(57)【要約】  【課題】摩擦部の大きさや形状のばらつきによって共振周波数に及ぼす影響を最小化するとともに被駆動体の振動状態を安定化できる圧電アクチュエータの製造方法を提供する。  【解決手段】複数の圧電アクチュエータ領域５９が縦横の並びに配列形成された焼成済セラミック親基板５７上の摩擦部６５となる箇所に樹脂からなるレジスト材を印刷しレジストパターン５８を形成する工程と、得られたレジストパターン５８をマスクとして用いて矢印Ｓで示すようにブラスト加工を施して露出したセラミック基板表面を削りとった後、レジストパターン５８を剥離することにより各圧電アクチュエータ領域５９に摩擦部６５を構成する凸部５３を形成する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波振動する圧電素子と、前記超音波振動を伝達する摩擦部を有する圧電アクチュエータの製造方法であって、
複数の圧電アクチュエータ領域が縦横の並びに配列形成されたセラミック焼結体からなる親基板を形成する工程と、摩擦部となるべき表面にレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクとして用いてレジストパターンで覆われていないセラミック焼結体表面の所望の厚さを除去し摩擦部を構成する凸部を形成する工程と、前記セラミック焼結体を圧電アクチュエータ領域の境界に沿って切断することで個々の圧電アクチュエータに分割する工程を有することを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項２】
前記凸部を形成する工程は、ブラスト加工でセラミック焼結体表面の所望の厚さを除去することを特徴とする請求項１記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項３】
前記凸部を形成する工程は、ケミカルエッチングでセラミック焼結体表面の所望の厚さを除去することを特徴とする請求項１記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項４】
前記凸部を形成する工程は、ダイシングでセラミック焼結体表面の所望の厚さを除去することを特徴とする請求項１記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電アクチュエータの製造方法に関し、特に被駆動体を駆動するための摩擦部を備えた圧電アクチュエータの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電アクチュエータとして、圧電素子と、前記圧電素子の外表面に配置されると共に被駆動体に接触して該被駆動体との間に摩擦力を生じさせる摩擦部と、を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
図１０は、特許文献１による圧電アクチュエータの構造を示す概略図である。図１０に示すように、圧電アクチュエータ１は複数の圧電体層を積層して一体化することによって形成された圧電素子２と被駆動体３と接触して被駆動体３との間に摩擦力を生じさせる摩擦部４Ａ、４Ｂを備えている。圧電素子２は圧電体層と電極層とが積層された積層体として構成されている。圧電素子２の第一主面２ａの長手方向の中央位置には外部電極層１１が配置されている。外部電極層１１は外部装置の電圧出力端子に接続される。摩擦部４Ａ、４Ｂは圧電素子２の外表面から突出するように形成された焼成体部分４Ａ１、４Ｂ１と、前記焼成体部分４Ａ１、４Ｂ１を覆う保護膜５を有している。焼成体部分４Ａ１、４Ｂ１は、圧電素子外表面の所望の位置に圧電材料ペーストを付与して圧電材料パターンを形成した後、脱バインダ・焼成することにより形成される。圧電材料ペーストの付与は、ディスペンサによる塗布やスクリーン印刷等により行われる。保護膜５の形成は、プラズマＣＶＤ法等が用いられている。
外部装置から外部電極層１１に電圧が印加されて圧電アクチュエータ１が振動すると、摩擦部４Ａ、４Ｂと被駆動体３との間に摩擦力が生じ、被駆動体３が移動することとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１５１０６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１１は、図１０に示す圧電アクチュエータ１をＡ方向から見た側面図である。焼成体部分４Ａ１、４Ｂ１は、上記で説明したように圧電素子外表面の所望の位置に圧電材料ペーストをディスペンサによる塗布やスクリーン印刷等で付与して形成されるため、印刷条件のばらつき等により摩擦部４Ａ、４Ｂの高さｈＡ、ｈＢを揃えることが難しく、また摩擦部４Ａ、４Ｂの形状を一定にすることが難しい。
摩擦部４Ａ、４Ｂの寸法や形状のばらつきは圧電アクチュエータ１の共振周波数に影響をおよぼすため、摩擦部４Ａ、４Ｂの高さｈ１、ｈ２や形状がばらついていると、圧電アクチュエータ１の共振周波数がばらつくという課題がある。さらに摩擦部４Ａ、４Ｂと被駆動体３との密着力が安定しないため圧電素子２の変位に被駆動体３が追随できず、被駆動体３の振動状態が安定しないという課題がある。
