(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動する下部振動層と、
前記下部振動層の上面に結合してかつ前記下部振動層と共に振動する上部振動層と、
を有する振動部と、
前記下部振動層の下面に設けられた上部電極層と、
前記上部電極層の下面に設けられた圧電体層と、
前記圧電体層の下面に設けられた下部電極層と、
を有して前記振動部を振動させるように構成された駆動部と、
を備え、
前記振動部の前記下部振動層の主成分は有機材料であり、
前記振動部の前記上部振動層の主成分は無機材料であり、
前記下部振動層の縦弾性係数は前記上部振動層の縦弾性係数より小さくし、
前記下部電極層と前記上部電極層とは、
前記下部振動層が、前記有機材料を含む１つ以上の第１の有機材料と、１つ以上の第１の無機材料とよりなり、前記下部振動層において、前記下部振動層の前記１つ以上の第１の有機材料の体積比率の合計は１／３以上であり、かつ前記下部振動層の前記１つ以上の第１の無機材料の体積比率のそれぞれより大きくする、あるいは、
前記上部振動層が、前記無機材料を含む１つ以上の第２の無機材料と、１つ以上の第２の有機材料とよりなり、前記上部振動層において、前記上部振動層の前記１つ以上の第２の無機材料の体積比率の合計は１／３以上であり、かつ前記上部振動層の前記１つ以上の第２の有機材料の体積比率のそれぞれより大きくする、
ように構成されている、圧電アクチュエータデバイス。
【請求項２】
前記振動部は前記下部振動層の前記上面と前記上部振動層の下面とに接合する中間電極層をさらに有し、
前記下部振動層は圧電性高分子材料よりなる、請求項１に記載の圧電アクチュエータデバイス。
【請求項３】
前記圧電体層と前記下部振動層は電界に対して互いに反対の方向に分極するように構成されており、
前記下部電極層と前記中間電極層とが同電位となるように構成されている、請求項２に記載の圧電アクチュエータデバイス。
【請求項４】
前記下部振動層は圧電性高分子材料よりなり、
前記上部振動層は導電性材料よりなる、請求項１に記載の圧電アクチュエータデバイス。
【請求項５】
前記圧電体層と前記下部振動層は電界に対して互いに反対の方向に分極するように構成されており、
前記下部電極層と前記上部振動層とが同電位となるように構成されている、請求項４に記載の圧電アクチュエータデバイス。
【請求項６】
前記下部振動層が、前記１つ以上の第１の有機材料と、前記１つ以上の第１の無機材料とよりなる場合には、前記下部振動層の前記１つ以上の第１の有機材料の体積比率の前記合計が５０％を超え、
前記上部振動層が、前記１つ以上の第２の無機材料と、前記１つ以上の第２の有機材料とよりなる場合には、前記上部振動層の前記１つ以上の第２の無機材料の体積比率の前記合計は５０％を超える、請求項１に記載の圧電アクチュエータデバイス。
【請求項７】
前記振動部の一端を支持する枠体と、
前記振動部の他端に支持されたミラー部と、
をさらに備え、
前記振動部はミアンダ形状を有する、請求項１に記載の圧電アクチュエータデバイス。
【請求項８】
前記振動部の一端を支持する第１の枠体と、
前記振動部の他端に支持された第２の枠体と、
前記第２の枠体に支持された一端を有する別の振動部と、
前記別の振動部の他端に支持されたミラー部と、
を備え、
前記振動部と前記別の振動部とはミアンダ形状を有する、請求項１に記載の圧電アクチュエータデバイス。
【請求項９】
前記別の振動部を振動させるように構成された別の駆動部をさらに備え、
前記別の振動部は
振動する別の下部振動層と、
前記別の下部振動層の上面に結合してかつ前記別の下部振動層と共に振動する別の上部振動層と、
を有し、
前記別の駆動部は、
前記別の下部振動層の下面に設けられた別の上部電極層と、
前記別の上部電極層の下面に設けられた別の圧電体層と、
前記別の圧電体層の下面に設けられた別の下部電極層と、
を有し、
前記別の振動部の前記別の下部振動層の主成分は有機材料であり、
前記別の振動部の前記別の上部振動層の主成分は無機材料であり、
前記別の上部振動層の縦弾性係数は前記別の下部振動層の縦弾性係数より小さい、請求項８に記載の圧電アクチュエータデバイス。
【請求項１０】
前記振動部の歪みを検出する検出部をさらに備えた、請求項１に記載の圧電アクチュエータデバイス。
【請求項１１】
前記振動部により変位するスイッチ接点として機能する導電体部をさらに備えた、請求項１に記載の圧電アクチュエータデバイス。
【請求項１２】
基板の上面に設けられた下部電極層と、前記下部電極層の上面に設けられた圧電体層と、前記圧電体層の上面に設けられた上部電極層とを有する駆動部を形成するステップと、
感光性を有する弾性樹脂を用いて光架橋反応により、有機材料を主成分とした下部振動層を前記駆動部の前記上部電極層の上面に形成するステップと、
メッキ法により、無機材料を主成分とした上部振動層を前記下部振動層の上面に形成するステップと、
を含み、
前記下部振動層の縦弾性係数は前記上部振動層の縦弾性係数より小さくし、
前記上部振動層と前記下部振動層は、
前記下部振動層が、前記有機材料を含む１つ以上の第１の有機材料と、１つ以上の第１の無機材料とよりなり、前記下部振動層において、前記下部振動層の前記１つ以上の第１の有機材料の体積比率の合計は１／３以上であり、かつ前記下部振動層の前記１つ以上の第１の無機材料の体積比率のそれぞれより大きくする、あるいは、
前記上部振動層が、前記無機材料を含む１つ以上の第２の無機材料と、１つ以上の第２の有機材料とよりなり、前記上部振動層において、前記上部振動層の前記１つ以上の第２の無機材料の体積比率の合計は１／３以上であり、かつ前記上部振動層の前記１つ以上の第２の有機材料の体積比率のそれぞれより大きくする、
ように構成されている、圧電アクチュエータデバイスの製造方法。
【請求項１３】
エッチング処理により前記駆動部の一部を除去するステップをさらに含む、請求項１２に記載の圧電アクチュエータデバイスの製造方法。
【請求項１４】
前記基板の前記駆動部に接している部分を前記基板の下面からエッチングにより除去するステップをさらに含む、請求項１２に記載の圧電アクチュエータデバイスの製造方法。
【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デバイスとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の圧電アクチュエータデバイスは、下部電極層と、この下部電極層上に形成された圧電体層と、この圧電体層上に形成された上部電極層により構成された駆動部が、振動部上に形成されている。【０００３】
