター用圧電駆動装置を含むことができる。

［適用例１４］
本発明に係るロボットの一態様は、
複数のリンク部と、
複数の前記リンク部を接続する関節部と、
複数の前記リンク部を前記関節部で回動させる適用例１ないし６のいずれか１例に記載のモーター用圧電駆動装置と、
を含む。

このようなロボットでは、本発明に係るモーター用圧電駆動装置を含むことができる。

［適用例１５］
本発明に係るポンプの一態様は、
適用例１ないし６のいずれか１例に記載のモーター用圧電駆動装置と、
液体を輸送するチューブと、
前記モーター用圧電駆動装置の駆動によって前記チューブを閉鎖する複数のフィンガーと、
を含む。

このようなポンプでは、本発明に係るモーター用圧電駆動装置を含むことができる。

本実施形態に係るモーター用圧電駆動装置を模式的に示す平面図。 本実施形態に係るモーター用圧電駆動装置を模式的に示す断面図。 基板の長手方向を説明するための平面図。 基板の長手方向を説明するための平面図。 本実施形態に係るモーター用圧電駆動装置を説明するための等価回路を示す図。 本実施形態に係るモーター用圧電駆動装置の動作を説明するための図。 本実施形態に係るモーター用圧電駆動装置の製造方法を説明するためのフローチャート。 本実施形態に係るモーター用圧電駆動装置の製造工程を模式的に示す平面図。 本実施形態に係るモーター用圧電駆動装置の製造工程を模式的に示す平面図。 実験例に用いたモデルを説明するための斜視図。 結晶方位と各パラメーターとを示す表。 基板の長手方向のヤング率Ｅｘと、基板の共振周波数Ｆと、の関係を示すグラフ。 基板の長手方向のヤング率Ｅｘと、基板の縦振動の変位量と、の関係を示すグラフ。 Ｅｙ／Ｅｘ値と、基板の縦振動の変位量と、の関係を示すグラフ。 基板の短手方向のずれ弾性係数Ｇｘｙと、基板の屈曲振動の変位量と、の関係を示すグラフ。 Ｅｙ／Ｅｘ／Ｇｘｙ値と、基板の屈曲振動の変位量と、の関係を示すグラフ。 基板の振動モードを説明するための図。 圧電素子の変形モードを説明するための図。 ヤング率を計算する際に用いたシリコンの基本定数を示す表。 シリコンウェハーにおけるヤング率の面内の分布を示す図。 シリコンウェハーにおけるヤング率の面内の分布を示す図。 シリコンウェハーにおけるＥｙ／Ｅｘ／Ｇｘｙ値の面内の分布を示す図。 シリコンウェハーにおけるＥｙ／Ｅｘ／Ｇｘｙ値の面内の分布を示す図。 本実施形態の変形例に係るモーター用圧電駆動装置を模式的に示す断面図。 本実施形態に係るロボットを説明するための図。 本実施形態に係るロボットの手首部分を説明するための図。 本実施形態に係るポンプを説明するための図。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１． モーター用圧電駆動装置
まず、本実施形態に係る圧モーター用電駆動装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るモーター用圧電駆動装置１００を模式的に示す平面図である。図２は、本実施形態に係るモーター用圧電駆動装置１００を模式的に示す図１のＩＩ−ＩＩ線断面である。

モーター用圧電駆動装置１００は、図１および図２に示すように、基板１０と、固定部１２と、第１接続部１４と、第２接続部１６と、接触部２０と、圧電素子３０と、を含む。基板１０、固定部１２、接続部１４，１６、および圧電素子３０は、チップ１０２を構成している。

基板１０は、面内においてヤング率の異方性を有している。基板１０は、例えば、シリコン単結晶基板である。基板１０は、｛１１０｝基板であってもよい。すなわち、基板１０の面方位は、｛１１０｝であってもよい。｛１１０｝基板は、例えば、｛１１０｝面で
切り出された基板である。ここで、｛１１０｝は、（１１０）と等価な面を表している。したがって、基板１０は、例えば、（１１０）基板であってもよいし、（−１１０）基板であってもよい。なお、本明細書において、単位格子の負の面方位または負の方向の「１ｂａｒ」については、「−１」と表記している。また、基板１０は、面内においてヤング率の異方性を有していれば、その材質は、特に限定されず、化合物半導体基板（例えばＧａＡｓ基板）であってもよい。

基板１０は、｛１００｝基板であってもよい。すなわち、基板１０の面方位は、｛１００｝であってもよい。｛１００｝基板は、例えば、｛１００｝面で切り出された基板である。ここで、｛１００｝は、（１００）と等価な面を表している。したがって、基板１０は、例えば、（１００）基板であってもよいし、（００１）基板であってもよい。

基板１０は、平面視において（基板１０の厚さ方向からみて）、長手方向と、長手方向と直交する短手方向と、を有する形状である。図示の例では、基板１０の平面形状（基板１０の厚さ方向からみた形状）は、長方形である。長手方向は、長辺が延びる方向であり、短手方向は、短辺が延びる方向である。

基板１０上には、圧電素子３０が設けられ、基板１０は、圧電素子３０の変形により振動することができる。固定部１２は、接続部１４，１６を介して、基板１０を支持している。固定部１２は、例えば、外部部材（図示せず）に固定されている。図示の例では、接続部１４，１６は、基板１０の長手方向における中央部から、基板１０の短手方向に延出し、固定部１２に接続されている。

