JPH1131854A - 積層型アクチュエータとその圧電素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 より小さな積層型アクチュエータを提供する
ことと、同積層型アクチュエータを構成する超小型の圧
電素子を製造する方法を提供すること。 【解決手段】 複数の圧電ユニモルフ１Ａ〜１Ｅが接続
配線５１，５２の位置を合わせて積層され、積層型アク
チュエータを構成する。各圧電ユニモルフ１の弾性板２
には中央当接部２３とリング状の外周当接部２２とが形
成されており、隣接する圧電ユニモルフ１に当接するの
で、積層枚数分の力が発揮される。弾性板２の円盤部２
１には、圧電板４が両電極３１，３２に挟持されて接合
されている。かような圧電ユニモルフ１は、シリコンウ
エハＷから半導体素子用の微細加工技術を駆使して多数
が並行して製造されうるので、超小型の圧電ユニモルフ
１を安価に大量生産できる。その結果、積層型アクチュ
エータも超小型になり、安価に提供される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電ユニモルフお
よび圧電バイモルフのうち一方の圧電素子が複数個同軸
に積層された積層型アクチュエータの技術分野と、同積
層型アクチュエータを構成している上記圧電素子の製造
方法の技術分野とに属する。

【０００２】

【従来の技術】発明者らは積層型圧電アクチュエータを
何種類か発明し、同一出願人の下で出願してきた。たと
えば、特開平９−３７５７１号公報（従来技術１）には
発生力が大きい積層型圧電アクチュエータが開示されて
おり、特開平７−１９３２９０号公報（従来技術２）に
はストロークが大きな積層型圧電アクチュエータが開示
されている。

【０００３】しかしながら両従来技術のいずれにおいて
も、積層型アクチュエータは、圧電ユニモルフまたは圧
電バイモルフである圧電素子と中央連結部材および外周
連結部材とからなり、圧電素子の積層にあたって組立作
業が必要とされた。それゆえ、積層型アクチュエータを
製造するに際して組立工数がかかるだけではなく、部品
があまりに小さくなると組立作業が困難となるので、組
立可能であるためには自ずと小型化に限界があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、上記
両従来技術に比べてより小さな積層型アクチュエータを
提供することと、この積層型アクチュエータを構成する
超小型の圧電素子を製造することができる製造方法を提
供することとを、解決すべき課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記課題を解決するために、発明者は以下の手段を発明し
た。 ［積層型アクチュエータ］ （第１手段）本発明の第１手段は、請求項１記載の積層
型アクチュエータである。

【０００６】ここで、「リング状の外周当接部」とは、
かならずしも円周の全周にわたって欠損のないリング状
であることを要さないものとする。たとえば、リングの
一部に欠損があり、空冷のための通風口が形成されてい
ても良いし、とびとびに円弧状の外周当接部の一部が配
設されているだけでもリング状であるとみなすものとす
る。極論すると、圧電板の中央部を中心とする円周上に
複数の柱状部が所定の間隔で配設されているだけでも
「リング状の外周当接部」であるものと、本手段では定
義する。

【０００７】しかしながら、製造上および積層作業上の
容易さの点では、外周当接部は回転対称形のリング状で
あることが最良である。また、本発明は小型化を課題と
しているので、いわゆる二乗三乗の法則により小さいも
のは体積の割に表面積が大きく、ほとんどの場合では外
周当接部の外周面だけでも十分な冷却面積が取れるもの
と予想される。それゆえ、リング状の外周当接部には通
風口として欠損部をあえて設ける必要は少ないので、こ
の点でも外周当接部は回転対称形であることがベストモ
ードである。

【０００８】本手段では、円盤部と外周当接部とが一体
に形成されている弾性板の表面に、裏面電極と表面電極
とに挟持された圧電板が接合されて、各圧電素子が構成
されている。それゆえ、たとえば各圧電素子が互いに対
向または背向させて同軸的に積層されれば、これらの圧
電素子の積層枚数分だけ大きい伸縮変位量を発揮するこ
とができる積層型アクチュエータが構成される。この積
層作業に際して、配線等の必要が生じることはあって
も、外周連結部材や内周連結部材などの配設および接合
などの組立作業は生じない。それゆえ、組立作業の必要
性から派生する小型化の限界が生じないので、極めて小
さな圧電素子を積層して超小型の積層型アクチュエータ
を構成することが可能になる。

【０００９】したがって本手段によれば、組立作業を要
さずに超小型の圧電素子が積層されて積層型アクチュエ
ータが構成されるので、従来技術に比較して極めて小さ
い積層型アクチュエータを提供することができるという
効果がある。 （第２手段）本発明の第２手段は、請求項２記載の積層
型アクチュエータである。

【００１０】本手段では、各圧電素子が、外周当接部と
厚さが等しい中央当接部をも有し、それぞれ外周当接部
および中央当接部で互いに当接して同一方向に積層され
るので、これらの圧電素子の積層枚数分の発生力が得ら
れる積層型アクチュエータが構成される。したがって本
手段によれば、前述の第１手段の効果に加えて、積層型
アクチュエータの発生力が圧電素子の積層枚数分だけ大
きくなるという効果がある。

【００１１】（第３手段）本発明の第３手段は、請求項
３記載の積層型アクチュエータである。本手段では、各
圧電素子の弾性板の両面にそれぞれ中央当接部および外
周当接部が形成されており、同弾性板のリング状の薄板
部分の両面にそれぞれ圧電板が接合されていて、各圧電
素子は圧電バイモルフを構成している。それゆえ、これ
らの圧電素子が積層された積層型アクチュエータの発生
力がいっそう大きくなるばかりではなく、外周部に対し
て内周部が変位するにあたり、両方向に対して等分に変
位および力を発生させることができる。

【００１２】したがって本手段によれば、前述の第２手
段の効果に加えて、発生力がいっそう大きくなるばかり
ではなく、外周部に対して内周部が変位するにあたり両
方向に対して等分に変位および力を発生させることが可
能になるという効果がある。 （第４手段）本発明の第４手段は、請求項４記載の積層
型アクチュエータである。

【００１３】本手段では、各圧電素子は裏面電極に導通
している第１接続配線と表面電極に導通している第２接
続配線とを有し、両接続配線はそれぞれ外周当接部の両
端面の一部を覆っている。それゆえ、これらの圧電素子
を積層して積層型アクチュエータを構成するにあたり、
両接続配線の位置を隣り合う圧電素子と合わせて積層す
れば、両接続配線はそれぞれ互いに隣接する圧電素子の
両接続配線と当接する。その結果、互いに隣接する圧電
素子の両接続配線がそれぞれ互いに導通するので、各圧
電素子の裏面電極同士および表面電極同士がそれぞれ互
いに導通するに至る。

【００１４】したがって本手段によればさらに、複数個
の圧電素子を積層して積層型アクチュエータを構成する
にあたり、組立作業ばかりではなく配線作業さえも必要
とされなくなる。その結果、圧電素子の積層に要する作
業工数が低減されてコストダウンになるばかりではな
く、配線作業による小型化に対する制約もなくなるの
で、圧電素子および積層型アクチュエータのよりいっそ
うの小型化が可能になるという効果がある。

【００１５】（第５手段）本発明の第５手段は、請求項
５記載の積層型アクチュエータである。本手段では、各
圧電素子の第１接続配線および第２接続配線において、
弾性板の外周当接部に形成されているそれぞれ異なる貫
通孔を通じて一端側を覆う部分と他端側を覆う部分とが
互いに導通している。それゆえ、両接続配線の一部が各
圧電素子の外周面に露出することがなくなり、積層型ア
クチュエータを収容する容器等との間で短絡することが
防止される。

【００１６】したがって本手段によれば、前述の第４手
段の効果に加えて、積層型アクチュエータを収容する容
器等との間で短絡することが防止されるので、信頼性が
より向上するという効果がある。 ［圧電素子の製造方法］ （第６手段）本発明の第６手段は、請求項６記載の圧電
素子の製造方法である。本手段により製造される圧電素
子は、複数個が積層されて前述の積層型アクチュエータ
の構成に供することができる。

