KR20100130157A - 압전 액추에이터 및 압전 액추에이터의 제조 방법 - Google Patents

압전 액추에이터 및 압전 액추에이터의 제조 방법 Download PDF

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티디케이가부시기가이샤
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Abstract

압전 액추에이터는 지지 기판과, 제 1 압전 적층체, 제 2 압전 적층체, 및 변위부를 가지는 본체부와, 제 1 탄성체층을 구비하고, 제 1 탄성체층은 제 1 압전 적층체의 하면과, 제 2 압전 적층체의 하면과, 제 1 압전 적층체의 측면과, 제 2 압전 적층체의 측면을 접속하도록 본체부에 고정되어 있고, 제 1 탄성체층의 제 1 내지 제 4 영역은 제 1 내지 제 4 본딩부에 의해 지지 기판의 주면에 고정되어 있고, 비본딩면(1)은 지지 기판(3)의 주면에 고정되어 있지 않다.

Description

압전 액추에이터 및 압전 액추에이터의 제조 방법{Piezoelectric actuator and method for making the same}
본 발명은 압전 액추에이터 및 압전 액추에이터의 제조 방법에 관한 것이다.
일본 공개특허공보 2002-134807호에는 자기 디스크 장치에 사용되는 헤드 지지 기구가 기재되어 있다. 이 헤드 지지 기구는 변위체로서의 박막 압전체 소자(압전 적층체)를 가지는 압전 액추에이터를 구비한다. 이 압전 액추에이터에 의해서 헤드 지지 기구의 슬라이더 유지 기판에 고정된 자기 헤드를 미소하게 변위시킴으로써, 자기 디스크에 대하여 자기 헤드를 고정밀도로 위치 결정하는 것이 가능한 것이 기재되어 있다.
또한, 일본 공개특허공보 제(평)4-313286호에는 세라믹 액추에이터(압전 액추에이터)가 기재되어 있다. 이 세라믹 액추에이터는 각각 편측 지지 빔 구조로서 동일면 위에 서로 마주 보고 배치된 변위체로서의 한 쌍의 압전 바이몰프(압전 적층체)와, 한 쌍의 압전 바이몰프의 각각의 선단부에 결합하는 연결체를 구비하고 있다. 이 한 쌍의 압전 바이몰프에 의해서 연결체를 변위시킬 수 있는 것이 기재되어 있다.
일본 공개 특허공보 2002-134807호에 기재된 압전 액추에이터에 있어서, 변위체인 박막 압전체 소자는 변위 대상인 헤드 슬라이더를 소정의 형태로 하기 위해서 구성되는 부재인 플렉셔에 접착 고정되어 있다. 플렉셔에는 변위 대상인 헤드 슬라이더가 고정되는 슬라이더 지지판이 힌지부를 사이에 두고 접속되어 있다. 이로써, 박막 압전체 소자의 직선적 변위를, 힌지부를 회전 중심으로 한 슬라이더 지지판의 회전 변위로 변환하고 있다. 이러한 압전 액추에이터 및 플렉셔를 가지는 서스펜션 구조에 의해, 고정밀도의 헤드 위치 결정을 실현하고 있다.
그러나, 일본 공개 특허공보 2002-134807호에 기재된 압전 액추에이터에 있어서는 박막 압전체 소자의 변위는 복수의 전달 기구를 통하여 제어 대상의 헤드 슬라이더에 전달된다. 그 때문에, 이러한 압전 액추에이터에서는 액추에이터 전체 구조가 복잡해지는데다가, 변위의 전달 효율이 저하하거나, 이들의 전달 기구의 전달 재료의 특성, 치수의 어긋남에 기인하여 제어 대상의 헤드 슬라이더 변위량에 편차가 나타나는 문제가 있다.
이 점, 일본 공개 특허공보 제(평)4-313286호에 기재된 압전 액추에이터에 있어서는 변위체인 한 쌍의 압전 바이몰프는 편측 지지 빔 구조로서 기판에 지지되어 있고, 한 쌍의 압전 바이몰프 중 기판에 고정한 몰프 부분 이외의 영역은 변위를 저해하는 부재에 접촉하고 있지 않다. 즉, 한 쌍의 압전 바이몰프 중 기판에 고정한 기단 부분 이외는 기판으로부터 이격된 상태로 되어 있다. 게다가, 한 쌍의 압전 바이몰프를 변위 대상인 연결체에 직접 고정하고 있다. 따라서, 압전 액추에이터의 구조는 간단하게 되고, 변위의 전달 효율은 높아진다.
일본 공개 특허공보 제(평)4-313286호에 기재된 압전 액추에이터와 같이 변위체인 압전 적층체가 편측 지지 빔 구조로서 기판에 지지된 압전 액추에이터에 있어서, 변위 대상의 변위량을 크게 하기 위해서는 압전 적층체를 직사각형 구조로 하고, 압전 적층체의 기판에 지지된 기단 부분으로부터 변위체까지의 길이를 길게 할 필요가 있다. 그렇지만, 압전 적층체의 일부가 기판으로부터 이격된 구조를 가지는 압전 액추에이터에 있어서, 이렇게 압전 적층체의 길이를 길게 하면, 기판에 의한 압전 적층체의 지지가 불충분해지기 때문에, 압전 적층체가 역압전 효과와는 관계없이 변위하여 버리는 것이나 압전 적층체가 예기하지 못한 형태로 변위하여 버리는 것 등이 원인으로, 변위 대상을 정밀하게 변위시키는 것이 곤란해진다. 그 때문에, 변위 대상의 변위량을 크게 하는 것과, 변위 대상을 정밀하게 변위시키는 것의 양립이 곤란하다는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 구조가 간단하며 변위의 전달 효율이 높은 동시에, 변위 대상의 변위량을 크게 하면서 변위 대상을 정밀하게 변위시킬 수 있는 압전 액추에이터, 및, 이러한 압전 액추에이터의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 압전 액추에이터는 지지 기판과, 제 1 상부 전극층, 제 1 하부 전극층, 및, 이들의 사이에 개재하는 제 1 압전체층을 포함하는 제 1 압전 적층체와, 제 2 상부 전극층, 제 2 하부 전극층, 및, 이들의 사이에 개재하는 제 2 압전체층을 포함하는 제 2 압전 적층체와, 지지 기판에 대하여 상대적으로 변위 가능한 변위부를 가지는 본체부와, 제 1 탄성체층을 구비하고, 본체부는 지지 기판의 주면의 상방에 형성되어 있고, 제 1 압전 적층체는 지지 기판의 주면과 교차하는 방향을 적층 방향으로 하고, 지지 기판의 주면과 평행한 면 내에 있어서의 제 1 가상선을 따라서 연장되고, 제 2 압전 적층체는 지지 기판의 주면과 교차하는 방향을 적층 방향으로 하고, 지지 기판의 주면과 평행한 면 내에 있어서의 제 2 가상선을 따라서 연장되는 동시에, 제 1 압전 적층체와 이격하고, 변위부는 제 1 압전 적층체의 선단부와 제 2 압전 적층체의 선단부 사이에 고정되고, 제 1 탄성체층은 제 1 압전 적층체의 지지 기판과 대향하는 하면과, 제 2 압전 적층체의 지지 기판과 대향하는 하면과, 제 1 압전 적층체의 측면의 적어도 일부와, 제 2 압전 적층체의 측면의 적어도 일부를 접속하도록 본체부에 고정되어 있고, 제 1 탄성체층 중 제 1 압전 적층체의 기단부의 하면에 형성된 제 1 영역은 제 1 본딩부에 의해 지지 기판의 주면에 고정되어 있고, 제 1 탄성체층 중 제 2 압전 적층체의 기단부의 하면에 형성된 제 2 영역은 제 2 본딩부에 의해 지지 기판의 주면에 고정되어 있고, 제 1 탄성체층 중, 제 1 압전 적층체의 측면에 형성된 제 3 영역의 적어도 일부는 제 3 본딩부에 의해 지지 기판의 주면에 고정되어 있고, 제 1 탄성체층 중, 제 2 압전 적층체의 측면에 형성된 제 4 영역의 적어도 일부는 제 4 본딩부에 의해 지지 기판의 주면에 고정되어 있고, 제 1 탄성체층의 지지 기판과 대향하는 하면 중, 제 1 본딩부, 제 2 본딩부, 제 3 본딩부, 및, 제 4 본딩부와 접하는 면 이외의 비본딩면은 지지 기판의 주면에 고정되어 있지 않거나, 또는, 제 1 본딩부, 제 2 본딩부, 제 3 본딩부, 및, 제 4 본딩부보다도 탄성률이 낮은 부재에 의해 지지 기판의 주면에 고정되어 있다.
본 발명에 따른 압전 액추에이터에서는 제 1 압전 적층체는 그 기단부만에 있어서 제 1 탄성체층의 제 1 영역을 사이에 두고 지지 기판의 주면에 제 1 본딩부에 의해 고정되고, 제 2 압전 적층체는 그 기단부만에 있어서 제 1 탄성체층의 제 2 영역을 사이에 두고 지지 기판의 주면에 제 2 본딩부에 의해 고정되어 있고, 제 1 압전 적층체 및 제 2 압전 적층체는 지지 기판의 주면의 상방에 고정되어 있다. 더욱이, 제 1 압전 적층체 및 제 2 압전 적층체의 하면과 측면에는 제 1 탄성체층이 고정되고, 제 1 탄성체층의 비본딩면은 지지 기판의 주면에 고정되어 있지 않거나, 또는, 제 1 본딩부, 제 2 본딩부, 제 3 본딩부, 및, 제 4 본딩부보다도 탄성률이 낮은 부재에 의해 지지 기판의 주면에 고정되어 있다. 이로써, 제 1 압전 적층체 및 제 2 압전 적층체는 이들의 기단부 이외의 부분에 있어서, 지지를 위한 강성이 높은 부재에 고정되어 있지 않다. 또한, 제 1 압전 적층체의 선단부와 제 2 압전 적층체의 선단부 사이에, 직접 변위 대상인 변위부가 고정되어 있다. 그 결과, 본 발명에 따른 압전 액추에이터는 구조가 간단하고, 변위의 전달 효율이 높아진다.
또한, 본 발명에 따른 압전 액추에이터에서는 비본딩면과, 지지 기판의 주면 사이에는 비본딩면에 접하는 공간 갭이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이로써, 제 1 압전 적층체 및 제 2 압전 적층체의 변위를 저해하는 요인이 더욱 감소한다. 그 결과, 본 발명에 따른 압전 액추에이터에서는 변위의 전달 효율이 더욱 높아진다.
또한, 본 발명에 따른 압전 액추에이터는 제 1 압전 적층체 및 제 2 압전 적층체의 하면과 측면을 접속하는 제 1 탄성체층을 구비하고, 이 제 1 탄성체층은 제 1 영역, 제 2 영역, 제 3 영역, 및, 제 4 영역에 있어서, 지지 기판의 주면에 고정되어 있다. 이로써, 제 1 압전 적층체의 선단부 및 제 2 압전 적층체의 선단부의 하면과 측면은 제 1 탄성체층에 의해, 간접적으로 지지 기판의 주면에 지지된다. 또한, 제 1 탄성체층은 탄성 재료로 이루어지기 때문에, 제 1 압전 적층체의 선단부 및 제 2 압전 적층체의 선단부의 하면이나 측면이 강성이 높은 부재에 의해 직접 지지되는 경우와 비교하여, 제 1 압전 적층체 및 제 2 압전 적층체의 변위가 방해되기 어렵다. 따라서, 제 1 압전 적층체 및 제 2 압전 적층체의 형상을 각각 제 1 가상선 및 제 2 가상선을 따라서 길게 연장시켜도, 지지 기판에 의해 제 1 압전 적층체 및 제 2 압전 적층체를 충분히 지지할 수 있기 때문에, 제 1 압전 적층체 및 제 2 압전 적층체가, 역압전 효과와는 관계없이 변위하여 버리거나, 예기하지 못한 형태로 변위하여 버리는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 본 발명에 따른 압전 액추에이터는 변위 대상인 변위부의 변위량을 크게 하는 것과, 변위부를 정밀하게 변위시키는 것을 양립할 수 있다.
이상으로부터, 본 발명에 따른 압전 액추에이터에 따르면, 구조가 간단하고 변위의 전달 효율이 높은 동시에, 변위 대상의 변위량을 크게 하면서 변위 대상을 정밀하게 변위시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 압전 액추에이터는 제 1 탄성체층의 상면 중 제 1 본딩부, 제 2 본딩부, 제 3 본딩부, 및, 제 4 본딩부의 상방의 영역과, 제 1 압전 적층체의 상면과, 제 2 압전 적층체의 상면을 접속하도록 본체부에 고정된 제 2 탄성체층을 더 가지는 것이 바람직하다.