接触部２０は、基板１０の長手方向の先端部１１に設けられている。先端部１１は、平面視において、基板１０の短辺によって構成されている。接触部２０は、先端部１１から突出している突出部である。図示の例では、接触部２０は、接着剤２２を介して、先端部１１に取り付けられている（接着されている）。なお、図示はしないが、先端部１１に凹部が設けられ、接触部２０は、該凹部に嵌合して設けられていてもよい。この場合、接触部２０は、先端部１１と接触していてもよい。図示の例では、接触部２０の形状は、直方体であるが、球状であってもよい。

接触部２０は、被駆動部材（具体的には、後述する図６に示すローター４）と接触して、基板１０の動きを被駆動部材に伝える部材である。接触部２０の材質は、例えば、セラミックス（具体的にはアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ）、またはこれらの混合物など）である。ローター４の形状は、例えば、円柱状、球状である。

圧電素子３０は、図２に示すように、基板１０上に設けられている。なお、図示はしないが、基板１０と圧電素子３０との間には、絶縁層が設けられていてもよい。この場合、圧電素子３０は、絶縁層を介して、基板１０上に設けられている。絶縁層は、基板１０上に設けられた酸化シリコン層と、酸化シリコン層上に設けられた酸化ジルコニウム層と、から構成されていてもよい。圧電素子３０は、第１電極３２と、圧電体層（圧電体）３４と、第２電極３６と、を有している。

第１電極３２は、基板１０上に設けられている。図１に示す例では、第１電極３２の平面形状は、長方形である。第１電極３２は、基板１０上に設けられたイリジウム層と、イリジウム層上に設けられた白金層と、によって構成されていてもよい。イリジウム層の厚さは、例えば、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。白金層の厚さは、例えば、５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。なお、第１電極３２は、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｉｒ、Ｓｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｕ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕなどからなる金属層、またはこれらの２種
以上を混合または積層したものであってもよい。第１電極３２は、圧電体層３４に電圧を印加するための一方の電極である。

圧電体層３４は、第１電極３２上に設けられている。圧電体層３４は、第１電極３２と第２電極３６との間に位置している。図示の例では、圧電体層３４の平面形状は、長方形である。圧電体層３４の厚さは、例えば、５０ｎｍ以上２０μｍ以下であり、好ましくは、１μｍ以上７μｍ以下である。このように、圧電素子３０は、薄膜圧電素子である。圧電体層３４の厚さが５０ｎｍより小さいと、モーター用圧電駆動装置１００の出力が小さくなる場合がある。具体的には、出力を上げようとして圧電体層３４への印加電圧を高くすると、圧電体層３４が絶縁破壊を起こす場合がある。圧電体層３４の厚さが２０μｍより大きいと、圧電体層３４にクラックが生じる場合がある。

圧電体層３４としては、ペロブスカイト型酸化物の圧電材料を用いる。具体的には、圧電体層３４の材質は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３：ＰＺＴ）、ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ）Ｏ_３：ＰＺＴＮ）である。圧電体層３４は、電極３２，３６によって電圧が印加されることにより、変形（伸縮）することができる。

第２電極３６は、圧電体層３４上に設けられている。図示の例では、第２電極３６の平面形状は、長方形である。第２電極３６は、圧電体層３４上に設けられた密着層と、密着層上に設けられた導電層と、によって構成されていてもよい。密着層の厚さは、例えば、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。密着層は、例えば、ＴｉＷ層、Ｔｉ層、Ｃｒ層、ＮｉＣｒ層や、これらの積層体である。導電層の厚さは、例えば、１μｍ以上１０μｍ以下である。導電層は、例えば、Ｃｕ層、Ａｕ層、Ａｌ層やこれらの積層体である。第２電極３６は、圧電体層３４に電圧を印加するための他方の電極である。

圧電素子３０は、複数設けられている。図１に示す例では、圧電素子３０は、５つ設けられている（圧電素子３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ）。平面視において、例えば、圧電素子３０ａ〜３０ｄの面積は同じであり、圧電素子３０ｅは、圧電素子３０ａ〜３０ｄよりも大きな面積を有している。圧電素子３０ｅは、基板１０の短手方向の中央部において、基板１０の長手方向に沿って設けられている。圧電素子３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄは、基板１０の四隅に設けられている。図示の例では、圧電素子３０ａ〜３０ｅにおいて、第１電極３２は、１つの連続的な導電層として設けられている。

なお、図示はしないが、モーター用圧電駆動装置１００は、圧電素子３０を覆うように設けられた絶縁層や、第１電極３２と電気的に接続された第１配線層、および第２電極３６と電気的に接続された第２配線層を有していてもよい。

ここで、図３および図４は、基板１０の長手方向Ａを説明するための平面図である。なお、便宜上、図３，４および後述する図６では、固定部１２および接続部１４，１６の図示を省略している。

図３および図４に示すように、ウェハー１０４に複数のチップ領域１０ａを形成することで、１枚のウェハー１０４から複数のチップ１０２を取得することができる。図示の例では、チップ領域１０ａは８つ設けられているが、その数は、特に限定されない。なお、チップ領域１０ａは、基板１０となる領域である。チップ１０２は、基板１０と、圧電素子３０と、を含んで構成されている。

図３は、ウェハー１０４が｛１１０｝ウェハーである場合を示している。すなわち、基板１０は、｛１１０｝基板である。図４は、ウェハー１０４が｛１００｝ウェハーである
場合を示している。すなわち、基板１０は、｛１００｝基板である。なお、図３および図４において、「ＯＦ」は、オリフラ（オリエンテーション・フラット(Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｆｌａｔ)）を意味している。