【００１７】本手段では、エッチング工程において、平
板がエッチング処理されて円盤部および外周当接部等を
有する弾性板が一体的に形成される。この弾性板は、圧
電板接合工程で圧電板等が接合され配線工程で配線が施
されれば、圧電素子としてそのまま積層するだけで前述
の積層型アクチュエータを構成することに供しうる。そ
れゆえ、型鍛造や研削等の機械加工を必要とせずに上記
弾性板が形成されるので、極めて小型な圧電素子を製造
することが可能になる。

【００１８】したがって本手段によれば、複数個の積層
により前述の積層型アクチュエータを構成しうる超小型
の圧電素子を製造することができるという効果がある。 （第７手段）本発明の第７手段は、請求項７記載の圧電
素子の製造方法である。本手段では、弾性板の材料とな
る平板は半導体ウエハであり、同半導体ウエハから複数
の圧電素子が並行して製造される。すなわち、ＩＣなど
の半導体素子の製造に適用可能な各種の微細加工技術
（熱酸化処理、露光レジストパターニング、各種エッチ
ング技術、真空蒸着やスパッタリングなどの各種成膜技
術等々）が駆使され、多数の圧電素子が並行して一枚の
半導体ウエハから製造される。

【００１９】したがって本手段によれば、前述の第６手
段の効果に加えて、超小型の圧電素子が安価に大量生産
できるようになるという効果がある。

【００２０】

【発明の実施の形態および実施例】本発明の積層型アク
チュエータの実施の形態とその圧電素子の製造方法の実
施の形態とについては、当業者に実施可能な理解が得ら
れるよう、以下の実施例で明確かつ十分に説明する。 ［積層型アクチュエータ］ ［実施例１］ （実施例１の構成）本発明の実施例１としての積層型ア
クチュエータは、図１に示すように、六枚の圧電ユニモ
ルフ１Ａ〜１Ｆが、隣接する同圧電ユニモルフと互いに
対向または背向して同軸的に積層されて構成されてい
る。圧電素子としての各圧電ユニモルフ１Ａ〜１Ｆはい
ずれも同一の構成であるので、代表して一枚の圧電ユニ
モルフ１の構成について以下に説明する。

【００２１】圧電ユニモルフ１は、図２（ａ）〜（ｂ）
に示すように、セラミック製の弾性板２と、円盤面と鉛
直方向に分極したＰＺＴ製の円盤状の圧電板４と、銀ペ
ーストが固化された裏面電極３１および表面電極３２と
から構成されている。弾性板２は、ある程度のバネ弾性
を有する一定の厚さの円盤状の薄板である円盤部２１
と、円盤部２１の外周部から一方の側へ突出したリング
状の外周当接部２２とが、一体的に形成されて構成され
ている。外周当接部２２は、中空円筒状の形状をしてお
り、両端面は互いに並行で平坦であるが、突出している
側の端面には互いに反対側の位置に二つの溝２２０が半
径方向に形成されている。これらの溝２２０は、後述の
ように、裏面電極３１および表面電極３２にそれぞれ導
通するリード線Ｌ１，Ｌ２（図１参照）を通すために形
成されている。なお、外周当接部２２の内周面と同内周
面に面した円盤部２１の表面とにより、弾性板２の一方
の側には浅い円盤状の開放空間を形成する凹部２０が形
成されている。

【００２２】圧電板４は、一方の表面が表面電極３２に
より覆われている円盤状のＰＺＴの薄板であり、その直
径は外周当接部２２の内径よりもやや小さく、外周当接
部２２の内周面との間に所定の間隙ｇを空けて配設され
ている。圧電板４は、前述の弾性板２の円盤部２１の凹
部２０の側の表面に、同表面全体を覆う裏面電極３１に
よって接合されている。

【００２３】再び図１に示すように、以上の構成の圧電
ユニモルフ１Ａ〜１Ｆが六枚、溝２２０の位置を合わせ
て外周当接部２２の端面同士を当接させて対向すること
と、弾性板２の円盤部２１の他方の面同士を当接させて
背向することとを、交互に繰り返して積層されて、本実
施例の積層型圧電アクチュエータは構成されている。リ
ード線Ｌ１は、全ての圧電ユニモルフ１Ａ〜１Ｆの裏面
電極３１に接続されており、リード線Ｌ２は、全ての圧
電ユニモルフ１Ａ〜１Ｆの表面電極３２に接続されてい
る。なお、リード線Ｌ１，Ｌ２は細い裸銅線または裸銀
線であり、それぞれ裏面電極３１および表面電極３２に
導電性の接着剤で接合されている。

【００２４】そこで、図３に示すように、リード線Ｌ
１，Ｌ２をそれぞれ介して裏面電極３１と表面電極３２
との間に電圧を印加すると、圧電板４が圧電効果により
面内方向に収縮し、弾性板２は凹部２０の深さを増す方
向に曲率を持って変形する。その結果、両端の圧電ユニ
モルフ１Ａの中央部と圧電ユニモルフ１Ｆの中央部との
距離は増大し、本実施例の積層型圧電アクチュエータは
軸長方向に伸張作用を発揮する。

【００２５】なお、本実施例の積層型圧電アクチュエー
タでは、外周当接部２２の突出側の端面に接する外周面
で互いに対向する圧電ユニモルフ１Ａと１Ｂと、１Ｃと
１Ｄと、１Ｅと１Ｆとが、接着剤で接合されていること
が望ましい。同様に、圧電ユニモルフ１Ｂと１Ｃと、１
Ｄと１Ｅとが、弾性板２の中央部のみで互いに接着され
ていることが、積層型アクチュエータの積層形状を保つ
上で望ましい。

【００２６】また、本実施例の積層型圧電アクチュエー
タの使用に際しては、リード線Ｌ１，Ｌ２の入る溝２２
０が軸長方向に形成されており、内周面が絶縁性である
シリンダに積層型アクチュエータ全体を収容して使用す
ることが望ましい。 （実施例１の製造方法）弾性板２は、セラミックの粘土
状の原材料を型に入れて成形した後、乾燥および焼成し
て製造される。必要があれば、円盤部２１の両面または
片面は、研摩されて精密に仕上げられる。

【００２７】圧電板４の片面には、銀ペーストを焼成し
た表面電極３２が薄い平板状の圧電板４に予め形成され
ており、しかる後にレーザ加工等の手段で仕上がり直径
の円盤状に切り出されて成形される。圧電板４は、弾性
板２の凹部２０の底面全体に塗布された銀ペーストの上
に、弾性板２と同軸に載せられた状態で、再び銀ペース
トの焼成により弾性板２の円盤部２１に接合される。こ
の銀ペーストは焼成されて裏面電極３１を形成する。な
お、銀ペーストの焼成によらず、銀の粉末を多量に含む
エポキシ系接着剤等の熱硬化性樹脂のペーストで、裏面
電極３１および表面電極３２は形成されても良い。

【００２８】しかる後、導電性接着剤を先端に付けた細
い銅の裸線を裏面電極３１に接合してリード線Ｌ１と
し、同じく導電性接着剤を先端に付けた細い銅の裸線を
表面電極３２に接合してリード線Ｌ２とする。こうして
各圧電ユニモルフ１Ａ〜１Ｆが製造されたら、弾性板２
の溝２２０の位置を合わせて各圧電ユニモルフ１Ａ〜１
Ｆは積層され、各リード線Ｌ１，Ｌ２がそれぞれハンダ
付けで互いに接続される。この際、リード線Ｌ１，Ｌ２
には、図３に示すように積層型アクチュエータが伸張し
ても断線しないだけの緩みを持たせておく。

【００２９】以上のようにして、本実施例の積層型圧電
アクチュエータは完成する。 （実施例１の作用効果）本実施例の積層型アクチュエー
タの構成および製造方法は以上のようであるので、本実
施例の積層型圧電アクチュエータは以下のような作用効
果を発揮する。すなわち本実施例では、円盤部２１と外
周当接部２２とが一体に形成されている弾性板２の表面
に、裏面電極３１および表面電極３２とに挟持された圧
電板４が接合されて、各圧電ユニモルフ１Ａ〜１Ｆが構
成されている。そして、各圧電ユニモルフ１Ａ〜１Ｆが
互いに対向または背向して同軸的に積層されているの
で、圧電ユニモルフ１Ａ〜１Ｆの積層枚数分だけの大き
な伸張変位を発揮することができる積層型アクチュエー
タが構成される。