この圧電アクチュエータデバイスは、下部電極層と上部電極層の間に電界を印加することで圧電体層が平面方向に伸縮し、その結果振動部が厚み方向に撓むように動作する。【０００４】
このような圧電アクチュエータデバイスは、例えば機械式のスイッチ素子や可変容量素子、バーコードリーダーのような光走査型デバイス、角速度センサに用いられる音叉型デバイスといったように、多種多様な用途として用いられている。【０００５】
従来のアクチュエータデバイスは、例えば、特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１９３８０４号公報
【発明の概要】
【０００７】
圧電アクチュエータデバイスは、振動部と、振動部を振動させるように構成された駆動部とを備える。振動部は、振動する下部振動層と、下部振動層の上面に結合してかつ下部振動層と共に振動する上部振動層とを有する。駆動部は、下部振動層の下面に設けられた上部電極層と、上部電極層の下面に設けられた圧電体層と、圧電体層の下面に設けられた下部電極層とを有する。振動部の下部振動層の主成分は有機材料である。振動部の上部振動層の主成分は無機材料である。下部振動層の縦弾性係数は上部振動層の縦弾性係数より小さい。
【０００８】
この圧電アクチュエータデバイスは、サイズや消費電力を増大させることなく、外乱振動に対する耐性と振動部の撓み量とを大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は実施の形態１における圧電アクチュエータデバイスの斜視図である。
【図２】図２は実施の形態１における圧電アクチュエータデバイスの周波数と振幅量の関係を示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは実施の形態１における圧電アクチュエータデバイスの製造方法を説明する断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは実施の形態１における圧電アクチュエータデバイスの製造方法を説明する断面図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは実施の形態１における圧電アクチュエータデバイスの製造方法を説明する断面図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは実施の形態１における圧電アクチュエータデバイスの製造方法を説明する断面図である。
【図３Ｅ】図３Ｅは実施の形態１における圧電アクチュエータデバイスの製造方法を説明する断面図である。
【図３Ｆ】図３Ｆは実施の形態１における圧電アクチュエータデバイスの製造方法を説明する断面図である。
【図３Ｇ】図３Ｇは実施の形態１における圧電アクチュエータデバイスの製造方法を説明する断面図である。
【図４】図４は実施の形態１における他の圧電アクチュエータデバイスの斜視図である。
【図５】図５は実施の形態２における圧電アクチュエータデバイスの斜視図である。
【図６】図６は図５に示す圧電アクチュエータデバイスの線６−６における断面図である。
【図７Ａ】図７Ａは実施の形態２における圧電アクチュエータデバイスの動作を示す側面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは実施の形態２における他の圧電アクチュエータデバイスの断面図である。
【図８Ａ】図８Ａは実施の形態３における圧電アクチュエータデバイスの斜視図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは図８Ａに示す圧電アクチュエータデバイスの拡大斜視図である。
【図９Ａ】図９Ａは実施の形態４における圧電アクチュエータデバイスの斜視図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは図９Ａに示す圧電アクチュエータデバイスの拡大斜視図である。
【図１０】図１０は実施の形態５における圧電アクチュエータデバイスの斜視図である。
【図１１】図１１は実施の形態６における圧電アクチュエータデバイスの斜視図である。
【図１２】図１２は図１１に示す圧電アクチュエータデバイスの線１２−１２における断面図である。
【図１３】図１３は実施の形態６における圧電アクチュエータデバイスを備えた機械式スイッチの分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施の形態１）
図１は実施の形態１における圧電アクチュエータデバイス１の斜視図である。圧電アクチュエータデバイス１は駆動部２と振動部３を備える。駆動部２は、下部電極層４と、下部電極層４の上面４ａに設けられた圧電体層５と、圧電体層５の上面５ａに設けられた上部電極層２６から構成されている。振動部３は、上部電極層２６の上面２６ａに接して設けられた下部振動層７と、下部振動層７の上面７ａに設けられた上部振動層８とを有する。このように、上部振動層８は下部振動層７の上面７ａに直接的に結合する。圧電アクチュエータデバイス１は、上記の層の上面や下面に平行な長手方向１００１Ａに延びる矩形状を有し、長手方向１００１Ａに交差する端面９が支持体１０に動かないように保持されている。下部電極層４と圧電体層５と上部電極層２６と下部振動層７と上部振動層８とは、これらの層の上面と下面に直角の厚み方向１００１Ｂに積層されている。
【００１１】
下部電極層４と上部電極層２６の間に電界を印加すると、逆圧電効果により圧電体層５が上面５ａと下面５ｂと平行な平面方向に伸縮する。この時、圧電体層５の伸縮により発生した力は、圧電アクチュエータデバイス１の厚み方向１００１Ｂにモーメントとして働き、振動部３は厚み方向１００１Ｂに撓む。振動部３は、上面７ａや下面７ｂ、８ｂと平行で、かつ撓んでも長手方向の長さが変わらない面である中立面ＰＮを有する。
【００１２】
従来の圧電アクチュエータデバイスにおいて、撓み量を大きくするためには振動部の剛性を下げることが有効である。しかし、これに伴い圧電アクチュエータの固有振動数が低下し、これにより、外乱振動の影響を受けやすくなり、アクチュエータデバイスとして機能しない場合がある。即ち、外乱振動に対する耐性と撓み量はトレードオフの関係にあり、両者を同時に向上させることは困難である。外乱振動に対する耐性と撓み量を同時に向上するためには、圧電体を厚く形成して剛性を高めることが有効である。しかし、この場合には下部電極層と上部電極層との間に印加する電圧を増大させる必要があり、消費電力が大きくなる。また、微細な加工が困難であり、デバイスが大型化する。