図３に示すように、ウェハー１０４が｛１１０｝ウェハーである場合、基板１０となるチップ領域１０ａの長手方向Ａは、＜１００＞方向（方位）と概ね一致している。図示の例では、長手方向Ａは、＜１００＞方向と完全に一致している。ここで、＜１００＞方向は、［１００］方向と等価な方向を表している。したがって、長手方向Ａは、例えば、［１００］方向、［０１０］方向、［−１００］方向、［０−１０］方向、［００１］方向、または［００−１］方向と概ね一致している。具体的は、ウェハー１０４が（１１０）ウェハーである場合、長手方向Ａは、［００１］方向である。なお、図示の例では、オフリラは、＜１１１＞方向に（例えば、ウェハー１０４が（１１０）ウェハーである場合、［−１１１］方向に）位置している。

ここで、「方向αは方向βと概ね一致している」とは、方向αに平行な第１軸の、方向βに平行な第２軸に対する傾き角θが２０°以内のことであり、好ましくは１５°以内のことであり、より好ましくは５°以内のことである。

図４に示すように、ウェハー１０４が｛１００｝ウェハーである場合、基板１０となるチップ領域１０ａの長手方向Ａは、＜１００＞方向と概ね一致している。図示の例では、長手方向Ａは、＜１００＞方向と完全に一致している。具体的には、ウェハー１０４が（００１）ウェハーである場合、長手方向Ａは、［１００］方向である。なお、図示の例では、オフリラは、＜１１０＞方向に（例えば、ウェハー１０４が（００１）ウェハーである場合、［１１０］方向に）位置している。

基板１０が｛１１０｝基板または｛１００｝基板の場合、＜１００＞方向は、基板１０の面内においてヤング率が最小となる方向である（後述する「３． 実験」参照）。さらに、基板１０の短手方向Ｂのずれ弾性係数をＧｘｙ、基板１０の長手方向Ａのヤング率をＥｘ、基板１０の短手方向Ｂのヤング率をＥｙとしたとき、＜１００＞方向は、基板１０の面内においてＥｙ／Ｅｘ／Ｇｘｙが最大となる方向である（後述する「３． 実験」参照）。

図５は、モーター用圧電駆動装置１００を説明するための等価回路を示す図である。圧電素子３０は、３つのグループに分けられる。第１グループは、２つの圧電素子３０ａ，３０ｄを有する。第２グループは、２つの圧電素子３０ｂ，３０ｃを有する。第３グループは、１つの圧電素子３０ｅのみを有する。図５に示すように、第１グループの圧電素子３０ａ，３０ｄは、互いに並列に接続され、駆動回路１１０に接続されている。第２グループの圧電素子３０ｂ，３０ｃは、互いに並列に接続され、駆動回路１１０に接続されている。第３グループの圧電素子３０ｅは、単独で駆動回路１１０に接続されている。

駆動回路１１０は、５つの圧電素子３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅのうちの所定の圧電素子、例えば、圧電素子３０ａ，３０ｄ，３０ｅの第１電極３２と第２電極３６との間に周期的に変化する交流電圧または脈流電圧を印加する。これにより、モーター用圧電駆動装置１００は、基板１０を超音波振動させて、接触部２０に接触するローター（被駆動部材）を所定の回転方向に回転させることができる。ここで、「脈流電圧」とは、交流電圧にＤＣオフセットを付加した電圧を意味し、脈流電圧の電圧（電界）の向きは、一方の電極から他方の電極に向かう一方向である。

なお、電界の向きは、第１電極３２から第２電極３６に向かうよりも第２電極３６から第１電極３２に向かう方が好ましい。また、圧電素子３０ｂ，３０ｃ，３０ｅの電極３２
，３６間に交流電圧または脈流電圧を印加することにより、接触部２０に接触するローターを逆方向に回転させることができる。

図６は、モーター用圧電駆動装置１００の基板１０の動作を説明するための図である。モーター用圧電駆動装置１００の接触部２０は、図６に示すように、被駆動部材としてのローター４の外周に接触している。駆動回路１１０は、圧電素子３０ａ，３０ｄの電極３２，３６間に交流電圧または脈流電圧を印加する。これにより、圧電素子３０ａ，３０ｄは、矢印ｘの方向に伸縮する。これに応じて、基板１０は、基板１０の平面内で屈曲振動して蛇行形状（Ｓ字形状）に変形する。さらに、駆動回路１１０は、圧電素子３０ｅの電極３２，３６間に交流電圧または脈流電圧を印加する。これにより、圧電素子３０ｅは、矢印ｙの方向に伸縮する。これにより、基板１０は、基板１０の平面内で縦振動する。上記のような基板１０の屈曲振動および縦振動によって、接触部２０は、矢印ｚのように楕円運動する。その結果、ローター４は、その中心４ａの周りに所定の方向Ｒ（図示の例では時計回り方向）に回転する。

なお、駆動回路１１０が、圧電素子３０ｂ，３０ｃ，３０ｅの電極３２，３６間に交流電圧または脈流電圧を印加する場合には、ローター４は、方向Ｒとは反対方向（反時計回り方向）に回転する。

また、基板１０の屈曲振動の共振周波数と縦振動の共振周波数とは、同じであることが好ましい。これにより、モーター用圧電駆動装置１００は、効率よくローター４を回転させることができる。

図６に示すように、本実施形態に係るモーター１２０は、本発明に係るモーター用圧電駆動装置（図示の例ではモーター用圧電駆動装置１００）と、モーター用圧電駆動装置１００によって回転されるローター４と、を含む。ローター４の材質は、例えば、セラミックスである。図示の例では、ローター４の形状は、円柱状である。