【００３０】この積層作業に際して、リード線Ｌ１，Ｌ
２の配線等の必要は生じても、従来技術のような外周連
結部材や内周連結部材などの配設および接合などの組立
作業は生じない。それゆえ、本実施例では組立作業の必
要性から派生する小型化の限界が生じないので、極めて
小さな圧電ユニモルフ１Ａ〜１Ｆを積層して超小型の積
層型アクチュエータを構成することが可能になる。

【００３１】したがって本実施例によれば、組立作業を
要さずに超小型の圧電ユニモルフ１Ａ〜１Ｆが積層され
て積層型アクチュエータが構成されるので、従来技術に
比較して極めて小さい積層型アクチュエータを提供する
ことができるという効果がある。 （実施例１の変形態様１）本実施例の変形態様１とし
て、弾性板２がステンレス鋼やアルミニウム合金などの
型鍛造で形成されている圧電ユニモルフが同様に積層さ
れた積層型アクチュエータの実施が可能である。

【００３２】この際、弾性板２が導電性であるので、各
圧電ユニモルフの表面電極３２を互いに導通するリード
線Ｌ２には、エナメル線等の被覆導線の使用が短絡の防
止上望ましい。また、弾性板２が導電性であるので、各
圧電ユニモルフの弾性板２間の導通が導電性接着剤など
で確保されれば、リード線Ｌ１を廃することが可能にな
る。その結果、配線の工数が低減され、リード線Ｌ１の
断線の可能性がなくなる分だけ信頼性が向上する。

【００３３】（実施例１の変形態様２）本実施例の変形
態様２として、弾性板２がステンレス鋼やアルミニウム
合金などの金属材料からなり切削または研摩などの機械
加工により形成されている、圧電ユニモルフが同様に積
層された積層型アクチュエータの実施が可能である。本
変形態様でも、リード線Ｌ１，Ｌ２に関する変更点は、
前述の変形態様１と同様である。

【００３４】（実施例１の変形態様３）本実施例の変形
態様３として、図４に示すように、弾性板２が金属また
は半導体からなり、その凹部２０が等方性エッチングに
より形成されている圧電ユニモルフが同様に積層されて
いる積層型アクチュエータの実施も可能である。また、
半導体の異方性エッチングや、光線によるエッチングな
どの技術によれば、凹部２０の隅部にアール（曲面）が
ほとんど形成されずに弾性板２を成形することが可能に
なる。

【００３５】なお、本変形態様のように弾性板２が金属
または半導体からなる場合には、酸化膜形成などの表面
処理をして表面を絶縁性としてもよい。 ［実施例２］ （実施例２の構成）本発明の実施例２としての積層型ア
クチュエータは、図５に示すように、六枚の圧電ユニモ
ルフ１Ａ〜１Ｆが、隣接する同圧電ユニモルフと互いに
対向または背向して同軸的に積層されて構成されてい
る。圧電素子としての各圧電ユニモルフ１Ａ〜１Ｆはい
ずれも同一の構成であるので、代表して一枚の圧電ユニ
モルフ１の構成について以下に説明する。

【００３６】圧電ユニモルフ１は、図６（ａ）〜（ｃ）
に示すように、セラミック製の弾性板２と、円盤面と鉛
直方向に分極したＰＺＴ製の円盤状の圧電板４と、銀ペ
ーストが固化された裏面電極３１および表面電極３２と
から構成されている。この点では本実施例の積層型圧電
アクチュエータは前述の実施例１と同様であり、実施例
１の積層型アクチュエータと異なっている点は弾性板２
の形状だけである。

【００３７】すなわち、弾性板２は実施例１のそれとほ
ぼ同一の形状をしているが、外周当接部２２の突出方向
と背向する方向に円盤部２１の中央部から中央当接部２
３が突出している点だけが実施例１と異なっている。中
央当接部２３は、所定の直径および厚さの円筒体形状を
しており、突出側の端面は平面であって、再び図５に示
すように同端面で隣接する圧電ユニモルフの同一部分と
当接している。

【００３８】なお、本実施例の積層型圧電アクチュエー
タは、実施例１と同様の製造方法で製造することが可能
である。 （実施例２の作用効果）本実施例の積層型圧電アクチュ
エータは、図７に示すように実施例１と同様に伸張作用
を発揮しうるほか、収縮作用をも発揮しうるという効果
がある。すなわち、中央当接部２３の存在により互いに
背向している圧電ユニモルフ１Ｂおよび１Ｃと１Ｃおよ
び１Ｅとの間で、外周部に間隔が開いているので、逆電
圧をかけることにより同間隔を狭めて収縮作用を発揮す
ることができる。

【００３９】（実施例２の各種変形態様）本実施例の積
層型圧電アクチュエータについても、実施例１に対する
その変形態様１〜３と同様な変形態様の実施が可能であ
り、ほぼ同様な作用効果が得られる。 ［実施例３］ （実施例３の構成）本発明の実施例３としての積層型ア
クチュエータは、図８に示すように、五枚の圧電ユニモ
ルフ１Ａ〜１Ｅが、全て同一方向を向き同軸的に積層さ
れて構成されている。圧電素子としての各圧電ユニモル
フ１Ａ〜１Ｅはいずれも同一の構成であるので、代表し
て一枚の圧電ユニモルフ１の構成について以下に説明す
る。

【００４０】圧電ユニモルフ１は、図９（ａ）〜（ｂ）
に示すように、セラミック製の弾性板２と、円盤面と鉛
直方向に分極したＰＺＴ製の円盤状の圧電板４と、銀ペ
ーストが固化された裏面電極３１および表面電極３２と
から構成されている。この点では本実施例の積層型圧電
アクチュエータは前述の実施例１と同様であり、実施例
１の積層型アクチュエータと異なっている主要な点は、
弾性板２の形状だけである。

【００４１】すなわち、弾性板２は実施例１のそれとほ
ぼ同一の形状をしているが、外周当接部２２の突出方向
と同一の方向に円盤部２１の中央部から中央当接部２３
が突出している点が実施例１と異なっている。中央当接
部２３は、外周当接部２２の厚さと等しい厚さの円筒体
形状をしており、突出側の端面は平面であって外周当接
部２２の端面と同一面内にある。中央当接部２３は、弾
性板２の一部として弾性板２と一体的に同一の材料で形
成されている。

【００４２】中央当接部２３の存在に伴い、裏面電極３
１および表面電極３２と圧電板４との中央部には貫通孔
が形成されており、同貫通孔に中央当接部２３は挿置さ
れている。各圧電ユニモルフ１Ａ〜１Ｅは、再び図８に
示すように、それぞれ外周当接部２２および中央当接部
２３で互いに当接し、同一の方向を向いて積層されて本
実施例の積層型アクチュエータを構成している。この際
のリード線Ｌ１，Ｌ２の構成に関しては、実施例１のリ
ード線Ｌ１，Ｌ２の構成とほぼ同様である。ただし、実
施例１ほどのリード線Ｌ１，Ｌ２の緩みは必要とされな
い。

【００４３】なお、本実施例の圧電ユニモルフ１Ａ〜１
Ｅおよび積層型圧電アクチュエータは、実施例１と同様
の製造方法で製造することが可能である。なお、本実施
例の積層型圧電アクチュエータを使用する際には、熱収
縮性フィルムでできたパイプ等で外周面を包んでおく
と、積層構造の保持とリード線Ｌ１，Ｌ２の短絡防止に
なり、取り扱いが容易になる。

【００４４】（実施例３の作用効果）本実施例の積層型
アクチュエータでは、各圧電ユニモルフ１Ａ〜１Ｅが、
外周当接部２２と厚さが等しい中央当接部２３をも有
し、それぞれ外周当接部２２および中央当接部２３で互
いに当接して同一方向に積層されている。それゆえ、所
定の電圧が印加されると、図１０に示すように変形し、
これらの圧電ユニモルフ１Ａ〜１Ｅの積層枚数分（五枚
分）の発生力が得られる。ただし、最大変位量は各圧電
ユニモルフ１Ａ〜１Ｅの一枚と同一である。

【００４５】したがって本実施例の積層型アクチュエー
タによれば、実施例１および実施例２とは異なり、発生
力が圧電素子の積層枚数分だけ大きくなるという効果が
ある。また、実施例２と同様に逆電圧をかけることによ
って積層型アクチュエータの中央部を逆方向に変位させ
ることも可能であり、この場合にも同様に積層枚数分の
発生力が得られるという効果がある。