이로써, 제 1 압전 적층체 및 제 2 압전 적층체의 상면은 제 2 탄성체층에 의해, 간접적으로 지지 기판의 주면에 지지된다. 또한, 제 2 탄성체층은 탄성 재료로 이루어지기 때문에, 제 1 압전 적층체 및 제 2 압전 적층체의 상면이 직접 지지 기판에 지지되는 경우와 비교하여, 제 1 압전 적층체 및 제 2 압전 적층체의 변위가 방해되기 어렵다. 따라서, 제 1 압전 적층체 및 제 2 압전 적층체가 역압전 효과와는 관계없이 변위하여 버리거나, 예기하지 못한 형태로 변위하여 버리는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 변위 대상인 변위부의 변위량을 보다 크게 할 수 있고, 또한, 변위부를 보다 정밀하게 변위시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 압전 액추에이터에서, 제 1 탄성체층은 수지로 이루어지고, 제 2 탄성체층은 수지로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 압전 액추에이터에서는 지지 기판의 주면과 평행한 면 내에 있어서, 제 1 가상선의 적어도 일부에 있어서의 접선은 접점이 제 1 가상선의 제 1 압전 적층체의 기단부에 대응하는 끝점(端点)측으로부터 제 1 압전 적층체의 선단부에 대응하는 끝점측으로 이동함에 따라서, 지지 기판의 주면과 교차하는 방향을 회전축으로 하는 회전 방향으로 회전하고, 지지 기판의 주면과 평행한 면 내에 있어서, 제 2 가상선의 적어도 일부에 있어서의 접선은 접점이 제 2 가상선의 제 2 압전 적층체의 기단부에 대응하는 끝점측으로부터 제 2 압전 적층체의 선단부에 대응하는 끝점측으로 이동함에 따라서, 지지 기판의 주면과 교차하는 방향을 회전축으로 하는 회전 방향으로 회전하는 것이 바람직하다.
이로써, 제 1 압전 적층체 및 제 2 압전 적층체의 적어도 일부는 지지 기판의 주면과 교차하는 방향을 회전축으로 하는 회전 방향을 따라서 곡선적으로 굴곡하면서 연장되는 형상으로 된다. 따라서, 제 1 압전 적층체 및 제 2 압전 적층체를 직선적으로 같은 길이 연장되는 형상으로 한 경우와 비교하여, 변위체의 변위량을 동등하게 유지하면서, 압전 액추에이터 전체의 형상을 소형화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 압전 액추에이터에서, 제 1 압전 적층체 및 제 2 압전 적층체는 제 1 압전 적층체가 제 1 가상선을 따라서 신장하는 동시에 제 2 압전 적층체가 제 2 가상선을 따라서 신장하였을 때, 지지 기판의 주면과 교차하는 방향을 회전축으로 하는 제 1 회전 방향으로 변위부를 회전시키도록, 각각 변위부에 고정되어 있는 것이 바람직하다.
이로써, 제 1 회전 방향으로 변위부를 제 1 회전 방향으로 회전시키는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명에 따른 압전 액추에이터에서는 지지 기판의 주면과 평행한 면 내에 있어서, 제 1 가상선의 적어도 제 1 압전 적층체의 선단부에 대응하는 부분에서의 접선은 접점이 제 1 가상선의 제 1 압전 적층체의 기단부에 대응하는 끝점측으로부터 제 1 압전 적층체의 선단부에 대응하는 끝점측으로 이동함에 따라서, 상기 제 1 회전 방향으로 회전하고, 지지 기판의 주면과 평행한 면 내에 있어서, 제 2 가상선의 적어도 제 2 압전 적층체의 선단부에 대응하는 부분에서의 접선은 접점이 제 2 가상선의 제 2 압전 적층체의 기단부에 대응하는 끝점측으로부터 제 2 압전 적층체의 선단부에 대응하는 끝점측으로 이동함에 따라서, 제 1 회전 방향으로 회전하는 것이 바람직하다.
이로써, 제 1 압전 적층체를 제 1 가상선을 따라서 신축시키면, 제 1 압전 적층체의 선단부는 제 1 회전 방향을 따르도록 신축한다. 마찬가지로, 제 2 압전 적층체를 제 2 가상선을 따라서 신축시키면, 제 2 압전 적층체의 선단부는 제 1 회전 방향을 따르도록 신축한다. 그 결과, 변위부를 회전시킬 때의 변위의 전달 효율이 더욱 높아진다.
또한, 본 발명에 따른 압전 액추에이터에서, 제 1 가상선의 적어도 제 1 압전 적층체의 선단부에 대응하는 부분과, 제 2 가상선의 적어도 제 2 압전 적층체의 선단부에 대응하는 부분은 지지 기판의 주면과 수직인 방향으로부터 보아, 변위부 내의 점에 대하여 대략 점대칭으로 배치되어 있는 것이 바람직하다.
이로써, 제 1 압전 적층체의 선단부와, 제 2 압전 적층체의 선단부는 변위부 내의 상기 점에 대하여 대략 점대칭으로 신축한다. 그 결과, 변위부를 회전시킬 때의 변위의 전달 효율이 더욱 높아진다.
또한, 본 발명에 따른 압전 액추에이터에서, 변위부는 제 3 상부 전극층, 제 3 하부 전극층, 및, 제 3 압전체층을 포함하여, 제 1 압전체층, 제 2 압전체층, 및, 제 3 압전체층은 일체로 형성되어 있고, 제 1 상부 전극층, 제 2 상부 전극층, 및, 제 3 상부 전극층은 일체로 형성되어 있고, 제 1 하부 전극층, 제 2 하부 전극층, 및, 제 3 하부 전극층은 일체로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이로써, 압전 액추에이터 전체의 구조를 간단하게 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 압전 액추에이터에서, 제 2 탄성체층에는 제 1 가상선과 각각 교차하는 방향으로 연장되는 동시에 제 1 가상선을 따라서 나란히 배열되는 복수의 슬릿으로 이루어지는 제 1 슬릿 구조와, 제 2 가상선과 각각 교차하는 방향으로 연장되는 동시에 제 2 가상선을 따라서 나란히 배열되는 복수의 슬릿으로 이루어지는 제 2 슬릿 구조가 형성되어 있는 것이 바람직하다.
이로써, 제 1 압전 적층체는 제 1 가상선을 따라서 신축하기 쉬워지고, 제 2 압전 적층체는 제 2 가상선을 따라서 신축하기 쉬워진다. 그 결과, 변위의 전달 효율을 더욱 높게 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 압전 액추에이터의 제조 방법은 임시 기판 위에, 제 1 상부 전극층, 제 1 하부 전극층, 및, 이들 사이에 개재하는 제 1 압전체층을 포함하고, 임시 기판의 주면과 평행한 면 내에 있어서의 제 1 가상선을 따라서 연장되는 제 1 압전 적층체와, 제 1 상부 전극층, 제 1 하부 전극층, 및, 이들 사이에 개재하는 제 2 압전체층을 포함하고, 임시 기판의 주면과 평행한 면 내에 있어서의 제 2 가상선을 따라서 연장되는 동시에, 제 1 압전 적층체와 이격하는 제 2 압전 적층체와, 제 1 압전 적층체의 선단부와 제 2 압전 적층체의 선단부 사이에 고정된 변위부를 가지는 본체부를 형성하는 본체부 형성 공정과, 본체부 위에, 이 본체부를 덮도록 제 1 탄성체층을 형성하는 제 1 탄성체층 형성 공정과, 제 1 탄성체층 중, 제 1 압전 적층체의 기단부 위에 형성된 제 1 영역, 제 2 압전 적층체의 기단부 위에 형성된 제 2 영역, 제 1 압전 적층체의 측면에 형성된 제 3 영역의 적어도 일부, 및, 제 2 압전 적층체의 측면에 형성된 제 4 영역의 적어도 일부를 덮는 동시에, 이들의 영역 이외의 제 1 탄성체층을 노출시키는 패턴을 가지는 본딩층을 형성하는 본딩층 형성 공정과, 본딩층 위에 지지 기판을 고정함으로써, 제 1 탄성체층 중 본딩층이 형성되어 있지 않은 비본딩면과, 지지 기판의 주면 사이에, 이 비본딩면에 접하는 공간 갭을 형성하는 지지 기판 고정 공정과, 임시 기판을 제거하는 임시 기판 제거 공정을 구비한다.
본 발명에 따른 압전 액추에이터의 제조 방법에 따르면, 얻어지는 압전 액추에이터에 있어서, 제 1 압전 적층체는 그 기단부만에 있어서 제 1 탄성체층의 제 1 영역을 사이에 두고 지지 기판의 주면에 제 1 본딩부에 의해 고정되고, 제 2 압전 적층체는 그 기단부만에 있어서 제 1 탄성체층의 제 2 영역을 사이에 두고 지지 기판의 주면에 제 2 본딩부에 의해 고정되어 있고, 제 1 압전 적층체 및 제 2 압전 적층체는 지지 기판의 주면의 상방에 고정되어 있다. 더욱이, 제 1 압전 적층체 및 제 2 압전 적층체의 하면과 측면에는 제 1 탄성체층이 고정되고, 제 1 탄성체층의 비본딩면과, 지지 기판의 상기 주면 사이에는 비본딩부와 접하는 공간 갭이 형성되어 있다. 따라서, 제 1 압전 적층체 및 제 2 압전 적층체는 이들의 기단부 이외의 부분에 있어서, 지지를 위한 강성이 높은 부재에 접촉하지 않는다. 또한, 제 1 압전 적층체의 선단부와 제 2 압전 적층체의 선단부 사이에, 직접 변위 대상인 변위부가 고정되어 있다. 그 결과, 본 발명에 따른 압전 액추에이터의 제조 방법에 따르면, 구조가 간단하고, 변위의 전달 효율이 높은 압전 액추에이터가 얻어진다.
또한, 본 발명에 따른 압전 액추에이터의 제조 방법에 따르면, 얻어지는 압전 액추에이터는 제 1 압전 적층체 및 제 2 압전 적층체의 하면과 측면을 접속하는 제 1 탄성체층을 구비하고, 이 제 1 탄성체층은 제 1 영역, 제 2 영역, 제 3 영역, 및, 제 4 영역에 있어서, 지지 기판의 주면에 고정되어 있다. 이로써, 제 1 압전 적층체 및 제 2 압전 적층체의 하면과 측면은 제 1 탄성체층에 의해, 간접적으로 지지 기판의 주면에 지지된다. 또한, 제 1 탄성체층은 탄성 재료로 이루어지기 때문에, 제 1 압전 적층체 및 제 2 압전 적층체의 하면이나 측면이 직접 지지 기판에 지지되는 경우와 비교하여, 제 1 압전 적층체 및 제 2 압전 적층체의 변위가 방해되기 어렵다. 따라서, 제 1 압전 적층체 및 제 2 압전 적층체의 형상을 각각 제 1 가상선 및 제 2 가상선을 따라서 길게 연장시켜도, 지지 기판에 의해 제 1 압전 적층체 및 제 2 압전 적층체를 충분히 지지할 수 있기 때문에, 제 1 압전 적층체 및 제 2 압전 적층체가 역압전 효과와는 관계없이 변위하여 버리거나, 예기하지 못한 형태로 변위하여 버리는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 본 발명에 따른 압전 액추에이터의 제조 방법에 따르면, 변위 대상인 변위부의 변위량을 크게 하는 것과, 변위부를 정밀하게 변위시키는 것을 양립할 수 있는 압전 액추에이터가 얻어진다.
이상으로부터, 본 발명에 따른 압전 액추에이터의 제조 방법에 따르면, 구조가 간단하고 변위의 전달 효율이 높은 동시에, 변위 대상의 변위량을 크게 하면서 변위 대상을 정밀하게 변위시킬 수 있는 압전 액추에이터가 얻어진다.
또한, 본 발명에 따른 압전 액추에이터의 제조 방법은 임시 기판 제거 공정 후에, 임시 기판 제거 공정에서 임시 기판이 제거됨으로써 노출한 제 1 압전 적층체, 제 2 압전 적층체, 및, 제 1 탄성체층 위에, 제 1 탄성체층의 노출면 중 본딩층의 상방의 영역과, 제 1 압전 적층체의 상면과, 제 2 압전 적층체의 상면을 접속하도록 제 2 탄성체층을 형성하는 제 2 탄성체층 형성 공정을 더 구비하는 것이 바람직하다.