【００１３】
図１に示す実施の形態１における圧電アクチュエータデバイス１では、下部振動層７の縦弾性係数は上部振動層８の縦弾性係数に比べて小さいので、厚み方向１００１Ｂでの中立面ＰＮから圧電体層５までの距離を大きくすることが可能となり、圧電体層５によって生じる力を効率的に撓みへ変換できる。このように、圧電アクチュエータデバイス１は振動部３を大きく撓ませることができ、かつ振動部３の剛性を上げることが可能となり、外乱振動に対する耐性と撓み量を同時に向上することができる。
【００１４】
図２は実施の形態１における圧電アクチュエータデバイス１の電極層４、２６間に印加する電界の周波数と振幅量の関係を示す。図２において、横軸は周波数を示し、縦軸は振幅量を示す。印加する電界の周波数を、圧電アクチュエータデバイス１が有する固有振動数ｆ０と等しく設定した場合には撓み量が顕著に増大するが、駆動波形が正弦波となるので、使用範囲が限定される。すなわち、任意の波形やタイミングで振動部３を駆動することが不可能であり、圧電アクチュエータデバイス１の使用用途が限られる。図２に示すように、固有振動数ｆ０を高く設計し、固有振動数ｆ０以下の最高周波数を有する領域Ｗｆの周波数の電界を印加することにより、振動部３を任意の波形で駆動することが可能となる。圧電アクチュエータデバイス１では、固有振動数ｆ０を高く設計しながらも、領域Ｗｆにおける撓み量を大きくすることが可能である。したがって、任意の波形やタイミングで振動部３を駆動することができ、圧電アクチュエータデバイス１は様々な用途に用いることができる。
【００１５】
実施の形態１では、下部振動層７は例えば縦弾性係数が１〜１０ＧＰａのエポキシ樹脂のような有機材料よりなり、上部振動層８は例えば縦弾性係数が１００〜１５０ＧＰａの銅のような無機材料よりなる。これにより、撓みの中立面ＰＮから圧電体層５までの距離をより大きくすることが可能となるので、外乱振動に対する耐性を維持したまま、撓み量を飛躍的に向上させる圧電アクチュエータデバイス１が得られる。
【００１６】
下部振動層７を、上記の有機材料に混合された無機フィラーをさらに含んでもよい。無機フィラーは例えば縦弾性係数が３００〜３５０ＧＰａの窒化アルミニウム等の無機材料よりなる。振動層７において有機材料の体積比率は５０％以上であり、振動層７の縦弾性係数は１０〜５０ＧＰａである。この場合には、下部振動層７の縦弾性係数等の材料特性を所望の値に制御することが可能となり、設計の自由度を高めることができる。なお、無機フィラーは、酸化ケイ素のような無機材料が窒化アルミニウムに加えられた複合材料より形成されていてもよい、この場合には、有機材料の体積比率は複数の無機材料のそれぞれの体積比率より高く、振動層７は有機材料を主成分とする。この場合も、窒化アルミニウム単体と有機材料の複合材料とした場合と同様の効果を期待できる。なお、無機材料を複合材料とした場合には有機材料の体積比率を１／３以上とすることにより同様の効果を期待できる。さらには、駆動時に発生する熱が課題となるような用途においては、無機材料により圧電アクチュエータデバイス１のなかで最も放熱性が低い下部振動層７の放熱性を向上させることができる。
【００１７】
実施の形態１では、上部振動層８は、無機材料と、例えばポリオルガノシロキサンを原料として有機基を分解することで形成された複合材料とよりなる。上部振動層８は、無機材料の体積比率が５０％以上である複合材料（縦弾性係数５０〜１００ＧＰａ）よりなる。この場合には、下部振動層７と上部振動層８が強固に密着し、圧電アクチュエータデバイス１の信頼性を向上させることができる。なお、この複合材料はエポキシやポリエステルのような他の有機材料をさらに含んでいてもよい。この場合、無機材料の体積比率を複数の有機材料のそれぞれの体積比率より高く、振動層８は無機材料を主成分とする。この場合も、ポリオルガノシロキサン単体から複合材料を形成したときと同様の効果を期待することができる。なお、振動層８が複数の有機材料を含む複合材料よりなる場合には無機材料の体積比率を１／３以上とすることにより同様の効果を期待することができる。
【００１８】
上述のように、下部振動層７は、有機材料を含む１つ以上の有機材料と、１つ以上の無機材料とよりなる。下部振動層７において、下部振動層７の１つ以上の有機材料の体積比率の合計は１／３以上であり、かつ下部振動層７の１つ以上の無機材料の体積比率のそれぞれより大きいことが好ましい。また、下部振動層７において、下部振動層の１つ以上の有機材料の体積比率の合計が５０％を超えていることがより好ましい。
【００１９】
さらに、上部振動層８は、１つ以上の無機材料と、１つ以上の有機材料とよりなる。上部振動層８において、上部振動層８の１つ以上の無機材料の体積比率の合計は１／３以上であり、かつ上部振動層８の１つ以上の有機材料の体積比率のそれぞれより大きいことが好ましい。また、上部振動層８において、上部振動層８の１つ以上の無機材料の体積比率の合計は５０％を超えていることがより好ましい。
【００２０】
圧電アクチュエータデバイス１の製造方法を以下に説明する。図３Ａから図３Ｇは圧電アクチュエータデバイス１の製造方法を示す断面図である。
【００２１】
まず、図３Ａに示すように、支持体１０となる基板１１上の上面１１ａに白金からなる下部電極層４を形成し、下部電極層４の上面４ａにチタン酸ジルコン酸鉛からなる圧電体層５を形成し、圧電体層５の上面５ａに金からなる上部電極層２６をスパッタ法等により形成する。基板１１はシリコンよりなる。
【００２２】
次に、感光性を有する弾性樹脂層をエッチングマスクとして用い、ＩＣＰドライエッチングによって下部電極層４と、圧電体層５と、上部電極層２６の一部を除去し、図３Ｂに示す駆動部２を形成する。
【００２３】
次に、図３Ｃに示すように、感光性を有し光架橋反応が進行するような弾性樹脂層を用い、駆動部２の上部電極層２６の上面２６ａに下部振動層７を形成する。
【００２４】
次に、図３Ｄに示すように、銅からなるメッキ用電極層２１２を下部振動層７の上面７ａに形成し、その後、メッキ用被覆層１３を、メッキ用電極層２１２が形成されていない部分に形成する。その後、図３Ｅに示すように、銅からなる上部振動層８を下部振動層７の上面７ａにメッキ法により形成する。その後、図３Ｆに示すように、メッキ用被覆層１３を除去する。メッキ用電極層２１２は非常に薄いので、上部振動層８は下部振動層７に実質的に接合している。
【００２５】