【００４６】（実施例３の各種変形態様）本実施例の積
層型圧電アクチュエータについても、実施例１に対する
その変形態様１〜３と同様な変形態様の実施が可能であ
り、ほぼ同様な作用効果が得られる。 ［実施例４］ （実施例４の構成）本発明の実施例４としての積層型ア
クチュエータは、図１１に示すように、四枚の圧電バイ
モルフ１Ａ〜１Ｄが同軸に積層されて構成されている。
各圧電バイモルフ１はいずれも同一の構成であるので、
そのうち一つを代表的な圧電バイモルフ１として、その
構成を以下に説明する。

【００４７】圧電バイモルフ１は、図１２（ａ）〜
（ｂ）に示すように、前述の実施例３の圧電ユニモルフ
１（図９参照）が二枚、弾性板２の円盤部２１を共有し
て互いに背向して接合され一体化しているような形状を
している。すなわち、本実施例の積層型圧電アクチュエ
ータを構成する圧電バイモルフ１は、両面に一対の外周
当接部２２および中央当接部２３と圧電板４等とを有す
る。

【００４８】より詳細には、本実施例の圧電バイモルフ
１は実施例３の圧電ユニモルフ１と比べて以下の点が異
なっている。第１に圧電バイモルフ１は、圧電板４の円
盤部２１の外周部から両方の側に突出し、円盤部２１と
一体的に形成されているリング状の表裏一対の外周当接
部２２を有する。同様に圧電バイモルフ１は、圧電板４
の円盤部２１の中央部から各外周当接部２２の厚さと等
しい厚さで両方の側に突出し、円盤部２１と一体的に形
成されている表裏一対の中央当接部２３を有する。

【００４９】第２に圧電バイモルフ１は、円盤部２１の
両側の表面に接合された表裏一対の圧電板４と、各圧電
板４をそれぞれ円盤部２１に接合する表裏一対の裏面電
極３１と、各圧電板４の表面をそれぞれ覆う表裏一対の
導電性の表面電極３２とを有する。リード線Ｌ１，Ｌ２
についても、前述の実施例３に準ずる。ただし、裏面電
極３１に導通しているリード線Ｌ１については共通と
し、二つの表面電極３２に導通するリード線は二つに分
けてリード線Ｌ２’，Ｌ２”（図略）としてもよい。こ
うすれば、それぞれの圧電板４の分極方向に合わせて、
分極方向と同方向には強電界を印加し、分極方向と逆方
向には分極劣化を起こさない程度の電圧を印加すること
により、圧電バイモルフ１の能力を最大限に引き出すこ
とが可能になる。また、分極劣化や分極反転を起こして
しまった場合にも、分極劣化や分極反転が生じている側
の圧電板４だけに選択的に強電界をかけることにより、
再分極させることが可能である。

【００５０】以上のように構成されている四枚の圧電バ
イモルフ１Ａ〜１Ｄは、再び図１１に示すように、それ
ぞれ表裏一対の外周当接部２２の端面と表裏一対の中央
当接部２３の端面とで互いに当接して積層され、本実施
例の積層型圧電アクチュエータを構成する。なお、本実
施例の圧電バイモルフ１Ａ〜１Ｄは、実施例１と同様の
製造方法で製造することができる。また、本実施例の積
層型圧電アクチュエータを使用する際には、熱収縮性フ
ィルムでできたパイプ等で外周面を包んでおくと、積層
構造の保持とリード線の短絡防止になり、取り扱いが容
易になる。あるいは、外周当接部２２および中央当接部
２３のそれぞれの端面同士を、互いに接着してしまって
も良い。

【００５１】（実施例４の作用効果）本実施例では、各
圧電バイモルフ１Ａ〜１Ｄの弾性板２の両面にそれぞれ
中央当接部２３および外周当接部２２が形成されてお
り、弾性板２のリング状の薄板部分（円盤部２１）の両
面にそれぞれ圧電板４が接合されている。それゆえ、実
施例３と比較して、圧電バイモルフ１Ａ〜１Ｄが積層さ
れた積層型アクチュエータの発生力がいっそう大きくな
る。そればかりではなく、本実施例の積層型アクチュエ
ータの外周部に対して内周部が変位するにあたり、両方
向に対して等分に変位および力を発生させることができ
る。

【００５２】したがって本実施例の積層型アクチュエー
タによれば、実施例３の効果に加えて、発生力がいっそ
う大きくなるばかりではなく、外周部に対して内周部が
変位するにあたり両方向に対して等分に変位および力を
発生させることが可能になるという効果がある。 （実施例４の各種変形態様）本実施例の積層型圧電アク
チュエータについても、実施例１に対するその変形態様
１〜３と同様な変形態様の実施が可能であり、ほぼ同様
な作用効果が得られる。

【００５３】［実施例５］本発明の実施例５としての積
層型アクチュエータは、図１３（ａ）〜（ｂ）に示すよ
うに、五枚の圧電ユニモルフ１Ａ〜１Ｅが同一方向に積
層されて構成されている点では、前述の実施例３（図８
参照）と同様である。また、各圧電ユニモルフ１Ａ〜１
Ｅの構成も、実施例３の圧電ユニモルフの構成とほぼ同
様である。ただし、実施例３とは異なってリード線Ｌ
１，Ｌ２がなく、代わりに導電性ペーストから形成され
ている接続配線５１，５２が配設されている。

【００５４】すなわち、本実施例の圧電ユニモルフ１
は、図１４（ａ）〜（ｃ）に示すように、銀の粉末が多
量に含まれたエポキシ系接着剤からなる導電性ペースト
が固化されて形成された第１接続配線５１および第２接
続配線５２を有する。第１接続配線５１は、図１４
（ｂ）に示すように、一端が裏面電極３１に接続してお
り、外周当接部２２の一部（図中左端部）の上下両端面
の一部と外周面の一部とを覆って、連続した帯状ないし
テープ状に一体的に形成されている。同様に、第２接続
配線５２は、図１４（ｃ）に示すように、一端が表面電
極３２に接続しており、外周当接部２２の他の一部（図
中右端部）の上下両端面の一部と外周面の一部とを覆っ
て、連続した帯状ないしテープ状に一体的に形成されて
いる。

【００５５】なお、再び図１４（ｂ）に示すように、第
１接続配線５１と表面電極３２との間には適正な間隔ｇ
が開いていて、両者の間の短絡は防止されている。同様
に、図１４（ｃ）に示すように、第２接続配線５２と裏
面電極３１との間にも適正な間隔ｇが開いていて、両者
の間の短絡は防止されている。第２接続配線５２と裏面
電極３１との間の短絡を防止するために、図１５に示す
ように、裏面電極３１には切り欠きｃが形成されてい
る。

【００５６】各圧電ユニモルフ１Ａ〜１Ｅが積層されて
積層型アクチュエータが構成される際には、各接続配線
５１，５２の位置を合わせてそれぞれ互いに隣接する圧
電ユニモルフの各接続配線５１，５２と当接するように
向きを合わせて積層される。それゆえ、全ての第１接続
配線５１は互いに導通しており、同様に全ての第２接続
配線５２も互いに導通しているので、各接続配線５１，
５２の一部に印加電圧を与える端子等を接続すれば、実
施例３と同様に機能する積層型アクチュエータが得られ
る。

【００５７】（実施例５の作用効果）本実施例の積層型
アクチュエータでは、再び図１３（ａ）〜（ｂ）に示す
ように、各圧電ユニモルフ１Ａ〜１Ｅは裏面電極３１に
導通している第１接続配線５１と表面電極３２に導通し
ている第２接続配線５２とを有する。そして、両接続配
線５１，５２は、それぞれ外周当接部２２の上下両端面
の互いに反対側の一部を帯状に覆っている。それゆえ、
圧電ユニモルフ１Ａ〜１Ｅを積層して積層型アクチュエ
ータを構成するにあたり、両接続配線５１，５２の位置
を隣り合う圧電ユニモルフ１Ａ〜１Ｅと合わせて積層さ
れれば、両接続配線５１，５２はそれぞれ互いに隣接す
る圧電ユニモルフ１Ａ〜１Ｅの両接続配線５１，５２と
当接する。その結果、互いに隣接する圧電ユニモルフ１
Ａ〜１Ｅの両接続配線５１，５２がそれぞれ互いに導通
するので、各圧電ユニモルフ１Ａ〜１Ｅの全ての裏面電
極３１同士と表面電極３２同士とがそれぞれ互いに導通
するに至る。