本発明は  摩擦部の大きさや形状を一定にすることにより、摩擦部の大きさや形状のばらつきによって共振周波数に及ぼす影響を最小化するとともに被駆動体の振動状態を安定化できる製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための本発明の請求項１記載の圧電アクチュエータの製造方法は、超音波振動する圧電素子と、前記超音波振動を伝達する摩擦部を有する圧電アクチュエータの製造方法であって、
複数の圧電アクチュエータ領域が縦横の並びに配列形成されたセラミック焼結体からなる親基板を形成する工程と、摩擦部となるべき表面にレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクとして用いてレジストパターンで覆われていないセラミック焼結体表面の所望の厚さを除去し摩擦部を構成する凸部を形成する工程と、前記セラミック焼結体を圧電アクチュエータ領域の境界に沿って切断することで個々の圧電アクチュエータに分割する工程を有することを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法である。
また、上記課題を解決するための本発明の請求項２記載の圧電アクチュエータの製造方法は、前記凸部を形成する工程は、ブラスト加工でセラミック焼結体表面の所望の厚さを除去することを特徴とする請求項１記載の圧電アクチュエータの製造方法である。
また、上記課題を解決するための本発明の請求項３記載の圧電アクチュエータの製造方法は、前記凸部を形成する工程は、ケミカルエッチングでセラミック焼結体表面の所望の厚さを除去することを特徴とする請求項１記載の圧電アクチュエータの製造方法である。
また、上記課題を解決するための本発明の請求項４記載の圧電アクチュエータの製造方法は、前記凸部を形成する工程は、ダイシングでセラミック焼結体表面の所望の厚さを除去することを特徴とする請求項１記載の圧電アクチュエータの製造方法である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の請求項１記載の圧電アクチュエータの製造方法によれば、摩擦部となるべきセラミック焼結体表面にレジストパターンを形成したあと、レジストパターンで覆われていないセラミック焼結体表面の所望の厚さを除去し摩擦部を構成する凸部を形成することにより高精度、高精細で矩形の摩擦部を形成することができる。
本発明の請求項２記載の圧電アクチュエータの製造方法は、請求項１記載の製造方法において、ブラスト加工でセラミック焼結体表面の所望の厚さを除去するようにしたもので、請求項１と同様の効果を有する。
本発明の請求項３記載の圧電アクチュエータの製造方法は、請求項１記載の製造方法において、ケミカルエッチングでセラミック焼結体表面の所望の厚さを除去するようにしたもので、請求項１と同様の効果を有する。
本発明の請求項４記載の圧電アクチュエータの製造方法は、請求項１記載の製造方法において、ダイシングでセラミック焼結体表面の所望の厚さを除去するようにしたもので、請求項１と同様の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】（ａ）本発明の製造方法により製造された圧電アクチュエータの斜視図、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ断面図。
【図２】本発明の製造方法により製造された圧電アクチュエータが被駆動体を駆動する様子を示した図。
【図３】本発明の第１実施例のうち、焼成済セラミック親基板作成工程を説明するための図。
【図４】本発明の第１実施例のうち、レジストパターン形成工程を説明するための図。
【図５】本発明の第１実施例のうち、ブラスト加工工程を説明するための図。
【図６】本発明の第１実施例のうち、ブラスト加工工程後のセラミック親基板の斜視図。
【図７】本発明の第１実施例で製造された圧電アクチュエータの断面図。
【図８】本発明の第２実施例のうち、
【図９】本発明の第３実施例のうち、
【図１０】従来例の圧電アクチュエータの斜視図。
【図１１】従来例の圧電アクチュエータの側面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１（ａ）は本発明の製造方法により製造された圧電アクチュエータの斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図、図２は本発明の製造方法により製造された圧電アクチュエータが被駆動体を駆動する様子を示した図である。この圧電アクチュエータ５１は、その一面５１ａに直方体の２つの摩擦部６５が平行に設けられている。摩擦部６５は、圧電素子５２の一面に形成された凸部５３と、凸部５３を覆う保護膜６４を有している。凸部５３の上面５３ａ、５３ｂは平坦になっており、保護膜６４は均一な厚みで構成されているので、摩擦部６５の上面６５ａ、６５ｂは平坦な面で構成される。圧電アクチュエータ５１の他方の面５１ｂには電源電極５５と接地電極５６が設けられた形状になっている。摩擦部６５の上面６５ａ、６５ｂは被駆動体５４である平板の一面に圧接されている。
圧電素子５２の材料としてはチタン酸バリウムやジルコン酸チタン酸鉛等のセラミックス材料が用いられる。保護膜６４の材料としてはＤｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ（ＤＬＣ）が挙げられる。電極５５、５６の材料としては、ニッケル、銀、タングステン、鈴等の金属材料又はこれらの合金が用いられる。