最後に、図３Ｇに示すように、基板１１の下面１１ｂから、感光性を有する弾性樹脂層をエッチングマスクとして用い、ＩＣＰドライエッチングによって基板１１の支持体１０となる部分を残して除去することで、圧電アクチュエータデバイス１が完成する。
【００２６】
このように、感光性を有し光架橋反応が進行するような弾性樹脂にて下部振動層７を形成し、メッキ用被覆層を用いた電界メッキ法により上部振動層８を形成することで、微細化が容易となるので、圧電アクチュエータデバイス１の小型化が実現できる。
【００２７】
図４は実施の形態１における他の圧電アクチュエータデバイス２１の斜視図である。図４において、図１に示す圧電アクチュエータデバイス１と同じ部分には同じ参照番号を付す。圧電アクチュエータデバイス２１は、駆動部２と、振動部２３とを備える。駆動部２は、下部電極層４と、下部電極層４の上面４ａに設けられた圧電体層５と、圧電体層５の上面５ａに設けられた上部電極層２６から構成されている。また、振動部２３は、上部電極層２６の上面２６ａに接して設けられた下部振動層７と、下部振動層７の上面７ａに設けられた中間電極層３２８と、中間電極層３２８の上面３２８ａに設けられた上部振動層８から構成されている。このように、上部振動層８は中間電極層３２８を介して下部振動層７の上面７ａに結合する。中間電極層３２８は下部振動層７の上面７ａと上部振動層８の下面８ｂとに接合する。圧電アクチュエータデバイス２１は、上記の層の上面や下面に直角の長手方向１００１Ａに延びる矩形状を有し、長手方向１００１Ａに交差する端面３０が、支持体１０に動かないように保持されている。下部電極層４と圧電体層５と上部電極層２６と下部振動層７と中間電極層３２８と上部振動層８とは、これらの層の上面と下面に直角の厚み方向１００１Ｂに積層されている。
【００２８】
下部電極層４と上部電極層２６の間に電界を印加すると、逆圧電効果により圧電体層５が上面５ａと下面５ｂと平行な平面方向に伸縮する。この時、圧電体層５の伸縮により発生した力は、圧電アクチュエータデバイス２１の厚み方向１００１Ｂにモーメントとして働き、振動部２３は厚み方向１００１Ｂに撓む。下部振動層７の縦弾性係数を上部振動層８の縦弾性係数に比べて小さくすることにより、撓みの中立面ＰＮから圧電体層５までの距離を大きくすることが可能となり、圧電体層５によって生じる力を効率的に撓みへ変換できる。また、このような構成にすることで、大きな撓みが得られるのと同時に、振動部２３の剛性を上げることが可能となり、外乱振動に対する耐性と撓み量を同時に向上することができる。
【００２９】
図４に示す圧電アクチュエータデバイス２１では、下部振動層７は圧電性高分子材料から形成されている。上部電極層２６と中間電極層３２８の間に電界を印加した場合には、下部振動層７が平面方向に伸縮する。このとき、下部振動層７が圧電体層５と同方向に伸縮する様に下部振動層７に電界を印加すると、圧電体層５に電界を印加したときと同様に下部振動層７が平面方向に伸縮する。具体的には、上部電極層２６と中間電極層３２８との間に電圧を印加する。下部振動層７の伸縮により発生した力が圧電アクチュエータデバイス２１の厚み方向１００１Ｂにモーメントとして働き、振動部２３が厚み方向１００１Ｂに撓む。このように、下部振動層７が振動部２３の機能を有しながら、駆動部と同様の機能を有するため、下部振動層７を圧電性高分子とすることにより振動部２３の剛性を低下させることなく、さらに大きな撓みが得られる。中間電極層３２８は下部振動層７や上部振動層８に比べてごく薄いので、振動部２３の振動に与える中間電極層３２８の影響は小さい。中間電極層３２８の線弾性率を下部振動層７または上部振動層８のそれと同じにすることで、振動部２３の振動に与える中間電極層３２８の影響を実質的に無くすことができる。なお、図３Ａから図３Ｇにおいてメッキ用電極層２１２を中間電極層３２８として用いることができる。
【００３０】
また、図１に示す圧電アクチュエータデバイス１では、上部振動層８を導電性材料で形成することで図４に示す中間電極層３２８として機能させることができる。すなわち、圧電アクチュエータデバイス１では、導電性材料よりなる上部振動層８と上部電極層２６との間に電圧を印加してもよい。このとき、下部振動層７が圧電体層５と同方向に伸縮する様に下部振動層７に電界を印加すると、中間電極層３２８を有する圧電アクチュエータデバイス２１と同様に、下部振動層７が振動部３の機能を有しながら、駆動部としての機能を有するので、振動部３の剛性を低下させることなく、大きな撓みを得られるとともに、中間電極層３２８を形成する場合に比べ工程を簡素化できる。
【００３１】
圧電アクチュエータデバイス１では、具体的には、下部振動層７を例えば縦弾性係数が１〜２０ＧＰａのポリフッ化ビニルデンのような圧電高分子材料で形成し、上部振動層８を例えば縦弾性係数が１００〜１５０ＧＰａの銅のような無機材料で形成する。これにより、撓みの中立面ＰＮから圧電体層までの距離をより大きくすることが可能である上に、下部振動層７が駆動部２と共に駆動部としても機能するので、外乱振動に対する耐性を維持したまま、撓み量を飛躍的に向上させることが可能となる。
【００３２】
また、圧電体層５と圧電性高分子から成る下部振動層７とが厚み方向１００１Ｂにおいて電界に対して互いに反対の方向に分極するように構成し、導電性材料から成る上部振動層８と下部電極層４とが同電位となるように形成する。下部振動層７と圧電体層５の分極方向が反対であるため、下部電極層４と上部電極層２６の間及び上部振動層８と上部電極層２６との間に電界を印加すると、圧電体層５と下部振動層７の分極方向が反対のため、圧電体層５と下部振動層７は同じ方向に撓む。ここで、下部電極層４と上部振動層８とを短絡することにより、下部電極層４と上部振動層８とを同電位とすることができ、また、下部電極層４と上部振動層８を同じ電源に接続すればよいため、下部電極層４と上部振動層８を異なる電源に接続する場合に比べ、小型化及び工程の簡素化をすることが出来る。
【００３３】
（実施の形態２）
図５は実施の形態２における圧電アクチュエータデバイス３２の斜視図である。図５において、図１から図４に示す実施の形態１における圧電アクチュエータデバイス１、２１と同じ部分には同じ参照番号を付す。圧電アクチュエータデバイス３２は振動軸３２ａに沿ってミアンダ形に延びるミアンダ形状を有するミアンダ形振動子である。圧電アクチュエータデバイス３２は、振動軸３２ａに直角の長手方向１００１Ａに細長く延びる圧電アクチュエータ３４、３５を備える。複数の圧電アクチュエータ３４と複数の圧電アクチュエータ３５は振動軸３２ａに沿って交互に配列されて折返し部３２ｂで接続されている。圧電アクチュエータデバイス３２は支持体３３に接続されている。