【００５８】したがって本実施例によればさらに、複数
個の圧電ユニモルフ１Ａ〜１Ｅを積層して積層型アクチ
ュエータを構成するにあたり、組立作業ばかりではなく
配線作業さえも必要とされなくなる。その結果、圧電ユ
ニモルフ１Ａ〜１Ｅの積層に要する作業工数が低減され
てコストダウンになるばかりではなく、配線作業による
小型化に対する制約もなくなるので、圧電ユニモルフ１
Ａ〜１Ｅおよび積層型アクチュエータのよりいっそうの
小型化が可能になるという効果がある。

【００５９】（実施例５の各種変形態様）本実施例の積
層型圧電アクチュエータについても、実施例１に対する
その変形態様１〜３と同様な変形態様の実施が可能であ
り、ほぼ同様な作用効果が得られる。 ［実施例６］ （実施例６の構成）本発明の実施例６としての積層型ア
クチュエータは、図１６に示すように、実施例２（図５
参照）とほぼ同様な構成であるが、実施例３に対する実
施例５のように、リード線Ｌ１，Ｌ２に代えて接続配線
５１，５２が形成されている。

【００６０】すなわち、図１７（ａ）〜（ｃ）に示すよ
うに、第１接続配線５１および第２接続配線５２は、裏
面電極３１および表面電極３２にそれぞれ一端が接続さ
れている。そして第１接続配線５１および第２接続配線
５２は、外周当接部２２から外周当接部２２に背向して
突出している中央当接部２３の外周面にまで連続して配
設されている。すなわち、第１接続配線５１および第２
接続配線５２の他端は、それぞれ中央当接部２３の端面
に接する部分にまで延在している。再び図１６に示すよ
うに、第１接続配線５１および第２接続配線５２は、中
央当接部２３の端面が互いに当接する部分で、隣接する
圧電ユニモルフ１Ａ〜１Ｅの第１接続配線５１および第
２接続配線５２にそれぞれ接続されている。中央当接部
２３の端面の当接部に接する外周部での両接続配線５
１，５２のそれぞれの接続部には、同端面の接着後に導
電性ペーストが上塗りされており、確実な接続がなされ
ている。それゆえ、全ての第１接続配線５１は互いに導
通しており、同様に全ての第２接続配線５２も互いに導
通しているので、各接続配線５１，５２の一部に印加電
圧を与える端子等を接続すれば、実施例２と同様に機能
する積層型アクチュエータが得られる。

【００６１】なお、前述の実施例５（図１５参照）と同
様に、本実施例の圧電ユニモルフ１Ａ〜１Ｅの裏面電極
３１にも、図１８に示すように切り欠きｃが形成されて
短絡が防止されている。 （実施例６の作用効果）本実施例によっても、実施例５
と同様に、複数個の圧電ユニモルフ１Ａ〜１Ｆを積層し
て積層型アクチュエータを構成するにあたり、組立作業
ばかりではなくリード線Ｌ１，Ｌ２の配線作業さえも必
要とされなくなる。その結果、圧電ユニモルフ１Ａ〜１
Ｆの積層に要する作業工数が低減されてコストダウンに
なるばかりではなく、配線作業による小型化に対する制
約もなくなるので、圧電ユニモルフ１Ａ〜１Ｆおよび積
層型アクチュエータのよりいっそうの小型化が可能にな
るという効果がある。

【００６２】（実施例６の各種変形態様）本実施例の積
層型圧電アクチュエータについても、実施例１に対する
その変形態様１〜３と同様な変形態様の実施が可能であ
り、ほぼ同様な作用効果が得られる。 ［実施例７］ （実施例７の構成）本発明の実施例７としての積層型ア
クチュエータは、図１９に示すように、実施例４（図１
１参照）とほぼ同様な構成であるが、実施例３に対する
実施例５のように、リード線Ｌ１，Ｌ２に代えて接続配
線５１，５２が形成されている。

【００６３】すなわち、図２０（ａ）〜（ｂ）に示すよ
うに、第１接続配線５１および第２接続配線５２は、裏
面電極３１および表面電極３２にそれぞれ両端が接続さ
れている。そして第１接続配線５１および第２接続配線
５２は、外周当接部２２の上下両端面および外周面の一
部を覆って連続して配設されている。換言すれば、第１
接続配線５１および第２接続配線５２の中間部は、それ
ぞれ外周当接部２２の上下両端面に接する部分にも延在
している。

【００６４】再び図１９に示すように、第１接続配線５
１および第２接続配線５２は、外周当接部２２の端面が
互いに当接する部分で、隣接する圧電バイモルフ１Ａ〜
１Ｅの第１接続配線５１および第２接続配線５２にそれ
ぞれ接続されている。それゆえ、全ての第１接続配線５
１は互いに導通しており、同様に全ての第２接続配線５
２も互いに導通しているので、各接続配線５１，５２の
一部に印加電圧を与える端子等をそれぞれ接続すれば、
実施例４と同様に機能する積層型アクチュエータが得ら
れる。

【００６５】なお、前述の実施例５（図１５参照）と同
様に、本実施例の圧電バイモルフ１Ａ〜１Ｅの両裏面電
極３１にも、図２１に示すようにそれぞれ切り欠きｃが
形成されて短絡が防止されている。 （実施例７の作用効果）本実施例によっても、実施例５
と同様に、複数個の圧電バイモルフ１Ａ〜１Ｆを積層し
て積層型アクチュエータを構成するにあたり、組立作業
ばかりではなくリード線Ｌ１，Ｌ２の配線作業さえも必
要とされなくなる。その結果、圧電バイモルフ１Ａ〜１
Ｅの積層に要する作業工数が低減されてコストダウンに
なるばかりではなく、配線作業による小型化に対する制
約もなくなるので、圧電バイモルフ１Ａ〜１Ｅおよび積
層型アクチュエータのよりいっそうの小型化が可能にな
るという効果がある。

【００６６】（実施例７の各種変形態様）本実施例の積
層型圧電アクチュエータについても、実施例１に対する
その変形態様１〜３と同様な変形態様の実施が可能であ
り、ほぼ同様な作用効果が得られる。 ［実施例８］ （実施例８の構成）本発明の実施例８としての積層型ア
クチュエータは、図２２に示すように、外周当接部２２
および中央当接部２３を有する圧電ユニモルフ１Ａ〜１
Ｅが五枚、同一方向に積層されて構成されている。それ
ゆえ、本実施例の積層型アクチュエータの構成は、実施
例５の構成（図１３参照）に同様な部分が多いが、接続
配線５１，５２の構成が実施例５とは異なっている。

【００６７】すなわち、本実施例の圧電ユニモルフ１で
は、図２３（ａ）〜（ｃ）および図２４に示すように、
外周当接部２２に一端側から他端側へ連通する貫通孔８
が、中央部を挟んで対向する位置に三つずつ形成されて
いる。そして、第１接続配線５１および第２接続配線５
２は、それぞれ三つ一組の異なる貫通孔８を通じて外周
当接部２２の一端側を覆う部分と他端側を覆う部分とが
導通している。

【００６８】より詳しくは、接続配線５１，５２の一部
として、貫通孔８内にそれぞれ導電性ペーストから形成
された孔内配線６１，６２が配設されている。そして、
外周当接部２２の上端面には、再び図２２（ａ）に示す
ように、各孔内配線６１，６２を三つ一組に連絡して導
通する連絡配線７が、それぞれ接続配線５１，５２の一
部として導電性ペーストから形成されている。

【００６９】それゆえ、接続配線５１，５２は、弾性板
２の外周当接部２２の外周面すなわち圧電ユニモルフ１
の外周面に全く表出することがなく、各圧電ユニモルフ
１Ａ〜１Ｅを積層した積層型アクチュエータに内蔵され
る。なお、各圧電ユニモルフ１Ａ〜１Ｅを積層して積層
型アクチュエータを構成するにあたっては、各接続配線
５１，５２の位置を互いに合わせて積層され、各接続配
線５１，５２はそれぞれ互いに導通するに至る。