モーター用圧電駆動装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。

モーター用圧電駆動装置１００では、基板１０の長手方向は、基板１０の面内においてヤング率が最小となる方向と、概ね一致している。そのため、モーター用圧電駆動装置１００では、例えば圧電素子３０に電圧が印加された場合に、基板１０の屈曲振動の変位量（振幅）を大きくすることができ、高出力化を図ることができる（後述する「３． 実験」参照）。これにより、モーター用圧電駆動装置１００では、例えば、効率（出力／圧電素子３０への印加電圧）を向上させることができる。

モーター用圧電駆動装置１００では、基板１０の長手方向は、基板１０の面内においてＥｙ／Ｅｘ／Ｇｘｙの値が最大となる方向と、概ね一致している。そのため、モーター用圧電駆動装置１００では、例えば圧電素子３０に電圧が印加された場合に、基板１０の屈曲振動の変位量を大きくすることができ、高出力化を図ることができる（後述する「３．
実験」参照）。これにより、モーター用圧電駆動装置１００では、例えば、効率を向上させることができる。

なお、シリコン基板上に圧電素子が設けられている構造として、例えば、インクジェットプリンターに用いられる液体噴射ヘッドが想定される。しかし、液体噴射ヘッドの場合、シリコン基板を、圧電素子によって振動する振動体として使用しておらず、圧電素子の直下にはシリコン基板が存在しない。そのため、液体噴射ヘッドでは、圧電素子の直下に位置する部材の厚さが小さく、該部材が応力等によって反る場合がある。これにより、圧電体層にクラックが発生する場合がある。これに対し、モーター用圧電駆動装置では、圧
電素子の直下には厚いシリコン基板（例えば厚さ１００μｍ程度）が存在するため、反り難く、圧電体層にクラックが発生することを抑制することができる。

２． モーター用圧電駆動装置の製造方法
次に、本実施形態に係るモーター用圧電駆動装置の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図７は、本実施形態に係るモーター用圧電駆動装置１００の製造方法を説明するためのフローチャートである。図８および図９は、本実施形態に係るモーター用圧電駆動装置１００の製造工程を模式的に示す平面図である。

図８に示すように、ウェハー１０４上に、圧電素子３０を複数形成する（Ｓ１）。具体的は、まず、ウェハー１０４上に第１電極３２を形成する。第１電極３２は、例えば、スパッタ法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、真空蒸着法などによる成膜、およびパターニング（フォトリソグラフィーおよびエッチングによるパターニング）により形成される。ウェハー１０４は、例えば、シリコン単結晶ウェハーである。

次に、第１電極３２上に圧電体層３４を形成する。圧電体層３４、例えば、液相法による前駆体層の形成と該前駆体層の結晶化とを繰り返した後、パターニングすることによって形成される。液相法とは、薄膜（圧電体層）の構成材料を含む原料液を用いて薄膜材料を成膜する方法であり、具体的には、ゾルゲル法やＭＯＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ
Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などである。結晶化は、酸素雰囲気において、例えば、７００℃〜８００℃の熱処理により行われる。

次に、圧電体層３４に第２電極３６を形成する。第２電極３６は、例えば、第１電極３２と同じ方法で形成される。なお、図示はしないが、第２電極３６のパターニングと圧電体層３４のパターニングとは、同一の工程として行われてもよい。

以上の工程により、ウェハー１０４上に、複数の圧電素子３０を形成することができる。

図９に示すように、ウェハー１０４に、長手方向と、長手方向と直交する短手方向と、を有するチップ領域１０ａを形成する（Ｓ２）。チップ領域１０ａは、例えば、ウェハー１０４をパターニングすることによって、複数の圧電素子３０に対応して複数形成される。すなわち、１つのチップ領域１０ａ上に１つの圧電素子３０が設けられるように、ウェハー１０４をパターニングする。具体的には、ウェハー１０４をパターニングして、基板１０となるチップ領域１０ａと、固定部１２および接続部１４，１６となる周辺領域１２ａと、梁部１０８を介してチップ領域１０ａおよび周辺領域１２ａを支持する支持部１０６と、を形成する。図示の例では、１つのチップ領域１０ａに対して２つの梁部１０８が設けられているが、梁部１０８の数は、特に限定されない。パターニングは、例えば、フォトリソグラフィーおよびエッチングによって行われる。

ウェハー１０４が｛１１０｝ウェハーである場合、チップ領域１０ａは、チップ領域１０ａの長手方向が＜１００＞方向と概ね一致するように形成される。ウェハー１０４が｛１００｝ウェハーである場合、チップ領域１０ａは、チップ領域１０ａの長手方向が＜１００＞方向と概ね一致するように形成される。

図１に示すように、ウェハー１０４からチップ領域１０ａおよび周辺領域１２ａを取り出して、チップ１０２を取得する（Ｓ３）。具体的には、図９に示す梁部１０８を切断して（例えば折って）、支持部１０６から、チップ領域１０ａおよび周辺領域１２ａを分離する。本工程により、複数のチップ１０２を取得することができる。

次に、基板１０の長手方向（チップ領域１０ａの長手方向）の先端部１１に、接触部２０を取り付ける（Ｓ４）。接触部２０は、例えば、接着剤２２を介して先端部１１に取り付けられる。なお、先端部１１に凹部が設けられ、該凹部に接触するように接触部２０を配置してもよい。

以上の工程により、モーター用圧電駆動装置１００を製造することができる。

モーター用圧電駆動装置１００の製造方法では、高出力化を図ることができるモーター用圧電駆動装置１００を製造することができる。

３． 実験例
以下に実験例を示し、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実験例によって何ら限定されるものではない。