이로써, 얻어지는 압전 액추에이터에서, 제 1 압전 적층체 및 제 2 압전 적층체는 제 2 탄성체층에 의해, 간접적으로 지지 기판의 주면에 지지된다. 또한, 제 2 탄성체층은 탄성 재료로 이루어지기 때문에, 제 1 압전 적층체 및 제 2 압전 적층체 상면이 강성이 높은 부재에 의해 직접 지지되는 경우와 비교하여, 제 1 압전 적층체 및 제 2 압전 적층체의 변위가 방해되기 어렵다. 따라서, 제 1 압전 적층체 및 제 2 압전 적층체의 형상을 각각 제 1 가상선 및 제 2 가상선을 따라서 길게 연장시켜도, 지지 기판에 의해 제 1 압전 적층체 및 제 2 압전 적층체를 충분히 지지할 수 있기 때문에, 제 1 압전 적층체 및 제 2 압전 적층체가 역압전 효과와는 관계없이 변위하여 버리거나, 예기하지 못한 형태로 변위하여 버리는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 변위 대상인 변위부의 변위량을 따라 크게 하는 것, 및, 변위부를 보다 정밀하게 변위시킬 수 있는 압전 액추에이터가 얻어진다.
본 발명에 따르면, 구조가 간단하며 변위의 전달 효율이 높은 동시에, 변위 대상의 변위량을 크게 하면서 변위 대상을 정밀하게 변위시킬 수 있는 압전 액추에이터, 및, 이러한 압전 액추에이터의 제조 방법이 제공된다.
도 1은 실시형태의 압전 액추에이터의 사시도.
도 2는 실시형태의 압전 액추에이터의 분해 사시도.
도 3a는 도 1의 IIIA-IIIA선에 따른 압전 액추에이터의 단면도이며, 도 3b는 도 1의 IIIB-IIIB선에 따른 압전 액추에이터의 단면도.
도 4는 압전 액추에이터 중 본딩층, 제 1 압전 적층체, 제 2 압전 적층체, 및, 변위부만을 도시하는 평면도.
도 5a는 도 4에 대응하여 제 1 가상선의 형상을 도시하는 도면이며, 도 5b는 도 4에 대응하여 제 2 가상선의 형상을 도시하는 도면.
도 6은 본체부의 평면도.
도 7a는 실시형태의 압전 액추에이터의 제조 방법을 설명하기 위한 평면도이며, 도 7b는 도 7a에 있어서의 VIIB-VIIB선에 따른 단면도이며, 도 7c는 도 7a에 있어서의 VIIC-VIIC선에 따른 단면도.
도 8a는 실시형태의 압전 액추에이터의 제조 방법을 설명하기 위한 평면도이며, 도 8b는 도 8a에 있어서의 VIIIB-VIIIB선에 따른 단면도이며, 도 8c는 도 8a에 있어서의 VIIIC-VIIIC선에 따른 단면도.
도 9a는 실시형태의 압전 액추에이터의 제조 방법을 설명하기 위한 평면도이며, 도 9b는 도 9a에 있어서의 IXB-IXB에 따른 단면도.
도 10a는 실시형태의 압전 액추에이터의 제조 방법을 설명하기 위한 평면도이며, 도 10b는 도 10a의 XB-XB선에 따른 단면도.
도 11a는 도 10a의 XIA-XIA선에 따른 단면도이며, 도 11b는 도 10a의 XIB-XIB선에 따른 단면도이며, 도 11c는 도 10a의 XIC-XIC선에 따른 단면도이고, 도 11d는 도 10a의 XID-XID선에 따른 단면도.
도 12a는 실시형태의 압전 액추에이터의 제조 방법을 설명하기 위한 평면도이며, 도 12b는 도 12a의 XIIB-XIIB선에 따른 단면도.
도 13a는 실시형태의 압전 액추에이터의 제조 방법을 설명하기 위한 평면도이며, 도 13b는 도 13a의 XIIIB-XIIIB선에 따른 단면도.
도 14a는 실시형태의 압전 액추에이터의 제조 방법을 설명하기 위한 평면도이며, 도 14b는 도 14a의 XIVB-XIVB선에 따른 단면도이며, 도 14c는 도 14a의 XIVC-XIVC선에 따른 단면도.
도 15a는 실시형태의 압전 액추에이터의 제조 방법을 설명하기 위한 평면도이며, 도 15b는 도 15a의 XVB-XVB선에 따른 단면도.
도 16a는 실시형태의 압전 액추에이터의 제조 방법을 설명하기 위한 평면도이며, 도 16b는 도 16a의 XVIB-XVIB선에 따른 단면도.
이하, 실시형태에 따른 압전 액추에이터, 및, 압전 액추에이터의 제조 방법에 대해서, 첨부 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에서, 가능한 경우에는 동일 요소에는 동일 부호를 사용한다. 또한, 도면 중의 구성 요소 내 및 구성 요소 간의 치수비는 도면을 보기 쉽게 하기 위해 각각 임의로 되어 있다.
우선, 본 실시형태에 따른 압전 액추에이터에 대하여 설명한다.
도 1은 본 실시형태의 압전 액추에이터의 사시도이며, 도 2는 본 실시형태의 압전 액추에이터의 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 압전 액추에이터(1)는 주로서, 지지 기판(3)과, 본딩층(5)과, 본체부(13)와, 제 1 탄성체층(15)과, 제 2 탄성체층(17)을 구비한다. 본딩층(5), 본체부(13), 제 1 탄성체층(15), 및, 제 2 탄성체층(17)은 지지 기판(3)의 주면(3M) 위에 적층되어 있다. 또한, 도 1과 도 2에서는 제 2 탄성체층(17)은 파선으로 나타낸다.
지지 기판(3)은 실리콘, 유리, 스테인리스 등의 금속 등으로 이루어지는 기판이다. 지지 기판(3)은 강성이 높고, 구체적으로는 제 1 탄성체층(15)이나 제 2 탄성체층(17)보다도 강성이 높다. 또한, 도 1 및 도 2에는 직교 좌표계(2)가 나타나고, 지지 기판(3)의 두께 방향을 Z축 방향으로 설정하고, 지지 기판(3)의 주면(3M)과 평행한 방향으로 X축과 Y축을 설정하고 있다. 도 3 이하의 각 도면에 있어서도, 필요에 따라서 직교 좌표계(2)를 나타낸다.
지지 기판(3)의 X축 방향의 길이, 및, Y 축 방향의 길이는 특히 제한되지 않지만, 예를 들어 각각 1mm 내지 5mm, 및, 0.5mm 내지 3mm로 할 수 있다. 지지 기판(3)의 Z축 방향의 두께는 특히 제한되지 않지만, 예를 들어 0.05mm 내지 2mm로 할 수 있다.
본딩층(5)은 주면(3M) 위에 적층되어 있다. 본딩층(5)은 지지 기판(3)과 제 1 탄성체층(15)을 고정하기 위한 층이며, 예를 들어, 폴리이미드, 에폭시, 아크릴 등의 접착제로 이루어진다. 본딩층(5)의 Z축 방향의 두께는 특히 제한되지 않지만, 예를 들어, 1μm 내지 50μm로 할 수 있다. 이러한 본딩층(5)에 의해, 지지 기판(3)과 제 1 탄성체층(15)을 확실하게 고정할 수 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 본딩층(5)은 주면(3M)의 X축 부(負)측의 단부에 형성된 제 1 본딩부(5A)와, 주면(3M)의 X축 정(正)측의 단부에 형성된 제 2 본딩부(5B)와, 주면(3M)의 Y축 부측의 단부에 형성된 제 3 본딩부(5C)과, 주면(3M)의 Y축 정측의 단부에 형성된 제 4 본딩부(5D)로 이루어진다. 이렇게, 본딩층(5)은 주면(3M)의 일부만을 덮는 패턴을 가진다.
도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 본체부(13)는 제 1 압전 적층체(7)와, 제 2 압전 적층체(9)와, 변위부(11)를 가지고 있다. 또한, 도 2 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 제 1 압전 적층체(7)는 주면(3M)의 X축 부측의 단부의 상방에 형성된 기단부(7T)와, 기단부(7T)와 연속하여 기단부(7T)보다도 X축 정방향으로 형성된 선단부(7R)로 이루어진다. 제 2 압전 적층체(9)는 주면(3M)의 X축 정측의 단부의 상방에 형성된 기단부(9T)와, 기단부(9T)와 연속하여 기단부(9T)보다도 X축부 방향으로 형성된 선단부(9R)로 이루어진다. 제 1 압전 적층체(7)와 제 2 압전 적층체(9)는 이격하며, 변위부(11)는 선단부(7R)와 선단부(9R) 사이에 고정되어 있다.
제 1 압전 적층체(7), 제 2 압전 적층체(9), 및, 변위부(11)의 형상을 더욱 상세하게 설명한다. 도 3a는 도 1의 IIIA-IIIA선에 따른 압전 액추에이터의 단면도이며, 도 3b는 도 1의 IIIB-IIIB선에 따른 압전 액추에이터의 단면도이다. 도 4는 압전 액추에이터 중, 본딩층, 제 1 압전 적층체, 제 2 압전 적층체, 및, 변위부만을 도시하는 평면도이다.
도 3a, 3b에 도시하는 바와 같이, 제 1 압전 적층체(7)는 Z축 방향을 적층 방향으로 하는 적층체이다. 제 1 압전 적층체(7)는 제 1 압전체층(7a)을 포함하고, 제 1 압전체층(7a)는 제 1 상부 전극층(7b)과 제 1 하부 전극층(7c) 사이에 개재한다. 마찬가지로, 제 2 압전 적층체(9)는 Z축 방향을 적층 방향으로 하는 적층체이다. 제 2 압전 적층체(9)는 제 2 압전체층(9a)을 포함하고, 제 2 압전체층(9a)은 제 2 상부 전극층(9b)과 제 2 하부 전극층(9c) 사이에 개재한다. 마찬가지로, 변위부(11)는 본 실시형태에서는 Z축 방향을 적층 방향으로 하는 적층체이다. 변위부(11)는 제 3 압전체층(11a)을 포함하고, 제 3 압전체층(11a)은 제 3 상부 전극층(11b)과 제 3 하부 전극층(11c)의 사이에 개재한다.
제 1 압전체층(7a), 제 2 압전체층(9a), 및, 제 3 압전체층(11a)은 각각 압전성을 가지는 재료로 이루어지고, 예를 들어, 티타늄산지르콘산납(Pb(Zrx, Ti1 -x)O3), 티타늄산바륨(BaTiO3) 등의 강유전 재료로 이루어진다. 제 1 압전체층(7a), 제 2 압전체층(9a), 및, 제 3 압전체층(11a)의 Z축 방향의 두께는 특히 제한되지 않지만, 예를 들어, 1μm 내지 10μm로 할 수 있다. 제 1 압전체층(7a), 제 2 압전체층(9a), 및, 제 3 압전체층(11a)은 각각 두께 방향으로 자발 분극의 성분을 가지고 있다. 또한, 본 실시형태에서는 제 1 압전체층(7a), 제 2 압전체층(9a), 및, 제 3 압전체층(11a)은 일체로 형성되어 있고, 각각 동일한 크기 및 방향의 자발 분극의 성분을 가진다.
제 1 상부 전극층(7b) 및 제 1 하부 전극층(7c)은 제 1 압전체층(7a)에 전압을 인가하기 위한 한 쌍의 전극층이며, 제 2 상부 전극층(9b) 및 제 2 하부 전극층(9c)은 제 2 압전체층(9a)에 전압을 인가하기 위한 한 쌍의 전극층이며, 제 3 상부 전극층(11b) 및 제 3 하부 전극층(11c)은 제 3 압전체층(11a)에 전압을 인가하기 위한 한 쌍의 전극층이다. 제 1 상부 전극층(7b), 제 1 하부 전극층(7c), 제 2 상부 전극층(9b), 제 2 하부 전극층(9c), 제 3 상부 전극층(11b), 및, 제 3 하부 전극층(11c)은 각각 예를 들어 백금(Pt), 니켈(Ni), 구리(Cu), 크롬(Cr), 팔라듐(Pd), 티타늄(Ti) 등의 금속재료로 이루어진다.