【００７０】なお、積層時ないし積層後に接着剤で圧電
ユニモルフ１Ａ〜１Ｅを相互に固定しても良い。あるい
は、合成樹脂ないし熱収縮フィルムで本実施例の積層型
アクチュエータの外周面を覆って圧電ユニモルフ１Ａ〜
１Ｅを相互に固定しても良い。これらの処置により、本
実施例の積層型アクチュエータの取り扱いが容易になる
とともに、短絡が防止されて信頼性が向上する。他の実
施例の積層型アクチュエータの中にも、これらの処置が
可能なものがある。

【００７１】（実施例８の作用効果）本実施例では、各
圧電ユニモルフ１Ａ〜１Ｅの第１接続配線５１および第
２接続配線５２において、弾性板２の外周当接部２２に
形成されているそれぞれ異なる貫通孔８を通じてそれぞ
れ孔内配線６１，６２が形成されている。それゆえ、圧
電ユニモルフ１Ｂ〜１Ｅの外周当接部２２の上端側を覆
う連絡配線７等と、隣接する圧電ユニモルフ１Ａ〜１Ｄ
の外周当接部２２の下端側に表出している孔内配線６
１，６２の端面とが当接して、互いに導通している。そ
の結果、両接続配線５１，５２の一部が各圧電ユニモル
フ１Ａ〜１Ｅの外周面に露出することがなくなり、積層
型アクチュエータを収容する容器等との間で短絡するこ
とが防止される。

【００７２】したがって本実施例によれば、前述の実施
例５の効果に加えて、積層型アクチュエータを収容する
容器等との間で短絡することが防止されるので、信頼性
がより向上するという効果がある。 （実施例８の各種変形態様）本実施例の積層型圧電アク
チュエータについても、実施例１に対するその変形態様
１〜３と同様な変形態様の実施が可能であり、ほぼ同様
な作用効果が得られる。

【００７３】［実施例９］ （実施例９の構成）本発明の実施例９としての積層型ア
クチュエータは、図２５に示すように、五枚の圧電バイ
モルフ１Ａ〜１Ｅが同軸に積層されて構成されている。
本実施例の積層型アクチュエータは、実施例５（図１３
参照）に対する実施例８（図２２参照）のように、実施
例７（図１９参照）の両接続配線５１，５２を内蔵した
ものである。

【００７４】すなわち、本実施例の圧電ユニモルフ１で
は、図２６（ａ）〜（ｂ）および図２７に示すように、
上下両側の外周当接部２２に一端側から他端側へ連通す
る貫通孔８が、中央部を挟んで対向する位置に三つずつ
形成されている。そして、第１接続配線５１および第２
接続配線５２は、それぞれ三つ一組の異なる貫通孔８を
通じて外周当接部２２の上端側を覆う部分と下端側を覆
う部分とが導通している。

【００７５】より詳しくは、接続配線５１，５２の一部
として、貫通孔８の中に、それぞれ導電性ペーストから
形成された孔内配線６１，６２が配設されている。そし
て、外周当接部２２の上端面および下端面には、再び図
２６（ａ）〜（ｂ）に示すように、各孔内配線６１，６
２を三つ一組に連絡して導通する連絡配線７が、それぞ
れ接続配線５１，５２の一部として導電性ペーストから
形成されている。

【００７６】それゆえ、接続配線５１，５２は、弾性板
２の外周当接部２２の外周面すなわち圧電バイモルフ１
の外周面に全く表出することがなく、各圧電バイモルフ
１Ａ〜１Ｅを積層した積層型アクチュエータに内蔵され
る。なお、各圧電バイモルフ１Ａ〜１Ｅを積層して積層
型アクチュエータを構成するにあたっては、各接続配線
５１，５２の位置を互いに合わせて積層され、各接続配
線５１，５２はそれぞれ互いに導通するに至る。

【００７７】（実施例９の作用効果）本実施例では、前
述の実施例８と同様に、各圧電バイモルフ１Ａ〜１Ｅの
各接続配線５１，５２において、弾性板２の外周当接部
２２に形成されているそれぞれ異なる貫通孔８を通じて
それぞれ孔内配線６１，６２が形成されている。それゆ
え、互いに隣り合う圧電バイモルフ１Ｂ〜１Ｅの外周当
接部２２の上下両端面の一部を覆う連絡配線７が、それ
ぞれ互いに当接して導通している。その結果、両接続配
線５１，５２の一部が各圧電バイモルフ１Ａ〜１Ｅの外
周面に露出することがなくなり、積層型アクチュエータ
を収容する容器等との間で短絡することが防止される。

【００７８】したがって本実施例によれば、前述の実施
例７の効果に加えて、積層型アクチュエータを収容する
容器等との間で短絡することが防止されるので、信頼性
がより向上するという効果がある。 （実施例９の各種変形態様）本実施例の積層型圧電アク
チュエータについても、実施例１に対するその変形態様
１〜３と同様な変形態様の実施が可能であり、ほぼ同様
な作用効果が得られる。

【００７９】［圧電素子の製造方法］ ［実施例１０］ （実施例１０の積層型アクチュエータ）本発明の実施例
１０としての積層型アクチュエータは、図２８に示すよ
うに、五枚の圧電ユニモルフ１Ａ〜１Ｅが積層されて構
成されており、その構成は前述の実施例８の積層型アク
チュエータの構成とよく似ている。それゆえ、実施例８
と同様の作用効果が得られるほか、後述するように極め
て小型に形成されているという効果がある。

【００８０】ただし、各圧電ユニモルフ１Ａ〜１Ｅの弾
性板２が、半導体であるシリコン結晶から構成されてお
り、全ての貫通孔８の内周面を含む全ての表面が絶縁性
の酸化膜に覆われている点が、実施例８と大きく異なっ
ている。また、裏面電極３１と接続配線５１とが一体形
成されており、同様に表面電極３２と接続配線５２とが
一体形成されている点も、実施例８と異なっている。さ
らに、圧電板４が、外周当接部２２の内周面との間に間
隙がなく、同様に中央当接部２３の外周面との間とも間
隙なしに形成されている点も、実施例８と異なる。

【００８１】これらの実施例８との相違点は、以下に説
明する圧電ユニモルフ１の製造方法に従って各圧電ユニ
モルフ１Ａ〜１Ｅが製造されていることに起因してい
る。 （実施例１０の製造方法の概要）本発明の実施例１０と
しての圧電ユニモルフ１の製造方法は、上記積層型アク
チュエータを構成する圧電ユニモルフ１Ａ〜１Ｅを製造
する方法であって、エッチング工程と圧電板接合工程と
配線工程とを有する。

【００８２】先ず、エッチング工程は、シリコンウエハ
から切り出された円盤状の素材に、リング状の外周部と
中央部とを残してエッチングを施す工程である。同工程
では、リング状の外周部と中央部との間にリング状に凹
部２０を形成して、薄板からなる円盤部２１と、円盤部
２１の外周部から突出した外周当接部２２と、円盤部２
１の中央部から突出した中央当接部２１とが一体的に形
成される。

【００８３】次に、圧電板接合工程は、円盤部２１の凹
部２０側の表面に、導電性の裏面電極３１および表面電
極３２に挟持されたリング状のＰＺＴからなる圧電板４
を接合する工程である。この工程では、結果として裏面
電極３１、圧電板４および表面電極３２が弾性板２の円
盤部２１に接合されて形成されれば良いものとし、接合
ないし形成の順番は問われないものとする。

【００８４】また、配線工程は、裏面電極３１および表
面電極３２にそれぞれ接続配線５１，５２を接続する工
程であるが、裏面電極３１と接続配線５１とは同時に形
成されても良く、同様に表面電極３２と接続配線５２と
は同時に形成されても良い。それゆえ、前述の圧電板接
合工程とこの配線工程とは、並行してあるいは一部重複
して施される。

【００８５】最後に、以上のようにして製造された圧電
ユニモルフ１Ａ〜１Ｅが、接続配線５１，５２の位置を
それぞれ合わせて積層され、上記積層型アクチュエータ
が完成する。なお、圧電ユニモルフ１Ａ〜１Ｅの積層
後、上記積層型アクチュエータの外周面に熱硬化性樹脂
のペースト等を塗布して樹脂膜を形成すると、各圧電ユ
ニモルフ１Ａ〜１Ｅが一体に接合されて取り扱いが容易
になる。また、上面をも同じ樹脂膜で覆うと、水分の浸
入等による短絡が防止されるので、信頼性が向上する。