３．１． 結晶方位と各パラメーターとに関するシミュレーション
図１０に示すようなモデルＭを用いて、有限要素法によるシミュレーションを行った。モデルＭは、基板Ｋと、基板Ｋの長手方向の先端部に設けられた接触部Ｓと、基板Ｋの長手方向における中央部に設けられた第１接続部Ｔ１および第２接続部Ｔ２と、を有している。基板Ｋの長手方向の長さを、３．５ｍｍと固定した。

本シミュレーションでは、基板Ｋの面方位、長手方向の方位、および短手方向の方位を振って、基板Ｋの長手方向のヤング率Ｅｘ、基板Ｋの短手方向のヤング率Ｅｙ、基板Ｋの短手方向のずれ弾性係数Ｇｘｙ、Ｅｙ／Ｅｘ／Ｇｘｙ値、基板Ｋのポアソン比νｘｙ、基板Ｋの共振周波数Ｆ、基板Ｋの短手方向の長さＷ、基板Ｋの縦振動の変位量の比率（縦変位比率）、基板Ｋの屈曲振動の変位量の比率（屈曲変位比率）、基板Ｋの縦振動の変位量と横振動の変位量とを掛けた値の変位比率（縦×屈曲変位比率）を求めた。

基板Ｋの短手方向のずれ弾性係数Ｇｘｙは、下記式（１）により求めた。

Ｇｘｙ＝（Ｅｘ×Ｅｙ）／（Ｅｘ＋Ｅｙ＋２×Ｅｙ×νｘｙ） ・・・ （１）

基板Ｋの縦振動の共振周波数は、基板Ｋの長手方向の長さを３．５ｍｍと固定しているため、基板Ｋの面方位および長手方向の方位が決まる。そこで、基板Ｋの短手方向の長さを、基板Ｋの屈曲振動の共振周波数が、基板Ｋの縦振動の共振周波数と同じになるように調整した。

変位比率は、基板Ｋの面方位を（１１０）、長手方向を＜１１１＞、短手方向を＜１１２＞としたモデルの値を１００％として、該モデルに対する変位比率を求めた。

図１１は、モデルＭ１〜Ｍ７において、結晶方位と各パラメーターとを示す表である。図１２は、基板Ｋの長手方向のヤング率Ｅｘと、基板Ｋの共振周波数Ｆと、の関係を示すグラフである。図１３は、基板Ｋの長手方向のヤング率Ｅｘと、基板Ｋの縦振動の変位量（縦変位量）と、の関係を示すグラフである。図１４は、Ｅｙ／Ｅｘ値と、基板Ｋの縦変位量と、の関係を示すグラフである。図１５は、基板Ｋの短手方向のずれ弾性係数Ｇｘｙと、基板Ｋの屈曲振動の変位量（屈曲変位量）と、の関係を示すグラフである。図１６は、Ｅｙ／Ｅｘ／Ｇｘｙ値と、基板Ｋの屈曲変位量と、の関係を示すグラフである。なお、図１２〜図１６において、縦変位量および屈曲変位量は、圧電素子に１Ｖの電圧を印加したときを想定した場合の変位量（振幅）である。

図１１に示すように、モデルＭ３，Ｍ５は、屈曲変位比率が１７０％以上であり、縦×屈曲変位比率が２３０％以上であり、屈曲変位比率および縦×屈曲変位比率ともに非常に大きな値であった。圧電駆動装置では、屈曲変位比率、または縦×屈曲変位比率が大きいと高出力化を図ることができる。したがって、基板Ｋの面方位を（１１０）または（１００）とし、基板Ｋの長手方向を＜１００＞とすることで、圧電駆動装置の高出力化を図れることがわかった。

さらに、屈曲変位は基本的にはずれ弾性係数Ｇｘｙが小さい方が大きくなるが、図１５および図１６より、Ｅｙ／Ｅｘ／Ｇｘｙ値の方がずれ弾性係数Ｇｘｙよりも屈曲変位量との相関がよいことがわかった。これは、短手方向における基板の振動モードと圧電素子の変形モードが異なるためである。

通常の弾性変形では、長手方向に伸びたら短手方向は縮むため、基板の振動モードは、図１７に示すようになる。一方、圧電素子のｄ３１方向の変形モードでは、図１８に示すように、長手方向に伸びたら短手方向にも伸びる。このようなモードの違いによる変位量の低下割合がヤング率の縦横比率Ｅｙ／Ｅｘｎｉ影響されるため、Ｅｙ／Ｅｘ／Ｇｘｙ値は、屈曲変位量との相関がよかったといえる。なお、図１７および図１８では、実線で変形前を示し、破線で変形後を示している。

さらに、モデルＭ３，Ｍ５は、モデルＭ１，２，４，６，Ｍ７に比べて、共振周波数Ｆが低かった。共振周波数が低いと、圧電素子を駆動させるための駆動電流を少なくすることでき、発熱量を低減させることができる。

さらに、モデルＭ３，Ｍ５は、モデルＭ１，２，４，６，Ｍ７に比べて、短手方向の長さＷが小さかった。短手方向の長さＷと、容量を低減させることができ、さらに、１枚のウェハーから取得できるチップ数を増加させることができる。

３．２． シリコンウェハーの面内におけるヤング率の計算
シリコンウェハーの面内方向におけるヤング率を計算した。ヤング率は、弾性スティッフネスの行列を用いて計算した。図１９は、ヤング率を計算する際に用いたシリコンの基本定数を示す表である。図１９において、「ｃｉｊ」はスティッフネスを示しており、「ｓｉｊ」はコンプライアンスを示している。

図２０および図２１は、上記の方法で計算したシリコンウェハーにおけるヤング率の面内の分布を示す図である。図２０は、（１１０）シリコンウェハーの分布であり、図２１は、（００１）シリコンウェハーの分布である。図２０および図２１において、太線でヤング率の分布を示している。図２０では、オリフラを［−１１１］方向とした。図２１では、オリフラを［１１０］方向とした。