【００３４】
図６は図５に示す圧電アクチュエータデバイス３２の線６−６における断面図である。圧電アクチュエータ３４は、図１に示す実施の形態１における圧電アクチュエータデバイス１の下部電極層４と圧電体層５と上部電極層２６と下部振動層７と上部振動層８とそれぞれ同様の材料よりなり同様に厚み方向１００１Ｂに積層された下部電極層２４と圧電体層２５と上部電極層１２６と下部振動層２７と上部振動層２８とを備える。また、圧電アクチュエータ３５は、図１に示す実施の形態１における圧電アクチュエータデバイス１の下部電極層４と圧電体層５と上部電極層２６と下部振動層７と上部振動層８とそれぞれ同様の材料よりなり同様に配置された下部電極層２４と圧電体層２５と上部電極層２２６と下部振動層２７と上部振動層２８とを備える。圧電アクチュエータ３４、３５を異なる駆動波形で駆動する場合、圧電アクチュエータ３４、３５の上部振動層２８が下部電極層２４と同電位となるように構成することが好ましい。したがって、実施の形態２における圧電アクチュエータデバイス３２では、圧電アクチュエータ３４、３５の下部電極層２４は互いに繋がっており、上部振動層２８は互いに繋がっている。圧電アクチュエータ３４、３５の上部電極層１２６、２２６は互いに接続されていない。複数の圧電アクチュエータ３４の上部電極層１２６は配線１２６ｗで接続されている。配線１２６ｗは、複数の圧電アクチュエータ３５の圧電体層２５の上面２５ａと下部振動層２７の下面２７ｂとに挟まれて圧電アクチュエータ３５と折返し部３２ｂとに沿って延びる。同様に、複数の圧電アクチュエータ３５の上部電極層２２６は配線２２６ｗで接続されている。配線２２６ｗは複数の圧電アクチュエータ３４の圧電体層２５の上面２５ａと下部振動層２７の下面２７ｂとに挟まれて圧電アクチュエータ３４と折返し部３２ｂとに沿って延びる。交流電源１２６ｓは圧電アクチュエータ３４の配線１２６ｗを介して下部電極層２４と上部振動層２８のそれぞれと上部電極層１２６との間に交流電圧を印加する。交流電源２２６ｓは圧電アクチュエータ３５の配線２２６ｗを介して下部電極層２４と上部振動層２８のそれぞれと上部電極層２２６との間に交流電圧を印加する。交流電源１２６ｓが上部電極層１２６に印加する交流電圧の位相は交流電源２２６ｓが上部電極層２２６に印加する交流電圧の位相と逆相である。圧電アクチュエータ３４において、圧電体層２５と下部振動層２７は電界に対して逆の方向に分極するので、上述のように下部電極層２４と上部振動層２８のそれぞれと上部電極層１２６との間に交流電圧が印加されると、圧電体層２５と下部振動層２７は厚み方向１００１Ｂにおいて同じ方向に撓む。同様に、圧電アクチュエータ３５において、圧電体層２５と下部振動層２７は電界に対して逆の方向に分極するので、上述のように下部電極層２４と上部振動層２８のそれぞれと上部電極層２２６との間に交流電圧が印加されると、圧電体層２５と下部振動層２７は厚み方向１００１Ｂにおいて同じ方向に撓む。
【００３５】
図７Ａは圧電アクチュエータデバイス３２の動作を示す側面図である。交流電源１２６ｓ、２２６ｓから交流電圧が印加されると、図７Ａに示すように、圧電アクチュエータ３４、３５の厚み方向１００１Ｂの撓みが重畳され、単一の圧電アクチュエータで駆動するよりも大変位で圧電アクチュエータデバイス３２を駆動することが出来る。圧電アクチュエータ３４、３５の上部振動層２８を同電位にすることにより、電極構成を簡素化することが出来る。このように、複数の圧電アクチュエータを備え、それらのうちの少なくとも２つの圧電アクチュエータを逆相で駆動する複雑な動作を実現する圧電アクチュエータデバイス３２であっても、電極構成を複雑化させることなく、撓みを大きくすることができる。
【００３６】
また、圧電アクチュエータ３４、３５の上部振動層２８を導電性材料で形成し、図６に示すように、圧電アクチュエータ３４、３５の上部振動層２８と下部電極層２４を接続することにより、電源の数を減らすことが出来るので、さらに電極構成を簡素化することが出来る。
【００３７】
実施の形態２における圧電アクチュエータデバイス３２の複数の圧電アクチュエータ３４、３５はミアンダ形状を有するが、互いに逆相の交流電源で駆動される少なくとも２つの圧電アクチュエータ３４、３５を有していればミアンダ形状以外の形状を有していてもよく、同様の効果が得られる。
【００３８】
図７Ｂは実施の形態２における他の圧電アクチュエータデバイス１３２の断面図である。図７Ｂにおいて、図６に示す圧電アクチュエータデバイス３２と同じ部分には同じ参照番号を付す。図７Ｂに示す圧電アクチュエータデバイス１３２では、図４に示す圧電アクチュエータデバイス２１と同様に、圧電アクチュエータ３４、３５は、下部振動層２７の上面２７ａと上部振動層２８の下面２８ｂとの間に設けられた中間電極層４２８をさらに備える。圧電アクチュエータデバイス１３２では、図６に示す圧電アクチュエータデバイス３２の上部振動層２８の代りに中間電極層４２８が下部電極層２４に接続されて交流電源１２６ｓ、２２６ｓに接続されて電圧が印加されることにより、圧電アクチュエータデバイス１３２は図６に示す圧電アクチュエータデバイス３２と同様の効果を有する。
【００３９】
（実施の形態３）
図８Ａは実施の形態３における圧電アクチュエータデバイス４１の斜視図である。圧電アクチュエータデバイス４１は光学反射素子である。圧電アクチュエータデバイス４１は、枠体４１ｆと、枠体４１ｆで支持された一対の振動部４３と、一対の振動部４３に支持されたミラー部４１ｍとを備える。一対の振動部４３の外端は枠体４１ｆの対向する二辺の内側にそれぞれ接続されている。ミラー部４１ｍは一対の振動部４３の内端に接続されている。振動部４３はミアンダ形状を有する。このように、枠体４１ｆは一対の振動部４３の一端を支持する。ミラー部４１ｍは一対の振動部４３の他端に支持されている。なお、枠体４１ｆは１つの振動部４３の一端を支持してもよい。この場合には、ミラー部４１ｍは１つの振動部４３の他端に支持されている。
【００４０】
振動部４３はミラー部４１ｍのほぼ中心を通る振動軸４１ａに沿ってミアンダ形に延びる。一対の振動部４３は、ミラー部４１ｍの中心を通る振動軸４１ａの法線に対して互いに線対称である。
【００４１】