제 1 상부 전극층(7b), 제 1 하부 전극층(7c), 제 2 상부 전극층(9b), 제 2 하부 전극층(9c), 제 3 상부 전극층(11b), 및, 제 3 하부 전극층(11c)의 Z축 방향의 두께는 특히 제한되지 않지만, 예를 들어 각각 0.01μm 내지 5μm로 할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는 제 1 상부 전극층(7b), 제 2 상부 전극층(9b), 및, 제 3 상부 전극층(11b)은 일체로 형성되어 있고, 제 1 하부 전극층(7c), 제 2 하부 전극층(9c), 및, 제 3 하부 전극층(11c)은 일체로 형성되어 있다. 따라서, 본 실시형태에서는 제 1 압전 적층체(7), 제 2 압전 적층체(9), 및, 변위부(11)는 일체로 형성되어 있다. 또한, 제 1 압전 적층체(7), 제 2 압전 적층체(9), 변위부(11)의 Z축 방향의 두께는 특히 제한되지 않지만, 예를 들어 1μm 내지 10μm로 할 수 있다.
또한, 도 2 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 제 1 압전 적층체(7)는 XY 평면을 따라서 연장되는 제 1 가상선(7H)을 따라서 연장되고, 제 2 압전 적층체(9)는 XY 평면을 따라서 연장되는 제 2 가상선(9H)을 따라서 연장된다. 제 1 가상선(7H)은 제 1 압전 적층체(7)의 기단부(7T)에 대응하는 제 1 가상선 기단부(7HT)와, 제 1 압전 적층체(7)의 선단부(7R)에 대응하는 제 1 가상선 선단부(7HR)로 이루어지고, 제 1 압전 적층체(7)의 기단부(7T)에 대응하는 기단점(7HTE)으로부터, 제 1 압전 적층체(7)의 선단부(7R)에 대응하는 선단점(7HRE)까지 연장되어 있다. 제 2 가상선(9H)은 제 2 압전 적층체(9)의 기단부(9T)에 대응하는 제 2 가상선 기단부(9HT)와, 제 2 압전 적층체(9)의 선단부(9R)에 대응하는 제 2 가상선 선단부(9HR)로 이루어지고, 제 2 압전 적층체(9)의 기단부(9T)에 대응하는 기단점(9HTE)으로부터, 제 2 압전 적층체(9)의 선단부(9R)에 대응하는 선단점(9HRE)까지 연장되어 있다.
또한, 도 4에 도시하는 바와 같이, Z축 방향으로부터 보면, 본딩층(5)의 제 1 본딩부(5A)와 제 1 압전 적층체(7)의 기단부(7T)는 겹쳐 있고, 본딩층(5)의 제 2 본딩부(5B)와 제 2 압전 적층체(9)의 기단부(9T)는 겹쳐 있다. 한편, Z축 방향으로부터 보면, 본딩층(5)의 제 3 본딩부(5C)는 제 1 압전 적층체(7) 및 제 2 압전 적층체(9)와 이격하며, 본딩층(5)의 제 4 본딩부(5D)는 제 1 압전 적층체(7) 및 제 2 압전 적층체(9)와 이격하고 있다.
도 5a는 도 4에 대응하여 제 1 가상선의 형상을 도시하는 도면이며, 도 5b는 도 4에 대응하여 제 2 가상선의 형상을 도시하는 도면이다. 도 5a에는 제 1 가상선(7H) 위의 점에 있어서의 XY 평면 내에서의 접선(7T1, 7T2, 7T3, 7T4)이 나타난다. 접선(7T1)은 기단점(7HTE)에 있어서의 접선이며, 접선(7T2)은 접선(7T1)의 접점보다도 선단점(7HRE)측의 제 1 가상선(7H) 위의 점에 있어서의 접선이며, 접선(7T3)은 접선(7T2)의 접점보다도 선단점(7HRE)측의 제 1 가상선(7H) 위의 점에 있어서의 접선이며, 접선(7T4)은 선단점(7HRE)에 있어서의 접선이다. 도 5a에 도시하는 바와 같이, 제 1 가상선(7H)의 접선은 접점이 기단점(7HTE)측으로부터 선단점(7HRE)측으로 이동함에 따라서, 접선(7T1), 접선(7T2), 접선(7T3), 및, 접선(7T4)의 순으로 변화하도록, Z축을 회전축으로 하여 도 5a에서의 시계 회전 방향(제 1 회전 방향)으로 회전한다.
또한, 도 5b에는 제 2 가상선(9H) 위의 점에 있어서의 XY 평면 내에서의 접선(9T1, 9T2, 9T3, 9T4)이 도시된다. 접선(9T1)은 기단점(9HTE) 근방의 점에 있어서의 접선이며, 접선(9T2)은 접선(9T1)의 접점보다도 선단점(9HRE)측의 제 2 가상선(9H) 위의 점에 있어서의 접선이며, 접선(9T3)은 접선(9T2)의 접점보다도 선단점(9HRE)측의 제 2 가상선(9H) 위의 점에 있어서의 접선이며, 접선(9T4)은 선단점(9HRE)에 있어서의 접선이다. 도 5b에 도시하는 바와 같이, 제 2 가상선(9H)의 접선은 접점이 기단점(9HTE)측으로부터 선단점(9HRE)측으로 이동함에 따라서, 접선(9T1), 접선(9T2), 접선(9T3), 및, 접선(9T4)의 순으로 변화하도록, Z축을 회전축으로서 도 5b에서의 시계 회전 방향(제 1 회전 방향)으로 회전한다.
또한, 도 4에 도시하는 바와 같이, 변위부(11)는 본 실시형태에서는 Z축 방향으로부터 보아 직사각형상이다. 그리고, 제 1 가상선(7H)의 적어도 제 1 가상선 선단부(7HR)와, 제 2 가상선(9H)의 적어도 제 2 가상선 선단부(9HR)는 Z축 방향으로부터 보아, 변위부(11) 내의 중심점(11X)에 대하여, 대략 점대칭으로 배치되어 있는 것이 바람직하다.
계속해서, 제 1 탄성체층(15), 및, 제 2 탄성체층(17)에 대해서 설명한다. 제 1 탄성체층(15)은 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 제 1 압전 적층체(7)의 기단부(7T)의 하면(7TD)에 형성된 제 1 영역(15A)과, 제 2 압전 적층체(9)의 기단부(9T)의 하면(9TD)에 형성된 제 2 영역(15B)과, 제 1 압전 적층체(7)의 측면(7S)에 형성된 제 3 영역(15C)과, 제 2 압전 적층체(9)의 측면(9S)에 형성된 제 4 영역(15D)과, 제 1 압전 적층체(7)의 선단부(7R)의 하면(7RD)에 형성된 제 5 영역(15E)과, 제 2 압전 적층체(9)의 선단부(9R)의 하면(9RD)에 형성된 제 6 영역(15F)과, 변위부(11)의 하면(11D)에 형성된 제 7 영역(15G)으로 이루어진다.
제 1 탄성체층(15)은 제 1 압전 적층체(7)의 상면(7U), 제 2 압전 적층체(9)의 상면(9U), 및, 변위부(11)의 상면(11U) 이외의 부분에 대해서, 제 1 압전 적층체(7)와 제 2 압전 적층체(9)와 변위부(11)를 채우도록 형성되어 있다. 이로써, 제 1 탄성체층(15)은 제 1 압전 적층체(7)의 지지 기판(3)과 대향하는 하면(7TD) 및 하면(7RD)과, 제 2 압전 적층체(9)의 지지 기판(3)과 대향하는 하면(9TD) 및 하면(9RD)과, 변위부(11)의 지지 기판(3)과 대향하는 하면(11D)과, 제 1 압전 적층체(7)의 측면(7S)의 일부와, 제 2 압전 적층체(9)의 측면(9S)의 일부와, 변위부(11)의 측면(11S)의 일부를 접속하도록 본체부(13)에 고정되어 있다.
그리고, 제 1 탄성체층(15)은 본딩층(5)을 사이에 두고 지지 기판(3)의 주면(3M)에 고정되어 있다. 구체적으로는 제 1 탄성체층(15)의 제 1 영역(15A)은 본딩층(5)의 제 1 본딩부(5A)를 사이에 두고 지지 기판(3)의 주면(3M)에 고정되고, 제 1 탄성체층(15)의 제 2 영역(15B)은 본딩층(5)의 제 2 본딩부(5B)를 사이에 두고 지지 기판(3)의 주면(3M)에 고정되고, 제 1 탄성체층(15)의 제 3 영역(15C)은 본딩층(5)의 제 3 본딩부(5C)를 사이에 두고 지지 기판(3)의 주면(3M)에 고정되고, 제 1 탄성체층(15)의 제 4 영역(15D)은 본딩층(5)의 제 4 본딩부(5D)를 사이에 두고 지지 기판(3)의 주면(3M)에 고정되어 있다. 이로써, 도 3a, 3b에 도시하는 바와 같이, 제 1 탄성체층(15)의 하면 중, 제 1 본딩부(5A), 제 2 본딩부(5B), 제 3 본딩부(5C), 및, 제 4 본딩부(5D)와 접하는 면 이외의 비본딩면(15R)과, 지지 기판(3)의 주면(3M) 사이에는 비본딩면(15R)과 접하는 공간 갭(5G)이 형성되어 있다. 본 실시형태에서는 공간 갭(5G)의 Z축 방향의 높이는 본딩층(5)의 Z축 방향의 두께와 같다.
제 1 탄성체층(15)은 예를 들어, 폴리이미드 수지, 폴리이미드 실리콘 수지, 실리콘 수지, 에폭시 수지, 아크릴수지, 불소계 수지, BCB(벤조시클로부텐) 수지 등의 탄성체 재료로 이루어진다. 제 1 탄성체층(15)은 본체부(13)를 구성하는 재료보다도 탄성률이 낮은 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 본체부(13)의 변위에 추종하여 탄성 변형하기 쉬워지기 때문이다. 또한, 제 1 탄성체층(15)은 본체부(13)와의 접착성이 좋은 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 제 1 탄성체층(15)은 제 1 탄성체층(15)이 반복하여 변형한 경우라도 본체부(13)로부터 박리하기 어려워지는 탄성 및 본체부(13)와의 밀착성을 가지는 것이 바람직하다. 제 1 탄성체층(15)의 Z축 방향의 두께는 특히 제한되지 않지만, 제 1 압전 적층체(7), 제 2 압전 적층체(9), 및, 변위부(11)를 채우지 않은 부분에 있어서, 예를 들어 1μm 내지 10μm로 할 수 있다.
제 2 탄성체층(17)은 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 본체부(13) 및 제 1 탄성체층(15)의 대략 상면 전체에 형성되어 있다. 이로써, 제 2 탄성체층(17)은 제 1 탄성체층(15)의 상면(15U) 중, 제 1 본딩부(5A), 제 2 본딩부(5B), 제 3 본딩부(5C), 및, 제 4 본딩부(5D)의 상방의 영역인 제 1 영역(15A), 제 2 영역(15B), 제 3 영역(15C), 및, 제 4 영역(15D)과, 제 1 압전 적층체(7)의 상면(7U)과, 제 2 압전 적층체(9)의 상면(9U)을 접속하도록, 본체부(13) 위에 고정되어 있다. 또한, 제 2 탄성체층(17)의 본체부(13)의 상부에는 제 2 탄성체층(17)을 두께 방향으로 관통하고, 단면이 원형인 홀부(17H)가 형성되어 있다. 그 때문에, 본체부(13)의 변위부(11)는 노출되어 있다.
또한, 제 2 탄성체층(17)에는 제 1 슬릿 구조(17S1)와, 제 2 슬릿 구조(17S2)가 형성되어 있다. 제 1 슬릿 구조(17S1)는 제 1 가상선(7H)과 각각 교차하는 방향으로 연장되는 동시에, 제 1 가상선(7H)을 따라서 나란히 배열되는 복수의 슬릿으로 이루어진다. 마찬가지로, 제 2 슬릿 구조(17S2)는 제 2 가상선(9H)과 각각 교차하는 방향으로 연장되는 동시에, 제 2 가상선(9H)을 따라서 나란히 배열되는 복수의 슬릿으로 이루어진다.