図２０に示すように、（１１０）シリコンウェハーでは、面内において［００１］方向のヤング率が最も小さく、１３０．８ＧＰａであった。したがって、図２０に示すように、圧電駆動装置を構成する基板１０の長手方向を［００１］方向（＜１００＞方向）とすることにより、基板１０の長手方向を、基板１０の面内においてヤング率が最小となる方向に一致させることができることがわかった。

図２１に示すように、（００１）シリコンウェハーでは、面内において［１００］方向のヤング率が最も小さく、１３０．８ＧＰａであった。したがって、図２１に示すように、圧電駆動装置を構成する基板１０の長手方向を［１００］方向（＜１００＞方向）とすることにより、基板１０の長手方向を、基板１０の面内においてヤング率が最小となる方向に一致させることができることがわかった。

上述した「３．１．」のシミュレーションおよび図２０，２１により、基板１０が｛１１０｝基板または｛１００｝基板である場合、基板１０の長手方向を、基板１０の面内においてヤング率が最小となる方向＜１００＞とすることにより、屈曲変位比率、および縦×屈曲変位比率を大きくすることができることがわかった。

３．３． シリコンウェハーの面内におけるＥｙ／Ｅｘ／Ｇｘｙ値の計算
図２２および図２３は、シリコンウェハーにおけるＥｙ／Ｅｘ／Ｇｘｙ値の面内の分布を示す図である。図２２は、（１１０）シリコンウェハーの分布であり、図２３は、（００１）シリコンウェハーの分布である。図２２および図２３において、太線の実線でＥｙ／Ｅｘ／Ｇｘｙ値の分布を示し、破線の円で角度（１目盛１０°）を示している。

図２２に示すように、（１１０）シリコンウェハーでは、面内において［００１］方向および［００−１］方向のＥｙ／Ｅｘ／Ｇｘｙ値が最も大きかった。したがって、圧電駆動装置を構成する基板１０の長手方向を＜１００＞方向とすることにより、基板１０の長手方向を、基板１０の面内においてＥｙ／Ｅｘ／Ｇｘｙ値が最大となる方向に一致させることができることがわかった。

図２３に示すように、（００１）シリコンウェハーでは、面内において［００１］方向、［０１０］方向、［−１００］方向、および［０−１０］方向のＥｙ／Ｅｘ／Ｇｘｙ値が最も大きかった。したがって、圧電駆動装置を構成する基板１０の長手方向を＜１００＞方向とすることにより、基板１０の長手方向を、基板１０の面内においてＥｙ／Ｅｘ／Ｇｘｙ値が最大となる方向に一致させることができることがわかった。さらに、図２２および図２３より、基板１０の長手方向を、＜１００＞方向と±１０°の範囲内にすることにより、Ｅｙ／Ｅｘ／Ｇｘｙ値を十分に大きくできることがわかった。

上述した「３．１．」のシミュレーションおよび図２２，２３により、基板１０が｛１１０｝基板または｛１００｝基板である場合、基板１０の長手方向を、基板１０の面内においてＥｙ／Ｅｘ／Ｇｘｙ値が最大となる方向＜１００＞とすることにより、屈曲変位比率、および縦×屈曲変位比率を大きくすることができることがわかった。

４． モーター用圧電駆動装置の変形例
次に、本実施形態の変形例に係るモーター用圧電駆動装置について、図面を参照しながら説明する。図２４は、本実施形態の変形例に係るモーター用圧電駆動装置２００を模式的に示す断面図である。

以下、本実施形態の変形例に係るモーター用圧電駆動装置２００において、本実施形態に係るモーター用圧電駆動装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

上述したモーター用圧電駆動装置１００では、図２に示すように、チップ１０２は、１つ設けられていた。これに対し、モーター用圧電駆動装置２００では、図２４に示すように、チップ１０２は、複数設けられている。複数のチップ１０２は、基板１０の厚さ方向に配列されている。図示の例では、モーター用圧電駆動装置２００は、２つのチップ１０２を有しているが、その数は特に限定されない。なお、便宜上、図２４では、固定部１２の図示を省略している。

基板１０は、第１面１ａと、第１面１ａと反対を向く第２面１ｂと、を有している。第１面１ａには、構造体１０１が設けられている。構造体１０１は、例えば、圧電素子３０と、圧電素子を覆う絶縁層（図示せず）と、第１電極３２と電気的に接続された第１配線
層（図示せず）と、第２電極３６と電気的に接続された第２配線層（図示せず）と、を含んで構成されている。構造体１０１は、チップ１０２を構成している。

図示の例では、一方のチップ１０２の第１面１ａと、他方のチップ１０２の第１面１ａとが対向し、一方のチップ１０２の構造体１０１と、他方のチップ１０２の構造体１０１とが、接着剤２によって接合されている。

なお、図示はしないが、一方のチップ１０２の第１面１ａと、他方のチップ１０２の第２面１ｂとが対向し、一方のチップ１０２の構造体１０１と、他方のチップ１０２の基板１０とが、接着剤２によって接合されていてもよい。

モーター用圧電駆動装置２００は、例えば上述した工程（Ｓ３）の後に、複数のチップ１０２を、チップ領域１０ａの（基板１０の）厚さ方向に配列させることによって製造される。

モーター用圧電駆動装置２００では、複数のチップ１０２は、基板１０の厚さ方向に配列されているため、例えばチップ１０２が１つしか設けられていない場合に比べて、より高出力化を図ることができる。