【００８６】（実施例１０の製造方法の作用効果）本実
施例の圧電ユニモルフ１の製造方法では、エッチング工
程において、シリコンの円盤がエッチング処理されて、
円盤部２１、外周当接部２２および中央当接部２３から
なる弾性板２が一体的に形成される。弾性板２は、圧電
板接合工程で裏面電極３１、圧電板４および裏面電極３
１が接合され、裏面電極３１および表面電極３２の形成
と同時に配線工程で接続配線５１，５２がそれぞれ形成
される。すると、そのまま積層するだけで前述の積層型
アクチュエータを構成することができる圧電ユニモルフ
１が製造される。以上のように、型鍛造や研削等の機械
加工を必要とせずに弾性板２が形成されるので、極めて
小型な圧電ユニモルフ１を製造することが可能になる。

【００８７】したがって本実施例の圧電ユニモルフ１の
製造方法によれば、複数個の積層により前述の積層型ア
クチュエータを構成しうる超小型の圧電ユニモルフ１を
製造することができるという効果がある。 （実施例１０の製造方法の詳細）第１に、エッチング工
程が以下のようにして施される。

【００８８】先ず素材としては、所定の寸法のシリコン
結晶の円盤であるシリコン素材Ｓが使用され、熱酸化処
理がシリコン素材Ｓに施されて、図２９（ａ）〜（ｂ）
に示すように、シリコン素材Ｓの全表面が絶縁性の薄い
酸化膜Ｘで覆われる。次に、酸化膜Ｘで覆われたシリコ
ン素材Ｓの全表面にレジストを塗布し、図３０（ａ）〜
（ｂ）に示すように、さらにレジストＲの膜で包み込
む。その上で露光によるレジストパターニングを施し、
図３１（ａ）〜（ｂ）に示すように、凹部２０および貫
通孔８を形成する部分のレジストＲを除去する。次に酸
化膜エッチングを施し、図３２（ａ）〜（ｂ）に示すよ
うに、酸化膜ＸをレジストＲの形状に合わせて除去した
うえで、残りのレジストＲも除去する。

【００８９】しかる後、シリコンエッチングを施し、図
３３（ａ）〜（ｂ）に示すように、凹部２０および左右
両側に三つずつの貫通孔８を形成してから、再び表面を
熱酸化処理して全表面を酸化膜Ｘで覆って次の工程に備
える。凹部２０の形成により、円盤部２１から突出した
外周当接部２２および中央当接部２３が形成され、弾性
板２が形成されるに至る。

【００９０】第２に、圧電板接合工程および配線工程
が、以下のようにして施される。先ず、図３４（ａ）〜
（ｂ）に示すように、連絡配線７を含む第１接続配線５
１および裏面電極３１が、金属厚膜成膜等の技術によっ
て導体膜として形成される。この際、貫通孔８内には金
属厚膜成膜等の技術により導体が充填されて、第１接続
配線５１の一部としての孔内配線６１が形成される。

【００９１】次に、図３５（ａ）〜（ｂ）に示すよう
に、アブレーション成膜等の技術により、薄膜からなる
圧電板４が、弾性板２の凹部２０を形成している円盤部
２１の表面に一様な厚さでリング状に形成される。しか
る後、図３６（ａ）〜（ｂ）に示すように、表面電極３
２が前述の裏面電極３１と同様にして圧電板４の表面に
形成され、並行して接続配線５２も前述の接続配線５１
と同様に形成される。この際、表面電極３２が前述の接
続配線５１と短絡しないように、マスキングにより接続
配線５１に近接する表面電極３２の一部に切り欠きｃが
形成される。

【００９２】最後に、両接続配線５１，５２の間に強電
圧が印加され、圧電板４の分極処理が行われる。以上で
圧電ユニモルフ１は完成するので、五個の圧電ユニモル
フ１Ａ〜１Ｅを接続配線５１，５２の位置を合わせて同
一方向に積層すれば、前述の本実施例の積層型アクチュ
エータ（図２８参照）が構成される。全ての圧電ユニモ
ルフ１Ａ〜１Ｅの裏面電極３１および表面電極３２への
電圧印加は、同積層型アクチュエータの下端面に露出し
ている各接続配線５１，５２の孔内配線６１，６２にそ
れぞれ通電すればよい。なお、圧電板４の分極処理もこ
の際に一括して行っても良い。

【００９３】また、積層型アクチュエータの外周面およ
び上面を絶縁性の樹脂で覆えば、積層されている圧電ユ
ニモルフ１Ａ〜１Ｅの分解が防止されるとともに水分の
浸入等による短絡も防止され、取り扱いが容易になると
ともに信頼性が向上する。 （実施例１０の変形態様１）本実施例の変形態様１とし
て、シリコン素材Ｓの両面からエッチング工程を含む各
工程を施し、圧電バイモルフを製造する圧電素子の製造
方法の実施が可能である。

【００９４】（実施例１０のその他の変形態様）その他
にも本実施例に使用した技術と同様の半導体加工技術を
駆使することにより、実施例５から実施例９に至る各種
の積層型アクチュエータを構成する圧電素子の製造が可
能である。 ［実施例１１］ （実施例１１の構成）本発明の実施例１１としての圧電
ユニモルフ１の製造方法は、図３７（ａ）に示すよう
に、一枚のシリコンウエハＷから複数の圧電ユニモルフ
１を並行して製造する方法である。本実施例では、一枚
のシリコンウエハＷ上に七行七列で４９個の圧電ユニモ
ルフ１が並行して製造される。

【００９５】具体的な製造方法は、前述の実施例１０の
製造方法に準ずるが、一度に七行七列の圧電ユニモルフ
１を並行して製造するためには、圧電ユニモルフ１にな
る各パートをシリコンウエハＷから分離しないように保
持しておく必要がある。それゆえ、図３７（ｂ）に示す
ように、圧電ユニモルフ１になる円盤状の各パートの周
囲には、四方に貫通している切れ込みＣが形成される
が、各切れ込みＣの上下左右の間には、ブリッジ部Ｂが
残されてシリコンウエハＷからの脱落が防止されてい
る。圧電ユニモルフ１になる円盤状の各パートと、その
間に残された略十字状の補強部Ｔとは、互いにブリッジ
部Ｂで連結されており、製造工程中のシリコンウエハＷ
を補強している。

【００９６】各圧電ユニモルフ１が完成したら、ブリッ
ジ部Ｂはダイシングにより切り落とされて、独立した圧
電ユニモルフ１が４９個得られる。 （実施例１１の作用効果）本実施例の圧電ユニモルフ１
の製造方法では、弾性板２の材料となる平板は半導体の
シリコンウエハＳであり、シリコンウエハＷから４９個
の複数の圧電ユニモルフ１が並行して製造される。すな
わち、ＩＣなどの半導体素子の製造に適用可能な各種の
微細加工技術（熱酸化処理、露光レジストパターニン
グ、各種エッチング技術、真空蒸着やスパッタリングな
どの各種成膜技術等々）が駆使され、多数の圧電ユニモ
ルフ１が並行して一枚のシリコンウエハＷから製造され
る。

【００９７】したがって本実施例の圧電ユニモルフ１の
製造方法によれば、前述の実施例１０の効果に加えて、
超小型の圧電ユニモルフ１が安価に大量生産できるよう
になるという効果がある。 （実施例１の各種変形態様）本実施例においても、前述
の実施例１０に対するその変形態様の各種と同様に各種
変形態様が実施可能であり、種々の圧電ユニモルフ１お
よび圧電バイモルフ１の大量生産が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１としての積層型アクチュエータの構
成を示す側断面図