이러한 제 1 슬릿 구조(17S1)와 제 2 슬릿 구조(17S2)를 형성하는 목적은 제 1 압전 적층체(7) 및 제 2 압전 적층체(9)의 변위 방향을 이방성화하는 것, 및, 제품 신뢰성을 향상시키는 것에 있다. 구체적으로 설명하면, 제 1 압전 적층체(7) 및 제 2 압전 적층체(9)에 접하는 제 2 탄성체층(17)은 외기 등의 외부환경으로부터 제품을 보호하는 것, 및, 가동부가 되는 본체부(13)와, 비가동부가 되는 본딩층(5) 및 제 1 탄성체층(15)의 접합 계면 주변에 가해지는 응력에 의한 제품 열화(접합 계면의 박리, 신뢰성 저하)를 억제하는 것을 목적으로 한다. 이 때, 제 1 압전 적층체(7)나 제 2 압전 적층체(9)에 접하는 재료가 늘어남으로써 본체부(13)의 변위량이 저하할 가능성이 있다. 그렇지만, 본체부(13)의 상면에 접하는 제 2 탄성체층(17)에 제 1 슬릿 구조(17S1)와 제 2 슬릿 구조(17S2)를 형성함으로써, 본체부(13)의 변위를 저해하지 않고, 상기의 목적을 달성할 수 있다. 또한, 슬릿의 형상, 크기에 따라 본체부(13)의 변위 방향으로 이방성화할 수 있으므로, 본체부(13)의 변위 방향의 제어성이 향상된다.
제 2 탄성체층(17)은 예를 들어, 폴리이미드, 실리콘, 에폭시, 아크릴, BCB(벤조시클로부텐) 등의 수지에 더하여, 금속, 세라믹 등으로 이루어지는 박막 재료라도 좋다. 제 2 탄성체층(17)은 본체부(13)를 구성하는 재료보다도 탄성률이 낮은 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 본체부(13)의 변위에 추종하여 탄성 변형하기 쉬워지기 때문이다. 제 2 탄성체층(17)은 제 1 탄성체층(15)이 본체부(13)를 지지 고정할 수 있어, 충분한 신뢰성을 유지할 수 있는 경우는 없어도 좋다. 압전 액추에이터(1)가 제 2 탄성체층(17)을 구비하는 경우는 본체부(13)의 변위를 크게 저해하는 것은 바람직하지 못하다. 이 관점으로부터, 제 2 탄성체층(17)이 본체부(13)보다 충분히 얇은 박막으로서 구성되는 경우는 제 2 탄성체층(17)을 비교적 큰 탄성률 재료로 구성할 수도 있지만, 제 2 탄성체층(17)이 본체부(13)보다도 두꺼운 경우는 본체부(13)를 구성하는 재료보다도 탄성률이 작은 재료로 제 2 탄성체층(17)을 구성하는 것이 바람직하다. 제 2 탄성체층(17)의 Z축 방향의 두께는 특히 제한되지 않지만, 예를 들어 0.O1 μm 내지 10μm로 할 수 있다.
다음에, 압전 액추에이터(1)의 동작에 대해서 설명한다. 도 6은 본체부의 평면도이다. 압전 액추에이터(1)를 동작시킬 때는 제 1 상부 전극층(7b), 제 2 상부 전극층(9b), 및, 제 3 상부 전극층(11b)에 전기적으로 접속된 전극 패드(도 1 내지 도 6에서는 도시하지 않음, 도 16 참조)와, 제 1 하부 전극층(7c), 제 2 하부 전극층(9c), 및, 제 3 하부 전극층(11c)에 전기적으로 접속된 전극 패드(도 1 내지 도 6에서는 도시하지 않음, 도 16 참조) 사이에, 전압을 인가한다. 그렇게 하면, 역압전 효과에 의해, 인가하는 전압의 극성에 따라서, 제 1 압전체층(7a) 및 제 2 압전체층(9a)이, 이들의 면 내(XY 평면 내)에 있어서 신장되거나, 또는, 축소되도록 변위한다. 이러한 제 1 압전체층(7a) 및 제 2 압전체층(9a)의 면 내 있어서의 신축은 제 1 압전 적층체(7)나 제 2 압전 적층체(9)의 연장 방향에 따른 방향에서 가장 커지고, 이 연장 방향의 길이가 길수록 커진다. 이 때문에, 제 1 압전 적층체(7) 및 제 2 압전 적층체(9)는 각각 제 1 가상선(7H) 및 제 2 가상선(9H)을 따라서 신축한다.
본 실시형태에서는 제 1 압전 적층체(7) 및 제 2 압전 적층체(9)는 제 1 압전 적층체(7)가 역압전 효과에 의해 제 1 가상선(7H)을 따라서 신장하는 동시에 제 2 압전 적층체(9)가 역압전 효과에 의해 제 2 가상선(9H)을 따라서 신장하였을 때에, 화살표 11Y로 나타내는 회전 방향(제 1 회전 방향, 도 6에서의 반시계 회전 방향)으로 변위부(11)를 회전시키도록, 각각 변위부(11)에 고정되어 있다. 따라서, 제 1 압전 적층체(7) 및 제 2 압전 적층체(9)를 신축시키면, 이들의 변위는 직접 변위부(11)에 전해지고, 변위부(11)는 Z축 방향에서 보아서 중심점(11X)을 회전 중심으로 하고, 제 1 회전 방향, 및, 제 1 회전 방향과는 반대의 회전 방향(도 6에서의 시계 회전 방향)으로 회전한다.
즉, 변위부(11)의 회전 방향은 제 1 압전 적층체(7) 및 제 2 압전 적층체(9)의 신축 방향으로 의해 결정된다. 구체적으로는 제 1 압전 적층체(7) 및 제 2 압전 적층체(9)에 대하여, 이들의 분극 방향으로 전압을 인가하면, 제 1 압전 적층체(7) 및 제 2 압전 적층체(9)는 두께 방향으로 신장되고, 제 1 가상선(7H) 및 제 2 가상선(9H)을 따른 방향으로 축소되기 때문에, 변위부(11)는 화살표 11Y로 나타내는 회전 방향으로 회전한다. 한편, 제 1 압전 적층체(7) 및 제 2 압전 적층체(9)에 대하여, 이들의 분극 방향과 역방향으로 전압을 인가하면, 제 1 압전 적층체(7) 및 제 2 압전 적층체(9)는 두께 방향으로 축소되고, 제 1 가상선(7H) 및 제 2 가상선(9H)을 따른 방향으로 신장되기 때문에, 변위부(11)는 화살표 11Y로 나타내는 회전 방향과는 역방향으로 회전한다.
상술한 바와 같은 본 실시형태의 압전 액추에이터(1)에 따르면, 이하의 이유에 의해, 구조가 간단하고 변위의 전달 효율이 높은 동시에, 변위 대상인 변위부(11)의 변위량을 크게 하면서 변위 대상인 변위부(11)를 정밀하게 변위시킬 수 있다.
본 실시형태의 압전 액추에이터(1)에서는 제 1 압전 적층체(7)는 그 기단부(7T)만에 있어서 제 1 탄성체층(15)의 제 1 영역(15A)을 사이에 두고 지지 기판(3)의 주면(3M)에 제 1 본딩부(5A)에 의해 고정되고, 제 2 압전 적층체(9)는 그 기단부(9T)만에 있어서 제 1 탄성체층(15)의 제 2 영역(15B)을 사이에 두고 지지 기판(3)의 주면(3M)에 제 2 본딩부(5B)에 의해 고정되어 있고, 제 1 압전 적층체(7) 및 제 2 압전 적층체(9)는 지지 기판(3)의 주면(3M)의 상방에 고정되어 있다(도 2 내지 도 4 참조).
더욱이, 제 1 압전 적층체(7) 및 제 2 압전 적층체(9)의 하면(7TD, 7RD, 9TD, 9RD)과 측면(7S, 9S)에는 제 1 탄성체층(15)이 고정되고, 제 1 탄성체층(15)의 비본딩면(15R)과, 지지 기판(3)의 주면(3M) 사이에는 비본딩면(15R)과 접하는 공간 갭(5G)이 형성되어 있다. 이로써, 제 1 압전 적층체(7) 및 제 2 압전 적층체(9)는 이들의 기단부(7T, 9T) 이외의 부분에 있어서, 지지를 위한 강성이 높은 부재에 고정되어 있지 않다. 따라서, 제 1 압전 적층체(7)나 제 2 압전 적층체(9)의 변위가, 강성이 높은 부재에 의해 방해되는 일은 없다. 또한, 제 1 압전 적층체(7)의 선단부(7R)와 제 2 압전 적층체(9)의 선단부(9R) 사이에, 직접 변위 대상인 변위부(11)가 고정되어 있다. 그 결과, 본 실시형태의 압전 액추에이터(1)는 구조가 간단하고, 변위의 전달 효율이 높아진다.
또한, 본 실시형태의 압전 액추에이터(1)는 제 1 압전 적층체(7) 및 제 2 압전 적층체(9)의 하면(7TD, 7RD, 9TD, 9RD)과 제 1 압전 적층체(7) 및 제 2 압전 적층체(9)의 측면(7S, 9S)을 접속하는 제 1 탄성체층(15)을 구비하고, 이 제 1 탄성체층(15)은 제 1 영역(15A), 제 2 영역(15B), 제 3 영역(15C), 및, 제 4 영역(15D)에 있어서, 지지 기판(3)의 주면(3M)에 고정되어 있다(도 2 내지 도 4 참조). 이로써, 제 1 압전 적층체(7)의 선단부(7R) 및 제 2 압전 적층체(9)의 선단부(9R)의 하면(7RD, 9RD)과 측면(7S, 9S)은 제 1 탄성체층(15)을 사이에 두고, 간접적으로 지지 기판(3)의 주면(3M)에 지지된다. 또한, 제 1 탄성체층은 탄성 재료로 이루어지기 때문에, 제 1 압전 적층체의 선단부(7R) 및 제 2 압전 적층체의 선단부(9R)의 하면(7RD, 9RD)이나 측면(7S, 9S)이 강성이 높은 부재에 의해 직접 지지되는 경우와 비교하여, 제 1 압전 적층체(7) 및 제 2 압전 적층체(9)의 변위가 방해되기 어렵다.
이로써, 제 1 압전 적층체(7) 및 제 2 압전 적층체(9)를 각각 제 1 가상선(7H) 및 제 2 가상선(9H)을 따라서 길게 연장시킨 형상으로 하여도, 지지 기판(3)에 의해 제 1 압전 적층체(7) 및 제 2 압전 적층체(9)를 충분히 지지할 수 있다. 따라서, 제 1 압전 적층체 및 제 2 압전 적층체가, 역압전 효과와는 관계없이 변위하여 버리는 것(예를 들어, 도 6에서, 제 1 압전 적층체(7)나 제 2 압전 적층체(9)에 전압을 인가하고 있지 않을 때, 변위부(11)가 XY 평면 내에서 회전하거나, Z축 방향에 변위하는 것)이나, 예기하지 못한 형태로 변위하여 버리는 것(예를 들어, 도 6에서, 제 1 압전 적층체(7) 및 제 2 압전 적층체(9)를 역압전 효과에 의해 신축시켰을 때, 변위부(11)가 Z축 방향으로 변위하여 버리거나, 제 1 압전 적층체(7) 및 제 2 압전 적층체(9)가, 각각 제 1 가상선(7H) 및 제 2 가상선(9H)과 교차하는 방향으로 크게 변위하는 것)을 억제할 수 있다. 그 결과, 본 실시형태의 압전 액추에이터(1)는 변위 대상인 변위부(11)의 변위량을 크게 하는 것과, 변위부(11)를 정밀하게 변위시키는 것을 양립할 수 있다.
이상의 이유에 의해, 본 실시형태의 압전 액추에이터(1)에 따르면, 구조가 간단하고 변위의 전달 효율이 높은 동시에, 변위 대상인 변위부(11)의 변위량을 크게 하면서 변위 대상인 변위부(11)를 정밀하게 변위시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태의 압전 액추에이터(1)에서는 지지 기판(3)의 주면(3M)과 평행한 면 내에 있어서, 제 1 가상선(7H)의 접선(7T1, 7T2, 7T3, 7T4)은 이들의 접점이 제 1 가상선(7H)의 제 1 압전 적층체(7)의 기단부(7T)에 대응하는 기단점(7HTE)측으로부터 제 1 압전 적층체(7)의 선단부(7R)에 대응하는 선단점(7HRE)측으로 이동함에 따라서, Z축 방향을 회전축으로 하는 회전 방향(제 1 회전 방향)으로 회전하고, 지지 기판(3)의 주면(3M)과 평행한 면 내에 있어서, 제 2 가상선(9H)의 접선(9T1, 9T2, 9T3, 9T4)은 접점이 제 2 가상선(9H)의 제 2 압전 적층체(9)의 기단부(9T)에 대응하는 기단점(9HTE)측으로부터 제 2 압전 적층체(9)의 선단부(9R)에 대응하는 선단점(9HRE)측으로 이동함에 따라서, Z축 방향을 회전축으로 하는 회전 방향(제 1 회전 방향)으로 회전하고 있다(도 4 및 도 5 참조).