５． モーター用圧電駆動装置を用いた装置
本発明に係るモーター用圧電駆動装置は、共振を利用することで被駆動体に対して大きな力を与えることができるものであり、各種の装置に適用可能である。本発明に係るモーター用圧電駆動装置は、例えば、ロボット（電子部品搬送装置（ＩＣハンドラー）も含む）、投薬用ポンプ、時計のカレンダー送り装置、印刷装置の紙送り機構等の各種の機器における駆動装置として用いることが出来る。以下、代表的な実施の形態について説明する。以下では、本発明に係るモーター用圧電駆動装置として、モーター用圧電駆動装置１００を含む装置について説明する。

５．１． ロボット
図２５は、モーター用圧電駆動装置１００を利用したロボット２０５０を説明するための図である。ロボット２０５０は、複数本のリンク部２０１２（「リンク部材」とも呼ぶ）と、それらリンク部２０１２の間を回動または屈曲可能な状態で接続する複数の関節部２０２０と、を備えたアーム２０１０（「腕部」とも呼ぶ）を有している。

それぞれの関節部２０２０には、モーター用圧電駆動装置１００が内蔵されており、モーター用圧電駆動装置１００を用いて関節部２０２０を任意の角度だけ回動または屈曲させることが可能である。アーム２０１０の先端には、ロボットハンド２０００が接続されている。ロボットハンド２０００は、一対の把持部２００３を備えている。ロボットハンド２０００にもモーター用圧電駆動装置１００が内蔵されており、モーター用圧電駆動装置１００を用いて把持部２００３を開閉して物を把持することが可能である。また、ロボットハンド２０００とアーム２０１０との間にもモーター用圧電駆動装置１００が設けられており、モーター用圧電駆動装置１００を用いてロボットハンド２０００をアーム２０１０に対して回転させることも可能である。

図２６は、図２５に示したロボット２０５０の手首部分を説明するための図である。手首の関節部２０２０は、手首回動部２０２２を挟持しており、手首回動部２０２２に手首のリンク部２０１２が、手首回動部２０２２の中心軸Ｏ周りに回動可能に取り付けられている。手首回動部２０２２は、モーター用圧電駆動装置１００を備えており、モーター用圧電駆動装置１００は、手首のリンク部２０１２およびロボットハンド２０００を中心軸Ｏ周りに回動させる。ロボットハンド２０００には、複数の把持部２００３が立設されて
いる。把持部２００３の基端部はロボットハンド２０００内で移動可能となっており、この把持部２００３の根元の部分にモーター用圧電駆動装置１００が搭載されている。このため、モーター用圧電駆動装置１００を動作させることで、把持部２００３を移動させて対象物を把持することができる。なお、ロボットとしては、単腕のロボットに限らず、腕の数が２以上の多腕ロボットにもモーター用圧電駆動装置１００を適用可能である。

ここで、手首の関節部２０２０やロボットハンド２０００の内部には、モーター用圧電駆動装置１００の他に、力覚センサーやジャイロセンサー等の各種装置に電力を供給する電力線や、信号を伝達する信号線等が含まれ、非常に多くの配線が必要になる。したがって、関節部２０２０やロボットハンド２０００の内部に配線を配置することは非常に困難だった。しかしながら、モーター用圧電駆動装置１００は、通常の電動モーターよりも駆動電流を小さくできるので、関節部２０２０（特に、アーム２０１０の先端の関節部）やロボットハンド２０００のような小さな空間でも配線を配置することが可能になる。

５．２． ポンプ
図２７は、モーター用圧電駆動装置１００を利用した送液ポンプ２２００の一例を示す説明するための図である。送液ポンプ２２００は、ケース２２３０内に、リザーバー２２１１と、チューブ２２１２と、モーター用圧電駆動装置１００と、ローター２２２２と、減速伝達機構２２２３と、カム２２０２と、複数のフィンガー２２１３，２２１４，２２１５，２２１６，２２１７，２２１８，２２１９と、を含む。

リザーバー２２１１は、輸送対象である液体を収容するための収容部である。チューブ２２１２は、リザーバー２２１１から送り出される液体を輸送するための管である。モーター用圧電駆動装置１００の接触部２０は、ローター２２２２の側面に押し付けた状態で設けられており、モーター用圧電駆動装置１００がローター２２２２を回転駆動する。ローター２２２２の回転力は減速伝達機構２２２３を介してカム２２０２に伝達される。フィンガー２２１３から２２１９はチューブ２２１２を閉塞させるための部材である。カム２２０２が回転すると、カム２２０２の突起部２２０２Ａによってフィンガー２２１３から２２１９が順番に放射方向外側に押される。フィンガー２２１３から２２１９は、輸送方向上流側（リザーバー２２１１側）から順にチューブ２２１２を閉塞する。これにより、チューブ２２１２内の液体が順に下流側に輸送される。こうすれば、ごく僅かな量を精度良く送液可能で、しかも小型な送液ポンプ２２００を実現することができる。

なお、各部材の配置は図示されたものには限られない。また、フィンガーなどの部材を備えず、ローター２２２２に設けられたボールなどがチューブ２２１２を閉塞する構成であってもよい。上記のような送液ポンプ２２００は、インシュリンなどの薬液を人体に投与する投薬装置などに活用できる。ここで、モーター用圧電駆動装置１００を用いることにより、通常の電動モーターよりも駆動電流を小さくできるので、投薬装置の消費電力を抑制することができる。したがって、投薬装置を電池駆動する場合は、特に有効である。