このような構成において、電源電極５５、接地電極５６に外部電極（図示せず）から電圧が印加されて圧電アクチュエータ５１が振動すると、摩擦部６５と被駆動体５４との間に摩擦力が生じ、被駆動体５４が移動することとなる。
尚、上記保護膜６４の形成は行わず、摩擦部６５を凸部５３のみで構成しても良い。しかし、摩擦部６５には被駆動体５４との間に大きな摩擦力がかかるため、摩擦部６５の耐摩耗性をあげる観点からは凸部５３をＤＬＣのような硬質な保護膜６４で覆うほうが好ましい。
【０００９】
次に本発明の圧電アクチュエータの製造方法について説明する。
（第１実施例）
本発明を適用した第１実施例の製造方法について、図３〜図７を用いて説明する。
（１）焼成済セラミック親基板形成工程
ＰｂＯ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２からなる原料粉末を有機溶剤及びバインダとともに混練する。これをシート状に成形して複数のセラミックグリーンシートを作製する。セラミックグリーンシートの厚みは、焼成後のセラミック絶縁層の厚みが例えば５０〜２００μｍとなるような厚みに形成される。
次に、セラミックグリーンシートに必要に応じて貫通孔を形成するとともにこの貫通孔に貫通導体となる貫通導体用導体ペーストを充填し、セラミックグリーンシートの一方主面に内部電極となる導体ペーストを被着形成する。また、積層された際に最上層に配置されるセラミックグリーンシートの一方主面に電源電極５５、接地電極５６となる導体ペーストを被着形成する。
このように形成されたセラミックグリーンシートを積層してセラミックグリーンシート積層体を作製する。得られたセラミックグリーンシート積層体を８００〜１２００℃の焼成温度で焼成して図３に示す複数の圧電アクチュエータ領域５９が縦横の並びに配列された焼成済セラミック親基板５７を形成する。
（２）レジストパターン形成工程
次に、前記焼成済セラミック親基板５７上の摩擦部となる箇所に樹脂からなるレジスト材を印刷し図４に示すレジストパターン５８を形成する。レジスト材としてはフェノール樹脂、メラミン樹脂等が挙げられ、レジストパターンの形成方法としては前記樹脂を印刷後、熱硬化する方法が挙げられる。
（３）凸部形成工程
得られたレジストパターン５８をマスクとして用いて図５の矢印Ｓで示すようにブラスト加工を施す。上記のブラスト加工で露出したセラミック基板表面を削りとった後、レジストパターン５８を剥離することにより図６に示すように各圧電アクチュエータ領域５９に凸部５３が形成される。ブラスト加工は、被加工体に珪砂等の細粒子を吹き付ける方法であり、乾式および湿式のいずれの方法も適用できる。
（４）保護膜形成・分極・切断・検査工程
次に、上記凸部５３を含むセラミック親基板５７の表面全面に、ＤＬＣからなる保護膜６４を形成する。次に、圧電材料の極性を揃えるために、既知の手法により、分極処理が行われる。その後、焼成済セラミック親基板５７を、境界線６０に沿って切断し個片化する。個片化された圧電アクチュエータ５１はバレル研磨機に入れられ、バレル研磨工程が行われる。最後に、電気特性を検査する電気特性検査工程と外観検査工程が行われて、圧電素子製造工程が終了する。
【００１０】
図７は、第１実施例の方法で製造された圧電アクチュエータの断面図を示す。２つの摩擦部６５、６５の断面形状はほぼ相似形をなし、高さｈ１、ｈ２は同じ高さに形成され、上面部６５ａ、６５ｂは平坦に形成されていることが確認できた。
【００１１】
（第２実施例）
前記第１実施例では、ブラスト加工で凸部５３を形成したが、図８に示すようにケミカルエッチングにより凸部５３を形成してもよい。この場合、レジストパターン５８をマスクとして用いてＨＦ、ＨＮＯ３などのエッチング液６１を吹付けて露出したセラミック基板表面をエッチングした後、レジストパターン５８を剥離する。その他の工程は第１実施例と同じでよい。
本実施例の方法においても、２つの摩擦部６５、６５の断面形状はほぼ相似形をなし、高さｈ１、ｈ２は同じ高さに形成され、上面部６５ａ、６５ｂは平坦に形成されていることが確認できた。
【００１２】
（第３実施例）
図９に示す第３実施例は、ダイシングで凸部５３を形成する方法である。この場合、焼成済セラミック親基板５７上の摩擦部となる箇所６２以外のセラミック基板表面をダイサー６３で削り取ることで凸部５３を形成する。その他の工程は第１実施例と同じでよい。
本実施例の方法においても、２つの摩擦部６５、６５の断面形状はほぼ相似形をなし、高さｈ１、ｈ２は同じ高さに形成され、上面部６５ａ、６５ｂは平坦に形成されていることが確認できた。
【符号の説明】
【００１３】
５１  圧電アクチュエータ        ５１ａ  一面    ５１ｂ  他方の面
５２  圧電素子
５３  凸部      ５３ａ、５３ｂ  上面
５４  被駆動体
５５  電源電極
５６  接地電極
５７  焼成済セラミック親基板
５８  レジストパターン
５９  圧電アクチュエータ領域
６０  境界線
６１  エッチング液
６２  摩擦部となる箇所
６３  ダイサー
６４  保護膜
６５  摩擦部    ６５ａ、６５ｂ  上面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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