따라서, 제 1 압전 적층체(7) 및 제 2 압전 적층체(9)는 Z축 방향을 회전축으로 하는 회전 방향(제 1 회전 방향)을 따라서 곡선적으로 굴곡하면서 연장되는 형상이 된다(도 4 및 도 5 참조). 따라서, 제 1 압전 적층체(7) 및 제 2 압전 적층체(9)를 직선적으로 동일한 길이로 연장되는 형상으로 한 경우와 비교하여, 변위부(11)의 변위량을 동등하게 유지하면서, 압전 액추에이터(1) 전체의 형상을 소형화할 수 있다. 또한, 제 1 가상선(7H)의 일부에 있어서의 접선에 대하여, 이들의 접점이 제 1 가상선(7H)의 제 1 압전 적층체(7)의 기단부(7T)에 대응하는 기단점(7HTE)측으로부터 제 1 압전 적층체(7)의 선단부(7R)에 대응하는 선단점(7HRE)측으로 이동함에 따라서, Z축 방향을 회전축으로 하는 회전 방향(제 1 회전 방향)으로 회전하면, 변위부(11)의 변위량을 동등하게 유지하면서, 압전 액추에이터(1) 전체의 형상을 소형화할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 마찬가지로, 제 2 가상선(9H)의 일부에 있어서의 접선에 대해서, 이들의 접점이 제 2 가상선(9H)의 제 2 압전 적층체(9)의 기단부(9T)에 대응하는 기단점(9HTE)측으로부터 제 2 압전 적층체(9)의 선단부(9R)에 대응하는 선단점(9HRE)측으로 이동함에 따라서, Z축 방향을 회전축으로 하는 회전 방향(제 1 회전 방향)으로 회전하면, 변위부(11)의 변위량을 동등하게 유지하면서, 압전 액추에이터(1) 전체의 형상을 소형화할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태의 압전 액추에이터(1)에 있어서는 제 1 압전 적층체(7) 및 제 2 압전 적층체(9)는 제 1 압전 적층체(7)가 제 1 가상선(7H)을 따라 역압전 효과에 의해 신장됨과 동시에 제 2 압전 적층체(9)가 역압전 효과에 의해 제 2 가상선(9H)을 따라서 신장되었을 때, Z축 방향을 회전축으로 하는 제 1 회전 방향으로 변위부(11)를 회전시키도록, 각각 변위부(11)에 고정되어 있는(도 6 참조)데다가, 제 1 압전 적층체(7) 및 제 2 압전 적층체(9)는 상술한 바와 같이 Z축 방향을 회전축으로 하는 제 1 회전 방향을 따라서 곡선적으로 굴곡하면서 연장되는 형상으로 되어 있다. 이로써, 제 1 압전 적층체(7)를 제 1 가상선(7H)을 따라서 신축시키면, 제 1 압전 적층체(7)의 선단부(7R)는 제 1 회전 방향을 따르도록 신축한다. 마찬가지로, 제 2 압전 적층체(9)를 제 2 가상선(9H)을 따라서 신축시키면, 제 2 압전 적층체(9)의 선단부(9R)는 제 1 회전 방향을 따르도록 신축한다. 그 결과, 변위부(11)를 회전시킬 때의 변위의 전달 효율이 더욱 높아진다.
또한, 본 실시형태의 압전 액추에이터(1)에 있어서는 바람직하게는 제 1 가상선(7H)의 적어도 제 1 가상선 선단부(7HR)와, 제 2 가상선(9H)의 적어도 제 2 가상선 선단부(9HR)는 Z축 방향으로부터 보아, 변위부(11) 내의 중심점(11X)에 대하여 대략 점대칭으로 배치되어 있다(도 4 및 도 6 참조).
이 경우, 제 1 압전 적층체(7)의 선단부(7R)와, 제 2 압전 적층체(9)의 선단부(9R)는 역압전 효과에 의해 변위부(11) 내의 중심점(11X)에 대하여 대략 점대칭으로 신축한다. 따라서, 변위부(11)를 회전시킬 때의 변위의 전달 효율이 더욱 높아진다.
또한, 본 실시형태의 압전 액추에이터(1)에 있어서는 변위부(11)는 제 3 상부 전극층(11b), 제 3 하부 전극층(11c), 및, 제 3 압전체층(11a)을 포함하고, 제 1 압전체층(7a), 제 2 압전체층(9a), 및, 제 3 압전체층(11a)은 일체로 형성되어 있고, 제 1 상부 전극층(7b), 제 2 상부 전극층(9b), 및, 제 3 상부 전극층(11b)은 일체로 형성되어 있고, 제 1 하부 전극층(7c), 제 2 하부 전극층(9c), 및, 제 3 하부 전극층(11c)은 일체로 형성되어 있다(도 2 내지 도 4 참조). 따라서, 제 1 압전 적층체(7), 제 2 압전 적층체(9), 및, 변위부(11)는 일체로 형성되어 있다. 이로써, 제 1 압전 적층체(7)와 제 2 압전 적층체(9)를 역압전 효과에 의해 신축시키기 위해서는 제 1 상부 전극층(7b), 제 2 상부 전극층(9b), 및, 제 3 상부 전극층(11b)의 어느 하나와, 제 1 하부 전극층(7c), 제 2 하부 전극층(9c), 및, 제 3 하부 전극층(11c)의 어느 하나의 사이에 전압을 인가하면 좋기 때문에, 압전 액추에이터(1) 전체의 구조를 간단하게 할 수 있다(도 16 참조).
또한, 본 실시형태의 압전 액추에이터(1)에 있어서는 제 2 탄성체층(17)에는 제 1 가상선(7H)과 각각 교차하는 방향으로 연장되는 동시에 제 1 가상선(7H)을 따라서 나란히 배열되는 복수의 슬릿으로 이루어지는 제 1 슬릿 구조(17S1)와, 제 2 가상선(9H)과 각각 교차하는 방향으로 연장되는 동시에 제 2 가상선(9H)을 따라서 나란히 배열되는 복수의 슬릿으로 이루어지는 제 2 슬릿 구조(17S2)가 형성되어 있다(도 1 내지 도 3 참조). 이로써, 제 1 압전 적층체(7)는 역압전 효과에 의해 제 1 가상선(7H)을 따라서 신축하기 쉬워지고, 제 2 압전 적층체(9)는 역압전 효과에 의해 제 2 가상선(9H)을 따라서 신축하기 쉬워진다. 그 결과, 변위의 전달 효율을 더욱 높게 하는 것이 가능해진다.
다음에, 본 실시형태에 따른 압전 액추에이터의 제조 방법에 대하여 설명한다. 본 실시형태에 따른 압전 액추에이터는 통상적으로, 대형의 임시 기판을 사용하여 다수개의 압전 액추에이터를 동시에 제조하지만, 이하의 설명에 있어서는 1개의 압전 액추에이터를 제조하는 경우를 중심으로 설명한다.
도 7a, 도 8a, 도 9a, 도 10a, 도 12a, 도 13a, 도 14a, 도 15a, 및, 도 16a는 본 실시형태의 압전 액추에이터의 제조 방법을 설명하기 위한 평면도이다. 도 7b, 도 7c, 도 8b, 및, 도 8c는 각각 도 7a에서의 VIIB-VIIB선, VIIC-VIIC선, 도 8a에서의 VIIIB-VIIIB선, 및, VIIIC-VIIIC선에 따른 단면도이며, 도 9b는 도 9a에서의 IXB-IXB에 따른 단면도이며, 도 10b, 도 11a, 도 11b, 도 11c, 및, 도 11d는 각각, 도 10a의 XB-XB선, XIA-XIA선, XIB-XIB선, XIC-XIC선, 및, XID-XID선에 따른 단면도이며, 도 12b, 및, 도 13b는 각각 도 12a의 XIIB-XIIB선, 및, 도 13a의 XIIIB-XIIIB선에 따른 단면도이며, 도 14b, 및, 도 14c는 각각 도 14a의 XIVB-XIVB선, 및, XIVC-XIVC선에 따른 단면도이며, 도 15b, 및, 도 16b는 각각 도 15a의 XVB-XVB선, 및, 도 16a의 XVIB-XVIB선에 따른 단면도이다.
(본체부 형성 공정)
본 실시형태의 압전 액추에이터의 제조 방법에 있어서는 우선, 도 7a, 7b, 7c에 도시하는 바와 같이, 임시 기판(21) 위에, 예를 들어, 증착법, 스퍼터링법 등의 물리 기상 성장법이나, MOD법(Metal Organic Decomposition)에 의한 금속 유기 화합물 용액을 기판 위에 도포하여 가열하여 열 분해를 행하는 화학 용액 프로세스, AD법(Aerosol Deposition)에 의한 재료 미립자를 가스와 혼합하여 에어로졸화하여 고속으로 기판에 충돌시키고, 해방된 운동 에너지를 이용하여 기판-입자간, 입자끼리를 결합하는 방법 등을 이용하여, 버퍼층(25), 제 1 압전 적층체(7), 제 2 압전 적층체(9), 및, 변위부(11)를 가지는 본체부(13)와, 금속층(9d)을 순차 적층한다. 이들 층의 적층에는 에피택시얼 성장법을 이용할 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 우선, 임시 기판(21) 위에 버퍼층(25)을 에피택시얼 성장시킨다. 버퍼층(25)은 예를 들어 (100) 방향, (010) 방향, 또는 (001) 방향으로 배향하고, 그 상면이 {111} 파셋면인 에피택시얼 성장막으로 할 수 있다.
계속해서, 버퍼층(25) 위에 본체부 하부 전극층(제 1 하부 전극층(7c), 제 2 하부 전극층(9c), 및, 제 3 하부 전극층(11c)), 및, 본체부 압전체층(제 1 압전체층(7a), 제 2 압전체층(9a), 및, 제 3 압전체층(11a))을 순서대로 에피택시얼 성장시키고, 또한 본체부 압전체층 위에 본체 상부 전극층(제 1 상부 전극층(7b), 제 2 상부 전극층(9b), 및, 제 3 상부 전극층(11b))을 형성한다. 또한, 이 본체 상부 전극층은 에피택시얼 성장막이 아니어도 좋다. 이로써, 임시 기판(21), 버퍼층(25), 본체부 하부 전극층, 본체부 압전체층, 및, 본체부 상부 전극층으로 이루어지는 적층체가 형성된다. 버퍼층(25)의 씨드층으로서의 효과에 의해, 본체부 압전체층은 그 결정 배향 방향이 분극 방향(001)에 일치한 배향 압전체막으로 되기 때문에, 자발 분극을 가진다.
임시 기판(21)으로서는 예를 들어 실리콘(Si), 산화마그네슘(MgO) 등으로 이루어지는 결정성을 가지는 기판을 사용할 수 있다. 버퍼층(25)을 구성하는 재료로서는 예를 들어 지르코니아 등의 산화물을 사용할 수 있다. 버퍼층(25)은 임시 기판(21)과 본체부 압전체층의 격자 정수 매칭의 제어, 및, 본체부 압전체층의 배향 방향을 제어하기 위해서 형성되어 있다.
제 1 압전 적층체(7)는 제 1 상부 전극층(7b), 제 1 하부 전극층(7c), 및, 이들 사이에 개재하는 제 1 압전체층(7a)을 포함한다. 제 2 압전 적층체(9)는 제 2 상부 전극층(9b), 제 2 하부 전극층(9c), 및, 이들 사이에 개재하는 제 2 압전체층(9a)을 포함한다. 변위부(11)는 제 3 상부 전극층(11b), 제 3 하부 전극층(11c), 및, 이들 사이에 개재하는 제 3 압전체층(11a)을 포함한다. 제 1 압전체층(7a), 제 2 압전체층(9a), 및, 제 3 압전체층(11a)은 일체로 형성하고, 제 1 상부 전극층(7b), 제 2 상부 전극층(9b), 및, 제 3 상부 전극층(11b)은 일체로 형성하고, 제 1 하부 전극층(7c), 제 2 하부 전극층(9c), 및, 제 3 하부 전극층(11c)은 일체로 형성한다. 제 1 압전 적층체(7)는 제 1 가상선(7H)을 따라서 연장되고, 제 2 압전 적층체(9)는 제 2 가상선(9H)을 따라서 연장되도록 한다. 금속층(9d)은 본체부(13)와 이격하고, 제 2 압전 적층체(9)에 근접하는 위치에 형성된다.