本発明は、本願に記載の特徴や効果を有する範囲で一部の構成を省略したり、各実施形態や変形例を組み合わせたりしてもよい。

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

１ａ…第１面、１ｂ…第２面、２…接着剤、４…ローター、４ａ…中心、１０…基板、１０ａ…チップ領域、１１…先端部、１２…固定部、１２ａ…周辺領域、１４…第１接続部、１６…第２接続部、２０…接触部、２２…接着剤、３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ…圧電素子、３２…第１電極、３４…圧電体層、３６…第２電極、１００…モーター用圧電駆動装置、１０１…構造体、１０２…チップ、１０４…ウェハー、１０６…支持部、１０８…梁部、１１０…駆動回路、１２０…モーター、２００…モーター用圧電駆動装置、２０００…ロボットハンド、２００３…把持部、２０１０…アーム、２０１２…リンク部、２０２０…関節部、２０５０…ロボット、２２００…送液ポンプ、２２０２…カム、２２０２Ａ…突起部、２２１１…リザーバー、２２１２…チューブ、２２１３，２２１４，２２１５，２２１６，２２１７，２２１８，２２１９…フィンガー、２２２２…ローター、２２２３…減速伝達機構、２２３０…ケース

Claims (11)

1. 長手方向と、前記長手方向と直交する短手方向と、を有する基板と、
   前記基板上に設けられ、前記基板の面内方向に振動する圧電素子と、
   前記基板の前記長手方向の先端部に配置され、かつ被駆動体に接触する接触部と、
   を備え、
   前記基板の前記長手方向は、前記基板の面内においてヤング率が最小となる方向と、概ね一致しており、
   前記基板は、｛１１０｝基板であり、
   前記基板の前記長手方向は、＜１００＞方向と概ね一致している、モーター用圧電駆動装置。
2. 長手方向と、前記長手方向と直交する短手方向と、を有する基板と、
   前記基板上に設けられ、前記基板の面内方向に振動する圧電素子と、
   前記基板の前記長手方向の先端部に配置され、かつ被駆動体に接触する接触部と、
   を備え、
   前記基板の前記短手方向のずれ弾性係数をＧｘｙ、前記基板の前記長手方向のヤング率をＥｘ、前記基板の前記短手方向のヤング率をＥｙとしたとき、前記基板の前記長手方向は、前記基板の面内においてＥｙ／Ｅｘ／Ｇｘｙの値が最大となる方向と、概ね一致しており、
   前記基板は、｛１１０｝基板であり、
   前記基板の前記長手方向は、＜１００＞方向と概ね一致している、モーター用圧電駆動装置。
3. 請求項１または２において、
   前記基板は、シリコン単結晶基板である、モーター用圧電駆動装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、
   前記基板および前記圧電素子は、チップを構成し、
   前記チップは、複数設けられ、
   複数の前記チップは、前記基板の厚さ方向に配列されている、モーター用圧電駆動装置。
5. ウェハー上に、前記ウェハーの面内方向に振動する圧電素子を複数形成する工程と、
   前記ウェハーに、長手方向と前記長手方向と直交する短手方向とを有するチップ領域を、複数の圧電素子に対応して複数形成する工程と、
   前記ウェハーから前記チップ領域を取り出して、チップを取得する工程と、
   前記チップの前記長手方向の先端部に、被駆動体に接触するための接触部を取り付ける工程と、
   を含み、
   前記チップ領域は、前記チップ領域の前記長手方向が、前記チップ領域の面内においてヤング率が最小となる方向と、概ね一致するように形成され、
   前記ウェハーは、｛１１０｝ウェハーであり、
   前記チップ領域は、前記チップ領域の前記長手方向が＜１００＞方向と概ね一致するように形成される、モーター用圧電駆動装置の製造方法。
6. ウェハー上に、前記ウェハーの面内方向に振動する圧電素子を複数形成する工程と、
   前記ウェハーに、長手方向と前記長手方向と直交する短手方向とを有するチップ領域を、複数の圧電素子に対応して複数形成する工程と、
   前記ウェハーから前記チップ領域を取り出して、チップを取得する工程と、
   前記チップの前記長手方向の先端部に、被駆動体に接触するための接触部を取り付ける工程と、
   を含み、
   前記チップ領域の前記短手方向のずれ弾性係数をＧｘｙ、前記チップ領域の前記長手方向のヤング率をＥｘ、前記チップ領域の前記短手方向のヤング率をＥｙとしたとき、
   前記チップ領域は、前記チップ領域の前記長手方向が、前記チップ領域の面内においてＥｙ／Ｅｘ／Ｇｘｙの値が最大となる方向と、概ね一致するように形成され、
   前記ウェハーは、｛１１０｝ウェハーであり、
   前記チップ領域は、前記チップ領域の前記長手方向が＜１００＞方向と概ね一致するように形成される、モーター用圧電駆動装置の製造方法。
7. 請求項５または６において、
   前記ウェハーは、シリコン単結晶ウェハーである、モーター用圧電駆動装置の製造方法。
8. 請求項５ないし７のいずれか１項において、
   複数の前記チップを、前記チップ領域の厚さ方向に配列させる工程を含む、モーター用圧電駆動装置の製造方法。
9. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載のモーター用圧電駆動装置と、
   前記モーター用圧電駆動装置によって回転されるローターと、
   を備える、モーター。
10. 複数のリンク部と、
    複数の前記リンク部を接続する関節部と、
    複数の前記リンク部を前記関節部で回動させる請求項１ないし４のいずれか１項に記載のモーター用圧電駆動装置と、
    を備える、ロボット。
11. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載のモーター用圧電駆動装置と、
    液体を輸送するチューブと、
    前記モーター用圧電駆動装置の駆動によって前記チューブを閉塞する複数のフィンガーと、
    を備える、ポンプ。

Images