図８Ｂは圧電アクチュエータデバイス４１の振動部４３の拡大斜視図である。振動部４３は、図５と図６に示す実施の形態２における圧電アクチュエータデバイス３２と同様の構造を有し、圧電アクチュエータデバイス３２の下部振動層２７と上部振動層２８と同様の材料よりなり同様に積層された下部振動層４７と上部振動層４８とを有する。下部振動層４７と上部振動層４８はミアンダ形状を有する。振動部４３は、圧電アクチュエータデバイス３２の下部電極層２４と圧電体層２５と上部電極層１２６（２２６）と同様の材料よりなり同様に積層されて駆動部４２を構成する下部電極層４４と圧電体層４５と上部電極層４６とをさらに有する。図６に示す実施の形態２における圧電アクチュエータデバイス３２の下部電極層２４と上部電極層１２６（２２６）と上部振動層２８と同様に振動部４３の下部電極層４４と上部電極層４６と上部振動層４８に電圧を印加する。これにより、実施の形態２における圧電アクチュエータデバイス３２と同様に、振動部４３は振動軸４１ａを中心に回動するように振動し、ミラー部４１ｍが振動軸４１ａを中心に回動するように振動する。
【００４２】
圧電アクチュエータデバイス４１は、実施の形態２における圧電アクチュエータデバイス３２と同様の効果を有し、振動部４３の大きな撓みが得られるのと同時に、振動部４３の剛性を上げることが可能となる。したがって、外乱振動に対する耐性と回転動作の振幅量が同時に向上した圧電アクチュエータデバイス４１が実現できる。
【００４３】
なお、実施の形態３における圧電アクチュエータデバイス４１では、図７Ｂに示す実施の形態２における圧電アクチュエータデバイス１３２と同様に、振動部４３は、下部振動層４７の上面と上部振動層４８の下面とに接合する中間電極層を有していてもよく、圧電アクチュエータデバイス１３２と同様の効果を有する。
【００４４】
（実施の形態４）
図９Ａは実施の形態４における圧電アクチュエータデバイス６１の斜視図である。図９Ａにおいて、図８Ａに示す実施の形態３における圧電アクチュエータデバイス４１と同じ部分には同じ参照番号を付す。圧電アクチュエータデバイス６１は光学反射素子である。圧電アクチュエータデバイス６１は、枠体４１ｆと、枠体４１ｆに支持された一対の振動部４３と、一対の振動部４３に支持した枠体６１ｆと、枠体６１ｆに支持された一対の振動部７３と、振動部７３のそれぞれの内端で支持されたミラー部６１ｍを備える。振動部４３、７３は振動軸４１ａ、６１ａに沿ってミアンダ形にそれぞれ延びるミアンダ形状を有する。振動軸４１ａは振動軸６１ａに直交している。一対の振動部４３の一端は枠体４１ｆの対向する二辺の内側にそれぞれ接続されて支持されている。枠体６１ｆは一対の振動部４３のそれぞれの他端で支持されている。振動部７３の一端は、振動軸６１ａ上で枠体６１ｆの対向する二辺の内側に接続されて支持されている。
【００４５】
振動軸４１ａ、６１ａはミラー部６１ｍのほぼ中心で互いに直交する。一対の振動部４３は振動軸６１ａに対して互いに線対称形であり、一対の振動部７３は振動軸４１ａに対して互いに線対称形である。
【００４６】
図９Ｂは圧電アクチュエータデバイス６１の振動部７３の拡大斜視図である。振動部７３は、図５と図６に示す実施の形態２における圧電アクチュエータデバイス３２すなわち図８Ｂに示す振動部４３と同様の構造を有し、圧電アクチュエータデバイス３２の下部振動層２７と上部振動層２８と同様の材料よりなり同様に積層された下部振動層７７と上部振動層７８とを有する。下部振動層７７と上部振動層７８はミアンダ形状を有する。振動部７３は、圧電アクチュエータデバイス３２の下部電極層２４と圧電体層２５と上部電極層１２６（２２６）と同様の材料よりなり同様に積層されて駆動部７２を構成する下部電極層７４と圧電体層７５と上部電極層７６とをさらに有する。図６に示す実施の形態２における圧電アクチュエータデバイス３２の下部電極層２４と上部電極層１２６（２２６）と上部振動層２８と同様に振動部７３の下部電極層７４と上部電極層７６と上部振動層７８に電圧を印加する。これにより、実施の形態２における圧電アクチュエータデバイス３２と同様に、振動部７３は振動軸６１ａを中心に回動するように振動し、ミラー部６１ｍが振動軸６１ａを中心に回動するように振動する。また、振動部４３が振動軸４１ａを中心に回動するように振動することで枠体６１ｆが振動軸４１ａを中心に回動するように振動する。したがって、ミラー部６１ｍが、互いに直交する振動軸４１ａ、６１ａを中心に回転するように振動する。
【００４７】
圧電アクチュエータデバイス６１は、実施の形態３における圧電アクチュエータデバイス４１と同様の効果を有し、振動部４３、７３の大きな撓みが得られるのと同時に、振動部４３、７３の剛性を上げることが可能となる。したがって、外乱振動に対する耐性と回転動作の振幅量が同時に向上した圧電アクチュエータデバイス６１が実現できる。
【００４８】
振動部７３を振動部４３より縦弾性係数の大きな材料で構成することにより、振動部４３を大面積化することなく振動軸４１ａを中心として回動する振動の固有振動数を、振動軸６１ａを中心として回動する振動の固有振動数より非常に低くすることが可能となり、ディスプレイ用途に適した圧電アクチュエータデバイス６１が得られる。さらには、振動軸４１ａを中心として回動する振動の固有振動数を高く設計しながらも、その固有振動数以下の領域における回動の振幅量を大きくすることが可能であり、三角波や鋸波等の正弦波以外の任意の駆動波形で安定に枠体６１ｆやミラー部６１ｍを回動させるよう駆動することができる。したがって、理想的なラスタースキャンによる画像を表示できる圧電アクチュエータデバイス６１が得られる。
【００４９】
振動部４３、７３と駆動部４２、７２の層を共通化する。振動部４３の下部振動層４７と上部振動層４８とを別の振動部７３の別の下部振動層７７と別の上部振動層７８とそれぞれ同じ層で形成する。また、駆動部４２の下部電極層４４と圧電体層４５とを別の駆動部７２の別の下部電極層７４と別の圧電体層７５とそれぞれ同じ層で形成する。駆動部４２の上部電極層４６は図６に示す実施の形態２における圧電アクチュエータデバイス３２の上部電極層１２６、２２６と同様に形成し、別の駆動部７２の別の上部電極層７６も図６に示す圧電アクチュエータデバイス３２の上部電極層１２６、２２６と同様に形成する。これにより、圧電アクチュエータデバイス６１の構造を簡素化できる。
【００５０】
なお、実施の形態４における圧電アクチュエータデバイス６１では、図７Ｂに示す実施の形態２における圧電アクチュエータデバイス１３２と同様に、振動部４３は、下部振動層４７の上面と上部振動層４８の下面とに接合する中間電極層を有し、別の振動部７３は、別の下部振動層７７の上面と別の上部振動層７８の下面とに接合する別の中間電極層を有していてもよく、圧電アクチュエータデバイス１３２と同様の効果を有する。
【００５１】