이러한 본체부(13)는 예를 들어, 제 1 하부 전극층(7c), 제 2 하부 전극층(9c), 및, 제 3 하부 전극층(11c)과 동일한 재료로 이루어지는 층과, 제 1 압전체층(7a), 제 2 압전체층(9a), 및, 제 3 압전체층(11a)과 동일한 재료로 이루어지는 층과, 제 1 상부 전극층(7b), 제 2 상부 전극층(9b), 및, 제 3 상부 전극층(11b)과 동일한 재료로 이루어지는 층을 이 순서로 임시 기판(21) 위의 전면에 형성하고, 포토리소그래피법에 의해, 소정의 형상으로 가공함으로써, 형성할 수 있다. 금속층(9d)은 예를 들어, 제 2 하부 전극층(9c)과 동일한 재료로 형성할 수 있고, 포토리소그래피법에 의해, 소정의 위치에 소정의 형상으로 형성할 수 있다.
(제 1 탄성체층 형성 공정)
계속해서, 도 8a, 도 8b, 도 8c에 도시하는 바와 같이, 본체부(13)를 덮도록 제 1 탄성체층(15)을 형성한다. 이 때, 금속층(9d)의 적어도 일부와, 제 2 상부 전극층(9b)의 일부가 노출되도록, 제 1 탄성체층(15)에 2개의 스루홀(15h)을 형성한다. 제 1 탄성체층(15)의 형성은 예를 들어, 스핀 도포법에 의해 행할 수 있다. 이로써, 제 1 탄성체층(15)의 상면은 대략 평탄하게 되도록 한다. 본체부(13)는 제 1 탄성체층(15)내에 채워져 들어간다. 또한, 제 1 탄성체층(15)은 제 1 압전 적층체(7)의 기단부(7T) 위에 형성된 제 1 영역(15A)과, 제 2 압전 적층체(9)의 기단부(9T) 위에 형성된 제 2 영역(15B)과, 제 1 압전 적층체(7)의 측면에 형성된 제 3 영역(15C)과, 제 2 압전 적층체(9)의 측면에 형성된 제 4 영역(15D)과, 제 1 압전 적층체(7)의 선단부(7R) 위에 형성된 제 5 영역(15E)과, 제 2 압전 적층체(9)의 선단부(9R) 위에 형성된 제 6 영역(15F)과, 변위부(11) 위에 형성된 제 7 영역(15G)으로 이루어진다.
(전기 접속 공정)
계속해서, 도 9a, 9b, 9c에 도시하는 바와 같이, 2개의 스루홀(15h)을 통하여 금속층(9d)과 제 2 상부 전극층(9b)을 전기적으로 접속하도록, 노출된 금속층(9d)으로부터 노출된 제 2 상부 전극층(9b)에 걸쳐서, 예를 들어 진공 증착법, 스퍼터링법 등의 물리 기상 성장법이나 전해 도금이나 도전성 수지의 인쇄 등에 의해, 예를 들어 은(Ag), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 구리(Cu) 등으로 이루어지는 금속 도체층(23)을 형성한다.
(본딩층 형성 공정)
계속해서, 도 10a, 10b 및 도 11a, 11b, 11c, 11d에 도시하는 바와 같이, 제 1 탄성체층(15) 위에 본딩층(5)을 형성한다. 본딩층(5)은 제 1 탄성체층(15)의 제 1 영역(15A)의 일부, 제 2 영역(15B)의 일부, 제 3 영역(15C)의 일부, 및, 제 4 영역(15D)의 일부를 덮는 동시에, 이들의 영역 이외의 제 1 탄성체층(15)(비본딩면(15R))을 노출시키는 패턴을 가진다.
이러한 패턴을 가지는 본딩층(5)은 예를 들어, 본딩층(5)을 형성하는 재료로서 감광성 재료를 사용하는 경우, 본딩층(5)을 제 1 탄성체층(15) 위의 전체면에 형성한 후, 본딩층(5)을 노광 및 현상하고, 소정의 형상으로 가공함으로써 형성할 수 있다. 또한, 본딩층(5)을 형성하는 재료로서 비감광성 재료를 사용하는 경우, 본딩층(5)을 제 1 탄성체층(15) 위의 전체면에 형성한 후, 그 층 위에 레지스트층을 형성하고, 포토리소그래피법에 의해 본딩층(5)을 소정의 형상으로 가공함으로써, 상술한 바와 같은 패턴을 가지는 본딩층(5)을 형성할 수 있다.
(지지 기판 고정 공정)
계속해서, 도 12a, 12b에 도시하는 바와 같이, 본딩층(5) 위에 지지 기판(3)을 고정한다. 본딩층(5) 위로의 지지 기판(3)의 고정은 예를 들어, 본딩층(5) 위에 지지 기판(3)을 세게 누른 상태에서 본딩층(5)을 가열함으로써 행할 수 있다. 이로써, 비본딩면(15R)과, 지지 기판(3)의 주면(3M) 사이에, 비본딩면(15R)과 접하는 공간 갭(5G)을 형성한다.
(임시 기판 제거 공정)
계속해서, 도 13a, 13b에 도시하는 바와 같이, 임시 기판(21)을 제거한다. 이로써, 버퍼층(25)이 노출된다. 임시 기판(21)의 제거는 예를 들어, 반응성 이온 에칭(RIE)법이나 웨트 에칭법에 의해 행할 수 있다. 이 버퍼층(25)은 지르코니아 등의 산화물막으로 이루어지기 때문에, 본 공정에서 임시 기판(21)을 에칭에 의해 제거하는 경우, 버퍼층(25)은 배리어층(에칭 스토퍼층)으로서 기능한다.
(버퍼층 제거 공정)
계속해서, 도 14a, 14b에 도시하는 바와 같이, 임시 기판 제거 공정 후에 노출된 버퍼층(25)의 소정 개소를, 포토리소그래피법과 에칭 공정에 의해 제거한다. 이로써, 변위부(11)의 상방, 제 1 압전 적층체(7)의 기단부의 상방, 제 2 압전 적층체(9)의 기단부의 상방, 및, 스루홀(15h)의 상방 이외의 영역에 있는 버퍼층(25)을 제거한다.
(전극 패드 형성 공정)
계속해서, 도 15a, 15b에 도시하는 바와 같이, 2개의 스루홀(15h)의 상방의 제 2 하부 전극층(9c)과 금속층(9d) 위에, 예를 들어, 진공 증착법, 스퍼터링법 등의 물리 기상 성장법이나 전해 도금이나 도전성 수지의 인쇄 등이 의해, 금(Au), 은(Ag) 등의 금속 도체 등으로 이루어지는 2개의 전극 패드(27)을 형성한다. 이로써, 한쪽의 전극 패드(27)는 제 1 하부 전극층(7c), 제 2 하부 전극층(9c), 및, 제 3 하부 전극층(11c)과 전기적으로 접속되고, 다른쪽의 전극 패드(27)는 제 1 상부 전극층(7b), 제 2 상부 전극층(9b), 및, 제 3 상부 전극층(11b)과 전기적으로 접속된다.
(제 2 탄성체층 형성 공정)
계속하여, 도 16a, 16b에 도시하는 바와 같이, 임시 기판 제거 공정에서 임시 기판(21)이 제거됨으로써 노출된 제 1 압전 적층체(7), 제 2 압전 적층체(9), 변위부(11), 및, 제 1 탄성체층(15) 위에, 제 2 탄성체층(17)을 형성한다. 이 때, 제 2 탄성체층(17)에 의해, 제 1 탄성체층(15)의 노출면 중 본딩층(5)의 상방의 영역과, 제 1 압전 적층체(7)의 상면과, 제 2 압전 적층체(9)의 상면이 접속되도록 한다. 또한, 제 2 탄성체층(17)에는 제 1 슬릿 구조(17S1)와, 제 2 슬릿 구조(17S2)를 형성한다. 이러한 제 2 탄성체층(17)의 형성은 예를 들어, 스핀 도포법에 의해 제 2 탄성체층(17)을 전체면에 형성한 후, 포토리소그래피법에 의해, 소정의 형상으로 가공함으로써 행할 수 있다. 그 후, 다이싱 가공 등을 행하여, 개별 소자마다의 개편화를 한다. 이러한 공정을 거침으로써, 본 실시형태의 압전 액추에이터(1)가 제조된다.
본 실시형태의 압전 액추에이터의 제조 방법에 따르면, 얻어지는 압전 액추에이터(1)는 상술한 바와 같은 특징을 가지기 때문에, 구조가 간단하며 변위의 전달 효율이 높은 동시에, 변위 대상의 변위량을 크게 하면서 변위 대상을 정밀하게 변위시킬 수 있다.
본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않으며, 다양한 변형 형태가 가능하다.
예를 들어, 상술한 실시형태에서는 제 1 압전 적층체(7), 제 2 압전 적층체(9), 및, 변위부(11)는 일체로 형성되어 있지만(도 2 및 도 3 참조), 이들은 별도의 부재라도 좋다. 이 경우, 변위부(11)는 압전체층(제 3 압전체층(11a))을 가지고 있지 않아도 좋다. 또한, 이 경우, 제 1 압전 적층체(7)에 전압을 인가하기 위한 한 쌍의 제 1 전극 패드쌍과, 제 2 압전 적층체(9)에 전압을 인가하기 위한 한 쌍의 제 2 전극 패드쌍을 압전 액추에이터(1)에 설치함으로써, 제 1 압전 적층체(7)와 제 2 압전 적층체(9)를 별도의 형태(예를 들어, 한쪽이 그 연장 방향을 따라서 역압전 효과에 의해 신장되었을 때, 다른쪽이 그 연장 방향을 따라서 역압전 효과에 의해 축소되는 형태)로, 각각 변위시킬 수 있다. 이로써, 예를 들어 변위부(11)를, 지지 기판(3)의 주면(3M)과 평행한 방향으로 직선적으로 변위시킬 수 있다. 즉, 제 1 압전 적층체(7)와 제 2 압전 적층체(9)는 변위부(11)를 지지 기판(3)의 주면(3M)과 평행한 방향으로 직선적으로 변위시키도록, 각각 변위부(11)에 고정되어 있어도 좋다.
또한, 상술한 실시형태에서는 제 1 가상선(7H)은 곡선적이었지만, 직선이라도 좋다. 즉, 제 1 압전 적층체(7)는 지지 기판(3)의 주면(3M)과 평행한 면 내에 있어서, 직선적으로 연장되는 형상이라도 좋다. 마찬가지로, 상술한 실시형태에서는 제 2 가상선(9H)은 곡선적이었지만, 직선이라도 좋다. 즉, 제 2 압전 적층체(9)는 지지 기판(3)의 주면(3M)과 평행한 면 내에 있어서, 직선적으로 연장되는 형상이라도 좋다.
또한, 상술한 실시형태에서는 제 2 탄성체층(17)에는 제 1 슬릿 구조(17S1)와 제 2 슬릿 구조(17S2)가 형성되어 있지만, 제 2 탄성체층(17)에는 이들의 구조가 형성되어 있지 않아도 좋다.
또한, 상술한 실시형태에서는 압전 액추에이터(1)는 제 2 탄성체층(17)을 구비하고 있지만, 제 2 탄성체층(17)을 구비하고 있지 않아도 좋다
또한, 상술한 실시형태에서는 비본딩면(15R)과 지지 기판(3)의 주면(3M) 사이에는 공간 갭(5G)이 형성되어 있지만(도 3 참조), 비본딩면(15R)은 제 1 본딩부(5A), 제 2 본딩부(5B), 제 3 본딩부(5C), 및, 제 4 본딩부(5D)보다도 탄성률이 낮은 부재(예를 들어, 고무 탄성을 가지는 탄성 부재)에 의해 지지 기판(3)의 주면(3M)에 고정되어 있어도 좋다. 이러한 경우라도, 제 1 압전 적층체(7) 및 제 2 압전 적층체(9)는 이들의 기단부(7T, 9T) 이외의 부분에 있어서, 지지를 위한 강성이 높은 부재에 고정되어 있지 않기 때문에 , 제 1 압전 적층체(7)나 제 2 압전 적층체(9)의 변위가, 강성이 높은 부재에 의해 방해되는 일은 없다. 그 결과, 구조가 간단하고, 변위의 전달 효율이 높은 압전 액추에이터로 할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같은 압전 액추에이터(1)에 있어서, 비본딩면(15R)과 지지 기판(3)의 주면(3M)이 고정되어 있지 않으면, 공간 갭(5G)은 유기재료, 무기 재료, 금속 재료 등으로 이루어지는 부재로 채워져 있어도 좋다. 예를 들어, 비본딩면(15R)과의 동마찰 계수가 충분히 낮은 부재로 공간 갭(5G)을 채운 형태, 즉, 본체부(13)가 변위한 경우에, 공간 갭(5G)을 채운 부재와 접하는 면에 있어서 본체부(13)가 미끄러지는 형태도 가능하다. 이러한 경우라도, 제 1 압전 적층체(7) 및 제 2 압전 적층체(9)는 이들의 기단부(7T, 9T) 이외의 부분에 있어서, 지지를 위한 강성이 높은 부재에 고정되어 있지 않기 때문에, 제 1 압전 적층체(7)나 제 2 압전 적층체(9)의 변위가, 강성이 높은 부재에 의해 방해되는 일은 없다. 그 결과, 구조가 간단하고, 변위의 전달 효율이 높은 압전 액추에이터로 할 수 있다.