【図２】 実施例１の圧電ユニモルフの構成を示す組図 （ａ）平面図 （ｂ）側端面図

【図３】 実施例１としての積層型アクチュエータの作
用を示す側断面図

【図４】 実施例１の変形態様３の圧電ユニモルフの構
成を示す側断面図

【図５】 実施例２としての積層型アクチュエータの構
成を示す側端面図

【図６】 実施例２の圧電ユニモルフの構成を示す組図 （ａ）平面図 （ｂ）側端面図 （ｃ）下面図

【図７】 実施例２としての積層型アクチュエータの作
用を示す側端面図

【図８】 実施例３としての積層型アクチュエータの構
成を示す側端面図

【図９】 実施例３の圧電ユニモルフの構成を示す組図 （ａ）平面図 （ｂ）側端面図

【図１０】実施例３としての積層型アクチュエータの作
用を示す側端面図

【図１１】実施例４としての積層型アクチュエータの構
成を示す側端面図

【図１２】実施例４の圧電バイモルフの構成を示す組図 （ａ）平面図 （ｂ）側端面図

【図１３】実施例５としての積層型アクチュエータの構
成を示す組図 （ａ）平面図 （ｂ）側端面図

【図１４】実施例５の圧電ユニモルフの構成を示す組図 （ａ）側端面図 （ｂ）左端部拡大図 （ｃ）右端
部拡大図

【図１５】実施例５の圧電ユニモルフの構成を示す分解
斜視図

【図１６】実施例６としての積層型アクチュエータの構
成を示す側端面図

【図１７】実施例６の圧電ユニモルフの構成を示す組図 （ａ）平面図 （ｂ）側端面図 （ｃ）下面図

【図１８】実施例６の圧電ユニモルフの構成を示す分解
斜視図

【図１９】実施例７としての積層型アクチュエータの構
成を示す側端面図

【図２０】実施例７の圧電バイモルフの構成を示す組図 （ａ）平面図 （ｂ）側端面図

【図２１】実施例７の圧電バイモルフの構成を示す分解
斜視図

【図２２】実施例８としての積層型アクチュエータの構
成を示す組図 （ａ）平面図 （ｂ）側端面図

【図２３】実施例８の圧電ユニモルフの構成を示す組図 （ａ）側端面図 （ｂ）左端部拡大図 （ｃ）右端
部拡大図

【図２４】実施例８の圧電ユニモルフの構成を示す分解
斜視図

【図２５】実施例９としての積層型アクチュエータの構
成を示す側端面図

【図２６】実施例９の圧電バイモルフの構成を示す組図 （ａ）平面図 （ｂ）側端面図

【図２７】実施例９の圧電バイモルフの構成を示す分解
斜視図

【図２８】実施例１０としての積層型アクチュエータの
構成を示す側端面図

【図２９】実施例１０の圧電ユニモルフの製造方法の第
１工程を示す組図 （ａ）平面図 （ｂ）側端面図

【図３０】実施例１０の圧電ユニモルフの製造方法の第
２工程を示す組図 （ａ）平面図 （ｂ）側端面図

【図３１】実施例１０の圧電ユニモルフの製造方法の第
３工程を示す組図 （ａ）平面図 （ｂ）側端面図

【図３２】実施例１０の圧電ユニモルフの製造方法の第
４工程を示す組図 （ａ）平面図 （ｂ）側端面図

【図３３】実施例１０の圧電ユニモルフの製造方法の第
５工程を示す組図 （ａ）平面図 （ｂ）側端面図

【図３４】実施例１０の圧電ユニモルフの製造方法の第
６工程を示す組図 （ａ）平面図 （ｂ）側端面図

【図３５】実施例１０の圧電ユニモルフの製造方法の第
７工程を示す組図 （ａ）平面図 （ｂ）側端面図

【図３６】実施例１０の圧電ユニモルフの製造方法の第
８工程を示す組図 （ａ）平面図 （ｂ）側端面図

【図３７】実施例１１としての圧電ユニモルフの製造方
法を示す組図 （ａ）平面図 （ｂ）部分拡大図

【符号の説明】

１，１Ａ〜１Ｆ：圧電ユニモルフまたは圧電バイモルフ
（圧電素子として） ２：弾性板（セラミック製、金属製または半導体製）
２０：凹部 ２１：円盤部 ２２：外周当接部 ２２０：溝（リード線用） ２３：中央当接部 ３１：裏面電極 ３２：表面電極 ４：圧電板 ５１，５２：接続配線 ６１，６２：孔内配線 ７：連絡配線 ８：貫通孔 Ｌ１，Ｌ２：リード線（銅線または銀線） ｃ：切り
欠き ｇ：間隙 Ｓ：シリコン素材（半導体） Ｘ：熱酸化膜（絶縁
体） Ｒ：レジスト Ｂ：ブリッジ部 Ｃ：切れ込み Ｔ：補強部
Ｗ：シリコンウエハ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バネ弾性を有する円盤状の薄板である円盤
   部と、該円盤部の外周部から一方の側へ突出したリング
   状の外周当接部とが、一体的に形成されている弾性板
   と、 該円盤部の該一方の側の表面に接合された圧電材料から
   なる圧電板と、 該圧電板を該円盤部に接合する導電性の裏面電極と、 該圧電板の表面を覆う導電性の表面電極と、を有し中央
   部と外周部とに間で軸長方向の変位または力を生じる圧
   電素子を、複数個有し、 各該圧電素子が、互いに該外周当接部を当接させて同軸
   的に積層されていることを特徴とする積層型アクチュエ
   ータ。
2. 【請求項２】各前記圧電素子の前記弾性板は、前記外周
   当接部の厚さと等しい厚さで該弾性板の中央部から前記
   一方の側に突出し該弾性板と一体的に形成されている中
   央当接部を有し、 各該圧電素子は、それぞれ該外周当接部および該中央当
   接部で互いに当接し、同一の方向を向いて積層される、 請求項１記載の積層型アクチュエータ。
3. 【請求項３】各前記圧電素子は、 前記圧電板の前記円盤部の前記外周部から前記一方の側
   と背向する他方の側に突出し、該円盤部と一体的に形成
   されているリング状の他の外周当接部と、 該圧電板の該円盤部の前記中央部から該他の外周当接部
   の厚さと等しい厚さで該他方の側に突出し、該円盤部と
   一体的に形成されている他の中央当接部と、 該円盤部の該他方の側の表面に接合された圧電材料から
   なる他の圧電板と、 該他の圧電板を該円盤部に接合する導電性の他の裏面電
   極と、 該他の圧電板の表面を覆う導電性の他の表面電極と、を
   有する圧電バイモルフであって、 それぞれ両該外周当接部と両該中央当接部とで互いに当
   接して積層される、 請求項２記載の積層型アクチュエータ。
4. 【請求項４】各前記弾性板は、絶縁性の材料または表面
   が絶縁皮膜に覆われた導体材料ないし半導体材料からな
   り、 各前記圧電素子は、 前記裏面電極に接続し前記外周当接部の一部の両端面を
   覆って一体的に形成されている第１接続配線と、 前記表面電極に接続し前記外周当接部の他の一部の両端
   面を覆って一体的に形成されている第２接続配線と、を
   有する、 請求項１〜３のうちいずれかに記載の積層型アクチュエ
   ータ。
5. 【請求項５】各前記圧電素子の前記弾性板の前記外周当
   接部には、一端側から他端側へ連通する貫通孔が少なく
   とも二つ形成されており、 前記第１接続配線および前記第２接続配線は、それぞれ
   異なる貫通孔を通じて該一端側を覆う部分と該他端側を
   覆う部分とが導通している、 請求項４記載の積層型アクチュエータ。
6. 【請求項６】圧電ユニモルフおよび圧電バイモルフのう
   ち一方の圧電素子を製造する方法であって、 バネ弾性を有する平板にリング状の外周部と中央部との
   うち少なくとも該外周部を残してエッチングを施し、円
   盤状またはリング状に凹部を形成して、薄板からなる円
   盤部と該円盤部の外周部から突出した外周当接部および
   中央部から突出した中央当接部のうち、少なくとも該外
   周当接部を一体的に形成するエッチング工程と、 該円盤部の該凹部側の表面に、導電性の裏面電極および
   表面電極に挟持された円盤状またはリング状の圧電材料
   からなる圧電板を接合する圧電板接合工程と、 該裏面電極および該表面電極にそれぞれ配線を接続する
   配線工程と、を有することを特徴とする圧電素子の製造
   方法。
7. 【請求項７】前記平板は半導体ウエハであり、該半導体
   ウエハから複数の前記圧電素子が並行して製造される、 請求項６記載の圧電素子の製造方法。