（実施の形態５）
図１０は実施の形態５における圧電アクチュエータデバイス８１の斜視図である。圧電アクチュエータデバイス８１は角速度を検出するセンサである。
【００５２】
圧電アクチュエータデバイス８１は、振動部８３と、振動部８３を支持する支持部８１ｓとを備える。振動部８３は、図１に示す圧電アクチュエータデバイス１の下部振動層７と上部振動層８とそれぞれ同様の材料よりなり同様に積層されている下部振動層８７と上部振動層８８とを有する。振動部８３は、アーム部８３ａ、８３ｂと、アーム部８３ａ、８３ｂを支持する振動遷移部８３ｃとを備える。アーム部８３ａ、８３ｂは振動遷移部８３ｃから互いに平行に延びており、振動部８３は音叉形状を有する。角速度を検出する際、アーム部８３ａ、８３ｂをＸ軸方向に振動させ、Ｘ軸方向に振動させたアーム部８３ａ、８３ｂが回転時に受けるＺ軸方向のコリオリ力を角速度として検出する。
【００５３】
アーム部８３ａ、８３ｂのそれぞれの１つの面には、駆動部８２ａ、８２ｂと、駆動部８２ａ、８２ｂ間に配置された検出部８１ｐとが設けられている。駆動部８２ａ、８２ｂおよび検出部８１ｐのそれぞれは、図１に示す実施の形態１における圧電アクチュエータデバイス１の駆動部２の下部電極層４、圧電体層５、上部電極層２６と同様の材料よりなり同様に振動部８３の下部振動層８７に積層された下部電極層と圧電体層と上部電極層とを有する。下部電極層や上部電極層は配線８１ｗを介して振動遷移部８３ｃまたは支持部８１ｓに設けた外部電極８９に接続されている。外部電極８９に交流電圧を印加することで、駆動部８２ａ、８２ｂの圧電体層や下部振動層８７に周期的に歪を生じさせることでアーム部８３ａ、８３ｂを駆動して振動させる。
【００５４】
アーム部８３ａの上記の面の互いに反対側の周縁部に駆動部８２ａ、８２ｂがそれぞれ設けられている。駆動部８２ａ、８２ｂに外部電極８９から互いに逆位相の電圧を印加することで、駆動部８２ａにおける圧電体層はＹ軸の正方向に伸び、駆動部８２ｂにおける圧電体層はＹ軸の負方向に収縮する。その結果、アーム部８３ａはＸ軸方向に撓む。アーム部８３ｂの上記の面の互いに反対側の周縁部に駆動部８２ａ、８２ｂがそれぞれ設けられている。駆動部８２ａ、８２ｂに外部電極８９から互いに逆位相の電圧を印加することで、駆動部８２ａにおける圧電体層はＹ軸の正方向に伸び、駆動部８２ｂにおける圧電体層はＹ軸の負方向に収縮する。その結果、アーム部８３ｂはＸ軸方向に撓む。これらを周期的に繰り返し、アーム部８３ａ、８３ｂが逆方向に撓むように駆動部８２ａ、８２ｂに印加する電圧の位相を制御することで、アーム部８３ａ、８３ｂはＸ軸とＹ軸とを含むＸＹ面内で繰り返し振動する。
【００５５】
アーム部８３ａ、８３ｂがＸＹ面内で繰り返し振動している状態で、Ｙ軸周りに角速度が作用すると、角速度に起因するコリオリ力によりアーム部８３ａ、８３ｂは互いにＺ軸の互いに逆の方向に撓む。検出部８１ｐは、このコリオリ力によるアーム部８３ａ、８３ｂのＺ軸方向の撓みを角速度として検出する。すなわち、アーム部８３ａ、８３ｂの撓みにより生じる検出部８１ｐの圧電体層に生じる電荷を、上部電極層と下部電極層を介して外部電極８９から取り出して角速度として検出する。
【００５６】
下部振動層８７の縦弾性係数は上部振動層８８の縦弾性係数に比べて小さいので、撓みの中立面から駆動部８２ａ、８２ｂの圧電体層までの距離を大きくすることが可能となり、圧電体層にて生じる力を効率的に撓みへ変換できる。このような構成にすることで、振動部８３の剛性を保持しながらアーム部８３ａ、８３ｂを効率的に繰り返し振動させることができ、その結果、駆動部８２ａ、８２ｂに印加する駆動電圧を低減できる。また、検出部８１ｐから生じる電荷も増加するので、圧電アクチュエータデバイス８１のセンサとしての感度も高めることができる。
【００５７】
なお、圧電アクチュエータデバイス８１は角速度を検出するセンサのみならず、振動している振動部８３の歪みを検出することで高感度に物理量を検出するセンサとして用いることができる。
【００５８】
（実施の形態６）
図１１は実施の形態６における圧電アクチュエータデバイス９１の斜視図である。圧電アクチュエータデバイス９１は機械式のスイッチ素子である。
【００５９】
圧電アクチュエータデバイス９１は、貫通孔９３が設けられた基板９２と、貫通孔９３の上方に配置された伝送電極部９５と、伝送電極部９５を支持する支持体９８とを備える。伝送電極部９５の上面には、機械式スイッチの短絡片となる導電体部９４が設けられている。支持体９８は、弾性体部９６と、弾性体部９６に接続された圧電アクチュエータ９７とを有する。弾性体部９６の一端は伝送電極部９５に接続されて伝送電極部９５を懸架する。圧電アクチュエータ９７の一端は基板９２の貫通孔９３の周縁部９３ｃに接続されて支持されている。これにより、支持体９８は、伝送電極部９５を貫通孔９３の上方に位置させるように支持する。
【００６０】
実施の形態６では、伝送電極部９５の外形は矩形状である。２つの支持体９８が貫通孔９３の周縁部９３ｃから互いに平行に延びるように配置している。２つの支持体９８の弾性体部９６が伝送電極部９５の互いに反対側の両端部をそれぞれ支持することで、伝送電極部９５を両持ち構造で貫通孔９３の上に懸架している。
【００６１】
伝送電極部９５の略中央には導電体部９４が位置する。伝送電極部９５には、導電体部９４を囲むように貫通部９９が設けられている。貫通部９９により、伝送電極部９５は所定の空隙が設けられた桟形状を有する。貫通部９９が形成されていない部分である桟の幅は、圧電アクチュエータ９７の幅より狭くなっている。
【００６２】
図１２は、図１１に示す圧電アクチュエータデバイス９１の線１２−１２における断面図である。伝送電極部９５とそれを支持する弾性体部９６は、下部電極層３０４と、下部電極層３０４の上面に設けられた圧電体層３０５とを有する。実施の形態６では下部電極層３０４は白金よりなり、圧電体層３０５はＰＺＴよりなる。伝送電極部９５に設けられた導電体部９４は、圧電体層３０５の上面に設けられた金からなる上部電極層３０６により構成されている。
【００６３】