또한, 상술한 압전 액추에이터(1)는 본체부(13)를 변위시켰을 때 본체부(13)가 XY 평면 내에서 넓어지는 것을 유효하게 억제하기 위한 가이드부를 더 구비하고 있어도 좋다. 구체적으로는 압전 액추에이터(1)는 예를 들어, Z축의 정방향으로부터 보아, 제 2 탄성체층(17)의 측면을 둘러싸도록 제 2 탄성체층(17)에 근접하거나 또는 접하는 동시에, 지지 기판(3)과의 상대 위치가 고정된 가이드부로서의 프레임 부재를 더 구비하고 있어도 좋다. 이러한 가이드부를 설치함으로써, 본체부(13)가 XY 평면에서 넓어지는 것이 억제되기 때문에, 본체부(13)를 변위시켰을 때의 변위부(11)의 회전 변위 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 이러한 가이드부는 지지 기판(3)과 일체로 형성된 것이라도 좋고, 지지 기판(3)과는 별도 부재이며 지지 기판(3)과의 상대 위치가 고정된 것이라도 좋다.

Claims (12)

  1. 지지 기판과,
    제 1 상부 전극층, 제 1 하부 전극층, 및, 이들 사이에 개재하는 제 1 압전체층을 포함하는 제 1 압전 적층체와, 제 2 상부 전극층, 제 2 하부 전극층, 및, 이들 사이에 개재하는 제 2 압전체층을 포함하는 제 2 압전 적층체와, 상기 지지 기판에 대하여 상대적으로 변위 가능한 변위부를 가지는 본체부, 및
    제 1 탄성체층을 구비하고,
    상기 본체부는 상기 지지 기판의 주면의 상방에 형성되어 있고,
    상기 제 1 압전 적층체는 상기 지지 기판의 상기 주면과 교차하는 방향을 적층 방향으로 하고, 상기 지지 기판의 상기 주면과 평행한 면 내에서 제 1 가상선을 따라서 연장되고,
    상기 제 2 압전 적층체는 상기 지지 기판의 상기 주면과 교차하는 방향을 적층 방향으로 하고, 상기 지지 기판의 상기 주면과 평행한 면 내에서 제 2 가상선을 따라서 연장되는 동시에, 상기 제 1 압전 적층체와 이격하고,
    상기 변위부는 상기 제 1 압전 적층체의 선단부와 상기 제 2 압전 적층체의 선단부 사이에 고정되고,
    상기 제 1 탄성체층은 상기 제 1 압전 적층체의 상기 지지 기판과 대향하는 하면과, 상기 제 2 압전 적층체의 상기 지지 기판과 대향하는 하면과, 상기 제 1 압전 적층체의 측면의 적어도 일부와, 상기 제 2 압전 적층체의 측면의 적어도 일부를 접속하도록 상기 본체부에 고정되어 있고,
    상기 제 1 탄성체층 중 상기 제 1 압전 적층체의 기단부의 하면에 형성된 제 1 영역은 제 1 본딩부에 의해 상기 지지 기판의 상기 주면에 고정되어 있고,
    상기 제 1 탄성체층 중 상기 제 2 압전 적층체의 기단부의 하면에 형성된 제 2 영역은 제 2 본딩부에 의해 상기 지지 기판의 상기 주면에 고정되어 있고,
    상기 제 1 탄성체층 중 상기 제 1 압전 적층체의 측면에 형성된 제 3 영역의 적어도 일부는 제 3 본딩부에 의해 상기 지지 기판의 상기 주면에 고정되어 있고,
    상기 제 1 탄성체층 중 상기 제 2 압전 적층체의 측면에 형성된 제 4 영역의 적어도 일부는 제 4 본딩부에 의해 상기 지지 기판의 상기 주면에 고정되어 있고,
    상기 제 1 탄성체층의 상기 지지 기판과 대향하는 하면 중, 상기 제 1 본딩부, 상기 제 2 본딩부, 상기 제 3 본딩부, 및, 상기 제 4 본딩부와 접하는 면 이외의 비본딩면은 상기 지지 기판의 상기 주면에 고정되어 있지 않거나, 또는, 상기 제 1 본딩부, 상기 제 2 본딩부, 상기 제 3 본딩부, 및, 상기 제 4 본딩부보다도 탄성률이 낮은 부재에 의해 상기 지지 기판의 상기 주면에 고정되어 있는 압전 액추에이터.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 비본딩면과 상기 지지 기판의 상기 주면 사이에는 상기 비본딩면과 접하는 공간 갭이 형성되어 있는 압전 액추에이터.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 탄성체층의 상면 중 상기 제 1 본딩부, 상기 제 2 본딩부, 상기 제 3 본딩부, 및, 상기 제 4 본딩부의 상방의 영역과, 상기 제 1 압전 적층체의 상면과, 상기 제 2 압전 적층체의 상면을 접속하도록 상기 본체부에 고정된 제 2 탄성체층을 추가로 갖는 압전 액추에이터.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 탄성체층은 수지로 이루어지고,
    상기 제 2 탄성체층은 수지로 이루어지는 압전 액추에이터.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 지지 기판의 상기 주면과 평행한 면 내에서, 상기 제 1 가상선의 적어도 일부에서의 접선은 접점이 상기 제 1 가상선의 상기 제 1 압전 적층체의 기단부에 대응하는 끝점(端点)측으로부터 상기 제 1 압전 적층체의 선단부에 대응하는 끝점측으로 이동함에 따라서, 상기 지지 기판의 상기 주면과 교차하는 방향을 회전축으로 하는 회전 방향으로 회전하고,
    상기 지지 기판의 상기 주면과 평행한 면 내에서, 상기 제 2 가상선의 적어도 일부에서의 접선은 접점이 상기 제 2 가상선의 상기 제 2 압전 적층체의 기단부에 대응하는 끝점측으로부터 상기 제 2 압전 적층체의 선단부에 대응하는 끝점측으로 이동함에 따라서, 상기 지지 기판의 상기 주면과 교차하는 방향을 회전축으로 하는 회전 방향으로 회전하는 압전 액추에이터.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 압전 적층체 및 상기 제 2 압전 적층체는 상기 제 1 압전 적층체가 상기 제 1 가상선을 따라서 신장하는 동시에 상기 제 2 압전 적층체가 상기 제 2 가상선을 따라서 신장되었을 때, 상기 지지 기판의 상기 주면과 교차하는 방향을 회전축으로 하는 제 1 회전 방향으로 상기 변위부를 회전시키도록, 각각 상기 변위부에 고정되어 있는 압전 액추에이터.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 지지 기판의 상기 주면과 평행한 면 내에서, 상기 제 1 가상선의 적어도 상기 제 1 압전 적층체의 상기 선단부에 대응하는 부분에서의 접선은 접점이 상기 제 1 가상선의 상기 제 1 압전 적층체의 상기 기단부에 대응하는 끝점측으로부터 상기 제 1 압전 적층체의 상기 선단부에 대응하는 끝점측으로 이동함에 따라서, 상기 제 1 회전 방향으로 회전하고,
    상기 지지 기판의 상기 주면과 평행한 면 내에서, 상기 제 2 가상선의 적어도 상기 제 2 압전 적층체의 상기 선단부에 대응하는 부분에서의 접선은 접점이 상기 제 2 가상선의 상기 제 2 압전 적층체의 상기 기단부에 대응하는 끝점측으로부터 상기 제 2 압전 적층체의 상기 선단부에 대응하는 끝점측으로 이동함에 따라서, 상기 제 1 회전 방향으로 회전하는 압전 액추에이터.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 가상선의 적어도 상기 제 1 압전 적층체의 상기 선단부에 대응하는 상기 부분과, 상기 제 2 가상선의 적어도 상기 제 2 압전 적층체의 상기 선단부에 대응하는 상기 부분은, 상기 지지 기판의 상기 주면과 수직인 방향으로부터 보아, 상기 변위부 내의 점에 대하여 대략 점대칭으로 배치되어 있는 압전 액추에이터.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 변위부는 제 3 상부 전극층, 제 3 하부 전극층, 및, 제 3 압전체층을 포함하고,
    상기 제 1 압전체층, 상기 제 2 압전체층, 및, 상기 제 3 압전체층은 일체로 형성되어 있고,
    상기 제 1 상부 전극층, 상기 제 2 상부 전극층, 및, 상기 제 3 상부 전극층은 일체로 형성되어 있고,
    상기 제 1 하부 전극층, 상기 제 2 하부 전극층, 및, 상기 제 3 하부 전극층은 일체로 형성되어 있는 압전 액추에이터.
  10. 제 3 항에 있어서, 상기 제 2 탄성체층에는 상기 제 1 가상선과 각각 교차하는 방향으로 연장되는 동시에 상기 제 1 가상선을 따라서 나란히 배열되는 복수의 슬릿으로 이루어지는 제 1 슬릿 구조와, 상기 제 2 가상선과 각각 교차하는 방향으로 연장되는 동시에 상기 제 2 가상선을 따라서 나란히 배열되는 복수의 슬릿으로 이루어지는 제 2 슬릿 구조가 형성되어 있는 압전 액추에이터.
  11. 임시 기판 위에 제 1 상부 전극층, 제 1 하부 전극층, 및, 이들 사이에 개재하는 제 1 압전체층을 포함하고, 상기 임시 기판의 주면과 평행한 면 내에서 제 1 가상선을 따라서 연장되는 제 1 압전 적층체와, 제 2 상부 전극층, 제 2 하부 전극층, 및, 이들 사이에 개재하는 제 2 압전체층을 포함하고, 상기 임시 기판의 상기 주면과 평행한 면 내에서 제 2 가상선을 따라서 연장되는 동시에, 상기 제 1 압전 적층체와 이격하는 제 2 압전 적층체와, 상기 제 1 압전 적층체의 선단부와 상기 제 2 압전 적층체의 선단부 사이에 고정된 변위부를 가지는 본체부를 형성하는 본체부 형성 공정과,
    상기 본체부 위에 상기 본체부를 덮도록 제 1 탄성체층을 형성하는 제 1 탄성체층 형성 공정과,
    상기 제 1 탄성체층 중 상기 제 1 압전 적층체의 기단부 위에 형성된 제 1 영역, 상기 제 2 압전 적층체의 기단부 위에 형성된 제 2 영역, 상기 제 1 압전 적층체의 측면에 형성된 제 3 영역의 적어도 일부, 및, 상기 제 2 압전 적층체의 측면에 형성된 제 4 영역의 적어도 일부를 덮는 동시에, 이들의 영역 이외의 상기 제 1 탄성체층을 노출시키는 패턴을 가지는 본딩층을 형성하는 본딩층 형성 공정과,
    상기 본딩층 위에 지지 기판을 고정함으로써, 제 1 탄성체층 중 상기 본딩층이 형성되어 있지 않는 비본딩면과 상기 지지 기판의 주면 사이에 상기 비본딩면과 접하는 공간 갭을 형성하는 지지 기판 고정 공정과; 및
    상기 임시 기판을 제거하는 임시 기판 제거 공정을 구비하는 압전 액추에이터의 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 임시 기판 제거 공정 후에, 상기 임시 기판 제거 공정에서 상기 임시 기판이 제거됨으로써 노출된 상기 제 1 압전 적층체, 상기 제 2 압전 적층체, 및, 상기 제 1 탄성체층 위에 상기 제 1 탄성체층의 노출면 중 상기 본딩층의 상방의 영역과, 상기 제 1 압전 적층체의 상면과, 상기 제 2 압전 적층체의 상면을 접속하도록 제 2 탄성체층을 형성하는 제 2 탄성체층 형성 공정을 추가로 구비하는 압전 액추에이터의 제조 방법.
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