圧電アクチュエータ９７は、振動部３０３と、振動部３０３の下面に設けられた駆動部３０２とを有する。駆動部３０２は、下部電極層３０４と、下部電極層３０４の上面に設けられた圧電体層３０５と、圧電体層３０５の上面に設けられた上部電極層３０６とを有する。上述のように、下部電極層３０４は白金よりなり、圧電体層３０５はＰＺＴよりなり、上部電極層３０６は金よりなる。振動部３０３は、上部電極層３０６の上面に設けられた下部振動層３０７と、下部振動層３０７の上面に設けられた上部振動層３０８とを有する。下部電極層３０４は圧電体層３０５から露出する取出し電極１０５を有する。上部電極層３０６は振動部３０３から露出する取出し電極１０６を有する。取出し電極１０５、１０６は支持体９８が支持されている貫通孔９３の周縁部９３ｃに設けられている。取出し電極１０５、１０６を通じて、下部電極層３０４および上部電極層３０６に所定の一定電圧を印加して圧電体層３０５を反らせることで、懸架されている伝送電極部９５を上下に駆動させる。このように、導電体部９４は振動部３０３により変位するスイッチ接点として機能する。
【００６４】
弾性体部９６は、圧電アクチュエータ９７を形成している下部電極層３０４と圧電体層３０５とからなり、上面から見て、ミアンダ形状を有する。弾性体部９６がバネとして作用して伸縮することで、圧電アクチュエータ９７を反らせたときに生じる伝送電極部９５への応力を緩和することができ、破損することなく伝送電極部９５を繰り返し上下動させることができる。弾性体部９６の共振周波数がスイッチの動作周波数、すなわち伝送電極部９５の上下動の周波数より高くなるように、弾性体部９６の形状が設計されている。これにより、伝送電極部９５を共振させることなく、所望の速度で伝送電極部９５を上下動させることができ、圧電アクチュエータデバイス９１を動作させることができる。弾性体部９６の幅と折り返しの間隔は、幅より空隙が大きくなるように設定されている。
【００６５】
実施の形態６では、伝送電極部９５の４つの部分が弾性体部９６を介して圧電アクチュエータ９７により支持されている。これにより、製造工程に起因する圧電アクチュエータ９７の反り量（変位量）のバラツキを緩和し、伝送電極部９５を傾斜させることなく伝送線路に対して略水平に上下動させることができる。
【００６６】
下部振動層３０７の縦弾性係数は上部振動層３０８の縦弾性係数より小さいので、撓みの中立面から圧電体層３０５までの距離を大きくすることが可能となり、圧電体層３０５にて生じる力を効率的に撓みへ変換できる。この構成により、振動部３０３の剛性を保持しながら圧電アクチュエータ９７の撓み量を増大することができ、その結果駆動電圧を低減できる。また、固有振動数を高く設計しつつ、その振動数以下の領域における撓み量を大きくすることが可能であり、任意の駆動波形で安定に圧電アクチュエータ９７を駆動できる。これにより、様々な用途で圧電アクチュエータデバイス９１を機械式スイッチ素子として用いることができる。
【００６７】
図１３は機械式のスイッチ素子である圧電アクチュエータデバイス９１を実装した、高周波対応の機械式スイッチ５９１の分解斜視図である。
【００６８】
機械式スイッチ５９１では、圧電アクチュエータデバイス９１はセラミックパッケージ１０７に実装され封止されている。下方より、セラミックパッケージ１０７の実装面である底面１０７ａには、伝送線路１０８および圧電アクチュエータデバイス９１に電圧を印加するための駆動用電極１０９が設けられている。伝送線路１０８と伝送電極部９５（導電体部９４）とが所定の間隔で対向し、駆動用電極１０９と取出し電極１０５、１０６とが所定の間隔で対向するように、スペーサ等を介して圧電アクチュエータデバイス９１が底面１０７ａに実装、固定される。このとき、貫通孔９３を介して伝送電極部９５の下面の位置を測定することにより、伝送線路１０８と伝送電極部９５との間隙を正確に検出でき、圧電アクチュエータデバイス９１を正確に位置決めして固定することができる。
【００６９】
底面１０７ａに設けられた伝送線路１０８および駆動用電極１０９はビアや内部配線などを通じてセラミックパッケージ１０７の外側面の外部電極１１０に接続されている。セラミックパッケージ１０７内にアクチュエータを実装した後、ＦｅやＮｉ、Ｃｏなどからなる蓋１１１でセラミックパッケージ１０７を覆って封止し、セラミックパッケージ１０７の内部に不活性ガスやドライエアを充填する、または真空状態で封止することで機械式スイッチ５９１が構成されている。機械式スイッチ５９１を回路基板上に実装した後、セラミックパッケージ１０７の外部電極１１０を介して内部の圧電アクチュエータデバイス９１を駆動させ、所望のタイミングで伝送線路１０８を切り替える。
【００７０】
実施の形態６では、基板９２に貫通孔９３をエッチングで形成するが、伝送電極部９５の変位量に余裕度がある場合は、貫通孔９３は底を有する凹部であってもよい。
【００７１】
圧電アクチュエータデバイス９１を用いることにより、数Ｖの低電圧であっても、確実に動作して所望の応答速度で伝送線路を切り替えることのできる機械式スイッチ５９１を実現することができる。
【００７２】
上記の実施の形態において、「上面」「下面」「上部振動層」「下部振動層」「上部電極層」「下部電極層」等の方向を示す用語は駆動部や振動部等の圧電アクチュエータデバイスの構成部品の相対的な位置関係のみに依存する相対的な方向を示し、鉛直方向等の絶対的な方向を示すものではない。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明における圧電アクチュエータデバイスは、耐振動性能及び駆動効率に優れており、モバイル用途のアクチュエータデバイスに有用である。その中でも、光学反射素子として用いた場合には、その圧電アクチュエータデバイスはモバイルプロジェクタやヘッドマウントディスプレイなどの小型画像投影装置に有用である。
【符号の説明】
【００７４】
２，４２    駆動部
３，２３，４３，８３，３０３    振動部
４，３０４    下部電極層
５，３０５    圧電体層
７，３０７    下部振動層
８，３０８    上部振動層
１１    基板
２６，３０６    上部電極層
４１ｆ    枠体
４１ｍ，６１ｍ    ミラー部
６１ｆ    枠体（別の枠体）
７２    駆動部（別の駆動部）
７３    振動部（別の振動部）
７４    下部電極層（別の下部電極層）
７５    圧電体層（別の圧電体層）
７６    上部電極層（別の上部電極層）
７７    下部振動層（別の下部振動層）
７８    上部振動層（別の上部振動層）
８１ｐ    検出部
９４    導電体部
３２８    中間電極層
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図３Ｇ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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